CN110090494A - 一种高强度高精度过滤材料的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种高强度高精度过滤材料的制备方法，其特征在于，该制备方法，包括以下步骤：一、在1平米的隔层上，将金属纤维进行无序叠加平铺；二、将平铺纤维层通过隔层送至真空烧结炉在真空压力施加下进行真空烧结；三、烧结完成后，通入惰性气体进行自然冷却到室温；四、采用压机把烧结为一体的金属纤维毡平整并压制到的1mm～1.2mm厚度，即得到了表面光滑高强度高精度烧结金属纤维过滤材料。本发明提出的烧结金属纤维过滤材料通过边烧结边预压缩，冷却后在进行压制，其孔隙率能达到40％以上，能承受400公斤的压力不变形，过滤精度5um～40um，而且焊接性优于传统粉末烧结板。

Description

一种高强度高精度过滤材料的制备方法
技术领域
本发明涉及过滤材料制备技术领域，尤其涉及一种高强度高精度过滤材料的制备方法。
背景技术
金属纤维烧结毡是采用极其精细的金属纤维(直径精确到微米)经无纺铺制、叠配经高温烧结而成。金属烧结毡由不同孔径层形成孔梯度，可控制得到极高的过滤精度和更大的纳污量。具有三维网状，多孔结构，孔隙率高，表面积大，孔径大小分布均匀等特点，能连续保持过滤网布的过滤作用。由于以上结构和特性，使得不锈钢烧结毡能够有效地弥补金属网易堵、易损的弱点，能够弥补粉末过滤产品易碎、流量小的不足，具有普通滤纸、滤布不能相媲美的耐温、耐压的特点，因而不锈钢金属烧结毡是理想的耐高温、耐腐蚀、高精度的过滤材料，广泛应用于高分子聚合物过滤、石油化工、电子高温气体除尘、炼油过程的过滤、粘胶过滤、超滤器的预过滤、真空泵保护过滤器、滤膜支撑体、催化剂载体、汽车安全气囊、飞机舰船等燃油过滤、液压系统过滤。
但是在高要求的液晶膜过滤应用以及其他高压状态下的过滤中，普通金属烧结毡承受压差上限为100公斤左右，目前传统还采用粉末烧结板较多，孔隙率在20％-30％左右，承受压差上限为200公斤左右，在高压下容易脱落，热胀冷缩后会开裂，并且在制作过滤网焊接中，易裂，而采用金属烧结毡，常规方法如中国专利CN201510608214.1，一种不锈钢纤维毡的烧结方法中提到，将不锈钢纤维毡置于微波烧结炉中，先在无微波条件下升温至300℃～600℃后保温0.5h～2h进行预烧结处理，自然冷却后得到预烧结毡，然后将所述预烧结毡在微波条件下升温至700℃～900℃后保温10min～30min进行烧结处理，自然冷却后得到烧结后的不锈钢纤维毡。该烧结毡先真空烧结再压机进行压制，形成烧结毡板比较柔软，承受压差，无法应用于液晶膜过滤以及其他高压状态下到过滤。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的应用于液晶膜生产过滤用的高强度高精度过滤材料制备方法。
为解决上述技术问题，本方明采用的技术方案是：一种高强度高精度过滤材料的制备方法，该制备方法包括以下步骤：
步骤一、在1平米的隔层上，选用细度为12um～40um，长度为60mm～80mm的金属纤维进行无序叠加平铺，平铺叠加厚度至14cm～16cm，纤维克重4500g/m2～4800g/m2。
步骤二、将步骤一中平铺纤维层通过隔层送至真空烧结炉进行真空烧结，在1000℃～1300℃的温度下进行真空烧结，保温时间为5～8小时，真空压力控制在500Pa～900Pa；
步骤三、烧结完成后，通入惰性气体进行自然冷却到室温，烧结后形成的金属纤维层厚度1.5mm～2.3mm。
步骤四：采用压机把烧结为一体的金属纤维毡平整并压制到的1mm～1.2mm厚度以及5um～40um精度，即得到了表面光滑高强度高精度烧结金属纤维过滤材料
上述的高强度高精度过滤材料的制备方法，所述金属纤维丝为不锈钢纤维丝，牌号为430，316和304中的一种。
上述的高强度高精度过滤材料的制备方法，所述隔层为氧化锆、氧化钛、氧化铍、氧化铈、氧化钍、氧化钇中的一种。
本发明与现有技术对比的有益效果为：
1、本发明选用细度为12um～40um，长度为60mm～80mm的金属纤维进行无序叠加平铺，平铺叠加厚度至14cm～16cm，此选用的金属纤维规格使成型的过滤材料不易断裂，可增大烧结结点数量，可提高冶金结合度，平铺厚度比普通烧结毡产品厚度大大加厚，在于提高成型过滤材料的强度以及精度；
2、本发明采用在烧结过程中，使用真空压力，并控制在500Pa～900Pa之间，边烧结边预压缩，可有效控制烧结层的精度、厚度，保持烧结层厚度在1.5cm～2.3cm范围之内，烧结过程中施加一定真空压力，可加快不锈钢纤维之间牢固的冶金结合，使不锈钢纤维烧结毡的力学性能显著提高，而且不易变形。使用常规烧结毡方法先真空烧结，再压制，存在形成的烧结毡板比较厚，柔软，不够硬，而且一层一层易被剥离，而且压制过程中，极易变形。
3、本发明通过真空炉烧结预压缩后，采用通入惰性气体进行自然冷却到室温，再通过压机压制后，即可形成精度在5um～40um之间，厚度1.2mm以下，薄而硬高，而且不易变形的烧结板，该烧结板孔隙率能达到40％以上，能承受400公斤的压力不变形，而且焊接性优于传统粉末烧结板。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步说明。
