CN111203018A - 一种金属过滤层的制备工艺及滤芯 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种金属过滤层的制备工艺，步骤如下：将高熔点金属粉末与低熔点金属粉末按质量比；0.03‑0.25混合并铺在金属烧结网支撑层上，烧结成型为整体，本制备工艺改进金属粉末层成分及配比，以添加低熔点金属粉末加强金属粉末层本身强度以及与支撑层的结合强度，从而使金属过滤层在折弯形成滤芯时，烧结后的金属粉末层不易出现裂开或与支撑层脱离分层的现象，成型滤芯过程中废品率降低，并提供一种滤芯包括上述金属过滤层，成型后的滤芯过滤效果好，在线使用周期长以及在线反吹反洗性能好。
Description
技术领域
本发明涉及过滤技术领域，尤其涉及一种金属过滤层的制备工艺及滤芯。
背景技术
近年来，金属粉末和金属烧结网复合滤芯的应用，有效地解决了石油化工领域许多过滤难度较大的物料的处理。具体地说，这种金属粉末和金属烧结网复合滤芯作为非对称结构金属膜的一个改善结构，可以明显地提高石油化工工艺中许多离粘度及胶体含量较高的物料的过滤净化能力。这种结构的金属粉末和金属烧结网复合滤芯的过滤控制层是一层很薄的金属粉末层，通常厚度为O.5-2.0mm之间，过滤精度可达到亚微米级。
现有技术制备这种金属粉末和金属烧结网复合滤芯的工艺流程如下所示：步骤1)制备金属烧结网支撑层，把几层金属席型网按照要求依次叠加在高温真空烧结炉中烧结成体。步骤2)制备金属粉末层和烧结金属网复合结构，在步骤1)中制备好的金属烧结网上铺上一层厚度为0.5-2.0mm厚度的金属粉末层。然后在真空烧结炉中高温烧结成-个整体。步骤3)制备圆管滤芯，经辊轧机平整到设计的厚度后l分切成设定的尺寸，再通过模具折弯成型为管状滤芯的形式。
尽管这种金属粉末和金属烧结网复合滤芯有着较好的应用前景，但是在滤芯的制作工艺上，特别是在折弯成型为直径比较小的圆管式滤芯的工艺上存在一些问题。主要是折弯成型过程中金属粉末过滤控制层容易裂开，导致过滤效果的降低和废品率的上升。另外在折弯成型工艺中，金属粉末层和作为结构支撑层的金属烧结网容易在应力的作用下脱离分层导致废品率和生产成本的上升。
发明内容
针对上述问题，本申请文件第一方面提供一种金属过滤层的制备工艺，以解决上述问题，技术方案是：
一种金属过滤层的制备工艺，步骤如下：将高熔点金属粉末与低熔点金属粉末按质量比；0.03-0.25混合并铺在金属烧结网支撑层上，烧结成型为整体。
本制备工艺改进金属粉末层成分及配比，增加低熔点金属粉末，烧结过程中低熔点金属粉末熔化将高熔点的金属粉末以及金属烧结网支撑层粘结在一起形成过滤层。
以添加低熔点金属粉末加强金属粉末层本身强度以及与支撑层的结合强度，本制备工艺制备的金属过滤层在折弯形成滤芯时，烧结后的金属粉末层不易出现裂开或与支撑层脱离分层的现象，成型滤芯过程中废品率降低，且成型后的滤芯过滤效果好，在线使用周期长以及在线反吹反洗性能好。
为进一步提高金属粉末层的强度及与支撑层的结合强度，在本公司大量实验下，进一步确定低熔点金属粉末的选择范围，如下：低熔点金属粉末的固相温度点：950-1000℃，液相温度点：1000-1100℃，由B、Ni、Bi、Sn、Pb、In等低熔点金属元素组成。
为进一步提高提高金属粉末层的强度及与支撑层的结合强度，其中低熔点合金粉末优选镍基低熔点合金粉末，例如BNi-1，BNi-1a,BNi-2,BNi3,BNi-4,BNi-5,BNi-6,BNI-7,BN i-B以及BNi-9中一种或多种混合。
更佳地，金属烧结网支撑层和高熔点金属粉末的材质为不锈钢、镍基高温合金、钴基高温合金、Fe-Cr-Al合金中一种或多种混合。
此外，烧结成型的方式多样化，包括真空烧结，针对改进成分及配比的金属粉末层，本公司经试验探索出如下参数，烧结成型步骤中，真空度为1.0×101pa-1.0×10-2pa，烧结温度为1000-1400℃，保温时间1.0-1.5h，在真空烧结过程中，依据上述参数，成型后的金属过滤层在折弯成型滤芯的过程中，废品率进一步降低。
当然也可选用其他烧结方式，如激光烧结。
更佳地，高熔点与低熔点金属粉末的粒度：500-1000目，上述粒度制备的金属过滤层过滤精度高。
