氧化铝质泡沫陶瓷过滤器制造技术

本发明专利技术涉及一种适合于铝、铝合金及铜过滤净化的氧化铝质泡沫陶瓷过滤器，是以氧化铝、二氧化硅、滑石、高岭土组成陶瓷粉末，再加入羧甲基纤维素、聚乙烯醇、硅溶胶和水制备料浆，以软质聚氨脂泡沫塑料为载体，浸渍上述料浆，挤压制成坯料，干燥后烧结得到氧化铝质泡沫陶瓷过滤器。本发明专利技术的泡沫陶瓷过滤器在铝合金熔液中具有良好的高温稳定性，不污染合金，对金属熔液中的氧化夹杂和熔剂夹杂有良好的过滤和吸附能力，过滤净化效果好，热容小，使用时可不必预热，对流体阻力小，过滤量大，经铝及铝合金、铜熔液的过滤净化试验，各项性能良好。

Alumina foam ceramic filter

The invention relates to a method for aluminium oxide foam ceramic filter in aluminum, copper and Aluminum Alloy filtration, is composed of ceramic powder on alumina, silica, kaolin, talc, adding carboxymethyl cellulose, polyvinyl alcohol, silica sol and water slurry prepared, using soft polyurethane foam as carrier, dipping the slurry. Extruded billet, after drying the sintered alumina ceramic foam filter. Foam ceramic filter of the invention has good high temperature stability in Aluminum Alloy molten alloy, no pollution, oxidation of the molten metal or flux inclusions with filtering and good adsorption capacity, filtration and purification effect is good, small heat capacity, when used without preheating, the fluid resistance is small, large amount of filtration and by Aluminum Alloy, aluminum and copper melt filtration test, the performance is good.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及熔融金属的净化，具体涉及泡沬陶瓷过滤器。更具体地说，本 专利技术涉及含有氧化铝作为陶瓷组分的泡沫陶瓷过滤器，本专利技术制备的过滤器用 于铝及铝合金、铜等金属熔体的过滤净化处理。 ，
技术介绍
