JP3709450B2 - Filter material for molten aluminum - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明はアルミニウム又はアルミニウム合金の溶湯(本明細書においては、これらを総称して、単にアルミニウム溶湯と称する)中に混入している固形不純物(非金属介在物等)を濾別するために使用されるアルミニウム溶湯用濾材に関する。
【0002】
【従来の技術】
アルミニウム溶湯中には、通常、固形不純物、特に非金属介在物が混入しているので、これらの介在物を含有している溶湯をそのまま鋳造し、圧延し、例えばディスク材等として製品化すると、その混入した非金属介在物がピンホール等の不良発生の原因となる。このような不良発生を防止するために、鋳造に先立ってアルミニウム溶湯を濾過処理して非金属介在物を除去することが一般に行なわれている。この溶湯の濾過に使用される装置として種々のものが知られており、例えば特公昭52−22327号公報に記載されているように、電融アルミナ等の骨材をSiO2 、B2 3 等の無機質結合材により結合させたチューブタイプの濾材が用いられている。
【0003】
しかしながら、このような従来の濾材を用いて、コンピュータのハードディスク材等の製造に用いる高純度アルミニウム溶湯の濾過を行う場合に、或いは清涼飲料水缶、ビール缶等の缶材の製造に用いるAl−Mg合金系溶湯の濾過を行う場合に、無機質結合材中に含まれているSiO2 やCaOがアルミニウム溶湯中で還元されて遊離Siや遊離Caを生じ、アルミニウム溶湯中に溶出してアルミニウム溶湯が汚染されるという問題が生じた。また、Al−Mg合金系溶湯は活性な性質であるため、無機質結合材を侵食し、骨材間の結合力を低下させ、濾材の耐久性を低下させる場合もあり、甚だしい場合には使用中にそのような濾材が崩壊することになる。
【0004】
これらのことから、SiO2 を含まない無機質結合材を用いて製造される濾材が、例えば特公平5−86459号、特公平5−86460号及び特開平2−34732号の各公報に開示されている。これらの濾材を用いる場合には遊離Siの溶出によるアルミニウム溶湯の二次汚染の問題は発生しない。しかしながら、そのような無機質結合材を用いた濾材においては、骨材粒子間の結合状態が悪いため、濾材の強度が低く、また目詰まりを起こしやすいので通湯量がばらつく等の問題を有していた。
【0005】
それで、遊離Siの溶出の問題と曲げ強度等の問題とを解決した濾材が要望されるに至り、それらを満足するものとして、アルミニウム溶湯との濡れ性を良くするためにSiO2 を所定量含有させた無機質結合材を用い、また無機質結合材中に9Al2 3 ・2B2 3 の針状結晶を析出させて得た濾材が特開平5−138339号公報に開示されている。
【0006】
しかしながら、上記の特開平5−138339号公報に記載された発明の実施においては、9Al2 3 ・2B2 3 の針状結晶を得るために無機質結合材を一旦溶融させた後、特別な冷却手段を付加して結晶長さを特定範囲に抑える必要があるのみならず、無機質結合材中にSiO2 を15〜25重量%含有させ、かつCaO等を含有させるものであるため、上記した遊離Siあるいは遊離Caの溶出を防止する点に関しては必ずしも満足できるものではない。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
近時におけるディスク材等のように、僅かな表面欠陥があってもその影響が大きい各種用途に使用されるアルミニウム溶湯を得るためには、アルミニウム溶湯から可能な限り細かい非金属介在物までも除去し、しかも濾過後のアルミニウム溶湯中に溶出する不純物を可能な限り少なくすることが要求され、従って、無機質結合材中に含有されるSiO2 及びCaO成分をできる限り少なくし、且つ強度等の面からも十分に満足し得る濾材を提供することが要望されている。
【0008】
本発明の目的は、上記のような諸問題を克服したアルミニウム溶湯用濾材を提供すること、即ち、アルミニウム溶湯と接触させて使用しても、或いはアルミニウム溶湯中に浸漬して使用しても不純物が溶出しないのでアルミニウム溶湯を二次汚染することがなく、また骨材間の結合力が大きいので濾材の強度が高く、長期間に亘り安定して使用でき、また目詰まりを起こしにくいので通湯量がほぼ一定であり、しかも極めて安定な結晶組織を有し、熱間及び常温曲げ強度に優れているアルミニウム溶湯用濾材を提供することにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】
本発明等は、上記の目的を達成するために鋭意検討の結果、Al2 3 及びMgOからなるスピネル型結晶構造を有する結晶粉末と比較的少量の非晶質ガラス成分とを無機質結合材として用い、この無機質結合材とアルミナ骨材粒子との混合物を焼成して得られる焼結体中のスピネル結晶の結晶度を特定値に限定し、該焼結体中のスピネル結晶粒子間を部分的に結合する非晶質ガラス相の組成、成分モル比を限定することにより良好な結果が得られることを見いだし、本発明を完成した。
【0010】
