CN110981540A - 含功能涂层多重孔结构的多孔氧化镁基陶瓷过滤器及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种含功能涂层多重孔结构的多孔氧化镁基陶瓷过滤器及其制备方法。其技术方案是：先将改性多孔氧化镁细粉Ⅰ、改性多孔氧化镁细粉Ⅱ、ρ‑Al2O3微粉和羧甲基纤维素钠混合，外加减水剂、消泡剂、铝溶胶和去离子水，混匀，得到具有触变性的多孔氧化镁浆体。将预处理聚氨酯泡沫浸入具有触变性的多孔氧化镁浆体，取出后去除多余的多孔氧化镁浆体，养护，干燥，在1350～1650℃保温，得到具有多重孔结构的多氧化镁基陶瓷过滤器初坯。然后对所述初坯用功能涂层泥浆进行涂层处理，800～1260℃保温，制得含功能涂层多重孔结构的多孔氧化镁基陶瓷过滤器。本发明所制制品不仅对熔融金属中非金属夹杂物过滤效果优异，且强度高和热震稳定性好。

Description

含功能涂层多重孔结构的多孔氧化镁基陶瓷过滤器及其制备 方法
技术领域
本发明属于多重孔结构的多孔氧化镁基陶瓷过滤器技术领域。尤其涉及一种含功能涂层多重孔结构的多孔氧化镁基陶瓷过滤器及其制备方法。
背景技术
钢液、镁熔体和镁合金熔体等熔融金属中的非金属氧化物夹杂物严重影响金属铸件的质量，危害铸件的性能，如何通过降低熔融金属中非金属氧化物夹杂物含量，提高铸件质量已经成为高品质金属材料制造领域急需解决的难题。
采用具有宏观气孔结构的多孔陶瓷过滤器来滤除熔融金属中的非金属夹杂物是一种有效净化熔融金属、提高金属材料质量的重要途径，同时过滤器主要应用于熔融金属浇铸的最终环节，也对最终成品金属材料的质量具有决定性影响。
目前研究的钢液过滤器主要采用CaO、Al2O3、SiC和ZrO2等多孔陶瓷过滤器。“一种氧化钙过滤器及其制备方法(CN201710034200.2)”专利技术，以氧化钙颗粒、氧化锆微粉为原料，采用颗粒堆积成孔法虽制得氧化钙过滤器，但该过滤器的氧化钙颗粒表面致密，吸附小尺寸非金属夹杂物能力低。“氧化铝质多孔泡沫陶瓷过滤器的制备方法(CN201210500465.4)”专利技术，以氧化铝微粉、铝矾土、滑石粉、膨润土为原料配制成陶瓷浆料，采用有机泡沫浸渍法虽制得氧化铝质多孔泡沫陶瓷过滤器，但该过滤器强度较低，且骨架较为致密，对小尺寸夹杂物的去除效果较差。“一种添加造孔剂工艺制备碳化硅陶瓷过滤器的方法(CN201611119995.9)”专利技术，将低熔点有机物作为造孔剂，加入以碳化硅为主要成分的复合陶瓷粉体，模压成型、排烧、烧结，得到碳化硅陶瓷过滤器，该方法制备的过滤器孔径不可调控、孔分布不均匀，过滤效果差。“氧化锆质泡沫陶瓷过滤器(CN200710139288.0)”专利技术，以氧化锆、氧化铝、氧化钙和氧化钇粉末为原料，采用有机泡沫为模板，虽制得氧化锆质泡沫陶瓷过滤器，但所制制品的表面结构致密，存在强度较低和对非金属夹杂物吸附能力弱等问题。
技术人员还在镁熔体和镁合金熔体净化用氧化镁基陶瓷过滤器方面开展了大量工作：“镁合金专用泡沫陶瓷过滤器制备方法(CN02145312.8)”专利技术，以纯氧化镁为原料，磷酸铝或硫酸铝为粘接剂，采用有机泡沫浸渍法虽制备了氧化镁陶瓷过滤器，但该过滤器强度低，且骨架表面致密，对夹杂物、特别是小尺寸夹杂物过滤效果较差。“用于镁和镁合金熔体过滤用氧化镁泡沫陶瓷过滤器的制备方法(CN201010121824.6)”专利技术，以电熔氧化镁、氟化镁为原料，采用有机泡沫浸渍法虽制得氧化镁泡沫陶瓷过滤器，但该过滤器骨架表面致密，过滤效果差，且因低熔相导致耐火度低，不能应用于钢液过滤。“一种碱式硫酸镁晶须原位合成镁铝尖晶石增强氧化镁基泡沫陶瓷过滤器及其制备方法(CN201810306500.6)”专利技术，以纳米铝溶胶、含有碱式硫酸镁晶须的氧化镁陶瓷粉料为原料，加流变剂和无水乙醇，采用有机泡沫浸渍法虽制得镁铝尖晶石增强氧化镁基泡沫陶瓷，但碱式硫酸镁晶须的引入，在过滤器烧成环节会产生SO2气体会污染环境，并因该过滤器骨架表面致密，限制了对小尺寸夹杂物的过滤效果。
上述CaO、Al2O3、SiC、ZrO2以及MgO基多孔陶瓷过滤器由于整体材质相对均匀，不能同时对多种非金属夹杂物有强的吸附能力。
发明内容
本发明旨在克服现有技术缺陷，目的是提供一种含功能涂层多重孔结构的多孔氧化镁基陶瓷过滤器的制备方法，用该方法制得的含功能涂层多重孔结构的多孔氧化镁基陶瓷过滤器不仅对熔融金属中MgO、Al2O3和SiO2等非金属夹杂物具有优异的过滤效果，还具有强度高、热震稳定性好的特点，既能应用于钢液净化领域，又能应用于镁和镁合金熔体的净化领域。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案的步骤是：
第一步、多孔氧化镁细粉的制备
在埋碳条件下，将菱镁矿颗粒先以3.3～5.6℃/min的速率升温至680～800℃，保温2～4h，再以2.6～5℃/min的速率升温至1250～1450℃，保温2.5～6.5h，然后以3.5～5℃/min的速率升温至1600～1650℃，保温2.5～4.5h，随炉冷却，得到多孔氧化镁材料。
将所述多孔氧化镁材料破碎，筛分，得到粒径为0.044～0.088mm的多孔氧化镁细粉和粒径小于0.044mm的多孔氧化镁细粉，粒径为0.044～0.088mm的多孔氧化镁细粉和粒径小于0.044mm的多孔氧化镁细粉依次称为多孔氧化镁细粉Ⅰ和多孔氧化镁细粉Ⅱ。
第二步、改性多孔氧化镁细粉的制备
按所述多孔氧化镁细粉Ⅰ∶硅烷偶联剂的质量比为1∶(0.2～0.4)，将所述多孔氧化镁细粉Ⅰ和所述硅烷偶联剂加入乙醇溶液中，搅拌10～30min，过滤，在110℃条件下干燥至恒重，得到改性多孔氧化镁细粉Ⅰ；所述乙醇溶液与所述多孔氧化镁细粉Ⅰ的质量比为1∶(5～9)。
按所述多孔氧化镁细粉Ⅱ∶硅烷偶联剂的质量比为1∶(0.2～0.4)，将所述多孔氧化镁细粉Ⅱ和所述硅烷偶联剂加入乙醇溶液中，搅拌10～30min，过滤，在110℃条件下干燥至恒重，得到改性多孔氧化镁细粉Ⅱ；所述乙醇溶液与所述多孔氧化镁细粉Ⅱ的质量比为1∶(5～9)。
