NO155149B

NO155149B - Keramisk, poroest legeme og fremstilling av dette.

Info

Publication number: NO155149B
Application number: NO792583A
Authority: NO
Inventors: Tsuneaki Narumiya
Original assignee: Bridgestone Tire Co Ltd
Priority date: 1978-08-12
Filing date: 1979-08-07
Publication date: 1986-11-10
Also published as: AU515591B2; ES483929A1; CA1137523A; AU4941579A; FR2433002A1; DE2932614A1; NL7906133A; DE2932614C2; US4257810A; FR2433002B1; GB2027688B; NO155149C; NO792583L; GB2027688A

Description

Oppfinnelsen angår keramiske, porøse legemer som kan an-

vendes som filtreringsmateriale for smeltet metall, som smeltet aluminium eller lignende metaller, og nærmere bestemt keramiske, porøse legemer med utmerkede egenskaper som filtreringsmateriale for smelter av ferske metaller, og fremstilling av slike legemer.

Det er nylig oppstått et sterkt øket behov for slike metallgjenstander som aluminiumbokser for drikkevarer, aluminiumfolier for emballasje, kobbertråder for elektriske ledere og lignende gjenstander. Disse metallgjenstander, som tynne metallplater med en tykkelse av ikke over 400yUm, fine metalltråder med en diameter av ikke over lOO^um og lignende metallgjenstander, fremstilles vanligvis ved valsing eller trekking av det støpte metallprodukt.

Ved fremstillingen av metallgjenstandene er det sterkt nødvendig

å gjøre gjenstandenes tykkelse eller diameter tynnere eller finere. Dersom det støpte produkt imidlertid inneholder spormengder av

faste forurensninger, oppstår slike defekter at overflatehull eller stripemønstre dannes i gjenstandene under valsingen og at tråd-

brudd oppstår under trekkingen. Det er derfor nødvendig å

anvende støpte produkter av høy kvalitet for fremstilling av slike tynne metallplater og tråder slik at faste forurensninger som forårsaker de ovennevnte defekter, vil være fullstendig fjernet fra det støpte produkt.

Praktisk talt samtlige av de faste forurensninger er i alminnelighet oxyder og lignende forurensninger som er innført i det smeltede metall som skal anvendes for fremstillingen av det støpte produkt. Det er nødvendig å fjerne disse faste forurens - ninger ved å filtrere det smeltede metall. Det er spesielt nød-vendig å fjerne mikrofine faste forurensninger for å kunne fremstille tynne metallplater og tråder fra det støpte metallprodukt.

Da det støpte metallprodukt som regel er blitt fremstilt

ved filtrering av en smelte av ferskt metall, er det hittil blitt praktisert å filtrere faste forurensninger ved å lede smeltet metall gjennom et filterlag av f.eks. aluminiumoxydkuler med en diameter på flere millimeter eller av et sintret legeme av aluminiumoxyd. Filterlaget med aluminiumoxydkulene er imidlertid egnet for

å fjerne faste forurensninger som er grovere enn 100/Um, men det

er ikke egnet for å fjerne mikrofine faste forurensninger med størrelse av under lOO^um. På den annen side kan ved bruk av det sintrede legeme av aluminiumoxyd endog faste forurensninger fjernes med en størrelse av ca. l^um, men en lang filtreringstid er nødvendig på grunn av det store trykktap, og produktiviteten blir derved meget lav og det erholdte støpte produkts kvalitet overflødig.

Det er dessuten blitt foreslått å anvende keramiske skum

med en struktur med åpne celler som filtreringsmateriale for smeltet metall ifølge japansk patentskrift nr. 142162/76. Slike keramiske skum fremstilles ved å impregnere et polyurethanskum med åpne celler med en vandig oppslemning av en thixotrop, keramisk blanding, hvorefter overskudd av oppslemning fjernes fra skummet ved flere gangers valsing, og skummet blir derefter tørket og oppvarmet. Ved gjen-oppbygningen av skummet efter at overskuddet av oppslemning er blitt fjernet, dannes membraner av oppslemningen i tomrommene nær skummets omkretsdel og henimot skummets deformasjonsretning på