为进一步降低废品率以及提高滤芯的性能，优选，高熔点与低熔点金属粉末混合后在金属烧结网支撑层上铺0.5-2.0mm厚度，制备的金属过滤层流阻小，过滤精度高。
更佳地，金属烧结网支撑层的制备：将多层金属网按纹路交叉叠加在一起并高温烧结为一体。
优选，多层金属网包括平织网及至少2层金属席型网，首先将金属席型网按纹路交叉叠加，之后叠加平织网。
具体而言，如将两层12x64目的金属席型网在两辊轧机上轧平，并接照纹路垂直交叉叠加在-起，然后在上面再叠加两层金属平织网，将叠加好的金属网层放入真空烧结炉中烧结成一体，优选两次烧结。
本申请文件第二方面提供一种滤芯，包括上述工艺制备的金属过滤层。
例如采用如下制备方法制备管状滤芯：将上述制备工艺制备出的金属过滤层在经两辊轧机平整到设计的厚度后，分切成一定的尺寸再通过模具折弯成型为管状滤芯的形式。
成型滤芯过程中，废品率低，成型后的滤芯具备如下优点：过滤精度高，流体压差小，过滤精度高，在线使用周期长以及在线反吹反冲洗性能好。
附图说明
图1：金属过滤层结构图。
图中：1、席型网；2、平织网；3、低熔点金属粉末；4、高熔点金属粉末。
具体实施方式
以下结合具体实施例，对本发明技术方案作进一步详述，以使本发明技术方案更易于理解和掌握。
一、以制备管状滤芯为例：
实施例1
1)制备金属过滤层(以真空烧结炉为例)，如图1所示。
步骤如下：
a、制备金属烧结网支撑层：把两张1000x1000mm的12x64目的316L金属席型网在两辊轧机上依次轧平，并按照纹路垂直交叉叠放在-起然后在上面叠加两层100目316L不锈钢平织网并放在真空烧结炉中烧结，烧结温度为1300℃，保温时间为3.5h，1.0×101pa，烧结结束后再用两辊轧机轧平到1.6mm的厚度，得到金属烧结网支撑层。
b、制备金属粉末层和烧结金属网复合结构:取250克粒度为1000目的BNi-1粉末加入到5000克粒度为600/800目的316L水雾化不锈钢粉末中，在混料机中充分混合均匀。
然后把上述的混合粉末均匀地铺设在金属烧结网支撑层上，形成一层厚度约为1.0mm的金属粉末层，混合粉末位于平织网的上面，然后放入真空烧结炉中烧结成一体形成金属过滤层，烧结温度为1300℃，1.0×101pa，保温时间为3.5h。
2)制备圆管滤芯
c、步骤1)中制备的金属过滤层用两辊轧机整平到2.5mm的厚度后剪裁成78.5x1000mm尺寸的长方条。
然后用折弯模具制作成外径为25mm，长度为1000mm的圆管形状，其中的金属粉末过渡层位于圆管的外侧，最后焊接中缝和两个端头，得到圆管滤芯成品。
实施例2
1)制备金属过滤层(以真空烧结炉为例)，如图1所示。
步骤如下：
a、制备金属烧结网支撑层：把两张1000x1000mm的12x64目的316L金属席型网在两辊轧机上依次轧平，并按照纹路垂直交叉叠放在-起然后在上面叠加两层100目316L不锈钢平织网并放在真空烧结炉中烧结，烧结温度为1300℃，保温时间为3.5h，1.0×10-2pa，烧结结束后再用两辊轧机轧平到1.6mm的厚度，得到金属烧结网支撑层。
b、制备金属粉末层和烧结金属网复合结构:取650克粒度为1000目的BNi-2粉末加入到6500克粒度为600/800目的316L水雾化不锈钢粉末中，在混料机中充分混合均匀。
然后把上述的混合粉末均匀地铺设在金属烧结网支撑层上，形成一层厚度约为1.5mm的金属粉末层，混合粉末位于平织网的上面，然后放入真空烧结炉中烧结成一体形成金属过滤层，烧结温度为1300℃，保温时间为2.5h，真空度1.0×10-2pa。
2)制备圆管滤芯
c、步骤1)中制备的金属过滤层用两辊轧机整平到2.5mm的厚度后剪裁成78.5x1000mm尺寸的长方条。
然后用折弯模具制作成外径为25mm，长度为1000mm的圆管形状，其中的金属粉末过渡层位于圆管的外侧，最后焊接中缝和两个端头，得到圆管滤芯成品。
实施例3
1)制备金属过滤层(以真空烧结炉为例)，如图1所示。
步骤如下：
a、制备金属烧结网支撑层：把两张1000x1000mm的12x64目的316L金属席型网在两辊轧机上依次轧平，并按照纹路垂直交叉叠放在-起然后在上面叠加两层100目316L不锈钢平织网并放在真空烧结炉中烧结，烧结温度为1300℃，保温时间为3.5h，2pa，烧结结束后再用两辊轧机轧平到1.6mm的厚度，得到金属烧结网支撑层。