所述改性多孔氧化镁细粉Ⅰ：气孔平均孔径为600nm～1.55μm，孔隙率为20.6～35.2％，表面开口气孔形成锯齿状结构，内部为多孔的微纳米闭口气孔结构。
所述改性多孔氧化镁细粉Ⅱ：气孔平均孔径为600nm～1.55μm，孔隙率为20.6～35.2％，表面开口气孔形成锯齿状结构，内部为多孔的微纳米闭口气孔结构。
第三步、预处理聚氨酯泡沫的制备
将规格为8～20ppi的聚氨酯泡沫置于浓度为6～8mol/L的NaOH溶液中，浸泡2～3h，取出后用去离子水洗涤3～5次，晾干，得到预处理聚氨酯泡沫。
第四步、功能涂层泥浆的制备
按添加剂∶消泡剂∶去离子水的质量比为0.2～0.4∶0.1～0.3∶100，将所述添加剂、所述消泡剂和所述水混合，得到混合溶液；再按固含量为62～76wt％，将四种微纳米粉体分别与所述混合溶液混合，搅拌均匀，制得四种功能涂层泥浆。
所述四种微纳米粉体为微纳米Al2O3粉体、微纳米TiO2粉体、微纳米La2O3粉体和微纳米CeO2粉体，所述微纳米粉体的粒径小于5μm。
所述四种功能涂层泥浆为Al2O3功能涂层泥浆、TiO2功能涂层泥浆、La2O3功能涂层泥浆和CeO2功能涂层泥浆。
第五步、具有触变性的多孔氧化镁浆体的制备
以42.6～56wt％的改性多孔氧化镁细粉Ⅰ、34～49wt％的改性多孔氧化镁细粉Ⅱ、4.6～9.2wt％的ρ-Al2O3微粉、0.3～2.5wt％的羧甲基纤维素钠为原料，将所述原料预混2～4h，外加所述原料0.04～0.12wt％的减水剂、0.5～1.25wt％的消泡剂、3.5～10wt％的铝溶胶和29～54wt％的去离子水，混合2～6h，得到具有触变性的多孔氧化镁浆体。
第六步、具有多重孔结构的多孔氧化镁基陶瓷过滤器初坯的制备
将所述预处理聚氨酯泡沫浸入所述具有触变性的多孔氧化镁浆体中，取出后用对辊机去除多余的具有触变性的浆体，再于室温条件下养护11～26h，于50℃～110℃条件下干燥11～26h，然后于1350～1650℃条件下保温2.3～5.2h，随炉冷却，制得具有多重孔结构的多孔氧化镁基陶瓷过滤器初坯。
第七步、含功能涂层多重孔结构的多孔氧化镁基陶瓷过滤器的制备
先将所述具有多重孔结构的多孔氧化镁基过滤器初坯进行涂层处理，在800～1260℃条件下保温2～6h，制得含功能涂层多重孔结构的多孔氧化镁基陶瓷过滤器。
所述涂层处理为下述方法中的一种：
方法Ⅰ、将具有多重孔结构的多孔氧化镁基陶瓷过滤器初坯全部浸渍于任一种功能涂层泥浆内，浸渍20～60S，烘干；
方法Ⅱ、将具有多重孔结构的多孔氧化镁基陶瓷过滤器初坯高度的40～60％浸渍于任一种功能涂层泥浆内，浸渍20～60S，烘干；
方法Ⅲ、先将具有多重孔结构的多孔氧化镁基陶瓷过滤器初坯高度的60～80％浸渍于任一种功能涂层泥浆内，浸渍20～60S，烘干；再将烘干后的具有多重孔结构的氧化镁基陶瓷过滤器初坯的未浸渍部分置于另一种功能涂层泥浆内，浸渍20～60S，烘干；
方法Ⅳ、先将具有多重孔结构的多孔氧化镁基陶瓷过滤器初坯高度的30～40％浸渍于任一种功能涂层泥浆内，浸渍20～60S，烘干；再将烘干后的具有多重孔结构的多孔氧化镁基陶瓷过滤器初坯未浸渍的一端置于另一种功能涂层泥浆内，所述置于另一种功能涂层泥浆的高度为所述多重孔结构的氧化镁基过滤器初坯高度的30～40％，浸渍20～60S，烘干。
所述菱镁矿颗粒的MgO含量大于46wt％；所述菱镁矿颗粒的粒径为1～3mm。
所述减水剂为六偏磷酸钠和三聚磷酸钠中的一种。
所述消泡剂为二甲基硅油和聚醚改性硅油中的一种。
所述添加剂为木质素磺酸盐和三聚磷酸钠的混合物、或为木质素磺酸盐和六偏磷酸钠的混合物；所述木质素磺酸盐占所添加剂50～60wt％。
所述微纳米粉体中：微纳米Al2O3粉体的Al2O3含量大于99.9wt％；微纳米TiO2粉体的TiO2含量大于99wt％；微纳米La2O3粉体的La2O3含量大于99.9wt％；微纳米CeO2粉体的CeO2含量大于99.9wt％。
所述ρ-Al2O3微粉粒径小于5μm，所述ρ-Al2O3微粉的Al2O3含量大于99wt％。
所述铝溶胶的Al2O3的含量为20～40wt％。
由于采用上述技术方案，本发明与现有技术相比有如下积极效果：
(1)本发明选取多孔氧化镁材料为含功能涂层多重孔结构的多孔氧化镁基陶瓷过滤器的主要材质，既能应用于钢液净化领域，又能用于镁和镁合金熔体的净化领域。
氧化镁是一种典型的碱性耐火材料，不仅具有高的抗侵蚀能力，还对熔融金属中的MgO、Al2O3和SiO2等非金属夹杂物具有强的吸附能力，且本发明所得多孔氧化镁材料具有微纳米孔多孔结构，对净化熔融金属有显著的效果。因此，与熔融金属净化用其他材质的过滤器相比，本发明所制制品具有更佳的综合性能；与现有的熔体和镁合金熔体净化用氧化镁基陶瓷过滤器相比，所制制品具有更高强度、耐火度和过滤效果，既可应用于钢液净化领域，又可应用于镁和镁合金熔体的净化领域。
(2)本发明制备的多孔氧化镁细粉具有特殊的微纳米多孔结构，能够提高制品的强度和抗热震性能。
本发明在埋碳条件下，菱镁矿颗粒首先经680～800℃处理后分解产生由氧化镁微晶和纳米气孔组成的多孔氧化镁团聚体。随后在1250～1450℃条件下扩散到多孔氧化镁团聚体内部的CO气体与部分氧化镁微晶发生反应，将MgO还原成Mg蒸气，生成的Mg蒸气扩散到多孔氧化镁团聚体内表面时，会与环境中少量O2反应生成MgO沉积在多孔氧化镁团聚体内表面，直至在多孔氧化镁团聚体表面形成致密包裹层。由于这种多孔氧化镁团聚体表面致密，能阻碍后期团聚体内部气孔的迁移排出，使氧化镁团聚体内部气孔保留。最后，随着热处理温度升高至1600～1650℃，多孔氧化镁团聚体内部纳米级气孔合并长大为微纳米级气孔，孔壁烧结致密化，使团聚体内部气孔全部转变为孤立的闭口气孔，即得多孔氧化镁材料。所得多孔氧化镁材料的特征在于：表面存在致密MgO层，表面结构较为光滑，内部为含微纳米孔的多孔结构，且内部气孔为孤立封闭状。
