CN111228877A - 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，包括以下步骤：B、烧结金属网并轧平到设定厚度，之后将其制成预定的形状，从而得到支撑层；C、在支撑层上涂覆金属粉末浆料，金属粉末浆料包括金属粉末、液相载体、粘结剂，烧结为一体得到金属过滤层，本金属过滤层制备工艺改变传统工艺的制作流程，将烧结金属网制成预定形状后再涂覆金属粉末浆料，继而烧结为一体形成金属过滤层，避免了金属过滤层被辊轧、折弯或模压成型等工序，成品率高。
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
由于高效、节能和无污染等优点，膜分离技术广泛应用于包括工业生产在内的国民经济各个领域。在化工领域，特别是石油化工涉及到许多高温、高压和强腐蚀性流体的净化，有些还是粘度很高的难处理流体，例如油浆过滤、S-ZORB脱疏剂的分离以及重油过滤净化等，都需要高性能的滤芯。
这些滤芯必须是能够耐高温、耐高压和耐腐蚀的金属合金或者陶瓷滤芯。且许多工业生产都需要过滤器具有优异的在线自动清洗能力，这样就能很好地满足工业生产连续性的要求。
普通的粉末烧结滤芯和陶瓷滤芯都存在流体通量低、易阻塞和在线清洗难等缺陷，目前，有一种金属粉末和多层烧结网复合滤芯在实际使用中效果不错，可以显著提高滤芯的在线使用周期，反冲洗清洗效果良好。
但是，这种产品的制备工艺上存在一些问题，现有技术制备金属粉末和多层烧结网复合滤芯的工艺路线如下：1)把两个席型网在两棍轧机上轧平，并投照纹路垂直交叉叠加，然后再依次叠加平织网上去，形成多层网叠层结构；2)将叠加好的多层金属网叠层放在真空烧结炉中烧结，烧结后再轧平整后得到支撑层；3)在上述步骤2)中得到的支撑层的一面铺设上一层厚度为O.2-1.0mm的金属粉末层。存在的缺点在于，金属粉末层厚度较厚(1.0-2.0mm)，厚度不够均匀，在实际过滤作业中1会发生流体阻力变大，流动不均匀从而影响过滤效果，且成型过程中易发生裂开等现象，废品率高。
还有一种方法是将固体金属粉末颗粒、液相载体、粘结剂等混合搅拌得到的悬浮液浆料，喷到多层金属烧结网的一面，形成均匀的金属粉末层；经充分干燥后放入真空烧结炉中烧结后，需多次烧结，辊轧后剪裁，并用卷管机或者成型模具制成圆管形状，最后焊接中缝和端头得到滤芯成品。存在缺点如下：其一是复合滤芯的厚度厚，不均匀，影响过滤效果，其二烧结强度不够，用模具成型或卷阴机管状成型时，金属粉末层容易开裂导致废品率高。
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，包括以下步骤：
B、烧结金属网并轧平到设定厚度，之后将其制成预定的形状，从而得到支撑层；
C、在支撑层上涂覆金属粉末浆料，金属粉末浆料包括金属粉末、液相载体、粘结剂，烧结为一体得到金属过滤层。
本金属过滤层制备工艺改变传统工艺的制作流程，将烧结金属网制成预定形状后再涂覆金属粉末浆料，继而烧结为一体形成金属过滤层，避免了金属过滤层被辊轧、折弯或模压成型等工序，成品率高。
以管状滤芯为例，步骤B中将轧平至设定厚度的烧结金属网制作成圆管形状，然后涂覆金属粉末浆料，烧结成型。
具体而言，烧结金属网的制备过程如下：将至少两层金属网叠加放置，烧结为一体，例如将两层轧平的金属席型网垂直交叉叠放在一起，然后烧结为一体，金属席型网目数优选12×64目。
为进一步提高金属粉末层与支撑层的结合强度，优选地，步骤C中，金属粉末浆料中各成分比例如下：按质量计，金属粉末与液相载体重量比：0.2-1，粘结剂与液相载体重量比：0.1％-1.5％。
其中优选，液相载体为水，粘结剂为树脂粘结剂，如卡波姆941。
更佳地，步骤C中金属粉末的粒度：300-1000目，保证过滤精度。
为进一步提高过滤精度，优选，步骤C中支撑层上涂覆的金属粉末层浆料烧结后厚度：0.1-1.0mm。
进一步，以真空烧结炉为例，步骤C中为真空烧结，真空度1.0×101pa-1.0×10- 2pa，温度1000-1400℃，保温时间1-5h。
