[发明专利]一种莫来石网孔泡沫陶瓷过滤器的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种莫来石网孔泡沫陶瓷过滤器的制备方法，属于多孔陶瓷领域。

背景技术

网孔泡沫陶瓷是采用聚氨酯海绵作为模板，使海绵浸渍于陶瓷浆料中充分吸浆，然后通过挤压和离心作用使海绵孔隙中的多余浆料去除，保证陶瓷浆料仅仅挂附在海绵孔筋上，然后干燥、高温烧结，从而使海绵烧除、陶瓷粉烧结，从而得到与海绵结构相同的网眼多孔结构。网孔泡沫陶瓷通常具有70～90％的孔隙率，孔径大都在8～40PPI，常温抗压强度大于1MPa，耐温700～1700℃，同时具有优异的抗热冲击性能。由于具有网眼多孔结构和优异的耐高温性能，网孔泡沫陶瓷常用于铝、铜、铁、钢及其合金的熔融液的铸造，通过过滤、吸附和整流作用使金属熔融液中的夹杂物得以去除，同时使金属熔体保持层流状态，避免铸件卷气，从而提高铸件质量，降低废品率，因此，网孔泡沫陶瓷在金属精铸行业得到广泛的应用。网孔泡沫陶瓷的材质决定其使用温度，从而影响到其适用的金属类型。目前，广泛使用的网孔泡沫陶瓷过滤器主要有三种材质：氧化铝质、碳化硅质、氧化锆质和氧化镁质，它们分别用于铝、铁、钢和镁及其合金的铸造。

中国发明专利CN85102359采用软质聚氨酯泡沫塑料作为母体，与煅烧铝矾土、膨润土和水玻璃组成的陶瓷浆料进行浸渍后干燥、烧结，从而制备出铝合金、铜合金、镁合金和铸铁铸件过滤除渣用的铝硅酸盐泡沫陶瓷过滤器。由于水玻璃中含有大量的钠离子，因此，该泡沫陶瓷在高温下使用时将发生共熔、软化现象，不能用于熔融温度较高的金属的净化。

中国发明专利CN87100037采用耐火粘土作为主要原料，磷酸二氢铝水溶液作为粘结剂，聚氨酯海绵作为浸渍模板，坯体在800～1000℃烧结，制备出适用于铝合金铸造用的泡沫陶瓷过滤器。该发明虽然原料成本和烧结温度较低，但产品中引入了磷，这将对铸件的质量将产生不利的影响。

中国发明专利ZL92102883以Al₂O₃、SiO₂、ZrO₂中的两种或三中组合物作为主要原料，采用聚氨酯海绵泡沫作为模板，制备出了可用于高熔点液态金属过滤的网孔泡沫陶瓷过滤器。

中国发明专利ZL200710139289以氧化铝、二氧化硅、滑石、高岭土组成的陶瓷粉末作为主要原料，再加入羧甲基纤维素、聚乙烯醇、硅溶胶和水制成料浆，以软质聚氨酯泡沫塑料为载体，浸渍上述料浆，挤压后制成坯料，干燥后烧结得到氧化铝质网孔泡沫陶瓷过滤器，可用于铝、铝合金和铜熔融液的过滤净化。

中国发明专利ZL200610017435将网状聚氨酯泡沫塑料在以SiC为主要成分的浆料中，经浸渍、甩浆制得坯体，干燥后经1400～1500℃烧结，得到碳化硅泡沫陶瓷过滤器。虽然该过滤器的主要成分是SiC，但提供强度的是碳化硅氧化后生成的SiO₂，因此，该过滤器的主要材质组成是SiO₂和SiC。中国发明专利CN200710030071在碳化硅浆料中加入了超细氧化铝和超细氧化硅粉，制成浆料后，以有机网状聚氨酯泡沫材料作为载体，进行浸渍，然后成型、干燥、高温烧结，得到碳化硅泡沫陶瓷过滤器。由于氧化铝的引入，在高温下，碳化硅氧化生成的氧化硅和外加的氧化硅会与氧化铝反应，生成莫来石，因此，该过滤器的主要材质组成为碳化硅和莫来石。中国发明专利CN200710163437提供一种泡沫陶瓷过滤器，其物相组成包括50～75％的碳化硅，结合相为20～45％的弥散了氮化硼的无定型二氧化硅。由于在结合相中弥散了氮化硼，因此，泡沫陶瓷过滤器的热膨胀系数更低，且具有较大的弹性和热塑性。中国发明专利CN200910227626以硅、碳化硅作为主要原料制成陶瓷浆料，以聚氨酯泡沫塑料作为模板，浸渍、成型、干燥后于氮气气氛下在1400～1500℃烧结，得到氮化硅结合碳化硅泡沫陶瓷过滤器，该过滤器的常温耐压强度不低于2.3MPa，1100℃～20℃水冷的抗热冲击性能达到23次以上。

中国发明专利ZL200710139288以氧化锆、氧化铝、氧化钙、氧化钇组成陶瓷粉末，再加入甲基纤维素、聚乙烯醇和水制备料浆，以软质聚氨脂泡沫塑料为载体，浸渍上述料浆，挤压制成坯料，干燥后烧结得到氧化锆质泡沫陶瓷过滤器。中国发明专利CN200910024413以氧化镁和单斜氧化锆作为主要原料、乙醇有机溶剂作为分散介质制备氧化镁部分稳定氧化锆泡沫陶瓷过滤器。