将所述多孔氧化镁材料破碎，筛分，得到多孔氧化镁细粉Ⅰ和多孔氧化镁细粉Ⅱ(多孔氧化镁细粉Ⅰ和多孔氧化镁细粉Ⅱ简称多孔氧化镁细粉，下同)，多孔氧化镁细粉含有大量的微纳米级气孔结构，内部以闭口气孔为主，表面以开口气孔为主。
本发明制得的多孔氧化镁细粉的比表面积较大，表面相对于现有的致密氧化镁较为粗糙，增大了多孔氧化镁细粉之间的接触面积，会使后续制得的具有多重孔结构的多孔氧化镁基陶瓷过滤器的骨架得到增强。多孔氧化镁细粉中闭口气孔的存在不仅可以降低具有多重孔结构的多孔氧化镁基陶瓷过滤器的密度，还可以一定程度上阻止氧化镁的水化。且采用偶联剂对多孔氧化镁细粉进行抗水化处理，进一步提高了多孔氧化镁细粉的抗水化性能。
本发明制得的多孔氧化镁细粉的表面大部分呈锯齿状结构、内部为多孔的孤立闭口气孔结构。一方面，在成型过程中，多孔氧化镁细粉的闭口气孔可极大减少挂浆成型过程中的加水量，提高制品的抗水化能力，增加具有多重孔结构的多孔氧化镁基陶瓷过滤器素坯的强度；另一方面，能够增大多孔氧化镁细粉之间的接触面积，加速界面的烧结过程，在它们之间形成良好颈部连接；这两个方面均能提高制品强度。在受到应力作用时，多孔氧化镁细粉的微纳米多孔结构还能对应力进行吸收或者分散，从而改善制品的抗热震性能。另外，引入ρ-Al2O3和铝溶胶，高温下能在多孔氧化镁细粉之间产生一定量的镁铝尖晶石，使多孔氧化镁细粉之间形成的更多的紧固连接，增强了制品的强度和热震稳定性。
(3)本发明所得制品具有多重孔结构，吸附夹杂物能力强。
其一，宏观上，所制制品具有聚氨酯泡沫烧失后产生的网眼状的宏孔结构，可极大限度地增大熔融金属与制品的接触面积，有利于吸附更多的非金属夹杂物，提高制品对钢液的过滤效率。
其二，微观上，制品的骨架上含有大量的微纳米多孔结构，一方面可以提高制品对熔融金属中的非金属夹杂物的物理吸附性能；另一方面，能显著增大制品与钢液中的非金属夹杂物的接触面积，使制品在服役过程中与熔融金属接触时能对非金属夹杂物具有更强的化学吸附能力。相比现有的氧化镁基陶瓷过滤器，本发明所制制品的骨架对钢液中各种尺寸的非金属夹杂物具有更强的吸附能力，去除小尺寸夹杂物的效果尤其明显，对熔融金属中MgO、Al2O3和SiO2等非金属夹杂物具有强的过滤效果，使本发明所制制品净化熔融金属的能力得到大幅度提升。
(4)所述功能涂层不仅能提高制品的化学和物理吸附能力，还使制品对多种非金属夹杂物同时具有强吸附能力。
一方面，制品表面附着含不同微纳米粉体的功能涂层，能提高对熔融金属中不同夹杂物的吸附能力，同时所述含不同微纳米粉体的功能涂层能进一步增大所得制品的表面粗糙度，提高制品与夹杂物的接触面积，进一步提高制品对夹杂物的吸附能力；另一方面对具有多重孔结构的多孔氧化镁基陶瓷过滤器初坯进行所述方法Ⅰ、方法Ⅱ、方法Ⅲ和方法Ⅴ涂层处理，使制品表面存在一种涂层功能涂层(Al2O3、TiO2、La2O3和CeO2中的一种)或一种涂层(Al2O3、TiO2、La2O3和CeO2中的一种)和原始表面(MgO)或两种涂层(Al2O3、TiO2、La2O3和CeO2中的2种)或两种涂层(Al2O3、TiO2、La2O3和CeO2中的2种)和原始表面(MgO)，不同表面对熔融金属中的不同夹杂物有着不同的吸附效果，所得制品集成多种表面能同时对熔融金属中的多种非金属夹杂物，具有强的吸附能力，能最大限度的滤除熔融金属中的夹杂物，提高熔融金属的纯净度。
本发明所制备的含功能涂层多重孔结构的多孔氧化镁基陶瓷过滤器：孔隙率为72.5～89％；宏孔呈网络贯通状，孔径为2～8.5mm，骨架中微纳米孔的平均孔径为580nm～2.8μm；强度高；物相组成主要为方镁石相，还存在少量镁铝尖晶石相。
因此，本发明制备的含功能涂层多重孔结构的多孔氧化镁基陶瓷过滤器不仅对熔融金属中MgO、Al2O3和SiO2等非金属夹杂物具有强的过滤效果，还具有强度高、热震稳定性好的特点，既能应用于钢液净化领域，又能应用于镁和镁合金熔体的净化领域。
附图说明
图1为本发明预制的一种多孔氧化镁材料的微观结构图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的描述，并非对其保护范围的限制。
本具体实施方式中：
所述菱镁矿颗粒的MgO含量大于46wt％；所述菱镁矿颗粒的粒径为1～3mm。
所述微纳米粉体中：微纳米Al2O3粉体的Al2O3含量大于99.9wt％；微纳米TiO2粉体的TiO2含量大于99wt％；微纳米La2O3粉体的La2O3含量大于99.9wt％；微纳米CeO2粉体的CeO2含量大于99.9wt％。
所述ρ-Al2O3微粉粒径小于5μm，所述ρ-Al2O3微粉的Al2O3含量大于99wt％。
所述铝溶胶的Al2O3的含量为20～40wt％。
所述涂层处理为下述方法中的一种：
方法Ⅰ、将具有多重孔结构的多孔氧化镁基陶瓷过滤器初坯全部浸渍于任一种功能涂层泥浆内，浸渍20～60S，烘干；
方法Ⅱ、将具有多重孔结构的多孔氧化镁基陶瓷过滤器初坯高度的40～60％浸渍于任一种功能涂层泥浆内，浸渍20～60S，烘干；
方法Ⅲ、先将具有多重孔结构的多孔氧化镁基陶瓷过滤器初坯高度的60～80％浸渍于任一种功能涂层泥浆内，浸渍20～60S，烘干；再将烘干后的具有多重孔结构的氧化镁基陶瓷过滤器初坯的未浸渍部分置于另一种功能涂层泥浆内，浸渍20～60S，烘干；
方法Ⅳ、先将具有多重孔结构的多孔氧化镁基陶瓷过滤器初坯高度的30～40％浸渍于任一种功能涂层泥浆内，浸渍20～60S，烘干；再将烘干后的具有多重孔结构的多孔氧化镁基陶瓷过滤器初坯未浸渍的一端置于另一种功能涂层泥浆内，所述置于另一种功能涂层泥浆的高度为所述多重孔结构的氧化镁基过滤器初坯高度的30～40％，浸渍20～60S，烘干。
实施例中不再赘述。
实施例1
一种含功能涂层多重孔结构的多孔氧化镁基陶瓷过滤器及其制备方法。本实施例所述制备方法的步骤是：
