[发明专利]一种铸造用液态金属过滤器的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及液态金属过滤器，具体涉及一种高温铸造用的SiC基液态金属过滤器的制备方法。

背景技术

金属熔融过程中的夹渣在铸件缺陷中占有较大比重。采用过滤器过滤液态金属则可大幅度降低由熔渣与杂质导致的废品。常用的铸造过滤器有：耐火纤维网式过滤器、直孔过滤器和泡沫陶瓷过滤器。在这三种过滤器中，耐火纤维网式过滤器过滤流程短，直孔过滤器过滤通道为直通道，而泡沫陶瓷过滤器由于其独特的结构而具有滤饼机制、表面效应、整流效应等，其过滤效果最好。但是，泡沫陶瓷过滤器在制造过程中使用的聚氨酯泡沫在烧结过程中产生的气体会冲击陶瓷坯体，造成泡沫陶瓷过滤器使用过程中易于碎裂，导致铸件报废，同时这种过滤器的制造成本也很高。

发明内容

本发明的目的是提供一种铸造用液态金属过滤器的制备方法，采用这种方法制备的过滤器，其过滤性能好，且提高了耐液态金属冲击性能，避免了浇注过程的碎裂，同时制造成本也比泡沫陶瓷过滤器的低。

本发明的方法包括：

提供作为基料的SiC；

提供作为辅料的α-Al₂O₃、粘结剂、粘土和表面活性剂；

使基料、辅料和水充分混合而形成浆料，其中α-Al₂O₃的重量含量为SiC的10～18%，粘土的重量含量为SiC的5～10%，表面活性剂的重量含量为SiC的4～6%，粘结剂的重量含量为SiC的5～20%；所加水的重量含量为SiC的15～20%；

提供高硅氧波纹布；

将多层高硅氧波纹布相互固定在一起以形成高硅氧波纹布叠层体；

将高硅氧波纹布叠层体浸入浆料中；

从浆料中取出已充分浸渍的高硅氧波纹布叠层体并进行干燥处理而得到过滤器坯体；

初次烧结过滤器坯体；

用重量为浆料重量15～20%的水稀释浆料；

将初次烧结的过滤器坯体浸入已稀释的浆料中；

从已稀释的浆料中取出初次烧结的过滤器坯体并进行干燥处理；以及再次烧结过滤器坯体而形成液态金属过滤器。

本发明的粘结剂优选由硅溶胶和磷酸二氢铝组成，其中硅溶胶的重量含量优选为50～70%，更优选为60～65%。但是本领域技术人员应当理解，其它合适的粘结剂也在本发明的范围之内。

表面活性剂优选采用聚乙烯亚胺（PEI），但也可以采用其它合适的表面活性剂。

本发明对所使用的粘土并无特殊要求，例如可以使用高岭土、膨润土等任何合适的粘土。

本发明的制备方法中所涉及的两次干燥处理可以采用相同的工艺过程。例如，干燥处理可以包括自然（常温）干燥12～36小时或优选20～30小时以及在90～120℃下干燥2～6小时或更优选在100～110℃下干燥3～4小时。

在本发明的制备方法中，初次烧结温度优选为800～1000℃，时间为1～3小时；更优选在900℃下初次烧结2小时。再次烧结温度为1300～1500℃，时间为2～4小时；更优选在1400℃再次烧结3小时。

本发明的高硅氧波纹布优选是由高硅氧纤维网格布浸渍酚醛树脂后经波纹化处理而得到，其中波纹波幅（波峰与波谷包络面之间垂直距离的一半）为2mm，波长为12mm。本发明所使用的高硅氧纤维网格布具有方孔网格结构，并无其他特殊要求，但其方孔边长优选为2～5mm。高硅氧纤维网格布浸渍酚醛树脂的时间优选为2～4小时，浸渍后置入波纹形成模具并优选在100～200℃下保持2～4小时而得到高硅氧波纹布。

本发明的高硅氧波纹布叠层体可以为三层高硅氧波纹布的叠层体，其中相邻两层高硅氧波纹布的波纹延伸方向彼此垂直。采用这种结构的叠层体作为浆料载体所烧制的过滤器明显具有更加优异的过滤性能。

在本发明的方法中，初次烧结的过滤器坯体浸入已稀释的浆料中的时间优选为50～70秒。浸入时间过长或过短都会不利地影响所烧制过滤器的过滤性能。

本发明由于采用高软化点的高硅氧纤维网格布作为载体，从而避免了传统采用的燃烧点较低的聚氨酯海绵在烧结过程中由于燃烧释放气体造成孔筋上的损伤，因此制备的过滤器孔筋上的孔洞较少，强度较高，从而显著改善了过滤器的过滤性能。另外，由硅溶胶和磷酸二氢铝所组成的粘结剂与表面活性剂聚乙烯亚胺（PEI）以及粘土等辅料的联合使用所造成的协同效应还进一步增强了所烧制的过滤性能和耐用性。

附图说明

图1为本发明的液态金属过滤器的制备方法流程示意图。

图2为本发明的高硅氧波纹布叠层体的截面示意图。