CN102686340B - 铝熔液用过滤器 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种铝熔液用过滤器，其能够使TiB2等晶粒微细化剂适量通过，并且能够除去其他夹杂物。本发明的铝熔液用过滤器的特征在于，其为使用5重量份～20重量份的无机质结合材料来结合100重量份的包含氧化铝的集料颗粒而成的铝熔液用过滤器，该结合材料中包含SiO2 7wt%～15wt%、B2O3 40wt%～60wt%、Al2O35wt%～30wt%，过滤器中包含Na2O 0.01wt%～0.5wt%、K2O 0.01wt%～0.5wt%、CaO0.1wt%～0.5wt%。
Description
技术领域
本发明涉及铝熔液用过滤器，其用于过滤在铝熔液中混杂的夹杂物等铝熔液。
背景技术
就铝而言，例如，通过对铝熔液进行铸造而制作铸块，并对其进行轧制而形成薄板等。如果铝熔液中混入了非金属夹杂物，则轧制时有时会产生表面缺陷等。
因此，为了除去这些非金属夹杂物，使用过滤器来过滤铝熔液。
作为这样的过滤器，例如，开发了一种铝熔液过滤用过滤器，其特征在于，其通过使用10重量份～20重量份的无机质结合材料来结合100重量份的由电熔氧化铝和烧结氧化铝中的1种以上构成的集料颗粒而成，该无机质结合材料的原料组成为：SiO2超过25重量%～35重量%、B2O330重量%～40重量%、Al2O320重量%～35重量%、剩余部分由MgO构成(参见下述专利文献1)；
还开发了一种金属熔液过滤用陶瓷过滤器，其特征在于，其由电熔氧化铝和烧结氧化铝中的一者或两者组成的集料颗粒与结合材料构成，相对于该集料颗粒100重量份，存在有10重量份～22重量份的量的该结合材料，该结合材料包含15重量%～35重量%的Al2O3、35重量%～52重量%的B2O3、7重量%以上且小于15重量%的SiO2、剩余部分为MgO(参见下述专利文献2)。
还开发了另外一种铝熔液用过滤材料，其特征在于，其为通过无机质结合材料结合由烧结氧化铝、电熔氧化铝、碳化硅和氮化硅中的1种以上构成的集料颗粒而成的铝熔液用过滤材料，并且是通过相对于集料颗粒100重量份，使用4重量份～20重量份的无机质结合材料结合而成的，该无机质结合材料的原料组成为：B2O315重量%～40重量%、Al2O320重量%～45重量%、SiO215重量%～25重量%、剩余部分由MgO、CaO和SrO中的1种以上构成(参见下述专利文献3)。
还开发了另外一种金属熔液用过滤材料，其特征在于，其是通过在陶瓷制填充体的表面使针状结晶析出而成的(参见下述专利文献4)；等等。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开平9-29423号公报
专利文献2：日本特开平10-286416号公报
专利文献3：日本特开平5-138339号公报
专利文献4：日本特开平7-90400号公报
发明内容
发明要解决的问题
以往，为了制造高纯度的铝而进行了以下工序：使过滤器的过滤性能提高，尽可能地除去铝熔液中的夹杂物。
但是，为了使晶粒微细化，在铝熔液中混入TiB2等晶粒微细化剂。若过滤性能过于优异，则晶粒微细化剂也被除去，由这样的熔液所铸造的铝会出现下述问题：晶粒变得粗大化，产生铸块裂纹等缺陷。
因此，本发明的目的在于提供一种铝熔液用过滤器，其能够使TiB2等晶粒微细化剂适量通过，并且能够除去其他夹杂物。
用于解决问题的方案
本发明的铝熔液用过滤器的特征在于，其为使用5重量份～20重量份的无机质结合材料来结合100重量份的包含氧化铝的集料颗粒而成的铝熔液用过滤器，该结合材料中包含SiO2 7wt%～15wt%、B2O3 40wt%～60wt%、Al2O3 5wt%～30wt%、剩余部分由MgO等构成，过滤器中包含Na2O 0.01wt%～0.5wt%、K2O 0.01wt%～0.5wt%、CaO 0.1wt%～0.5wt%。
