CN112745135A - 一种氧化镁-碳化硅-碳多孔陶瓷过滤器及其制备方法 - Google Patents

一种氧化镁-碳化硅-碳多孔陶瓷过滤器及其制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN112745135A
CN112745135A CN202110025242.6A CN202110025242A CN112745135A CN 112745135 A CN112745135 A CN 112745135A CN 202110025242 A CN202110025242 A CN 202110025242A CN 112745135 A CN112745135 A CN 112745135A
Authority
CN
China
Prior art keywords
silicon carbide
ceramic filter
magnesium oxide
porous ceramic
carbon
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN202110025242.6A
Other languages
English (en)
Other versions
CN112745135B (zh
Inventor
鄢文
彭望定
支瑾娜
陈哲
李光强
郑万
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Wuhan University of Science and Engineering WUSE
Original Assignee
Wuhan University of Science and Engineering WUSE
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Wuhan University of Science and Engineering WUSE filed Critical Wuhan University of Science and Engineering WUSE
Priority to CN202110025242.6A priority Critical patent/CN112745135B/zh
Publication of CN112745135A publication Critical patent/CN112745135A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN112745135B publication Critical patent/CN112745135B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B38/00—Porous mortars, concrete, artificial stone or ceramic ware; Preparation thereof
    • C04B38/06—Porous mortars, concrete, artificial stone or ceramic ware; Preparation thereof by burning-out added substances by burning natural expanding materials or by sublimating or melting out added substances
    • C04B38/063—Preparing or treating the raw materials individually or as batches
    • C04B38/0635—Compounding ingredients
    • C04B38/0645—Burnable, meltable, sublimable materials
    • C04B38/067—Macromolecular compounds
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22C—FOUNDRY MOULDING
    • B22C9/00—Moulds or cores; Moulding processes
    • B22C9/08—Features with respect to supply of molten metal, e.g. ingates, circular gates, skim gates
    • B22C9/086—Filters
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D1/00—Treatment of fused masses in the ladle or the supply runners before casting
    • B22D1/007—Treatment of the fused masses in the supply runners
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/515—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics
    • C04B35/56—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics based on carbides or oxycarbides
    • C04B35/565—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics based on carbides or oxycarbides based on silicon carbide
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/66—Monolithic refractories or refractory mortars, including those whether or not containing clay
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B41/00—After-treatment of mortars, concrete, artificial stone or ceramics; Treatment of natural stone
    • C04B41/009—After-treatment of mortars, concrete, artificial stone or ceramics; Treatment of natural stone characterised by the material treated
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B41/00—After-treatment of mortars, concrete, artificial stone or ceramics; Treatment of natural stone
    • C04B41/45—Coating or impregnating, e.g. injection in masonry, partial coating of green or fired ceramics, organic coating compositions for adhering together two concrete elements
    • C04B41/50—Coating or impregnating, e.g. injection in masonry, partial coating of green or fired ceramics, organic coating compositions for adhering together two concrete elements with inorganic materials
    • C04B41/5093—Coating or impregnating, e.g. injection in masonry, partial coating of green or fired ceramics, organic coating compositions for adhering together two concrete elements with inorganic materials with elements other than metals or carbon
    • C04B41/5096—Silicon
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B41/00—After-treatment of mortars, concrete, artificial stone or ceramics; Treatment of natural stone
    • C04B41/80—After-treatment of mortars, concrete, artificial stone or ceramics; Treatment of natural stone of only ceramics
    • C04B41/81—Coating or impregnation
    • C04B41/85—Coating or impregnation with inorganic materials
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/60—Aspects relating to the preparation, properties or mechanical treatment of green bodies or pre-forms
    • C04B2235/602—Making the green bodies or pre-forms by moulding
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/60—Aspects relating to the preparation, properties or mechanical treatment of green bodies or pre-forms
    • C04B2235/606—Drying
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/65—Aspects relating to heat treatments of ceramic bodies such as green ceramics or pre-sintered ceramics, e.g. burning, sintering or melting processes
    • C04B2235/656—Aspects relating to heat treatments of ceramic bodies such as green ceramics or pre-sintered ceramics, e.g. burning, sintering or melting processes characterised by specific heating conditions during heat treatment
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/65—Aspects relating to heat treatments of ceramic bodies such as green ceramics or pre-sintered ceramics, e.g. burning, sintering or melting processes
    • C04B2235/656—Aspects relating to heat treatments of ceramic bodies such as green ceramics or pre-sintered ceramics, e.g. burning, sintering or melting processes characterised by specific heating conditions during heat treatment
    • C04B2235/6567—Treatment time
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P10/00—Technologies related to metal processing
    • Y02P10/20—Recycling

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Filtering Materials (AREA)
  • Catalysts (AREA)

Abstract

本发明涉及一种氧化镁‑碳化硅‑碳多孔陶瓷过滤器及其制备方法。其技术方案是：以改性多孔镁质细粉、改性焦炭沥青粉、单质硅粉和羧甲基纤维素钠为原料，加入减水剂、消泡剂、铝溶胶和去离子水，搅拌，得到具有触变性的陶瓷浆体。将碳化硅预形体浸入具有触变性的陶瓷浆体中，取出后离心处理，养护，干燥，在埋碳气氛和1400～1600℃条件下保温2～6h，冷却，制得氧化镁‑碳化硅‑碳多孔陶瓷过滤器。本发明具有过滤效果优异、强度高和热震稳定性好的特点；既适用于钢液净化领域，又适用于镁熔体和镁合金熔体净化领域。