grunn av oppslemningens thixotrope egenskap, slik at en tilstopping av tomrommet i det erholdte keramiske skum ofte forårsakes på grunn av tilstedeværelsen av membranene nær skummets omkretsdel og henimot skummets tykkelsesretning. Oppslemningen inneholder dessuten krom-og fosforforbindelser som forårsaker miljøvernmessige forstyrrelser. I tillegg er det erholdte keramiske skums porestørrelse forholdsvis stor og dermed trykktapet lite, slik at det er blitt fastslått at det keramiske skum er uegnet for å fjerne mikrofine faste forurensninger med en størrelse fra flere hundrede nm til noen titalls ^,um og som forårsaker de ovennevnte defekter ved fremstillingen av tynne metallplater og -tråder. Det er derfor hittil ikke blitt utviklet filtreringsmaterialer som er istand til å tilfredsstille to motstridende funksjoner, hvorav den ene skal <7jøre det mulig med sikkerhet å oppfange og fjerne de mikrofine faste forurensninger fra smeltet metall, og den annen skal gjøre det mulig å utføre filtreringsoperasjonen på en effektiv måte.

Det tas ved den foreliggende oppfinnelse sikte på å unngå

de ovennevnte ulemper ved vanlig keramisk skum og å tilveiebringe keramiske, porøse legemer som samtidig tilfredsstiller de to motstridende funksjoner og som med sikkerhet kan oppfange og fjerne mikrofine faste forurensninger med en størrelse fra flere hundrede

nm til noen titalls ^um fra smeltet metall som skal filtreres.

Det tas ved den foreliggende oppfinnelse nærmere bestemt sikte på

å tilveiebringe keramiske, porøse legemer som kan anvendes som filtreringsmateriale for smelter av metaller, som aluminium, sink, kobber og lignende metaller, ved fremstilling av tynne metallplater med en tykkelse av ikke over 400/,um, fortrinnsvis 20-400^^, og av metalltråder med en diameter av ikke over 100^um, fortrinnsvis 10-100^um.

Oppfinnelsen angår således et keramisk, porøst legeme egnet for anvendelse som filtreringsmateriale for smeltet metall og bestående av en cordierittfase og med en tredimensjonal, celleholdig nettverksstruktur med en rekke innbyrdes forbundne hulrom som ikke er tilstoppet i noen retninger, og legemet er særpreget ved at det har et poreantall av 25-35 porer pr. lineær cm for et areal avskåret på valgfrie steder, en spesifikk romvekt av 0,3-0,7 g/cm , en porøsitet av 75-90% og et trykktap av 4,8-30,0 mm vannsøyle når luft ledes gjennom en 1 cm tykkelse av legemet med en hastighet av 1 m/s.

Ved den foreliggende fremgangsmåte for fremstilling av et slikt keramisk, porøst legeme blir et mykt skum av polyurethan med åpne celler impregnert med en oppslemning, og skummet som er blitt fylt med oppslemningen, brennes ved 1300-1500°C inntil skummet er blitt fullstendig brent ut, og fremgangsmåten er særpreget ved at det myke skum impregneres med en oppslemning av Si02, Al2°3 og MgO og at overskuddet av oppslemning fjernes uten å deformere skummet, hvorpå det fylte skum brennes.

Oppfinnelsen vil bli nærmere beskrevet under henvisning til

tegningene, hvorav

Fig. 1 er en perspektivskisse av en utførelsesform av det

keramiske, porøse legeme ifølge oppfinnelsen,

Fig. 2 er et delvis forstørret sideriss av utførelsesformen

vist på Fig. 1,

Fig. 3 er et forstørret snitt gjennom en cellestreng i det

keramiske, porøse legeme ifølge oppfinnelsen, og

Fig. 4 er et lengdesnitt gjennom en anordning hvor det keramiske, porøse legeme ifølge oppfinnelsen anvendes som filtreringsmateriale for smeltet metall.

