【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于过滤，更具体地说，是涉及一种双层滤芯结构、制备方法以及透气性检测方法。
技术介绍
1、目前在微电子及半导体行业，大到设备、原材料、化学品，小到管路、阀门、过滤元件等均以进口为主。由于这些行业对材料纯度、洁净度有着严格的要求，一般至少需要达到9n的纯度(即99.9999999％)，所以这对国产过滤元件提出了挑战。
2、在半导体行业，需要会用到很多特种气体，比如f2、cl2、ash3、cf4、nh3、sif4、nox等等，这些气体在到达反应腔室前都必须要经过过滤元件，以拦截由于振动或气流冲击所造成的脱落粒子，这种一般是由垫片式过滤器以及使用点(pou)过滤器组成。由于金属材料具有稳定性、耐腐蚀性以及与金属管路便捷的安装配合特性，所以这些过滤元件均有金属材料制成，常见的有316l不锈钢、纯镍、哈氏合金等材料制成。
3、通常半导体行业对于过滤元件的过滤效率要求达到lrv9级别，目前国外过滤元件产品对于3nm颗粒的拦截效率可以达到lrv9，并且在工况下同时具有较高的流量。受限于原材料及工艺，国内目前制作的常规过滤元件及膜过滤产品在相同流量下并不能达到3nm的过滤精度，满足lrv9的拦截效率；部分常规滤芯能达到3nm过滤精度缺不能满足所要求的流量。
4、双层过滤元件具有较高的过滤精度，以及良好的透气度，同时可以调整支撑层厚度以保证机械强度，可以同时满足过滤精度及高流量的要求。但是双层过滤元件的过滤层和支撑层两层金属颗粒粒径相差较大，烧结时在两层之间的结合面容易产生开裂、掉边以及结合面强度不足
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种双层滤芯结构，避免烧结时在两层之间的结合面产生开裂、掉边以及结合面强度不足等缺陷，防止双层滤芯失效及保证在高压工况下的强度。
2、为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案是：提供一种双层滤芯结构，包括双层过滤主体和外包层；
3、所述外包层围设于所述双层过滤主体的外周，所述双层过滤主体和所述外包层之间设置有相互嵌入的多个第一结合部；
4、所述双层过滤主体包括过滤层和支撑层，所述过滤层和所述支撑层自上而下依次设置，所述过滤层与所述支撑层之间设置有相互嵌入的第二结合部。
5、在一种可能的实现方式中，所述第一结合部包括沿所述双层过滤主体向外侧延伸的凸棱，所述凸棱的横截面的宽度自内向外依次减小，所述凸棱的外端具备弧形外角，所述凸棱的内端两侧分别设置有弧形内角，所述弧形内角的直径大于所述弧形外角的直径。
6、在一种可能的实现方式中，所述第二结合部包括设置于所述过滤层的下端面的第一波浪面和设置于所述支撑层的上端面的第二波浪面，所述第一波浪面和所述第二波浪面相互适配贴合。
7、在一种可能的实现方式中，所述第二结合部包括依次平行开设于所述支撑层的上端面的多个直线通槽和依次平行设置于所述过滤层的下端面的多个直线凸棱，多个所述直线凸棱一一对应的嵌装于多个所述直线通槽内。
8、本专利技术提供的一种双层滤芯结构的有益效果在于：与现有技术相比，通过在双层过滤主体外周设置外包层，可增加双层过滤主体边缘的结构强度，避免双层过滤主体的边缘出现掉边或开裂的情况。其中，双层过滤主体边缘通常为焊接区或压装区，整体并不会影响双层滤芯的过滤效果。双层过滤主体和外包层之间设置有相互嵌入的多个第一结合部，多个第一结合部能够增加双层过滤主体和外包层的结构强度，避免外包层与双层过滤主体脱离的情况出现。此外，构成双层过滤主体的过滤层和支撑层之间设置有相互嵌入的第二结合部，能够提升过滤层和支撑层之间的结合强度，避免双层滤芯的结合面出现分离的情况。
