長久以來，金屬過濾器都是以燒結金屬過濾器的形式應用於工業中。使用粉末金屬形成強力多孔材料的概念可追溯到 19 世紀。
到了 20 世紀初，工程師開始透過加熱和加壓的方式將金屬粉末成型為零件。在惡劣的環境中，擁有淨化空氣、氣體和液體的過濾器是慣常的做法。
這些過濾器因其耐用性和強度，很快就成為業界的標準，這就需要堅固穩定的解決方案。它們在高溫、高壓和腐蝕性的環境下也相當可靠。
本指南說明何謂燒結金屬過濾器、燒結金屬過濾器的工作原理、製造過程、所使用的材料、主要優點，以及燒結金屬過濾器最適用的領域。
什麼是燒結金屬濾波器？
A 燒結金屬濾網 是將小金屬顆粒壓在一起並在高溫下加熱而製成。金屬顆粒受熱後，會結合在一起，但不會熔化，形成具有細小、均勻孔隙的堅固材料。
燒結金屬濾網外表看起來很堅固，但內部卻有如海綿般的結構。這種內部結構的孔隙非常細小且均勻。這使得燒結金屬過濾器能夠有效地捕獲小雜質。因此，這種過濾器被廣泛用於嚴苛工業條件下的氣體和液體淨化。
許多燒結金屬過濾器符合國際標準。這些標準包括 ASTM B939、ISO 16889 和 DIN EN ISO 29463。這使它們成為受管制工業應用的可靠選擇。
燒結濾波器如何運作？
燒結金屬過濾器可讓氣體或液體通過，並捕獲不良微粒。氣體或液體進入燒結金屬過濾器的路徑非常簡單：
- 流體進入燒結金屬濾網的表面。
- 固體微粒會被截留在濾網表面或內壁。
- 清潔的流體從側邊流出。
毛孔大小非常重要。生產時，孔隙可能很小。有些小至 0.1 微米。這使得濾網能夠捕捉微小的顆粒，甚至是灰塵、污垢或金屬屑。工程師會根據需要過濾的材料來選擇孔隙大小。
● 兩種過濾方法
燒結金屬濾網主要以兩種方式捕捉微粒：
- 表面過濾： 較大的微粒會阻塞在燒結金屬濾網的外表面。
- 深度過濾： 較小的微粒進入燒結金屬濾網後，會被困在金屬層中。
這兩種技術一起使用，可將流體清洗乾淨。
● 流向
這些過濾器可設計成雙向運轉：
- 由外而內： 流體從外部進入並向內流。
- 由內而外： 流體從中心向外流。
設計的選擇取決於過濾器在系統中的位置及其預期用途。
當微粒聚集在燒結金屬過濾器中，導致流量減緩時，系統中會採用稱為反沖洗的清洗程序。在此過程中，清潔的流體或氣體會被系統強迫向相反的方向流動。此壓力可清理孔隙，洗掉滯留的污垢。在特定的系統中，當感測器感應到流量減緩時，系統會自動執行此動作。
燒結金屬濾波器的製造過程
製造燒結金屬濾芯涉及三個基本步驟。它包括粉末製備、成型和燒結。所有程序都必須嚴格按照說明進行，才能製造出堅固、多孔且耐用的濾網。
● 步驟 1：粉末製備
製程開始於選擇合適的金屬粉末。常見的選擇包括不銹鋼、青銅、銅、鎳和鈦。每種粉末顆粒的大小和形狀都會對過濾器的性能產生重大影響，尤其是在強度、流速和孔隙大小方面。
製造金屬粉末的方法主要有三種：
| 方法 | 如何運作 |
| 研磨 | 機器將固體金屬粉碎成細粉。 |
| 霧化 | 熔融金屬噴射到空氣或氣體中，冷卻後變成粉末。 |
| 化學 | 化學製程將金屬分解成粉末狀。 |
製造商根據金屬類型和所需的過濾品質來選擇方法。
● 步驟 2：成型或壓實
粉末製備完成後，將其浸入模具中，使其具有最終產品的形狀。之後，粉末會在室溫下以高壓壓合。這會形成一個實心部分，稱為綠色部分。它是中空且脆弱的。
有時候，不同種類的粉末會混合在一起，然後模製成單一產品。例如，不銹鋼可能會與銅結合，使其更堅固並具有抗菌特性。
● 步驟 3：燒結
