CN114799173B - 一种粉网复合多孔金属膜的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种粉网复合多孔金属膜的制备方法，所述制备方法包括：采用湿法喷涂工艺在单层烧结金属丝网的两面喷涂金属粉末浆料，得到喷涂后的单层烧结金属丝网；将喷涂后的单层烧结金属丝网传送至烘箱中，得到烘干后的单层烧结金属丝网；将所述烘干后的单层烧结金属丝网传送至隧道窑进行烧结，得到所述粉网复合多孔金属膜。本发明实现了粉网复合多孔金属膜的自动化生产，采用湿法喷涂+烘干+隧道窑连续烧结，从丝网开卷到收卷可制备完整的粉网复合多孔金属膜，将传统的粉网复合多孔金属膜的膜坯制备与烧结分开问题解决，生产效率高，工序简化，成本低且产品性能优异。
Description
技术领域
本发明涉及过滤材料技术领域，具体而言，涉及一种粉网复合多孔金属膜的制备方法。
背景技术
袋式烟气除尘过滤器广泛应用于环保领域、火电厂、水泥厂、冶金厂、工业窑炉的高温烟气除尘，其核心元件是耐高温除尘滤袋。目前的高温除尘滤袋主要包括金属材质和非金属材质两大类，其中非金属材质包括玻璃纤维、PTFE、聚苯硫醚及石棉纤维类，其工作最高温度低于260℃，无法在更高温度环境中使用；金属材质除尘滤袋主要指烧结金属纤维毡滤袋和粉网复合多孔金属膜，其耐温可达450℃，其中金属纤维毡制备工序包含熔融喷射拉丝、气相沉积制毡、压制烧结，制备程序复杂，无法流水线制备，价格高昂。而粉网复合多孔金属膜目前采用冷轧或挤压工艺制备，与纤维毡一样无法流水线自动化生产，导致其生产周期长，价格昂贵。因此，需开发一种新型的多孔金属膜的全自动化、流水线生产工艺路线，具备生产效率高、成本低，且多孔金属膜具备优异的过滤性能。
发明内容
本发明的目的在于提供一种粉网复合多孔金属膜的制备方法，以改善上述问题。
为了实现上述目的，本申请实施例提供了一种粉网复合多孔金属膜的制备方法，所述制备方法包括：
采用湿法喷涂工艺在单层烧结金属丝网的两面喷涂金属粉末浆料，得到喷涂后的单层烧结金属丝网；
将喷涂后的单层烧结金属丝网传送至烘箱中，得到烘干后的单层烧结金属丝网；
将所述烘干后的单层烧结金属丝网传送至隧道窑进行烧结，得到所述粉网复合多孔金属膜。
可选的，所述金属粉末浆料的粘度为10000-20000mpa.s。
可选的，在所述单层烧结金属丝网的两面均匀喷涂1-2mm的所述金属粉末浆料。
可选的，所述金属粉末浆料包括去离子水、粘结剂和金属粉末，所述粘结剂为聚乙烯醇、聚乙烯吡咯烷酮或壳聚糖中的一种。
可选的，所述金属粉末浆料包括10～20％的粘结剂，所述去离子水与所述金属粉末的质量比为1:2。
可选的，将喷涂后的单层烧结金属丝网传送至烘箱中，烘干温度为200-300℃，烘干时间为20-60min。
可选的，将所述烘干后的单层烧结金属丝网传送至隧道窑进行烧结，采用氩气或氢气进行气氛保护，并采用多端程序控温进行烧结。
可选的，所述隧道窑中所述多端控温程序依次为第一次程序升温阶段，脱脂烧结阶段，第二次程序升温阶段，保温烧结阶段和降温阶段。
可选的，所述第一次程序升温阶段为在初始室温的基础上，按照5-10℃/min的升温速率，升温至500-550℃；所述脱脂烧结阶段温度保持在500-550℃不变，保温时间为120min；所述第二次程序升温阶段为按照5-10℃/min的升温速率，升温至 1100-1200℃；所述保温烧结阶段温度保持在1100-1200℃不变，保温时间为60-90min；所述降温阶段为在室温条件下进行降温处理。
可选的，在所述脱脂烧结阶和所述保温烧结阶段产生的烟气经过所述隧道窑顶部的抽风机构排出。
