CN100336780C - 一种铸造用泡沫陶瓷过滤器的制备方法 - Google Patents

一种铸造用泡沫陶瓷过滤器的制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及泡沫陶瓷过滤器技术。提出的铸造用泡沫陶瓷过滤器的制备方法是由网状聚氨酯泡沫塑料在以SiC为主要成分的浆料中，经浸渍、甩浆制得坯体，并经干燥及1400～1500℃高温烧制而成，所述网状聚氨酯泡沫塑料先经过表面活化处理，即经浓度为1%～4%的聚乙烯亚胺溶液进行表面活化处理后再进行浸浆；所述以SiC为主要成分的浆料其粘结剂为糊精或糊精和硅溶胶组成的混合物；其中混合物中硅溶胶所占的重量百分比小于85%；粘结剂重量为浆料中SiC重量的5%～20%。本发明制备的泡沫陶瓷过滤器具有力学性能好、耐高温等特点，且具有良好高温金属溶液透过能力。

Description

一种铸造用泡沫陶瓷过滤器的制备方法
技术领域
本发明涉及泡沫陶瓷过滤器技术，主要是提出一种铸造用泡沫陶瓷过滤器的制备方法。
技术背景
金属熔融过程中的夹渣及浇铸过程中产生的气孔在铸件缺陷中占有较大比重。在铸造生产中，由非金属夹杂物导致的铸件废品率一般高达废品总数的50％～60％，而采用过滤器过滤金属液则可大幅度降低熔渣与杂质带进的废品。常用的铸造过滤器有：布状网式过滤器、普通多孔陶瓷过滤器和泡沫陶瓷过滤器，其中泡沫陶瓷过滤器的过滤效果最好。采用泡沫陶瓷过滤器过滤金属液可降低60％～80％熔渣与杂质带进的废品，同时，经过过滤的铸件机械性能和切削性能有明显的改善。
目前，在国外，已有一些发达国家的公司从事铸造用陶瓷过滤器的生产，如美国的Consolidated Aluminum公司、Hi-Teeh公司、日本的Bridgestone株式会社、英国的Foseco公司和德国的Drachc陶瓷公司等。这些公司所生产的高、中、低熔点金属用陶瓷过滤器除满足本国生产需要外，在我国也占有较大的市场份额，其产品质量好，但价格昂贵。
在国内也有一些厂家生产陶瓷过滤器，其价格低于进口产品，能满足部分国内市场需求，但产品普遍存在质量不稳定，强度低、易掉渣、高温稳定性能差的缺陷。
泡沫陶瓷过滤器的制备工艺有：有机泡沫浸渍工艺、发泡工艺、添加造孔剂工艺等。其中有机泡沫浸渍工艺是制备高气孔率多孔陶瓷的一种有效工艺，用此法制备的多孔陶瓷具有开孔三维网状骨架结构，这种结构使其作为过滤材料具有显著优点：(1)通过流体时，压力损失小；(2)表面积大和流体接触效率高；(3)重量轻。
发明内容
本发明的目的是提供一种铸造用泡沫陶瓷过滤器的制备方法，使用该方法制备的泡沫陶瓷过滤器具有力学性能好、耐高温等特点，且具有良好高温金属溶液透过能力。
本发明提出的铸造用泡沫陶瓷过滤器的制备方法是由网状聚氨酯泡沫塑料在以SiC为主要成分的浆料中，经浸渍、甩浆制得坯体，并经干燥及1400～1500℃高温烧制而成，所述网状聚氨酯泡沫塑料先经过表面活化处理，即经浓度为1％～4％的聚乙烯亚胺溶液进行表面活化处理后再进行浸浆；所述以SiC为主要成分的浆料其粘结剂为糊精或糊精和硅溶胶组成的混合物；其中混合物中硅溶胶所占的重量百分比小于85％；粘结剂重量为浆料中SiC重量的5％～20％。
所述以SiC为主要成分的浆料由SiC、α-Al2O3、粘土、水和粘结剂组成，浆料以SiC重量为基准，α-Al2O3的含量是SiC的8％～12％，粘土的含量是SiC的3％～5％。
所用SiC粉料的纯度高于96％，其中杂质Fe2O3含量低于1％。
所述泡沫陶瓷过滤器的坯体由离心机甩浆除去多余浆料制成。
由本发明方法制备的铸造用泡沫陶瓷过滤器孔隙率在80％～85％；其抗压强度不低于1.2MPa；容重在0.5～0.65g/cm3；且其抗热震稳定性很高，1100℃～20℃水冷大于20次。
与国内外同类产品相比较，其结果如下：
  国产陶瓷过滤器   进口陶瓷过滤器   研制的陶瓷过滤器
  最高使用温度   1500℃   1500℃   1500℃
  孔隙率   80％～85％   80％～90％   80％～85％
  容重   0.5～0.65g/cm3   0.45～0.65g/cm3   0.5～0.65g/cm3
  抗压强度   0.8MPa   1.6MPa   1.2MPa
