[发明专利]一种具有高抗渣性高热稳定性的泡沫陶瓷过滤器及制作方法

说明书

背景技术

本发明涉及一种用于过滤熔融金属的碳化硅泡沫陶瓷过滤器及制作工艺方法。

是一种具有改进性能的泡沫陶瓷过滤器。其突出特征是具有高的抗渣性，高的热稳定性以及好的过滤吸附活性。

这些特性的获得依赖于改进的物相组合，与改进的技术方法的实施。

在泡沫陶瓷过滤器过滤熔融金属的过程中，抗渣性决定了过滤器过滤熔融金属热液的过流量及过流时间，以及过滤器的化学稳定性。热稳定性则决定了过滤器是否会被金属液瞬间冲垮。

本发明是对传统磷酸磷酸盐粘结莫来石结合碳化硅，以及莫来石烧结结合碳化硅泡沫陶瓷过滤器在材质及制作工艺上所作的改进。因此本发明的泡沫陶瓷过滤器，不仅保留了以前所用泡沫陶瓷过滤器的所有优点。比如三维互连的高孔隙度的骨架结构，大的比表面积，曲折的流径，低的压力损耗，快速引动，还要使过滤器的抗渣性、热稳定性加以提高，并且不降低过滤器的强度，不提高过滤器的成本。

目前，碳化硅过滤器普遍采用莫来石作为结合相，使用磷酸及磷酸盐低温烧成制成粘结型过滤器，或高温烧结制成烧结型过滤器。

但使用磷酸及磷酸盐结合剂有以下弊病：

首先，磷酸及磷酸盐在高温相变时不稳定，有时会产生剥落。

其次，磷酸及磷酸盐会强烈的降低过滤器的荷重软化温度。

再次，高温下挥发的磷不仅会在熔融的金属液里形成气泡，还会造成金属的热/化学性质不稳定。

这在粘结型过滤器上表现更加突出。烧结型过滤器虽然有所改进，但残留磷的污染和高温烧结时碳化硅的氧化所产生的负面作用依然不可忽视。

因此，不断有人发明新的过滤器来改进磷酸及磷酸盐粘结的过滤器。

技术领域

本发明的过滤器用于熔融金属过滤，属于铸造和金属冶炼技术领域。

通常用于熔融金属液过滤的过滤器已知的有耐火纤维网、直孔式蜂窝过滤器、泡沫陶瓷过滤器。

耐火纤维网过滤器由于强度低，耐火度低，过滤效率低，已基本被淘汰。直孔式蜂窝陶瓷过滤器以抗压强度高，高温热学性能稳定，价格便宜，仍在大量使用。而泡沫陶瓷过滤器以比较高的过滤活性，更高的过滤效率、效果，处于主流与主导地位。

在本技术领域，目前已经形成过滤钢的锆刚玉、锆刚玉-莫来石、纯刚玉、，过滤铁合金的锆莫来石、莫来石结合碳化硅；过滤有色合金的堇青石结合莫来石、莫来石结合碳化硅以及镁尖晶石泡沫陶瓷过滤器；大都使用磷酸及磷酸盐粘结或作为补强剂。

在这些过滤器中，碳化硅泡沫陶瓷过滤器以高的热导率，低的热膨胀系数，好的化学稳定性，对各种熔融的金属液有比较好的适应性，成本也低，因而倍受重视。目前碳化硅过滤器普遍以莫来石结合，以磷酸及磷酸盐作为结合剂。

使用磷酸及磷酸盐结合剂的优势在于低温约800-1100℃完成粘结或烧结。但在此温度下，莫来石是无法成熟的。可要高温烧结又会造成碳化硅的氧化，使过滤器的热膨胀系数增大，降低过滤器的热稳定性。也就是说莫来石需要高温烧结与碳化硅的高温氧化形成矛盾，而且很难调和。

本发明的碳化硅泡沫陶瓷过滤器，采用弥散了共价化合物氮化硼的无定形氧化硅结合。没有必须高温处理才可以形成的新物相，在1050-1180℃就可以实现烧结，并且强度很好。不仅避免了碳化硅的高温氧化，而且具有优良的吸附活性。

在公告号CN 88 1 01382 A的专利中，描述了一种以氧化硅为结合相，以硅胶为结合剂的碳化硅过滤器。与本发明的过滤器十分类似，但本发明的过滤器的结合相是无定形氧化硅，而且为了进一步提高过滤器的抗渣性，还弥散了氮化硼。本发明的过滤器不可以也不需要引入三氧化二铝。而在CN 88 1 01382 A的专利的描述中却是被允许的，并且作为权利要求被重点罗列。另外就是本发明的碳化硅泡沫陶瓷过滤器使用了一种纳米硅结合剂，比在CN 88 1 01382 A的专利所使用的硅胶结合剂性能更好。

本发明还对泡沫陶瓷过滤器的制作工艺进行了改进，将在下面详述。

发明内容

本发明属于对以前所用过滤器在材质及工艺方面的改进，可用于过滤熔融的有色金属液，也可用于过滤铁合金。其特点是具有较高的抗渣性与热稳定性，为其经受熔融金属液热流冲刷，提高过流量，具有明显的优势。

本发明碳化硅泡沫陶瓷过滤器的特点：

1.过滤器的主物相为碳化硅，因而具有高的导热系数。热量在过流瞬间传递较快，不会形成冷液面而迟滞过滤，可以快速引动。