JPH0768114A - 金属焼結フィルタ及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 工作性が良好で機械的強度の大きい微細孔用
の金属焼結フィルタ及びその製造方法を提供する。 【構成】 空孔径の大きい第１のフィルタ層２により良
好な成形性（工作性）と機械的強度を得ると共に圧力損
失を減少させ、第１のフィルタ層２上に所望の空孔径を
有する第２のフィルタ層３を形成することにより所定の
濾過性能を有する金属焼結フィルタ１を得ることができ
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、各種油類、ガス類、水
の濾過すなわち精密濾過に使用する金属焼結フィルタ及
びその製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】金属焼結フィルタは球形粉を焼結してそ
の球形粉の積み重なりの間隙をフィルタの目とするもの
であり、球形粉の粒径が揃っていれば略理論的な空孔径
を得ることができ、かかる理論的な空孔径は粉末粒子径
の１５.５〜４１.４％の範囲、実際には１６.３〜２０
％の範囲である。しかしこれらの値は前記球形粉が当初
の大きさを保持していることを前提とするものであるた
め、通常の金属焼結フィルタ製造の場合には粒子形変化
が起らないようにいわゆるルースシンタリングという手
法が採用される。このルースシンタリングとは、前記球
形粉の成形に際しては球形粉に圧力を掛けず、焼結も低
い温度で短時間内に終了させることにより、粒子が潰れ
ないようにしまた焼結による粒子間の結合を最小にする
方法である。

【０００３】このルースシンタリングによれば十分な性
能を有するフィルタが得られるが、特に微細孔用フィル
タでは、当初の粒子そのものが小さいため強い焼結を行
うことができず、機械的強度を十分に向上させることが
できない。

【０００４】係る問題に関して特開平１−１９４９１４
号には、相対的に空孔径の大きい焼結された第１の金属
フィルタ層と、その金属フィルタ層上に形成された微細
な空孔径を有する焼結された第２の金属フィルタ層から
なることを特徴とする焼結金属フィルタが開示されてお
り、また相対的に空孔径の大きい第１の金属フィルタ層
を予め第１の金属粉末の焼結により形成し、次いでその
第１の金属フィルタ層表面に前記金属粉末より微細な粒
径を有する第２の金属粉末を含む懸濁液又はペーストを
塗布し焼結することにより、空孔径が第１の金属フィル
タ層より小さい第２の金属フィルタ層を形成することを
特徴とする金属フィルタの製造方法が開示されている。

【０００５】この特開平１−１９４９１４号に開示され
た焼結金属フィルタ及びその製造方法によれば工作性が
良好で機械的強度の大きい微細孔用焼結金属フィルタが
得られるものとされている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかし以上の特開平１
−１９４９１４号に開示された金属焼結フィルタ及びそ
の製造方法には次のような欠点があった。すなわち以上
の従来の金属焼結フィルタ及びその製造方法では第２の
金属フィルタ層は超微細な粒径を有する第２の金属粉末
を用いて成形されるが、微粒子金属は粒径が小さくなる
ほど加速度的に高価になり、その結果として以上の従来
の金属焼結フィルタは高価であり実用性が低いという問
題を有していた。したがって本発明は以上の従来技術に
おける問題に鑑みてなされたものであって、工作性が良
好で機械的強度の大きい微細孔用の金属焼結フィルタ及
びその製造方法を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】すなわち本発明の金属焼
結フィルタの製造方法は、相対的に空孔径の大きい第１
のフィルタ層を予め第１の金属粉末の焼結により形成
し、次いで前記第１のフィルタ層の表面に前記金属粉末
より微細な粒径を有する酸化物粉末を含む懸濁液又はペ
ーストを塗布し還元雰囲気中で焼結することにより、空
孔径が前記第１のフィルタ層より小さい第２のフィルタ
層を形成することを特徴とする。

【０００８】図１に示されるように本発明の金属焼結フ
ィルタの製造方法によれば空孔径の大きい第１のフィル
タ層２により良好な成形性（工作性）と機械的強度を得
ると共に圧力損失を減少させ、前記第１のフィルタ層２
上に所望の空孔径を有する第２のフィルタ層３を形成す
ることにより所定の濾過性能を有する金属焼結フィルタ
１を得ることができる。前記第１のフィルタ層２の空孔
径は１〜１０μmで、第２のフィルタ層３の空孔径は０.
１〜１.０μmとするのが良い。