或者，本发明的铝熔液用过滤器的特征在于，无机结合材料中生成的9Al2O3·2B2O3的针状结晶的平均长度为2μm～20μm，并且长度为20μm以上的针状结晶的比例为5%以下。
上述铝熔液用过滤器优选过滤器烧制温度为1100℃～1400℃。
对于本发明的过滤器来说，TiB2捕获率为40%～60%，于800℃的弯曲强度为2MPa以上，能够使TiB2等晶粒微细化剂适量通过，由通过该过滤器过滤得到的铝熔液所铸造的铸造物很少产生铸块裂纹，而且也没有操作破损。
需要说明的是，本发明中，铝熔液包括铝合金熔液。
具体实施方式
以下，对本发明的铝熔液用过滤器的一个实施方式进行说明。需要说明的是，本发明的范围并不限定于该实施方式。
本发明的一个实施方式的铝熔液用过滤器(以下称为本过滤器)是相对于由氧化铝构成的集料颗粒100重量份，使用5重量份～20重量份的无机质结合材料结合而成的过滤器。
该结合材料优选包含SiO2 7wt%～15wt%、B2O3 40wt%～60wt%、Al2O3 5wt%～30wt%、剩余部分包含MgO等。
作为氧化铝(Al2O3)，可以使用电熔氧化铝或烧结氧化铝。
另外，本过滤器优选包含Na2O、K2O、CaO作为碱成分，优选在过滤器中包含Na2O 0.01wt%～0.5wt%、K2O 0.01wt%～0.5wt%、CaO 0.1wt%～0.5wt%。
优选的是，在本过滤器的无机质结合材料中生成有9Al2O3·2B2O3的针状结晶，该针状结晶的平均长度为2μm～20μm，并且长度为20μm以上的针状结晶的比例为5%以下。
针状结晶的平均长度和比例可以如下述实施例所示那样进行测定。
本过滤器可以通过如下方式制造：例如，相对于由电熔氧化铝或烧结氧化铝构成的集料颗粒100重量份，添加5重量份～20重量份的上述比例的无机质结合材料，进而适量添加Na2O、K2O、CaO等碱成分；多糖类等有机粘结剂；水等并进行混炼，使其成型、干燥、烧结，从而可以制造本过滤器。该烧制优选在1100℃～1400℃进行。
本过滤器在无机质结合材料中生成了9Al2O3·2B2O3的针状结晶，该针状结晶平均长度为2μm～20μm，并且长度为20μm以上的针状结晶的比例为5%以下。因此，熔液中的40%～60%的TiB2等微细化剂被捕获，适量的微细化剂通过，因而由利用本过滤器过滤得到的熔液所铸造的铸造物很少有铸块裂纹等缺陷。
另外，本过滤器在800℃的弯曲强度为2MPa以上，操作时不会发生破损。
需要说明的是，弯曲强度可以如下述实施例所示那样进行测定。
实施例
以下，基于实施例对本发明进行更具体的说明。但是，本发明的范围并不限定于该实施例。
(实施例1～16和比较例1～13)
使用电熔氧化铝#24作为集料颗粒，相对于100重量份该物质，以下述表1和表2所示的比例添加无机质结合材料，进而适量添加碱成分、有机粘结剂和水并进行混炼，浇铸成型为外径100mm×内径60mm×长度870mm的管状后使其干燥，以下述表1和表2所示的温度进行烧制，制作实施例1～16和比较例1～13的过滤器。
表1
表2
(试验)
使用实施例1～16和比较例1～13的过滤器进行以下的测定和评价试验。
(针状结晶的平均长度)
利用SEM观察各实施例和比较例的过滤器的表面，求出随机选出的100根针状结晶的平均长度。其结果列于上述表1和表2。
(针状结晶的比例)
利用SEM观察各实施例和比较例的过滤器的表面，由随机选出的100根针状结晶求出长度为20μm以上的结晶的比例。其结果列于上述表1和表2。