På Fig. 1 er skjematisk vist et keramisk, porøst legeme 1 ifølge oppfinnelsen anvendt som filtreringsmateriale for smeltet metall. Det keramiske, porøse legeme 1 fremstilles ved å bringe en oppslemning av et keramisk materiale til å hefte til et fleksibelt polyurethanskumsubstrat med åpne celler og ved å brenne det sammensatte materiale for å forkulle og fjerne skummet. Det således erholdte keramiske, porøse legeme 1 har i det vesentlige den samme tredimensjonale, celleholdige nettverkstruktur som skummet med en rekke innbyrdes forbundne hulrom 2 som ikke er tilstoppet i noen retninger (som vist på Fig. 2), og er formet til en avkortet omvendt, kvadratisk pyramide. Som vist på Fig. 3 er et kontinuerlig hulrom 3 som svarer til skummets form, dannet inne i cellestrenger la i det keramiske, porøse legeme 1. Dessuten utgjør de innbyrdes forbundne hulrom 2 en strømningsbane for smeltet metall.

Formen og dimensjonen til det keramiske, porøse legeme 1 ifølge oppfinnelsen og anvendt som filtreringsmateriale for smeltet metall er ikke av avgjørende betydning, men det er fortrinnsvis formet som en avkortet kjegle eller med en lignende form foruten den ovennevnte avkortede omvendte, firkantede pyramide. Når det keramiske, porøse legeme er blitt formet som en avkortet omvendt, firkantet pyramide, har det en tykkelse d av 20-100 mm, fortrinnsvis 40-75 mm, og en kortsidelengde 1 av 200-1000 mm, fortrinnsvis 400-700 mm, under hensyntagen til at det skal ha en styrke som gjør at det er istand til å motstå belastningen av smeltet metall og at det skal ha filtreringsegenskaper når det anvendes for filtrering.

Det keramiske, porøse legeme ifølge oppfinnelsen har en tredimensjonal, celleholdig nettverkstruktur med en rekke innbyrdes forbundne hulrom uten at disse er tilstoppet i det vesentlige i noen retning, og det er særpreget ved at det har et poreantall av 25-35 porer pr. lineær centimeter i et vilkårlig avskåret areal og et trykktap av 4,8-30,0 mm vannsøyle når luft ledes gjennom 1 cm tykkelse av legemet med en hastighet av 1 m/s.

I det keramiske, porøse legeme ifølge oppfinnelsen måles poreantallet i et valgfritt avskåret areal ved anvendelse av

den målemetode som vanligvis anvendes for fleksible polyurethanskum. Dette innebærer at poreantallet uttrykkes ved antallet av samtlige porer som forekommer i et valgfritt avskåret areal,

pr. lineær centimeter når det keramiske, porøse legeme skjæres på valgfrie steder. Trykktapet måles dessuten ved hjelp av en annen metode som er beskrevet i Japanese Air Cleaning Associate (JACA nr.10) .

Når antallet porer pr. lineær centimeter er mindre enn 25,

er oppfangningsevnen og evnen til å holde på de mikrofine, faste forurensninger dårlig, menscellestrengen i det keramiske, porøse legeme når antallet av porer er høyere enn 35, blir finere og cellestrengens styrke utilstrekkelig selv dersom legemets romvekt økes som nevnt nedenfor. Dette fører til at cellestrengene ofte faller av når legemet monteres til en f iltreringsstøtteanordning, eller at de brytes istykker på grunn av trykket av smeltet metall, og stykkene av cellestrengen vil derved overføres til det raf-finerte smeltede metall under filtreringen. Når dessuten trykktapet er lavere enn 4,8 mm, blir legemets evne til å filtrere mikrofine faste forurensninger med en størrelse av ca. iO^um betraktelig dårligere, mens filtreringshastigheten blir betraktelig langsommere og dermed filtreringstiden lengre dersom trykktapet er større enn 30,0 mm.

Det keramiske, porøse legeme ifølge oppfinnelsen er dessuten særpreget ved at det har en spesifikk romvekt av 0,3-0,7 g/cm 3 og en porøsitet av 75-90%. Når den spesifikke romvekt ligger utenfor det ovennevnte område, kan styrken og trykktapet for det keramiske, porøse legeme når det anvendes som filtreringsmateriale for smeltet metall, ikke opprettholdes innen de ovennevnte områder. Når dessuten porøsiteten er mindre enn 75%, blir trykktapet større, og det kreves lengre filtreringstid og dessuten blir legemets evne til å holde på de mikrofine faste forurensninger betraktelig dårligere fordi filtreringen av mikrofine faste forurensninger forandrer seg fra innsiden av det keramiske legeme og til overflaten av dette, mens styrken av det keramiske, porøse legeme når det anvendes som filtreringsmateriale for smeltet metall, blir lavere dersom porøsiteten er høyere enn 90%.