Description

一种氧化镁-碳化硅-碳多孔陶瓷过滤器及其制备方法
技术领域
本发明属于多孔陶瓷过滤器技术领域。尤其涉及一种氧化镁-碳化硅-碳多孔陶瓷过滤器及其制备方法。
背景技术
熔融金属(钢液、镁熔体和镁合金熔体等)中的绝大部分夹杂物的尺寸小于50μm，这种小尺寸的夹杂物在精炼的过程中很难上浮被顶渣吸收除去，导致了在浇铸过程中，熔融金属中的夹杂物含量仍较高，这不但会导致水口的堵塞，还会严重影响金属铸件的质量，危害铸件的性能。因此，如何进一步降低钢液中的夹杂物的数量，提高金属的品质已经成为亟需解决的问题。
熔融金属的净化技术主要分为熔剂净化和非熔剂净化。熔剂净化主要选择易吸收夹杂物的熔剂，实现熔融金属的净化。这种净化方式会增加熔融金属的损耗，此外还会在一定程度上引入夹杂物。非熔剂净化主要是包含两个方面：一是创建动力学条件促使夹杂物凝集长大，使夹杂物容易上浮而被顶渣吸收；二是采用具有强吸附能力的功能耐火材料制成多孔陶瓷过滤器，吸附和过滤夹杂物，实现熔融金属的深度净化。相比于熔剂净化和创建动力学条件，多孔陶瓷过滤器具有特殊的三维立体结构，能够通过滤饼效应、吸附效应和整流效应对熔融金属中的夹杂物有着优异的滤除效果，同时多孔陶瓷过滤器运用于金属浇铸的最终环节，对金属材料的质量有着决定性的作用。
在炼钢领域中，钢液过滤器主要采用CaO、Al2O3、SiC和ZrO2等多孔陶瓷过滤器，但因易水化(CaO)、热震稳定性差(Al2O3)、过滤效果差(SiC)和体积稳定性差(ZrO2)等因素限制了钢液过滤器技术的发展。
目前，技术人员又在镁和镁合金净化领域做了大量的工作。如“一种氧化镁泡沫陶瓷过滤器及其制备方法”(CN200910220791.8)专利技术，采用致密氧化镁为原料，虽制得氧化镁泡沫陶瓷过滤器，但其骨架表面致密，使得制品对小尺寸的夹杂物的滤除效果较差，且因纯氧化镁大的膨胀系数，导致过滤器制品的热震稳定性较差。
又如“一种氧化镁晶须原位合成尖晶石增强氧化镁基泡沫陶瓷及其制备方法”(CN201810307631.6)专利技术，采用含氧化镁晶须的致密氧化镁陶瓷粉、流变剂和铝溶胶，虽制得尖晶石增强氧化镁基陶瓷过滤器，但在试样烧制过程中，原位生成的尖晶石会发生体积膨胀，且氧化镁的膨胀系数较大，制品的热震稳定性较差。另外，陶瓷过滤器骨架表面致密，导致了对小尺寸夹杂物的过滤性能降低。
又如“一种尖晶石增强氧化镁基泡沫陶瓷过滤器及其制备方法”(CN201810307618.0)专利技术，采用含纳米氧化镧烧结助剂的氧化镁陶瓷粉料、纳米铝溶胶和流变剂为原料，以无水乙醇为分散介质，虽制得尖晶石增强氧化镁基泡沫陶瓷过滤器，但无水乙醇易挥发，在制备陶瓷过滤器的过程中，会严重影响浆体的性能，导致挂浆效果下降。再者，采用纳米氧化镧为助烧剂，会促使陶瓷过滤器骨架严重致密化，进而导致过滤器对熔融金属中的小尺寸夹杂物滤除效果降低。
在钢液净化领域中，如“具有多重孔结构的多孔氧化镁基陶瓷过滤器及其制备方法”(CN201911398532.4)专利技术，采用不同级配的多孔氧化镁细粉，制备了具有多重孔结构的多孔氧化镁基陶瓷过滤器，该制品不仅复制了聚氨酯模板的宏观可见孔，还具有多孔氧化镁细粉原料自身的微纳米孔结构。该制品具有的多重孔结构虽能增大与夹杂物的接触面，但是聚氨酯烧失后在制品骨架内部留下的孔洞，使得该制品的强度有待进一步增强以适用于大通量钢液净化领域。
由此可见，采用致密氧化镁为原料制备的氧化镁多孔陶瓷过滤器，其骨架表面相对致密，会严重影响过滤器对熔融金属中的小尺寸夹杂物滤除效果，且因致密氧化镁大的膨胀系数，导致过滤器制品的热震稳定性较差；采用含有微纳米孔的细粉制备的过滤器虽能提高对夹杂物的滤除效果，但是强度还有待于进一步改善。
发明内容
本发明旨在克服现有技术缺陷，目的是提供一种氧化镁-碳化硅-碳多孔陶瓷过滤器及其制备方法，用该方法制备的氧化镁-碳化硅-碳多孔陶瓷过滤器热震稳定性好、过滤效果优异和强度高；既适用于钢液净化领域，又适用于镁熔体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：
步骤1、多孔氧化镁颗粒的制备
步骤1.1、将菱镁矿颗粒置于中温炉，先以2～6℃/min的速率升温至650～800℃，保温2.5～4.5h；再以2.2～4.6℃/min的速率升温至1150～1350℃，保温2～7h，冷却，得到多孔氧化镁团聚体。
步骤1.2、按所述多孔氧化镁团聚体∶铝溶胶的质量比为100∶(24～32)，先将所述多孔氧化镁团聚体置于真空搅拌机中，抽真空至2～3kPa，再加入所述铝溶胶，搅拌15～30min，关闭真空系统，得到混合料。
步骤1.3、将所述混合料在110～120℃条件下干燥18～36h，然后置于高温炉内，以3～5℃/min的速率升温至1650～1750℃，保温3～7h，冷却，得到多孔氧化镁颗粒。
步骤2、改性多孔镁质细粉的制备
步骤2.1、按照去离子水∶催化剂的质量比为100∶(1.5～5.5)，将所述去离子水和所述催化剂置于搅拌机中，搅拌5～10min，得到改性溶液。
步骤2.2、按所述多孔氧化镁颗粒∶所述改性溶液质量比为100∶(38～43)，将所述多孔氧化镁颗粒置于真空装置中，抽真空至1.9～2.1kPa，再加入所述改性溶液，静置15～30min，关闭抽真空系统，在110～150℃条件下干燥24～36h，得到改性多孔镁质颗粒。
步骤2.3、将所述改性多孔镁质颗粒破粉碎，筛分，得到粒径小于30μm的改性多孔镁质细粉。
所述改性多孔镁质细粉：气孔平均孔径为550nm～1.6μm，孔隙率为20～38％，表面具有贯通状结构，内部气孔附着催化剂。
步骤3、碳化硅预形体的制备
按环己烷∶烯丙基氢聚碳硅烷的质量比为(2～12)∶1，将所述环己烷和所述烯丙基氢聚碳硅烷置于搅拌机中，搅拌5～10min，再加入占所述环己烷和所述烯丙基氢聚碳硅烷的质量和0.08～0.14wt％的铂的络合物溶液，搅拌5～10min，关闭搅拌机，得到混合溶液；然后将聚氨酯泡沫模板浸渍在所述混合溶液中，手动挤压，重复浸渍-手动挤压过程2～5次，取出后在室温条件下放置24～36h，在1100～1300℃和氮气气氛中保温1～2h，冷却至室温，得到碳化硅预形体。
步骤4、氧化镁-碳化硅-碳多孔陶瓷过滤器的制备
步骤4.1、以90～95wt％的所述改性多孔镁质细粉、2～6wt％的改性焦炭沥青粉、1～2wt％单质硅粉和0.5～2.5wt％的羧甲基纤维素钠为原料，预混2～4h，外加占所述原料0.035～0.15wt％的减水剂、0.24～1.3wt％的消泡剂、2～12wt％的铝溶胶和25～40wt％的去离子水，搅拌20～40min，得到具有触变性的陶瓷浆体。
步骤4.2、将所述碳化硅预形体浸入所述具有触变性的陶瓷浆体中，取出后置于离心机中，以700～800r/min的转速处理3～5min，得到多孔陶瓷过滤器素坯。
