[发明专利]用于过滤熔融金属的过滤器及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及过滤器的制造领域，更具体地说，涉及一种用于过滤熔融金属的过滤器及其制造方法。

背景技术

金属液的净化对提高铸件的力学性能起到重要作用。目前用于金属液净化的过滤装置为陶瓷过滤器，可有效截获金属液中的有害杂质并使金属液由紊流变为层流，起到净化和均质作用。陶瓷过滤器按照结构可分为泡沫陶瓷过滤器和直孔陶瓷过滤器。对于用于过滤熔融金属液的过滤器，尤其是泡沫陶瓷过滤器而言，人们总是希望具有良好的机械性能，以致在运输和使用过程中不至于发生断裂。

CN1662286披露一种过滤器，其通过其中的纤维材料提高机械强度。CN1449312披露一种用于熔融金属的过滤器，其为包含耐火材料粒子的开孔多孔材料，其中所述耐火材料粒子包埋在碳基体粘接材料中并且由碳基体粘接材料粘接在一起。该含碳基体的粘接材料一定程度上提高了过滤器的机械强度。CN1700948提供一种用于过滤熔融金属的泡沫陶瓷过滤器，该过滤器基体由含有碳化硅、胶体二氧化硅结合剂以及至少10 ％的煅制二氧化硅的陶瓷泥浆制成。该发明的目的也是提高过滤器的强度。CN101810973A披露一种过滤器，其包含大于50%质量的粘结剂，以获得较高的机械强度。CN101257957披露一种用于熔融金属过滤的陶瓷过滤器装置，其包括通过磷酸盐粘结剂粘结的主要陶瓷相和少量碳相，该发明解决的一个技术问题是获得可靠的机械性能。

发明内容

本发明的目的是提出一种用于改进熔融金属过滤器的机械强度的新的技术方案。

根据本发明的用于过滤熔融金属的泡沫过滤器包含粘接材料和被该粘接材料粘接在一起的陶瓷材料，所述粘接材料包含网络状碳连接的碳基体，所述陶瓷材料中一部分是纳米材料。

可以用于本发明的陶瓷材料可以是选自由矾土、氧化铝、锆英粉、氧化镁、锆莫来石、氧化铝、氧化锆、氧化钛、锆刚玉、锆刚玉莫来石、刚玉粉、粘土、叶腊石、硅灰石、蓝晶石、硅线石、尖晶石、阿隆、镁阿隆、塞隆、塞隆-碳化硅、塞隆-刚玉-碳化硅、和橄榄石构成的组中的一种或多种。

在典型实施方式中，所述粘接材料由沥青、焦油、和富碳树脂的一种或多种在无氧条件下加热至500-1100℃形成。

在本发明的一种优选实施方式中，过滤器的制备原料包含25-44%的陶瓷材料、56-75%的富碳材料，其中，所述富碳材料包含所述粘接材料和无机碳。进一步地，所述无机碳是石墨，含量不超过过滤器总重的20%。更进一步地，该无机碳是石墨和炭黑的混合物，石墨含量不超过过滤器总重的15%，炭黑含量不超过过滤器总重的10%。

在本发明中，所述纳米材料的引入量为陶瓷材料的5~30%。

本发明还涉及上述过滤器的方法，包括下列步骤：1）将包含陶瓷材料、粘接材料以及其他成分用液体载体配制成浆料；2）将配制好的浆料涂挂在开孔多孔材料上形成至少一层耐火涂层；3）将形成耐火涂层的开孔多孔材料任选地进行浸渍处理；4）在还原气氛下进行烧结。

作为优选方式，所述浸渍材料是树脂、木质素、纤维素、沥青或焦油中的一种或多种。

作为进一步的优选，在步骤2）和3）之间还包括：在100-200℃之间干燥涂挂有耐火涂层的开孔多孔材料。

本发明通过将陶瓷材料的一部分以纳米形式引入，意外地提高了熔融金属过滤器的机械强度。在本发明的其他方面，通过对配方、粒径等进行了优选，进一步改善了抗热震性和抗压强度。尤其通过向产品中引入了高比例的碳成分，不仅降低了成本，而且降低了产品的比热容，易于启动过滤，不易导致熔融金属在启动时的结晶。

具体实施方式

除非特别说明，本文在提到成分比例时皆以质量百分比计算。

在本发明中，由粘接材料粘接的陶瓷材料可以是本领域中任何已知的耐火陶瓷材料，其提供过滤器所要求的对熔融金属的侵蚀作用和高温的耐受性。适用于本发明的耐火陶瓷材料的例子包括矾土、氧化铝、锆英粉、氧化镁、莫来石、氧化铝、氧化锆、氧化钛、锆刚玉、锆刚玉莫来石、刚玉粉、粘土、叶腊石、硅灰石、蓝晶石、硅线石、碳化硅、碳化锆、碳化钛、碳化钙、碳化铝、尖晶石、阿隆、镁阿隆、塞隆、塞隆-碳化硅、塞隆-刚玉-碳化硅、橄榄石、富铝红柱石等。

本发明的一个重要特点在于，将陶瓷材料的一部分使用纳米材料。发明人在一次偶然尝试中发现，将部分陶瓷材料以纳米粒径引入，会提高泡沫过滤器的断裂强度。发明人因此提出本发明。