CN112569695A - 一种金属粉末和金属烧结网复合滤芯的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种金属粉末和金属烧结网复合滤芯的制备方法:先制作金属层叠层，将叠加好的金属层叠层放在真空烧结炉中烧结，烧结后利用两辊轧机轧制平整，得到金属网层，然后将金属粉末均匀地铺设在金属网层上面，利用3D打印技术，在低激光功率和快速扫描下，通过金属粉末选区激光烧结；然后放入真空烧结炉中烧结并轧制平整，完成一次半成品烧结；最后再进行裁剪，并用卷管机或成型模具制作成圆管形状，焊接中缝得到滤芯成品。通过3D打印技术，烧结金属网表面形成的金属粉末层厚度均匀，后续制备的圆管状滤芯的过滤精度准确，过滤效果更好，并且圆管状滤芯成型过程中不易裂开，成品率高，降低生产成本。
Description
技术领域
本发明涉及过滤滤芯技术领域，具体讲的是一种金属粉末和金属烧结网复合滤芯的制备方法。
背景技术
由于耐高温和耐腐蚀等优点，金属过滤材料被广泛应用于石油化工和许多其他化工工艺过程中，其性能直接影响产品质量、生产效率和生产装置的安全，作用十分重要。例如，国内外的石油炼化厂普遍采用金属粉末烧结滤芯过滤油浆中的催化剂颗粒； S-Zorb汽柴油加氢脱硫生产工艺也是采用金属粉末烧结滤芯来分离吸附剂颗粒。
目前，已经公开的滤芯制备方法都或多或少存在一些问题，例如公开号为CN107983016A的一种金属粉末和金属烧结网界面复合滤芯及其生产方法，在人工铺粉、悬浮液浆料涂覆(包括喷涂和抽滤等方法)上也存在不少问题。主要集中在烧结金属网表面形成的金属粉末层厚度不均匀(±10％左右)，后续制备的圆管状滤芯的过滤精度偏差较大，影响使用的效果，并且圆管状滤芯成型过程中还容易裂开，导致成品率低。另外，该制备方法中金属粉末的利用率较低，工艺比较繁琐，成本较高。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：克服以上现有技术的缺陷，提供一种工艺简单、金属粉末层铺粉均匀且圆管状滤芯成型过程中不易开裂的金属粉末和金属烧结网复合滤芯的制备方法。
本发明的技术解决方案是，提供一种金属粉末和金属烧结网复合滤芯的制备方法，包括以下步骤：
步骤1、排列金属网层：把外侧席型网和内侧席型网在两辊轧机上轧制平整，并按照纹路垂直交叉叠加在一起，然后按照目数从小至大依次叠加放置平织网，得到金属层叠层；
步骤2、烧结金属网层：将叠加好的金属层叠层放在真空烧结炉中烧结，烧结结束后再利用两辊轧机轧制平整，得到金属网层；
步骤3、将金属粉末均匀地铺设在上述步骤2中制备的烧结金属网层上面，并控制在设定的铺粉厚度，然后利用3D打印技术，在低激光功率和快速扫描下，通过金属粉末选区激光烧结，形成粉末颗粒之间以及与金属烧结网之间的微粘结，从而形成过渡层；最后在过渡层的上面重复上述操作过程，铺设一层粒度细于过渡层的过滤控制层；
步骤4、半成品烧结：把步骤3中得到的金属烧结网和金属粉末结构放入真空烧结炉中烧结，烧结结束后，利用两辊轧机轧制平整，完成一次半成品烧结；轧制平整后，再进行第二次烧结，然后轧制到所需的厚度；
步骤5、压制成品：将步骤4中的半成品进行裁剪，并用卷管机或成型模具制作成圆管形状，其中金属粉末层位于圆管形状的外侧，最后焊接中缝得到滤芯成品；此步骤也可以反向卷成或用模具成型为金属粉末层位于滤芯内侧的圆管状滤芯，适用于内进外出的过滤方式。
作为优选，所述步骤2中真空烧结炉的设定温度为950-1350度，烧结时间为2-11小时。
作为优选，所述步骤2中金属层叠层的烧结次数为1。
作为优选，所述步骤3中的铺粉厚度为0.1-1.0mm。
作为优选，所述步骤3中的金属粉末为水雾化或器雾化金属粉末，粒度为200-900目。
作为优选，所述步骤3中的金属粉末选区激光烧结的激光功率为10-100W，扫描速度为50-200m/s；在低激光功率和快速扫描下，让粉末之间以及与金属烧结网之间形成微粘结，有利于转移到真空烧结炉里进行后续的烧结工序。
作为优选，所述步骤3中的金属粉末层包括过渡层和过滤控制层，或根据产品的特性也可以没有过渡层。
作为优选，所述步骤4中真空烧结炉的设定温度为1000-1400度，烧结时间为1-5小时。
作为优选，所述步骤4中半成品烧结次数为2。