第一步、多孔氧化镁细粉的制备
在埋碳条件下，将菱镁矿颗粒先以3.3～4.1℃/min的速率升温至680～740℃，保温2～4h，再以2.6～3.8℃/min的速率升温至1250～1285℃，保温2.5～3.5h，然后以3.5～4.1℃/min的速率升温至1600～1650℃，保温2.5～3.6h，随炉冷却，得到多孔氧化镁材料。
将所述多孔氧化镁材料破碎，筛分，得到粒径为0.044～0.088mm的多孔氧化镁细粉和粒径小于0.044mm的多孔氧化镁细粉，粒径为0.044～0.088mm的多孔氧化镁细粉和粒径小于0.044mm的多孔氧化镁细粉依次称为多孔氧化镁细粉Ⅰ和多孔氧化镁细粉Ⅱ。
第二步、改性多孔氧化镁细粉的制备
按所述多孔氧化镁细粉Ⅰ∶硅烷偶联剂的质量比为1∶(0.2～0.4)，将所述多孔氧化镁细粉Ⅰ和所述硅烷偶联剂加入乙醇溶液中，搅拌10～30min，过滤，在110℃条件下干燥至恒重，得到改性多孔氧化镁细粉Ⅰ；所述乙醇溶液与所述多孔氧化镁细粉Ⅰ的质量比为1∶(5～9)。
按所述多孔氧化镁细粉Ⅱ∶硅烷偶联剂的质量比为1∶(0.2～0.4)，将所述多孔氧化镁细粉Ⅱ和所述硅烷偶联剂加入乙醇溶液中，搅拌10～30min，过滤，在110℃条件下干燥至恒重，得到改性多孔氧化镁细粉Ⅱ；所述乙醇溶液与所述多孔氧化镁细粉Ⅱ的质量比为1∶(5～9)。
所述改性多孔氧化镁细粉Ⅰ：气孔平均孔径为0.6～0.95μm，孔隙率为20.6～23.5％，表面开口气孔形成锯齿状结构，内部为多孔的微纳米闭口气孔结构。
所述改性多孔氧化镁细粉Ⅱ：气孔平均孔径为0.6～0.95μm，孔隙率为20.6～23.5％，表面开口气孔形成锯齿状结构，内部为多孔的微纳米闭口气孔结构。
第三步、预处理聚氨酯泡沫的制备
将规格为8～20ppi的聚氨酯泡沫置于浓度为6～8mol/L的NaOH溶液中，浸泡2～3h，取出后用去离子水洗涤3～5次，晾干，得到预处理聚氨酯泡沫。
第四步、功能涂层泥浆的制备
按添加剂∶消泡剂∶去离子水的质量比为0.2～0.4∶0.1～0.3∶100，将所述添加剂、所述消泡剂和所述水混合，得到混合溶液；再按固含量为62～76wt％，将四种微纳米粉体分别与所述混合溶液混合，搅拌均匀，制得四种功能涂层泥浆。
所述四种微纳米粉体为微纳米Al2O3粉体、微纳米TiO2粉体、微纳米La2O3粉体和微纳米CeO2粉体，所述微纳米粉体的粒径小于5μm。
所述四种功能涂层泥浆为Al2O3功能涂层泥浆、TiO2功能涂层泥浆、La2O3功能涂层泥浆和CeO2功能涂层泥浆。
第五步、具有触变性的多孔氧化镁浆体的制备
以42.6～47wt％的改性多孔氧化镁细粉Ⅰ、46～49wt％的改性多孔氧化镁细粉Ⅱ、4.6～8wt％的ρ-Al2O3微粉、0.3～1wt％的羧甲基纤维素钠为原料，将所述原料预混2～4h，外加所述原料0.04～0.075wt％的减水剂、0.5～0.65wt％的消泡剂、3.5～5.5wt％的铝溶胶和29～36wt％的去离子水，混合2～6h，得到具有触变性的多孔氧化镁浆体。
第六步、具有多重孔结构的多孔氧化镁基陶瓷过滤器初坯的制备
将所述预处理聚氨酯泡沫浸入所述具有触变性的多孔氧化镁浆体中，取出后用对辊机去除多余的具有触变性的浆体，再于室温条件下养护11～17h，于50℃～110℃条件下干燥20～26h，然后于1350～1440℃条件下保温2.3～3.1h，随炉冷却，制得具有多重孔结构的多孔氧化镁基陶瓷过滤器初坯。
第七步、含功能涂层多重孔结构的多孔氧化镁基陶瓷过滤器的制备
先将所述具有多重孔结构的多孔氧化镁基过滤器初坯进行涂层处理，在800～1260℃条件下保温2～6h，制得含功能涂层多重孔结构的多孔氧化镁基陶瓷过滤器。
所述减水剂为六偏磷酸钠。
所述消泡剂为聚醚改性硅油。
所述添加剂为木质素磺酸盐和三聚磷酸钠的混合物；所述木质素磺酸盐占所添加剂50～60wt％。
本实施例制备的含功能涂层多重孔结构的多孔氧化镁基陶瓷过滤器：孔隙率为72.5～80.3％；宏孔呈网络贯通状，孔径为2～7mm，骨架中微纳米孔的平均孔径为0.58～1.86μm；强度高；物相组成主要为方镁石相，还存在少量镁铝尖晶石相。
实施例2
一种含功能涂层多重孔结构的多孔氧化镁基陶瓷过滤器及其制备方法。本实施例所述制备方法的步骤是：
第一步、多孔氧化镁细粉的制备
在埋碳条件下，将菱镁矿颗粒先以3.8～4.6℃/min的速率升温至700～760℃，保温2～4h，再以3.0～4.2℃/min的速率升温至1305～1340℃，保温3.5～4.5h，然后以3.8～4.4℃/min的速率升温至1600～1650℃，保温2.9～3.9h，随炉冷却，得到多孔氧化镁材料。
将所述多孔氧化镁材料破碎，筛分，得到粒径为0.044～0.088mm的多孔氧化镁细粉和粒径小于0.044mm的多孔氧化镁细粉，粒径为0.044～0.088mm的多孔氧化镁细粉和粒径小于0.044mm的多孔氧化镁细粉依次称为多孔氧化镁细粉Ⅰ和多孔氧化镁细粉Ⅱ。
第二步、改性多孔氧化镁细粉的制备
按所述多孔氧化镁细粉Ⅰ∶硅烷偶联剂的质量比为1∶(0.2～0.4)，将所述多孔氧化镁细粉Ⅰ和所述硅烷偶联剂加入乙醇溶液中，搅拌10～30min，过滤，在110℃条件下干燥至恒重，得到改性多孔氧化镁细粉Ⅰ；所述乙醇溶液与所述多孔氧化镁细粉Ⅰ的质量比为1∶(5～9)。
按所述多孔氧化镁细粉Ⅱ∶硅烷偶联剂的质量比为1∶(0.2～0.4)，将所述多孔氧化镁细粉Ⅱ和所述硅烷偶联剂加入乙醇溶液中，搅拌10～30min，过滤，在110℃条件下干燥至恒重，得到改性多孔氧化镁细粉Ⅱ；所述乙醇溶液与所述多孔氧化镁细粉Ⅱ的质量比为1∶(5～9)。
所述改性多孔氧化镁细粉Ⅰ：气孔平均孔径为0.75～1.05μm，孔隙率为23～27.6％，表面开口气孔形成锯齿状结构，内部为多孔的微纳米闭口气孔结构。