9、本专利技术还提供了一种双层滤芯制备方法，包括以下步骤：
10、s1：压制支撑层：首先将环形中模套装于下模，然后再将第一粒径的金属粉末加入至环形中模内腔的底层，通过液压机带动上模的模头压制第一粒径的金属粉末，在压制时控制成型压力为20mpa～100mpa，保压时间1s～10s；
11、其中，中模的内圈周向具备成型多个第一结合部的型腔结构，上模的模头具备成型第二结合部的型腔结构；
12、s2：压制过滤层：上模升起后，更换具备水平面的模头，然后再将第二粒径的金属粉末加入环形中模内腔并位于压制成型的支撑层上，通过液压机带动上模的模头压制第二粒径的金属粉末，在压制时控制成型压力为150mpa～300mpa，保压时间5s～15s；
13、s3：压制外包层：上模升起后，更换具备与环形中模截面形状相同的阶梯模头，取下环形中模，向环形中模原占用的空间内加入第三粒径的金属粉末，通过液压机带动上模的模头压制第三粒径的金属粉末，在压制时控制成型压力为150mpa～200mpa，保压时间10s～20s；
14、s4：将双层滤片在夹持状态下置于真空炉内烧结，烧结温度为900℃～1200℃，保温时间3h～5h，制成所述的双层滤芯结构；
15、其中，第一粒径＞第二粒径＞第三粒径。
16、本专利技术提供的一种双层滤芯制备方法的有益效果在于：与现有技术相比，依次完成支撑层的压制、过滤层的压制以及外包层的压制，最后经整体烧结完成双层滤芯的制备。其中，支撑层的颗粒度、过滤层的颗粒度以及外包层的颗粒度依次降低，也就是说，支撑层的孔隙、过滤层的孔隙以及外包层的孔隙依次减小，透气率依次降低。原则上，外包层的透气率可趋近于零，气体仅可从过滤层和支撑层通过，从而完成气体的过滤。本专利技术提供的一种双层滤芯制备方法，能够制备具备支撑层、过滤层和外包层的双层滤芯，避免双层滤芯在烧结时，支撑层和过滤层之间的结合面产生开裂、掉边以及结合面强度不足等缺陷，防止双层滤芯失效及保证在高压工况下的强度。
17、本专利技术又提供了一种双层滤芯的透气性检测方法，用于检测所述的双层滤芯结构，包括以下步骤：
18、a：选取口径为d的进气管和出气管，将双层滤芯压紧在进气管和出气管之间，向进气管内通入恒压的洁净氮气，记录气体流量为p1，检测进气管和出气管的压差为s1；
19、b：维持通气时间不小于5min，气体流量p1和压差s1保持恒定后，计算正向透气率k正，k正＝p1/[s1*π*(d/2)2]；
20、c：停止向进气管内通入洁净氮气，然后向出气管内通入恒压的洁净氮气，记录气体流量p2，检测出气管和排气管的压差为s2；
21、d：维持通气时间不小于5min，气体流量p2和压差s2保持恒定后，计算反向透气率k反，k反＝p2/[s2*π*(d/2)2]；
22、其中，△k＝|k正-k反|，若△k＝0，或△k≤5％k正/5％k反，则说明双层滤芯的透气率结果检测合格；若△k＞5％k正/5％k反，则说明双层滤芯的透气率结果检测不合格。
23、在一种本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种双层滤芯结构，其特征在于，包括双层过滤主体和外包层(3)；
2.如权利要求1所述的一种双层滤芯结构，其特征在于，所述第一结合部(4)包括沿所述双层过滤主体向外侧延伸的凸棱，所述凸棱的横截面的宽度自内向外依次减小，所述凸棱的外端具备弧形外角，所述凸棱的内端两侧分别设置有弧形内角，所述弧形内角的直径大于所述弧形外角的直径。
3.如权利要求1所述的一种双层滤芯结构，其特征在于，所述第二结合部(5)包括设置于所述过滤层(1)的下端面的第一波浪面和设置于所述支撑层(2)的上端面的第二波浪面，所述第一波浪面和所述第二波浪面相互适配贴合。
