Способ изготовления двухслойных металлических мембран

)5 В 22 Р 7/02, 3/ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯПРИ ГКНТ СССР ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯАВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛ ЬСТВУ(71) Белорусское республиканское научнопроизводственное объединение порошковой металлургии(54) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ДВУХСЛОЙНЫХ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ МЕМБРАН(57) Изобретение относится к области порошковой металлургии, в частности к спосоИзобретение относится к мембранной технике и технологии и может быть использовано для изготовления пористых порошковых мембран из металлических порошков.Известен способ получения двухслойных металлических мембран, включающий формование и спекание пористой основы и напыление на нее мелкодисперсного порошка. Недостатком способа является низкое качество изделия, связанное с копированием рабочим слоем поверхности основы, забиванием пор последней, переменной толщиной рабочего слоя, широким . диапазоном размеров его пор.Наиболее близким,к предлагаемому изобретению является способ получения бу изготовления двухслойных металлических мембран. Цель - повышение качества мембран за счет повышения равномерности проницаемости и прочности сцепления рабочего слоя с основой. Формуют основу иэ смеси порошка и удаляемого наполнителя, наносят на нее рабочий слой из мелкодисперсного порошка, имеющего одинаковый с порошком основы гранулометрический состав, формует и спекают, размещая мембрану рабочим слоем вниз. Возможно формование основы и рабочего слоя иэ порошков одинакового химйческого состава при одинаковом давлении, Возможно также использование в семях карбонильных порошков, а также нанесение на основу смеси порошка с удаляемым наполнителем, размер частиц которого составляет 0,5-1,0 размера частиц порошка. 4 з.п.ф-лы, 1 табл,двухслойных мембран, включающий формование пористой подложки, нанесение на нее слоя мелкодисперсного порошка,.сушка и спекание.Недостатком способа является низкое качество изделия, связанное с невозможностью обеспечения постоянной толщины рабочего слоя; а следовательно. высокой неравномерностью проницаемости по площади; забивание частицами мелкодисперсного порошка пор основы;.малая адгезия рабочего слоя к основе, так как порошки основы и рабочего слоя разного гранулометрического и химического состава. Цель изобретения - повышение качестембран путем повышения равномерности проницаемости и прочности сцеплениярабочего слоя с основой,Поставленная цель достигается тем, чтов известном способе. включающем формование пористой подложки, нанесение нанее слоя мелкодисперсного порошка и спекание, основу формуют из смеси порошка судаляемым наполнителем, повторно формуют основу с нанесенным рабочим слоем, аспекание проводят с размещением основывыше рабочего слоя, причем основу и рабочий слой формуют из порошка одного гранулометрического состава.Основу и рабочий слой можно формовать из порошка одного химического состава,Формование основы и рабочего слояможно вести прессованием при одном давлении,Можно использовать карбонильные порошки,Рабочий слой можно также формовать судаляемым наполнителем, размер частицкоторого находится в пределах 0,5 - 1 размера частиц порошка.Способ осуществляется следующим образом.Из смеси порошка с удаляемым наполнителем формуют основу, Количество наполнителя и размеры его частицопределяются требованиями к проницаемости и прочности основы, Формование основы из смеси порошка с наполнителемнепосредственно обеспечивает достижение положительного эффекта, так как в этомслучае формовка представляет собой композиционную компактную заготовку с равной поверхностью (без пор, так как онизаполнены наполнителем). Поэтому приследующем нанесении слоя мелкодисперсного порошка и его формовании, получаетсяпостоянная толщина рабочего слоя и, следовательно, отсутствие разноплотности, широкого разброса пор по размерам в рабочемслое. Кроме того, за счет равноплотностирабочего слоя улучшается и адгезия последнего к частицам основы. Формование основы и рабочего слоя из порошка одногогранулометрического состава также влияет.на достижение положительного эффекта,так как улучшается адгезия и обеспечивается постоянная толщина рабочего слоя, чтосвязано с одинаковой в рабочем слоя и основе относительной величиной межчастичных контактов, влияющей как на процессыформованиятак и на процессы спекания -диффузию, усадку и т.