步骤4.3、将所述多孔陶瓷过滤器素坯于室温条件下养护9～25h，再于50～110℃条件下干燥10～25h，在埋碳气氛和1400～1600℃条件下保温2～6h，冷却，制得氧化镁-碳化硅-碳多孔陶瓷过滤器。
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。
所述催化剂为九水硝酸铁、六水硝酸钴和六水硝酸镍中的一种；所述九水硝酸铁中Fe(NO3)3·9H2O含量大于98wt％，所述六水硝酸钴中Co(NO3)2·6H2O的含量大于98wt％，所述六水硝酸镍中Ni(NO3)2·6H2O含量大于98wt％。
所述聚氨酯泡沫模板为开孔软泡沫模板；所述聚氨酯泡沫模板的孔径尺寸为8～20ppi。
所述铂的络合物溶液中的Pt含量为0.001～0.01wt％。
所述烯丙基氢聚碳硅烷的平均分子量为5040～24960。
所述改性焦炭沥青粉的碳含量为≥70wt％；所述改性焦炭沥青粉的粒径＜74μm。
所述单质硅粉的粒径＜45μm；所述单质硅粉的Si含量＞98wt％。
所述减水剂为木质素磺酸钠或为聚羧酸盐；所述木质素磺酸钠中的木质素含量为45～60wt％，所述聚羧酸盐中的侧链分子量为700～2300。
所述消泡剂为二甲基硅油或为聚醚改性硅油。
步骤1.2和步骤4.1所述铝溶胶相同，所述铝溶胶的Al2O3含量为20～45wt％。
由于采用以上技术方案，本发明与现有技术相比具有如下积极效果：
(1)本发明利用SiC骨架对氧化镁-碳化硅-碳多孔陶瓷过滤器进行增强，显著提高了制品的热震稳定性和强度。
目前采用有机泡沫浸渍法制备多孔陶瓷时，骨架内部为中空结构，其强度较低。尽管通过多次真空浸渍对骨架内部进行增强，但制品尺寸受到极大限制；本发明在制备氧化镁-碳化硅-碳多孔陶瓷过滤器的过程中首先制得碳化硅预形体，在此基础上进行挂浆，所制制品内部为碳化硅预形体，弥补了现有过滤器骨架内部为中空结构的缺陷，极大地提高了制品的强度和热震稳定性。
(2)本发明采用改性多孔镁质细粉为原料，生成特殊分布的碳化硅晶须，可进一步提高所制制品的强度和热震稳定性。
相比于现有以致密氧化镁粉体为原料制得的多孔陶瓷过滤器，本发明采用的具有贯通孔的改性多孔镁质细粉更有利于提高制品的强度和热震稳定性：
①、本发明采用的具有多孔结构的改性多孔镁质细粉为原料，其粗糙的表面结构极大的增加了陶瓷浆体与碳化硅预形体的接触面积，提高了挂浆性能，增大了骨架厚度。
②、在现有含碳材料中，氧化物颗粒表面相对光滑，氧化物颗粒与碳之间烧结程度较弱，难以形成颈部连接；相比于现有含碳材料，本制品中采用的改性多孔镁质细粉粗糙的表面结构会增大改性多孔镁质细粉之间、改性多孔镁质细粉与改性焦油沥青粉之间的接触面积，促进高温烧结过程中的物质传输速率与各颗粒之间连接颈部长大，使它们之间形成锯齿咬合结构，增大了制品的强度。
③、在现有镁碳材料中，SiC晶须只能形成在基质粉体之间的孔隙中，主要靠包裹或者交织基质中细粉来提高材料强度和热震稳定性，但氧化镁和碳的界面相容性差，导致材料容易损毁；本发明采用的改性多孔镁质细粉中微纳米孔的存在可为SiC晶须的生长提供着位点，使得生成的碳化硅晶须钉扎在MgO-MgO和MgO-C界面之间，进一步提高了制品的强度和热震稳定性。
(3)本发明所制制品的骨架具有微纳米孔多孔结构，并含有碳，对熔融金属中的非金属夹杂物具有更强的吸附能力。
相比于目前骨架表面致密的过滤器。本发明在采用改性多孔镁质细粉为原料的基础上，进一步引入碳，可进一步提高所制制品对熔融金属中非金属夹杂物的吸附能力：
①、本发明所制制品，其骨架表面的多孔结构可极大的增加过滤器与熔融金属中的非金属夹杂物接触面积，提高过滤器对非金属夹杂物的物理吸附能力；
②、碳的引入可增大非金属夹杂物与制品的润湿角，有利于进一步提高制品对非金属夹杂物的吸附能力；
③、在熔融金属过滤过程中，本发明所制制品中的碳与氧化镁发生碳热还原反应，碳将氧化镁还原成Mg蒸气，可显著去除熔融金属中的夹杂物。其原因主要有以下两个方面：
第一，生成的Mg蒸气扩散到熔融金属中，与熔融金属中的氧和其它夹杂物反应形成更大的夹杂物，脱氧的同时促进夹杂物上浮被顶渣吸收，进而降低熔融金属中氧和非金属夹杂物的含量；
第二，在过滤器与熔融金属的界面，Mg蒸气与熔融金属中氧反应生成具有较高活性的MgO，生成的高活性MgO可显著吸附熔融金属中的MgO夹杂物，同时可与其它非金属夹杂物发生化学反应，降低了熔融金属中的夹杂物。
④、氧化镁-碳碳热还原反应产生的气体，可均匀的通过所制制品骨架表面的多孔结构散气布气，虏获熔融金属中的小尺寸夹杂物后上浮被顶渣吸收，进一步提高了制品的过滤效果。
本发明所制备的氧化镁-碳化硅-碳多孔陶瓷过滤器经检测：孔隙率为83～92％；宏孔呈网络贯通状，孔径为3～8mm，骨架的平均孔径为600nm～3μm；常温耐压强度为2～4MPa；物相组成主要为方镁石相、石墨相、镁橄榄石相和β-SiC相。
因此，本发明制备的晶须增强氧化镁-碳化硅-碳多孔陶瓷过滤器过滤效果优异、强度高和热震稳定性好的特点；既适用于钢液净化领域，又适用于镁熔体和镁合金熔体的净化领域。
具体实施方式
下面结合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。
一种氧化镁-碳化硅-碳多孔陶瓷过滤器及其制备方法。本具体实施方式所述制备方法的步骤是：
步骤1、多孔氧化镁颗粒的制备
步骤1.1、将菱镁矿颗粒置于中温炉，先以2～6℃/min的速率升温至650～800℃，保温2.5～4.5h；再以2.2～4.6℃/min的速率升温至1150～1350℃，保温2～7h，冷却，得到多孔氧化镁团聚体。
步骤1.2、按所述多孔氧化镁团聚体∶铝溶胶的质量比为100∶(24～32)，先将所述多孔氧化镁团聚体置于真空搅拌机中，抽真空至2～3kPa，再加入所述铝溶胶，搅拌15～30min，关闭真空系统，得到混合料。
步骤1.3、将所述混合料在110～120℃条件下干燥18～36h，然后置于高温炉内，以3～5℃/min的速率升温至1650～1750℃，保温3～7h，冷却，得到多孔氧化镁颗粒。
步骤2、改性多孔镁质细粉的制备
步骤2.1、按照去离子水∶催化剂的质量比为100∶(1.5～5.5)，将所述去离子水和所述催化剂置于搅拌机中，搅拌5～10min，得到改性溶液。
步骤2.2、按所述多孔氧化镁颗粒∶所述改性溶液质量比为100∶(38～43)，将所述多孔氧化镁颗粒置于真空装置中，抽真空至1.9～2.1kPa，再加入所述改性溶液，静置15～30min，关闭抽真空系统，在110～150℃条件下干燥24～36h，得到改性多孔镁质颗粒。
步骤2.3、将所述改性多孔镁质颗粒破粉碎，筛分，得到粒径小于30μm的改性多孔镁质细粉。
所述改性多孔镁质细粉：气孔平均孔径为550nm～1.6μm，孔隙率为20～38％，表面具有贯通状结构，内部气孔附着催化剂。
步骤3、碳化硅预形体的制备
