非對(duì)稱燒結(jié)無機(jī)多孔過濾元件的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實(shí)用新型涉及過濾元件，具體涉及燒結(jié)無機(jī)多孔過濾元件及其制備工藝。
【背景技術(shù)】
[0002] 燒結(jié)無機(jī)多孔過濾元件一般分為燒結(jié)金屬多孔過濾元件和燒結(jié)陶瓷多孔過濾元 件兩大類。另外，隨著技術(shù)進(jìn)步還產(chǎn)生了兼具金屬和陶瓷各自優(yōu)良性能的燒結(jié)金屬間化合 物類過濾元件和燒結(jié)金屬陶瓷類過濾元件，本實(shí)用新型暫且將它們歸入燒結(jié)金屬多孔過濾 元件一類。
[0003] 上述這些燒結(jié)無機(jī)多孔過濾元件一般是通過粉末冶金法制備。即將準(zhǔn)備好的粉料 壓制成特定形狀（主要是管狀或片狀），然后再經(jīng)燒結(jié)并冷卻后制得。這種方法制得的過濾 元件大體上為均勻的多孔體，其在過濾精度與過濾滲透性方面存在矛盾，其中一方面性能 的提升就會(huì)導(dǎo)致另一方面性能的下降，所以不容易同時(shí)達(dá)到十分理想的水平。
[0004] 由此產(chǎn)生了非對(duì)稱燒結(jié)無機(jī)多孔過濾元件。其制備是利用類似方法先制得由燒結(jié) 金屬多孔材料或燒結(jié)陶瓷多孔材料構(gòu)成的載體，然后再在載體表面涂覆膜液（將膜粉加入 分散劑中制得），此后又對(duì)涂覆膜液的載體進(jìn)行二次燒結(jié)，使膜液形成厚度很薄的多孔材料 膜層。其中，通過對(duì)載體粉料和膜粉的粒度等參數(shù)的控制，使載體的孔徑明顯大于膜層孔 徑，這樣就既保證了過濾精度，又提高了過濾元件的滲透性。
[0005] 目前針對(duì)上述燒結(jié)無機(jī)多孔過濾元件發(fā)現(xiàn)的問題有：對(duì)于非對(duì)稱燒結(jié)無機(jī)多孔過 濾元件，主要為（1)膜層可從載體上脫落，兩者之間附著力有待進(jìn)一步加強(qiáng)；（2)膜層的厚 度不容易精確控制，厚度一致性不好；（3)用于氣體過濾時(shí)膜層表面（即過濾面）易集結(jié)灰 塵，導(dǎo)致清灰周期縮短；(4)過濾元件的制備工藝復(fù)雜、流程長(zhǎng)，生產(chǎn)成本較高。對(duì)于普通無 膜層的燒結(jié)無機(jī)多孔過濾元件主要為氣體過濾時(shí)過濾面上易集結(jié)灰塵。 【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0006] 本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題包括：首先提供一種有助于提高膜層與載體之間 附著力、膜層厚度均勻可控，且在氣體過濾時(shí)灰塵不易在膜層表面集結(jié)的非對(duì)稱燒結(jié)無機(jī) 多孔過濾元件以及該過濾元件的制備工藝。其次，要提供一種有助于提高膜層與載體之間 附著力的非對(duì)稱燒結(jié)無機(jī)多孔過濾元件及該過濾元件的制備工藝。再有，要提供一種膜層 厚度可控，且在氣體過濾時(shí)灰塵不易在膜層表面集結(jié)的非對(duì)稱燒結(jié)無機(jī)多孔過濾元件。進(jìn) 一步，還要提供一種在氣體過濾時(shí)灰塵不易在過濾面集結(jié)的燒結(jié)無機(jī)多孔過濾元件。更進(jìn) 一步，提供一種制備流程明顯縮短，可降低生產(chǎn)成本的非對(duì)稱燒結(jié)無機(jī)多孔過濾元件的制 備工藝。
[0007] 為解決上述第一個(gè)技術(shù)問題，非對(duì)稱燒結(jié)無機(jī)多孔過濾元件包括由較大孔徑的燒 結(jié)金屬多孔材料或燒結(jié)陶瓷多孔材料構(gòu)成的載體以及附著于所述載體上并由較小孔徑的 燒結(jié)金屬多孔材料或燒結(jié)陶瓷多孔材料構(gòu)成的膜層，其中，所述載體上用于附著該膜層的 表面為第一拋光面，第一拋光面的表面粗糙度為Ra6. 3?25 μ m ;所述膜層上與該膜層附著 于載體上的一側(cè)表面相反的另一側(cè)表面（即過濾面）為第二拋光面，第二拋光面的表面粗 糙度為RaO. 8?12. 5 μ m。載體上用于附著該膜層的表面在未拋光前為毛面，其上形成有氧 化層，導(dǎo)致附著膜層后兩者的附著力下降。