当然也可以激光进行烧结，或者以其他方式进行烧结。
优选地，金属网层以及金属粉末的材质为不锈钢、镍基离温合金、钻基高温合金、Fe-Cr-AI合金中一种或多种混合。
为进一步提高金属过滤层的性能，本公司在经过大量的实验后确定如下方案，在上述技术方案的基础上，还包括步骤A：首先进行金属过渡层的制备，在金属网上涂覆金属粉末浆料，烧结为一体得到金属过渡层；之后将金属过渡层与金属网烧结为一体得到步骤B中所述的烧结金属网，步骤A中浆料的金属粉末的粒度大于步骤C中浆料的金属粉末粒度。
步骤A中浆料的金属粉末粒度大于步骤C中浆料的金属粉末粒度，因此步骤A中的金属过渡层配合步骤C中金属粉末层形成双层结构，孔径梯度变化，本技术方案制备的金属过滤层孔隙率高，流体阻力小，可同时满足高的渗透量和良好的渗透选择性，过滤性能大幅提升。
且本技术方案中，因金属过渡层中孔径较大，用于粗过滤，因此可随支撑层折弯形成管状等形状，即使发生部分开裂，也不会影响过滤性能，降低了成型难度。
此外以本技术方案所述的制备工艺制备金属过渡层，还具备成品率高，成本低，结合强度高，不易开裂等优点。
更佳地，金属粉末过渡层的厚度：0.2-1.0mm，粉末粒度60-200目。
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。
例如将上述工艺制备的金属过滤层，焊接中缝和端头即可得到滤芯成品，得到的滤芯性能好。
附图说明
图1：金属过滤层结构图；
图2：金属过渡层结构图。
图中：1、金属席型网；2、金属过渡层。
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
B、排列金属网，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一起，然后放在真空烧结炉中烧结，烧结温度为1300℃，1.0×101pa，保温时间为3.5小时，烧结结束后再用两辊轧机轧平到1.6mm的设定厚度，得到支撑层，然后将支撑层用折弯模具制作成外径为25mm，长度度为1000mm的圆管形状。
C、在圆管支撑层上涂覆金属粉末浆料，金属粉末浆料制备如下：将1000克粒度为600/800目的316L水雾化不锈钢粉末颗粒、2000克纯净水和6克卡波姆941混合搅拌均匀得到悬浮液浆料，然后将制备好的上述悬浮液浆料用喷枪均匀地啧涂到圆管支撑层的外表面形成-层均匀的金属粉末层。然后整体放到真空烧结炉中烧结为一体得到金属过滤层，烧结温度为1250℃，1.0×101pa-1.0×10-2pa，保温时间为1.5小时，烧结后金属粉末层为0.5mm，烧结完成后，再焊接中缝以及管接头，就得到外径为25mm，长度为1000mm的滤芯。
实施例2
B、排列金属网，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一起，然后放在真空烧结炉中烧结，烧结温度为1320℃，1.0×10-2pa，保温时间为2.5小时，烧结结束后再用两辊轧机轧平到1.6mm的设定厚度，得到支撑层，然后将支撑层用折弯模具制作成外径为30mm，长度度为1000mm的圆管形状。
C、在圆管支撑层上涂覆金属粉末浆料，金属粉末浆料制备如下：将600克粒度为800/1000目的316L水雾化不锈钢粉末颗粒、1800克纯净水和5.4克卡波姆941混合搅拌均匀得到悬浮液浆料，然后将制备好的上述悬浮液浆料用喷枪均匀地啧涂到圆管支撑层的外表面形成-层均匀的金属粉末层。然后整体放到真空烧结炉中烧结为一体得到金属过滤层，烧结温度为1250℃，保温时间为1.5小时，烧结后金属粉末层为0.7mm，烧结完成后，再焊接中缝以及管接头，就得到外径为30mm，长度为1000mm的滤芯。
实施例3
B、排列金属网，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一起，然后放在真空烧结炉中烧结，烧结温度为1200℃，2pa，保温时间为4.5小时，烧结结束后再用两辊轧机轧平到1.6mm的设定厚度，得到支撑层，然后将支撑层用折弯模具制作成外径为25mm，长度为1000mm的圆管形状。