I det keramiske, porøse legeme ifølge oppfinnelsen er de ovennevnte faktorer innbyrdes avhengige av hverandre når legemet anvendes for filtrering av smeltet metall. Fordi trykktapet er begrenset til 4,8-30,0 mm vannsøyle, fås først en sikker og effektiv fjernelse av mikrofine faste forurensninger som foreligger i en smelte av ferskt metall eller et lignende materiale. Trykktapet

ligger fortrinnsvis innen området 16-30 mm vannsøyle,

for at legemet skal kunne filtrere de mikrofine faste forurensninger mer effektivt fra smeltet metall. Selv når trykktapet ligger innen det ovennevnte område, vil imidlertid filtrerings-egenskapene bli dårligere i løpet av kort tid dersom det smeltede metall som skal filtreres inneholder en stor mengde av grovere faste forurensninger. Hvis det derfor tas sikte på å filtrere smeltet metall som inneholder en stor mengde av grovere faste forurensninger, som en smelte av gjenvunnet aluminium eller et lignende materiale, er det fordelaktig å utføre en foreløbig filtrering med et annet filtreringsmateriale enn det keramiske, porøse legeme. Det keramiske, porøse legeme ifølge oppfinnelsen anvendes dessuten fortrinnsvis for filtrering av de mikrofine faste forurensninger fra en smelte av ferskt metall som inneholder en mindre mengde av grove faste forurensninger.

Hvis et keramisk, porøst legeme med et trykktap av over

30 mm vannsøyle anvendes for filtrering, vil den filtrerte mengde bare være 10 tonn ved anvendelse av et keramisk, porøst legeme med dimensjonen 600 x 600 x 50 selv dersom en smelte av aluminium filtreres, eller det vil ofte forekomme at ingen forurensninger fjernes fra smeiten under filtreringen. Dersom på den annen side et keramisk, porøst legeme med et trykktap av under 4,8 mm vann-søyle anvendes, vil noen få hundrede tonn med smeltet metall pas-sere gjennom legemet, men det erholdte støpte produkts kvalitet vil være dårlig, og en overflatehulldefekt vil hyppig oppstå ved fremstilling av metallfolier og tynne plater eller en bruddeffekt og ujevn elektrisk ledningsevne vil oppstå ved fremstilling av metalltråder. For derfor å kunne fremstille støpte metallpro-dukter av.høy kvalitet ved hjelp av en sikker og effektiv opp-fangning og fjernelse av de mikrofine faste forurensninger fra smeltet metall er det av vesentlig betydning at trykktapet ligger innen det ovennevnte område.

Ved fremstillingen av det keramiske, porøse legeme ifølge oppfinnelsen foretrekkes det å anvende polyurethanskum med nett-mønstret skjelettstruktur hvori alle cellemembraner fjernes fullstendig ved tilførsel av varme eller med et kjemikalium eller på lignende måte. Når et slikt polyurethanskum med nettmønstret skjelettstruktur anvendes som substrat, kan keramiske, porøse legemer ifølge oppfinnelsen med et trykktap innen det ovennevnte område og med forbedret filtreringshastighet for smeltet metall lett oppnås. Dersom et polyurethanskum med en liten mengde av cellemembran anvendes som substrat, vil strukturen for det erholdte keramiske, porøse legeme 1 sinke filtreringshastigheten for smeltet metall, og dette står i strid med den forbedrede filtreringshastighet som det tas sikte på å oppnå ved anvendelse av de keramiske, porøse legemer ifølge oppfinnelsen. Hvis dessuten fjernelsen av overskuddet av keramisk oppslemning som er blitt påført på sub-stratet, som beskrevet nedenfor, er utilstrekkelig eller dersom overskuddet av den keramiske oppslemning fjernes på grunn av at det ved oppslemningen impregnerte skum deformeres, vil tilstopping av de innbyrdes forbundne hulrom oppstå i det erholdte keramiske, porøse legeme.

