[發明專利]一種整體式管狀金屬微濾膜元件及其制備方法

有效

• 申請號: 201310682014.1
• 申請日: 2013-12-12
• 公開（公告）號: CN103691324A
• 公開（公告）日: 2014-04-02
• 發明（設計）人: 湯慧萍;王建;楊坤;向長淑;汪強兵;楊保軍;葛淵;石英;王曉罡
• 申請（專利權）人: 西北有色金屬研究院
• 主分類號: B01D63/06
• 分類號: B01D63/06;B01D61/18
• 代理公司: 西安創知專利事務所 61213
• 代理人: 譚文琰

技術領域

本發明屬于微濾膜技術領域，具體涉及一種整體式管狀金屬微濾膜元件及其制備方法。

背景技術

膜技術是當代新型高效分離凈化技術，以其節約資源和環境友好的特征，成為解決當前人類面臨的資源與環境協調發展等重大問題的共性支撐技術之一。膜分離技術的關鍵是膜材料，相比于有機和陶瓷膜材料，金屬膜材料綜合力學性能較好，可在較高的壓力下使用，并且具有良好的導熱性能，有效提高了膜組件的抗熱震性和使用壽命，在流體過濾分離等技術領域展現出廣闊的應用前景。

目前金屬微濾膜元件大多參照GB6886-2008（燒結不銹鋼過濾元件）和GB6887-2007（燒結金屬過濾元件）執行，該標準中規定管狀金屬微濾膜元件為焊接法蘭結構。然而實際使用過程中發現，在高溫、強酸、強堿等腐蝕性工況條件下，焊接管狀金屬微濾膜元件，由于焊縫處應力集中和材質的差異等原因，焊縫處容易出現腐蝕和開裂等問題，難以滿足現代工業使用壽命的要求。

另外，對于一些特殊材質管狀金屬微濾膜元件，如Fe₃Al金屬間化合物管狀微濾膜，傳統焊接方法難以實現多孔管體與密封法蘭的連接，同樣限制了其大規模應用。

發明內容

本發明所要解決的技術問題在于針對上述現有技術的不足，提供一種整體式管狀金屬微濾膜元件。該管狀金屬微濾膜元件為無焊縫的一體式結構，機械強度高，密封性能好，安全系數高，使用壽命遠高于傳統焊接法蘭結構的管狀金屬微濾膜元件，在污水處理、中水回收、食品飲料、生物醫藥、核工業、石油化工、煤化工、多晶硅、金屬冶金、水泥玻璃等涉及流體過濾與分離的行業具有廣泛的應用前景。

為解決上述技術問題，本發明采用的技術方案是：一種整體式管狀金屬微濾膜元件，其特征在于，包括管體，所述管體一端封閉，另一端設置有法蘭，所述管體與法蘭為一體式結構，管體與法蘭之間采用圓滑過渡，過渡角半徑為2mm～5mm。

上述的一種整體式管狀金屬微濾膜元件，所述管狀金屬微濾膜元件管體的外徑不小于30mm，管體的長徑比為10～30，管體的壁厚為2mm～5mm。

另外，本發明還提供了一種制備上述整體式管狀金屬微濾膜元件的方法，其特征在于，該方法包括以下步驟：

步驟一、設計模具，所述模具包括芯棒和外模，所述外模包括鋼套和設置于鋼套內且與鋼套內壁緊密配合的膠套，所述膠套包括直管段和法蘭段，所述直管段和法蘭段為一體式結構，所述直管段和法蘭段之間采用圓滑過渡，過渡角半徑為5mm～40mm；

步驟二、將芯棒裝入外模中，采用內徑與芯棒相配合且外徑與法蘭段內壁相配合的膠環密封法蘭段的端部，然后向膠套與芯棒的空隙中填充金屬粉末，振實后采用與直管段內壁相配合的膠塞將直管段端部密封，得到待成型件；

步驟三、采用冷等靜壓對步驟二中所述待成型件進行壓制成型，脫模后得到成型件；

步驟四、對步驟三中所述成型件進行燒結，隨爐冷卻后得到半成品；

步驟五、根據管狀金屬微濾膜元件的管體與法蘭之間的過渡角，對步驟四中所述半成品進行機械加工，得到成品管狀金屬微濾膜元件。

上述的方法，步驟一中所述膠套的材質為邵氏A型硬度為30～90的耐油橡膠。

上述的方法，步驟一中所述芯棒和鋼套的材質均為碳鋼。

上述的方法，步驟三中所述壓制成型的壓力為100MPa～300MPa，保壓時間為2min～20min。

上述的方法，步驟四中所述燒結的溫度為1000℃～1400℃，保溫時間為0.5h～4h。

上述的方法，步驟四中所述燒結的氣氛條件為真空或氫氣氣氛。

本發明與現有技術相比具有以下優點：

1、本發明的管狀金屬微濾膜元件為無焊縫的一體式結構，機械強度高，密封性能好，安全系數高，使用壽命遠高于傳統焊接法蘭結構的管狀金屬微濾膜元件，在污水處理、中水回收、食品飲料、生物醫藥、核工業、石油化工、煤化工、多晶硅、金屬冶金、水泥玻璃等涉及流體過濾與分離的行業具有廣泛的應用前景。

2、本發明通過對模具結構的特殊設計，模具的外模采用鋼套和與鋼套內壁緊密配合的膠套，鋼套能夠很好的支撐膠套的形狀，保證了管狀金屬微濾膜元件的成型形狀；將膠套的直管段和法蘭段之間采用圓滑過渡，設置過渡角半徑為5mm～40mm，在成型時能夠減少管狀金屬微濾膜元件管體與法蘭連接段的應力集中，保證整體成型，成型的管狀金屬微濾膜元件在使用過程中不會因為應力集中出現斷裂的現象；另外，通過在鋼套內壁設置膠套，并采用膠塞和膠環進行密封，可以避免冷等靜壓過程中介質對成型件性能的影響。