成型的綠色零件會被送入高溫熔爐。高溫爐將其加熱到剛好低於金屬熔點的溫度。燒結會在不熔化金屬粉末的情況下，將各顆金屬粉末結合在一起。金屬顆粒不會熔化；相反地，它們會透過熱力和壓力彼此黏在一起。
燒結步驟會形成一個充滿微小孔隙的堅硬結構。最終的濾網結實且不易破損，其孔隙可讓流體或氣體通過，同時捕捉不需要的微粒。製造商可以控制：
- 孔徑大小
- 孔隙率
- 強度
- 流量
它們可調整熱度、壓力和燒結時間，以滿足不同的過濾需求。
此製程使每個燒結金屬過濾器都具備重型應用所需的強度、形狀和過濾能力。以這種方式製造的過濾器比其他大多數類型的過濾器能更有效地處理壓力、熱量和化學品，同時提供長壽命和穩定的性能。
為何使用金屬燒結製程製造過濾器？
金屬燒結製程主要用於製造燒結金屬過濾器，具有許多實際的優點。此製程的最終產品是堅固、精密且持久耐用的過濾器。
● 可控孔徑
控制孔徑大小是最重要的優點之一。製造商可設定過濾器內孔的大小。這可使過濾器在截留微粒的同時允許清潔的氣體或液體通過。它可確保均勻性，幫助各行業滿足嚴格的過濾要求。
● 使用壽命長
這些過濾器非常耐用。它們可以正常工作而不會發生故障。它們由堅固的金屬製成，可承受壓力、震動和熱力而不會破裂或變形。
● 高重用性
燒結金屬過濾器清洗簡單，可重複使用。反沖洗、化學浴、超音波清洗或空氣反吹都可以清洗它們。這種清洗能力使同一個過濾器可重複使用多次而不影響性能，從而節省浪費和更換費用。
● 自訂形狀與尺寸
金屬燒結可以製造出任何形狀和尺寸的濾網。它們可以是圓盤、圓錐、管狀或噴嘴形狀。這種適應性對於使用專門設備或需要獨特設計規格的產業來說是非常寶貴的。
● 耐熱、耐化學品、耐腐蝕
燒結金屬過濾器具有耐熱、耐粗糙化學物質和防銹的特性。這使他們能夠在化工廠、煉油廠和能源站等地方使用。即使在惡劣的環境下，它們也不會隨著時間的推移而老化。
燒結金屬濾波器的材料
燒結金屬微粒過濾器可以由多種金屬製成。事實證明，不銹鋼和青銅是最常用的材料。針對不同的應用，每種材料都有其特定的優點。這些金屬是根據環境、氣體或液體過濾的性質，以及過濾器的工作壽命來選擇的。
● 不銹鋼
燒結金屬過濾器通常使用不銹鋼作為主要材料。不鏽鋼以其防鏽性、在重壓下仍能保持形狀以及耐受嚴苛溫度而聞名。這些不鏽鋼過濾器常用於處理腐蝕性化學品、熱氣體或高壓液體的產業。
主要優勢：
- 防銹和耐腐蝕
- 處理高壓（高達 100 bar）
- 耐高溫（高達 950°C）
- 使用壽命長（通常為 5-10 年）
- 易於清潔和重複使用
常見的不銹鋼等級：
| 等級 | 優勢 | 最高溫度 | 使用 |
| 304L | 一般耐腐蝕性 | ~600°C | 食品與飲料、一般加工 |
| 316L | 卓越的耐酸和耐氯性 | ~650°C | 化學、製藥、水處理 |
| 310 | 在極高的熱度下仍能保持強度 | ~1100°C | 發電廠的高溫過濾 |
| 347 | 可承受應力、蠕變及熱循環 | ~800°C | 蒸氣系統、重氧化應用 |
有了這些等級，燒結不鏽鋼過濾器可在化學製程、發電和食品生產等廣泛的應用中有效運作。
● 銅色
燒結金屬過濾器使用的另一種標準材料是青銅。青銅由銅和錫組成，強度比不鏽鋼低。然而，它在較輕負荷的應用中非常有效。這在涉及振動或低壓力的情況下非常有用。
主要優勢：
- 天然耐腐蝕性。
- 可承受震動和機械應力。
- 光滑的內表面有助於空氣流動。
- 它比不鏽鋼便宜。
青銅濾光器的特性：
| 財產 | 價值 |
| 溫度限制 | 高達 400°C |
| 孔隙率 | 20-30% |
