CN104211379A - 高温陶瓷过滤器的制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明利用先进的冶炼技术提炼出的高纯度电熔刚玉，采用陶瓷涂制工艺及陶瓷热塑成形工艺相结合，按被过虑物的属性及污染物的状态需要，可制成不同物的陶瓷过滤器，经净化技术处理的制品可获得再生，如采用高温陶瓷过滤器制成的某型定向结晶叶片，其精铸件合格率达85%以上，其刚玉相高达99.6%，高出普通刚玉相29.%以上，这种高纯度电熔刚玉在其熔点2050℃以下，性能极其稳定，无岩相转变，无内部结构变化，从而使其制品的内在变化按照设计而定，其性能满足设计指标，产品保持原有设计的特定性能，有良好的化学、物理性能，保证了产品的几何尺寸和力学性能，从而达到过滤物质不受污染，又能把被过滤物质有害渣质排除。

Description

高温陶瓷过滤器的制造方法

技术领域

本发明涉及冶炼技术领域，尤其涉及一种冶炼金属、重熔合金净化用高温陶瓷陶瓷过滤器的制造方法。

背景技术

现有的高温陶瓷过滤器采用磷酸铝或硅溶胶作粘接剂，粘结剂与耐氧化物（如：氧化铝、刚玉、莫来石、硅酸锆）配制成浆，经反复涂挂后烧结而成，这些氧化物或复合氧化物，在一定温度下发生相转变，导致制品的性能发生变化，体积的收缩使产品内部产生应力而影响产品强度，如氧化铝有多种相变，常温下是γ-氧化铝由温度升高逐渐转变成α-氧化铝，超过1500℃时转变加快，1600℃以后达到完全转变，同时有25%以上的体积发生变化，影响制品的尺寸。特别是在过滤某些不能再生的贵重合金，如精铸航空发动机的定向结晶和单晶叶片时，不可避免的会有大量废品和污染，原材料不能再生和利用，其产品合格率在50%以下。又如硅酸锆在1500℃以上有分解反应和相转变，相转变必然导致体积变化，在冶炼金属或合金和铸造中容易生成夹杂物，此类夹杂物是冶炼或合金化过程中本身一种或多种金属反应或氧化形成的单一或复合成的氧化物。这种物质有金属氧化物和非金属氧化物，都是在冶炼或合金化的过程中形成的。可使金属或合金的性能恶化，甚至有损使用价值而成为废物。现有的高温陶瓷过滤器采用刚玉、硅酸锆等，所谓刚玉是不完全刚玉，其α三氧化铝刚玉相只有75%左右，25%以上为非刚玉，由于刚玉不纯，高温容易分解，造成过滤效果不佳；这种氧化铝在1500℃以上会继续转变为刚玉相，在转变过程中产生体积收缩，岩相转变，从而使刚玉内在结构发生变化，使产品强度、内部结构松懈，造成合金或铸件质量下降。

    有鉴于此，本发明陶瓷陶瓷过滤器的制造方法，采用高纯度电熔刚玉与矿化剂配制成陶瓷浆料，提供一种可使金属或合金净化，具有较高强度和耐冲击性的高温陶瓷过滤器，使高温陶瓷过滤器能在冶炼或合金化的过程中将此类金属氧化物或非金属氧化物去除，经高温陶瓷过滤器过滤，金属或合金得到净化，从而获得金属或合金理想的物理化学性能。

发明内容

要解决的技术问题

    本发明陶瓷陶瓷过滤器的制造方法，要解决高温陶瓷过滤器由于刚玉纯度不高，高温容易分解，造成过滤器效果不佳等技术问题。

解决其技术问题所采用的技术方案

    本发明发明高温陶瓷过滤器的制造方法，由下述制造工艺和原材料构成：

    1、陶瓷过滤器配方及配置工艺

    刚玉96%，氮化硼1~3%，氧化钛0.5~1%，粘结剂和耐火材料配比1:2.5~2.8。

    对以上配方中所用材料要求，如：刚玉的刚玉相≥96，氮化硼≥99，氧化钛≥99.6，其中，杂质氧化钠和氧化钾，氧化钠加氧化钾≤0.3，氧化铁≤0.5。

    按以上配方范围和要求称取原料，混合、研磨，配制成的料浆真空处理，不得有气泡。

    2、模具准备和成型

    用软质开孔泡沫塑料切成与产品相当尺寸，适当留有余量，用PH为8.5~9.5的碱溶液在温度为40~50℃范围内侵泡20~30分钟，用清水洗净泡沫模，自然干燥，将干燥的泡沫模在配好的料浆中侵渍，并反复挤压成型，干燥。干燥温度为25~35度。