即ち、本発明のアルミニウム溶湯用濾材は、Al2 3 及びMgOからなるスピネル型結晶構造を有する結晶粉末85〜98重量%と非晶質ガラス成分15〜2重量%とからなる無機質結合材5〜25重量部と、アルミナ骨材粒子100重量部との混合物の焼結体からなり、該焼結体中のスピネル結晶の結晶度が10%以上であり、且つ/又は該焼結体中のスピネル結晶粒子間を部分的に結合する非晶質ガラス相がB2 3 及びSiO2 を含み、B2 3 /SiO2 のモル比が0.3以上であることを特徴とする。
【0011】
【発明の実施の形態】
本発明のアルミニウム溶湯用濾材を製造するために用いるAl2 3 及びMgOからなるスピネル型結晶構造を有する結晶粉末はAl2 3 及びMgOからなり、Al2 3 :MgOのモル比が1:1であり、Al2 3 :MgOの重量比が7:3であり、スピネル型結晶構造を形成しているものである。このような結晶粉末は極めて安定しており、アルミニウム溶湯による濡れ性が優れており、また、耐アルミニウム侵食性等にも優れているので、アルミニウム溶湯用濾材の製造に用いる無機質結合材として好適である。
【0012】
しかしながら、Al2 3 及びMgOからなるスピネル型結晶構造を有する結晶粉末の平均粒径が多くの市販品のように数十μm〜数mmである場合には一般的に焼結性が悪い。良好な焼結性を達成するための手段としては焼結助材(結合助材)を多量に添加することが考えられるが、このように助材を多量に添加した場合にはアルミニウム溶湯に対する耐侵食性が劣化する。
【0013】
これに対して、Al2 3 及びMgOからなるスピネル型結晶構造を有する結晶粉末の平均粒径を小さくすればするほど焼結性がよくなり、好ましくは50μm以下、より好ましくは10μm以下になるように粉砕すると、アルミニウム溶湯用濾材の製造に用いる無機質結合材として一層好適なものとなる。なお、その粉砕方法はいかなる方法であってよく、例えば、ボールミルのような乾式粉砕であって、またビーズミルのような湿式粉砕であってもよく、何れの方法を用いても同様の効果が達成される。しかしながら、結晶粉末の平均粒径を小さくすれば小さくするほどコスト高になる。このコスト高を抑える手段としては適度に粉砕した結晶粉末を用い且つ結合助材粉末を併用することが考えられる。
【0014】
本発明のアルミニウム溶湯用濾材の製造においては、アルミナ骨材粒子と無機質結合材とを混合し、焼成して濾材を形成する場合、その焼成中の無機質結合材の流動性や適当な粘性により通気孔を確保する必要があり、そのためには無機質結合材中に少量の非晶質ガラス成分を添加する必要がある。
本発明のアルミニウム溶湯用濾材の製造に、Al2 3 及びMgOからなるスピネル型結晶構造を有する結晶粉末と共に無機質結合材として用いる非晶質ガラス成分はB2 3 及びSiO2 を含む。このB2 3 及びSiO2 の配合比については、無機質結合材とアルミナ骨材粒子との混合物を焼成して得られる焼結体中のスピネル結晶粒子間を部分的に結合する非晶質ガラス相がB2 3 及びSiO2 を含み、B2 3 /SiO2 のモル比が0.3以上となるようにする必要がある。この比が0.3以上の場合には、溶湯中のAl原子とSi原子との置換反応が抑制され、耐食性に優れた濾材となる。逆に、この比が0.3未満となると、即ちB2 3 の量に比較してSiO2 の量が多くなると、アルミニウム溶湯に対する耐食性が低下し、SiO2 の溶出も問題となる傾向がある。
【0015】
該結晶粉末と非晶質ガラス成分との配合比については、結晶粉末85〜98重量%、好ましくは90〜97重量%と非晶質ガラス成分15〜2重量%、好ましくは10〜3重量%とからなるようにする。この範囲内の配合比で非晶質ガラス成分は結合助材として有効に作用し、スピネル型結晶構造を有する結晶粉末の焼結性を高めることができる。しかしながら、結合助材粉末の配合量が15重量%を越えると、添加したこれら結合助材が局部的に大きくガラス化して偏在し、耐アルミニウム侵食性を劣化させてしまう。
本発明においては、無機質結合材がその他の種々の物質、例えば、スピネル結晶を粉砕する際のZrO2 あるいは焼結に際しての焼結助材、有機溶剤であるデキストリン等を含有していてもよいことは勿論である。
【0016】
本発明のアルミニウム溶湯用濾材を製造するために用いるアルミナ骨材粒子としては電融アルミナ、焼結アルミナ等を用いることができる。
本発明のアルミニウム溶湯用濾材は、上記の無機質結合材とアルミナ骨材粒子との混合物を焼成して得られる焼結体からなる。その製造法としては無機質結合材粉末と骨材粒子とを混合し、所定の形状に成形し、次いで焼成してもよいし、或いは無機質結合材粉末をスラリー状などにして骨材粒子表面にコーティングし、次いで成形し、焼成してもよい。上記の無機質結合材とアルミナ骨材粒子との配合比については、上記の無機質結合材5〜25重量部、好ましくは10〜20重量部と、アルミナ骨材粒子100重量部とからなるようにする。無機質結合材の量が5重量部未満の場合には骨材粒子の結合が不十分になり、骨材粒子が濾材から脱離する可能性があり、また25重量部を超えると濾材の気孔が狭くなり、目詰まりを起こし易くなる傾向がある。
