[发明专利]一种陶瓷过滤器及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种适于过滤熔融金属的陶瓷过滤器，主要应用于铸造行业。

背景技术

在铸造生产中，由于非金属夹杂物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，也对其加工性能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，无疑是获得高质量铸件的非常重要的技术措施。采用过滤技术可以有效地实现净化液态铸造合金的目的。

从1978年铝合金用泡沫陶瓷过滤器首次研究成功以来，泡沫陶瓷过滤技术得到了迅速发展。这种过滤器（简称CFF，即Ceramic Foam Filter）是采用聚氨酯泡沫塑料为载体，将它浸入由陶瓷粉末、粘结剂、助烧结剂、悬浮剂等制成的涂料中，然后挤掉多余涂料，使陶瓷涂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。泡沫陶瓷过滤器所具有的独特的三维连通曲孔网状骨架结构使其具有高达80%－90%的开口孔隙率，并具有以下三种过滤净化机制:其一是机械拦截；其二是整流浮渣，即过滤片的整流作用使过滤片前的横浇道处于充满状态，使过滤后的铁水呈平稳的层流状态，不易卷气，铁水的氧化和冲刷反应减弱，从而使夹杂物易于上浮和捕获，使过滤片后的二次夹杂物数量减少；其三是深层吸附，即进入过滤片内部的细小夹杂物由于与流径复杂的陶瓷网络充分接触而被吸附于骨架上或被滞留于网络死角中。它通过这三种过滤净化机制，可高效地滤除金属液中的大块夹杂物和很大部分小至数十微米的微小悬浮夹杂物，从而显著降低铸件废品率和焊补率。此外，还能简化浇注系统，改善金相组织，从而提高铸件工艺出品率和生产率，改善铸件内部质量、工作性能以及机加工性能。

直孔陶瓷过滤器是近年来开发出的新型陶瓷过滤器，具有外观规整度好、冷热态强度高、抗热震性能好、过滤性能佳、生产成本较低等特点。目前的直孔陶瓷过滤器主要应用于铁水、铝合金、铜及其合金等低熔点金属液的杂质过滤。

现在的金属冶炼和金属铸造业已经离不开陶瓷过滤器。又由于该过滤器属于耗材，使用一段时间即需要更换，因此，全球范围内对陶瓷过滤器有巨量的需求。这就使得低成本的过滤器容易被市场接受。

CN1449312A披露一种用于过滤熔融金属的过滤器，其以耐火材料和富碳粘结剂为主要原料，制备出的过滤器适合具有良好性能，但是其造价比价昂贵，其使用大量的陶瓷材料和不可再生的有机材料，例如沥青、树脂等。

发明内容

本发明的目的是提出一种新配方的用于过滤熔融金属的过滤器，其以廉价的生物碳为主要原料，提高了可再生资源的利用程度，同时降低了成本。

根据本发明，用于过滤熔融金属的过滤器的主要制备原料由耐火材料、生物碳、有机粘合剂和/或无机粘合剂组成。

用于本发明的耐火材料可以选自由氧化锆、锆英粉、氧化硅、氧化铝、刚玉、氧化钛、碳化硅、碳化锆、碳化钛、碳化钙、碳化铝、硝酸硅、硝酸铝、氧化镍、氧化铬、氧化镁、莫来石、滑石、长石、叶腊石、硅灰石、尖晶石、红柱石、蓝晶石、硅线石、锂辉石、矾土、锆刚玉、锆莫来石和耐火粘土构成的组。

优选地，按重量百分比计，耐火材料占20-46％，优选不大于40%，更优选不大于30%；粘合剂占3-20％；生物碳占51－73％，优选不低于60%。

可用的有机粘结剂可以选自沥青、焦油、合成沥青、合成及天然树脂、木质素、纤维素中的任何一种或者多种。

本发明中的粘合剂优选无机粘结剂，选自硅铝胶、铝溶胶、鋯溶胶、ρ-氧化铝、氧化硅粉末、氧化硅胶、硅溶胶、硅铝胶、有机硅胶中的任何一种或者多种。

本发明还涉及上述过滤器的方法，依次包含下面的步骤：

（1）将包含耐火材料、粘合剂、生物碳和液体载体原料混合，制成浆料；

（2）将该浆料涂挂至一个一次性模子上；

（3）干燥涂挂后的材料，得到预成型体；

（4）将该预成型体进行无氧烧结制成泡沫过滤器。

在典型的实施例中，所述一次性模子是聚氨酯泡沫。

优选地，烧结温度为不超过950℃。

具体实施方式

因此，本发明提供了一种适于过滤熔融金属的过滤器，其中所述过滤器包括耐火材料、有机/无机粘合剂、生物碳组成。