以多孔FeAlCr为基体的钯复合膜及其制备方法

摘要

本发明公开了一种以多孔FeAlCr为基体的钯复合膜及其制备方法，该钯复合膜由多孔FeAlCr基体管、原位氧化层、陶瓷过渡层和钯合金膜组成，其制备工艺包括以下步骤：一、制备多孔FeAlCr基体管；二、通过原位氧化在多孔FeAlCr基体管表面形成一层致密的原位氧化层；三、涂镀陶瓷过渡层；四、在具有陶瓷过渡层的多孔FeAlCr基体管表面镀覆钯合金并通过热处理形成钯合金膜得到钯复合膜。本发明的制备工艺简便且设计合理。采用本发明制备的以多孔FeAlCr为基体的钯复合膜透氢速率高、耐氢腐蚀性能好、使用寿命长，可有效地应用于氢气的提纯与分离，特别适用于氢同位素的净化与分离。

主权项

一种以多孔FeAlCr为基体的钯复合膜，其特征在于，由多孔FeAlCr基体管，包裹在多孔FeAlCr基体管外的原位氧化层，包裹在原位氧化层外的陶瓷过渡层，和最外层的钯合金膜组成；所述多孔FeAlCr基体管中Al的质量百分数为5%～30%，Cr的质量百分数不大于5%，Fe为余量；所述以多孔FeAlCr为基体的钯复合膜的制备方法包括以下步骤：（1）将Fe粉、Cr粉、Al粉和增塑剂混合均匀，然后采用粉末冶金工艺依次通过成形、脱脂、烧结制备成多孔FeAlCr基体管，所述增塑剂的加入量为Fe粉、Cr粉和Al粉总质量的5%～15%；或将FeAlCr合金粉末与增塑剂混合均匀，然后采用粉末冶金法依次通过成形、脱脂、烧结制备成多孔FeAlCr基体管，所述增塑剂的加入量为FeAlCr合金粉末质量的5%～15%；所述增塑剂为石蜡或甲基纤维素；所述多孔FeAlCr基体管中Al的质量百分数为5%～20%，Cr的质量百分数不大于5%，Fe为余量；（2）将步骤（1）中所述多孔FeAlCr基体管在温度为400℃～1000℃的条件下热氧化10h～100h，形成一层致密的原位氧化层；（3）采用溶胶凝胶法、物理气相沉积方法或化学气相沉积方法在步骤（2）中形成原位氧化层的多孔FeAlCr基体管表面涂镀金属氧化物、金属氮化物或金属碳化物，然后将涂镀后的多孔FeAlCr基体管置于马弗炉中，在温度为300℃～800℃的条件下热处理1h～2h，随炉冷却后在多孔FeAlCr基体管表面形成厚度不大于1μm的陶瓷过渡层；所述金属氧化物为Al2O3、TiO2、ZrO2或SiO2；所述金属氮化物为Ti、Zr或Si的氮化物；所述金属碳化物为Ti、Zr或Si的碳化物；（4）采用电镀、化学镀、磁控溅射或离子镀在步骤（3）中形成陶瓷过渡层后的多孔FeAlCr基体管表面镀覆钯合金，然后在氩气氛下，在温度为300℃～800℃的条件下热处理5h～15h，形成厚度不大于30μm钯合金膜，随炉冷却得到以多孔FeAlCr为基体的钯复合膜；所述钯合金为PdAg、PdCu、PdAgAuNi、PdAgAu或PdY。