【0017】
本発明のアルミニウム溶湯用濾材においては、焼結体中のスピネル結晶の結晶度が10%以上である。
本明細書中において、用語「焼結体中のスピネル結晶の結晶度」は、該焼結体の粉末X線回折で得られる、2θ=36.8°に現れるAl2 3 ・MgOスピネル結晶のピーク高さ(分子とする)を、2θ=43.4°に現れるα−Al2 3 のピーク高さ(分母とする)と比較して百分率で表した値である。
【0018】
上記のようなアルミニウム溶湯用濾材においては、焼結体中のスピネル結晶の結晶度が10%未満になることは、結合材中の非晶質ガラス成分の量が相対的に多くなることを意味し、また、これらの非晶質ガラス成分はスピネル結晶粒子間に存在し、高温で軟化するものであるため、濾材の熱間強度が低下することになる。また、非晶質ガラス成分はスピネル結晶よりもアルミニウム溶湯に対して耐食性が劣るため、結合材中に多量に存在することは避けなければならない。従って、前記したように、結晶粉末85〜98重量%、好ましくは90〜97重量%と非晶質ガラス成分15〜2重量%、好ましくは10〜3重量%とからなるようにする。
【0019】
本発明のアルミニウム溶湯用濾材においては、焼結体中のスピネル結晶の結晶度が10%以上であるので、スピネル結晶粒子同士が非晶質ガラス相を介さずに結合している割合が極めて高くなり、アルミニウム溶湯に対して強い耐食性を示す。即ち、アルミニウム溶湯に対する耐食性の悪い非晶質ガラス相が焼結体中のスピネル結晶粒子間に存在する割合が低くなり、アルミニウム溶湯に侵食され難くなる。
【0020】
【実施例】
以下に、実施例及び比較例に基づいて本発明を詳細に説明する。
実施例1〜5及び比較例1〜2
骨材粒子として電融アルミナ(平均粒径850μm)を表1に示す量(重量部)で用い、無機質結合材としてAl2 3 及びMgOからなるスピネル型結晶構造を有する結晶粉末(モル比1:1、重量比7:3、平均粒径4.5μm)、B2 3 、SiO2 をそれぞれ表1に示す量(重量部)で用い、これらの配合物をそれぞれ混練し、加圧成形し、乾燥し、電気炉中で1430℃で12時間焼成してそれぞれ外径100mm、内径60mm、高さ850mmのパイプ状成形体を得た。実施例1〜5及び比較例1〜2の各パイプ状成形体について、粉末X線回折により2θ=36.8°に現れるAl2 3 ・MgOスピネル結晶のピーク高さ及び2θ=43.4°に現れるα−Al2 3 のピーク高さを求め、結晶度を計算したところ、表1に示す通りであった。また、B2 3 /SiO2 のモル比を測定したところ、表1に示す通りであった。更に、各パイプ状成形体の特性を以下に示す試験方法で調べた。
【0021】
《曲げ強さ》
上記の各々のパイプ状成形体から100mm×20mm×18mmの直方体状試験体を切り出した。この直方体状試験体について、2点支持1点荷重方式で支持スパン80mmで室温曲げ強さ試験を実施した。熱間曲げ試験は各々の直方体状試験体を雰囲気温度設定用電気炉中で800℃に20分間保持した後、該雰囲気温度設定用電気炉中で、2点支持1点荷重方式で支持スパン80mmで実施した。それらの試験結果は表1に示す通りであった。
【0022】
《成分溶出量》
740℃の高純度(99.99%以上)アルミニウム溶湯10重量部中に上記の各々のパイプ状成形体1重量部を浸漬し、溶湯の温度を740℃に維持しながら72時間の間、パイプ状成形体内部の減圧と加圧とを繰り返しながら、アルミニウム溶湯をパイプ状成形体の外部から内部へ、及び内部から外部へ交互に通過させ、その後、アルミニウム溶湯をサンプリングし、アルミニウム溶湯中のSi、B及びMg量を測定し、浸漬前のアルミニウム溶湯中のSi、B及びMg量と比較した。その差(すなわち、増加分)をSi、B及びMgについての成分溶出量とした。それらの測定結果は表1に示す通りであった。
【0023】
《アルミニウム浸透性》
上記の各々のパイプ状成形体に対するアルミニウム溶湯の浸透性を次のようにして評価した。上記の各々のパイプ状成形体から外径100mm、内径60mm、高さ65mのパイプ状試験体(両端は封止してある)を作製し、このパイプ状試験体をアルミニウム溶湯保持用炉中に立てて予熱し、そこへ740℃の高純度(99.99%以上)アルミニウム溶湯をほぼ70cmの高さまで注湯し、740℃で24時間保持した。その後、各々の試験体を取り出し、冷却した後、縦方向(炉中に立てた状態で垂直方向)に切断し、アルミニウムが浸透している高さ(A)を測定した。アルミニウム溶湯の湯面高さ(R)とこのアルミニウム浸透高さ(A)との差(R−A)をアルミニウム含浸所要高さ(H)とした。この評価法の概要は図1に示す通りである。即ち、アルミニウム含浸所要高さ(H)が低いほどアルミニウムの浸透性に優れていることになる。それらの測定結果は表1に示す通りであった。
【0024】
《総合評価》
上記の曲げ強さの試験結果、成分溶出量の測定結果、及びアルミニウム浸透性の測定結果の全てが好ましい値を示す場合を◎とし、それらの結果の何れかがボーダーラインの値を示し、他は好ましい値を示す場合を○とし、それらの結果の1つでも好ましくない値を示す場合を×とした。
【0025】
