一种泡沫陶瓷过滤器及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种泡沫陶瓷过滤器，包括多层过滤结构，所述过滤结构为包括泡沫结构层和波浪型静电纺丝层，且静电纺丝层从上到下的孔隙逐渐变小，所述泡沫层沿流动方向孔隙率不变，所述波浪形静电纺丝层沿流动方向孔隙率从上至下逐渐变大，且孔径从上至下逐渐变小

【技术实现步骤摘要】
一种泡沫陶瓷过滤器及其制备方法


[0001]本专利技术涉及金属陶瓷过滤领域，具体涉及泡沫陶瓷过滤器及其制备方法
。

技术介绍

[0002]泡沐陶瓷过滤器已问世多年，采用陶瓷过滤器技术可以有效地减少或消除铸件中的非金属夹杂物，净化液态铸造合金，具有很好的经济效益和社会效益
。
泡沫陶瓷是一种造型上像泡沫状的多孔陶瓷
,
它是继普通多孔陶瓷
、
蜂窝多孔陶瓷之后发展起来的第三代多孔陶瓷制品
。
这种高技术陶瓷具有三维连通孔道，同时对其形状
、
孔尺寸
、
渗透性
、
表面积及化学性能均可进行适度调整变化
,
制品就像是“被钢化了的泡沫塑料”或“被瓷化了的海绵体”。
作为一种新型的无机非金属过滤材料，泡沫陶瓷具有重量轻
、
强度高
、
耐高温
、
耐腐蚀
、
再生简单
、
使用寿命长及良好的过滤吸附性等优点
。
与传统的过滤器如陶瓷颗粒烧结体，玻璃纤维布相比，不仅制备工艺简单，节约能源，成本低而且过滤效果较好
。
泡沫陶瓷可以广泛地应用于冶金
、
化工
、
轻工
、
食品
、
环保
、
节能等领域
。
近年来，泡沫陶瓷的应用领域又扩展到航空领域
、
电子领域r/>、
医用材料领域及生物化学等领域
。
目前制备泡沫陶瓷最常用的方法是有机泡沫浸溃工艺
。
它是以有机泡沫塑料为骨架，浸浆后干燥，然后高温烧成，在烧结过程中
,
有机物燃烧挥发，留下网络结构的陶瓷体
。
[0003]最佳的熔融金属过滤器包括烧结陶瓷泡沫过滤器，但泡沫过滤器的特别结构意味着这种形式的过滤器也有其局限性
。
在涂陶瓷层和烧结过程中，过滤器结构内部可能会形成微小的颗粒，这些微小颗粒与基体材料仅仅轻微地烧结在一起
。
金属液流经过滤器会导致这些颗粒与过滤器分离进入熔液，这会损害熔体的纯洁度，导致铸件中出现夹杂
。

