[发明专利]一种非对称不锈钢过滤膜管及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种金属过滤管及其制备方法，具体涉及一种非对称不锈钢过滤膜管及其制备方法。

背景技术

金属多孔材料作为多孔材料家族中的重要一员，以其独特的性能已被广泛应用在石油化工、能源、环保、食品、制药等领域的过滤、分离、流体分布等功能领域，并且是上述工业实现技术突破不可缺少的关键材料。金属多孔材料渗透性好、孔隙和孔径可控、形状稳定、耐高温、能再生、可加工，是某些特殊工业领域其他多孔材料无法取代的一类功能材料。

随着现代工业的快速发展，对过滤材料性能的要求越来越高，均匀多孔材料作为过滤膜层的基体，已经不能满足某些部门大透气、高精度的性能要求。在保证多孔金属过滤材料透过性能的前提下，为提高其过滤精度，通常在多孔材料表面涂上一层或多层多孔膜来提高其过滤精度。基于这种思想，很多专利陆续公布了该类材料的制备方法，例如申请号为CN200610137991.3、CN200710035404.4、200810232586.4和CN200910187849.3就提出了非对称金属过滤膜管的制备方法。对于连续梯度金属过滤膜管而言，由于不同粉末梯度层之间烧结应力的相互抑制，进而容易实现同步烧结（共烧结），避免材料开裂现象的发生，然而连续梯度过滤膜管的制备工艺相对较复杂（见专利CN101428346），成品率低，很难实现规模化的工业生产；膜层与支撑层在烧结过程中发生开裂则是突变梯度过滤膜管制备过程中很难避免的一个难题。因此，如何选择恰当的成型方法及烧结工艺，避免材料开裂，是成功制备突变梯度金属过滤膜管的关键。

现代工业的发展对金属多孔材料的性能要求越来越高，比如对服役性能而言，要求过滤精度越来越高，透过率越来越大；在孔隙性能方面，要求孔径越来越小，孔隙度越来越大；导热导电率要好，抗腐蚀、抗疲劳等力学性能要高。例如，果汁澄清需要过滤精度为0.2-0.5μm的多孔材料，微生物分离与细胞碎片过滤需要过滤精度为0.2-1.6μm的多孔材料，血浆分离以及乳品工业中除菌、浓缩则需要过滤精度为0.1-1μm的多孔材料，高温气体除尘要求耐高温、耐腐蚀，燃料电池电极需要高导电率、高比表面积等等。然而，一些服役性能与孔隙性能之间存在着相互制约，如材料的耐压强度与透过性能是一对矛盾：过滤管管壁越厚，其耐压强度越高，材料透气性越差；大流量与高精度对于多孔材料来说也是一对矛盾：孔径越小，材料的过滤精度越高，流体透过量就越小。利用非对称孔结构多孔材料可以有效解决这一问题。目前，对于梯度金属多孔过滤膜管，在保证透过性能的前提下人们通常利用在多孔金属膜管基体的表面喷涂或刷涂一层陶瓷或金属多孔膜来实现对过滤精度的控制，或直接通过离心沉积方法制备连续梯度金属过滤膜管，但是这些方法都存在一定缺点，例如，多孔金属膜管基体上的陶瓷膜经共烧结后其强度不高，在使用过程中容易出现脱落现象，导致产品寿命短，且与陶瓷膜复合的多孔过滤膜管的机械加工性差；另外，离心沉积法制备金属过滤膜管的方法较复杂，还不适合规模化的工业生产。

如上所述，非对称金属过滤膜管可以分成突变和渐变梯度孔结构两种。突变（亦称阶梯状——具有明显的材料界面）孔径梯度多孔材料都是过滤控制层或过渡层附在前一层大孔的支撑体上，这类材料便是上面提到的金属膜材料。通过改变成型方法及烧结工艺，控制金属膜层的厚度，可以完成此类材料的制备，例如申请号为201210024816.9便提供了一种突变梯度金属过滤片的制备方法，而本专利涉及一种突变梯度过滤膜管的制备方法。通过本专利制备的非对称不锈钢过滤膜管可以在保证较高过滤精度的前提下，使其具有优良的透过性能。

发明内容

本发明的目的是提供一种适合规模化生产的非对称金属过滤膜管的及其制备方法。为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案主要涉及一种非对称不锈钢过滤膜管及其制备方法，其特征在于制备过程为：

（1）在经筛分过的、不同粒度的粗、细不锈钢粉末中分别加入少量树脂，混合均匀；

（2）在成型模具中引入不锈钢纤维毡，固定好芯棒及胶套；

（3）首先称取步骤（1）中一定质量的粗粉末和细粉末，然后装料成形，在装料过程中须保证粗粉末与细粉末在模具中的粉末高度有序交替增加，以保证不同粉末梯度层厚度的均匀性。粗粉末层为过滤管支撑层，细粉末层为过滤管精度控制层；根据实际工况情况可以选择精度控制层的位置（过滤管的内壁或外壁）；

（4）将（3）中得到的过滤管半成品放到冷等静压机中压制成型； 

（5）将（4）最终得到的非梯度不锈钢过滤管生坯进行脱模；