【表1】

Figure 0003709450
【0026】
表1のデータからも明かなように、本発明に係る実施例1〜5においては、アルミニウム溶湯用濾材の室温曲げ強さ、熱間曲げ強さ(800℃)、アルミニウム溶湯に対する耐食性(成分溶出量)、及びアルミニウムの通湯性(アルミニウム浸透性)の点で優れており、実用性の高いものである。
【0027】
【発明の効果】
本発明のアルミニウム溶湯用濾材は、アルミニウム溶湯中に浸漬して使用しても不純物が溶出しないのでアルミニウム溶湯を二次汚染することがなく、極めて安定な結晶組織を有しており、室温曲げ強さ、熱間曲げ強さ(800℃)、アルミニウム溶湯に対する耐食性(成分溶出量)、及びアルミニウムの通湯性(アルミニウム浸透性)に優れたものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】 アルミニウム浸透性の評価法を説明する概略図である。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention is used to filter out solid impurities (non-metallic inclusions, etc.) mixed in molten aluminum or aluminum alloy (in the present specification, these are collectively referred to simply as molten aluminum). The present invention relates to a molten aluminum filter medium.
[0002]
[Prior art]
Normally, solid impurities, particularly non-metallic inclusions are mixed in the molten aluminum, so that the molten metal containing these inclusions is cast as it is, rolled, and commercialized as, for example, a disk material, The mixed non-metallic inclusions cause defects such as pinholes. In order to prevent the occurrence of such defects, it is common practice to remove non-metallic inclusions by filtering the molten aluminum prior to casting. Various apparatuses are known for use in filtration of the molten metal. As described in, for example, Japanese Patent Publication No. 52-22327, an aggregate such as fused alumina is made of SiO 2 , B 2 O 3. A tube-type filter medium bonded with an inorganic binder such as is used.
[0003]
However, such a conventional filter medium is used to filter a high-purity molten aluminum used for manufacturing a hard disk material of a computer, or Al-- used for manufacturing a can material such as a soft drink can and a beer can. When filtering the Mg alloy-based molten metal, SiO 2 and CaO contained in the inorganic binder are reduced in the molten aluminum to produce free Si and free Ca, which are eluted into the molten aluminum to form the molten aluminum. There was a problem of contamination. In addition, since the Al-Mg alloy melt is an active property, it may erode the inorganic binder, reduce the bond strength between the aggregates, and reduce the durability of the filter media. Such a filter medium will collapse.