在各种金属液态合金的熔炼和浇注过程中，由于非金属夹杂物和縮气孔等铸造缺陷导致的铸件废品率一般高达废品总数的50~60%。夹杂缺陷不仅严重降 低铸件的机械性能和铸造性能，也对铸件的切削加工及外观产生有害影响。净 化液态铸造合金，减少或消除其中的各种非金属夹杂物和排气，无疑是获得高 质量铸件的重要技术措施。.过滤技术应用于铸造生产已有几十年的历史，但最初仅仅是用铁丝网、带 孔的钢板、多孔泥芯等简单的过滤器插入浇注系统中来滤除大块夹杂物。从六 十年代起，在俄、美、英、中等国家陆续出现了硅酸销纤维质、钼丝质、氮化 硼纤维质等两维结构型内过滤网，并在生产中得到应用，取得了一定效果。但 是，所有这些过滤网只能通过机械筛分作用滤除金属液中的大块夹杂物和极少 数小夹杂物。由于硅酸铝纤维过滤网的耐火度和强度均较低，只能用于有色合 金、铸铁和小型铸钢件的过滤，难以长时间地承受高温金属流体的冲击；英国 研制的钼丝质和美国研制的氮化硼纤维质过滤网虽能用于过滤铸钢等高温合 金，但因其价格昂贵，使其应用受到限制。用于铸造合金过滤的还有直孔芯型 陶瓷过滤器和耐火颗粒过滤器，但它们的孔隙率均较小，而且前者的过滤效率 仍较低，过滤效果不稳定，后者由于颗粒间无粘结作用，使其易漏粒，使用也 不方便。七十年代初美国最先研制成功的烧结型多孔陶瓷过滤器虽然解决了耐 火颗粒过滤器易漏粒和使用不方便的问题，但与八十年代初美国最先研制成功 的蜂窝直孔陶瓷过滤器一样，孔隙率仍然较小， 一般小于50%,使得金属液的过流率较低。泡沬陶瓷过滤器是继耐火纤维过滤网、蜂窝直孔陶瓷过滤器之后的第三代过滤产品，最早的泡沬陶瓷过滤器是1978年美国Consolidated Aluminum公司 研制成功的铝合金用泡沬陶瓷过滤器，其商品名为Selee/Al。 1984年又研制出 了用于过滤黑色金属的泡沫陶瓷过滤器Selee/Fe。国内铸造合金用泡沬陶瓷过 滤器的发展始于八十年代初，哈尔滨理工大学于1982年最早研制成功的泡沬陶 瓷过滤器只能用于铝合金的过滤。泡沬陶瓷过滤器是采用聚氨酯泡沫塑料为载体，将其浸入由陶瓷粉末、黏 结剂、助烧结剂、悬浮剂等制成的浆料中，然后挤掉多余浆料，使陶瓷浆料均 匀涂敷于载体骨架成为坯体，再把坯体烘干并经高温焙烧而成。泡沬陶瓷过滤 器具有与泡沬塑料相似的孔隙结构，通孔率达85 ~ 90%。由于独特的三维立体网状结构所具有的特殊过滤净化机理(机械拦截；排 气整流浮渣；细微夹渣深层吸附)，泡沬陶瓷过滤器的净化效果是耐火纤维过滤 网和蜂窝直孔陶瓷过滤片不可比拟的，它的特点是刚性骨架结构均勻，过滤后 的金属液质量分散度小，过滤精度好等，不但可以滤去金属液中大部分小至数 微米的微小固体悬浮夹杂物，还可以滤去液态的熔渣和气体。使用泡沫陶瓷过 滤器过滤熔融金属液体，还可以使金属液的流速变得缓和有序，大大改善铸件 的显微组织和力学性能，提高铸件的质量和致密性，减少铸件切削加工时刀具 的磨损。实践证明，泡沬陶瓷过滤器的过滤效率高达75~97%，因此，泡沬陶瓷 过滤器已经广泛应用在铝、铜、钢铁的融体净化中，受到越来越多的冶金、铸 造企业青睐。近十多年来，国内外已根椐不同合金的特点，发展了多种不同材质的泡沬 陶瓷过滤器来过滤熔融金属。特别是对于铝和铝合金的过滤，在美国专利 3893917、 3947363、 3961081、 4014056、 4024212、 4075303、 4265659、 4342644 及4343104中都叙述了适合于过滤钼合金的泡沬陶瓷过滤器。铝合金在熔炼和形成铸件的过程中容易吸收气体和混入非金属杂物，从而 降低铸件的使用性能和加工性能。使用泡沬陶瓷过滤器是除去铝熔体中的异相 杂质的最有效方法，研究表明，将泡沬陶瓷过滤器用于铝合金熔体的过滤，在 除渣的同时还可以降低铝熔体中氢的含量。由于铝及铝合金、铜等金属熔液的温度相对较低，氧化铝质泡沬陶瓷过滤 器的使用温度也较低，在满足使用要求的前提下，釆用低温烧结工艺制作氧化 铝质泡沬陶瓷过滤器是最经济合理的。随着对铝制品质量的要求越来越高，对 氧化铭质泡沬陶瓷过滤器的要求也越来越高。