所述改性多孔氧化镁细粉Ⅱ：气孔平均孔径为0.75～1.05μm，孔隙率为23～27.6％，表面开口气孔形成锯齿状结构，内部为多孔的微纳米闭口气孔结构。
第三步、预处理聚氨酯泡沫的制备
将规格为8～20ppi的聚氨酯泡沫置于浓度为6～8mol/L的NaOH溶液中，浸泡2～3h，取出后用去离子水洗涤3～5次，晾干，得到预处理聚氨酯泡沫。
第四步、功能涂层泥浆的制备
按添加剂∶消泡剂∶去离子水的质量比为0.2～0.4∶0.1～0.3∶100，将所述添加剂、所述消泡剂和所述水混合，得到混合溶液；再按固含量为62～76wt％，将四种微纳米粉体分别与所述混合溶液混合，搅拌均匀，制得四种功能涂层泥浆。
所述四种微纳米粉体为微纳米Al2O3粉体、微纳米TiO2粉体、微纳米La2O3粉体和微纳米CeO2粉体，所述微纳米粉体的粒径小于5μm。
所述四种功能涂层泥浆为Al2O3功能涂层泥浆、TiO2功能涂层泥浆、La2O3功能涂层泥浆和CeO2功能涂层泥浆。
第五步、具有触变性的多孔氧化镁浆体的制备
以45.6～50wt％的改性多孔氧化镁细粉Ⅰ、42～45wt％的改性多孔氧化镁细粉Ⅱ、5.6～8.4wt％的ρ-Al2O3微粉、0.8～1.5wt％的羧甲基纤维素钠为原料，将所述原料预混2～4h，外加所述原料0.055～0.09wt％的减水剂、0.7～0.85wt％的消泡剂、5.0～7.0wt％的铝溶胶和35～42wt％的去离子水，混合2～6h，得到具有触变性的多孔氧化镁浆体。
第六步、具有多重孔结构的多孔氧化镁基陶瓷过滤器初坯的制备
将所述预处理聚氨酯泡沫浸入所述具有触变性的多孔氧化镁浆体中，取出后用对辊机去除多余的具有触变性的浆体，再于室温条件下养护14～20h，于50℃～110℃条件下干燥17～23h，然后于1420～1510℃条件下保温3～3.8h，随炉冷却，制得具有多重孔结构的多孔氧化镁基陶瓷过滤器初坯。
第七步、含功能涂层多重孔结构的多孔氧化镁基陶瓷过滤器的制备
先将所述具有多重孔结构的多孔氧化镁基过滤器初坯进行涂层处理，在800～1260℃条件下保温2～6h，制得含功能涂层多重孔结构的多孔氧化镁基陶瓷过滤器。
所述减水剂为三聚磷酸钠。
所述消泡剂为二甲基硅油。
所述添加剂为木质素磺酸盐和六偏磷酸钠的混合物；所述木质素磺酸盐占所添加剂50～60wt％。
本实施例制备的含功能涂层多重孔结构的多孔氧化镁基陶瓷过滤器：孔隙率为74.3～82.4％；宏孔呈网络贯通状，孔径为2.3～7.5mm，骨架中微纳米孔的平均孔径为0.88～2.27μm；强度高；物相组成主要为方镁石相，还存在少量镁铝尖晶石相。
实施例3
一种含功能涂层多重孔结构的多孔氧化镁基陶瓷过滤器及其制备方法。本实施例所述制备方法的步骤是：
第一步、多孔氧化镁细粉的制备
在埋碳条件下，将菱镁矿颗粒先以4.3～5.1℃/min的速率升温至720～780℃，保温2～4h，再以3.4～4.6℃/min的速率升温至1360～1395℃，保温4.5～5.5h，然后以4.1～4.7℃/min的速率升温至1600～1650℃，保温3.3～4.2h，随炉冷却，得到多孔氧化镁材料。
将所述多孔氧化镁材料破碎，筛分，得到粒径为0.044～0.088mm的多孔氧化镁细粉和粒径小于0.044mm的多孔氧化镁细粉，粒径为0.044～0.088mm的多孔氧化镁细粉和粒径小于0.044mm的多孔氧化镁细粉依次称为多孔氧化镁细粉Ⅰ和多孔氧化镁细粉Ⅱ。
第二步、改性多孔氧化镁细粉的制备
按所述多孔氧化镁细粉Ⅰ∶硅烷偶联剂的质量比为1∶(0.2～0.4)，将所述多孔氧化镁细粉Ⅰ和所述硅烷偶联剂加入乙醇溶液中，搅拌10～30min，过滤，在110℃条件下干燥至恒重，得到改性多孔氧化镁细粉Ⅰ；所述乙醇溶液与所述多孔氧化镁细粉Ⅰ的质量比为1∶(5～9)。
按所述多孔氧化镁细粉Ⅱ∶硅烷偶联剂的质量比为1∶(0.2～0.4)，将所述多孔氧化镁细粉Ⅱ和所述硅烷偶联剂加入乙醇溶液中，搅拌10～30min，过滤，在110℃条件下干燥至恒重，得到改性多孔氧化镁细粉Ⅱ；所述乙醇溶液与所述多孔氧化镁细粉Ⅱ的质量比为1∶(5～9)。
所述改性多孔氧化镁细粉Ⅰ：气孔平均孔径为0.9～1.26μm，孔隙率为26.6～30.8％，表面开口气孔形成锯齿状结构，内部为多孔的微纳米闭口气孔结构。
所述改性多孔氧化镁细粉Ⅱ：气孔平均孔径为0.9～1.26μm，孔隙率为26.6～30.8％，表面开口气孔形成锯齿状结构，内部为多孔的微纳米闭口气孔结构。
第三步、预处理聚氨酯泡沫的制备
将规格为8～20ppi的聚氨酯泡沫置于浓度为6～8mol/L的NaOH溶液中，浸泡2～3h，取出后用去离子水洗涤3～5次，晾干，得到预处理聚氨酯泡沫。
第四步、功能涂层泥浆的制备
按添加剂∶消泡剂∶去离子水的质量比为0.2～0.4∶0.1～0.3∶100，将所述添加剂、所述消泡剂和所述水混合，得到混合溶液；再按固含量为62～76wt％，将四种微纳米粉体分别与所述混合溶液混合，搅拌均匀，制得四种功能涂层泥浆。
所述四种微纳米粉体为微纳米Al2O3粉体、微纳米TiO2粉体、微纳米La2O3粉体和微纳米CeO2粉体，所述微纳米粉体的粒径小于5μm。
所述四种功能涂层泥浆为Al2O3功能涂层泥浆、TiO2功能涂层泥浆、La2O3功能涂层泥浆和CeO2功能涂层泥浆。
第五步、具有触变性的多孔氧化镁浆体的制备
以48.6～53wt％的改性多孔氧化镁细粉Ⅰ、38～41wt％的改性多孔氧化镁细粉Ⅱ、6.6～8.8wt％的ρ-Al2O3微粉、1.2～2wt％的羧甲基纤维素钠为原料，将所述原料预混2～4h，外加所述原料0.07～0.105wt％的减水剂、0.9～1.05wt％的消泡剂、6.5～8.5wt％的铝溶胶和41～48wt％的去离子水，混合2～6h，得到具有触变性的多孔氧化镁浆体。
第六步、具有多重孔结构的多孔氧化镁基陶瓷过滤器初坯的制备
将所述预处理聚氨酯泡沫浸入所述具有触变性的多孔氧化镁浆体中，取出后用对辊机去除多余的具有触变性的浆体，再于室温条件下养护17～23h，于50℃～110℃条件下干燥14～20h，然后于1490～1580℃条件下保温3.7～4.5h，随炉冷却，制得具有多重孔结构的多孔氧化镁基陶瓷过滤器初坯。