实施例一
一种高强度高精度过滤材料的制备方法，该制备方法包括以下步骤：
步骤一、在1平米的氧化钛隔层上，选用细度为30um，长度为70mm左右的316不锈钢金属纤维进行无序叠加平铺，平铺叠加厚度至16cm；
步骤二、将步骤一中平铺纤维层通过隔层送至真空烧结炉进行真空烧结，在1200℃的温度下，达到不锈钢熔化点，进行真空烧结，保温时间为6小时，真空压力控制在500Pa；
步骤三、烧结完成后，通入惰性气体进行自然冷却到室温，烧结后形成的金属纤维层克重4800g/m2，厚度2.3mm。
步骤四：采用压机把烧结为一体的金属纤维毡平整并压制到的1.2mm厚度，即得到了表面光滑高强度高精度烧结金属纤维过滤材料。
实施例二
一种高强度高精度过滤材料的制备方法，该制备方法包括以下步骤：
步骤一、在1平米的氧化钛隔层上，选用细度为30um，长度为70mm左右的316不锈钢金属纤维进行无序叠加平铺，平铺叠加厚度至16cm；
步骤二、将步骤一中平铺纤维层通过隔层送至真空烧结炉进行真空烧结，在1200℃的温度下，达到不锈钢熔化点，进行真空烧结，保温时间为6小时，真空压力控制在700Pa；
步骤三、烧结完成后，通入惰性气体进行自然冷却到室温，烧结后形成的金属纤维层克重4800g/m2，厚度1.9mm。
步骤四：采用压机把烧结为一体的金属纤维毡平整并压制到的1.2mm厚度，即得到了表面光滑高强度高精度烧结金属纤维过滤材料。
实施例三
一种高强度高精度过滤材料的制备方法，该制备方法包括以下步骤：
步骤一、在1平米的氧化钛隔层上，选用细度为30um，长度为70mm左右的316不锈钢金属纤维进行无序叠加平铺，平铺叠加厚度至16cm；
步骤二、将步骤一中平铺纤维层通过隔层送至真空烧结炉进行真空烧结，在1200℃的温度下，达到不锈钢熔化点，进行真空烧结，保温时间为6小时，真空压力控制在900Pa；
步骤三、烧结完成后，通入惰性气体进行自然冷却到室温，烧结后形成的金属纤维层克重4800g/m2，厚度1.5mm。
步骤四：采用压机把烧结为一体的金属纤维毡平整并压制到的1.2mm厚度，即得到了表面光滑高强度高精度烧结金属纤维过滤材料。
实施例四
一种高强度高精度过滤材料的制备方法，该制备方法包括以下步骤：
步骤一、在1平米的氧化钛隔层上，选用细度为30um，长度为70mm左右的316不锈钢金属纤维进行无序叠加平铺，平铺叠加厚度至16cm；
步骤二、将步骤一中平铺纤维层通过隔层送至真空烧结炉进行真空烧结，在1200℃的温度下，达到不锈钢熔化点，进行真空烧结，保温时间为6小时，无真空压力。
步骤三、烧结完成后，通入惰性气体进行自然冷却到室温，烧结后形成的金属纤维层克重4800g/m2，厚度16mm。
步骤四：采用压机把烧结为一体的金属纤维毡平整并压制到的1.2mm厚度，即得到了烧结金属纤维过滤材料
对上述四组实时例进行过滤精度试验以及断裂强度，实验表格如下所示：
实施例 表面光滑度 过滤精度(um) 断裂强度(Mpa)
实施例1 表面光滑 40um 40
实施例2 表面光滑 20um 47
实施例3 表面光滑 5um 50
实施例4 表面粗糙，变形 5um～40um 10
由表1可知，按本发明方法烧结后的不锈钢纤维烧结板的断裂强度明显优于常规试样。常规试样精度在5um～40um时，断裂强度在10Mpa，而按本发明方法烧结后的不锈钢纤维烧结板精度在5um～40um之间，厚度1.2mm以下，薄而硬，断裂强度在40Mpa～50Mpa，而且不易变形的烧结板，该烧结板孔隙率能达到40％以上，能承受400公斤的压力不变形，而且焊接性优于传统粉末烧结板。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种高强度高精度过滤材料的制备方法，其特征在于，该制备方法，包括以下步骤：
步骤一、在1平米的隔层上，选用细度为12um～40um，长度为60mm～80mm的金属纤维进行无序叠加平铺，平铺叠加厚度至14cm～16cm，纤维克重4500g/m2～4800g/m2
步骤二、将步骤一中平铺纤维层通过隔层送至真空烧结炉进行真空烧结，在1000℃～1300℃的温度下进行真空烧结，保温时间为5～8小时，真空压力控制在500Pa～900Pa；
步骤三、烧结完成后，通入惰性气体进行自然冷却到室温，烧结后形成的金属纤维层厚度1.5mm～2.3mm。
步骤四：采用压机把烧结为一体的金属纤维毡平整并压制到的1mm～1.2mm厚度，即得到了表面光滑高强度高精度烧结金属纤维过滤材料，其过滤精度为5um～40um。
2.根据权利要求1所述的高强度高精度过滤材料的制备方法，其特征在于：所述金属纤维丝选用不锈钢纤维丝，牌号为430，316和304中的一种。
3.根据权利要求1所述的高强度高精度过滤材料的制备方法，其特征在于：所述隔层为氧化锆、氧化钛、氧化铍、氧化铈、氧化钍、氧化钇中的一种。
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