按环己烷∶烯丙基氢聚碳硅烷的质量比为(2～12)∶1，将所述环己烷和所述烯丙基氢聚碳硅烷置于搅拌机中，搅拌5～10min，再加入占所述环己烷和所述烯丙基氢聚碳硅烷的质量和0.08～0.14wt％的铂的络合物溶液，搅拌5～10min，关闭搅拌机，得到混合溶液；然后将聚氨酯泡沫模板浸渍在所述混合溶液中，手动挤压，重复浸渍-手动挤压过程2～5次，取出后在室温条件下放置24～36h，在1100～1300℃和氮气气氛中保温1～2h，冷却至室温，得到碳化硅预形体。
步骤4、氧化镁-碳化硅-碳多孔陶瓷过滤器的制备
步骤4.1、以90～95wt％的所述改性多孔镁质细粉、2～6wt％的改性焦炭沥青粉、1～2wt％单质硅粉和0.5～2.5wt％的羧甲基纤维素钠为原料，预混2～4h，外加占所述原料0.035～0.15wt％的减水剂、0.24～1.3wt％的消泡剂、2～12wt％的铝溶胶和25～40wt％的去离子水，搅拌20～40min，得到具有触变性的陶瓷浆体。
步骤4.2、将所述碳化硅预形体浸入所述具有触变性的陶瓷浆体中，取出后置于离心机中，以700～800r/min的转速处理3～5min，得到多孔陶瓷过滤器素坯。
步骤4.3、将所述多孔陶瓷过滤器素坯于室温条件下养护9～25h，再于50～110℃条件下干燥10～25h，在埋碳气氛和1400～1600℃条件下保温2～6h，冷却，制得氧化镁-碳化硅-碳多孔陶瓷过滤器。
所述菱镁矿颗粒的MgO含量大于46wt％。
所述催化剂为九水硝酸铁、六水硝酸钴和六水硝酸镍中的一种；所述九水硝酸铁中Fe(NO3)3·9H2O含量大于98wt％，所述六水硝酸钴中Co(NO3)2·6H2O的含量大于98wt％，所述六水硝酸镍中Ni(NO3)2·6H2O含量大于98wt％。
所述聚氨酯泡沫模板为开孔软泡沫模板；所述聚氨酯泡沫模板的孔径尺寸为8～20ppi。
所述铂的络合物溶液中的Pt含量为0.001～0.01wt％。
所述烯丙基氢聚碳硅烷的平均分子量为5040～24960。
所述改性焦炭沥青粉的碳含量为≥70wt％。
所述单质硅粉的Si含量＞98wt％。
所述减水剂为木质素磺酸钠或为聚羧酸盐；所述木质素磺酸钠中的木质素含量为45～60wt％，所述聚羧酸盐中的侧链分子量为700～2300。
所述消泡剂为二甲基硅油或为聚醚改性硅油。
所述铝溶胶的Al2O3含量为20～45wt％。
本具体实施方式中：
所述菱镁矿颗粒的粒径为1～3mm；
步骤1.2与步骤4.1所述铝溶胶相同；
所述改性焦炭沥青粉的粒径＜74μm；
所述单质硅粉的粒径＜45μm。
实施例中不再赘述。
实施例1
一种氧化镁-碳化硅-碳多孔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：
步骤1、多孔氧化镁颗粒的制备
步骤1.1、将菱镁矿颗粒置于中温炉，先以2℃/min的速率升温至650℃，保温2.5h；再以2.2℃/min的速率升温至1150℃，保温2h，冷却，得到多孔氧化镁团聚体。
步骤1.2、按所述多孔氧化镁团聚体∶铝溶胶的质量比为100∶24，先将所述多孔氧化镁团聚体置于真空搅拌机中，抽真空至2kPa，再加入所述铝溶胶，搅拌15min，关闭真空系统，得到混合料。
步骤1.3、将所述混合料在110℃条件下干燥18h，然后置于高温炉内，以3℃/min的速率升温至1650℃，保温3h，冷却，得到多孔氧化镁颗粒。
步骤2、改性多孔镁质细粉的制备
步骤2.1、按照去离子水∶催化剂的质量比为100∶1.5，将所述去离子水和所述催化剂置于搅拌机中，搅拌5min，得到改性溶液。
步骤2.2、按所述多孔氧化镁颗粒∶所述改性溶液质量比为100∶38，将所述多孔氧化镁颗粒置于真空装置中，抽真空至1.9kPa，再加入所述改性溶液，静置15min，关闭抽真空系统，在110℃条件下干燥24h，得到改性多孔镁质颗粒。
步骤2.3、将所述改性多孔镁质颗粒破粉碎，筛分，得到粒径小于30μm的改性多孔镁质细粉。
所述改性多孔镁质细粉：气孔平均孔径为550nm，孔隙率为20％，表面具有贯通状结构，内部气孔附着催化剂。
步骤3、碳化硅预形体的制备
按环己烷∶烯丙基氢聚碳硅烷的质量比为2∶1，将所述环己烷和所述烯丙基氢聚碳硅烷置于搅拌机中，搅拌5min，再加入占所述环己烷和所述烯丙基氢聚碳硅烷的质量和0.08wt％的铂的络合物溶液，搅拌5min，关闭搅拌机，得到混合溶液；然后将聚氨酯泡沫模板浸渍在所述混合溶液中，手动挤压，重复浸渍-手动挤压过程2次，取出后在室温条件下放置24h，在1100℃和氮气气氛中保温1h，冷却至室温，得到碳化硅预形体。
步骤4、氧化镁-碳化硅-碳多孔陶瓷过滤器的制备
步骤4.1、以95wt％的所述改性多孔镁质细粉、2wt％的改性焦炭沥青粉、2wt％单质硅粉和1wt％的羧甲基纤维素钠为原料，预混2h，外加占所述原料0.035wt％的减水剂、0.24wt％的消泡剂、2wt％的铝溶胶和25wt％的去离子水，搅拌20min，得到具有触变性的陶瓷浆体。
步骤4.2、将所述碳化硅预形体浸入所述具有触变性的陶瓷浆体中，取出后置于离心机中，以700r/min的转速处理3min，得到多孔陶瓷过滤器素坯。
步骤4.3、将所述多孔陶瓷过滤器素坯于室温条件下养护9h，再于50℃条件下干燥10h，在埋碳气氛和1400℃条件下保温2h，冷却，制得氧化镁-碳化硅-碳多孔陶瓷过滤器。
所述菱镁矿颗粒的MgO含量为46wt％。
所述催化剂为九水硝酸铁；所述九水硝酸铁中Fe(NO3)3·9H2O含量为98.2wt％。
所述聚氨酯泡沫模板为开孔软泡沫模板；所述聚氨酯泡沫模板的孔径尺寸为8ppi。
所述铂的络合物溶液中的Pt含量为0.001wt％。
所述烯丙基氢聚碳硅烷的平均分子量为5040。
所述改性焦炭沥青粉的碳含量为70wt％。
所述单质硅粉的Si含量为98.1wt％。
所述减水剂为木质素磺酸钠；所述木质素磺酸钠中的木质素含量为46wt％。
所述消泡剂为二甲基硅油。
所述铝溶胶的Al2O3含量为20wt％。
本实施例所制备的氧化镁-碳化硅-碳多孔陶瓷过滤器经检测：孔隙率为83％；宏孔呈网络贯通状，孔径为3mm，骨架的平均孔径为600nm；常温耐压强度为4MPa；物相组成主要为方镁石相、石墨相、镁橄榄石相和β-SiC相。
实施例2
一种氧化镁-碳化硅-碳多孔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：
步骤1、多孔氧化镁颗粒的制备
步骤1.1、将菱镁矿颗粒置于中温炉，先以3℃/min的速率升温至700℃，保温3h；再以3℃/min的速率升温至1200℃，保温4h，冷却，得到多孔氧化镁团聚体。
步骤1.2、按所述多孔氧化镁团聚体∶铝溶胶的质量比为100∶26，先将所述多孔氧化镁团聚体置于真空搅拌机中，抽真空至2.4kPa，再加入所述铝溶胶，搅拌20min，关闭真空系统，得到混合料。
步骤1.3、将所述混合料在115℃条件下干燥25h，然后置于高温炉内，以4℃/min的速率升温至1680℃，保温4h，冷却，得到多孔氧化镁颗粒。
步骤2、改性多孔镁质细粉的制备
