[发明专利]一种氧化钇泡沫陶瓷过滤器及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种铸造行业用泡沫陶瓷过滤器，更特别地说，是指一种可用于高温高活性合金熔液过滤净化的氧化钇泡沫陶瓷过滤器。

背景技术

在金属冶炼过程中，金属熔体容易吸收氢气等气体和混入非金属夹渣等，使得金属熔体及制品遭受污染。生产过程中熔体经精炼、静置等处理，虽可清除部分氧化夹渣，但仍会有相当一部分残留在金属熔体中，同时在浇注过程中也不可避免地会产生飞溅、紊流等现象，这也导致二次氧化夹渣的产生。

对此，国内外均采用泡沫陶瓷过滤的方式加以解决。通过应用泡沫陶瓷过滤器，可以有效地去除或降低金属液中的夹杂物，提高金属液的纯净度，使浇注出的金属铸件表面光滑，强度提高，废品率降低，减少机械加工损耗，从而降低能耗，提高劳动生产率，经济效益和社会效益明显。随着社会对铸件材质要求的提高，使用泡沫陶瓷过滤器净化合金液，已成为国内外铸造行业生产优质铸件的重要技术，也成为铸造业提高经济效益的重要手段。

对于高合金钢和普通高温合金，由于浇注温度一般高达1500～1550℃，对过滤用泡沫陶瓷材料的耐高温热冲击性与高温强度要求很高，经常使用氧化铝和电熔莫来石质泡沫陶瓷过滤器。

但在过滤Nb合金、Ti合金、稀土合金及含Ti、Al、Nb、Hf、稀土元素(如Y、Tb、Dy)等高活性金属的合金时，由于对泡沫陶瓷材料的高温化学稳定性等性能要求较高，现有材质的泡沫陶瓷过滤器易与这些高温高活性合金发生反应，很难满足过滤时的使用要求。因此，有必要发展一种高温化学稳定性好、抗热震性好、高温强度优良的泡沫陶瓷过滤器。

发明内容

本发明的目的是提供一种使用温度可以高达2000℃，供高温、高活性合金熔炼后进行过滤用的氧化钇泡沫陶瓷过滤器，所述氧化钇泡沫陶瓷过滤器的制备过程是以氧化钇或者氧化钇和添加剂为原料，并与粘结剂、分散剂和去离子水混合制备料浆，以软质聚氨酯泡沫为载体，浸渍上述料浆，经挤压和离心工艺制成素坯，干燥后烧结得到成品。

本发明的一种氧化钇泡沫陶瓷过滤器，该过滤器的主晶相为氧化钇，通过XRD实验能够测得。

本发明的一种制备氧化钇泡沫陶瓷过滤器的方法，通过下列步骤实现：

步骤一、配制A组分陶瓷浆料

A组分陶瓷浆料是由100ml的去离子水中加入有350～650g的氧化钇、3.00～6.00g的粘结剂、0～50g的添加剂和0～6.80g的分散剂组成；

步骤二、配制B组分陶瓷浆料

B组分陶瓷浆料是由100ml的去离子水中加入有185～350g的氧化钇、3.00～6.00g的粘结剂、0～30.00g的添加剂和0～3.60g的分散剂组成；

所述的粘结剂是聚乙烯醇、聚醋酸乙烯酯或羧甲基纤维素中的一种；

所述的添加剂是氧化钙(CaO)、氧化铝(Al₂O₃)、氧化硅(SiO₂)、氧化镁(MgO)、氧化锆(ZrO₂)或稀土氧化物的一种；

所述的分散剂是聚丙烯酸铵或聚甲基丙烯酸铵；

步骤三、制泡沫模板

将聚氨酯泡沫在PH值为7.5～10，温度为40～60℃的碱溶液中浸泡0.5～3小时后取出，用清水反复冲洗，洗掉存在于聚氨酯泡沫中的碱溶液，自然干燥后得到泡沫模板；

所述的碱溶液是氨水或氢氧化钠溶液；

步骤四、挂浆与干燥

(A)将步骤三制得的泡沫模板浸入到步骤一制得的A组分陶瓷浆料中，经挤压、揉搓后，取出，得到第一浸渍体；

(B)将第一浸渍体在滚压装置上进行挤压去除第一浸渍体中多余的A组分陶瓷浆料，经滚压后得到第一泡沫陶瓷过滤器素坯；

滚压装置中的压辊的转速为30～60r/min，上下压辊的间距D表示第一浸渍体的厚度；

(C)将第一泡沫陶瓷过滤器素坯置于温度为20～30℃的干燥箱中干燥20～24h后，制得第二泡沫陶瓷过滤器素坯；然后将第二泡沫陶瓷过滤器素坯置于温度为100～110℃的干燥箱中干燥1～4h，制得第三泡沫陶瓷过滤器素坯；

(D)将第三泡沫陶瓷过滤器素坯浸入到步骤二制得的B组分陶瓷浆料中，浸渍1～5min后取出，得到第二浸渍体；然后将第二浸渍体安装在离心机上，在离心甩浆条件下去除第二浸渍体中多余的B组分陶瓷浆料，得到第四泡沫陶瓷过滤器素坯；

离心甩浆条件：离心转速200～400r/min，离心时间10～20s；