4.如权利要求1所述的一种双层滤芯结构，其特征在于，所述第二结合部(5)包括依次平行开设于所述支撑层(2)的上端面的多个直线通槽和依次平行设置于所述过滤层(1)的下端面的多个直线凸棱，多个所述直线凸棱一一对应的嵌装于多个所述直线通槽内。
5.一种双层滤芯制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
6.一种双层滤芯的透气性检测方法，用于检测如权利要求1-4任意一项所述的双层滤芯结构，其特征在于，包括
7.如权利要求6所述的一种双层滤芯的透气性检测方法，其特征在于，在步骤d之后，对透气率检测结果合格的双层滤芯，纵向切断进行复检，测量过滤层(1)和支撑层(2)之间的结合层厚度为h，若0.2mm≤h≤0.5mm，说明双层滤芯初步符合结合强度要求；若h＜0.2mm，说明双层滤芯不符合结合强度要求，若h＞0.5mm，说明双层滤芯的过滤精度不够或透气性不足。
8.如权利要求7所述的一种双层滤芯的透气性检测方法，其特征在于，每十个透气率检测结果合格的双层滤芯抽检数不低于一个，每个抽检的双层滤芯至少平行纵向采用线切割方式切两刀，分割成至少三个检测段，且至少一刀经过双层滤芯的轴线位置。
9.如权利要求7所述的一种双层滤芯的透气性检测方法，其特征在于，对初步符合结合强度要求的双层滤芯进行拉拔实验，按照ASTM D4541的方法进行测试，若过滤层与支撑层未被拉开，则说明双层滤芯符合结合强度要求；若过滤层被拉开，则说明双层滤芯不符合结合强度的要求。
10.如权利要求7所述的一种双层滤芯的透气性检测方法，其特征在于，对初步符合结合强度要求的双层滤芯进行折弯，设定折弯弧度为S，S取值为π/3～π/2，若双层滤芯靠近中部区域的过滤层和支撑层不分层或分层宽度小于直径的1/5，则说明双层滤芯符合结合强度要求；若双层滤芯靠近中部区域的过滤层和支撑层分层宽度大于等于直径的1/5，则说明双层滤芯不符合结合强度要求。
...【技术特征摘要】
1.一种双层滤芯结构，其特征在于，包括双层过滤主体和外包层(3)；
2.如权利要求1所述的一种双层滤芯结构，其特征在于，所述第一结合部(4)包括沿所述双层过滤主体向外侧延伸的凸棱，所述凸棱的横截面的宽度自内向外依次减小，所述凸棱的外端具备弧形外角，所述凸棱的内端两侧分别设置有弧形内角，所述弧形内角的直径大于所述弧形外角的直径。
3.如权利要求1所述的一种双层滤芯结构，其特征在于，所述第二结合部(5)包括设置于所述过滤层(1)的下端面的第一波浪面和设置于所述支撑层(2)的上端面的第二波浪面，所述第一波浪面和所述第二波浪面相互适配贴合。
4.如权利要求1所述的一种双层滤芯结构，其特征在于，所述第二结合部(5)包括依次平行开设于所述支撑层(2)的上端面的多个直线通槽和依次平行设置于所述过滤层(1)的下端面的多个直线凸棱，多个所述直线凸棱一一对应的嵌装于多个所述直线通槽内。
5.一种双层滤芯制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
6.一种双层滤芯的透气性检测方法，用于检测如权利要求1-4任意一项所述的双层滤芯结构，其特征在于，包括以下步骤：
7.如权利要求6所述的一种双层滤芯的透气性检测方法，其特征在于，在步骤d之后，对透气率检测结果合格的双层滤芯...
【专利技术属性】
技术研发人员：张颖策，李寒，王磊，
申请(专利权)人：石家庄金钛净化设备有限公司，
类型：发明
国别省市：
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