步骤2.1、按照去离子水∶催化剂的质量比为100∶2.5，将所述去离子水和所述催化剂置于搅拌机中，搅拌7min，得到改性溶液。
步骤2.2、按所述多孔氧化镁颗粒∶所述改性溶液质量比为100∶40，将所述多孔氧化镁颗粒置于真空装置中，抽真空至2.0kPa，再加入所述改性溶液，静置20min，关闭抽真空系统，在125℃条件下干燥28h，得到改性多孔镁质颗粒。
步骤2.3、将所述改性多孔镁质颗粒破粉碎，筛分，得到粒径小于30μm的改性多孔镁质细粉。
所述改性多孔镁质细粉：气孔平均孔径为800nm，孔隙率为25％，表面具有贯通状结构，内部气孔附着催化剂。
步骤3、碳化硅预形体的制备
按环己烷∶烯丙基氢聚碳硅烷的质量比为4∶1，将所述环己烷和所述烯丙基氢聚碳硅烷置于搅拌机中，搅拌6min，再加入占所述环己烷和所述烯丙基氢聚碳硅烷的质量和0.1wt％的铂的络合物溶液，搅拌7min，关闭搅拌机，得到混合溶液；然后将聚氨酯泡沫模板浸渍在所述混合溶液中，手动挤压，重复浸渍-手动挤压过程3次，取出后在室温条件下放置28h，在1150℃和氮气气氛中保温1.5h，冷却至室温，得到碳化硅预形体。
步骤4、氧化镁-碳化硅-碳多孔陶瓷过滤器的制备
步骤4.1、以90wt％的所述改性多孔镁质细粉、6wt％的改性焦炭沥青粉、2wt％单质硅粉和2wt％的羧甲基纤维素钠为原料，预混3h，外加占所述原料0.075wt％的减水剂、0.8wt％的消泡剂、6wt％的铝溶胶和30wt％的去离子水，搅拌30min，得到具有触变性的陶瓷浆体。
步骤4.2、将所述碳化硅预形体浸入所述具有触变性的陶瓷浆体中，取出后置于离心机中，以730r/min的转速处理3.5min，得到多孔陶瓷过滤器素坯。
步骤4.3、将所述多孔陶瓷过滤器素坯于室温条件下养护15h，再于70℃条件下干燥15h，在埋碳气氛和1450℃条件下保温4h，冷却，制得氧化镁-碳化硅-碳多孔陶瓷过滤器。
所述菱镁矿颗粒的MgO含量46.2wt％。
所述催化剂为六水硝酸钴；所述六水硝酸钴中Co(NO3)2·6H2O含量为98.1wt％。
所述聚氨酯泡沫模板为开孔软泡沫模板；所述聚氨酯泡沫模板的孔径尺寸为12ppi。
所述铂的络合物溶液中的Pt含量为0.003wt％。
所述烯丙基氢聚碳硅烷的平均分子量为15040。
所述改性焦炭沥青粉的碳含量为71.2wt％。
所述单质硅粉的Si含量为98.4wt％。
所述减水剂为聚羧酸盐；所述聚羧酸盐中的侧链分子量为1000。
所述消泡剂为聚醚改性硅油。
所述铝溶胶的Al2O3含量为30wt％。
本实施例所制备的氧化镁-碳化硅-碳多孔陶瓷过滤器经检测：孔隙率为86％；宏孔呈网络贯通状，孔径为5mm，骨架的平均孔径为1.5μm；常温耐压强度为3MPa；物相组成主要为方镁石相、石墨相、镁橄榄石相和β-SiC相。
实施例3
一种氧化镁-碳化硅-碳多孔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：
步骤1、多孔氧化镁颗粒的制备
步骤1.1、将菱镁矿颗粒置于中温炉，先以5℃/min的速率升温至750℃，保温4h；再以3.9℃/min的速率升温至1300℃，保温5h，冷却，得到多孔氧化镁团聚体。
步骤1.2、按所述多孔氧化镁团聚体∶铝溶胶的质量比为100∶30，先将所述多孔氧化镁团聚体置于真空搅拌机中，抽真空至2.8kPa，再加入所述铝溶胶，搅拌25min，关闭真空系统，得到混合料。
步骤1.3、将所述混合料在115℃条件下干燥30h，然后置于高温炉内，以4℃/min的速率升温至1720℃，保温6h，冷却，得到多孔氧化镁颗粒。
步骤2、改性多孔镁质细粉的制备
步骤2.1、按照去离子水∶催化剂的质量比为100∶4.5，将所述去离子水和所述催化剂置于搅拌机中，搅拌9min，得到改性溶液。
步骤2.2、按所述多孔氧化镁颗粒∶所述改性溶液质量比为100∶42，将所述多孔氧化镁颗粒置于真空装置中，抽真空至2.0kPa，再加入所述改性溶液，静置25min，关闭抽真空系统，在130℃条件下干燥32h，得到改性多孔镁质颗粒。
步骤2.3、将所述改性多孔镁质颗粒破粉碎，筛分，得到粒径小于30μm的改性多孔镁质细粉。
所述改性多孔镁质细粉：气孔平均孔径为1.2μm，孔隙率为30％，表面具有贯通状结构，内部气孔附着催化剂。
步骤3、碳化硅预形体的制备
按环己烷∶烯丙基氢聚碳硅烷的质量比为8∶1，将所述环己烷和所述烯丙基氢聚碳硅烷置于搅拌机中，搅拌8min，再加入占所述环己烷和所述烯丙基氢聚碳硅烷的质量和0.12wt％的铂的络合物溶液，搅拌9min，关闭搅拌机，得到混合溶液；然后将聚氨酯泡沫模板浸渍在所述混合溶液中，手动挤压，重复浸渍-手动挤压过程4次，取出后在室温条件下放置32h，在1200℃和氮气气氛中保温1.5h，冷却至室温，得到碳化硅预形体。
步骤4、氧化镁-碳化硅-碳多孔陶瓷过滤器的制备
步骤4.1、以92wt％的所述改性多孔镁质细粉、4wt％的改性焦炭沥青粉、1.5wt％单质硅粉和2.5wt％的羧甲基纤维素钠为原料，预混3h，外加占所述原料0.1wt％的减水剂、1.15wt％的消泡剂、10wt％的铝溶胶和35wt％的去离子水，搅拌30min，得到具有触变性的陶瓷浆体。
步骤4.2、将所述碳化硅预形体浸入所述具有触变性的陶瓷浆体中，取出后置于离心机中，以760r/min的转速处理4min，得到多孔陶瓷过滤器素坯。
步骤4.3、将所述多孔陶瓷过滤器素坯于室温条件下养护20h，再于90℃条件下干燥20h，在埋碳气氛和1500℃条件下保温4h，冷却，制得氧化镁-碳化硅-碳多孔陶瓷过滤器。
所述菱镁矿颗粒的MgO含量为46.4wt％。
所述催化剂为九水硝酸铁；所述九水硝酸铁中Fe(NO3)3·9H2O含量为98.3wt％。
所述聚氨酯泡沫模板为开孔软泡沫模板；所述聚氨酯泡沫模板的孔径尺寸为16ppi。
所述铂的络合物溶液中的Pt含量为0.006wt％。
所述烯丙基氢聚碳硅烷的平均分子量为20000。
所述改性焦炭沥青粉的碳含量为73.1wt％。
所述单质硅粉的Si含量98.6wt％。
所述减水剂为木质素磺酸钠；所述木质素磺酸钠中的木质素含量为58wt％。
所述消泡剂为聚醚改性硅油。
所述铝溶胶的Al2O3含量为40wt％。
本实施例所制备的氧化镁-碳化硅-碳多孔陶瓷过滤器经检测：孔隙率为90％；宏孔呈网络贯通状，孔径为6mm，骨架的平均孔径为2.5μm；常温耐压强度为2.5MPa；物相组成主要为方镁石相、石墨相、镁橄榄石相和β-SiC相。
实施例4
一种氧化镁-碳化硅-碳多孔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：
步骤1、多孔氧化镁颗粒的制备
步骤1.1、将菱镁矿颗粒置于中温炉，先以6℃/min的速率升温至800℃，保温4.5h；再以4.6℃/min的速率升温至1350℃，保温7h，冷却，得到多孔氧化镁团聚体。
