过滤元件的最高级：烧结多孔金属

在纷纷芸芸的过滤介质当中，烧结多孔金属以其卓越的综合技术指标独树一帜。通过高温烧结，金属（粉末、纤维等）颗粒表面间形成钢性金属结构结合，同时又保留一些孔隙，这种结构的元件称作“多孔金属”。与其他材料的过滤元件相比，烧结多孔金属具有众多优势：

■　孔隙大小可精确地调控。根据应用需要，用金属粉末既可制成孔隙小到0.1μm的元件，也能得到微孔达200μm元件。用金属纤维也能在1～100μm的范围内变动微孔直径。

■　孔隙大小不受使用参数影响。

■　元件形状的稳定，金属钢性结构能承受高压。

■　机械强度好，韧性好。承受负荷高，而且耐冲击负荷或交变压力。

■　耐高温和耐热冲击。特种高温合金的操作温度可达900℃ 。

■　在高温反应釜中，金属元件优势更为突出：热膨胀系数与壳体一致，不会产生内应力；可以直接采用焊接连接技术，保证绝对密封。

■　耐腐蚀剂。在酸、碱和各类有机药剂中化学稳定性好。

■　使用寿命长，经济效益高。运行10 年以上的元件屡见不鲜。

■　在线反洗效果好，因为元件强度高，可以采用较高的反洗压力。

■　根据介质的性质差异，很多清洗方法均适用。如过饱和蒸气，真空清除，高温氧化，或用多种有机、无机化学药剂再生。

■　金属过滤材料一般易焊接，也容易进行机械加工。

■　多孔金属产品符合日益重要的对产品的环保要求。如清洗后可反复使用，最终可回收利用而不必作为特殊垃圾处理等优点，这些在选定技术产品过程中起着越来越重要的作用。

■　可供选择的材料十分广泛。最常用的材料有青铜、不锈钢、镍合金和钛等等。

粉末冶金技术也为产品形状的多样性提供了保障，图1 中列出的部分产品实例，就是一个佐证。综上所述，烧结多孔金属的杰出性能价格比，是设计师们和工程技术人员的优先选择。

多孔金属的最高级：金属膜

为满足用户对过滤次微米级微粒的要求，吉凯恩公司设计开发了金属膜，并获得发明专利。金属膜的开发方针是，通过采用不对称结构，实现金属介质的表面过滤；在保留金属元件上述优势的前提下，同时降低压强阻力。

图2 定性地对比了压降在对称与非对称多孔金属元件中的分布情况。常规元件中，压强损失随元件厚度线性递增(左图)；而同样厚度的不对称元件中，压强分布则呈现不对称性。孔隙较大的支撑体内压强随壁厚递增的速率平缓，而在金属薄膜内压强降才明显上升。但由于薄膜厚度非常小，不对称元件带来的总压降仍明显低于具有类似过滤精度的常规元件。

专利产品SIKA-R…AS （AS=非对称）制作时，首先用较粗的金属粉末制作孔隙较大的多孔金属作为支撑体。支撑材料可通过轴向挤压形成板状，也可用冷等静压技术制成筒形滤芯。材料与基体相同的薄膜金属则用专利技术实现一厚度200μm的多孔金属薄膜，支撑材料与金属薄膜通过高温烧结过程形成联结为一体的金属结构。由于金属薄膜中的微孔远远小于支撑体内的孔隙，阻止微粒的功能，也就是过滤过程，实际完全由表面的金属薄膜承担。

从图3 中显示的不对称结构的横截面可以看出，支撑体的厚度能保证过滤元件的强度，却因孔隙粗几乎没有过滤效果；金属薄膜中的精密微孔则能保证系统可达甚至次微米级的过滤精度。

不难想象，这种金属薄膜的特有结构，使它明显有别于与常规过滤元件。图4 以实际测量的流量及压降数据，进一步揭示不对称结构的长处。在两个过滤精度和厚度接近的元件两端，施加同样的压强，穿过不对称元件SIKA-R..AS 的水流通量(红色直线)是常规元件的4 倍。换句话说，为获相同的流量， 金属膜引起的压降仅为常规产品的1/4。

不对称产品与常规烧结多孔金属另一区别在于孔隙大小的分布。从图5中列出的两个孔隙大小的分布情况可以看出，不对称金属膜的孔隙大小分布区域较狭窄(红色曲线)。较紧密的孔隙大小分布保证微粒滞留于多孔材料表面(表面过滤机理)；常规多孔金属则不同，个别微粒进入过滤材料之后才被滞留其中(内部过滤机理)。这些微粒很难用反洗完全清除出去，随运行时间增加，常规元件的流通性会因此受到一定负面影响。运用非对称结构，在减小压降的同时，成功地将表面过滤机理与金属过滤元件组合，从而使有效运行周期提高，由此减少更换次数，并降低清洗成本，给用户带来实惠。

应用广泛 发展不断

不论化工过程的催化剂回收，还是高温气体过滤，长度达1500mm的无缝金属滤芯，直径达350mm金属膜元件应用已经十分普遍。内壁金属膜已经作为交错流过滤元件在工业生产中显示出优越的性能。纳米级的金属组合膜也悄然进入市场。