本发明的有益效果为：
1、本发明实现了粉网复合多孔金属膜的自动化生产，采用湿法喷涂+烘干+隧道窑连续烧结，从丝网开卷到收卷可制备完整的粉网复合多孔金属膜，将传统的粉网复合多孔金属膜的膜坯制备与烧结分开问题解决，生产效率高，工序简化，成本低且产品性能优异。
2、本发明采用两侧湿法喷涂工艺可均匀将金属粉末黏附在烧结金属丝网两侧，效率高且均匀性极好。解决了传统粉网复合膜制备工艺缺陷多、膜坯变形大的问题。
本发明的其他特征和优点将在随后的说明书阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明实施例了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1为本发明实施例中所述的粉网复合多孔金属膜的自动化生产装置的结构图；
图中标记：1、开卷机；2、喷枪；3、烘箱；4、抽风机构；5、链条式传送带；6、收卷机；7、加热带；8、进气管。
具体实施方式
基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明提供了一种粉网复合多孔金属膜的制备方法，具体包括以下步骤：
如图1所示，采用粉网复合多孔金属膜的自动化生产装置进行生产时，利用机械卡具与单层烧结金属丝网头部进行咬合，咬合后利用开卷机1和收卷机6牵引单层烧结金属丝网进行移动，收卷机的收卷速率为5-15mm/min；
移动至到喷涂位置，用喷枪2(两侧各一个喷枪2)将金属粉末浆料均匀喷涂在竖直方向绷紧的单层烧结金属丝网的两侧，喷涂厚度为1-2mm，得到喷涂后的单层烧结金属丝网，其中，所述金属粉末浆料的粘度为10000-20000mpa.s，所述金属粉末浆料包括去离子水、粘结剂和金属粉末，所述粘结剂为聚乙烯醇、聚乙烯吡咯烷酮或壳聚糖中的一种，所述金属粉末浆料包括10～20％的粘结剂，所述去离子水与所述金属粉末的质量比为1:2；
将喷涂后的单层烧结金属丝网传送至烘箱3中，烘干温度为200-300℃，烘干时间为20-60min，经过干燥后粘结剂将金属粉末牢牢的固定在金属丝网空隙中，两者形成较好的复合结构材料，可进行曲线折叠输送，不会产生裂纹、脱落情况；
将所述烘干后的单层烧结金属丝网经过定滑轮多次变相以从垂直与地面的竖直方向转变为与地面平行的水平方向，然后以水平方向放置在链条式传送带5上，传送至隧道窑进行烧结，采用氩气或氢气进行气氛保护，并采用多端程序控温进行烧结，脱去粘结剂，将金属粉末之间、金属粉末与金属丝网之间形成冶金结合，制备得到所述粉网复合多孔金属膜，其中，所述隧道窑中所述多端控温程序依次为第一次程序升温阶段，脱脂烧结阶段，第二次程序升温阶段，保温烧结阶段和降温阶段；
所述第一次程序升温阶段为在初始室温的基础上，按照5-10℃/min的升温速率，升温至500-550℃；所述脱脂烧结阶段温度保持在500-550℃不变，保温时间为120min，完成粘结剂高温分解；所述第二次程序升温阶段为按照5-10℃/min的升温速率，升温至1100-1200℃；所述保温烧结阶段温度保持在1100-1200℃不变，保温烧结阶段使金属粉末半熔融状，粉末之间、粉末与丝网之间形成烧结颈，有效的结合成整体，烧结保温阶段保温时间60-90min；
经保温烧结后粉网复合多孔金属膜形成整体，进入降温阶段，其环境温度为室温，在保护气氛带动下将热量从顶部抽风机构4带走，经300-400min降温后粉网复合多孔金属膜温度低至室温，从隧道窑出来后通过收卷机6卷成成品膜卷。