采用以上方法后，本发明一种金属粉末和金属烧结网复合滤芯的制备方法与现有技术相比，具有以下优点：
通过3D打印技术，烧结金属网表面形成的金属粉末层厚度均匀，后续制备的圆管状滤芯的过滤精度准确，过滤效果更好，并且圆管状滤芯成型过程中不易裂开，成品率高，降低生产成本；另外，本发明制造工艺简单，能生产出较薄的滤芯，并且具有良好的支撑强度。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步详细说明。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。同时术语“第一”、“第二”等只是为了区分各部件的名称，并没有主次关系，因此不能理解为对本发明的限制。
实施例一
本发明公开了一种金属粉末和金属烧结网复合滤芯的制备方法，包括以下步骤：
步骤1、排列金属网层：把12*64目的外侧席型网和内侧席型网在两辊轧机上轧制平整，并按照纹路垂直交叉叠加在一起，然后按照目数从小至大依次叠加放置40目和 100目的平织网，得到金属层叠层；
步骤2、烧结金属网层：将叠加好的金属层叠层放在真空烧结炉中烧结，烧结温度为1350℃，烧结时间为5小时，烧结结束后再利用两辊轧机轧制平整，得到金属网层；
步骤3、将粒度为300目的316L水雾化金属粉末均匀地铺设在上述步骤2中制备的烧结金属网层上面，并控制在设定的铺粉厚度为0.2mm，利用3D打印技术，在功率为60W、扫描速度为100mm/s的状态下进行激光选区烧结形成粉末颗粒之间以及与金属烧结网之间的微粘结，从而形成过渡层；然后再在过渡层上铺设粒度为800目的316L 水雾化粉末，铺设厚度为0.2mm，利用3D打印技术，在功率为40W、扫描速度为120mm/s 的状态下进行激光选区烧结形成粉末颗粒之间以及与金属烧结网之间的微粘结，从而形成过滤控制层；
步骤4、半成品烧结：把步骤3中得到的金属烧结网和金属粉末结构放入真空烧结炉中烧结，烧结温度为1000℃。烧结1小时后结束，利用两辊轧机轧制平整，完成一次半成品烧结；由于烧结时间短，为了使得每层之间的结合力更强，所以需要再次烧结；第二次烧结的温度为1350℃，烧结时间为3小时，两次烧结的效果能大大提高其结合力，经得起反复使用而不脱落，其烧结时间根据固体金属粉末颗粒的耐高温性能选择；
步骤5、压制成品：将步骤4中的半成品进行裁剪，并用卷管机或成型模具制作成圆管形状，金属粉末层位于圆管形状的外侧，最后焊接中缝得到滤芯成品。根据设计的需要，还可以在过滤管的两端开口处焊接上管接头等硬件，从而制作完成一支外进内出的、由金属粉末层和金属网层组成的复合滤芯。焊接方式为等离子焊接、氢弧焊接或激光焊接。上述步骤中两辊轧机的使用给制备提供了均匀的载体平台，保证制作后的滤芯厚度均匀，过滤效果均匀，即不会出现部分过滤效果好、部分过滤效果差；整体过滤均匀，不会影响产品的使用寿命。此步骤也可以反向卷成或用模具成型为金属粉末层位于滤芯内侧的圆管状滤芯，适用于内进外出的过滤方式。
实施例二：
与实施例一相同，区别点在于：靠近金属粉末层一侧的平织网目数为200目，金属粉末层包括过滤控制层，过滤控制层的粒度目数为300目，由于过滤控制层与平织网的目数差别不大，所以可以省略过渡层；在制备金属粉末层时，把粒度为300目的316L 水雾化金属粉末均匀地铺设在上述步骤2中制备的金属网层上面，控制的铺粉厚度为 0.5mm，然后用80W的激光进行选区烧结形成微粘结，扫描速度为150mm/s。步骤2 中真空烧结炉的设定温度为1300℃，烧结时间为5小时；步骤4中真空烧结炉的设定温度为1280℃，烧结时间为3小时，步骤4中半成品第二次烧结温度为1320℃，烧结时间为5小时。
实施例三
与实施例一相同，区别点在于：靠近金属粉末层一侧的平织网目数为480目，金属粉末层包括过滤控制层，过滤控制层的粒度目数为900目；由于过滤控制层与平织网的目数差别不大，所以可以省略过渡层。在制备金属粉末层时，把粒度为900目的316L 气雾化金属粉末均匀地铺设在上述步骤2中制备的金属网层上面，控制的铺粉厚度为 0.8mm，然后用80W的激光进行选区烧结形成微粘结，扫描速度为100mm/s。其中，步骤2中真空烧结炉的设定温度为1200℃，烧结时间为11小时。步骤4中真空烧结炉的设定温度为1200℃，烧结时间为2小时；第一次烧结完成后，经平整后的半成品进行第二次烧结，烧结温度设定为1300℃，烧结时间为5小时。