C、在圆管支撑层上涂覆金属粉末浆料，金属粉末浆料制备如下：将500克粒度为500/700目的316L水雾化不锈钢粉末颗粒、1500克纯净水和4.5克卡波姆941混合搅拌均匀得到悬浮液浆料，然后将制备好的上述悬浮液浆料用喷枪均匀地啧涂到圆管支撑层的外表面形成-层均匀的金属粉末层。然后整体放到真空烧结炉中烧结为一体得到金属过滤层，烧结温度为1150℃，2pa，保温时间为2.5小时，烧结后金属粉末层为0.6mm，烧结完成后，再焊接中缝以及管接头，就得到外径为25mm，长度为1000mm的滤芯。
二、制备梯度孔径的管状滤芯
实施例4
A、制备金属粉末过渡层：把500克80/90目的316L不锈钢水雾化粉末、500克纯净水和1.0克卡波姆941，充分混合搅拌均匀得到制备过渡层用的粗颗粒悬浮液，然后把上述粗颗粒悬浮液用喷枪喷涂(或者刷子均匀地刷)到100目的不锈钢316L平织网上，充分干燥后放入真空烧结炉中烧结，再用两辊轧机平整到0.5mm厚度得到金属过渡层。
之后，排列金属网，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一起，然后放在真空烧结炉中烧结，烧结温度为1300℃，3pa，保温时间为3.5小时，烧结结束后再用两辊轧机轧平到1.7mm的设定厚度，再将上述金属过渡层叠加在上面，再次烧结为一体形成，参数设定：烧结温度1300℃，保温2.0小时，烧结结束后形成烧结金属网。
B、将烧结金属网辊轧至1.6mm，将支撑层用折弯模具制作成外径为25mm，长度度为1000mm的圆管形状，形成支撑层。
C、在圆管支撑层上涂覆金属粉末浆料，金属粉末浆料制备如下：将1000克粒度为600/800目的316L水雾化不锈钢粉末颗粒、2000克纯净水和6克卡波姆941混合搅拌均匀得到悬浮液浆料，然后将制备好的上述悬浮液浆料用喷枪均匀地啧涂到圆管支撑层的外表面形成-层均匀的金属粉末层。然后整体放到真空烧结炉中烧结为一体得到金属过滤层，烧结温度为1250℃，保温时间为1.5小时，烧结后金属粉末层为0.5mm，烧结完成后，再焊接中缝以及管接头，就得到外径为25mm，长度为1000mm的滤芯。
实施例5
A、制备金属粉末过渡层：把500克90/100目的316L不锈钢水雾化粉末、500克纯净水和1.0克卡波姆941，充分混合搅拌均匀得到制备过渡层用的粗颗粒悬浮液，然后把上述粗颗粒悬浮液用喷枪喷涂(或者刷子均匀地刷)到100目的不锈钢316L平织网上，充分干燥后放入真空烧结炉中烧结，再用两辊轧机平整到0.5mm厚度得到金属过渡层。
之后，排列金属网，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一起，然后放在真空烧结炉中烧结，烧结温度为1320℃，4pa，保温时间为2.5小时，烧结结束后再用两辊轧机轧平到1.7mm的设定厚度，再将上述金属过渡层叠加在上面，再次烧结为一体形成，参数设定：烧结温度1320℃，4pa，保温2.5小时，烧结结束后形成烧结金属网。
B、将烧结金属网辊轧至1.6mm，将支撑层用折弯模具制作成外径为30mm，长度度为1000mm的圆管形状，形成支撑层。
C、在圆管支撑层上涂覆金属粉末浆料，金属粉末浆料制备如下：将600克粒度为600/800目的316L水雾化不锈钢粉末颗粒、1800克纯净水和5.4克卡波姆941混合搅拌均匀得到悬浮液浆料，然后将制备好的上述悬浮液浆料用喷枪均匀地啧涂到圆管支撑层的外表面形成-层均匀的金属粉末层。然后整体放到真空烧结炉中烧结为一体得到金属过滤层，烧结温度为1250℃，4pa，保温时间为1.5小时，烧结后金属粉末层为0.7mm，烧结完成后，再焊接中缝以及管接头，就得到外径为30mm，长度为1000mm的滤芯。
实施例6