第七步、含功能涂层多重孔结构的多孔氧化镁基陶瓷过滤器的制备
先将所述具有多重孔结构的多孔氧化镁基过滤器初坯进行涂层处理，在800～1260℃条件下保温2～6h，制得含功能涂层多重孔结构的多孔氧化镁基陶瓷过滤器。
所述减水剂为六偏磷酸钠。
所述消泡剂为二甲基硅油。
所述添加剂为木质素磺酸盐和三聚磷酸钠的混合物；所述木质素磺酸盐占所添加剂50～60wt％。
本实施例制备的含功能涂层多重孔结构的多孔氧化镁基陶瓷过滤器：孔隙率为76.5～84.3％；宏孔呈网络贯通状，孔径为2.7～7.6mm，骨架中微纳米孔的平均孔径为1.18～2.57μm；强度高；物相组成主要为方镁石相，还存在少量镁铝尖晶石相。
实施例4
一种含功能涂层多重孔结构的多孔氧化镁基陶瓷过滤器及其制备方法。本实施例所述制备方法的步骤是：
第一步、多孔氧化镁细粉的制备
在埋碳条件下，将菱镁矿颗粒先以4.8～5.6℃/min的速率升温至740～800℃，保温2～4h，再以3.8～5℃/min的速率升温至1415～1450℃，保温5.5～6.5h，然后以4.2～5℃/min的速率升温至1600～1650℃，保温3.7～4.5h，随炉冷却，得到多孔氧化镁材料。
将所述多孔氧化镁材料破碎，筛分，得到粒径为0.044～0.088mm的多孔氧化镁细粉和粒径小于0.044mm的多孔氧化镁细粉，粒径为0.044～0.088mm的多孔氧化镁细粉和粒径小于0.044mm的多孔氧化镁细粉依次称为多孔氧化镁细粉Ⅰ和多孔氧化镁细粉Ⅱ。
第二步、改性多孔氧化镁细粉的制备
按所述多孔氧化镁细粉Ⅰ∶硅烷偶联剂的质量比为1∶(0.2～0.4)，将所述多孔氧化镁细粉Ⅰ和所述硅烷偶联剂加入乙醇溶液中，搅拌10～30min，过滤，在110℃条件下干燥至恒重，得到改性多孔氧化镁细粉Ⅰ；所述乙醇溶液与所述多孔氧化镁细粉Ⅰ的质量比为1∶(5～9)。
按所述多孔氧化镁细粉Ⅱ∶硅烷偶联剂的质量比为1∶(0.2～0.4)，将所述多孔氧化镁细粉Ⅱ和所述硅烷偶联剂加入乙醇溶液中，搅拌10～30min，过滤，在110℃条件下干燥至恒重，得到改性多孔氧化镁细粉Ⅱ；所述乙醇溶液与所述多孔氧化镁细粉Ⅱ的质量比为1∶(5～9)。
所述改性多孔氧化镁细粉Ⅰ：气孔平均孔径为1.1～1.55μm，孔隙率为29.8～35.2％，表面开口气孔形成锯齿状结构，内部为多孔的微纳米闭口气孔结构。
所述改性多孔氧化镁细粉Ⅱ：气孔平均孔径为1.1～1.55μm，孔隙率为29.8～35.2％，表面开口气孔形成锯齿状结构，内部为多孔的微纳米闭口气孔结构。
第三步、预处理聚氨酯泡沫的制备
将规格为8～20ppi的聚氨酯泡沫置于浓度为6～8mol/L的NaOH溶液中，浸泡2～3h，取出后用去离子水洗涤3～5次，晾干，得到预处理聚氨酯泡沫。
第四步、功能涂层泥浆的制备
按添加剂∶消泡剂∶去离子水的质量比为0.2～0.4∶0.1～0.3∶100，将所述添加剂、所述消泡剂和所述水混合，得到混合溶液；再按固含量为62～76wt％，将四种微纳米粉体分别与所述混合溶液混合，搅拌均匀，制得四种功能涂层泥浆。
所述四种微纳米粉体为微纳米Al2O3粉体、微纳米TiO2粉体、微纳米La2O3粉体和微纳米CeO2粉体，所述微纳米粉体的粒径小于5μm。
所述四种功能涂层泥浆为Al2O3功能涂层泥浆、TiO2功能涂层泥浆、La2O3功能涂层泥浆和CeO2功能涂层泥浆。
第五步、具有触变性的多孔氧化镁浆体的制备
以51.6～56wt％的改性多孔氧化镁细粉Ⅰ、34～37wt％的改性多孔氧化镁细粉Ⅱ、7.6～9.2wt％的ρ-Al2O3微粉、1.7～2.5wt％的羧甲基纤维素钠为原料，将所述原料预混2～4h，外加所述原料0.085～0.12wt％的减水剂、1.1～1.25wt％的消泡剂、8～10wt％的铝溶胶和47～54wt％的去离子水，混合2～6h，得到具有触变性的多孔氧化镁浆体。
第六步、具有多重孔结构的多孔氧化镁基陶瓷过滤器初坯的制备
将所述预处理聚氨酯泡沫浸入所述具有触变性的多孔氧化镁浆体中，取出后用对辊机去除多余的具有触变性的浆体，再于室温条件下养护20～26h，于50℃～110℃条件下干燥11～17h，然后于1560～1650℃条件下保温4.4～5.2h，随炉冷却，制得具有多重孔结构的多孔氧化镁基陶瓷过滤器初坯。
第七步、含功能涂层多重孔结构的多孔氧化镁基陶瓷过滤器的制备
先将所述具有多重孔结构的多孔氧化镁基过滤器初坯进行涂层处理，在800～1260℃条件下保温2～6h，制得含功能涂层多重孔结构的多孔氧化镁基陶瓷过滤器。
所述减水剂为三聚磷酸钠。
所述消泡剂为聚醚改性硅油。
所述添加剂为木质素磺酸盐和六偏磷酸钠的混合物；所述木质素磺酸盐占所添加剂50～60wt％。
本实施例制备的含功能涂层多重孔结构的多孔氧化镁基陶瓷过滤器：孔隙率为79.8～89％；宏孔呈网络贯通状，孔径为2.9～8.5mm，骨架中微纳米孔的平均孔径为1.48～2.8μm；强度高；物相组成主要为方镁石相，还存在少量镁铝尖晶石相。
本具体实施方式与现有技术相比有如下积极效果：
(1)本具体实施方式选取多孔氧化镁材料为含功能涂层多重孔结构的多孔氧化镁基陶瓷过滤器的主要材质，既能应用于钢液净化领域，又能用于镁和镁合金熔体的净化领域。
氧化镁是一种典型的碱性耐火材料，不仅具有高的抗侵蚀能力，还对熔融金属中的MgO、Al2O3和SiO2等非金属夹杂物具有强的吸附能力，且本具体实施方式所得多孔氧化镁材料具有微纳米孔多孔结构，对净化熔融金属有显著的效果。因此，与熔融金属净化用其他材质的过滤器相比，本具体实施方式所制制品具有更佳的综合性能；与现有的熔体和镁合金熔体净化用氧化镁基陶瓷过滤器相比，所制制品具有更高强度、耐火度和过滤效果，既可应用于钢液净化领域，又可应用于镁和镁合金熔体的净化领域。
