CN106041101B - 一种复合金属多孔管及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种复合金属多孔管，包括金属丝网管和附着于金属丝网管上的粉末多孔功能层；所述金属丝网管由3～7层金属丝网叠层铺设后卷轧制成，金属丝网管的壁厚为1.5mm～3.8mm，金属丝网管的孔径为20μm～200μm，金属丝网管的外径为20mm～120mm；所述粉末多孔功能层的厚度为15μm～600μm，孔径为0.5μm～22μm，透气率不小于20m3/(m2·KPa·h)。另外，本发明还公开了一种制备该复合金属多孔管的方法。本发明的复合金属多孔管具有过滤精度高、透气系数高，及反吹再生性能好等特点，孔径范围可根据使用工况进行调节，适用范围广且实用价值高。

Description

一种复合金属多孔管及其制备方法
技术领域
本发明属于复合金属多孔材料制备技术领域，具体涉及一种复合金属多孔管及其制备方法。
背景技术
梯度金属多孔材料自问世以来，以其具有相对高的过滤精度以及较高的过滤通量成为过虑行业研究的热点。目前，以粉末金属多孔为基体的金属膜材料已被广泛地研究，并成功地实现了商业化。为了实现高精度、高效率过滤的目的，研究者制备了种类繁多的金属膜层，并取得了显著的成果。
公开号为CN102258894A的中国专利申请公开了《一种新型高效金属复合过滤元件及其制备方法》。其采用了由金属粉末压制烧结成型的金属基体和嵌设在该金属基体内的金属丝网为基体管，利用超细金属粉末制备金属膜层。
同时，金属丝网多孔材料以强度高，制备成本较低，成为部分过滤行业的优选材料。但是，由于金属丝网的孔径较难调节，过滤精度较低，且反吹再生性能差。因此，国内外开展了丝网增强粉末烧结技术。
目前，国内在金属丝网为载体进行金属多孔膜的研究不多，而且鲜有报道。同时，根据部分过滤领域发展的需求，有急需开发高过滤精度、高透过通量，以及反吹再生性能好的复合金属多孔管。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术的不足，提供一种复合金属多孔管。该复合金属多孔管具有过滤精度高、透气系数高，及反吹再生性能好等特点，孔径范围可根据使用工况进行调节，适用范围广且实用价值高。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种复合金属多孔管，其特征在于，包括金属丝网管和附着于金属丝网管上的粉末多孔功能层；所述金属丝网管由3～7层金属丝网叠层铺设后卷轧制成，金属丝网管的壁厚为1.5mm～3.8mm，金属丝网管的孔径为20μm～200μm，金属丝网管的外径为20mm～120mm；所述粉末多孔功能层的厚度为15μm～600μm，孔径为0.5μm～22μm，透气率不小于20m3/(m2·KPa·h)。
上述的一种复合金属多孔管，其特征在于，所述金属丝网为不锈钢丝网、镍丝网、镍合金丝网或钛丝网。
另外，本发明还提供了一种制备上述复合金属多孔管的方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一、将多个金属丝网叠层铺设得到金属丝网组件，然后将所述金属丝网组件卷轧成管状，再将卷轧成管状的金属丝网组件的接缝处焊接，得到金属丝网管；
步骤二、在真空条件下对步骤一中所述金属丝网管进行烧结；
步骤三、将金属粉末与有机溶剂混合成浆料，然后将所述浆料均匀涂覆于步骤二中烧结后的金属丝网管表面；所述浆料中金属粉末的质量百分含量为35％～45％，所述有机溶剂为松醇油或甘油；
步骤四、对步骤三中涂覆有浆料的金属丝网管进行烧结使金属丝网管上形成粉末多孔功能层，得到复合金属多孔管。
上述的方法，其特征在于，步骤一中所述卷轧的速度为30m/h～60m/h。
上述的方法，其特征在于，步骤一中所述焊接采用氩弧焊焊接。
上述的方法，其特征在于，步骤二中所述烧结的真空度不大于1×10-2Pa，温度为1000℃～1250℃，保温时间为2h～3h。
上述的方法，其特征在于，步骤三中所述金属粉末为不锈钢粉末、镍粉末、镍合金粉末或钛粉末，金属粉末的粒径为2μm～45μm。
上述的方法，其特征在于，步骤四中所述烧结在真空条件下或氢气气氛下进行，烧结的温度为900℃～1200℃，烧结的时间为15h～20h。
本发明与现有技术相比具有以下优点：
1、本发明的复合金属多孔管具有过滤精度高、透气系数高，及反吹再生性能好等特点，孔径范围可根据使用工况进行调节，适用范围广且实用价值高。
2、本发明制备工艺简单，适合于工业化大规模生产。采用本发明的方法制备的复合金属多孔管作为过滤元件，结合强度高、表面质量好、反吹再生方便，易于滤饼的回收。
综上所述，本发明设计合理、设备简单、操作步骤简便且使用效果好。采用金属粉末和金属丝网叠加的方法能够有效地提高金属多孔材料的力学性能，既能保持丝网管的高透气系数，而且具有粉末多孔层较高的过滤精度。
下面结合附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
说明书附图
图1为本发明金属丝网管的结构示意图。
附图标记说明：
1—金属丝网管； 2—粉末多孔功能层。
具体实施方式
实施例1
如图1所示，本实施例包括金属丝网管1和附着于金属丝网管1上的粉末多孔功能层2；所述金属丝网管1由7层金属丝网叠层铺设后卷轧制成，金属丝网管1的壁厚为3.8mm，金属丝网管1的孔径为200μm，金属丝网管1的外径为45mm，管长为1200mm；所述粉末多孔功能层2的厚度为15μm，孔径为0.5μm，透气率为20m3/(m2·KPa·h)；所述金属丝网为不锈钢丝网。
本实施例的复合金属多孔管的制备方法包括以下步骤：
步骤一、将7个孔径为200μm的不锈钢丝网叠层铺设得到金属丝网组件，然后将所述金属丝网组件卷轧成管状，再将卷轧成管状的金属丝网组件的接缝处焊接，得到金属丝网管；所述卷轧的速度为50m/h；所述焊接采用氩弧焊焊接，焊接全程采用高纯氩气保护；
步骤二、在真空条件下对步骤一中所述金属丝网管进行烧结；所述烧结的真空度为1×10-2Pa，温度为1000℃，保温时间为3h；
步骤三、将不锈钢粉末与松醇油混合成浆料，然后将所述浆料均匀涂覆于步骤二中烧结后的金属丝网管表面；所述浆料中不锈钢粉末的质量百分含量为35％；所述不锈钢粉末中粒径为20μm～30μm的不锈钢粉末的质量含量为80％以上；
步骤四、对步骤三中涂覆有浆料的金属丝网管在真空条件下进行烧结使金属丝网管上形成粉末多孔功能层，得到复合金属多孔管；所述烧结的温度为1200℃，烧结的时间为15h。
作为对比，利用涂膜粉末，采用冷等静压的方式制备成与实施例1复合金属多孔管同等尺寸的粉末管，进行性能对比，结果见下表。
表1粉末管、实施例1的金属丝网管和复合金属多孔管的性能比较
实施例2
如图1所示，本实施例包括金属丝网管1和附着于金属丝网管1上的粉末多孔功能层2；所述金属丝网管1由3层金属丝网叠层铺设后卷轧制成，金属丝网管1的壁厚为1.5mm，金属丝网管1的孔径为20μm，金属丝网管1的外径为120mm，管长为600mm；所述粉末多孔功能层2的厚度为200μm，孔径为22μm，透气率为50m3/(m2·KPa·h)；所述金属丝网为镍丝网。
本实施例的复合金属多孔管的制备方法包括以下步骤：
步骤一、将3个镍丝网叠层铺设得到金属丝网组件，然后将所述金属丝网组件卷轧成管状，再将卷轧成管状的金属丝网组件的接缝处焊接，得到金属丝网管；所述卷轧的速度为60m/h；所述焊接采用氩弧焊焊接，焊接全程采用高纯氩气保护；
步骤二、在真空条件下对步骤一中所述金属丝网管进行烧结；所述烧结的真空度为2×10-3Pa，温度为1250℃，保温时间为2h；
步骤三、将镍粉末与甘油混合成浆料，然后将所述浆料均匀涂覆于步骤二中烧结后的金属丝网管表面；所述浆料中镍粉末的质量百分含量为45％；所述镍粉末中粒径为2μm～22μm的镍粉末的质量含量为80％以上；
步骤四、对步骤三中涂覆有浆料的金属丝网管在氢气气氛下进行烧结使金属丝网管上形成粉末多孔功能层，得到复合金属多孔管；所述烧结的温度为900℃，烧结的时间为20h。
作为对比，利用涂膜粉末，采用冷等静压的方式制备成与实施例2复合金属多孔管同等尺寸的粉末管，进行性能对比，结果见下表。
表2粉末管、实施例2的金属丝网管和复合金属多孔管的性能比较
实施例3
如图1所示，本实施例包括金属丝网管1和附着于金属丝网管1上的粉末多孔功能层2；所述金属丝网管1由5层金属丝网叠层铺设后卷轧制成，金属丝网管1的壁厚为2.5mm，金属丝网管1的孔径为100μm，金属丝网管1的外径为30mm，管长为700mm；所述粉末多孔功能层2的厚度为600μm，孔径为20μm，透气率为30m3/(m2·KPa·h)；所述金属丝网为钛丝网。
本实施例的复合金属多孔管的制备方法包括以下步骤：
步骤一、将5个钛丝网叠层铺设得到金属丝网组件，然后将所述金属丝网组件卷轧成管状，再将卷轧成管状的金属丝网组件的接缝处焊接，得到金属丝网管；所述卷轧的速度为30m/h；所述焊接采用氩弧焊焊接，焊接全程采用高纯氩气保护；
步骤二、在真空条件下对步骤一中所述金属丝网管进行烧结；所述烧结的真空度为5×10-3Pa，温度为1100℃，保温时间为2.5h；
步骤三、将镍合金粉末与松醇油混合成浆料，然后将所述浆料均匀涂覆于步骤二中烧结后的金属丝网管表面；所述浆料中镍合金粉末的质量百分含量为40％；所述镍合金粉末中粒径为12μm～30μm的镍合金粉末的质量含量为90％以上；
步骤四、对步骤三中涂覆有浆料的金属丝网管进行烧结使金属丝网管上形成粉末多孔功能层，得到复合金属多孔管；所述烧结在真空条件下或氢气气氛下进行，烧结的温度为1000℃，烧结的时间为18h。
作为对比，利用涂膜粉末，采用冷等静压的方式制备成与实施例3复合金属多孔管同等尺寸的粉末管，进行性能对比，结果见下表。
表3粉末管、实施例3的金属丝网管和复合金属多孔管的性能比较
实施例4
如图1所示，本实施例包括金属丝网管1和附着于金属丝网管1上的粉末多孔功能层2；所述金属丝网管1由7层金属丝网叠层铺设后卷轧制成，金属丝网管1的壁厚为3.0mm，金属丝网管1的孔径为50μm，金属丝网管1的外径为20mm，管长为700mm；所述粉末多孔功能层2的厚度为300μm，孔径为10μm，透气率为25m3/(m2·KPa·h)；所述金属丝网为镍合金丝网。
本实施例的复合金属多孔管的制备方法包括以下步骤：
步骤一、将7个镍合金丝网叠层铺设得到金属丝网组件，然后将所述金属丝网组件卷轧成管状，再将卷轧成管状的金属丝网组件的接缝处焊接，得到金属丝网管；所述卷轧的速度为60m/h；所述焊接采用氩弧焊焊接；
步骤二、在真空条件下对步骤一中所述金属丝网管进行烧结；所述烧结的真空度为2×10-3Pa，温度为1000℃，保温时间为3h；
步骤三、将钛粉末与甘油混合成浆料，然后将所述浆料均匀涂覆于步骤二中烧结后的金属丝网管表面；所述浆料中金属粉末的质量百分含量为38％；所述镍合金粉末中粒径为35μm～45μm的镍合金粉末的质量含量为80％以上；
步骤四、对步骤三中涂覆有浆料的金属丝网管在氢气气氛下进行烧结使金属丝网管上形成粉末多孔功能层，得到复合金属多孔管；所述烧结的温度为1200℃，烧结的时间为18h。
作为对比，利用涂膜粉末，采用冷等静压的方式制备成与实施例4复合金属多孔管同等尺寸的粉末管，进行性能对比，结果见下表。
表4粉末管、实施例4的金属丝网管和复合金属多孔管的性能比较
以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明做任何限制，凡是根据发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍属于本发明技术方案的保护范围内。

Claims (8)

1.一种复合金属多孔管，其特征在于，包括金属丝网管(1)和附着于金属丝网管(1)上的粉末多孔功能层(2)；所述金属丝网管(1)由3～7层金属丝网叠层铺设后卷轧制成，金属丝网管(1)的壁厚为1.5mm～3.8mm，金属丝网管(1)的孔径为20μm～200μm，金属丝网管(1)的外径为20mm～120mm；所述粉末多孔功能层(2)的厚度为15μm～600μm，孔径为0.5μm～22μm，透气率不小于20m3/(m2·KPa·h)；所述复合金属多孔管的制备方法包括以下步骤：
步骤一、将多个金属丝网叠层铺设得到金属丝网组件，然后将所述金属丝网组件卷轧成管状，再将卷轧成管状的金属丝网组件的接缝处焊接，得到金属丝网管；
步骤二、在真空条件下对步骤一中所述金属丝网管进行烧结；
步骤三、将金属粉末与有机溶剂混合成浆料，然后将所述浆料均匀涂覆于步骤二中烧结后的金属丝网管表面；所述浆料中金属粉末的质量百分含量为35％～45％，所述有机溶剂为松醇油或甘油；
步骤四、对步骤三中涂覆有浆料的金属丝网管进行烧结使金属丝网管上形成粉末多孔功能层，得到复合金属多孔管。
2.根据权利要求1所述的一种复合金属多孔管，其特征在于，所述金属丝网为不锈钢丝网、镍丝网、镍合金丝网或钛丝网。
3.一种制备如权利要求1或2所述复合金属多孔管的方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一、将多个金属丝网叠层铺设得到金属丝网组件，然后将所述金属丝网组件卷轧成管状，再将卷轧成管状的金属丝网组件的接缝处焊接，得到金属丝网管；
步骤二、在真空条件下对步骤一中所述金属丝网管进行烧结；
步骤三、将金属粉末与有机溶剂混合成浆料，然后将所述浆料均匀涂覆于步骤二中烧结后的金属丝网管表面；所述浆料中金属粉末的质量百分含量为35％～45％，所述有机溶剂为松醇油或甘油；
步骤四、对步骤三中涂覆有浆料的金属丝网管进行烧结使金属丝网管上形成粉末多孔功能层，得到复合金属多孔管。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，步骤一中所述卷轧的速度为30m/h～60m/h。
5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，步骤一中所述焊接采用氩弧焊焊接。
6.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，步骤二中所述烧结的真空度不大于1×10- 2Pa，温度为1000℃～1250℃，保温时间为2h～3h。
7.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，步骤三中所述金属粉末为不锈钢粉末、镍粉末、镍合金粉末或钛粉末，金属粉末的粒径为2μm～45μm。
8.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，步骤四中所述烧结在真空条件下或氢气气氛下进行，烧结的温度为900℃～1200℃，烧结的时间为15h～20h。
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