| 常見孔徑 | 10-100 微米 |
| 典型用途 | HVAC、空氣滅聲器、小型引擎、呼吸器 |
青銅濾網通常用於低壓、馬達通風口和氣動系統。
以下簡要概述了由不同金屬製成的燒結金屬過濾器的比較數據。
| 金屬 | 孔徑 (μm) | 流量 (L/m) | 壓降 (kPa) | 濾波器速率 (μm) | 壽命（年） | 溫度 (°C) |
| 不銹鋼 304L | 5 | 100 | 10 | 5.0 | 7 | 600 |
| 不銹鋼 316L | 1 | 80 | 15 | 1.0 | 8 | 650 |
| 不銹鋼 310 | 10 | 120 | 8 | 10.0 | 6 | 1100 |
| 銅色 | 50 | 150 | 5 | 50.0 | 4 | 400 |
燒結金屬濾波器的特點和優勢
燒結金屬過濾器擁有多項優異特性，使其在工業應用上非常可靠。這些過濾器的設計堅固耐用，在惡劣的條件下也能提供相同的效果。
● 精密過濾
這些過濾器可依據精確的孔隙大小來捕捉微粒。在氣體中，它們甚至可以濾除小至 0.1 微米的顆粒。在液體中，則可過濾到 0.5 微米。這種精確度保證了氣體、液體或空氣在任何時候都是乾淨的。
● 高機械強度
燒結金屬過濾器能夠承受很大的壓力而不會彎曲或破裂。即使在流體流量或振動較大的系統中，它們也能在壓力下保持形狀。這種強度提高了操作的安全性和穩定性。
● 易於清潔和重複使用
這些過濾器可支援多重清洗循環。其中一些清洗技術包括
- 反沖洗
- 溶劑清洗
- 超聲波清洗
這些過濾器可長期減少浪費並節省金錢，因為它們可以多次清洗和重複使用。
● 均勻的孔隙結構
燒結金屬過濾器的孔隙分佈均勻，大小一致。這使得過濾過程流動自如。同時也降低了被堵塞的機會。
● 低壓下降
均勻的結構可減少氣體或液體的流動阻塞。低壓降可使系統更有效率並節省能源。
● 環保
它有助於減少浪費。與紙過濾器或塑料過濾器相比，它們產生的一次性過濾器部件更少。
燒結金屬濾波器有哪些用途？
燒結金屬過濾器適用於需要有效壓力過濾、在高溫下運作及處理嚴苛化學品的產業。燒結金屬過濾器具有可重複使用、強度高的特性，並可過濾氣體和液體。
● 石油與天然氣
燒結金屬過濾器也廣泛用於油田、石油煉製廠和天然瓦斯輸送管道。它們能清潔燃料和天然瓦斯，除去灰塵和鐵銹。這種過濾器可以承受高溫、高壓，以及瓦斯和石油機械的侵蝕環境。
● 餐飲
不銹鋼燒結金屬過濾器用於過濾果汁、葡萄酒、糖漿、牛奶和水。它們不會增加食物或飲料的味道、香味或微粒。這些過濾器既衛生又容易清洗。這有助於食品生產商符合安全標準。
● 發電
燒結式過濾器用於清洗發電廠的渦輪水、蒸汽和油。這些過濾器需要最少的維護，因為它們能保護設備並減少對設備的磨損。它們也可在高溫高壓下運作。
● 汽車與引擎
燒結金屬濾清器適用於進氣口、燃油系統、潤滑管路和排氣口。燒結金屬濾清器不會受到引擎和變速箱的震動、熱力和流體循環的影響。由於其形狀的關係，它們也能降低排氣和通風系統的噪音。
● 電子與感測器
壓力感測器、閥門和電路板均以燒結金屬濾網密封，以防止灰塵和水進入。空氣可以通過，但微粒會被阻擋。這有助於維護在惡劣或戶外環境中使用的小工具。
總結
燒結金屬過濾器是應用於各行各業的重要元件。它們提供了清潔液體和氣體的好方法。與傳統的過濾器不同，燒結金屬過濾器是可重複使用的固體過濾器。
這些濾網有各種形狀、材質和孔隙大小，可滿足各種需求。這些過濾器在強度和壽命上都優於紙質和塑膠替代品。對大多數行業來說，它們是更好的選擇。