(2)本具体实施方式制备的多孔氧化镁细粉具有特殊的微纳米多孔结构，能够提高制品的强度和抗热震性能。
本具体实施方式在埋碳条件下，菱镁矿颗粒首先经680～800℃处理后分解产生由氧化镁微晶和纳米气孔组成的多孔氧化镁团聚体。随后在1250～1450℃条件下扩散到多孔氧化镁团聚体内部的CO气体与部分氧化镁微晶发生反应，将MgO还原成Mg蒸气，生成的Mg蒸气扩散到多孔氧化镁团聚体内表面时，会与环境中少量O2反应生成MgO沉积在多孔氧化镁团聚体内表面，直至在多孔氧化镁团聚体表面形成致密包裹层。由于这种多孔氧化镁团聚体表面致密，能阻碍后期团聚体内部气孔的迁移排出，使氧化镁团聚体内部气孔保留。最后，随着热处理温度升高至1600～1650℃，多孔氧化镁团聚体内部纳米级气孔合并长大为微纳米级气孔，孔壁烧结致密化，使团聚体内部气孔全部转变为孤立的闭口气孔，即得如图1所示多孔氧化镁材料。图1为实施例1预制的一种多孔氧化镁材料的微观结构图，从图1可以看出：所得多孔氧化镁材料表面存在致密MgO层，表面结构较为光滑，内部为含微纳米孔的多孔结构，且内部气孔为孤立封闭状。
将所述多孔氧化镁材料破碎，筛分，得到多孔氧化镁细粉Ⅰ和多孔氧化镁细粉Ⅱ(多孔氧化镁细粉Ⅰ和多孔氧化镁细粉Ⅱ简称多孔氧化镁细粉，下同)，多孔氧化镁细粉含有大量的微纳米级气孔结构，内部以闭口气孔为主，表面以开口气孔为主。
本具体实施方式制得的多孔氧化镁细粉的比表面积较大，表面相对于现有的致密氧化镁较为粗糙，增大了多孔氧化镁细粉之间的接触面积，会使后续制得的具有多重孔结构的多孔氧化镁基陶瓷过滤器的骨架得到增强。多孔氧化镁细粉中闭口气孔的存在不仅可以降低具有多重孔结构的多孔氧化镁基陶瓷过滤器的密度，还可以一定程度上阻止氧化镁的水化。且采用偶联剂对多孔氧化镁细粉进行抗水化处理，进一步提高了多孔氧化镁细粉的抗水化性能。
本具体实施方式制得的多孔氧化镁细粉的表面大部分呈锯齿状结构、内部为多孔的孤立闭口气孔结构。一方面，在成型过程中，多孔氧化镁细粉的闭口气孔可极大减少挂浆成型过程中的加水量，提高制品的抗水化能力，增加具有多重孔结构的多孔氧化镁基陶瓷过滤器素坯的强度；另一方面，能够增大多孔氧化镁细粉之间的接触面积，加速界面的烧结过程，在它们之间形成良好颈部连接；这两个方面均能提高制品强度。在受到应力作用时，多孔氧化镁细粉的微纳米多孔结构还能对应力进行吸收或者分散，从而改善制品的抗热震性能。另外，引入ρ-Al2O3和铝溶胶，高温下能在多孔氧化镁细粉之间产生一定量的镁铝尖晶石，使多孔氧化镁细粉之间形成的更多的紧固连接，增强了制品的强度和热震稳定性。
(3)本具体实施方式所得制品具有多重孔结构，吸附夹杂物能力强。
其一，宏观上，所制制品具有聚氨酯泡沫烧失后产生的网眼状的宏孔结构，可极大限度地增大熔融金属与制品的接触面积，有利于吸附更多的非金属夹杂物，提高制品对钢液的过滤效率。
其二，微观上，制品的骨架上含有大量的微纳米多孔结构，一方面可以提高制品对熔融金属中的非金属夹杂物的物理吸附性能；另一方面，能显著增大制品与钢液中的非金属夹杂物的接触面积，使制品在服役过程中与熔融金属接触时能对非金属夹杂物具有更强的化学吸附能力。相比现有的氧化镁基陶瓷过滤器，本具体实施方式所制制品的骨架对钢液中各种尺寸的非金属夹杂物具有更强的吸附能力，去除小尺寸夹杂物的效果尤其明显，对熔融金属中MgO、Al2O3和SiO2等非金属夹杂物具有强的过滤效果，使本具体实施方式所制制品净化熔融金属的能力得到大幅度提升。
(4)所述功能涂层不仅能提高制品的化学和物理吸附能力，还使制品对多种非金属夹杂物同时具有强吸附能力。
一方面，制品表面附着含不同微纳米粉体的功能涂层，能提高对熔融金属中不同夹杂物的吸附能力，同时所述含不同微纳米粉体的功能涂层能进一步增大所得制品的表面粗糙度，提高制品与夹杂物的接触面积，进一步提高制品对夹杂物的吸附能力；另一方面对具有多重孔结构的多孔氧化镁基陶瓷过滤器初坯进行所述方法Ⅰ、方法Ⅱ、方法Ⅲ和方法Ⅴ涂层处理，使制品表面存在一种涂层功能涂层(Al2O3、TiO2、La2O3和CeO2中的一种)或一种涂层(Al2O3、TiO2、La2O3和CeO2中的一种)和原始表面(MgO)或两种涂层(Al2O3、TiO2、La2O3和CeO2中的2种)或两种涂层(Al2O3、TiO2、La2O3和CeO2中的2种)和原始表面(MgO)，不同表面对熔融金属中的不同夹杂物有着不同的吸附效果，所得制品集成多种表面能同时对熔融金属中的多种非金属夹杂物，具有强的吸附能力，能最大限度的滤除熔融金属中的夹杂物，提高熔融金属的纯净度。
本具体实施方式所制备的含功能涂层多重孔结构的多孔氧化镁基陶瓷过滤器：孔隙率为72.5～89％；宏孔呈网络贯通状，孔径为2～8.5mm，骨架中微纳米孔的平均孔径为580nm～2.8μm；强度高；物相组成主要为方镁石相，还存在少量镁铝尖晶石相。
因此，本具体实施方式制备的含功能涂层多重孔结构的多孔氧化镁基陶瓷过滤器不仅对熔融金属中MgO、Al2O3和SiO2等非金属夹杂物具有强的过滤效果，还具有强度高、热震稳定性好的特点，既能应用于钢液净化领域，又能应用于镁和镁合金熔体的净化领域。

Claims (9)

1.一种含功能涂层多重孔结构的多孔氧化镁基陶瓷过滤器的制备方法，其技术特征在于所述制备方法的步骤是：
第一步、多孔氧化镁细粉的制备
在埋碳条件下，将菱镁矿颗粒先以3.3～5.6℃/min的速率升温至680～800℃，保温2～4h，再以2.6～5℃/min的速率升温至1250～1450℃，保温2.5～6.5h，然后以3.5～5℃/min的速率升温至1600～1650℃，保温2.5～4.5h，随炉冷却，得到多孔氧化镁材料；
将所述多孔氧化镁材料破碎，筛分，得到粒径为0.044～0.088mm的多孔氧化镁细粉和粒径小于0.044mm的多孔氧化镁细粉，粒径为0.044～0.088mm的多孔氧化镁细粉和粒径小于0.044mm的多孔氧化镁细粉依次称为多孔氧化镁细粉Ⅰ和多孔氧化镁细粉Ⅱ；
第二步、改性多孔氧化镁细粉的制备