本发明制造工艺简单，能生产出较薄的滤芯，并且具有良好的支撑强度；另外，通过3D打印技术，烧结金属网表面形成的金属粉末层厚度均匀，后续制备的圆管状滤芯的过滤精度准确，过滤效果更好，并且圆管状滤芯成型过程中不易裂开，成品率高，降低生产成本。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，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，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内，因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。
Claims (9)
1.一种金属粉末和金属烧结网复合滤芯的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤1、排列金属网层：把外侧席型网和内侧席型网在两辊轧机上轧制平整，并按照纹路垂直交叉叠加在一起，然后按照目数从小至大依次叠加放置平织网，得到金属层叠层；
步骤2、烧结金属网层：将叠加好的金属层叠层放在真空烧结炉中烧结，烧结结束后再利用两辊轧机轧制平整，得到金属网层；
步骤3、将金属粉末均匀地铺设在上述步骤2中制备的烧结金属网层上面，并控制在设定的铺粉厚度，然后利用3D打印技术，在低激光功率和快速扫描下，通过金属粉末选区激光烧结，形成粉末颗粒之间以及与金属烧结网之间的微粘结，从而形成过渡层；最后在过渡层的上面重复上述操作过程，铺设一层粒度细于过渡层的过滤控制层；
步骤4、半成品烧结：把步骤3中得到的金属烧结网和金属粉末结构放入真空烧结炉中烧结，烧结结束后，利用两辊轧机轧制平整，完成一次半成品烧结；轧制平整后，再进行第二次烧结，然后轧制到所需的厚度；
步骤5、压制成品：将步骤4中的半成品进行裁剪，并用卷管机或成型模具制作成圆管形状，其中金属粉末层位于圆管形状的外侧，最后焊接中缝得到滤芯成品。
2.根据权利要求1所述的一种金属粉末和金属烧结网复合滤芯的制备方法，其特征在于：所述步骤2中真空烧结炉的设定温度为950-1350度，烧结时间为2-11小时。
3.根据权利要求1所述的一种金属粉末和金属烧结网复合滤芯的制备方法，其特征在于：所述步骤2中金属层叠层的烧结次数为1。
4.根据权利要求1所述的一种金属粉末和金属烧结网复合滤芯的制备方法，其特征在于：所述步骤3中的铺粉厚度为0.1-1.0mm。
5.根据权利要求1所述的一种金属粉末和金属烧结网复合滤芯的制备方法，其特征在于：所述步骤3中的金属粉末为水雾化或器雾化金属粉末，粒度为200-900目。
6.根据权利要求1所述的一种金属粉末和金属烧结网复合滤芯的制备方法，其特征在于：所述步骤3中的金属粉末选区激光烧结的激光功率为10-100W，扫描速度为50-200m/s；在低激光功率和快速扫描下，让粉末之间以及与金属烧结网之间形成微粘结，有利于转移到真空烧结炉里进行后续的烧结工序。
7.根据权利要求1所述的一种金属粉末和金属烧结网复合滤芯的制备方法，其特征在于：所述步骤3中的金属粉末层包括过渡层和过滤控制层，或根据产品的特性也可以没有过渡层。
8.根据权利要求1所述的一种金属粉末和金属烧结网复合滤芯的制备方法，其特征在于：所述步骤4中真空烧结炉的设定温度为1000-1400度，烧结时间为1-5小时。
9.根据权利要求1所述的一种金属粉末和金属烧结网复合滤芯的制备方法，其特征在于：所述步骤4中半成品烧结次数为2。
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| US20150352469A1 (en) * | 2013-07-22 | 2015-12-10 | Dongwei Wang | Method for producing composite filter tube and filter element made of multilayer metal mesh and metal powders |
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