(碱成分)
分析各实施例和比较例的过滤器，测定Na2O、K2O、CaO的含有比例。其结果列于上述表1和表2。
(捕获率)
将各实施例和比较例的过滤器安装到过滤装置上，过滤添加了TiB2的铝熔液。分析过滤前后的B(硼)，测定捕获率。
(弯曲强度)
由各实施例和比较例的过滤器切割成20×20×100mm大小的试验体，将该试验体在电炉中以800℃保持20分钟，然后立即通过2点支撑1点负荷(支撑跨度90cm)来施加负荷，测定试验体破损的负荷。其结果列于上述表1和表2。
(铸块裂纹)
将各实施例和比较例的过滤器安装到过滤装置上，过滤添加了微细化剂的铝熔液，由该熔液制作铸块，目视观察是否没有铸块裂纹。没有铸块裂纹的情况评价为“○”，有铸块裂纹的情况评价为“×”。其结果列于上述表1和表2。
(操作破损)
在上述弯曲强度的测定中，弯曲强度为2MPa以上的情况评价为“○”，小于2MPa的情况评价为“×”。其结果列于上述表1和表2。
(熔液污染)
将各实施例和比较例的过滤器在铝熔液中浸渍72小时，测定试验前后的铝熔液中的成分。其结果，Si浓度为60ppm以下的情况评价为“○”，超过60ppm且为100ppm以下的情况评价为“△”，超过100ppm的情况评价为“×”。其结果列于上述表1和表2。
(综合判断)
在“铸块裂纹”、“操作破损”、“熔液污染”的评价中，3个项目均为“○”的情况评价为“◎”，“○”为两个的情况评价为“○”，“○”为一个的情况评价为“△”，“×”为三个的情况评价为“×”。
(结果)
实施例1～16在综合判断中评价为“◎”或“○”，对于这些实施例来说，在无机质结合材料中包含SiO2 7wt%～15wt%、B2O3 40wt%～60wt%、Al2O3 5wt%～30wt%，在过滤器中包含Na2O 0.01wt%～0.5wt%、K2O 0.01wt%～0.5wt%、CaO 0.1wt%～0.5wt%，另外，无机质结合材料中生成的9Al2O3·2B2O3的针状结晶的平均长度为2μm～20μm，并且长度为20μm以上的针状结晶的比例为5%以下。
对于这样的铝熔液用过滤器来说，TiB2捕获率为40%～60%，难以产生铸块裂纹，并且，弯曲强度为2.0MPa以上，不会产生操作破损。
特别是，这些之中实施例9～16也没有熔液污染，综合判断为“◎”。
比较例1～13的综合判断评价为“△”或“×”，产生了铸块裂纹和操作破损中的任一种或两种。
Claims (3)
1.一种铝熔液用过滤器，其为使用5重量份～20重量份的无机质结合材料来结合100重量份的包含氧化铝的集料颗粒而成的铝熔液用过滤器，该结合材料中包含SiO27wt%～15wt%、B2O340wt%～60wt%、Al2O35wt%～30wt%，过滤器中包含Na2O0.01wt%～0.5wt%、K2O0.01wt%～0.7wt%、CaO0.1wt%～0.5wt%。
2.一种铝熔液用过滤器，其为使用5重量份～20重量份的无机质结合材料来结合100重量份的包含氧化铝的集料颗粒而成的铝熔液用过滤器，该结合材料中包含SiO27wt%～15wt%、B2O340wt%～60wt%、Al2O35wt%～30wt%，过滤器中包含K2O0.01wt%～0.5wt%、Na2O0.01wt%～0.5wt%、CaO0.1wt%～0.5wt%，所述结合材料中生成的9Al2O3·2B2O3的针状结晶的平均长度为2μm～20μm，并且长度为20μm以上的针状结晶的比例为5%以下。
3.如权利要求1或2所述的铝熔液用过滤器，其中，过滤器烧制温度为1100℃～1400℃。
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