非對稱燒結無機多孔過濾元件的制作方法
【技術領域】
[0001] 本實用新型涉及過濾元件，具體涉及燒結無機多孔過濾元件及其制備工藝。
【背景技術】
[0002] 燒結無機多孔過濾元件一般分為燒結金屬多孔過濾元件和燒結陶瓷多孔過濾元 件兩大類。另外，隨著技術進步還產生了兼具金屬和陶瓷各自優良性能的燒結金屬間化合 物類過濾元件和燒結金屬陶瓷類過濾元件，本實用新型暫且將它們歸入燒結金屬多孔過濾 元件一類。
[0003] 上述這些燒結無機多孔過濾元件一般是通過粉末冶金法制備。即將準備好的粉料 壓制成特定形狀（主要是管狀或片狀），然后再經燒結并冷卻后制得。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 的提升就會導致另一方面性能的下降，所以不容易同時達到十分理想的水平。
[0004] 由此產生了非對稱燒結無機多孔過濾元件。其制備是利用類似方法先制得由燒結 金屬多孔材料或燒結陶瓷多孔材料構成的載體，然后再在載體表面涂覆膜液（將膜粉加入 分散劑中制得），此后又對涂覆膜液的載體進行二次燒結，使膜液形成厚度很薄的多孔材料 膜層。其中，通過對載體粉料和膜粉的粒度等參數的控制，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] 目前針對上述燒結無機多孔過濾元件發現的問題有：對于非對稱燒結無機多孔過 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一步加強；（2)膜層的厚 度不容易精確控制，厚度一致性不好；（3)用于氣體過濾時膜層表面（即過濾面）易集結灰 塵，導致清灰周期縮短；(4)過濾元件的制備工藝復雜、流程長，生產成本較高。對于普通無 膜層的燒結無機多孔過濾元件主要為氣體過濾時過濾面上易集結灰塵。 【實用新型內容】
[0006] 本實用新型所要解決的技術問題包括：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，且在氣體過濾時灰塵不易在膜層表面集結的非對稱燒結無機 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 附著力的非對稱燒結無機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，且在氣體過濾時灰塵不易在膜層表面集結的非對稱燒結無機多孔過濾元件。進 一步，還要提供一種在氣體過濾時灰塵不易在過濾面集結的燒結無機多孔過濾元件。更進 一步，提供一種制備流程明顯縮短，可降低生產成本的非對稱燒結無機多孔過濾元件的制 備工藝。
[0007] 為解決上述第一個技術問題，非對稱燒結無機多孔過濾元件包括由較大孔徑的燒 結金屬多孔材料或燒結陶瓷多孔材料構成的載體以及附著于所述載體上并由較小孔徑的 燒結金屬多孔材料或燒結陶瓷多孔材料構成的膜層，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 于載體上的一側表面相反的另一側表面（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，再對膜層 表面（即過濾面）進行拋光形成第二拋光面，既對膜層厚度進行了控制，又可使膜層厚度十 分均勻，另外，還可有效防止氣體過濾時在第二拋光面上集結灰塵。第一拋光面的表面粗糙 度不宜小于Ra6. 3 μπι，否則會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，否則對載體表面 進行拋光的意義不大。第二拋光面的表面粗糙度不宜小于RaO. 8 μ m，否則既會增大拋光難 度，同時也會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效果。
[0008] 上述非對稱燒結無機多孔材料過濾元件中，所述第一拋光面的表面粗糙度優選為 Ral2. 5?25 μ m ;第二拋光面的表面粗糙度優選為RaL 6?12. 5 μ m。第二拋光面的表面 粗糙度還可進一步優選為Ra3. 2?6. 3 μ m。第一拋光面的表面粗糙度為Ral2. 5?25 μ m 時，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、防灰塵集結效果優良，且膜層滲透性也很理 想。
[0009] 上述非對稱燒結無機多孔材料過濾元件中，所述膜層的平均厚度優選設定 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，由于膜層厚度很薄且一致，進一步提升了非對稱燒結無機多孔材料過濾元 件的過濾性能。
[0010] 上述非對稱燒結無機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 和性的燒結金屬多孔材料或燒結陶瓷多孔材料構成。例如當載體為燒結鐵鋁金屬間化合物 多孔材料時，膜層同為燒結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生脫離。
[0011] 上述非對稱燒結無機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（即待過濾物從過濾元件的外部向其內部過濾）也可能位于過濾元件內側（即待 過濾物從過濾元件的內部向其外部過濾）。
[0012] 上述非對稱燒結無機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，然后對載體上用于附著膜層的表面進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，適當干燥后對附 著膜液的載體進行燒結，使燒結后的膜液形成膜層；3)對所述膜層的表面進行拋光以形成 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] 為解決上述第二個技術問題，非對稱燒結無機多孔過濾元件包括由較大孔徑的燒 結金屬多孔材料或燒結陶瓷多孔材料構成的載體以及附著于所述載體上并由較小孔徑的 燒結金屬多孔材料或燒結陶瓷多孔材料構成的膜層，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，否則對載體表面 進行拋光的意義不大。
[0014] 上述非對稱燒結無機多孔材料過濾元件中，所述拋光面的表面粗糙度優選為 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] 上述非對稱燒結無機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，然后對載體上用于附著膜層的表面進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，適當干燥后對附著膜液 的載體進行燒結，使燒結后的膜液形成膜層。
[0016] 為解決上述第三個技術問題，非對稱燒結無機多孔過濾元件包括由較大孔徑的燒 結金屬多孔材料或燒結陶瓷多孔材料構成的載體以及附著于所述載體上并由較小孔徑的 燒結金屬多孔材料或燒結陶瓷多孔材料構成的膜層，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選為0. 1?0. 6mm。在載體 上形成膜層后，再對膜層表面進行拋光形成拋光面，既對膜層厚度進行了控制，同時還可有 效防止氣體過濾時在該拋光面上集結灰塵。所述拋光面的表面粗糙度不宜小于RaO. 8 μ m， 否則會增大拋光難度，也會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，否則就會降低防灰塵集結效果。
[0017] 上述非對稱燒結無機多孔材料過濾元件中，所述拋光面的表面粗糙度優選為 RaL 6?12. 5 μ m。此外，該拋光面的表面粗糙度還可進一步優選為Ra3. 2?6. 3 μ m。將拋 光面的表面粗糙度設計為Ra3. 2?6. 3 μ m，不僅易于加工、防灰塵集結效果優良，且膜層滲 透性也十分理想。
[0018] 上述非對稱燒結無機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 和性的燒結金屬多孔材料或燒結陶瓷多孔材料構成。例如當載體為燒結鈦鋁金屬間化合物 多孔材料時，膜層同為燒結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鈦 基多孔材料。
[0019] 上述非對稱燒結無機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（即待過濾物從過濾元件的外部向其內部過濾）也可能位于過濾元件內側（即待 過濾物從過濾元件的內部向其外部過濾）。
[0020] 為解決上述第四個技術問題，燒結無機多孔過濾元件包括由燒結無機材料構成的 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在該拋光面上集結灰塵。 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灰塵的作用不明顯。
[0021] 上述燒結無機多孔過濾元件中，所述拋光面的表面粗糙度進一步優選為Ra6. 3? 12. 5 μπι。此時的防灰塵集結效果優良，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金屬多孔材料或燒結陶瓷多孔材料構成。
[0022] 上述燒結無機多孔過濾元件中過濾元件本體一般