b、制备金属粉末层和烧结金属网复合结构:取250克粒度为1000目的BNi-4粉末加入到2500克粒度为800/1000目的316L水雾化不锈钢粉末中，在混料机中充分混合均匀。
然后把上述的混合粉末均匀地铺设在金属烧结网支撑层上，形成一层厚度约为1.0mm的金属粉末层，混合粉末位于平织网的上面，然后放入真空烧结炉中烧结成一体形成金属过滤层，烧结温度为1300℃，保温时间为2.5h，真空度2pa。
2)制备圆管滤芯
c、步骤1)中制备的金属过滤层用两辊轧机整平到2.0mm的厚度后剪裁成62.8x1000mm尺寸的长方条。
然后用折弯模具制作成外径为20mm，长度为1000mm的圆管形状，其中的金属粉末过渡层位于圆管的外侧，最后焊接中缝和两个端头，得到圆管滤芯成品。
实施例4
1)制备金属过滤层(以真空烧结炉为例)，如图1所示。
步骤如下：
a、制备金属烧结网支撑层：把两张1000x1000mm的12x64目的镍基高温合金型金属席型网在两辊轧机上依次轧平，并按照纹路垂直交叉叠放在-起然后在上面叠加两层100目316L不锈钢平织网并放在真空烧结炉中烧结，烧结温度为1300℃，保温时间为3.5h，2pa，烧结结束后再用两辊轧机轧平到1.6mm的厚度，得到金属烧结网支撑层。
b、制备金属粉末层和烧结金属网复合结构:取100克粒度为500目的BN i-4粉末加入到2500克粒度为800/1000目的316L水雾化不锈钢粉末中，在混料机中充分混合均匀。
然后把上述的混合粉末均匀地铺设在金属烧结网支撑层上，形成一层厚度约为1.0mm的金属粉末层，混合粉末位于平织网的上面，然后放入真空烧结炉中烧结成一体形成金属过滤层，烧结温度为1300℃，保温时间为2.5h，真空度2pa。
2)制备圆管滤芯
c、步骤1)中制备的金属过滤层用两辊轧机整平到2.0mm的厚度后剪裁成62.8x1000mm尺寸的长方条。
然后用折弯模具制作成外径为20mm，长度为1000mm的圆管形状，其中的金属粉末过渡层位于圆管的外侧，最后焊接中缝和两个端头，得到圆管滤芯成品。
二、检测
以实施例1-实施例4所述的工艺制备圆管滤芯，废品率大幅降低，过滤精度高。
当然，以上仅是本发明的具体应用范例，对本发明的保护范围不构成任何限制。凡采用等同变换或者等效替换而形成的技术方案，均落在本发明权利保护范围之内。
Claims (10)
1.一种金属过滤层的制备工艺，其特征在于，
将高熔点金属粉末与低熔点金属粉末按质量比；0.03-0.25混合并铺在金属烧结网支撑层上，烧结成型为整体。
2.根据权利要求1所述的一种金属过滤层的制备工艺，其特征在于，低熔点金属粉末的固相温度点：950-1000℃，液相温度点：1000-1100℃。
3.根据权利要求2所述的一种金属过滤层的制备工艺，其特征在于，烧结成型步骤中，真空度为1.0×101pa-1.0×10-2pa，烧结温度为1000-1400℃，保温时间1.0-1.5h。
4.根据权利要求2所述的一种金属过滤层的制备工艺，其特征在于，低熔点合金粉末为镍基低熔点合金粉末。
5.根据权利要求1所述的一种金属过滤层的制备工艺，其特征在于，金属烧结网支撑层和高熔点金属粉末的材质为不锈钢、镍基高温合金、钴基高温合金、Fe-Cr-Al合金中一种或多种混合。
6.根据权利要求1所述的一种金属过滤层的制备工艺，其特征在于，高熔点与低熔点金属粉末的粒度：500-1000目。
7.根据权利要求1所述的一种金属过滤层的制备工艺，其特征在于，高熔点与低熔点金属粉末混合后在金属烧结网支撑层上铺0.5-2.0mm厚度。
8.根据权利要求1所述的一种金属过滤层的制备工艺，其特征在于，金属烧结网支撑层的制备：将多层金属网按纹路交叉叠加在一起并高温烧结为一体。
9.根据权利要求8所述的一种金属过滤层的制备工艺，其特征在于，多层金属网包括平织网及至少2层金属席型网，首先将金属席型网按纹路交叉叠加，之后叠加平织网。
10.一种滤芯，其特征在于，包括上述任一项权利要求制备的金属过滤层。
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