铜粉末烧结滤芯

一、结构

铜粉末烧结滤芯是一种广泛应用于工业过滤领域的多孔功能材料，通常采用电解铜粉、球形铜粉或其他形状的青铜粉，使得滤芯保留了铜的优良特性，如良好的导热性、导电性、一定的强度和韧性，以及可加工性。粉末的粒度、形状和粒径分布直接决定了最终滤芯的孔径和性能。

铜粉末烧结滤芯的结构可以概括为“三维立体、相互贯通、孔径不均一的多孔网状结构”。其具体构成如下：

1、三维网状多孔体：这是其核心结构。无数的铜颗粒在高温下通过“烧结”相互连接在一起，形成牢固的骨架。颗粒与颗粒之间留下的空隙就构成了曲折、贯通的多孔通道。

2、孔径特性：

（1）孔径分布：并非像筛网一样是均匀的单一孔径，而是一个孔径分布范围。例如，标称精度为10μm的滤芯，意味着它能有效拦截大于10μm的颗粒，但其内部同时存在小于10μm和大于10μm的孔道。

（2）曲折路径：流体中的颗粒需要穿过这些弯弯曲曲的孔道，大大增加了与孔壁碰撞并被捕获的几率。

二、工作原理

铜粉末烧结滤芯的过滤原理是典型的深层过滤，其核心机制是吸附、滞留和筛分的综合作用。

1、筛分作用（表面拦截）

这是最直接的作用。当流体中的杂质颗粒尺寸大于滤芯表面或内部某个孔道的孔径时，会被直接拦截在孔口或卡在孔道中。这是对最大颗粒的主要拦截方式。

2、吸附作用（深层捕获）

这是其高效过滤的关键。对于小于标称精度的微小颗粒，筛分作用有限。此时，以下机制发挥作用：

（1）直接撞击：流体在曲折的孔道中流动时不断改变方向，颗粒因惯性会脱离流线，直接撞击到孔道的骨架壁上并被捕获。

（2）扩散作用：尤其对于亚微米级颗粒，布朗运动显著，它们会无规则地运动并吸附到孔壁表面。

（3）静电吸附：颗粒和滤材表面可能带有电荷，通过静电引力实现吸附。

3、滞留作用

一旦有颗粒被捕获，它们会沉积在孔道的狭窄处或骨架的交叉点。这些被捕获的颗粒本身会进一步缩小孔道的有效流通面积，形成新的、更细的“过滤层”，从而能够捕获更小的颗粒。这个过程也称为“架桥”现象。

总结来说，流体携带杂质进入滤芯内部错综复杂的三维网状结构后，较大的颗粒被筛分拦截，而更小的颗粒则在穿过漫长而曲折的孔道时，通过撞击、扩散等效应不断被吸附到骨架表面，最终被滞留沉积下来，纯净的流体则从另一端流出。

三、主要特点与应用

1、优点：

（1）高孔隙率和纳污容量：三维网状结构能容纳大量杂质。

（2）强度高、耐压差：冶金结合使其能承受较高的压力冲击和疲劳。

（3）耐高温、耐腐蚀：可在较高温度下工作，并耐受多种介质。

（4）可清洗再生：堵塞后可通过反吹、超声清洗等方法恢复部分性能。

（5）性能稳定：不易发生材料老化或变形。

2、缺点：

（1）一次性制造成本较高。

（2）阻力相对较大：由于孔道曲折，初始压降比表面式滤芯（如滤网）大。

（3）精度为名义精度，非绝对精度。

3、应用：

（1）液压油、润滑油过滤：去除系统中的磨损颗粒和杂质。

（2）化工流程：各种腐蚀性气体、液体的过滤与分离。

（3）聚酯熔体过滤：在化纤行业中用于过滤聚合物熔体。

（4）气体净化：压缩空气、惰性气体中的固体颗粒过滤。

（5）消声器：利用其多孔结构，可用于气流消声。

（6）发泡装置：作为气体分布器，产生均匀微小的气泡。