  抗热震稳定性   1100℃～20℃水冷，6次不裂   1100℃～20℃水冷，20次不裂   1100℃～20℃水冷，20次不裂
具体实施方式
本发明涉及的高温铸造用泡沫陶瓷过滤器，是由表面活化处理后的网状聚氨酯泡沫塑料在掺有糊精或糊精和硅溶胶组成的混合物做粘结剂的浆料中，经浸渍、甩浆制得坯体，并经干燥及1400～1500℃高温烧制而成。
聚乙烯亚胺溶液的配制：在1％～4％的比例范围内选定确切比例分别称量水和聚乙烯亚胺，将水置于适当容器中如烧杯，边搅拌边加入聚乙烯亚胺，使其充分分散溶解，形成无色粘性液体。
网状聚氨酯泡沫塑料具有三维网状结构，通孔率大于90％。
网状聚氨酯泡沫塑料的表面活化处理：将一定形状大小(根据铸造工艺的要求确定)的网状聚氨酯泡沫塑料用水清洗干净，凉干后浸入配好的聚乙烯亚胺溶液中，充分浸润，挤出多余聚乙烯亚胺溶液，吹去黏附在泡沫塑料孔径内外所形成的液膜，并干燥。
浆料中所用粘结剂为糊精或糊精和硅溶胶组成的混合物，其中混合物中硅溶胶所占的重量百分数不超过85％；粘结剂重量为浆料中SiC重量的5％～20％。并且所用SiC粉料的纯度不低于96％，其中杂质Fe2O3含量应低于1％，实际浆料的化学组成物是SiC、α-Al2O3、粘土、水和粘结剂，其中以SiC含量为基准含量，α-Al2O3的含量是它的8％～12％，粘土的含量是它的3％～5％，粘结剂含量是它的5％～20％。所用SiC、α-Al2O3粉料的粒度不高于60微米。
浆料的制备：将一定量的水加入搅拌器的容器中，边搅拌边加入粘结剂使其均匀分散，然后将粘土、α-Al2O3、SiC按用量由小到大依次加入容器中，经充分搅拌制成浆料。
这种高温铸造用泡沫陶瓷过滤器在制作时需将表面活化后的网状聚氨酯泡沫塑料浸入配好的浆料中，使其表面黏附浆料；经离心机甩浆去除多余浆料从而形成坯体；坯体经110℃下干燥，排除水分；干燥后的坯体经1400℃～1500℃高温烧成，由于高温的作用，使网状聚氨酯泡沫塑料和浆料中的有机物全部挥发，形成三维贯通的网状结构。
实施例1：
A、聚氨酯泡沫塑料的表面活化处理：将一定形状大小的网状聚氨酯泡沫塑料清洗干净，凉干后浸入1％聚乙烯亚胺溶液中，充分浸润，挤出多余聚乙烯亚胺溶液，吹去黏附在泡沫塑料孔径内外所形成的液膜，并自然干燥。
B、浆料的制备：将称量好的200ml水加入搅拌器的容器中，边搅拌边加入25g糊精使其充分溶解于水中，然后将15g粘土、60gα-Al2O3、500g SiC依次加入容器中，经充分搅拌制成浆料。
C、挂浆：将活化好、干燥后的网状聚氨酯泡沫塑料放入浆料中，待其吸足浆料后挤出部分多余浆料，然后经离心机甩浆进一步去处多余浆料从而形成坯体。
D、干燥：将制好的坯体在110℃的环境下干燥。
E、在1450℃下烧成并保温90min，随炉冷却至室温即可得到成品。
实施例2：
A、聚氨酯泡沫塑料的表面活化处理：将一定形状大小的网状聚氨酯泡沫塑料清洗干净，凉干后浸入4％聚乙烯亚胺溶液中，充分浸润，挤出多余聚乙烯亚胺溶液，吹去黏附在泡沫塑料孔径内外所形成的液膜，并自然干燥。
B、浆料的制备：将称量好的200ml水加入搅拌器的容器中，边搅拌边加入10g糊精和60g硅溶胶使其充分溶解、分散在水中，然后将25g粘土、50gα-Al2O3、500g SiC依次加入容器中，经充分搅拌制成浆料。
C、挂浆：将活化好、干燥后的网状聚氨酯泡沫塑料放入浆料中，待其吸足浆料后挤出部分多余浆料，然后经离心机甩浆进一步去处多余浆料从而形成坯体。
D、干燥：将制好的坯体在110℃的环境下干燥。
E、在1450℃下烧成并保温90min，随炉冷却至室温即可得到成品。
实施例3：
A、聚氨酯泡沫塑料的表面活化处理：将一定形状大小的网状聚氨酯泡沫塑料清洗干净，凉干后浸入2％聚乙烯亚胺溶液中，充分浸润，挤出多余聚乙烯亚胺溶液，吹去黏附在泡沫塑料孔径内外所形成的液膜，并自然干燥。
B、浆料的制备：将称量好的200ml水加入搅拌器的容器中，边搅拌边加入20g糊精和80g硅溶胶使其充分溶解、分散在水中，然后将20g粘土、40gα-Al2O3、500g SiC依次加入容器中，经充分搅拌制成浆料。
C、挂浆：将活化好、干燥后的网状聚氨酯泡沫塑料放入浆料中，待其吸足浆料后挤出部分多余浆料，然后经离心机甩浆进一步去处多余浆料从而形成坯体。
D、干燥：将制好的坯体在110℃的环境下干燥。
E、在1450℃下烧成并保温90min，随炉冷却至室温即可得到成品。

