CN116688652A - 一种超高精度均质金属膜滤芯的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及金属过滤膜技术领域,尤其涉及一种超高精度均质金属膜滤芯的制备方法,包括:步骤1、加工金属棒,其直径略小于滤芯内径;步骤2、在金属棒表面浇注一定厚度的低熔点脱模剂;步骤3、在浇注有脱模剂的钢棒表面浇注或喷涂一定厚度的金属粉末涂层;步骤4、待金属粉末涂层成型后,将带有金属粉末涂层的金属棒在脱脂设备中加热除去低熔点脱模剂;步骤5、分离金属粉末涂层和中间的金属钢棒,将带有金属粉末涂层的金属棒置于真空烧结炉中真空烧结获得金属膜滤芯。本发明制备得到的金属膜滤芯的精度优于现有二次覆膜金属粉末滤材的精度,可广泛应用于石油化工、化工等行业高效液固分离、气固分离等领域。
Description
技术领域
本发明涉及金属过滤膜技术领域,尤其涉及一种超高精度均质金属膜滤芯的制备方法。
背景技术
目前金属烧结丝网可达到的绝对精度是5微米,金属纤维烧结毡可达到的绝对精度是1微米,这两种滤材通常用于死端过滤;均质金属粉末烧结滤材可达到绝对精度0.5微米,通过二次覆膜可达到绝对精度约0.2微米。
由于错流过滤通常伴随对滤材内表面的磨损,因此上述4种精度的金属滤材中仅有均质金属粉末烧结滤材适用于错流过滤。
从运行机理来看,错流过滤在处理粒径分布宽、固体颗粒汗量大、伴有胶黏物质的液体时具有明显的优势。然而错流过滤由于需要动力源在功率尽可能低的条件下提供较高跨膜压差,因此滤芯组件内径就必须足够小。通常要求滤芯内径为5~15mm,长度1000~1500mm。然而生产如此细长的滤芯组件,采用传统的等静压法会出现模具组件加工不达标、脱模困难等诸多难题。
因此,本申请有必要设计一种超高精度均质金属膜滤芯的制备方法,以解决上述技术问题。
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,而提出的一种超高精度均质金属膜滤芯的制备方法,其制备得到的金属膜滤芯的精度优于现有二次覆膜金属粉末滤材的精度,可广泛应用于石油化工、化工等行业高效液固分离、气固分离等领域。
为了实现上述目的,本发明采用了如下技术方案:
一种超高精度均质金属膜滤芯的制备方法,包括以下步骤:
步骤1、加工金属棒,其直径略小于滤芯内径;
步骤2、在金属棒表面浇注一定厚度的低熔点脱模剂;
步骤3、在浇注有脱模剂的钢棒表面浇注或喷涂一定厚度的金属粉末涂层;
步骤4、待金属粉末涂层成型后,将带有金属粉末涂层的金属棒在脱脂设备中加热除去低熔点脱模剂;
步骤5、分离金属粉末涂层和中间的金属钢棒,将带有金属粉末涂层的金属棒置于真空烧结炉中真空烧结获得金属膜滤芯。
优选地,所述步骤1中,金属棒为不锈钢304,或其他金属,金属棒直径公差不大于0.2mm,同心度公差不大于0.5mm。
优选地,所述步骤2中,低熔点脱模剂的厚度为0.5~1.5mm,低熔点脱模剂包括石蜡、聚乙烯蜡和聚氧乙烯中的任意一种或几种。
优选地,所述步骤3中,金属粉末涂层的厚度为0.2~3mm,金属粉末的粒径为1000~10000目。
优选地,所述步骤3中,金属粉末涂层中可添加微量粘结剂,例如粘结剂为稀土,以提高生坯成型率,获得超高精度且孔隙率相当的金属膜滤芯。
优选地,所述步骤4中,脱脂设备为真空脱脂设备或常压脱脂设备。
优选地,所述步骤5中,真空烧结炉的真空烧结温度为900~1300℃,真空烧结真空度为1*10-2~1*103Pa。
通过采用上述技术方案:其制备得到的金属膜滤芯的精度优于现有二次覆膜金属粉末滤材的精度,可广泛应用于石油化工、化工等行业高效液固分离、气固分离等领域,例如脱除液体化工物料中的残余催化剂粉末、脱除高温气体中的粉尘等,其更适合采用错流过滤方式实现液体中亚微米级和纳米级超细颗粒的脱除。
本发明具有以下有益效果:
1、本发明制备得到的金属膜滤芯无需使用高精度模具,或部分使用高精度模具。如本发明使用的钢棒可允许最大同心度公差为0.5mm,而传统等静压法使用同心度公差0.2~0.5mm的模具存在脱模困难。
2、本发明可以使用极细粒径的粉末制备生胚,并最终制备出孔隙率相当,且绝对精度优于目前采用二次覆膜法制备的0.5微米金属膜滤材。如采用等静压法制备的滤芯使用的最细粉末为500目,使用更细颗粒时很难成形且脱模困难。而本发明可以使用1000~10000目粒径的粉末。
3、本发明制备的滤芯壁厚小于1mm,其精度高,而等静压法在壁厚小于1mm后无法成形。
4、本发明可以制备很小内径的滤芯,更适合采用错流过滤方式实现液体中亚微米级和纳米级超细颗粒的脱除;而采用等静压法制备内径小于20mm滤芯时存在脱模困难,内径越小生坯报废率越高。
具体实施方式
下面对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。
实施例1
一种超高精度均质金属膜滤芯的制备方法,包括以下步骤:
取直径8.5mm金属不锈钢棒进行研磨加工,使得最终外径为8.0mm,直径公差0.1mm,同心度公差0.3mm。将该金属棒作为芯棒放入内径10mm的模套中得到浇注用模具。将130℃熔融石蜡、聚乙烯蜡混合物注入到上述模具中,冷却后去除模套得到带涂覆层的直径10mm钢棒。
在上述钢棒上使用金属粉末浆料通过喷涂法在外表面制备金属粉末涂层,其中浆料中的粉末粒度为1000~10000目。通过数次喷涂烘干使得金属粉末涂层厚度为0.2~3.0mm。得到带芯棒的金属粉末涂层的生坯。
将上述生坯在真空脱脂炉中以1.0℃/min的速度升温至200℃,保持真空度小于10pa。脱除石蜡聚乙烯涂覆层,冷却后分离芯棒得到金属粉末生坯。
将得到的金属粉末生坯放入真空烧结炉中,以4~8℃/min的速度升温至1150℃保温2小时后冷却降温。出炉后得到本实施例的金属膜滤芯,滤芯的群泡点为22000~26000Pa,滤芯内径为9.8~10.0mm。
实施例2
一种超高精度均质金属膜滤芯的制备方法,包括以下步骤:
取直径8.5mm不锈钢棒进行研磨加工,最终外径为8.0mm,直径公差0.1mm,同心度公差0.3mm。将该钢棒作为芯棒放入内径9.0mm的模套中得到浇注用模具。将120℃石蜡液体注入到上述模具中,冷却后去除外模套得到带石蜡涂覆层的直径9.0mm钢棒。
将带石蜡涂覆层的钢棒放入内径12.0mm的多孔模套中,组成浇注用模具。在该模具中加入金属浆料,其中浆料中的金属粉末粒度为1000~2000目。
将上述带多孔模套和芯棒的生坯在真空炉中以0.5℃/min的速度升温至80℃,保持真空度小于1pa。脱除石蜡,使得粉末涂层和芯棒分离。冷却出炉后脱除芯棒得到带模套的金属粉末涂层生坯。
将得到的生坯放入真空烧结炉中,以5摄氏度/min升温至1100℃保温2小时后冷却降温。出炉后得到自动分离得到本实施例的错流用金属滤芯,滤芯的群泡点为32000~35000Pa,滤芯外径为11.8~12.0mm,内径为9.0mm。
其中,上述实施例1或实施例2中金属粉末的粒径优选为5000目~10000目,并在金属粉末中添加微量粘结剂,例如稀土,以提高生坯成型率,获得超高精度且孔隙率相当的金属膜滤芯。
其中,上述实施例1或实施例2中,在生坯烧结过程中,尤其是使用5000~10000目粒度金属粉末制备超高精度金属膜滤芯时,增加1小时850~900℃停留时间,然后再升温到1100℃可提高金属膜的孔隙率。
综上所述,本发明制备得到的金属膜滤芯的精度优于现有二次覆膜金属粉末滤材的精度,可广泛应用于石油化工、化工等行业高效液固分离、气固分离等领域,例如脱除液体化工物料中的残余催化剂粉末、脱除高温气体中的粉尘等,其更适合采用错流过滤方式实现液体中亚微米级和纳米级超细颗粒的脱除。
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 (7)
1.一种超高精度均质金属膜滤芯的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
步骤1、加工金属棒,其直径略小于滤芯内径;
步骤2、在金属棒表面浇注一定厚度的低熔点脱模剂;
步骤3、在浇注有脱模剂的钢棒表面浇注或喷涂一定厚度的金属粉末涂层;
步骤4、待金属粉末涂层成型后,将带有金属粉末涂层的金属棒在脱脂设备中加热除去低熔点脱模剂;
步骤5、分离金属粉末涂层和中间的金属钢棒,将带有金属粉末涂层的金属棒置于真空烧结炉中真空烧结获得金属膜滤芯。
2.根据权利要求1所述的一种超高精度均质金属膜滤芯的制备方法,其特征在于,所述步骤1中,金属棒为不锈钢304,金属棒直径公差不大于0.2mm,同心度公差不大于0.5mm。
3.根据权利要求1所述的一种超高精度均质金属膜滤芯的制备方法,其特征在于,所述步骤2中,低熔点脱模剂的厚度为0.5~1.5mm,低熔点脱模剂包括石蜡、聚乙烯蜡和聚氧乙烯中的任意一种或几种。
4.根据权利要求1所述的一种超高精度均质金属膜滤芯的制备方法,其特征在于,所述步骤3中,金属粉末涂层的厚度为0.2~3mm,金属粉末的粒径为1000~10000目。
5.根据权利要求1所述的一种超高精度均质金属膜滤芯的制备方法,其特征在于,所述步骤3中,金属粉末涂层中添加微量粘结剂,粘结剂为稀土。
6.根据权利要求1所述的一种超高精度均质金属膜滤芯的制备方法,其特征在于,所述步骤4中,脱脂设备为真空脱脂设备或常压脱脂设备。
7.根据权利要求1所述的一种超高精度均质金属膜滤芯的制备方法,其特征在于,所述步骤5中,真空烧结炉的真空烧结温度为900~1300℃,真空烧结真空度为1*10-2~1*103Pa。
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PB01 | Publication | ||
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