[0004]
From these facts, filter media produced using an inorganic binder containing no SiO 2 are disclosed in, for example, Japanese Patent Publication No. 5-86459, Japanese Patent Publication No. 5-86460 and Japanese Patent Application Laid-Open No. 2-33472. Yes. When these filter media are used, there is no problem of secondary contamination of molten aluminum due to elution of free Si. However, a filter medium using such an inorganic binder has a problem that the strength of the filter medium is low and clogging is likely to occur because the bonding state between the aggregate particles is poor, and the amount of hot water passing through varies. It was.
[0005]
Therefore, a filter medium that solves the problems of free Si elution and bending strength has been demanded. In order to satisfy these requirements, a predetermined amount of SiO 2 is included to improve the wettability with molten aluminum. with inorganic binding material which is also acicular filter medium obtained by precipitating a crystal of 9Al 2 O 3 · 2B 2 O 3 in the inorganic binding material is disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 5-138339.
[0006]
However, in the embodiment of the invention described in JP-A-5-138339 discloses the above after once melted inorganic binding material in order to obtain a needle-like crystals of 9Al 2 O 3 · 2B 2 O 3, a special not cooling means additional to it is necessary to suppress the crystal length to a particular range only, because in the inorganic binding material of SiO 2 is contained 15 to 25 wt%, and is intended to contain CaO or the like, and the The point of preventing the elution of free Si or free Ca is not always satisfactory.
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
In order to obtain molten aluminum used in various applications, such as disc materials in recent times, even if there are slight surface defects, the smallest possible non-metallic inclusions are removed from the molten aluminum. In addition, it is required to reduce as much as possible the impurities eluted in the aluminum melt after filtration. Accordingly, the SiO 2 and CaO components contained in the inorganic binder are reduced as much as possible, and the strength and the like are considered. Therefore, it is desired to provide a filter medium that can be sufficiently satisfied.
[0008]
The object of the present invention is to provide a filter material for molten aluminum that has overcome the above-mentioned problems, that is, it can be used even if it is used in contact with molten aluminum or immersed in molten aluminum. Does not elute, so there is no secondary contamination of the molten aluminum, and the strength of the filter media is high due to the high bonding strength between the aggregates, and it can be used stably over a long period of time. Is to provide a filter material for molten aluminum having an almost constant crystal structure and an excellent hot and room temperature bending strength.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
As a result of intensive studies to achieve the above object, the present invention and the like have used as an inorganic binder a crystal powder having a spinel crystal structure composed of Al 2 O 3 and MgO and a relatively small amount of an amorphous glass component. The crystallinity of the spinel crystals in the sintered body obtained by firing the mixture of the inorganic binder and the alumina aggregate particles is limited to a specific value, and the space between the spinel crystal particles in the sintered body is partially It has been found that good results can be obtained by limiting the composition and the molar ratio of the components of the amorphous glass phase bonded to the present invention, thereby completing the present invention.
[0010]
That is, the filter material for molten aluminum according to the present invention is an inorganic binder 5 composed of 85 to 98% by weight of crystal powder having a spinel crystal structure made of Al 2 O 3 and MgO and 15 to 2% by weight of an amorphous glass component. A sintered body of a mixture of ˜25 parts by weight and 100 parts by weight of alumina aggregate particles, and the crystallinity of the spinel crystals in the sintered body is 10% or more and / or in the sintered body The amorphous glass phase that partially bonds between the spinel crystal grains contains B 2 O 3 and SiO 2 , and the molar ratio of B 2 O 3 / SiO 2 is 0.3 or more.
[0011]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
The crystal powder having a spinel crystal structure composed of Al 2 O 3 and MgO used for producing the filter material for molten aluminum of the present invention is composed of Al 2 O 3 and MgO, and the molar ratio of Al 2 O 3 : MgO is 1. 1 and the weight ratio of Al 2 O 3 : MgO is 7: 3, forming a spinel crystal structure. Such crystal powder is extremely stable, has excellent wettability with molten aluminum, and is also excellent in aluminum erosion resistance, etc., so it is suitable as an inorganic binder for use in the production of aluminum melt filter media. is there.
