[发明专利]一种氧化铝-碳化硅-碳多孔陶瓷过滤器及其制备方法

说明书

本发明涉及一种氧化铝‑碳化硅‑碳多孔陶瓷过滤器及其制备方法。其技术方案是：以90～96wt％的改性多孔氧化铝陶瓷细粉、0.6～3wt％的单质硅粉和3～7wt％的改性煤焦油沥青粉为原料，将原料和占原料0.4～1.4wt％的减水剂搅拌，即得混合料；再将占原料0.5～3wt％的流变剂、3～6wt％的硅溶胶、0.1～0.4wt％的消泡剂和25～40wt％的去离子水搅拌，即得水溶液；将水溶液和混合料搅拌，即得浆体；然后将碳化硅预形体完全浸入到浆体中，离心，干燥，在1350～1450℃和埋碳气氛中保温，冷却，制得氧化铝‑碳化硅‑碳多孔陶瓷过滤器。本发明所制制品力学性能强、热震稳定性好、使用寿命长和钢液净化效果优良。

技术领域

本发明属于多孔陶瓷过滤器技术领域。尤其涉及一种氧化铝-碳化硅-碳多孔陶瓷过滤器及其制备方法。

背景技术

钢液中的非金属夹杂物是影响钢质量的主要因素之一，非金属夹杂物的来源主要有炼钢过程产生的夹杂物(如氧化物和硫化物夹杂)和外部的夹杂物(耐火材料碎屑、保护渣卷入等)。在钢液浇注的最终环节引入具有三维网状骨架结构和贯通状气孔的陶瓷过滤器，对最终成品钢的纯净度有决定性的影响，是去除钢液中非金属夹杂的重要途径之一。

目前，关于制备多孔陶瓷过滤器材料的研究已有所进展。

“一种氧化锆基泡沫陶瓷过滤器的制备方法(CN201911404444.0)”专利技术，该技术采用电熔氧化锆为主要原料，用塑料泡沫浸吸浆料成型虽制得一种熔融金属用泡沫陶瓷过滤器，但氧化锆容易因失去稳定剂而发生晶型转变，产生较大体积变化使过滤器发生损毁；其次，该专利技术采用氧化锆致密粉体为原料，制得的过滤器骨架表面相对致密，且氧化锆材料抗侵蚀能力强，与钢液中夹杂物的反应活性较低，限制了过滤器对夹杂物的吸附能力；另外，塑料泡沫烧失后，会使过滤器骨架呈中空结构，强度低和热震稳定性差，限制了使用寿命。

“铸钢及高温合金用直孔陶瓷过滤器(CN201210442209.4)”专利技术，以Al₂O₃和SiO₂为主要原料，虽制得一种铸钢及高温合金用直孔陶瓷过滤器，但是其直孔结构与致密基体材料使得过滤器对于小尺寸的夹杂物的吸附效果较差。

文献(丁俊杰，翟刚军.二次挂浆工艺对铸造用SiC基泡沫陶瓷性能的影响.耐火材料,2020,054(002):137-140)技术，以SiC微粉、α-Al₂O₃微粉、硅溶胶和糊精为原料，经二次挂浆虽制得SiC基泡沫陶瓷过滤器，但由于SiC为非氧化物，对钢液中氧化物为主的夹杂物吸附效果较差；且该技术以致密粉体为原料，制得的过滤器骨架表面相对致密，限制了对夹杂物的吸附能力。

综上所述，现有钢液用多孔陶瓷过滤器技术存在几个问题：其一，过滤器孔壁表面致密，与钢液中非金属夹杂物相互作用行为弱，夹杂物去除效果差，特别是对小尺寸夹杂物的去除效果较弱；其二，过滤器骨架强度较低，热震稳定性差，体积不稳定和使用寿命较低。

发明内容

本发明旨在克服现有技术缺陷，目的是提供一种氧化铝-碳化硅-碳多孔陶瓷过滤器的制备方法，用该方法制备的氧化铝-碳化硅-碳多孔陶瓷过滤器力学性能强、热震稳定性好、使用寿命高和钢液净化效果优良。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案的步骤是：

步骤1、多孔氧化铝陶瓷细粉的制备

步骤1.1、将氢氧化铝细粉置于高温炉内，先以2～3.5℃/min的速率升温至350～480℃，保温2～3h，再以2～3.5℃/min的速率升温至890～1250℃，保温2～4h，冷却，得到多孔氧化铝团聚体细粉。

步骤1.2、按所述多孔氧化铝团聚体细粉∶氯化镁溶液的质量比为100∶(4～12)配料，将所述多孔氧化铝团聚体细粉置于真空搅拌机中，抽真空至1～2kPa，再加入所述氯化镁溶液，搅拌15～30min，关闭抽真空系统，得到混合料Ⅰ。