在本发明中，实现了放卷+湿法喷涂+烘干+烧结+收卷式的连续化和自动化的生产工艺流程；并且采用湿法喷涂，采用湿法喷涂不同与轧制复合、刮刀布料，采用湿法喷涂工艺将金属粉末浆料均匀喷涂与丝网双面，均匀性好且自动化操作，生产效率高。
实施例1
本实施例提供了一种粉网复合多孔金属膜的制备方法，所述制备方法，包括：
如图1所示，采用粉网复合多孔金属膜的自动化生产装置进行生产时，利用机械卡具与单层烧结金属丝网头部进行咬合，咬合后利用开卷机1和收卷机6牵引单层烧结金属丝网进行移动；
移动至到喷涂位置，用喷枪2在单层烧结金属丝网的两面均匀喷涂1mm的金属粉末浆料，得到喷涂后的单层烧结金属丝网，其中，所述金属粉末浆料的粘度为 10000mpa.s，所述金属粉末浆料由去离子水、聚乙烯醇和金属粉末混合搅拌而成，所述聚乙烯醇的含量为10％，去离子水的含量为30％，金属粉末的含量为60％；
将喷涂后的单层烧结金属丝网传送至烘箱3中，烘干温度为200℃，烘干时间为20min；
将所述烘干后的单层烧结金属丝网水平方向放在链条式传送带5上，利用链条式传送带5传送至隧道窑进行烧结，其中，利用隧道窑的加热带7进行加热，隧道窑的进气管8中采用氩气进行气氛保护；
烧结过程按照第一次程序升温——脱脂烧结——第二次程序升温——保温烧结——降温的流程进行烧结；其中，第一次程序升温阶段为在初始室温的基础上，按照 5℃/min的升温速率，升温至500℃，所述脱脂烧结阶段温度保持在500℃不变，保温时间为120min；所述第二次程序升温阶段为按照5℃/min的升温速率，升温至1100 ℃；所述保温烧结阶段温度保持在1100℃不变，保温时间为60min；所述降温阶段为在室温条件下进行降温处理，降温时间为300min，将经过保温烧结阶段后的单层烧结金属丝网的温度降至室温，得到粉网复合多孔金属膜；在所述脱脂烧结阶和所述保温烧结阶段产生的烟气经过所述隧道窑顶部的抽风机构4排出。
实施例2
本实施例提供了一种粉网复合多孔金属膜的制备方法，所述制备方法，包括：
如图1所示，采用粉网复合多孔金属膜的自动化生产装置进行生产时，利用机械卡具与单层烧结金属丝网头部进行咬合，咬合后利用开卷机1和收卷机6牵引单层烧结金属丝网进行移动；
移动至到喷涂位置，用喷枪2在单层烧结金属丝网的两面均匀喷涂2mm的金属粉末浆料，得到喷涂后的单层烧结金属丝网，其中，所述金属粉末浆料的粘度为 20000mpa.s，所述金属粉末浆料由去离子水、聚乙烯吡咯烷酮和金属粉末混合搅拌而成，所述聚乙烯吡咯烷酮的含量为16％，去离子水的含量为28％，金属粉末的含量为 56％；
将喷涂后的单层烧结金属丝网传送至烘箱3中，烘干温度为300℃，烘干时间为60min；
将所述烘干后的单层烧结金属丝网水平方向放在链条式传送带5上，利用链条式传送带5传送至隧道窑进行烧结，其中，利用隧道窑的加热带7进行加热，隧道窑的进气管8中采用氩气进行气氛保护；
烧结过程按照第一次程序升温——脱脂烧结——第二次程序升温——保温烧结——降温的流程进行烧结；其中，第一次程序升温阶段为在初始室温的基础上，按照 10℃/min的升温速率，升温至550℃，所述脱脂烧结阶段温度保持在550℃不变，保温时间为120min；所述第二次程序升温阶段为按照10℃/min的升温速率，升温至 1200℃；所述保温烧结阶段温度保持在1200℃不变，保温时间为90min；所述降温阶段为在室温条件下进行降温处理，降温时间为400min，将经过保温烧结阶段后的单层烧结金属丝网的温度降至室温，得到粉网复合多孔金属膜；在所述脱脂烧结阶和所述保温烧结阶段产生的烟气经过所述隧道窑顶部的抽风机构4排出。
实施例3
本实施例提供了一种粉网复合多孔金属膜的制备方法，所述制备方法，包括：