[0012]
However, when the average particle diameter of the crystal powder having a spinel crystal structure composed of Al 2 O 3 and MgO is several tens μm to several mm as in many commercially available products, the sinterability is generally poor. As a means for achieving good sinterability, it is conceivable to add a large amount of sintering aid (bonding aid). However, when a large amount of aid is added in this way, resistance to molten aluminum is considered. The erodibility deteriorates.
[0013]
On the other hand, the smaller the average particle size of the crystal powder having a spinel crystal structure made of Al 2 O 3 and MgO, the better the sinterability, preferably 50 μm or less, more preferably 10 μm or less. When pulverized in this manner, it becomes more suitable as an inorganic binder used for producing a filter material for molten aluminum. The pulverization method may be any method, for example, dry pulverization such as a ball mill, or wet pulverization such as a bead mill, and the same effect can be achieved by using any method. Is done. However, the smaller the average particle size of the crystal powder, the higher the cost. As a means for suppressing this high cost, it is conceivable to use a crystal powder that has been appropriately pulverized and use a binding aid powder together.
[0014]
In the production of the filter material for molten aluminum of the present invention, when alumina aggregate particles and an inorganic binder are mixed and baked to form a filter medium, the filter medium is passed due to the fluidity and appropriate viscosity of the inorganic binder during calcination. It is necessary to ensure pores, and for this purpose, it is necessary to add a small amount of an amorphous glass component in the inorganic binder.
The amorphous glass component used as an inorganic binder together with crystal powder having a spinel crystal structure composed of Al 2 O 3 and MgO in the production of the molten aluminum filter medium of the present invention contains B 2 O 3 and SiO 2 . Regarding the blending ratio of B 2 O 3 and SiO 2 , the amorphous glass that partially bonds the spinel crystal particles in the sintered body obtained by firing the mixture of the inorganic binder and the alumina aggregate particles. It is necessary that the phase contains B 2 O 3 and SiO 2 so that the B 2 O 3 / SiO 2 molar ratio is 0.3 or more. When this ratio is 0.3 or more, the substitution reaction between Al atoms and Si atoms in the molten metal is suppressed, and the filter medium is excellent in corrosion resistance. On the other hand, when this ratio is less than 0.3, that is, when the amount of SiO 2 increases compared to the amount of B 2 O 3 , the corrosion resistance against molten aluminum tends to decrease, and elution of SiO 2 tends to become a problem. is there.
[0015]
The blending ratio of the crystal powder to the amorphous glass component is 85 to 98 wt%, preferably 90 to 97 wt%, and 15 to 2 wt%, preferably 10 to 3 wt%, of the amorphous glass component. To be made up of. At a blending ratio within this range, the amorphous glass component effectively acts as a bonding aid, and the sinterability of the crystal powder having a spinel crystal structure can be enhanced. However, when the blending amount of the binding aid powder exceeds 15% by weight, the added binding aid is locally vitrified and unevenly distributed, and the aluminum erosion resistance is deteriorated.
In the present invention, the inorganic binder may contain other various substances such as ZrO 2 when pulverizing spinel crystals, a sintering aid during sintering, dextrin as an organic solvent, and the like. Of course.
[0016]
As alumina aggregate particles used for producing the filter material for molten aluminum of the present invention, electrofused alumina, sintered alumina or the like can be used.
The filter material for molten aluminum according to the present invention comprises a sintered body obtained by firing a mixture of the above-described inorganic binder and alumina aggregate particles. As the manufacturing method, the inorganic binder powder and the aggregate particles may be mixed, formed into a predetermined shape and then fired, or the inorganic binder powder may be slurried and coated on the surface of the aggregate particles. May then be molded and fired. About the compounding ratio of said inorganic binder and alumina aggregate particle, it is made to consist of 5-25 weight part of said inorganic binder, Preferably 10-20 weight part, and 100 weight part of alumina aggregate particle | grains. . When the amount of the inorganic binder is less than 5 parts by weight, the aggregate particles may not be sufficiently bonded, and the aggregate particles may be detached from the filter medium. It tends to become narrower and more likely to clog.
[0017]
In the filter material for molten aluminum of the present invention, the crystallinity of the spinel crystal in the sintered body is 10% or more.
In this specification, the term “crystallinity of the spinel crystal in the sintered body” means an Al 2 O 3 .MgO spinel crystal appearing at 2θ = 36.8 ° obtained by powder X-ray diffraction of the sintered body. The peak height (assumed to be a numerator) is expressed as a percentage in comparison with the peak height of α-Al 2 O 3 (assumed to be the denominator) that appears at 2θ = 43.4 °.