Claims (4)

1、一种铸造用泡沫陶瓷过滤器的制备方法，是由网状聚氨酯泡沫塑料在以SiC为主要成分的浆料中，经浸渍、甩浆制得坯体，并经干燥及1400～1500℃高温烧制而成，其特征是：
A、所述网状聚氨酯泡沫塑料先经过表面活化处理，即经浓度为1％～4％的聚乙烯亚胺溶液进行表面活化处理后再进行浸浆；
B、所述以SiC为主要成分的浆料其粘结剂为糊精或糊精和硅溶胶组成的混合物；其中混合物中硅溶胶所占的重量百分比小于85％；粘结剂重量为浆料中SiC重量的5％～20％。
2、根据权利要求1所述的一种铸造用泡沫陶瓷过滤器的制备方法，其特征是：所述以SiC为主要成分的浆料由SiC、α-Al2O3、粘土、水和粘结剂组成，浆料以SiC重量为基准，α-Al2O3的含量是SiC的8％～12％，粘土的含量是SiC的3％～5％。
3、根据权利要求1或2所述的一种铸造用泡沫陶瓷过滤器的制备方法，其特征是：所用SiC的纯度高于96％，其中杂质Fe2O3含量低于1％。
4、根据权利要求1所述的一种铸造用泡沫陶瓷过滤器的制备方法，其特征是：所述泡沫陶瓷过滤器的坯体由离心机甩浆除去多余浆料制成。
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