如图1所示，采用粉网复合多孔金属膜的自动化生产装置进行生产时，利用机械卡具与单层烧结金属丝网头部进行咬合，咬合后利用开卷机1和收卷机6牵引单层烧结金属丝网进行移动；
移动至到喷涂位置，用喷枪2在单层烧结金属丝网的两面均匀喷涂1.5mm的金属粉末浆料，得到喷涂后的单层烧结金属丝网，其中，所述金属粉末浆料的粘度为 20000mpa.s，所述金属粉末浆料由去离子水、壳聚糖和金属粉末混合搅拌而成，所述壳聚糖的含量为16％，去离子水的含量为28％，金属粉末的含量为56％；
将喷涂后的单层烧结金属丝网传送至烘箱3中，烘干温度为300℃，烘干时间为60min；
将所述烘干后的单层烧结金属丝网水平方向放在链条式传送带5上，利用链条式传送带5传送至隧道窑进行烧结，其中，利用隧道窑的加热带7进行加热，隧道窑的进气管8中采用氩气进行气氛保护；
烧结过程按照第一次程序升温——脱脂烧结——第二次程序升温——保温烧结——降温的流程进行烧结；其中，第一次程序升温阶段为在初始室温的基础上，按照 10℃/min的升温速率，升温至550℃，所述脱脂烧结阶段温度保持在550℃不变，保温时间为120min；所述第二次程序升温阶段为按照10℃/min的升温速率，升温至 1200℃；所述保温烧结阶段温度保持在1200℃不变，保温时间为90min；所述降温阶段为在室温条件下进行降温处理，降温时间为400min，将经过保温烧结阶段后的单层烧结金属丝网的温度降至室温，得到粉网复合多孔金属膜；在所述脱脂烧结阶和所述保温烧结阶段产生的烟气经过所述隧道窑顶部的抽风机构4排出。
实施例4
本实施例提供了一种粉网复合多孔金属膜的制备方法，所述制备方法，包括：
如图1所示，采用粉网复合多孔金属膜的自动化生产装置进行生产时，利用机械卡具与单层烧结金属丝网头部进行咬合，咬合后利用开卷机1和收卷机6牵引单层烧结金属丝网进行移动；
移动至到喷涂位置，用喷枪2在单层烧结金属丝网的两面均匀喷涂1.5mm的金属粉末浆料，得到喷涂后的单层烧结金属丝网，其中，所述金属粉末浆料的粘度为 15000mpa.s，所述金属粉末浆料由去离子水、壳聚糖和金属粉末混合搅拌而成，所述壳聚糖的含量为19％，去离子水的含量为27％，金属粉末的含量为54％；
将喷涂后的单层烧结金属丝网传送至烘箱3中，烘干温度为250℃，烘干时间为40min；
将所述烘干后的单层烧结金属丝网水平方向放在链条式传送带5上，利用链条式传送带5传送至隧道窑进行烧结，其中，利用隧道窑的加热带7进行加热，隧道窑的进气管8中采用氢气进行气氛保护；
烧结过程按照第一次程序升温——脱脂烧结——第二次程序升温——保温烧结——降温的流程进行烧结；其中，第一次程序升温阶段为在初始室温的基础上，按照 8℃/min的升温速率，升温至520℃，所述脱脂烧结阶段温度保持在520℃不变，保温时间为120min；所述第二次程序升温阶段为按照7℃/min的升温速率，升温至1150 ℃；所述保温烧结阶段温度保持在1150℃不变，保温时间为80min；所述降温阶段为在室温条件下进行降温处理，降温时间为350min，将经过保温烧结阶段后的单层烧结金属丝网的温度降至室温，得到粉网复合多孔金属膜；在所述脱脂烧结阶和所述保温烧结阶段产生的烟气经过所述隧道窑顶部的抽风机构4排出。
实施例5
本实施例提供了一种粉网复合多孔金属膜的制备方法，所述制备方法，包括：
如图1所示，采用粉网复合多孔金属膜的自动化生产装置进行生产时，利用机械卡具与单层烧结金属丝网头部进行咬合，咬合后利用开卷机1和收卷机6牵引单层烧结金属丝网进行移动；