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种适合于铝、铝合金及铜过滤净化的氧化铝质泡沬 陶瓷过滤器，该过滤器过滤效果好，生产成本低。提供一种上述氧化铝质泡沬陶瓷过滤器的制备方法，使制得的过滤器具有 良好的烧结和综合物理性能，同时降低过滤器的生产成本，是本专利技术的另一发 明目的。本专利技术的氧化铝质泡沫陶瓷过滤器是以下述重量百分数的原料氧化铝 二氧化硅 滑石 高岭土组成陶瓷粉末，以此为基础 羧甲基纤维素 聚乙烯醇 硅溶胶 水制备料浆，60~70% 15~25%5~10%1~ 5%再加入以下辅料: 0. 4 ~ 0. 8% 0. 5 ~ 1. 5% 10~ 15% 15~25%以软质聚氨脂泡沬塑料为载体，浸渍上述料浆，挤压制成坯料，干燥后烧 结得到氧化铝质泡沬陶瓷过滤器。氧化铝陶瓷又称刚玉瓷，是用途最广泛，原料最丰富，价格最低廉的一种 高温结构陶瓷。工业上所指的氧化铝陶瓷一般是指以CC - Ah03为主晶相的陶瓷材料。氧化铝的熔点为2045°C,纯氧化铝大约在175(TC才开始蠕变和烧结。因 此，单纯使用氧化铝材料进行烧结是不经济和不合理的，需要加入一定的辅料 和助烧剂，以降低氧化铝的烧结温度。本专利技术是以氧化铝为主晶相，以高铝质 耐火材料高岭土为辅料，并添加适量的助烧剂滑石组成陶瓷粉末烧结制备氧化 铝质泡沬陶瓷过滤器的。根据国内文献报道，氧化铝质泡沬陶瓷过滤器大多釆用磷酸二氢铝作为粘 结剂。使用该粘结剂的产品坯料有很大的吸潮倾向，不易干燥；磷酸二氢铝粘 结剂在烧结过程中会产生有害气体排出，对环境造成污染；同时，由于产品中 磷的存在，对铸件质量也会造成一定程度的影响。鉴于以上原因，本专利技术经过反复对比试验，采用水性粘结剂羧甲基纤维素、 聚乙烯醇和硅溶胶作为本专利技术氧化铝质泡沬陶瓷过滤器的粘结剂。釆用此粘结剂的优势表现在以下几个方面第一、烧结过程中粘结剂全部 氧化挥发，无有害气体排出，有利于环境保护；陶瓷过滤器产品中无残留粘结剂原料，有利于保证产品质量，使用过程中不会影响铸件质量。第二、粘结剂 制备以及产品沾浆、烘干过程中无有害气体挥发，有利于员工操作。第三、陶 瓷过滤器坯料(半成品)干燥速度快，不吸潮，并且浆料附着于各类器皿中很 容易清洗，便于回收利用，有利于工业规模化生产和防止原料的浪费。本专利技术的氧化铝质泡沬陶瓷过滤器的具体制备方法包括以下步骤 a)按照以下重量百分数混合各种原料得到陶瓷粉末氧化铝 60~70%二氧化硅 15~25%滑石 5~10%高岭土 1~ 5%以上述陶瓷粉末为基础，再加入以下辅料羧甲基纤维素 0. 4~0. 8%聚乙烯醇 0.5-1.5%硅溶胶 10~15%水 15~25% 搅拌混合均匀，制成浆料；b) 以软质聚氨脂泡沫塑料为载体，浸渍上述浆料，并挤压制成坯料；c) 坯料放入干燥箱内，在100 11(TC干燥本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种氧化铝质泡沫陶瓷过滤器，是以下述重量百分数的原料：氧化铝６０～７０％二氧化硅１５～２５％滑石５～１０％高岭土１～５％组成陶瓷粉末，以此为基础，再加入以下辅料：羧甲基纤维素　 　０．４～０．８％聚乙烯醇０．５～１．５％硅溶胶１０～１５％水１５～２５％制备浆料，以软质聚氨脂泡沫塑料为载体，浸渍上述浆料，挤压制成坯料，干燥后烧结得到氧化铝质泡沫陶瓷过滤器。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：李军虎，关晋军，逯文强，刘志刚，田建刚，秦胜利，
申请(专利权)人：晋城市富基新材料有限公司，
类型：发明
国别省市：14[中国|山西]