技术实现思路

[0004]要解决的技术问题：本专利技术的目的是提供一种泡沫陶瓷过滤器，过滤结构完整，通过两种结构的复合设计可以防止铸件中出现杂质，同时采用新工艺制备陶瓷颗粒，可以提高碳化硅陶瓷过滤器的力学性能
。
[0005]技术方案：一种泡沫陶瓷过滤器，包括多层过滤结构，所述过滤结构为包括泡沫结构层和波浪型静电纺丝层，且静电纺丝层从上到下的孔隙逐渐变小，所述泡沫层沿流动方向孔隙率不变，所述波浪形静电纺丝层沿流动方向孔隙率从上至下逐渐变大，且孔径从上至下逐渐变小
。
[0006]上述的一种泡沫陶瓷过滤器的制备方法，包括以下步骤：
S1. 基材的选择：将泡沫结构层用聚氨酯海绵裁切成波浪形结构，聚氨酯静电纺丝膜层压制成波浪形，采用针刺的方式将泡沫结构层和静电纺丝膜层进行复合；
S2. 陶瓷浆料的制备：将
Al2O3，粘土混合均匀后，加入水，搅拌混合均匀，然后依次加入聚丙二醇和聚丙烯酰胺搅拌均匀后，加入硅溶胶搅拌均匀后加入改性
SiC
陶瓷片状颗粒，搅拌均匀后获得陶瓷浆料；
S3. 陶瓷预制块的制备：将基材浸入所述陶瓷浆料中，取出含有陶瓷浆料的基材，
挤压，干燥，重复一遍浸入陶瓷浆料中一次，干燥，即得
SiC
泡沫陶瓷预制块；
S4. 泡沫陶瓷的制备：将所述
SiC
泡沫陶瓷预制块置入加热炉进行烧结，自然冷却，即得
SiC
泡沫陶瓷
。
[0007]优选的，所述改性
SiC
陶瓷片状颗粒的制备方法包括以下步骤：
S11. 将正硅酸乙酯加入至乙醇溶液中，然后加入聚乙烯吡咯烷酮
、N
，
N
‑
二甲基甲酰胺，搅拌均匀得到纺丝液，将纺丝液进行静电纺丝，进行预烧结得到
SiC
纤维膜；
S12. 称取一定量的硝酸铈
、
硝酸钇
、
十二烷基硫酸钠和尿素一起溶于去离子水中，在
30
‑
40℃
下搅拌充分溶解后，将步骤
S11
制备的
SiC
纤维膜浸入混合溶液中，将溶液的温度升高到
70
‑
80℃
反应沉化，然后取出
SiC
纤维膜进行烧结，得到改性
SiC
纤维膜；
S13. 将步骤
12
制备的改性
SiC
纤维膜进行粉碎，得到改性
SiC
陶瓷片状颗粒
。
[0008]优选的，所述步骤
S1
中泡沫结构层和静电纺丝层的波峰到波谷的高为
10mm
‑
15mm
，波峰到波峰的间距为
10mm
‑
20mm。
[0009]优选的，所述步骤
S1
中
Al2O3，粘土，聚丙二醇，聚丙烯酰胺，硅溶胶，改性
SiC
陶瓷片状颗粒和水的质量比为1‑
2:0.5
‑
1.2:0.05
‑
0.1:0.05
‑
0.12:2
‑
6:55
‑
65:20
‑
30。
[0010]优选的，所述步骤
S3
中烧结的参数为升温至
890
‑
1080℃
，保温2‑4小时
。
[0011]优选的，所述步骤
S11
中预烧结的温度为
180
‑
200℃
，时间为2‑
4h。
[0012]优选的，所述步骤
S12
中硝酸铈
、
硝酸钇
、
十二烷基硫酸钠和尿素的摩尔比为
:2:3
‑
8:20:22。
[0013]优选的，所述步骤
S12
中烧结的参数为在 Ar 气氛中于
360
‑
400℃
预烧 2.5
‑
3.5 h
，升温速率为 3℃/min
后，再在
1480
‑
1500℃
下碳化还原 2 h
，升温速率为2‑
3℃/min。
[0014]优选的，所述步骤
S13
中改性
SiC
陶瓷片状颗粒的粒径大小为
20
‑
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种泡沫陶瓷过滤器，其特征在于，包括多层过滤结构，所述过滤结构为包括泡沫结构层和波浪型静电纺丝层，且静电纺丝层从上到下的孔隙逐渐变小，所述泡沫层沿流动方向孔隙率不变，所述波浪形静电纺丝层沿流动方向孔隙率从上至下逐渐变大，且孔径从上至下逐渐变小
。2.
根据权利要求1所述的一种泡沫陶瓷过滤器的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1. 基材的选择：将泡沫结构层用聚氨酯海绵裁切成波浪形结构，聚氨酯静电纺丝膜层压制成波浪形，采用针刺的方式将泡沫结构层和静电纺丝膜层进行复合；
S2. 陶瓷浆料的制备：将
Al2O3，粘土混合均匀后，加入水，搅拌混合均匀，然后依次加入聚丙二醇和聚丙烯酰胺搅拌均匀后，加入硅溶胶搅拌均匀后加入改性
SiC
陶瓷片状颗粒，搅拌均匀后获得陶瓷浆料；
S3. 陶瓷预制块的制备：将基材浸入所述陶瓷浆料中，取出含有陶瓷浆料的基材，挤压，干燥，重复一遍浸入陶瓷浆料中一次，干燥，即得
SiC
泡沫陶瓷预制块；
S4. 泡沫陶瓷的制备：将所述
SiC
泡沫陶瓷预制块置入加热炉进行烧结，自然冷却，即得
SiC
泡沫陶瓷
。3.
根据权利要求2所述的一种泡沫陶瓷过滤器的制备方法，其特征在于：所述改性
SiC
陶瓷片状颗粒的制备方法包括以下步骤：
S11. 将正硅酸乙酯加入至乙醇溶液中，然后加入聚乙烯吡咯烷酮
、N
，
N
‑
二甲基甲酰胺，搅拌均匀得到纺丝液，将纺丝液进行静电纺丝，进行预烧结得到
SiC
纤维膜；
S12. 称取一定量的硝酸铈
、
硝酸钇
、
十二烷基硫酸钠和尿素一起溶于去离子水中，在
30
‑
40℃
下搅拌充分溶解后，将步骤
S11
制备的
SiC
纤维膜浸入混合溶液中，将溶液的温度升高到
70
‑
80℃
反应沉化，然后取出
SiC
纤维膜进行烧结，得到改性
SiC
纤维膜；
S13. 将步骤
12
制...

【专利技术属性】
技术研发人员：王锦程，王文浩，
申请(专利权)人：苏州兴业材料科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：