[0018]
In the filter material for molten aluminum as described above, the crystallinity of the spinel crystal in the sintered body being less than 10% means that the amount of the amorphous glass component in the binder is relatively large. In addition, since these amorphous glass components are present between the spinel crystal particles and soften at a high temperature, the hot strength of the filter medium is lowered. Further, since the amorphous glass component is inferior in corrosion resistance to the molten aluminum as compared with the spinel crystal, it must be avoided that the amorphous glass component is present in a large amount in the binder. Therefore, as described above, the crystal powder is 85 to 98% by weight, preferably 90 to 97% by weight, and the amorphous glass component is 15 to 2% by weight, preferably 10 to 3% by weight.
[0019]
In the filter material for molten aluminum according to the present invention, since the crystallinity of the spinel crystal in the sintered body is 10% or more, the proportion of the spinel crystal particles bonded together without an amorphous glass phase is extremely high. It exhibits strong corrosion resistance against molten aluminum. That is, the ratio of the amorphous glass phase having poor corrosion resistance to the molten aluminum existing between the spinel crystal particles in the sintered body is reduced, and the molten aluminum is less likely to be eroded.
[0020]
【Example】
Hereinafter, the present invention will be described in detail based on examples and comparative examples.
Examples 1-5 and Comparative Examples 1-2
Fused alumina (average particle size 850 μm) is used as aggregate particles in the amount (parts by weight) shown in Table 1, and crystal powder having a spinel crystal structure composed of Al 2 O 3 and MgO as an inorganic binder (molar ratio 1). : 1, weight ratio 7: 3, average particle size 4.5 μm), B 2 O 3 and SiO 2 were used in amounts (parts by weight) shown in Table 1, respectively, and these compounds were kneaded and pressure-molded. And dried in an electric furnace at 1430 ° C. for 12 hours to obtain pipe-shaped molded bodies each having an outer diameter of 100 mm, an inner diameter of 60 mm, and a height of 850 mm. About each pipe-shaped molded object of Examples 1-5 and Comparative Examples 1-2, the peak height and 2θ = 43.4 of Al 2 O 3 .MgO spinel crystals appearing at 2θ = 36.8 ° by powder X-ray diffraction. The peak height of α-Al 2 O 3 appearing at ° was obtained, and the crystallinity was calculated. Further, when the molar ratio of B 2 O 3 / SiO 2 was measured, it was as shown in Table 1. Furthermore, the characteristics of each pipe-shaped molded body were examined by the following test method.
[0021]
《Bending strength》
A 100 mm × 20 mm × 18 mm rectangular parallelepiped test body was cut out from each of the pipe-shaped molded bodies. This rectangular parallelepiped test body was subjected to a room temperature bending strength test with a support span of 80 mm by a two-point support and one-point load method. In the hot bending test, each rectangular parallelepiped specimen was held at 800 ° C. for 20 minutes in an electric furnace for setting the atmospheric temperature, and then supported in an electric furnace for setting the atmospheric temperature, with a support span of 80 mm by a one-point load method. It carried out in. The test results were as shown in Table 1.
[0022]
<Elution amount of ingredients>
1 part by weight of each of the above-mentioned pipe-shaped compacts is immersed in 10 parts by weight of a high-purity (99.99% or higher) aluminum melt at 740 ° C., and the pipe is maintained for 72 hours while maintaining the temperature of the melt at 740 ° C. While repeating the pressure reduction and pressurization inside the shaped molded body, the molten aluminum is alternately passed from the outside to the inside of the pipe-shaped shaped body and from the inside to the outside, and then the molten aluminum is sampled and Si in the molten aluminum is sampled. , B and Mg amounts were measured and compared with the amounts of Si, B and Mg in the molten aluminum before immersion. The difference (that is, the increment) was used as the component elution amount for Si, B, and Mg. The measurement results were as shown in Table 1.
[0023]
《Aluminum permeability》
The permeability of the molten aluminum to each of the above pipe-shaped molded bodies was evaluated as follows. Outer diameter 100mm from the pipe-shaped molded body of the respective inner diameter 60 mm, to prepare a pipe-shaped test specimens height 65 c m (both ends are sealed), furnaces molten aluminum holding the pipe-shaped test specimens It was preheated inside, and a high-purity (99.99% or more) molten aluminum at 740 ° C. was poured to a height of about 70 cm and held at 740 ° C. for 24 hours. Thereafter, each specimen was taken out and cooled, and then cut in the longitudinal direction (vertical direction in a standing state in a furnace), and the height (A) at which aluminum penetrated was measured. The difference (R−A) between the molten metal surface height (R) and the aluminum penetration height (A) was defined as the required aluminum impregnation height (H). The outline of this evaluation method is as shown in FIG. That is, the lower the required aluminum impregnation height (H), the better the aluminum permeability. The measurement results were as shown in Table 1.
