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镍质多孔材料及镍微滤膜的研制

汪劲松  
【摘要】:本论文进行了过滤用镍质微滤膜的研究,研究内容包括两个部分:粉末冶金法制备镍质多孔载体和在镍质多孔载体上进行电镀,生成多孔电镀膜。 本文对影响镍质多孔载体性能的因素作了细致的考察。研究结果表明:可以通过改变原料、压制压力、烧结制度实现对载体性能如强度、收缩率、最大孔径、透气度、孔径分布的控制。研究发现纤维状镍粉不易压制成型,所得的压坯经烧结后透气度几乎为零,因此,尽管纤维状粉末制作的烧结块也有较大的孔隙率,还是不适于作过滤用多孔材料;而球形镍粉压制的烧结块却不仅有良好的机械性能,而且具有很好的过滤性能。在用球形镍粉作原料时,粉末压制压力、烧结温度、保温时间对烧结块的性能影响显著,根据条件试验的结果,综合考虑产品的强度、透气度以及最大孔径等因素,本文确定最佳工业条件为:粉末压制压力150MPa;烧结温度700℃;保温时间1小时。在这样的条件下制得的烧结块其过滤精度较高,最大孔径小于1.03μm;孔径分布窄,99%的孔分布在0.4~0.8μm;透气度范围为1.03~1.18X10~(-3)m/Pa·h。用在这样的条件下制得的烧结块作为电镀的载体,考察电镀生成多孔膜的可行性。 用电镀的方法制作多孔膜还是一种新颖的尝试。本文考察了各种电镀参数对膜的过滤性能的影响。研究结果表明:溶液pH值、极距、添加剂、Ni~(2+)浓度、电镀时间、电流密度对膜的透气度和最大孔径影响显著,温度的影响也较大。正交试验的结果得出了以上七个因素对电镀效果的影响次序。根据正交试验结果,综合考虑产品的透气度和最大孔径,本文确定最佳条件为:pH值4.5~5、极距60mm、Ni~(2+)浓度20g/l、添加剂浓度0.15g/l、电流密度300A/m~2、电镀时间20mim、温度40℃。在此条件下可制得孔径小于0.32μm,透气度为3X10~(-5)m/Pa·h的膜。 通过大量的试验和测试工作,本研究认为用粉末冶金法制备多孔材料简单可靠,且过滤性能优良,产品质量易于控制、误差小。随着粉末制备技术的提高,多孔材料的性能将有更大的改善;电镀生成多孔膜也是可行的,但产品的透气度还有待提高。这主要是因为电结晶的形貌难以控制,且晶核生成及长大的速度也不是很清楚。


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