[发明专利]碳纤维过滤片及制造工艺

说明书

本发明涉及一种复合过滤材料，具体地说是一种碳纤维过滤片及制造工艺。其适用于精密铸件、高温合金、有色金属铸造时过滤净化使用。

我们知道，熔融状态的有色金属、黑色金属过滤净化大多使用非金属材质的过滤片。现有的过滤片一般是陶瓷复合材料或碳化硅复合材料等，在使用过程中，由于上述非金属材质耐高温性能略差，在金属浇铸过程中，过滤片有时会出现炸裂、空洞或者浇熔现象。这样一来不仅不能达到过滤的目的，反而会对制品增加新的杂质。

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的不足，提供一种配方合理，工艺简单，性能稳定，热容量大、粘着力强，耐冲击性能好、耐高温的碳纤维过滤片及制造工艺。

为达到上述目的，一种碳纤维过滤片，其特征在于采用碳纤维为补强材料，莫来石、三氧化二铝为填充材料，硅溶胶为粘结剂，无水乙醇为粘结剂的稀释剂，按一定比例配制、加工而成，其中各成份的含量(WT％)是：

碳纤维       5.0-19.5

莫来石      30.0-40.0

三氧化二铝  20.0-40.0

硅铁          0.2-0.5

硅溶胶      12.0-20.0

无水乙醇      1.0-2.0

本发明上述耐高温碳纤维过滤片的制造工艺是：首先将2-3mm短丝的碳纤维按比例加入600～800目莫来石粉和三氧化二铝粉料，放入研磨机中干磨8-12小时，而后加入用无水乙醇稀释的硅溶胶，继续湿磨8-12小时，然后把浆料均匀涂在泡沫塑料网上，烘干后在1 500℃-1580℃下(氮气或氩气保护)，高温烧结6h-12h，烧掉作为载体的泡沫塑料，制成碳纤维过滤片。其中在1550℃高温下碳化，恒温6小时，之后降至室温，产品性能最佳。

本发明碳纤维过滤片是具有三维网状骨架结构的多孔体，耐高温性能强，气孔率达到80％-90％，通道曲折，比表面积大，与流体的接触率高，熔体通过时压力损失小，具有良好的除渣性能。

下面结合实施例对本发明做进一步的描述：

本发明一种耐高温过滤片，其采用碳纤维为补强材料，莫来石、三氧化二铝为填充材料，硅溶胶为粘结剂，无水乙醇为粘结剂的稀释剂，按一定比例配制、加工而成。其中各成份的含量(WT％)是：

碳纤维       5.0-19.5

莫来石      30.0-40.0

三氧化二铝  20.0-40.0

硅铁          0.2-0.5

硅溶胶      12.0-20.0

无水乙醇      1.0-2.0。

配方中各种原材料的性能及主要作用是：

1、碳纤维质轻，比重小，比表面积大，于硅溶胶结合力强，呈半乱层石墨状结构，具有导热，耐高温，抗冲击等性能。本发明以沥青碳纤维为例加以介绍。

沥青碳纤维制造过程：煤沥青或者石油沥青用化工反应蒸馏到240℃，去掉低挥发物，提高软化点，用200目铁筛负压过滤掉喹啉不溶物，于是既可得精制沥青。

(1)把精制沥青送入V1---4型纺丝机中，用挤压法进行纺丝，纺丝温度在所用沥青软化点130℃之上60℃，也就是正常纺丝温度190℃±2℃，要求纺丝的直径D15---30u为好，长度不限。

(2)将沥青丝装入氧化炉中氧化处理(一般烘箱也可以)，鼓入空气(每小时2m³)，氧化温度可达240℃---260℃，保温4小时，这就是氧化纤维。

(4)再将氧化纤维送到碳化炉中(一般高温管式炉)，鼓入N₂(每小时0.8m³)，碳化温度可达到1200℃，保温1小时。于是就制备出合格的沥青碳纤维，切短2-3mm就可以用来增强过滤制品。

2、莫来石和三氧化二铝硬质及耐温性稳定，可以在1700℃高温下正常使用。

3、硅铁是一种耐高温的物质，在过滤片烧结制备过程中起到结晶催化作用。

4、硅溶胶中由于硅含量大于30％以上，因而是一种特殊耐高温粘结剂。

5、无水乙醇是调节硅溶胶的最好稀释剂，易于浸渍其它的原材料。

上述各材料按比例配制，制造碳纤维过滤片工艺如下：

根据高温合金对碳纤维过滤网的要求，选用碳纤维作为高温合金过滤网的补强材料，另加入莫来石、三氧化二铝来降低过滤网的烧结温度，用聚氨酯泡沫塑料作为过滤网成型的载体。