POROLUX系列毛細流通孔分析儀助您分析金屬過濾膜

金屬濾材概述

金屬濾材憑借其獨特的性能和顯著優勢，被廣泛應用于各類過濾場景。這類濾材充分發揮金屬材料的固有特性，包括優異的耐腐蝕性、耐溶劑性、高耐磨性以及在高溫環境下的穩定運行能力。此外，金屬材料具有的可加工性，能夠通過顆粒、纖維和細絲（金屬絲）等多種形態加工成型，以滿足特定的過濾需求。

目前常見的金屬過濾介質的主要形態包括：

? 金屬絲網

? 擴展燒結金屬濾材

? 燒結金屬粉末

? 金屬濾膜

? 金屬泡沫材料等

其應用領域十分廣泛，適用于：

? 氣體與液體過濾（含油類）

? 物料分離與篩分

? 催化劑回收

? 前置過濾

? 粗過濾

? 無菌過濾等多種工業場景

金屬濾材制造中所采用的加工技術會預先決定材料的特性。以最簡單的情況為例：通過在實心板材上鉆削特定形狀的孔洞制成的沖孔金屬板，其孔隙結構均勻規整，各孔道通常呈直線貫穿板材。相比之下，燒結金屬或金屬濾膜往往具有高度復雜且不規則的孔隙結構，這類結構難以通過掃描電鏡（SEM）或透射電鏡（TEM）等顯微技術進行表征。針對此類材料，毛細流孔隙測定法是更為實用的通孔孔徑檢測方法。

金屬濾材孔徑測量面臨的技術挑戰

① 孔隙結構多樣性：金屬濾材的多孔結構因其生產所用原材料類型的不同而存在顯著差異，這些結構直接影響材料的孔隙率、孔徑分布、滲透性和過濾效率等特性。此類材料中的孔隙通常相互連通且隨機分布，形成高度曲折的孔隙通道。用于液體和氣體過濾的金屬濾材的孔徑變化極大。金屬網的孔徑可達數百微米，而金屬膜的孔徑從亞微米到幾微米不等。

② 樣品厚度變化：金屬濾材的厚度可以根據類型的不同而有很大的變化。比如，燒結金屬濾片的厚度大約幾厘米，而某些電鑄成型篩網的厚度僅有幾微米，厚度差異顯著。另外，金屬樣品可以有各種形狀，例如管狀，這意味著需要不同的樣品夾具來有效地測試這些金屬樣品。

③ 潤濕性問題：青銅和不銹鋼是最常用的金屬合金，但鎳、鈦、鋁和鉭等純金屬也廣泛使用。在毛細流孔隙測定中，為了引起毛細效應，潤濕液必須完全浸潤材料表面。這意味著液體和材料表面的接觸角應為零或無限接近于零。然而，并不是所有常用的潤濕液體都能完全潤濕金屬樣品。因此，在對孔徑測試儀進行初始測試之前，測量接觸角是很重要的。

④ 潤濕程序：對于厚而密的金屬樣品，建議使用真空干燥器促進孔隙/毛細管的潤濕并去除氣泡。

⑤ 電鑄篩網及其同類金屬制品的機械強度受限：電鑄成型篩網、擴展金屬濾材和某些金屬網可能非常薄且脆弱，在孔徑測試儀中進行高壓測試可能損壞其結構。因此，小心處理這些類型的金屬樣品，以最 大限度降低多孔結構受損的風險。

⑥ 孔隙形狀和幾何形狀的變化：電鑄成型篩網，擴展金屬濾材，單層金屬網等樣品具有精確可控的孔徑，而復雜金屬結構中的孔隙可能形狀不規則，常呈細長狀或相互連通狀，導致在孔隙頸部(孔隙最窄部分)出現不可預測的收縮。因此，在選擇合適的形狀因子計算孔徑時，必須充分考慮孔隙頸部的結構特征。

我們如何克服這些挑戰？

可使用兩種類型的通孔孔徑分析儀對金屬樣品進行分析：POROLUX? Revo和 POROLUX? Cito 系列。POROLUX? Revo可以在步進平衡模式下工作，考慮孔隙彎曲度，并為具有復雜多孔結構的厚壁金屬樣品提供最準確的結果。同時，壓力掃描型通孔孔徑分析儀，POROLUX? Cito系列，可為薄壁金屬樣品的質量控制提供快速和可重復性的結果。

POROLUX? Cito系列：基于壓力掃描法的氣液孔徑分析儀，這是一種快速而可重復的測試，通過不斷增加壓力，同時記錄所產生的流量。POROLUX? Cito系列可以精 準解析多種孔隙特征參數，包括最 大孔徑（氣泡點）、平均流量孔徑（MFP）、最小孔徑（SP）、孔徑分布及透氣性。POROLUX? Cito系列包含三種型號：POROLUX? Cito L, POROLUX? Cito M和POROLUX? Cito，每款儀器設計用于測量特定壓力范圍內的孔徑大小。