    3、烧结

    将成型产品放入高温炉，在温度为1580℃~1620℃进行烧结，保温20 分钟，然后随温冷却。

有益效果

    本发明陶瓷陶瓷过滤器的制造方法，利用先进的冶炼技术提炼出的高纯度电熔刚玉，采用陶瓷涂制工艺及陶瓷热塑成形工艺相结合，根据被过虑物的属性及污染物的状态需要，可制成不同物的陶瓷过滤器，本发明经过净化技术处理的制品可获得再生，如某型航空发动机的某定向结晶叶片采用高温陶瓷过滤器的叶片，其精铸件合格率达85%以上。其刚玉相高达99.6%，高出普通刚玉相（70%左右）29.%以上，这种高纯度电熔刚玉在其熔点2050℃以下，性能极其稳定，无岩相转变，无内部结构变化，从而使其制品的内在变化按照设计而定，其性能满足设计指标，产品保持原有设计的特定性能，有良好的化学、物理性能，保证了产品的几何尺寸和力学性能，从而达到过滤物质不受污染，又能把被过滤物质有害渣质排除。

 

具体实施例及实施方式

    本发明实施数次，经选择最佳配方为：

    刚玉96%

    氮化硼15%

    氧化钛0.5~1%

    粘结剂和耐火材料配比1:2.5~2.8

    将以上配比混合均匀。软泡沫塑料模具可采用聚氨酯泡沫塑料制作，侵浆挤压后所留空隙率为80~90%时，质量最佳。

    烧结装炉，以每块制品为1~1.5㎝厚计，码垛不超过6层，为避免底层受热不均匀，引起开裂而失去平衡，造成整垛变形产生废品，最低层放一块烧好的成品垫底。

    烧结工艺最佳实施例如下：

    室温装炉

    室温↑500℃~600℃，保温30分钟，升温速度1000，保温10分钟，最终升至1580℃~1620℃保温20分钟，随炉冷却，出炉，检验。

    产品检验

    1、强  度≥10MPa（兆帕）   

    2、空隙率≥80%

    3、不允许有断裂

    4、不允许有5个堵孔/C㎡（平方公分）

    5、不允许有≥3%的孔不通。

Claims (2)

1.一种高温陶瓷过滤器的制造方法，其特征在于采用高纯度刚玉为基料，配以氮化物、氧化物为主要原料，并加辅助原料和粘接剂，混磨成料浆，真空除泡，以开孔软质泡沫塑料为模具，侵浆、挤压、烘干、装炉烧结而成，以下为具体制造步骤： 

配合比例及配置工艺 

刚玉96%，氧化硼1～3%，氧化钛0.5～1%，粘结剂和耐火材料配比1:2.5～2.8。 

对以上配方中所用材料要求，如：刚玉的刚玉相≥96，氮化硼≥99，氧化钛≥99.6，其中，杂质氧化钠合氧化钾，氧化钠加氧化钾≤0.3，氧化铁≤0.5； 

按以上配方范围和要求称取原料，混合、研磨，配制成的料浆真空处理，不得有气泡； 

模具准备和成型 

用软质开孔泡沫塑料切成与产品相当尺寸，适当留有余量，用PH为8.5～9.5的碱溶液在温度为40～50℃范围内侵泡20～30分钟，用清水洗净泡沫模，自然干燥，将干燥的泡沫模在配好的料浆中侵渍，并反复挤压成型，干燥。干燥温度为25～35度； 

烧结 

将成型产品放入高温炉，在温度为1580℃～1620℃进行烧结，保温20分钟，然后随温冷却。 

2.根据权利要求1所述的一种高温陶瓷过滤器的制造方法，其特征在于烧结温度为升温时间2小时，温度为500℃，保温时间1小时，升温至1580℃～1620℃，升温时间3小时，保温20分钟，随炉冷却。