п, После формования заготовку двухслойной мембраны переворачивают слоем вниз, размещают ее наинертной подложке, помещают в печь и спекают, обеспечивая при этом удаление наполнителя. Размещение при спекании рабочего слоя ниже основы такженепосредственным образом влияет на до 5 стижение положительного эффекта, так какобеспечивает ровную поверхность и постоянную толщину рабочего слоя и улучшаетего адгезию к основе, не препятствуя удалению наполнителя,10 Основу и рабочий слой можно формовать из порошков одного химического состава, что. дополнительно усиливаетположительный эффект, так как в процессеспекания уменьшается вероятность короб 15 ления рабочего слоя, а в процессе формования - переуплотнения последнего в местахконтакта с частицами основы,Формование основы и рабочего слояможно вести прессованием при одном дав 20 лении, что также дополнительно усиливаетположительный эффект, поскольку при некотором повышении плотности обоих слоевмембраны уменьшается в них разнотолщинность и повышается адгезия друг к другу,25 причем достигается это при равном давлении. Если давление прессования основы либо рабочего слоя будет больше другого, топроисходит, из-за упругого последействия идругих причин, отслаивание рабочего слоя30 от основы, а в ряде случаев даже его отделение,Использование для получения основы ирабочего слоя карбонильных порошков также дополнительно повышает эффект; так35 как по сравнению с порошками других типов (например, распыленными, электролитическими и т,п.) карбонильныеобеспечивают несколько более высокую адгезию слоев, меньшее коробление рабочего40 слоя.Рабочий слой также можно формовать судаляемым наполнителем размер частиц которого 0,5 - 1 размера частиц порошка, Этотоже дополнительно усиливает положитель 45 ный эффект, так как приближает условияформования основы и рабочего слоя друг кдругу, позволяет существенно увеличитьдавление прессования без потери проницаемости, а, следовательно, резко повысить50 адгезию слоев и уменьшить разнотолщинность в слое, Кроме того, появляется в этомслучае и дополнительный эффект- выравнивание размеров пор и проницаемости рабочего слоя по площади.55 П р и м е р, Из металлических порошковпо известному и предлагаемому способамизготавливали мембраны в виде дисковф 100 мм, которые контролировали визуал ьнои металлографически, оценивая качествоизделия. Прочность сцепления слоев опре1720798 зэ счет повышения равномерности проницаемости и прочности сцепления рабочегослоя с основной, основу формуют из смесипорошка и удаляемого наполнителя, после5 н несения рабочего слоя проводят повторное формование, причем основу и рабочийслой формуют из порошка одного гранулометрического состава, а спекание осуществляется при размещении рабочего слоя10 снизу,2, Способпоп,1,отличающийсятем, что основу и рабочий слой формуют изпорошков одинакового химического состава,15 3, Способ по пп. 1 и 2, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что формование проводят при одинаковом давлении;4. Способ по пп. 1 - 3, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что при формовэнии.используют20 карбонильные порошки.5. Способ по пп. 1 - 4, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что рабочий слой формуют из смесипорошка с удаляемым наполнителем, размер частиц которого составляет 0,5 - 1 раз 25 мера частиц порошка. Образец Особенности технологии основы рабочегослоя эвес формование основы из крупного порошка сталиХ 18 Н 15 (0,2"0,3 15 мм), нанесение мелкодисперсного порошка никеля (0,05 мм), спекание Раэнотолщинность рабочегослоя 0,5-0,8 мм на длине50 мм, забивание пор основы, коэффициент вариациилокалююй проницаемости45-522. Низкое качество. Предлагаемый 250 280 Раэнотолщинность 0,05-0,1 мина длине 50 мм коэффициентвариации 11"194. Высокое качество. 0,2-0,5 мв 25ации 32"41 Й,Спекание рабочим слоем веер Раэнотолщиннокоэффициент вКачество удало Раэнотолщинность 0,04-0,1коэффициент вариации 8"15Высокое качество,280 боций слой иэ порошка никеляспекание на рабочем слое снова005 и 280ыРаэнотолщинность 0,03-0,08коэффициент вар 1 ации 7-12,сокое качество.Раэнотолщинность 0,03-0,05коэффициент вариации 7-10.сокое качество.Раэнотолщинность 0,025-0,04коэффициент вариации 6-82,соков качество,Раэнотолщинность 0,03-0,05коэффициент вариации 7"10,цество не возросло. рессование при одном давлени85ы" рбонильног абэчий слой и05 мм,Основа и никеля 0 85 300 рабочего слоя мер частиц иа аполнителем,ителя формовани редний ра,0025 им ыт 85 нителя Средний разиер частиц иапо0,0020 Разнотолщинность 0,025-0,04коэффициент вариации 6-78цество высокое,00 9" 85аРазнэтолщинность 0,3"0,06коэффициент вариации 8-11 чество не возросло,деляли по наличию или отсутствию расслоения при изгибе мембраны традиционным методом, используемым для биметэллъв,Технологические особенности, режимы изготовления и свойства изделий приведены в таблице.Для оценки качества мембраны также определяли и распределение локальной проницаемости по известной методике.Как показали эксперименты, по сравнению с базовым объектом, предлагаемый способ позволяет на порядок уменьшить разнотолщинность рабочего слоя, в 3 - 4 раза уменьшить коэффициент вариации локальных расходов, повысить качество изделия в целом и в 4 - 5 раз увеличить прочность сцепления рабочего слоя с основой,Формула изобретения 1. Способ изготовления двухслойных металлических мембран, включающий формование пористой основы, нанесение на нее рабочего слоя из мелкодисперсного порошка и спекание, отл и ч а ю щи й с я тем, что, с целью повышения качества мембран Формоввние основы из,снеси порошке сталХ 18 Н 15 (0,05 ми) с порообразователем(0,05 мм); повторное Формование, спека"ние на рабочем слое едний размер цастиц нвполнителя 0005 мн Средний размер частиц наполнителя 0 ОС 6 нм П оказатели качества Давление прессования Рв, НПа