[发明专利]金属多孔膜管的整体分步多阶段保温烧结工艺

说明书

技术领域

本发明涉及一种金属多孔膜管的烧结工艺，尤其是涉及一种金属多孔膜管的整体分步多阶段保温烧结工艺。

背景技术

随着现代工业技术的发展，过滤行业对材料的过滤精度要求越来越高，透过量也越来越大。传统金属多孔材料其过滤精度值在1～70μm，当过滤精度为1μm时，其相对透气系数小于10m³/(m²·h·Kpa)，这已经不能满足现代工业的要求，因此具有高过滤精度、大透过量的金属多孔材料成了近年来金属多孔材料的研究热点。金属多孔膜通过材料结构优化，有效的缓解了传统金属多孔材料的孔径和透气系数此消彼涨的矛盾关系。

金属多孔膜材料具有高过滤精度的同时，也具有较大的透过系数。通常，金属微孔膜的孔径在0.01～10μm之间，相对透气系数大于50m³/(m²·h·Kpa)，膜层的厚度小于0.5mm，膜的形状有管状与片状。由于膜层的厚度小，管状膜常常附着于具有较大孔径的多孔支撑体上以提高强度，膜层一般采用粒径较小粉末。由于膜层和支撑体粉末粒径不同，其烧结收缩不同。同时，在金属膜制备过程中一般均有添加剂加入，在烧结过程中要将其脱除，如果烧结方法不当，则在金属多孔膜烧结过程中常常发生烧结开裂、变形或者金属多孔性能不佳等问题。通常金属多孔管与法兰之间的联接采用的是氩弧焊联接，在管体与法兰之间产生热影响区，形成微裂纹，影响管体与法兰的联结强度，缩短了金属多孔管的使用寿命，对于金属多孔膜管来说，同样也存在这个问题，同时，由于焊接影响了膜层的完整性，降低了金属膜管的性能。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种金属多孔膜管的整体分步多阶段保温烧结工艺，其工艺步骤合理且操作控制简便，能有效克服金属多孔膜管与法兰因采用氩弧焊焊接而产生的热影响区以及金属膜层在烧结过程中所产生的起皮、脱落等现象。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种金属多孔膜管的整体分步多阶段保温烧结工艺，其特征在于该工艺包括以下步骤：

步骤一、根据加工成型的金属多孔膜管管坯的内径尺寸加工法兰，并将二者进行紧配合装配，所述金属多孔膜管由多孔支撑管体以及附着在其上的金属膜层组成，所述金属膜层包括金属粉末和溶胶分散剂和/或水；

步骤二、装炉：首先，在料舟底层铺垫50～100mm厚的填料；接着，将装配好的带法兰的金属多孔膜管装入料舟，且保证所述金属多孔膜管管体与料舟四周内壁的距离均匀；再将所述金属多孔膜管外围用填料填实后，将整个料舟装入真空高温烧结炉中进行烧结；所述填料为氧化物陶瓷材料；

步骤三、烧结，其烧结过程包括以下步骤：

(1)水分蒸发阶段：温升范围为0℃～100℃且升温速率为1～5℃/min；

(2)溶胶分散剂挥发初期：温升范围为100℃～T₁且升温速率为1～2℃/min，T₁为溶胶分散剂开始挥发温度；当温度升高至T₁时，保温30～60min后，再继续进行烧结；

(3)溶胶分散剂挥发中期：温升范围为T₁～T₂且升温速率为1～2℃/min，T₂为溶胶分散剂大量挥发温度；当温度升高至T₂时，保温30～60min后，再继续进行烧结；

(4)溶胶分散剂挥发末期：温升范围为T₂～T₃且升温速率为1～2℃/min，T₃为溶胶分散剂挥发末期温度；当温度升高至T₃时，保温30～60min后，再继续进行烧结；

(5)升温阶段：温升范围为T₄～T₅且升温速率为10±5℃/min，T₄＝500℃±30℃，T₅＝780℃～900℃；

(6)预烧结收缩阶段：在T₅温度条件下保温60±30min后，再继续进行升温且温升范围为T₅～T₆，升温速率为1±0.5℃/min，T₆＝0.6T₀～0.8T₀，其中T₀为步骤一中所述金属粉末的熔点温度，且所述金属粉末的粒度越小，T₆越低；

(7)烧结阶段：温度为T₆，保温120±20min后，完成烧结；