【０００９】係る本発明の金属焼結フィルタの製造方法
をフローチャートとして図２に示す。前記第１のフィル
タ層を金属粉末のルースシンタリングにより形成するこ
とができる。また第１のフィルタ層を、金属粉末、バイ
ンダ及び焼結時に揮散する多孔化剤を加えたペーストを
成形し焼結することにより形成するようにすることもで
きる。さらに第１のフィルタ層を、有機金属塩をバイン
ダとして用いて焼結して得るようにすることもできる。

【００１０】加えて本発明の金属焼結フィルタの製造方
法は、第１の金属粉末の層と、前記第１の金属粉末より
小径の酸化物粉末の層を積層した後、還元雰囲気中で同
時に焼結し、相対的に空孔径の大きい第１のフィルタ層
と、前記第１のフィルタ層上に形成された微細な空孔径
を有する第２のフィルタ層とからなる金属焼結フィルタ
を形成することを特徴とする。係る本発明の金属焼結フ
ィルタの製造方法をフローチャートとして図３に示す。
また前記酸化物粉末の粒径は０.２〜６.０μmとするの
が良く、それにより空孔径が０.１〜１.０μmの第２の
フィルタ層を安定して得ることができる。

【００１１】以下本発明を詳細に説明する。本発明では
製造工程において、鉄、炭素、あるいはセラミックスの
型を作製し、型内に金属粒子をいれ密封、焼結して金属
焼結フィルタとすることができる。焼結条件は使用する
金属粒子によって異なり焼結温度は３５０〜１１５０
℃、焼結時間は１５分〜数時間が適当である。例えばス
テンレス粒子を使用する場合は、９５０〜１１５０℃で
３０〜１２０分不活性雰囲気で焼結することが望まし
い。酸化ニッケルの場合は窒素やＡｒに１５〜５５％の
水素を添加した還元性雰囲気で焼結する。

【００１２】次いでこのように作成した第１のフィルタ
層の表面に目的の空孔径を有する第２のフィルタの薄層
を形成する。前記第２層もルースシンタリング等の前記
第１層とほぼ同様の条件で形成することができるが、空
孔径が小さいためそれに合わせて粒径の小さい粒子を使
用することが必要である。

【００１３】本発明では特に第２のフィルタを形成する
ために酸化物粉末を用いるので、かかる酸化物粉末では
粒径の小さい粒子を容易に得ることができる。例えば目
的とする空孔径が１.０μm程度である場合は４〜７μm
程度の酸化物粉末を使用し、０.１μm程度である場合に
は０.４〜０.７μm程度の酸化物粉末を使用する。一般
的には酸化物粉末の粒径は０.２〜６.０μmの範囲とす
るのがよい。この使用する粒子の粒径が１μm以下とな
る場合には焼結温度を低くする必要がある。粒径が小さ
いと焼結温度が低下し同一条件下での焼結の度合いが大
きくなり、温度が高いと目的とする空孔径が得られない
ことがあるからである。

【００１４】本発明によれば係る第２のフィルタ層は、
原料としての酸化物粉末を還元性雰囲気中で焼結するこ
とにより得る。かかる還元性雰囲気は例えば窒素やＡｒ
に１０〜５０％の水素を添加して得ることができ、また
ＣＯガス雰囲気を用いることもできる。以上の操作によ
り２種類の空孔径の異なる層を積層することにより、十
分な強度を有ししかも所定の微細な空孔径を有する金属
焼結フィルタを得ることができる。

【００１５】また上記した２種類の層の形成はほぼ同一
条件で行うことができるので、２種類の層の原料粉末、
すなわち第１の層は金属粉末、第２の層は酸化物粉末を
積層しておき、両金属粉末を同時に焼結するようにして
も良い。この方法によるときは、予め第１のフィルタ層
用塗布物質を塗布後乾燥しその上に第２のフィルタ層用
塗布物質を塗布することにより第１及び第２の両金属焼
結フィルタ層が混合しないようにしてから一度の加熱に
より同時に加熱するようにすることが好ましい。

【００１６】

【実施例】以下本発明を実施例により、より詳細に説明
する。 実施例１ （１）第一のフィルタ層の製造 ＳＵＳ３１６Ｌ粉を炭素鋼の型に入れ、密封した。次に
水素雰囲気中で１１００℃で２時間焼結して厚さ２ｍｍ
のＳＵＳ３１６Ｌ多孔体を得た。