[0024]
"Comprehensive evaluation"
The case where all of the above bending strength test results, component elution amount measurement results, and aluminum permeability measurement results show preferable values is marked with ◎, and any of those results shows borderline values, others Indicates a case where a preferable value is shown, and a case where one of the results shows an unfavorable value is indicated as x.
[0025]
[Table 1]
Figure 0003709450
[0026]
As is clear from the data in Table 1, in Examples 1 to 5 according to the present invention, room temperature bending strength, hot bending strength (800 ° C.), and corrosion resistance to molten aluminum (component elution) Amount) and aluminum hot water permeability (aluminum permeability), and is highly practical.
[0027]
【The invention's effect】
The filter medium for molten aluminum of the present invention does not elute impurities even if it is used immersed in the molten aluminum, so it does not cause secondary contamination of the molten aluminum, has an extremely stable crystal structure, and has a room temperature bending strength. In addition, it is excellent in hot bending strength (800 ° C.), corrosion resistance against molten aluminum (component elution amount), and aluminum hot water permeability (aluminum permeability).
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic view for explaining an aluminum permeability evaluation method.

Claims (4)

Al2 3 及びMgOからなるスピネル型結晶構造を有する結晶粉末85〜98重量%と非晶質ガラス成分15〜2重量%とからなる無機質結合材5〜25重量部と、アルミナ骨材粒子100重量部との混合物の焼結体からなり、該焼結体中のスピネル結晶の結晶度が10%以上であることを特徴とするアルミニウム溶湯用濾材。5 to 25 parts by weight of an inorganic binder composed of 85 to 98% by weight of crystal powder having a spinel type crystal structure composed of Al 2 O 3 and MgO and 15 to 2% by weight of an amorphous glass component, and alumina aggregate particles 100 A filter medium for molten aluminum, comprising a sintered body of a mixture with parts by weight, wherein the spinel crystal in the sintered body has a crystallinity of 10% or more. Al2 3 及びMgOからなるスピネル型結晶構造を有する結晶粉末85〜98重量%と非晶質ガラス成分15〜2重量%とからなる無機質結合材5〜25重量部と、アルミナ骨材粒子100重量部との混合物の焼結体からなり、該焼結体中のスピネル結晶粒子間を部分的に結合する非晶質ガラス相がB2 3 及びSiO2 を含み、B2 3 /SiO2 のモル比が0.3以上であることを特徴とするアルミニウム溶湯用濾材。5 to 25 parts by weight of an inorganic binder composed of 85 to 98% by weight of crystal powder having a spinel type crystal structure composed of Al 2 O 3 and MgO and 15 to 2% by weight of an amorphous glass component, and alumina aggregate particles 100 And an amorphous glass phase partially bonded between the spinel crystal grains in the sintered body contains B 2 O 3 and SiO 2, and contains B 2 O 3 / SiO 2. A filter medium for molten aluminum, wherein the molar ratio of 2 is 0.3 or more. Al2 3 及びMgOからなるスピネル型結晶構造を有する結晶粉末85〜98重量%と非晶質ガラス成分15〜2重量%とからなる無機質結合材5〜25重量部と、アルミナ骨材粒子100重量部との混合物の焼結体からなり、該焼結体中のスピネル結晶の結晶度が10%以上であり、該焼結体中のスピネル結晶粒子間を部分的に結合する非晶質ガラス相がB2 3 及びSiO2 を含み、B2 3 /SiO2 のモル比が0.3以上であることを特徴とするアルミニウム溶湯用濾材。5 to 25 parts by weight of an inorganic binder composed of 85 to 98% by weight of crystal powder having a spinel type crystal structure composed of Al 2 O 3 and MgO and 15 to 2% by weight of an amorphous glass component, and alumina aggregate particles 100 Amorphous glass comprising a sintered body of a mixture with parts by weight, wherein the spinel crystal in the sintered body has a crystallinity of 10% or more, and partially bonds between the spinel crystal grains in the sintered body A filter medium for molten aluminum, wherein the phase contains B 2 O 3 and SiO 2 , and the molar ratio of B 2 O 3 / SiO 2 is 0.3 or more. 平均粒径が50μm以下の結晶粉末を用いて得られる請求項1、2又は3記載のアルミニウム溶湯用濾材。The filter material for molten aluminum according to claim 1, 2 or 3, which is obtained using a crystal powder having an average particle size of 50 µm or less.
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