步骤1.2、按所述多孔氧化镁团聚体∶铝溶胶的质量比为100∶32，先将所述多孔氧化镁团聚体置于真空搅拌机中，抽真空至3kPa，再加入所述铝溶胶，搅拌30min，关闭真空系统，得到混合料。
步骤1.3、将所述混合料在120℃条件下干燥36h，然后置于高温炉内，以5℃/min的速率升温至1750℃，保温7h，冷却，得到多孔氧化镁颗粒。
步骤2、改性多孔镁质细粉的制备
步骤2.1、按照去离子水∶催化剂的质量比为100∶5.5，将所述去离子水和所述催化剂置于搅拌机中，搅拌10min，得到改性溶液。
步骤2.2、按所述多孔氧化镁颗粒∶所述改性溶液质量比为100∶43，将所述多孔氧化镁颗粒置于真空装置中，抽真空至2.1kPa，再加入所述改性溶液，静置30min，关闭抽真空系统，在150℃条件下干燥36h，得到改性多孔镁质颗粒。
步骤2.3、将所述改性多孔镁质颗粒破粉碎，筛分，得到粒径小于30μm的改性多孔镁质细粉。
所述改性多孔镁质细粉：气孔平均孔径为1.6μm，孔隙率为38％，表面具有贯通状结构，内部气孔附着催化剂。
步骤3、碳化硅预形体的制备
按环己烷∶烯丙基氢聚碳硅烷的质量比为12∶1，将所述环己烷和所述烯丙基氢聚碳硅烷置于搅拌机中，搅拌10min，再加入占所述环己烷和所述烯丙基氢聚碳硅烷的质量和0.14wt％的铂的络合物溶液，搅拌10min，关闭搅拌机，得到混合溶液；然后将聚氨酯泡沫模板浸渍在所述混合溶液中，手动挤压，重复浸渍-手动挤压过程5次，取出后在室温条件下放置36h，在1300℃和氮气气氛中保温2h，冷却至室温，得到碳化硅预形体。
步骤4、氧化镁-碳化硅-碳多孔陶瓷过滤器的制备
步骤4.1、以94wt％的所述改性多孔镁质细粉、4.5wt％的改性焦炭沥青粉、1wt％单质硅粉和0.5wt％的羧甲基纤维素钠为原料，预混4h，外加占所述原料0.15wt％的减水剂、1.3wt％的消泡剂、12wt％的铝溶胶和40wt％的去离子水，搅拌40min，得到具有触变性的陶瓷浆体。
步骤4.2、将所述碳化硅预形体浸入所述具有触变性的陶瓷浆体中，取出后置于离心机中，以800r/min的转速处理5min，得到多孔陶瓷过滤器素坯。
步骤4.3、将所述多孔陶瓷过滤器素坯于室温条件下养护25h，再于110℃条件下干燥25h，在埋碳气氛和1600℃条件下保温6h，冷却，制得氧化镁-碳化硅-碳多孔陶瓷过滤器。
所述菱镁矿颗粒的MgO含量为46.6wt％。
所述催化剂为六水硝酸镍；所述六水硝酸镍中Ni(NO3)2·6H2O含量为98.5wt％。
所述聚氨酯泡沫模板为开孔软泡沫模板；所述聚氨酯泡沫模板的孔径尺寸为20ppi。
所述铂的络合物溶液中的Pt含量为0.01wt％。
所述烯丙基氢聚碳硅烷的平均分子量为24960。
所述改性焦炭沥青粉的碳含量为74wt％。
所述单质硅粉的Si含量98.8wt％。
所述减水剂为聚羧酸盐；所述聚羧酸盐中的侧链分子量为2300。
所述消泡剂为二甲基硅油。
所述铝溶胶的Al2O3含量为45wt％。
本实施例所制备的氧化镁-碳化硅-碳多孔陶瓷过滤器经检测：孔隙率为92％；宏孔呈网络贯通状，孔径为8mm，骨架的平均孔径为3μm；常温耐压强度为2MPa；物相组成主要为方镁石相、石墨相、镁橄榄石相和β-SiC相。
本具体实施方式与现有技术相比具有如下积极效果：
(1)本具体实施方式利用SiC骨架对氧化镁-碳化硅-碳多孔陶瓷过滤器进行增强，显著提高了制品的热震稳定性和强度。
目前采用有机泡沫浸渍法制备多孔陶瓷时，骨架内部为中空结构，其强度较低。尽管通过多次真空浸渍对骨架内部进行增强，但制品尺寸受到极大限制；本具体实施方式在制备氧化镁-碳化硅-碳多孔陶瓷过滤器的过程中首先制得碳化硅预形体，在此基础上进行挂浆，所制制品内部为碳化硅预形体，弥补了现有过滤器骨架内部为中空结构的缺陷，极大地提高了制品的强度和热震稳定性。
(2)本具体实施方式采用改性多孔镁质细粉为原料，生成特殊分布的碳化硅晶须，可进一步提高所制制品的强度和热震稳定性。
相比于现有以致密氧化镁粉体为原料制得的多孔陶瓷过滤器，本具体实施方式采用的具有贯通孔的改性多孔镁质细粉更有利于提高制品的强度和热震稳定性：
①、本具体实施方式采用的具有多孔结构的改性多孔镁质细粉为原料，其粗糙的表面结构极大的增加了陶瓷浆体与碳化硅预形体的接触面积，提高了挂浆性能，增大了骨架厚度。
②、在现有含碳材料中，氧化物颗粒表面相对光滑，氧化物颗粒与碳之间烧结程度较弱，难以形成颈部连接；相比于现有含碳材料，本制品中采用的改性多孔镁质细粉粗糙的表面结构会增大改性多孔镁质细粉之间、改性多孔镁质细粉与改性焦油沥青粉之间的接触面积，促进高温烧结过程中的物质传输速率与各颗粒之间连接颈部长大，使它们之间形成锯齿咬合结构，增大了制品的强度。
③、在现有镁碳材料中，SiC晶须只能形成在基质粉体之间的孔隙中，主要靠包裹或者交织基质中细粉来提高材料强度和热震稳定性，但氧化镁和碳的界面相容性差，导致材料容易损毁；本具体实施方式采用的改性多孔镁质细粉中微纳米孔的存在可为SiC晶须的生长提供着位点，使得生成的碳化硅晶须钉扎在MgO-MgO和MgO-C界面之间，进一步提高了制品的强度和热震稳定性。
(3)本具体实施方式所制制品的骨架具有微纳米孔多孔结构，并含有碳，对熔融金属中的非金属夹杂物具有更强的吸附能力。
相比于目前骨架表面致密的过滤器。本具体实施方式在采用改性多孔镁质细粉为原料的基础上，进一步引入碳，可进一步提高所制制品对熔融金属中非金属夹杂物的吸附能力：
①、本具体实施方式所制制品，其骨架表面的多孔结构可极大的增加过滤器与熔融金属中的非金属夹杂物接触面积，提高过滤器对非金属夹杂物的物理吸附能力；
②、碳的引入可增大非金属夹杂物与制品的润湿角，有利于进一步提高制品对非金属夹杂物的吸附能力；
③、在熔融金属过滤过程中，本具体实施方式所制制品中的碳与氧化镁发生碳热还原反应，碳将氧化镁还原成Mg蒸气，可显著去除熔融金属中的夹杂物。其原因主要有以下两个方面：
第一，生成的Mg蒸气扩散到熔融金属中，与熔融金属中的氧和其它夹杂物反应形成更大的夹杂物，脱氧的同时促进夹杂物上浮被顶渣吸收，进而降低熔融金属中氧和非金属夹杂物的含量；
第二，在过滤器与熔融金属的界面，Mg蒸气与熔融金属中氧反应生成具有较高活性的MgO，生成的高活性MgO可显著吸附熔融金属中的MgO夹杂物，同时可与其它非金属夹杂物发生化学反应，降低了熔融金属中的夹杂物。
④、氧化镁-碳碳热还原反应产生的气体，可均匀的通过所制制品骨架表面的多孔结构散气布气，虏获熔融金属中的小尺寸夹杂物后上浮被顶渣吸收，进一步提高了制品的过滤效果。
本具体实施方式所制备的氧化镁-碳化硅-碳多孔陶瓷过滤器经检测：孔隙率为83～92％；宏孔呈网络贯通状，孔径为3～8mm，骨架的平均孔径为600nm～3μm；常温耐压强度为2～4MPa；物相组成主要为方镁石相、石墨相、镁橄榄石相和β-SiC相。
因此，本具体实施方式制备的晶须增强氧化镁-碳化硅-碳多孔陶瓷过滤器过滤效果优异、强度高和热震稳定性好的特点；既适用于钢液净化领域，又适用于镁熔体和镁合金熔体的净化领域。