通過拋光使載體上用于附著膜層的表面成為第 一拋光面，除去氧化層，由此可提高載體與膜層的附著力。在載體上形成膜層后，再對(duì)膜層 表面（即過濾面）進(jìn)行拋光形成第二拋光面，既對(duì)膜層厚度進(jìn)行了控制，又可使膜層厚度十 分均勻，另外，還可有效防止氣體過濾時(shí)在第二拋光面上集結(jié)灰塵。第一拋光面的表面粗糙 度不宜小于Ra6. 3 μπι，否則會(huì)使分布于第一拋光面上的微孔的平均孔徑變小，從而明顯提 高載體本身的滲透阻力；第一拋光面的表面粗糙度也不宜大于Ra25 μ m，否則對(duì)載體表面 進(jìn)行拋光的意義不大。第二拋光面的表面粗糙度不宜小于RaO. 8 μ m，否則既會(huì)增大拋光難 度，同時(shí)也會(huì)大大增加膜層的滲透阻力；第二拋光面的表面粗糙度不宜小于Ral2. 5 μ m，否 則降低其防灰塵集結(jié)效果。
[0008] 上述非對(duì)稱燒結(jié)無機(jī)多孔材料過濾元件中，所述第一拋光面的表面粗糙度優(yōu)選為 Ral2. 5?25 μ m ;第二拋光面的表面粗糙度優(yōu)選為RaL 6?12. 5 μ m。第二拋光面的表面 粗糙度還可進(jìn)一步優(yōu)選為Ra3. 2?6. 3 μ m。第一拋光面的表面粗糙度為Ral2. 5?25 μ m 時(shí)，既可保證載體本身良好的滲透性，又可保證膜層與載體間的良好附著性。第二拋光面的 表面粗糙度為Ra3. 2?6. 3 μ m，不僅易于加工、防灰塵集結(jié)效果優(yōu)良，且膜層滲透性也很理 想。
[0009] 上述非對(duì)稱燒結(jié)無機(jī)多孔材料過濾元件中，所述膜層的平均厚度優(yōu)選設(shè)定 為0. 1?0.6mm，則在第一拋光面與第二拋光面共同作用下可使其厚度的偏差不大于 ±50 μπι。此時(shí)，由于膜層厚度很薄且一致，進(jìn)一步提升了非對(duì)稱燒結(jié)無機(jī)多孔材料過濾元 件的過濾性能。
[0010] 上述非對(duì)稱燒結(jié)無機(jī)多孔材料過濾元件中，所述載體與膜層最好由同種類具有親 和性的燒結(jié)金屬多孔材料或燒結(jié)陶瓷多孔材料構(gòu)成。例如當(dāng)載體為燒結(jié)鐵鋁金屬間化合物 多孔材料時(shí)，膜層同為燒結(jié)鐵鋁金屬間化合物多孔材料或其他與載體具有親和性的燒結(jié)鐵 基多孔材料。這樣，可確保載體與膜層之間不因材料原因發(fā)生脫離。
[0011] 上述非對(duì)稱燒結(jié)無機(jī)多孔材料過濾元件一般為管狀，所述膜層位于該過濾元件的 外管面。當(dāng)然，過濾元件也可能是片狀或其他形狀；從過濾方向上看，膜層則可能位于過濾 元件外側(cè)（即待過濾物從過濾元件的外部向其內(nèi)部過濾）也可能位于過濾元件內(nèi)側(cè)（即待 過濾物從過濾元件的內(nèi)部向其外部過濾）。
[0012] 上述非對(duì)稱燒結(jié)無機(jī)多孔材料過濾元件的制備工藝的步驟包括：1)制備得到載 體，然后對(duì)載體上用于附著膜層的表面進(jìn)行拋光以形成第一拋光面，所述第一拋光面的表 面粗糙度為Ra6. 3?25 μ m ;2)制備膜液，然后將所述膜液附著于載體面，適當(dāng)干燥后對(duì)附 著膜液的載體進(jìn)行燒結(jié)，使燒結(jié)后的膜液形成膜層；3)對(duì)所述膜層的表面進(jìn)行拋光以形成 第二拋光面，所述第二拋光面的表面粗糙度為RaO. 8?12. 5 μ m。
[0013] 為解決上述第二個(gè)技術(shù)問題，非對(duì)稱燒結(jié)無機(jī)多孔過濾元件包括由較大孔徑的燒 結(jié)金屬多孔材料或燒結(jié)陶瓷多孔材料構(gòu)成的載體以及附著于所述載體上并由較小孔徑的 燒結(jié)金屬多孔材料或燒結(jié)陶瓷多孔材料構(gòu)成的膜層，其中，所述載體上用于附著該膜層的 表面為拋光面，該拋光面的表面粗糙度為Ra6. 3?25 μ m。載體上用于附著該膜層的表面在 未拋光前為毛面，其上形成有氧化層，導(dǎo)致附著膜層后兩者的附著力下降。通過拋光使載體 上用于附著膜層的表面成為拋光面，除去氧化層，由此提高載體與膜層的附著力。該拋光面 的表面粗糙度不宜小于Ra6. 3 μ m，否則會(huì)使分布于拋光面上的微孔的平均孔徑變小，從而 明顯提高載體的滲透阻力；該拋光面的表面粗糙度也不宜大于Ra25ym，否則對(duì)載體表面 進(jìn)行拋光的意義不大。
