[发明专利]一种双层不锈钢滤材的生产工艺

说明书

技术领域

本发明涉及双层不锈钢滤材的生产工艺，尤其涉及一种具有制备成本低，孔径跨度大、孔径分布窄、滤层附着力强等特性的双层不锈钢滤材的生产工艺。

背景技术

与有机膜及陶瓷滤材相比，不锈钢滤材具有以下优点：(1)机械强度高，可在高压力下使用；(2)具有良好热传导性能和较好散热能力，因此减小了过滤组件的热应力，从而提高了滤材的使用寿命；(3)具有良好的焊接性能，易于其他部件进行连接，因此被广泛应用于石油化工、生物医药、航空航天等领域。然而，随着分离工艺要求的提高，常规不锈钢滤材已经很难满足要求，因此出现了具有多层结构的不锈钢滤材，也成为不锈钢膜材料。

目前制备多层不锈钢滤材的方法是在烧结好的大孔基体上制备过滤层，制备过滤层方法主要有热喷涂法、磁控溅射法、湿粉喷涂法、刷涂法等。其缺点是相邻两层之间的孔径不能相差太大，否则小孔层的粉末进入大孔基体内，影响通量。为此，又出现了多层工艺和基体修饰工艺，申请号为200910264172.9的中国专利公开的一种多孔金属膜的制备方法，先将多孔基材的表面孔用填充剂封堵，然后进行金属粉末涂层，并通过热处理除去填充剂和涂层中的有机添加剂，最后将金属粉末涂层高温烧结，制得非对称金属膜。Li Z等通过设置中间过渡层，采用湿粉喷涂法多次喷涂，多次烧结制备了平均孔径0.1μm的非对称多孔不锈钢膜。

不管是增加涂层数量还是增加修饰过程，都将增加成本，因此，共烧技术随之发展。例如：申请号为201310721927.X的发明专利报道了一种多孔金属膜的制备方法：在模压模具表面先沉积膜层，再压制基体，生产金属膜。此工艺只能生产片式膜材料，其应用领域受限。申请号为201310721928.4的发明专利报道了一种既可以生产外膜，也可以生产内膜的生产工艺：它先将膜层制备于刚性外模的内表面，再将混合粉体放入刚性外模与弹性内模的空腔内压制成型，最后烧结获得不锈钢外膜材料；或者是先将膜层制备于刚性内模的外表面，再将混合粉体放入刚性内模与弹性外模的空腔内压制成型，最后烧结获得不锈钢外膜材料。但这种方式生产的外膜过滤层容易与模具烧结在一起，脱模困难，成品率低；而生产的内膜膜层容易过烧与支撑层分离，同样成品率低。

发明内容

本发明是针对目前不锈钢滤材共烧生产过程中面临的问题进行改进而提出了一种新的制备方法。

本发明的解决思路是先压制支撑层，再在其表面制备膜层，在支撑层的烧结温度下共烧，形成双层结构的不锈钢滤材。其优点是过滤层与支撑层共烧过程中先同步膨胀，之后开始烧结，由于过滤层过烧产生收缩力，但由于支撑层的存在，限制其烧结收缩，因此能促进两层直接的烧结，同时由于支撑层限制了膜层收缩，膜层的孔径得到有效控制，最终获得高性能的双层不锈钢滤材。

具体技术方案为：将制备基层的不锈钢粉末放入由刚性内模与弹性外模及弹性封头组成的等静压模具内，抽真空并密封；将密封后的模具放入等静压机内压制，使得不锈钢粉末包裹于刚性内模外表面，卸去弹性封头与弹性外模；将制备过滤层的不锈钢粉末添加至已有基层的刚性内模与弹性外模的间隙内，用弹性封头密封后二次压制成型；卸去内模、弹性外模及弹性封头后，真空或还原气氛下高温烧结，形成双层结构的不锈钢滤材。

所述的外模与封头材质为塑料、尼龙或橡胶；所述的制备基层的不锈钢粉末平均粒径为50～500um；制备过滤层的不锈钢粉末平均粒径为10～100um；所述的还原气氛为氢气、氩气或氦气；的高温烧结温度为900～1400℃，保温时间为0.1～20h。

本发明的有益效果：本发明实现了高跨度不锈钢滤材的一次烧结生产，有效降低了成本；生产的滤材强度高，性能好。

附图说明

图1为不锈钢滤材断面结构图

具体实施方式

实施例1

一种双层结构多孔不锈钢的制备步骤：

1、将平均粒径为500m的不锈钢粉末放入由碳钢刚性内模与尼龙外模及尼龙封头组成的等静压模具内，抽真空并密封；

2、将密封后的模具放入等静压机内压制，压制压力为200MPa，使得不锈钢粉末包裹于刚性内模外表面，卸去弹性封头与弹性外模；

3、将平均粒径为100m的不锈钢粉末添加至上述已有基层的刚性内模与弹性外模的间隙内，用弹性封头密封后二次压制成型，压制压力为250MPa；

4、卸去内模、弹性外模及弹性封头后，真空气氛下1400℃烧结1.5h，形成双层结构的不锈钢滤材。

实施例2