Claims (10)

1.一种氧化镁-碳化硅-碳多孔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：
步骤1、多孔氧化镁颗粒的制备
步骤1.1、将菱镁矿颗粒置于中温炉，先以2～6℃/min的速率升温至650～800℃，保温2.5～4.5h；再以2.2～4.6℃/min的速率升温至1150～1350℃，保温2～7h，冷却，得到多孔氧化镁团聚体；
步骤1.2、按所述多孔氧化镁团聚体∶铝溶胶的质量比为100∶(24～32)，先将所述多孔氧化镁团聚体置于真空搅拌机中，抽真空至2～3kPa，再加入所述铝溶胶，搅拌15～30min，关闭真空系统，得到混合料；
步骤1.3、将所述混合料在110～120℃条件下干燥18～36h，然后置于高温炉内，以3～5℃/min的速率升温至1650～1750℃，保温3～7h，冷却，得到多孔氧化镁颗粒；
步骤2、改性多孔镁质细粉的制备
步骤2.1、按照去离子水∶催化剂的质量比为100∶(1.5～5.5)，将所述去离子水和所述催化剂置于搅拌机中，搅拌5～10min，得到改性溶液；
步骤2.2、按所述多孔氧化镁颗粒∶所述改性溶液质量比为100∶(38～43)，将所述多孔氧化镁颗粒置于真空装置中，抽真空至1.9～2.1kPa，再加入所述改性溶液，静置15～30min，关闭抽真空系统，在110～150℃条件下干燥24～36h，得到改性多孔镁质颗粒；
步骤2.3、将所述改性多孔镁质颗粒破粉碎，筛分，得到粒径小于30μm的改性多孔镁质细粉；
所述改性多孔镁质细粉：气孔平均孔径为550nm～1.6μm，孔隙率为20～38％，表面具有贯通状结构，内部气孔附着催化剂；
步骤3、碳化硅预形体的制备
按环己烷∶烯丙基氢聚碳硅烷的质量比为(2～12)∶1，将所述环己烷和所述烯丙基氢聚碳硅烷置于搅拌机中，搅拌5～10min，再加入占所述环己烷和所述烯丙基氢聚碳硅烷的质量和0.08～0.14wt％的铂的络合物溶液，搅拌5～10min，关闭搅拌机，得到混合溶液；然后将聚氨酯泡沫模板浸渍在所述混合溶液中，手动挤压，重复浸渍-手动挤压过程2～5次，取出后在室温条件下放置24～36h，在1100～1300℃和氮气气氛中保温1～2h，冷却至室温，得到碳化硅预形体；
步骤4、氧化镁-碳化硅-碳多孔陶瓷过滤器的制备
步骤4.1、以90～95wt％的所述改性多孔镁质细粉、2～6wt％的改性焦炭沥青粉、1～2wt％单质硅粉和0.5～2.5wt％的羧甲基纤维素钠为原料，预混2～4h，外加占所述原料0.035～0.15wt％的减水剂、0.24～1.3wt％的消泡剂、2～12wt％的铝溶胶和25～40wt％的去离子水，搅拌20～40min，得到具有触变性的陶瓷浆体；
步骤4.2、将所述碳化硅预形体浸入所述具有触变性的陶瓷浆体中，取出后置于离心机中，以700～800r/min的转速处理3～5min，得到多孔陶瓷过滤器素坯；
步骤4.3、将所述多孔陶瓷过滤器素坯于室温条件下养护9～25h，再于50～110℃条件下干燥10～25h，在埋碳气氛和1400～1600℃条件下保温2～6h，冷却，制得氧化镁-碳化硅-碳多孔陶瓷过滤器；
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；
所述催化剂为九水硝酸铁、六水硝酸钴和六水硝酸镍中的一种；所述九水硝酸铁中Fe(NO3)3·9H2O含量大于98wt％，所述六水硝酸钴中Co(NO3)2·6H2O的含量大于98wt％，所述六水硝酸镍中Ni(NO3)2·6H2O含量大于98wt％。
2.根据权利要求1所述的氧化镁-碳化硅-碳多孔陶瓷过滤器的制备方法，其特征在于所述聚氨酯泡沫模板为开孔软泡沫模板；所述聚氨酯泡沫模板的孔径尺寸为8～20ppi。
3.根据权利要求1所述的氧化镁-碳化硅-碳多孔陶瓷过滤器的制备方法，其特征在于所述铂的络合物溶液中的Pt含量为0.001～0.01wt％。
4.根据权利要求1所述的氧化镁-碳化硅-碳多孔陶瓷过滤器的制备方法，其特征在于所述烯丙基氢聚碳硅烷的平均分子量为5040～24960。
5.根据权利要求1所述的氧化镁-碳化硅-碳多孔陶瓷过滤器的制备方法，其特征在于所述改性焦炭沥青粉的碳含量为≥70wt％；所述改性焦炭沥青粉的粒径＜74μm。
6.根据权利要求1所述的氧化镁-碳化硅-碳多孔陶瓷过滤器的制备方法，其特征在于所述单质硅粉的粒径＜45μm；所述单质硅粉的Si含量＞98wt％。
7.根据权利要求1所述的氧化镁-碳化硅-碳多孔陶瓷过滤器的制备方法，其特征在于所述减水剂为木质素磺酸钠或为聚羧酸盐；所述木质素磺酸钠中的木质素含量为45～60wt％，所述聚羧酸盐中的侧链分子量为700～2300。
8.根据权利要求1所述的氧化镁-碳化硅-碳多孔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或为聚醚改性硅油。
9.根据权利要求1所述的氧化镁-碳化硅-碳多孔陶瓷过滤器的制备方法，其特征在于步骤1.2和步骤4.1所述铝溶胶相同，所述铝溶胶的Al2O3含量为20～45wt％。
10.一种氧化镁-碳化硅-碳多孔陶瓷过滤器的制备方法，其特征在于所述氧化镁-碳化硅-碳多孔陶瓷过滤器是根据权利要求1～9项中任一项所述的氧化镁-碳化硅-碳多孔陶瓷过滤器的制备方法所制备的氧化镁-碳化硅-碳多孔陶瓷过滤器。
CN202110025242.6A 2021-01-08 2021-01-08 一种氧化镁-碳化硅-碳多孔陶瓷过滤器及其制备方法 Active CN112745135B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110025242.6A CN112745135B (zh) 2021-01-08 2021-01-08 一种氧化镁-碳化硅-碳多孔陶瓷过滤器及其制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110025242.6A CN112745135B (zh) 2021-01-08 2021-01-08 一种氧化镁-碳化硅-碳多孔陶瓷过滤器及其制备方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN112745135A true CN112745135A (zh) 2021-05-04
CN112745135B CN112745135B (zh) 2022-11-29