移动至到喷涂位置，用喷枪2在单层烧结金属丝网的两面均匀喷涂1.2mm的金属粉末浆料，得到喷涂后的单层烧结金属丝网，其中，所述金属粉末浆料的粘度为 16000mpa.s，所述金属粉末浆料由去离子水、聚乙烯吡咯烷酮和金属粉末混合搅拌而成，所述聚乙烯吡咯烷酮的含量为16％，去离子水的含量为28％，金属粉末的含量为 56％；
将喷涂后的单层烧结金属丝网传送至烘箱3中，烘干温度为210℃，烘干时间为30min；
将所述烘干后的单层烧结金属丝网水平方向放在链条式传送带5上，利用链条式传送带5传送至隧道窑进行烧结，其中，利用隧道窑的加热带7进行加热，隧道窑的进气管8中采用氢气进行气氛保护；
烧结过程按照第一次程序升温——脱脂烧结——第二次程序升温——保温烧结——降温的流程进行烧结；其中，第一次程序升温阶段为在初始室温的基础上，按照5℃/min的升温速率，升温至510℃，所述脱脂烧结阶段温度保持在510℃不变，保温时间为120min；所述第二次程序升温阶段为按照5℃/min的升温速率，升温至1170℃；所述保温烧结阶段温度保持在1170℃不变，保温时间为70min；所述降温阶段为在室温条件下进行降温处理，降温时间为360min，将经过保温烧结阶段后的单层烧结金属丝网的温度降至室温，得到粉网复合多孔金属膜；在所述脱脂烧结阶和所述保温烧结阶段产生的烟气经过所述隧道窑顶部的抽风机构4排出。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种粉网复合多孔金属膜的制备方法，其特征在于，包括：
利用机械卡具与单层烧结金属丝网头部进行咬合，咬合后利用开卷机和收卷机牵引单层烧结金属丝网进行移动，收卷机的收卷速率为5-15mm/min；移动至到喷涂位置，两侧各采用喷枪将金属粉末浆料均匀喷涂在竖直方向绷紧的单层烧结金属丝网的两侧，得到喷涂后的单层烧结金属丝网，所述金属粉末浆料的粘度为10000-20000mpa.s，在所述单层烧结金属丝网的两面均匀喷涂1-2mm的所述金属粉末浆料；
将喷涂后的单层烧结金属丝网传送至烘箱中，得到烘干后的单层烧结金属丝网；
将所述烘干后的单层烧结金属丝网传送至隧道窑进行烧结，采用氩气或氢气进行气氛保护，并采用多端程序控温进行烧结，得到所述粉网复合多孔金属膜,所述隧道窑中多端控温程序依次为第一次程序升温阶段，脱脂烧结阶段，第二次程序升温阶段，保温烧结阶段和降温阶段,所述第一次程序升温阶段为在初始室温的基础上，按照5-10℃/min的升温速率，升温至500-550℃；所述脱脂烧结阶段温度保持在500-550℃不变，保温时间为120min；所述第二次程序升温阶段为按照5-10℃/min的升温速率，升温至1100-1200℃；所述保温烧结阶段温度保持在1100-1200℃不变，保温时间为60-90min；所述降温阶段为在室温条件下进行降温处理。
2.根据要求1所述的粉网复合多孔金属膜的制备方法，其特征在于，所述金属粉末浆料包括去离子水、粘结剂和金属粉末，所述粘结剂为聚乙烯醇、聚乙烯吡咯烷酮或壳聚糖中的一种。
3.根据要求2所述的粉网复合多孔金属膜的制备方法，其特征在于，所述金属粉末浆料包括10～20%的粘结剂，所述去离子水与所述金属粉末的质量比为1:2。
4.根据要求1所述的粉网复合多孔金属膜的制备方法，其特征在于，将喷涂后的单层烧结金属丝网传送至烘箱中，烘干温度为200-300℃，烘干时间为20-60min。
5.根据要求1所述的粉网复合多孔金属膜的制备方法，其特征在于，在所述脱脂烧结阶段和所述保温烧结阶段产生的烟气经过所述隧道窑顶部的抽风机构排出。
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