陶瓷膜的制作工藝流程

一、原材料準(zhǔn)備

陶瓷膜的核心原料為無機(jī)陶瓷粉體（如氧化鋁、氧化鋯、二氧化鈦等），需經(jīng)過預(yù)處理以保證后續(xù)工藝穩(wěn)定性：

1.粉體選擇

根據(jù)膜的應(yīng)用場(chǎng)景選擇原料，例如水處理常用氧化鋁（Al?O?）（成本低、穩(wěn)定性好）；耐強(qiáng)酸場(chǎng)景用二氧化鈦（TiO?） 或氧化鋯（ZrO?）（化學(xué)惰性更強(qiáng)）。

2.粉體處理

粉碎與篩分：通過球磨等方式將粉體細(xì)化至微米或納米級(jí)（通常 1-10μm），并篩分去除大顆粒，保證粉體均勻性；

摻雜改性：添加少量燒結(jié)助劑（如氧化鎂、氧化硅），降低燒結(jié)溫度并抑制晶粒過度生長(zhǎng)。

3.配料混合

將粉體與分散劑、粘結(jié)劑（如聚乙烯醇）、增塑劑（如鄰苯二甲酸酯）及溶劑（如水、乙醇）混合，攪拌形成均勻的陶瓷漿料（固含量通常 30%-60%），確保漿料無團(tuán)聚、流動(dòng)性適中。

二、支撐體制備

支撐體是陶瓷膜的 “骨架”，需具備高強(qiáng)度和一定孔隙率（通常 30%-50%），為后續(xù)膜層提供支撐。常見工藝有：

1.成型

擠出成型：適用于管狀、多通道支撐體（如常見的 19 通道、37 通道陶瓷膜），將陶瓷漿料通過模具擠出成管狀坯體，保證尺寸均勻；

干壓成型：適用于平板或圓盤狀支撐體，通過模具加壓（10-50MPa）使粉體壓實(shí)成坯體；

注漿成型：適用于復(fù)雜形狀支撐體，將漿料注入模具，待水分滲透后形成坯體。

2.干燥

將成型后的坯體在室溫至 100℃下干燥，去除水分，避免后續(xù)燒結(jié)時(shí)因水分快速蒸發(fā)導(dǎo)致開裂。干燥速度需緩慢控制，通常采用梯度升溫（如 20℃→40℃→60℃）。

三、分離層制備

支撐體僅提供結(jié)構(gòu)支撐，需在其表面涂覆更細(xì)孔徑的分離層（孔徑通常 0.01-10μm）以實(shí)現(xiàn)高精度過濾。涂覆工藝根據(jù)膜層類型（微濾、超濾等）選擇：

1.涂覆液制備：將更細(xì)的陶瓷粉體（如納米級(jí)氧化鋯）與溶劑、粘結(jié)劑混合，制成均勻的涂覆液（粘度需嚴(yán)格控制，確保涂覆均勻）。

2.涂覆方法

浸涂法：將支撐體（如管狀）浸入涂覆液，通過控制提拉速度（0.1-10cm/s）控制膜層厚度（通常 1-10μm），適用于管狀、多通道膜；

噴涂法：用噴槍將涂覆液均勻噴在支撐體表面，適用于平板膜或大尺寸部件；

刮涂法：用刮刀將涂覆液刮涂在支撐體表面，精度較高，適用于平板膜。

3.干燥

涂覆后的膜層需再次低溫干燥（50-80℃），避免膜層開裂或與支撐體脫離。

四、燒結(jié)固化

燒結(jié)是陶瓷膜成型的關(guān)鍵步驟，通過高溫處理使粉體顆粒燒結(jié)結(jié)合，形成具有穩(wěn)定結(jié)構(gòu)和性能的膜。

1.脫脂

在燒結(jié)前，將坯體緩慢升溫至 300-600℃，去除漿料中的粘結(jié)劑、增塑劑等有機(jī)物（避免高溫下快速分解導(dǎo)致膜層開裂）。

2.燒結(jié)

溫度控制：根據(jù)原料選擇燒結(jié)溫度，如氧化鋁膜通常在 1200-1600℃，氧化鋯膜在 1400-1700℃；

保溫時(shí)間：保溫 1-5 小時(shí)，使顆粒充分?jǐn)U散、融合，形成連續(xù)的多孔結(jié)構(gòu)；

氣氛控制：部分特殊原料（如鈦酸鋯）需在惰性氣氛（氮?dú)猓┲袩Y(jié)，防止氧化。

3.冷卻

燒結(jié)后緩慢降溫（降溫速率通常 < 5℃/min），避免因熱應(yīng)力導(dǎo)致膜層或支撐體開裂。