Materialet for det keramiske, porøse legeme ifølge oppfinnelsen består fortrinnsvis av en cordierittfase med en myknings-temperatur over 1250°C og som fås ved. å brenne en keramisk oppslemning i det vesentlige bestående 'a.v siliciumdioxyd, aluminiumoxyd og magnesiumoxyd ved en temperatur av 1300-1500°C. Dette innebærer at det keramiske, porøse legeme iføige oppfinnelsen ikke inneholder krom- og fosforforbindelser. som ellers ville ha for-årsaket miljøforstyrrelser, og at det har en høy motstandsdyktighet overfor varmesjokk på grunn av cordierittfasen. Det keramiske, porøse legeme ifølge oppfinnelsen er derfor istand til å motstå varmesjokket når det forvarmes til en temperatur nær temperaturen for det smeltede metall som skal filtreres, eller under filtrer-ingsprosessen, og det er dessuten tilstrekkelig motstandsdyktig overfor kjemisk angrep av det smeltede metall.

Det keramiske, porøse legeme 1 ifølge Fig. 1 fremstilles ved

å anvende et fleksibelt polyurethanskum som substrat, hvori celle-membranene fjernes fullstendig ved hjelp av varme eller ved hjelp av kjemikalium, idet polyurethanskummet impregneres med en oppslemning av et keramisk materiale som i det vesentlige består av siliciumdioxyd, aluminiumoxyd og magnesiumoxyd som er blitt pulverisert til en partikkelstørrelse av ikke over 40yUm, hvorefter overskuddet av oppslemningen som dekker skummets cellestrenger fjernes ved blåsing med luft eller på lignende måte, og oppslemningen som hefter til skummet, tørkes og brennes ved 1300-1500°C for å

danne cordierittfasen. På denne måte får det keramiske, porøse legeme i det vesentlige den samme struktur som strukturen for polyurethanskumsubstratet, slik at det er fullstendig forskjellig fra et vanlig filtreringsmateriale av f.eks. aluminiumoxydkuler eller et sintret aluminiumoxydlegeme ved at det keramiske, porøse legeme ifølge oppfinnelsen har en struktur av innbyrdes forbundne hulrom som danner en strømningsbane for smeltet metall. De innbyrdes forbundne hulrom 2 i det keramiske, porøse legeme svarer med andre ord til fylte deler av det vanlige filtreringsmateriale,

og hvert hulrom 2 danner et beger av et dodekaeder hvor hver side utgjøres av hulrommets 2 cellestreng la. Det keramiske, porøse legeme 1 er derfor ikke bare istand til å beholde et lavt trykktap sammen med en høy porøsitet, men det er også istand til å øke sin evne til å holde på de faste forurensninger fordi de faste forurensninger oppfanges inne i begeret.

Når det keramiske, porøse legeme 1 med den ovennevnte struktur anvendes som filtreringsmateriale for smeltet metall, som vist på

Fig. 4, er alle sideoverflater av legemet 1 om nødvendig dekket med en keramisk plate 4, hvorefter legemet 1 anbringes i et hull 6 med form av en avskåret omvendt, firkantet pyramide som er dannet i

et støttemateriale 5. Under filtreringen strømmer smeltet metall fra legemets 1 øvre overflate 7 inn i de innbyrdes forbundne hulrom 2 og derefter ut gjennom legemets 1 nedre overflate 8, og under filtreringen fjernes mikrofine faste forurensninger fra det smeltede metall i de innbyrdes forbundne hulrom 2. (Smeltet metall kan dessuten strømme fra en overflate av legemet med liten størrelse

til eri overflate av legemet med stor størrelse under en trykkfor-skjell av smeltet metall, som er motsatt det tilfelle som er vist på Fig.4).