POROLUX? Revo系列：是一種基于壓力步進平衡方法的氣液孔徑分析儀。該儀器配備了專 利MP2 技術，能夠提供最準確、可重復的孔徑測量結果。多級壓力過程（MP2）是一項創新技術，可確保在測量過程中壓力平穩增加，并加快達到流量和壓力穩定的過程。POROLUX? Revo系列包括兩款型號：POROLUX? Revo X和POROLUX? Revo。與 POROLUX? Cito 系列一樣，POROLUX Revo 可以測量最 大孔徑（氣泡點）、平均流量孔徑 (MFP)、最小孔徑 (SP)、孔徑分布和氣體滲透率。得益于增強的數學模型，還可計算獲得以下參數：

- 總孔數量

- 總孔隙面積（%與μm2）

- 開孔率（%）

- 計算滲透率（達西）

通用配件：兩款儀器均可配備3合1通用樣品夾具，厚樣品專用的深樣品夾具或定制夾具。對于較厚的金屬樣品來說，深樣品夾具是至關重要的。 此外，當測試薄的擴展金屬樣品時，建議使用蝕刻金屬網格（EMG）支撐片，以防止材料結構發生任何變化。

測試結果

本文測試了三種金屬濾材，兩個金屬編織網（樣品A和B）由相同材料制成，其中樣品B有額外涂層處理。我們還研究了多孔金屬泡沫（樣品C）和由不同大小的顆粒組成的兩個燒結金屬濾片（樣品D和E），如圖1所示。

圖1. 樣品A和B為金屬編織網，樣品C為金屬泡沫，樣品D和E為燒結金屬濾片。

在進行測量之前，將所有樣品放置在盛有Galpore浸潤液的容器，并置于真空中，以去除孔隙中的氣泡，促進浸潤過程。本次測試雖使用Galpore潤濕液，但毛細流孔徑測定亦可采用其他潤濕液體。

使用壓力掃描孔徑分析儀POROLUX? Cito分析了具有相對開放孔隙結構的樣品（樣品A， B和C），其平均流量孔徑為10至150 um。如圖1所示，燒結金屬濾片（樣品D和E）很厚，并表現出非常致密的多孔結構。由此可以推斷，這些材料中的孔隙可能是復雜而曲折的。因此，采用壓力步進平衡法工作的POROLUX? Revo孔徑分析儀進行測試，確保考慮孔隙的彎曲度。

對每個樣品中的三個平行樣進行測試，所測孔徑的算術平均值如表1所示。由表可知，試樣C孔徑最 大，編織金屬網（試樣A和B）孔徑中等，燒結金屬片（試樣D和E）孔徑最小。

表1. 不同樣品的孔徑

表1概述了所研究樣品的測試結果。圖2中的孔徑分布圖對所有測量的孔徑進行了更全面、更詳細的分析。該圖顯示了不同樣本的曲線形狀。例如，樣品A呈現出一個尖銳峰，表明孔隙結構均勻。這一特性是編織金屬網的關鍵特征之一，均勻可控的孔徑分布，確保一致的過濾效率。

樣品B是經過涂層處理后的金屬編織網，表明涂層處理可以顯著改變孔徑尺寸。如圖2所示，經過涂層處理后，B試樣的孔徑分布逐漸偏向小孔徑方向。

燒結金屬片（樣品D和E）以及金屬泡沫樣品C顯示了較寬的孔徑分布，沒有明顯的特征峰值。

圖2. 不同樣品的孔徑分布

在POROLUX? Cito上測量得到的A,B,C三個樣品的干濕曲線如圖3所示。干曲線是用干燥的樣品測量的，說明氣體如何流過材料。干燥曲線的凸形與孔隙大小分布圖的觀測結果一致。例如，圖3顯示了氣體體積流速與壓力之間的非線性關系，樣品A、B和C均表現為凸曲線。這種形狀表明這些樣品中存在較大的孔隙，這些孔隙有助于從層流過渡到湍流。

相反，樣品D和E的孔徑明顯小于樣品A、B和C，如圖4所示。并且樣品D和E的曲線呈現凹形，這是用Galpore等粘性濕潤液體測量的金屬樣品的典型特征。采用Galpore對所有樣品進行檢測，以確保結果的一致性和可比性。此外，描述樣品透氣性的干曲線的位置與孔徑分布圖一致。從圖2、3、4和表1可以看出，孔隙越大，透氣性曲線增加越明顯。

圖4. 在POROLUX? Revo上測量樣品D和E的干濕曲線。

結論

金屬濾材形式多樣，孔隙結構各異，給孔徑測量帶來諸多挑戰。

根據樣品形狀和孔隙結構特點，可選擇不同的孔徑分析儀：

? POROLUX? Cito：適合薄而開放的金屬樣品，提供快速可重復的結果

? POROLUX? Revo：適合厚且具有復雜曲折孔隙結構的金屬樣品，提供最準確的結果

通過分析孔徑、孔徑分布和氣體滲透性等參數，用戶可以全面了解樣品的孔隙結構，實現更精細的表征。

POROLUX?系列孔徑分析儀為金屬過濾介質的質量控制和性能評估提供了可靠的技術解決方案。

標簽：POROLUX系列毛細流通孔分析儀分析金屬過濾膜