按所述多孔氧化镁细粉Ⅰ∶硅烷偶联剂的质量比为1∶(0.2～0.4)，将所述多孔氧化镁细粉Ⅰ和所述硅烷偶联剂加入乙醇溶液中，搅拌10～30min，过滤，在110℃条件下干燥至恒重，得到改性多孔氧化镁细粉Ⅰ；所述乙醇溶液与所述多孔氧化镁细粉Ⅰ的质量比为1∶(5～9)；
按所述多孔氧化镁细粉Ⅱ∶硅烷偶联剂的质量比为1∶(0.2～0.4)，将所述多孔氧化镁细粉Ⅱ和所述硅烷偶联剂加入乙醇溶液中，搅拌10～30min，过滤，在110℃条件下干燥至恒重，得到改性多孔氧化镁细粉Ⅱ；所述乙醇溶液与所述多孔氧化镁细粉Ⅱ的质量比为1∶(5～9)；
所述改性多孔氧化镁细粉Ⅰ：气孔平均孔径为600nm～1.55μm，孔隙率为20.6～35.2％，表面开口气孔形成锯齿状结构，内部为多孔的微纳米闭口气孔结构；
所述改性多孔氧化镁细粉Ⅱ：气孔平均孔径为600nm～1.55μm，孔隙率为20.6～35.2％，表面开口气孔形成锯齿状结构，内部为多孔的微纳米闭口气孔结构；
第三步、预处理聚氨酯泡沫的制备
将规格为8～20ppi的聚氨酯泡沫置于浓度为6～8mol/L的NaOH溶液中，浸泡2～3h，取出后用去离子水洗涤3～5次，晾干，得到预处理聚氨酯泡沫；
第四步、功能涂层泥浆的制备
按添加剂∶消泡剂∶去离子水的质量比为0.2～0.4∶0.1～0.3∶100，将所述添加剂、所述消泡剂和所述水混合，得到混合溶液；再按固含量为62～76wt％，将四种微纳米粉体分别与所述混合溶液混合，搅拌均匀，制得四种功能涂层泥浆；
所述四种微纳米粉体为微纳米Al2O3粉体、微纳米TiO2粉体、微纳米La2O3粉体和微纳米CeO2粉体，所述微纳米粉体的粒径小于5μm；
所述四种功能涂层泥浆为Al2O3功能涂层泥浆、TiO2功能涂层泥浆、La2O3功能涂层泥浆和CeO2功能涂层泥浆；
第五步、具有触变性的多孔氧化镁浆体的制备
以42.6～56wt％的改性多孔氧化镁细粉Ⅰ、34～49wt％的改性多孔氧化镁细粉Ⅱ、4.6～9.2wt％的ρ-Al2O3微粉、0.3～2.5wt％的羧甲基纤维素钠为原料，将所述原料预混2～4h，外加所述原料0.04～0.12wt％的减水剂、0.5～1.25wt％的消泡剂、3.5～10wt％的铝溶胶和29～54wt％的去离子水，混合2～6h，得到具有触变性的多孔氧化镁浆体；
第六步、具有多重孔结构的多孔氧化镁基陶瓷过滤器初坯的制备
将所述预处理聚氨酯泡沫浸入所述具有触变性的多孔氧化镁浆体中，取出后用对辊机去除多余的具有触变性的浆体，再于室温条件下养护11～26h，于50℃～110℃条件下干燥11～26h，然后于1350～1650℃条件下保温2.3～5.2h，随炉冷却，制得具有多重孔结构的多孔氧化镁基陶瓷过滤器初坯；
第七步、含功能涂层多重孔结构的多孔氧化镁基陶瓷过滤器的制备
先将所述具有多重孔结构的多孔氧化镁基过滤器初坯进行涂层处理，在800～1260℃条件下保温2～6h，制得含功能涂层多重孔结构的多孔氧化镁基陶瓷过滤器；
所述涂层处理为下述方法中的一种：
方法Ⅰ、将具有多重孔结构的多孔氧化镁基陶瓷过滤器初坯全部浸渍于任一种功能涂层泥浆内，浸渍20～60S，烘干；
方法Ⅱ、将具有多重孔结构的多孔氧化镁基陶瓷过滤器初坯高度的40～60％浸渍于任一种功能涂层泥浆内，浸渍20～60S，烘干；
方法Ⅲ、先将具有多重孔结构的多孔氧化镁基陶瓷过滤器初坯高度的60～80％浸渍于任一种功能涂层泥浆内，浸渍20～60S，烘干；再将烘干后的具有多重孔结构的氧化镁基陶瓷过滤器初坯的未浸渍部分置于另一种功能涂层泥浆内，浸渍20～60S，烘干；
方法Ⅳ、先将具有多重孔结构的多孔氧化镁基陶瓷过滤器初坯高度的30～40％浸渍于任一种功能涂层泥浆内，浸渍20～60S，烘干；再将烘干后的具有多重孔结构的多孔氧化镁基陶瓷过滤器初坯未浸渍的一端置于另一种功能涂层泥浆内，所述置于另一种功能涂层泥浆的高度为所述多重孔结构的氧化镁基过滤器初坯高度的30～40％，浸渍20～60S，烘干。
2.根据权利要求1所述的含功能涂层多重孔结构的多孔氧化镁基陶瓷过滤器的制备方法，其特征在于所述菱镁矿颗粒的MgO含量大于46wt％；所述菱镁矿颗粒的粒径为1～3mm。
3.根据权利要求1所述的含功能涂层多重孔结构的多孔氧化镁基陶瓷过滤器的制备方法，其特征在于所述减水剂为六偏磷酸钠和三聚磷酸钠中的一种。
4.根据权利要求1所述的含功能涂层多重孔结构的多孔氧化镁基陶瓷过滤器的制备方法，其特征在于所述消泡剂为二甲基硅油和聚醚改性硅油中的一种。
5.根据权利要求1所述的含功能涂层多重孔结构的多孔氧化镁基陶瓷过滤器的制备方法，其特征在于所述添加剂为木质素磺酸盐和三聚磷酸钠的混合物、或为木质素磺酸盐和六偏磷酸钠的混合物；所述木质素磺酸盐占所添加剂50～60wt％。
6.根据权利要求1所述的含功能涂层多重孔结构的多孔氧化镁基陶瓷过滤器的制备方法，其特征在于所述微纳米粉体中：微纳米Al2O3粉体的Al2O3含量大于99.9wt％；微纳米TiO2粉体的TiO2含量大于99wt％；微纳米La2O3粉体的La2O3含量大于99.9wt％；微纳米CeO2粉体的CeO2含量大于99.9wt％。
7.根据权利要求1所述的含功能涂层多重孔结构的多孔氧化镁基陶瓷过滤器的制备方法，其特征在于所述ρ-Al2O3微粉粒径小于5μm，所述ρ-Al2O3微粉的Al2O3含量大于99wt％。
8.根据权利要求1所述的含功能涂层多重孔结构的多孔氧化镁基陶瓷过滤器的制备方法，其特征在于所述铝溶胶的Al2O3的含量为20～40wt％。
9.一种含功能涂层多重孔结构的多孔氧化镁基陶瓷过滤器，其特征在于所述含功能涂层多重孔结构的多孔氧化镁基陶瓷过滤器是根据权利要求1～8项中任一项所述的含功能涂层多重孔结构的多孔氧化镁基陶瓷过滤器的制备方法所制备的含功能涂层多重孔结构的多孔氧化镁基陶瓷过滤器。
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