Som beskrevet ovenfor fremstilles det keramiske, porøse

legeme 1 ifølge oppfinnelsen ved å gå ut fra et fleksibelt polyurethanskum som substrat med nettmønstret skjelettstruktur, og det keramiske, porøse legeme er særpreget ved at det har et poreantall av 25-35 porer pr. lineær centimeter, en spesifikk romvekt av 0,3-0,7, en porøsitet av 75-90% og et trykktap av 4,8-

30,0 mm vannsøyle når luft ledes gjennom en

1 cm tykkelse av legemet ved en hastighet ved 1 m/s, slik at mikrofine faste forurensninger med en størrelse fra flere hundrede nm til noen titalls^um sikkert kan oppfanges og fjernes fra smeltet metall. En smelte av metaller med et smeltepunkt av under 1200°C, som aluminium, kobber eller et lignende metall, kan hurtig og med stor kapasitet filtreres gjennom et keramisk, porøst legeme ifølge oppfinnelsen med en lineær filtreringshastighet av 20-200 cm/min. Dette innebærer at det keramiske, porøse legeme 1 ifølge oppfinnelsen samtidig tilfredsstiller den funksjon at det er istand til med sikkerhet å oppfange og fjerne mikrofine faste forurensninger, og den funksjon at det effektivt er istand til å bevirke filtrering ved et egnet trykktap, og det anvendes fortrinnsvis for å fjerne de mikrofine faste forurensinger fra en smelte av ferskt metall. Når derfor smeltet metall med et smeltepunkt av under 1200°C filtreres gjennom det keramiske, porøse legeme ifølge oppfinnelsen, vil det filtrerte smeltede metall ikke inneholde mikrofine faste forurensninger, slik at tynne metallplater med en tykkelse av 20-400^um eller metalltråder med en diameter av 10-lOO^um kan fremstilles fra det filtrerte smeltede metall uten at det oppstår overflatedefekter eller innvendige defekter.

De mikrofine faste forurensninger oppfanges ikke bare på overflaten av det keramiske, porøse legeme ifølge oppfinnelsen når det anvendes som filtreringsmateriale, men også i dets innbyrdes forbundne hulrom 2, slik at mikrofine faste forurensninger med sikkerhet kan fjernes og slik at også legemets evne til å holde

på de oppfangede mikrofine faste forurensninger blir stor, og dette fører til at en forholdsvis stor mengde ferskt metall.kan filtreres kontinuerlig. Da dessuten det keramiske,porøse legeme ifølge oppfinnelsen har høy styrke, vil ikke den ulempe oppstå at det keramiske, porøse legeme, spesielt dets cellestrenger la, brytes istykker under innvirkning av en svak kraft utenfra når legemet monteres på støttematerialet 5, eller under innvirkning av varmen fra det smeltede metall under filtreringen. Dette fører til den fordel at det hindres at istykkerbrutte biter av cellestrengene vil komme inn i det filtrerte smeltede metall.

Trykktapet for det keramiske, porøse legeme ifølge oppfinnelsen er dessuten større enn trykktapet for vanlige filtreringsmaterialer beskrevet f.eks. i japansk patent nr. 142162/76. For derfor å filtrere smeltet metall gjennom det samme filtreringsareal og med den samme hastighet som ved anvendelse av det vanlige filtreringsmateriale er det nødvendig at en søyle av smeltet metall strømmer gjennom det keramiske, porøse legeme ifølge oppfinnelsen i en større mengde pr. tidsenhet. Selv under slike filtreringsbetingelser vil imidlertid det keramiske, porøse legeme ikke brytes istykker, som forklart ovenfor. Det keramiske, porøse legeme ifølge oppfinnelsen kan derfor anvendes for filtrering under opprettholdelse av det samme filtreringsareal og den samme hastighet som ved anvendelse av det vanlige filtreringsmateriale, og det kan dessuten med det keramiske, porøse legeme ifølge oppfinnelsen med sikkerhet oppnås en fjernelse av de mikrofine faste forurensninger som bare i liten utstrekning oppfanges av det vanlige filtreringsmateriale.

Det keramiske, porøse legeme ifølge oppfinnelsen har dessuten en meget høy varmemotstandsdyktighet, varmesjokkmotstandsdyktighet og motstandsdyktighet overfor kjemiske angrep av smeltet metall på grunn av dets cordierittfase som i det vesentlige består av siliciumdioxyd, aluminiumoxyd og magnesiumoxyd, slik at det med sikkerhet kan motstå varmesjokk når legemet forvarmes til temperaturen for det smeltede metall som skal filtreres, eller under filtreringen,

uten å angripes av smeltet metall. Det keramiske, porøse legeme anvendes derfor fortrinnsvis som filtreringsmateriale for smeltet metall.

Oppfinnelsen vil bli nærmere beskrevet ved hjelp av det nedenstående sammenligningseksempel og de nedenstående eksempler ifølge oppfinnelsen.

