Способ изготовления фильтрующего элемента и фильтрующий элемент - RU2006103984A

Реферат

1. Способ изготовления фильтрующего элемента, включающий в себя следующие этапы:

S1) нанесение мембранного слоя на несущую подложку;

S2) травление мембранной камеры на противоположной мембранному слою стороне несущей подложки, в результате чего остается еще остаточный слой несущей подложки;

S3) образование пор в мембранном слое посредством литографии и травления для создания перфорированной мембраны;

S4) удаление остаточного слоя посредством травления для освобождения мембранного слоя;

S5) причем мембранный слой на этапе S1 или на более позднем этапе подвергают дополнительной обработке для повышения механической прочности.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что обработанный мембранный слой имеет кристаллическую долю, по меньшей мере, 25%.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что мембранный слой наносят на несущую подложку методом химического осаждения из паровой фазы (CVD-метод).

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что мембранный слой наносят на несущую подложку методом физического осаждения из паровой фазы (PVD-метод).

5. Способ по п.1, отличающийся тем, что мембранный слой состоит из керамического материала.

6. Способ по п.5, отличающийся тем, что мембранный слой состоит из неоксидной керамики.

7. Способ по п.6, отличающийся тем, что мембранный слой состоит из нитридной неоксидной керамики.

8. Способ по п.7, отличающийся тем, что мембранный слой состоит из Si₃N₄.

9. Способ по п.6, отличающийся тем, что мембранный слой состоит из карбидной неоксидной керамики.

10. Способ по п.9, отличающийся тем, что мембранный слой состоит из SiC.

11. Способ по п.1, отличающийся тем, что уже на этапе S1 в мембранном слое получают зародыши кристаллов.

12. Способ по п.1, отличающийся тем, что на этапе S1 и/или S5 структуру из несущего и мембранного слоев подвергают температурной обработке (в частности, нагревают) для повышения кристаллической доли в мембранном слое.

13. Способ по п.1 или 12, отличающийся тем, что на этапе S5 структуру из несущего и мембранного слоев подвергают изостатическому горячему прессованию для повышения кристаллической доли в мембранном слое.

14. Способ по п.1 или 12, отличающийся тем, что S1 или S5 мембранному слою придают внутреннее предварительное напряжение.

15. Способ по п.1, отличающийся тем, что обработкой для повышения механической нагружаемости является температурная обработка, которую при нанесении мембранного слоя проводят в температурном диапазоне 200-2000°С при давлении процесса 5-100 Па.

16. Способ по п.15, отличающийся тем, что этапом температурной обработки является спекание при температурах выше примерно 900°С.

17. Способ по п.15, отличающийся тем, что температурную обработку проводят посредством электромагнитного излучения в радио- или микроволновом диапазоне.

18. Способ по п.17, отличающийся тем, что микроволны лежат в частотном диапазоне выше 25 ГГц, преимущественно в частотном диапазоне, в котором материал мембранного слоя имеет максимум своей кривой абсорбции.

19. Способ по п.13, отличающийся тем, что этап температурной обработки включает в себя изостатическое горячее прессование при температурах выше примерно 750°С и давлениях выше примерно 100 бар.

20. Способ по п.19, отличающийся тем, что этап изостатического горячего прессования проводят по времени перед этапом S3 по п.1.

21. Способ по п.1, отличающийся тем, что мембранный слой после этапа S3 по п.1 защищают от травителя.

22. Способ по п.21, отличающийся тем, что мембранный слой защищают посредством прочного покрытия.

23. Способ по п.20, отличающийся тем, что мембранный слой защищают посредством материала покрытия, который снова удаляют после этапа S4 по п.1.

24. Фильтрующий элемент с мембранным слоем (1) и несущим слоем (2), причем мембранный слой (1) имеет множество перфорационных отверстий (6), отличающийся тем, что в несущем слое (2) освобождена мембранная камера (3), мембранный слой (1) покрывает мембранную камеру (3), при этом мембранный слой (1) имеет уплотненную и/или, по меньшей мере, частично кристаллическую структуру с повышенной по сравнению с исходным материалом прочностью.

25. Элемент по п.24, отличающийся тем, что повышенную прочность мембранного слоя (1) получают посредством внутреннего механического предварительного напряжения.

26. Элемент по п.24, отличающийся тем, что мембранный слой (1) имеет микро- и/или нанокристаллические структуры и/или уплотнен.

27. Элемент по п.24, отличающийся тем, что несущая подложка (2) имеет несколько мембранных камер (3), покрытых одним и тем же мембранным слоем (1).

28. Элемент по одному из п.27, отличающийся тем, что мембранная камера (3) имеет при виде сверху четырехугольную форму.

29. Элемент по п.28, отличающийся тем, что мембранная камера (3) имеет при виде сверху форму шлица, длина которого, по меньшей мере, вдвое больше его ширины.

30. Элемент по п.24, отличающийся тем, что две противоположные друг другу боковые стороны (4) мембранной камеры (3) проходят под углом к плоскости мембраны менее или равным 90°.

31. Элемент по п.24, отличающийся тем, что для показателя из толщины D мембраны и диаметра Р пор действительно следующее отношение 0,01

32. Элемент по п.24, отличающийся тем, что поры выполнены, в основном, кругообразными и имеют диаметр порядка 0,01-100 мкм.

33. Элемент по п.24, отличающийся тем, что мембранный слой (1) своей направленной к мембранной камере (3) стороне прилегает, по меньшей мере, к одной промежуточной опоре (8), толщина которой меньше толщины несущей подложки.

34. Элемент по п.24, отличающийся тем, что мембранная камера (3) проходит, в основном, по всей поверхности фильтрующего элемента.

35. Элемент по п.24, отличающийся тем, что несущая подложка выбрана из группы следующих материалов: Si, SiC, оксиды титана и другие соединения титана, оксид магния, оксид циркония, никель, хром, нихромные соединения, Al₂О₃, соединения иттрия, при этом мембранный слой состоит из Si₃N₄, SiC, комбинации обоих материалов или другой кремниевой керамики.