[发明专利]一种无缝烧结金属粉末过滤膜管的制备方法

说明书

【技术领域】

本发明涉及一种属于过滤设备技术领域，涉及一种利用陶瓷管作为冷等静压成型的模具和高温烧结载体的无缝烧结金属粉末过滤膜管的制备方法。

【背景技术】

膜分离技术是现代化工和环保的重要组成部分，是21世纪的新兴高科技产业之一。膜分离技术的特点是高效、节能和无污染，被广泛应用于石油化工、普通化工、火力发电、现代医药和冶金等许多领域。从种类上可分为有机膜和无机膜。无机膜主要有陶瓷材质和金属材质，无机膜的机械强度高，可在较高的压力下使用，而不会造成膜组件和膜材料的变形和损坏。无机膜的另一个优点是耐高温，是高温介质过滤的必需材料。与陶瓷膜相比，金属膜更加易于通过焊接等手段组成膜组件，而陶瓷膜管的封装要复杂得多。另外，金属膜耐热冲击的能力更佳，不会在使用过程中发生脆裂。

目前，金属膜管的制备方法主要有两个：其一是采用金属粉末烧结板作为原材料，通过冲压卷圆和中缝焊接等步骤进行制作。另一个方法就是采用冷等静压法生产无缝过滤膜管。金属粉末烧结板冲压卷圆法生产的过滤膜管的焊接中缝减少了有效过滤面积。由于在焊接过程中，中缝附近的热敏感区的冶金组织发生了有害变化，在高温和强腐蚀的使用条件下，经常会发生腐蚀损坏和断裂现象，因而，过滤膜管的使用寿命会大大缩短。现有技术的等静压法采用中间的钢棒作为刚性模，而作为弹性模的橡皮包套是在整个压制模的最外面。图1是现有技术等静压法的示意图，金属粉末1是填充在中心的钢棒(如图中刚性模具6)和外面弹性模(如图中橡胶包套7)的空隙部分，当密封好的压制模放入冷等静压机的高压液腔内压制时，弹性模产生从外到内的收缩，从而达到金属粉末1压制成型的目的。压制完成后，过滤膜管的胚体从中心的钢棒上抽出。然后，金属粉末过滤膜管胚体再放置到真空高温烧结炉中进行高温烧结。此方法生产的金属粉末过滤膜管是无缝形式的，克服了中缝焊接过程中对材料冶金结构的破坏。但是，压制后的金属粉末过滤膜管胚体需要人工拿放，很难避免破裂损坏；另一方面，金属粉末过滤膜管的胚体是单独放在高温真空烧结炉中进行烧结处理。由于没有刚性耐热模具的支撑，在烧结过程中不可避免地发生烧结形变从而导致生产的无缝金属粉末过滤膜管的直线度和圆度差。现有的技术水平生产的无缝金属粉末过滤膜管的直线度通常在0.5-2％之间，圆度大约在+/-1-5mm之间；另外，现有技术生产的金属粉末过滤膜管的外表面的光洁度较差，不适合反吹反冲洗的连续作业。

【发明内容】

为了克服现有技术的上述缺点，本发明提供一种能大幅度提高金属粉末过滤膜管的直线度、圆度、壁厚的均匀性和外表面光滑度，特别适合于工业生产中反吹发冲洗等在线连续作业的无缝烧结金属粉末过滤膜管的制备方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种无缝烧结金属粉末过滤膜管的制备方法，包括以下步骤：

第一步：将准确称重的金属粉末与适量的添加剂经过充分混合，根据设计的过滤精度来选定金属粉末的颗粒及分布，金属粉末是不锈钢粉末、镍基合金、金属镍、钛、铜或其合金；

第二步：选取合适的陶瓷管作为压制成型的刚性模具，陶瓷管是刚玉管、高铝管、氧化锆管或及其材质的陶瓷管，同时选取合适的弹性模具，弹性模具的材质是聚氨酯、硅橡胶或乳胶，弹性模具采用管状橡胶包套，并把上述各个配件组装到一起作为下一步冷等静压所需的模具；

第三步：把第一步准备的金属粉末和添加剂添加到由陶瓷管内壁和弹性模具外壁之间的空间里，并将弹性模具的两个端头密封，然后放入到冷等静压机的高压腔的液体中进行等静压并压制成型，根据各种金属粉末的压制要求，冷等静压的压力控制在50MPa-300MPa之间；

第四步：经冷等静压并压制成型完成后，取出弹性模具部分，经压制成型的管式金属粉末过滤膜管的胚体附着在陶瓷管的内壁，再把陶瓷管和压制成型的金属粉末过滤膜管胚体一同放入真空高温烧结炉中进行高温烧结，烧结温度通常在700-1450℃之间，烧结后的金属粉末过滤膜管产生致密化的收缩，从烧结载体的陶瓷管内壁脱落开来，取出烧结后的金属粉末过滤膜管成品，作为过滤用的滤芯。