Family

ID=75650452

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202110025242.6A Active CN112745135B (zh) 2021-01-08 2021-01-08 一种氧化镁-碳化硅-碳多孔陶瓷过滤器及其制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN112745135B (zh)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114230345A (zh) * 2021-11-24 2022-03-25 吉林大学 一种高强度的熔融金属过滤用多孔碳化硅陶瓷及其制备方法
CN116023147A (zh) * 2022-12-14 2023-04-28 先进能源科学与技术广东省实验室 聚碳硅烷与硅组合物及其应用、SiC陶瓷、SiC陶瓷基复合材料

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105601316A (zh) * 2015-12-18 2016-05-25 厦门纳美特新材料科技有限公司 一种碳化硅气凝胶及其制备方法
CN107337437A (zh) * 2017-07-28 2017-11-10 武汉科技大学 轻量化方镁石‑铁铝尖晶石耐火材料及其制备方法
WO2018086522A1 (zh) * 2016-11-09 2018-05-17 中国科学院金属研究所 一种中空泡沫材料及其制备方法和应用
JP2018135255A (ja) * 2017-02-23 2018-08-30 電化物産株式会社 アルミニウム溶湯用フィルター及びその製造方法
CN111099881A (zh) * 2019-12-30 2020-05-05 武汉科技大学 具有多重孔结构的多孔氧化镁基陶瓷过滤器及其制备方法
CN111807843A (zh) * 2020-07-14 2020-10-23 西安交通大学 一种轻质高强碳化硅泡沫陶瓷及其制备方法

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105601316A (zh) * 2015-12-18 2016-05-25 厦门纳美特新材料科技有限公司 一种碳化硅气凝胶及其制备方法
WO2018086522A1 (zh) * 2016-11-09 2018-05-17 中国科学院金属研究所 一种中空泡沫材料及其制备方法和应用
JP2018135255A (ja) * 2017-02-23 2018-08-30 電化物産株式会社 アルミニウム溶湯用フィルター及びその製造方法
CN107337437A (zh) * 2017-07-28 2017-11-10 武汉科技大学 轻量化方镁石‑铁铝尖晶石耐火材料及其制备方法
CN111099881A (zh) * 2019-12-30 2020-05-05 武汉科技大学 具有多重孔结构的多孔氧化镁基陶瓷过滤器及其制备方法
CN111807843A (zh) * 2020-07-14 2020-10-23 西安交通大学 一种轻质高强碳化硅泡沫陶瓷及其制备方法

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114230345A (zh) * 2021-11-24 2022-03-25 吉林大学 一种高强度的熔融金属过滤用多孔碳化硅陶瓷及其制备方法
CN114230345B (zh) * 2021-11-24 2022-10-04 吉林大学 一种高强度的熔融金属过滤用多孔碳化硅陶瓷及其制备方法
CN116023147A (zh) * 2022-12-14 2023-04-28 先进能源科学与技术广东省实验室 聚碳硅烷与硅组合物及其应用、SiC陶瓷、SiC陶瓷基复合材料

Also Published As

Publication number Publication date
CN112745135B (zh) 2022-11-29

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN112679226B (zh) 一种氧化铝-碳化硅-碳多孔陶瓷过滤器及其制备方法
CA2787909C (en) Filter used for filtering molten metal and preparation method thereof
CN111099881B (zh) 具有多重孔结构的多孔氧化镁基陶瓷过滤器及其制备方法
CN112745135B (zh) 一种氧化镁-碳化硅-碳多孔陶瓷过滤器及其制备方法
CN102746022B (zh) 可控双峰多孔结构Al2O3陶瓷材料的制备方法
CN110981540B (zh) 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
CN112811927B (zh) 一种轻量化刚玉-碳化硅耐火材料及其制备方法
WO2019196178A1 (zh) 一种氧化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
CN112876268B (zh) 碳化硅晶须增强的多孔氧化镁-碳陶瓷过滤器及其制备方法
CN112759418B (zh) 氮化硅晶须增强的刚玉多孔陶瓷过滤器及其制备方法
CN115321957A (zh) 一种品质钢冶炼用中间包衬料及制备方法
CN112876280B (zh) 一种碳化硅晶须增强的铝碳多孔陶瓷过滤器及其制备方法
CN112811929A (zh) 一种SiC晶须增强的镁铝尖晶石透气耐火材料及其制备方法
CN112794730B (zh) 复合增强的多孔尖晶石-刚玉-碳陶瓷过滤器及其制备方法
CN112675617B (zh) 碳化硅增强的多孔尖晶石-刚玉-碳过滤器及其制备方法
CN112794728B (zh) 碳化硅晶须增强多孔方镁石-尖晶石-碳过滤器及其制备方法
CN112811924B (zh) 氮化硅增强的多孔尖晶石-碳陶瓷过滤器及其制备方法
CN112661531B (zh) 氮化硅晶须增强方镁石-尖晶石-碳过滤器及其制备方法
CN112794727A (zh) 一种氮化硅晶须增强镁碳多孔陶瓷过滤器及其制备方法
CN114085082A (zh) 一种碳化硅/黑滑石复合陶瓷膜支撑体及其制备方法
CN112794704A (zh) 一种SiC晶须增强的刚玉透气耐火材料及其制备方法
CN112745137B (zh) 氮化硅晶须增强的镁铝尖晶石透气耐火材料及其制备方法
CN112811928B (zh) 一种轻量化方镁石-碳化硅-碳耐火材料及其制备方法
CN116003156B (zh) 一种镁合金用多重孔结构MgAlON陶瓷过滤器及其制备方法
AU2012101258A4 (en) Filter used for filtering molten metal and preparation method thereof

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant