CN106731108A - 一种多孔金属多孔石英复合滤芯的制备方法及其滤芯 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种多孔金属多孔石英复合滤芯的制备方法，包括步骤S1：制作过滤精度为5～1000um的多孔金属过滤基材；步骤S2：通过离子镀的方式在多孔金属过滤基材的表面喷镀厚度为5‑50um、过滤精度为0.1‑100um的多孔石英材料，制成多孔金属多孔石英复合基材；步骤S3：将多孔石英复合基材卷绕形成内层为金属过滤基材、外层为多孔石英材料的管状；步骤S4：将金属骨架焊接并支撑固定在管状的多孔石英复合内。本发明制作滤芯的工艺简单、成本低，通过在多孔金属过滤基材上喷镀多孔石英材料，充分结合了多孔金属过滤基材的抗热稳定性能和多孔石英材料的抗氧化性能，制成的滤芯抗热震高，耐超高温，过滤精度高。本发明同时还提供一种多孔金属多孔石英复合滤芯。
Description
技术领域
本发明涉及过滤器技术领域，尤其涉及一种多孔金属多孔石英复合滤芯的制备方法及其滤芯。
背景技术
金属过滤器作为一种精密过滤器，广泛应用在石油化工、油田管道、加油设备、水处理行业、制药及食品加工等领域。其中，不锈钢滤芯具有耐蚀性、耐热性、耐压性、耐磨性好、过滤精度精确的特点而被青睐。不锈钢滤芯主要包括多层金属网滤芯和楔形金属网滤芯，然而这类金属滤芯受过滤材质制造本身工艺精度的限制，难以获得高精度的过滤性能，如过滤金属在0.1～1um时就难以获得良好的过滤效果。
为了提高金属过滤器的过滤精度，又一步发展了采用金属粉末为原材料，经过冷等静压的成型后，通过高温真空烧结制成的金属粉末过滤器滤芯；通过选配金属粉末颗粒尺寸与工艺参数，可调整金属粉末过滤器滤芯的孔隙大小与分布；利用不同过滤材料的孔隙结构、材质成分、耐压强度等特点可开发出最终适合用户所需的金属粉末过滤器滤芯。而通过烧结金属粉末滤芯可实现微米级的精密过滤，可分离液体、气体中的固体颗粒杂质，当流体经过一定精度的滤芯后，杂质被阻挡在滤芯表面形成滤饼，纯净的流体通过滤芯流出，使被污染或含有杂质的流体洁净到正常生产所需状态，以保证下游装置获得纯净的产品或保护设备的正常工作。
然而由于金属粉末滤芯受原材料金属粉末粒度，形状的限制，很难制作出过滤精度小于0.5um的过滤滤芯。虽然在0.5um以下的过滤材料存在陶瓷滤芯，其最高精度可以达到0.1um,但在应用于高温及具有温度变化的应用领域时，这种滤材由于抗热震性差，脆性大及价格昂贵的原因很难得到大规模的实际应用。
发明内容
本发明在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种多孔金属多孔石英复合滤芯的制备方法，工艺简单、成本低，并且制作出的滤芯抗热震高、耐超高温、过滤精度高。
本发明是通过以下技术方案实现的：一种多孔金属多孔石英复合滤芯的制备方法，包括如下步骤：
步骤S1：制作过滤精度为5～1000um的多孔金属过滤基材；
步骤S2：通过离子镀的方式在多孔金属过滤基材的表面喷镀厚度为5-50um、过滤精度为0.1-100um的多孔石英材料，制成多孔金属多孔石英复合基材；
步骤S3：将多孔石英复合基材卷绕形成内层为金属过滤基材、外层为多孔石英材料的管状；
步骤S4：将金属骨架焊接并支撑固定在管状的多孔石英复合内。
相比于现有技术，本发明制作滤芯的工艺简单、成本低，通过在多孔金属过滤基材上喷镀多孔石英材料，充分结合了多孔金属过滤基材的抗热稳定性能和多孔石英材料的抗氧化性能，制成的滤芯抗热震高，耐超高温，过滤精度高，广泛适用于高温、高精密过滤行业。
进一步地，所述金属过滤基材为金属粉末多孔滤材、或者多层金属网多孔滤材、或者金属纤维丝、或者不锈钢合金、或者不锈钢单质金属制成的多孔滤材。
进一步地，在步骤S1中，制作多孔金属过滤基材的步骤包括：
步骤S11：将不锈钢金属粉末放到氢气还原炉中预先还原；
步骤S12：将上述金属粉末通过流延法制备出金属粉末片生坯；
步骤S13:将上述生坯放入真空烧结炉中烧结得到孔隙率为5～1000um金属粉末片；
步骤S14：冷却出炉后将该金属粉末片裁切得到多孔金属粉末基材。
进一步地，在步骤S11中，还原温度为700℃。
进一步地，在步骤S11中，采用500～550目的不锈钢金属粉末；还原温度为650℃。
进一步地，所述多孔石英材料包括石英、多晶硅、单晶硅中的一种或多种。
进一步地，所述金属骨架为多孔冲孔板、或者多层金属烧结网、或者楔形金属网。
进一步地，所述金属骨架由不锈钢单质或者不锈钢合金金属制成。
一种多孔金属多孔石英复合滤芯，包括滤芯本体；所述滤芯本体为管状结构，该滤芯本体的内壁设有支撑骨架；所述支撑骨架的外周包覆有多孔金属过滤层；所述多孔金属过滤层的外周包覆有多孔石英层。
相比于现有技术，本发明制作滤芯的工艺简单、成本低，通过在多孔金属过滤基材上喷镀多孔石英材料，充分结合了多孔金属过滤基材的抗热稳定性能和多孔石英材料的抗氧化性能，制成的滤芯抗热震高，耐超高温，过滤精度高，广泛适用于高温、高精密过滤行业。
为了更好地理解和实施，下面结合附图详细说明本发明。
附图说明
图1是本发明多孔金属多孔石英复合滤芯的制备方法实施例的流程图；
图2是本发明实施例中制备多孔金属过滤基材的流程图；
图3是本发明实施例中滤芯的结构示意图；
图4是图3所示A的放大图。
具体实施方式
请同时参阅图1和图2，图1是本发明多孔金属多孔石英复合滤芯的制备方法实施例的流程图；图2是本发明实施例中制备多孔金属过滤基材的流程图。该多孔金属多孔石英复合滤芯的制备方法，包括如下步骤：
步骤S1：制作过滤精度为5～1000um的多孔金属过滤基材。
所述金属过滤基材为金属粉末多孔滤材、或者多层金属网多孔滤材、或者金属纤维丝烧结、或者不锈钢合金、或者不锈钢单质金属得到的多孔滤材。所述的多孔金属基材的过滤精度为5～1000um。采用金属或者不锈钢材质作为金属过滤基材的材料，充分利用了金属或者不锈钢材质抗热的稳定性能，使得制备的滤芯抗热性能好，稳定性好。
以不锈钢金属粉末多孔滤材制作多孔金属过滤基材的步骤包括：
步骤S11：将不锈钢金属粉末放到氢气还原炉中进行预先还原。
本实施例中，采用牌号为316L、质量为10kg的不锈钢金属粉末；其中还原温度设定为700℃。
步骤S12：将上述金属粉末通过流延法制备出金属粉末片生坯。
本实施例中，金属粉末片生坯的宽度为500毫米，长度为1000毫米。
步骤S13:将上述生坯放入真空烧结炉中烧结得到孔隙率为5～1000um的金属粉末片。
步骤S14：冷却出炉后将该金属粉末片裁切得到多孔金属粉末基材。
本实施例中，多孔金属粉末基材的宽度为400毫米，长度为600毫米。
步骤S2：通过离子镀的方式在多孔金属过滤基材的表面喷镀厚度为5-50um、过滤精度为0.1-100um的多孔石英材料，制成多孔金属多孔石英复合基材。
所述多孔石英材料石英、多晶硅、单晶硅中的一种或多种。所述多孔石英材料的过滤精度为50nm。在多孔金属过滤基材表面喷镀多孔石英材料，充分利用多孔石英材料的抗氧化性能，在多孔金属过滤基材表面形成了抗氧化性保护膜，防止金属遇水氧化，使得制成的滤芯更加耐用。
步骤S3：将多孔石英复合基材卷绕形成内层为金属过滤基材、外层为多孔石英材料的管状。
步骤S4：将金属骨架焊接并支撑固定在管状的多孔石英复合内侧。
所述金属骨架为多孔冲孔板、或者多层金属烧结网、或者楔形金属网中。所述金属骨架由不锈钢单质或者不锈钢合金金属制成。所述焊接方式采用等离子气体保护焊接。
请同时参阅图3和图4，图3是本发明实施例中滤芯的结构示意图；图4是图3所示A的放大图；图3和图4中所示的箭头表示待过滤物质的流向。
本发明同时提供一种根据上述方法制成的多孔金属多孔石英复合滤芯，包括滤芯本体1；所述滤芯本体为管状结构，该滤芯本体1的内壁设有支撑骨架11；所述支撑骨架11的外周包覆有多孔金属过滤层12；所述多孔金属过滤层12的外周包覆有多孔石英层13。其中，所述多孔金属过滤层12的过滤精度5～1000um；所述多孔石英层13的厚度为5-50um、过滤精度为0.1-100um。待过滤物质穿过所述滤芯本体1的内壁进行过滤后，进入滤芯本体1内，并从滤芯本体的一端端部流走。
相比于现有技术，本发明制作滤芯的工艺简单、成本低，通过在多孔金属过滤基材上喷镀多孔石英材料，充分结合了多孔金属过滤基材的抗热稳定性能和多孔石英材料的抗氧化性能，制成的滤芯抗热震高，耐超高温，过滤精度高，广泛适用于高温、高精密过滤行业。
作为本发明的另外一种优化，制作多孔金属过滤基材时，在步骤S11中，采用牌号为310S的不锈钢金属粉末，筛选出500～550目之间的不锈钢金属粉末10kg放到氢气还原炉中进行预先还原，还原温度设定为650℃。
本发明并不局限于上述实施方式，如果对本发明的各种改动或变形不脱离本发明的精神和范围，倘若这些改动和变形属于本发明的权利要求和等同技术范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变形。
Claims (10)
1.一种多孔金属多孔石英复合滤芯的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤S1：制作过滤精度为5～1000um的多孔金属过滤基材；
步骤S2：通过离子镀的方式在多孔金属过滤基材的表面喷镀厚度为5-50um、过滤精度为0.1-100um的多孔石英材料，制成多孔金属多孔石英复合基材；
步骤S3：将多孔石英复合基材卷绕形成内层为金属过滤基材、外层为多孔石英材料的管状；
步骤S4：将金属骨架焊接并支撑固定在管状的多孔石英复合内。
2.根据权利要求1所述的多孔金属多孔石英复合滤芯的制备方法，其特征在于，所述金属过滤基材为金属粉末多孔滤材、或者多层金属网多孔滤材、或者金属纤维丝、或者不锈钢合金、或者不锈钢单质金属制成的多孔滤材。
3.根据权利要求1所述的多孔金属多孔石英复合滤芯的制备方法，其特征在于，在步骤S1中，制作多孔金属过滤基材的步骤包括：
步骤S11：将不锈钢金属粉末放到氢气还原炉中预先还原；
步骤S12：将上述金属粉末通过流延法制备出金属粉末片生坯；
步骤S13:将上述生坯放入真空烧结炉中烧结得到孔隙率为5～1000um金属粉末片；
步骤S14：冷却出炉后将该金属粉末片裁切得到多孔金属粉末基材。
4.根据权利要求3所述的多孔金属多孔石英复合滤芯的制备方法，其特征在于，在步骤S11中，还原温度为700℃。
5.根据权利要求3所述的多孔金属多孔石英复合滤芯的制备方法，其特征在于，在步骤S11中，采用500～550目的不锈钢金属粉末；还原温度为650℃。
6.根据权利要求1所述的多孔金属多孔石英复合滤芯的制备方法，其特征在于，所述多孔石英材料包括石英、多晶硅、单晶硅中的一种或多种。
7.根据权利要求1所述的多孔金属多孔石英复合滤芯的制备方法，其特征在于，所述金属骨架为多孔冲孔板、或者多层金属烧结网、或者楔形金属网。
8.根据权利要求1所述的多孔金属多孔石英复合滤芯的制备方法，其特征在于，所述金属骨架由不锈钢单质或者不锈钢合金金属制成。
9.一种多孔金属多孔石英复合滤芯，其特征在于，包括滤芯本体；所述滤芯本体为管状结构，该滤芯本体的内壁设有支撑骨架；所述支撑骨架的外周包覆有多孔金属过滤层；所述多孔金属过滤层的外周包覆有多孔石英层。
10.根据权利要求9所述的多孔金属多孔石英复合滤芯，其特征在于，所述多孔金属过滤层的过滤精度5～1000um；所述多孔石英层的厚度为5-50um、过滤精度为0.1-100um。
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