【００１７】（２）第２のフィルタ層の製造 前記第１のフィルタ層である多孔体の表面に粒径０．２
μｍの酸化ニッケル超微粉をエチルアルコールと混練し
て得たペーストを塗布した。乾燥後上記と同じ雰囲気中
８５０℃で３５分間焼結し第２のフィルタ層を形成し
た。この操作により空孔径が０．０５μｍの微細フィル
タが得られた。

【００１８】実施例２ （１）第一のフィルタ層の製造 実施例１と同様にしてカルボニル法ＳＵＳ３１６粉を原
料として厚さ約５mmの多孔体フィルタを製造した。

【００１９】（２）第２のフィルタ層の成形 前記多孔体フィルタの表面の両側に実施例１と同様にし
て粒径０．６μｍの酸化銅超微粉ペーストを塗布し、室
温で４０分間乾燥後７５℃で１時間乾燥した。

【００２０】（４）焼結 以上により得られたフィルタ成形体をＡｒ７５％−水素
２５％からなる混合ガス雰囲気中３５０℃で１時間保持
し、その後１１５０℃に昇温して１時間保持した。これ
により厚さ約１〜１.５mm、空孔径約０．３μｍの金属
焼結フィルタが得られた。

【００２１】

【発明の効果】以上のように本発明の金属焼結フィルタ
は、相対的に空孔径の大きい焼結された第１のフィルタ
層上に形成され、酸化物粉末を還元性雰囲気下で焼結し
て得られる相対的に微細な空孔径を有する第２のフィル
タ層とからなるので、前記第１のフィルタ層により金属
焼結フィルタ全体に機械的強度を与え、かつ前記第２の
フィルタ層の厚さを薄くすることができるため、圧力損
失を最小限に抑えることが可能になる。

【００２２】また本発明の金属焼結フィルタの製造方法
によれば、第１の金属粉末の焼結により形成した第１の
フィルタ層の表面に微細な粒径を有する酸化物粉末を還
元雰囲気中で焼結することにより、空孔径が第１のフィ
ルタ層より小さい第２のフィルタ層を形成するように
し、本発明では第２フィルタ層を酸化物粉末を原料とし
て製造するので、粒径が小さくなるほど加速度的に高価
になる微粒子金属を用いる必要はなく、高価な微粒子金
属の使用量を最小限とすることができるので、極微細粒
子からなる金属焼結フィルタをより安価に製造すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の金属フィルターの概略構成を示す模
式図である。

【図２】 本発明の金属フィルターの製造方法を示すフ
ローチャートである。

【図３】 本発明の金属フィルターの製造方法を示すフ
ローチャートである。

【符号の説明】

１，４・・・金属焼結フィルター ２・・・第１のフィルタ層 ３・・・第２のフィルタ層

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 相対的に空孔径の大きい第１のフィルタ
   層を予め第１の金属粉末の焼結により形成し、次いで前
   記第１のフィルタ層の表面に前記金属粉末より微細な粒
   径を有する酸化物粉末を含む懸濁液又はペーストを塗布
   し還元雰囲気中で焼結することにより、空孔径が前記第
   １のフィルタ層より小さい第２のフィルタ層を形成する
   ことを特徴とする金属焼結フィルタの製造方法。
2. 【請求項２】 前記酸化物粉末の粒径が０.２〜６.０μ
   mとされる請求項１記載の金属焼結フィルタの製造方
   法。
3. 【請求項３】 第１のフィルタ層を金属粉末のルースシ
   ンタリングにより形成する請求項２記載の金属焼結フィ
   ルタの製造方法。
4. 【請求項４】 第１のフィルタ層を、金属粉末、バイン
   ダ及び焼結時に揮散する多孔化剤を加えたペーストを成
   形し焼結することにより形成するようにした請求項３に
   記載の金属焼結フィルタの製造方法。
5. 【請求項５】 第１のフィルタ層を、有機金属塩をバイ
   ンダとして用いて焼結するようにした請求項１〜４まで
   のいずれか１に記載の金属焼結フィルタの製造方法。
6. 【請求項６】 第１の金属粉末の層と、前記第１の金属
   粉末より小径の酸化物粉末の層を積層した後、還元雰囲
   気中で焼結し、相対的に空孔径の大きい第１のフィルタ
   層と、前記第１のフィルタ層上に形成された相対的に微
   細な空孔径を有する第２のフィルタ層とからなる積層フ
   ィルタを形成することからなる金属焼結フィルタの製造
   方法。