[发明专利]一种氧化钙泡沫陶瓷及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于泡沫陶瓷技术领域。尤其涉及一种氧化钙泡沫陶瓷及其制备方法。

背景技术

高纯净度的金属材料具有优异的性能和特殊的用途，而金属熔体在熔铸或连铸过程中，由于和炉衬材料的接触，其纯净度不可避免地受到了影响，具体表现在金属材料中存在一定的不同形状的氧化物或非氧化物夹杂物，其数量、尺寸、形态、类型、分布均对金属材料的强度、塑性和韧性造成破坏性的影响，容易使金属制品产生气孔、夹渣、裂纹等缺陷，严重时使金属制品降级使用甚至成为安全事故的隐患。因此，采用简单有效的净化手段减少夹杂物的数量并提高金属的纯净度已经受到世界各国企业和研发机构的重视。国内外目前用于金属熔体净化的方法主要有优化冶金工艺、改善冶金设备和采用过滤器净化金属熔液。相比前两种方法，利用过滤器有较为明显的优势，其优势具体为简单有效、通用、成本低。熔融金属过滤器的使用条件非常苛刻，要求过滤器有足够的高温强度、抗热稳定性、耐金属冲刷且不与熔体反应。常用的过滤器有纤维过滤网、直孔过滤器、蜂窝陶瓷过滤器等。纤维过滤网、直孔芯型陶瓷过滤器和蜂窝过滤器等传统过滤器均存在高温强度较低、过滤效率不高、长期使用温度低及金属熔体过流率低等问题。

作为金属熔炼用氧化钙过滤器已有研究报道和应用，基本工艺包括氧化钙颗粒制备、破碎、级配、混合、成型和烧成，工艺繁琐，尤其是在现有的技术方案中，经高温处理后的氧化钙坯体表面的烧结层在破碎过程中被破坏，破碎后暴露出了新的表面，从而导致氧化钙颗粒极易水化，给氧化钙原料的储备和氧化钙过滤材料的制备带来了极大困难。

发明内容

本发明旨在克服现有技术不足，目的是提供一种工艺简单、制备成本低和能耗低的氧化钙泡沫陶瓷的制备方法，用该方法制备的氧化钙泡沫陶瓷使用温度高、高温性能稳定和抗水化性能好，适合作为高纯净熔体冶炼用的高温材料。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：先将90~99.5wt%的氢氧化钙粉体和0.5~10wt%的其它氢氧化物混合，得混合粉；再外加所述混合粉0.1~3wt%的添加剂和30~100wt%的水，湿混，得浆体；将聚氨酯海绵浸入所述浆体中，浸渍时间为2~20min，取出含有浆体的聚氨酯海绵，挤压；然后将挤压后的聚氨酯海绵于110℃条件下干燥12~24小时，得到氧化钙泡沫陶瓷预制块；最后将所述氧化钙泡沫陶瓷预制块置入加热炉内，升温至1400~1700℃，保温1~5小时，自然冷却，即得氧化钙泡沫陶瓷。

所述氢氧化钙粉体的Ca(OH)₂含量≥95wt%；粒径为10~300μm。

所述其它氢氧化物为氢氧化锆、氢氧化镁、氢氧化铝、氢氧化铍和氢氧化钛中的一种以上；所述其它氢氧化物的粒径为10~300μm。

所述添加剂为木质素磺酸钙和羧甲基纤维素中的一种以上；所述添加剂的粒径为10~300μm。

由于采用上述技术方案，本发明与现有技术相比具有如下积极效果：

本发明仅采用浸渍、烘干和烧成方法，即制得氧化钙泡沫陶瓷，故工艺简单、成本低和能耗低。

本发明与传统的过滤器对比，氧化钙泡沫陶瓷是由共价键和复杂的离子键键合而形成稳定的晶体结构，使得氧化钙泡沫陶瓷材料具有耐高温、耐腐蚀、热稳定性较好等优点，同时其独特的孔结构使得制品具有比表面积高、流体压力损失小的特点，加上氧化钙对金属熔体中杂质有很好的吸附效果，使得所制备的氧化钙泡沫陶瓷具有吸附金属熔体中杂质效率高的特点。

本发明制备的氧化钙泡沫陶瓷经检测：CaO含量≥85wt%，耐压强度≥1.4MPa；在50℃和90%湿度条件下保持10h，于110℃烘干后，氧化钙泡沫陶瓷的水化增重率≤2%。

因此，本发明具有工艺简单、成本低和能耗低的特点，所制备的氧化钙泡沫陶瓷不但具有使用温度高、高温性能稳定和抗水化性能好的优点，适合作为高纯净熔体冶炼用的高温材料。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本发明做进一步的描述，并非对其保护范围的限制。

为避免重复，现将本具体实施方式所涉及的技术参数统一描述如下，实施例中不再赘述：

所述氢氧化钙粉体的Ca(OH)₂含量≥95wt%；粒径为10~300μm。

所述其它氢氧化物的粒径为10~300μm。

所述添加剂的粒径为10~300μm。

实施例1