Sammenligningseksempel

Keramiske skum ble fremstilt på samme måte som beskrevet

i japansk patent nr. 142162/76, ved som substrat å anvende en rekke fleksible polyurethanskum med nettmønstret skjelettstruktur og med form av en avkortet omvendt, firkantet pyramide med en kvadratisk øvre overflate av 593 x 539 mm, en kvadratisk nedre overflate av 561 x 561 mm og en høyde av 50 mm, idet antallet av porer i de forskjellige skum ble variert som vist i den nedenstående tabell 1. Det fleksible polyurethanskum ble impregnert med en thixotrop oppslemning av et keramisk materiale med en sammensetning av 47% Al2°3' 13% Cr2°3' 3'5% kaolin' 1% bentonitt og 14,5% koILoidalt aluminiumorthofosfat tilsatt i en form av en vandig opp-løsning sammen med en like stor mengde vann, og efter at overskuddet av oppslemning var blitt fjernet ved hjelp av valser, ble

det med oppslemningen dekkede skum brent for fremstilling av et. keramisk skum med de egenskaper som er vist i tabell 1.

Det;fremgår av tabell 1 at tilstoppingen av hulrom ble

tydelig merkbar da antallet av porer i polyurethanskummet var høyere enii 25 pr. lineær centimeter, dvs. innen det angitte om-

råde for det keramiske, porøse legeme ifølge oppfinnelsen.

Eksempel 1

To.fleksible polyurethanskum med mønsterformet skjelettstruktur bie anvendt som substrat, idet ett av disse skum hadde 25 porer pr. lineær centimeter og det annet 30 porer pr. lineær centimeter. Hvert skum hadde form av en avkortet omvendt, kvadratisk pyramide med en kvadratisk øvre overflate av 611 x 611 mm, en kvadratisk nedre overflate av 5 77 x 577 mm og en høyde av 53 mm.

En pulverblanding av 50 deler cordieritt av japansk produksjon og som selges under handelsnavnet "K-8" og 50 deler aluminiumoxyd av japansk produksjon og som selges under handelsnavnet "AM-31" ble sammen med en flytende blanding av en siliciumdioxyd-sol og vann i et blandingsforhold av 2:1 fylt i en omrørings-

tank, og efter at den erholdte keramiske oppslemning var blitt omrørt i ett døgn,ble viskositeten regulert til 1,5 poise.

Det fleksible polyurethanskum ble impregnert med den

keramiske oppsinining. Efter at skummet var blitt fjernet fra opp-

slemningen, ble overskuddet av oppslemningen fjernet uten at skummet ble deformert. Derefter ble skummet som oppslemningen heftet til, tørket ved 70°C i 24 timer og derefter impregnert med den keramiske oppslemning som hadde en viskositet av ca.

0,2 poise. Efter at overskuddet av oppslemningen var blitt fjernet, ble skummet hvortil oppslemningen heftet, tørket ved 70°C i 24 timer. Den ovennevnte metode ble gjentatt slik at det keramiske skum fikk en viss romdensitet efter at det var blitt brent.

Det fleksible polyurethanskum som var dekket med den keramiske oppslemning, ble derefter brent ved ca. 1350°C for fremstilling av et keramisk, porøst legeme (eller keramisk skum) med de egenskaper som er gjengitt i den nedenstående tabell 2 uten at porene ble tilstoppet i noen retninger.

Eksem pel 2

I dette eksempel ble smeltet metall filtrert ved anvendelse av prøvene 1-7 som filtreringsmateriale. Først ble et kammer med en dybde av 500 mm anordnet i strømningsbanen for smeltet metall. En flat skilleplate med en tykkelse av 60 mm var anordnet i kammeret på et sted san befant seg 350 mm under kammerets øvre ende. I midten av skilleplaten var et avsmalnet hull med en kvadratisk øvre overflate av 593 x 593 mm og en hellingsvinkel på 17,5° i forhold til en retning perpendikulær på den øvre overflate tatt ut. Hver av prøvene ble innpasset i hullet ved hjelp av en pakning som besto av kaolinull,for å hindre at det keramiske skum skulle flyte opp under filtreringen av smeltet metall. Kammeret ble dessuten for-varmet til en temperatur rundt filtreringstemperaturen før det smeltede metall ble tilført. Derefter ble det smeltede metall tilført til kammeret slik at det ikke falt direkte ned på det keramiske skum, hvorved det smeltede metall strømmet gjennom de innbyrdes forbundne hulrom i det keramiske skum ovenfra og nedad og gjennom en utløpsåpning.