A、制备金属粉末过渡层：把500克70/80目的316L不锈钢水雾化粉末、500克纯净水和1.0克卡波姆941，充分混合搅拌均匀得到制备过渡层用的粗颗粒悬浮液，然后把上述粗颗粒悬浮液用喷枪喷涂(或者刷子均匀地刷)到100目的不锈钢316L平织网上，充分干燥后放入真空烧结炉中烧结，再用两辊轧机平整到0.5mm厚度得到金属过渡层。
之后，排列金属网，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一起，然后放在真空烧结炉中烧结，烧结温度为1200℃，4pa，保温时间为4.5小时，烧结结束后再用两辊轧机轧平到1.7mm的设定厚度，再将上述金属过渡层叠加在上面，再次烧结为一体形成，参数设定：烧结温度1200℃，4pa，保温4.5小时，烧结结束后形成烧结金属网。
B、将烧结金属网辊轧至1.6mm，将支撑层用折弯模具制作成外径为25mm，长度度为1000mm的圆管形状，形成支撑层。
C、在圆管支撑层上涂覆金属粉末浆料，金属粉末浆料制备如下：将500克粒度为600/800目的316L水雾化不锈钢粉末颗粒、1500克纯净水和4.5克卡波姆941混合搅拌均匀得到悬浮液浆料，然后将制备好的上述悬浮液浆料用喷枪均匀地啧涂到圆管支撑层的外表面形成-层均匀的金属粉末层。然后整体放到真空烧结炉中烧结为一体得到金属过滤层，烧结温度为1150℃，保温时间为2.5小时，烧结后金属粉末层为0.6mm，烧结完成后，再焊接中缝以及管接头，就得到外径为25mm，长度为1000mm的滤芯。
三、检测
经检测，实施1-实施例6中制备的滤芯过滤精度在0.5μm-2.0μm，过滤精度高，且废品率大幅降低，产品使用期限延长。
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，包括以下步骤：
B、烧结金属网并轧平到设定厚度，之后将其制成预定的形状，从而得到支撑层；
C、在支撑层上涂覆金属粉末浆料，金属粉末浆料包括金属粉末、液相载体、粘结剂，烧结为一体得到金属过滤层。
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，步骤B中将轧平至设定厚度的烧结金属网制作成圆管形状。
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，烧结的金属网的制备过程：将至少两层金属网叠加放置，烧结为一体。
4.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，步骤C中，金属粉末浆料中各成分比例如下：按质量计，金属粉末与液相载体重量比：0.2-1，粘结剂与液相载体重量比：0.1％-1.5％。
5.根据权利要求4所述的一种金属过滤层的制备工艺，其特征在于，液相载体为水，粘结剂为树脂粘结剂。
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，步骤C中金属粉末的粒度：300-1000目；或步骤C中支撑层上涂覆的金属粉末层浆料烧结后厚度：0.1-1.0mm。
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，步骤C中为真空烧结，真空度1.0×101pa-1.0×10-2pa，温度1000-1400℃，保温时间1-5h。
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，金属网层以及金属粉末的材质为不锈钢、镍基离温合金、钻基高温合金、Fe-Cr-AI合金中一种或多种混合。
9.根据权利要求1-8任一项所述的一种金属过滤层的制备工艺，其特征在于，还包括步骤A：首先进行金属过渡层的制备，在金属网上涂覆金属粉末浆料，烧结为一体得到金属过渡层；之后将金属过渡层与金属网烧结为一体得到步骤B中所述的烧结金属网，步骤A中浆料的金属粉末的粒度大于步骤C中浆料的金属粉末粒度。
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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