[发明专利]一种陶瓷过滤器及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于过滤熔融金属的过滤器制造领域，具体涉及一种陶瓷过滤器及其制备方法。

背景技术

泡沫陶瓷过滤器是一种气孔率高达70％～90％的具有三维立体网络骨架和相互贯通气孔结构的多孔陶瓷制品，由于其具有耐高温、耐腐蚀、气孔率高、比表面积大、密度小、对流体自扰性强等特点，因此广泛应用于耐高温环境下的流体过滤净化、催化剂载体等领域。其用于金属液过滤净化，可高效率的去除金属液中大块的夹杂物和大部分小至微米级别的微小悬浮夹杂物，并促进部分气体的析出，从而大大降低铸件废品率，提高铸件质量和成品率，降低生产成本，提高生产效率。

从1978年铝合金用泡沫陶瓷过滤器首次研究成功以来，泡沫陶瓷过滤器技术得到了迅速发展。其工艺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、助烧剂、悬浮剂等制成的浆料中，然后挤出多余料浆后，干燥高温烧成。随着泡沫陶瓷在钢铁行业中的广泛应用，特别是钢铁合金比重大、熔点高，要求泡沫陶瓷的高温强度、软化温度以及抗热冲击性能都要比过滤铝、铜高。现有技术中对如何提高泡沫陶瓷的高温强度和抗热抗震性能进行了大量的研究和改进，例如Hargus等人采用在有机泡沫浸渍前对其表面喷有机纤维，可使网络孔壁上涂覆的泥浆层增厚，达到改善制品强度的目的；专利CN1449312A、EP1421042A1中也通过技术改进提高了过滤器的机械强度和抗热震性能。

发明内容

本发明的目的在于提供一种陶瓷过滤器及其制备方法，可以提高过滤用泡沫陶瓷的高温机械强度和抗热震性能；本发明产品通过对聚氨酯泡沫进行表面改性，使其表面生成含有纳米颗粒的薄膜涂层，然后在该涂层上再涂覆耐火泥浆，低温烧结而成；本发明制备的泡沫陶瓷过滤器可显著提高过滤器的高温强度、抗热震性能和化学稳定性，适合于钢液、铁液、有色合金液等的过滤。其中制备的纳米颗粒膜层可以是氧化锆膜、氧化铝膜、氧化硅膜中的一种或几种，也可以是其他无机材料系薄膜。

一种陶瓷过滤器的制备方法，包括以下步骤：

(1)配制表面改性剂；

(2)将步骤(1)中制备的表面改性剂放置一段时间后均匀的涂覆在聚氨酯泡沫的表面，然后室温或在烘箱中干燥反应为涂层；

(3)将耐火材料、粘结剂和溶剂混合制成浆料；

(4)将步骤(3)所得的浆料涂覆在步骤(2)所得的改性后的聚氨酯泡沫上；

(5)干燥步骤(4)所得的涂挂后的材料，得到预成型胚体；

(6)将步骤(5)所得的预成型胚体进行烧结得到陶瓷过滤器。

步骤(1)所述的表面改性剂是由金属盐或金属醇盐中的一种或几种与醇或水混合，然后加入盐酸或氨水得到；或者是由硅溶胶、铝溶胶、锆溶胶、纳米氧化硅、纳米氧化锆、纳米氧化铝中的一种或几种与聚乙烯醇、聚乙二醇、CMC中一种或几种以及水混合制备得到。

所述金属盐为且不限于ZrCl₄、Al(NO₃)₃、SiCl₄、Mg(NO₃)₂、Ca(NO₃)₂中的一种或几种；金属醇盐为且不限于ZrO(NO₃)₃、ZrOCl₂、硅酸乙酯、异丙醇铝、叔丁醇铝中的一种或几种。

步骤(2)所述的表面活性剂的放置时间为2～24h。

步骤(3)所述的耐火材料为且不限于氧化锆、刚玉、氧化硅、莫来石、硅酸锆、碳化硅、氮化硅、高岭土、膨润土、球土中的一种或几种。

步骤(3)所述的粘结剂为磷酸盐、硫酸盐、淀粉、糊精、纸浆废液、PVA、纤维素、阿拉伯胶、树脂、硅溶胶、铝溶胶中的一种或几种。

步骤(6)所述的烧结温度为1000～1600℃。

一种如上述所述方法制备的陶瓷过滤器。

本发明与现有技术相比，具有如下有益效果：

本发明所述制备方法对聚氨酯泡沫进行了改性，使其表面生成含有纳米颗粒的薄膜涂层，提高了耐火泥浆在模板上的附着强度和厚度；且降低了烧成温度，同时纳米改性薄膜涂层可在较低温度下优先形成强度较高的骨架，提高了产品的强度，减少了烧成缺陷，生产工艺不用二次挂浆，方便快捷，适宜工业化生产。

附图说明

图1为未改性的聚氨酯泡沫载体表面；

图2为改性后的聚氨酯泡沫载体表面。

具体实施方式

以下结合附图和实施例对本发明做进一步解释：

实施例1