En charge på 22 tonn av aluminiumlegeringen 1145 ble smeltet i en Siemens-Martin-ovn og spylt med en gassblanding av klor og nitrogen på vanlig måte og derefter ledet gjennom kammeret langs strømningsbanen i en mengde av 400 kg/min for støping av tre valse-blokker som hver veide ca. 5 tonn. Denne fremgangsmåte ble gjentatt ved anvendelse av de keramiske skumprøver 1-7 som filtreringsmateriale eller uten keramisk skum i kammeret.

De erholdte blokker ble valset til aluminiumfolier med en tykkelse av 7^,um. Antallet av overflatehull med en diameter av ikke under 0,5 mm ble målt for hver aluminiumfolie, og det erholdte resultat er gjengitt i den nedenstående tabell 3.

Eksempel 3

Finemner med en diameter av 152 mm ble fremstilt ved å filtrere aluminiumlegeringen 6063 på samme måte som beskrevet i eksempel 2. Disse finemner ble oppdelt i skiver som hver ble undersøkt for å fastslå antallet av hvite punkter i overens-stemmelse med den anodiske oxydasjonsprosess. Dessuten ble et forsøk utført med en matrise på 29 mm for visuelt å fastslå antallet av langstrakte inneslutninger pr. 200 mm. De fastslåtte resultater er gjengitt i den nedenstående tabell 4.

Det fremgår av det ovenstående at det keramiske, porøse legeme ifølge oppfinnelsen sikkert og effektivt kan fjerne mikrofine faste forurensninger med en størrelse av fra flere hundrede nm til noen titalls^um ved filtrering av et smeltet metall ved en lineær filtreringshastighet av 20-200 cm/min og at det har en meget god evne til å holde på forurensningene og en tilfredsstillende mekanisk styrke, slik at støpte metallpro-dukter med høy kvalitet kan fremstilles ved anvendelse av et keramisk, porøst legeme ifølge oppfinnelsen. Det keramiske, porøse legeme ifølge oppfinnelsen anvendes fortrinnsvis som filtreringsmateriale for smeltet metall ved fremstilling av tynne metallplater med en tykkelse av ikke over 400^um, fortrinnsvis 20-400^um,eller av metalltråder med en diameter av ikke over 100yum, fortrinnsvis 10-lOO^um.

I eksemplene er det keramiske, porøse legeme blitt beskrevet ved at det hadde form av en avkortet omvendt, kvadratisk pyramide, men det er selvsagt at det keramiske, porøse legeme ifølge oppfinnelsen også kan ha andre former.

Claims

1. Keramisk, porøst legeme egnet for anvendelse som filtreringsmateriale for smeltet metall og bestående av en cordierittfase og med en tredimensjonal, celleholdig nettverksstruktur med en rekke innbyrdes forbundne hulrom som ikke er tilstoppet i noen retninger, karakterisert ved at det har et poreantall av 25-35 porer pr. lineær cm for et areal avskåret på valgfrie steder, en spesifikk romvekt av 0,3-0,7 g/cm 3, en porøsitet av 75-90% og et trykktap av 4,8-30,0 mm vannsøyle når luft ledes gjennom en 1 cm tykkelse av legemet med en hastighet av 1 m/s.

2. Legeme ifølge krav 1, karakterisert ved at det har et trykktap av 16-30 mm vannsøyle.

3. Fremgangsmåte for fremstilling av et keramisk, porøst legeme ifølge krav 1, hvor et mykt skum av polyurethan med åpne celler impregneres med en oppslemning, og skummet som er blitt fylt med oppslemningen, brennes ved 1300-1500°C inntil skummet er blitt fullstendig brent ut, karakterisert ved at det myke skum impregneres med en oppslemning av Si02, A1203 og MgO og at overskuddet av oppslemning fjernes uten å deformere skummet, hvorpå det fylte skum brennes.