[0014] 上述非對(duì)稱燒結(jié)無機(jī)多孔材料過濾元件中，所述拋光面的表面粗糙度優(yōu)選為 Ral2. 5?25 μ m。這樣既可保證載體本身良好的滲透性，又可保證膜層與載體間的良好附 著性。
[0015] 上述非對(duì)稱燒結(jié)無機(jī)多孔材料過濾元件的制備工藝，其步驟包括：1)制備得到載 體，然后對(duì)載體上用于附著膜層的表面進(jìn)行拋光以形成拋光面，所述拋光面的表面粗糙度 為Ra6. 3?25 μ m ;2)制備膜液，然后將所述膜液附著于載體表面，適當(dāng)干燥后對(duì)附著膜液 的載體進(jìn)行燒結(jié)，使燒結(jié)后的膜液形成膜層。
[0016] 為解決上述第三個(gè)技術(shù)問題，非對(duì)稱燒結(jié)無機(jī)多孔過濾元件包括由較大孔徑的燒 結(jié)金屬多孔材料或燒結(jié)陶瓷多孔材料構(gòu)成的載體以及附著于所述載體上并由較小孔徑的 燒結(jié)金屬多孔材料或燒結(jié)陶瓷多孔材料構(gòu)成的膜層，其中，所述膜層外表面為拋光面，該拋 光面的表面粗糙度為RaO. 8?12. 5 μ m。所述膜層的平均厚度優(yōu)選為0. 1?0. 6mm。在載體 上形成膜層后，再對(duì)膜層表面進(jìn)行拋光形成拋光面，既對(duì)膜層厚度進(jìn)行了控制，同時(shí)還可有 效防止氣體過濾時(shí)在該拋光面上集結(jié)灰塵。所述拋光面的表面粗糙度不宜小于RaO. 8 μ m， 否則會(huì)增大拋光難度，也會(huì)大大增加膜層的滲透阻力；所述拋光面的表面粗糙度不宜小于 Ral2. 5 μ m，否則就會(huì)降低防灰塵集結(jié)效果。
[0017] 上述非對(duì)稱燒結(jié)無機(jī)多孔材料過濾元件中，所述拋光面的表面粗糙度優(yōu)選為 RaL 6?12. 5 μ m。此外，該拋光面的表面粗糙度還可進(jìn)一步優(yōu)選為Ra3. 2?6. 3 μ m。將拋 光面的表面粗糙度設(shè)計(jì)為Ra3. 2?6. 3 μ m，不僅易于加工、防灰塵集結(jié)效果優(yōu)良，且膜層滲 透性也十分理想。
[0018] 上述非對(duì)稱燒結(jié)無機(jī)多孔材料過濾元件中，所述載體與膜層最好由同種類具有親 和性的燒結(jié)金屬多孔材料或燒結(jié)陶瓷多孔材料構(gòu)成。例如當(dāng)載體為燒結(jié)鈦鋁金屬間化合物 多孔材料時(shí)，膜層同為燒結(jié)鈦鋁金屬間化合物多孔材料或其他與載體具有親和性的燒結(jié)鈦 基多孔材料。
[0019] 上述非對(duì)稱燒結(jié)無機(jī)多孔材料過濾元件一般為管狀，所述膜層位于該過濾元件的 外管面。當(dāng)然，過濾元件也可能是片狀或其他形狀；從過濾方向上看，膜層則可能位于過濾 元件外側(cè)（即待過濾物從過濾元件的外部向其內(nèi)部過濾）也可能位于過濾元件內(nèi)側(cè)（即待 過濾物從過濾元件的內(nèi)部向其外部過濾）。
[0020] 為解決上述第四個(gè)技術(shù)問題，燒結(jié)無機(jī)多孔過濾元件包括由燒結(jié)無機(jī)材料構(gòu)成的 過濾元件本體，過濾元件本體的表面為過濾面，其中，所述過濾面為拋光面，該拋光面的表 面粗糙度為Ra3. 2?25 μ m。所述拋光面可有效防止氣體過濾時(shí)在該拋光面上集結(jié)灰塵。 該拋光面的表面粗糙度不宜小于Ra3. 2 μm(由于此過濾面具有一定的過濾精度要求，因此 相較上述載體的第一拋光面提高了表面粗糙度的上限要求），否則過濾面的滲透阻力很大； 所述拋光面的表面粗糙度不宜大于Ra25 μ m，否則在防止拋光面上集結(jié)灰塵的作用不明顯。
[0021] 上述燒結(jié)無機(jī)多孔過濾元件中，所述拋光面的表面粗糙度進(jìn)一步優(yōu)選為Ra6. 3? 12. 5 μπι。此時(shí)的防灰塵集結(jié)效果優(yōu)良，且過濾面的和過濾精度和滲透性均比較理想。另外， 所述過濾元件本體具體由燒結(jié)金屬多孔材料或燒結(jié)陶瓷多孔材料構(gòu)成。
[0022] 上述燒結(jié)無機(jī)多孔過濾元件中過濾元件本體一般