專利名稱：一種鑄造用液態(tài)金屬過濾器的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及液態(tài)金屬過濾器，具體涉及一種高溫鑄造用的SiC基液態(tài)金屬過濾器的制備方法。
背景技術(shù)：
金屬熔融過程中的夾渣在鑄件缺陷中占有較大比重。采用過濾器過濾液態(tài)金屬則可大幅度降低由熔渣與雜質(zhì)導致的廢品。常用的鑄造過濾器有耐火纖維網(wǎng)式過濾器、直孔過濾器和泡沫陶瓷過濾器。在這三種過濾器中，耐火纖維網(wǎng)式過濾器過濾流程短，直孔過濾器過濾通道為直通道，而泡沫陶瓷過濾器由于其獨特的結(jié)構(gòu)而具有濾餅機制、表面效應、整流效應等，其過濾效果最好。但是，泡沫陶瓷過濾器在制造過程中使用的聚氨酯泡沫在燒結(jié) 過程中產(chǎn)生的氣體會沖擊陶瓷坯體，造成泡沫陶瓷過濾器使用過程中易于碎裂，導致鑄件報廢，同時這種過濾器的制造成本也很高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種鑄造用液態(tài)金屬過濾器的制備方法，采用這種方法制備的過濾器，其過濾性能好，且提高了耐液態(tài)金屬沖擊性能，避免了澆注過程的碎裂，同時制造成本也比泡沫陶瓷過濾器的低。本發(fā)明的方法包括提供作為基料的SiC ；提供作為輔料的a -Al2O3、粘結(jié)劑、粘土和表面活性劑；使基料、輔料和水充分混合而形成漿料，其中a -Al2O3的重量含量為SiC的10 18%，粘土的重量含量為SiC的5 10%，表面活性劑的重量含量為SiC的4 6%，粘結(jié)劑的重量含量為SiC的5 20% ;所加水的重量含量為SiC的15 20% ；提供高硅氧波紋布；將多層高硅氧波紋布相互固定在一起以形成高硅氧波紋布疊層體；將高硅氧波紋布疊層體浸入漿料中；從漿料中取出已充分浸潰的高硅氧波紋布疊層體并進行干燥處理而得到過濾器坯體；初次燒結(jié)過濾器坯體；用重量為漿料重量15 20%的水稀釋漿料；將初次燒結(jié)的過濾器坯體浸入已稀釋的漿料中；從已稀釋的漿料中取出初次燒結(jié)的過濾器坯體并進行干燥處理；以及再次燒結(jié)過濾器坯體而形成液態(tài)金屬過濾器。本發(fā)明的粘結(jié)劑優(yōu)選由硅溶膠和磷酸二氫鋁組成，其中硅溶膠的重量含量優(yōu)選為50 70%，更優(yōu)選為60 65%。但是本領(lǐng)域技術(shù)人員應當理解，其它合適的粘結(jié)劑也在本發(fā)明的范圍之內(nèi)。
表面活性劑優(yōu)選采用聚乙烯亞胺(PEI)，但也可以采用其它合適的表面活性劑。本發(fā)明對所使用的粘土并無特殊要求，例如可以使用高嶺土、膨潤土等任何合適的粘土。本發(fā)明的制備方法中所涉及的兩次干燥處理可以采用相同的工藝過程。例如，干燥處理可以包括自然(常溫)干燥12 36小時或優(yōu)選20 30小時以及在90 120°C下干燥2 6小時或更優(yōu)選在100 110°C下干燥3 4小時。在本發(fā)明的制備方法中，初次燒結(jié)溫度優(yōu)選為800 1000°C，時間為I 3小時；更優(yōu)選在900°C下初次燒結(jié)2小時。再次燒結(jié)溫度為1300 1500°C，時間為2 4小時；更優(yōu)選在1400°C再次燒結(jié)3小時。
本發(fā)明的高硅氧波紋布優(yōu)選是由高硅氧纖維網(wǎng)格布浸潰酚醛樹脂后經(jīng)波紋化處理而得到，其中波紋波幅(波峰與波谷包絡面之間垂直距離的一半)為2mm，波長為12mm。本發(fā)明所使用的高硅氧纖維網(wǎng)格布具有方孔網(wǎng)格結(jié)構(gòu)，并無其他特殊要求，但其方孔邊長優(yōu)選為2 5mm。高硅氧纖維網(wǎng)格布浸潰酚醛樹脂的時間優(yōu)選為2 4小時，浸潰后置入波紋形成模具并優(yōu)選在100 200°C下保持2 4小時而得到高硅氧波紋布。本發(fā)明的高硅氧波紋布疊層體可以為三層高硅氧波紋布的疊層體，其中相鄰兩層高硅氧波紋布的波紋延伸方向彼此垂直。采用這種結(jié)構(gòu)的疊層體作為漿料載體所燒制的過濾器明顯具有更加優(yōu)異的過濾性能。在本發(fā)明的方法中，初次燒結(jié)的過濾器坯體浸入已稀釋的漿料中的時間優(yōu)選為50 70秒。浸入時間過長或過短都會不利地影響所燒制過濾器的過濾性能。本發(fā)明由于采用高軟化點的高硅氧纖維網(wǎng)格布作為載體，從而避免了傳統(tǒng)采用的燃燒點較低的聚氨酯海綿在燒結(jié)過程中由于燃燒釋放氣體造成孔筋上的損傷，因此制備的過濾器孔筋上的孔洞較少，強度較高，從而顯著改善了過濾器的過濾性能。另外，由硅溶膠和磷酸二氫鋁所組成的粘結(jié)劑與表面活性劑聚乙烯亞胺(PEI)以及粘土等輔料的聯(lián)合使用所造成的協(xié)同效應還進一步增強了所燒制的過濾性能和耐用性。


圖I為本發(fā)明的液態(tài)金屬過濾器的制備方法流程示意圖。圖2為本發(fā)明的高硅氧波紋布疊層體的截面示意圖。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖詳細描述本發(fā)明的制備方法。本發(fā)明使用軟化點高達1400°C的高硅氧纖維網(wǎng)格布為載體，采用浸潰法制備S iC基液態(tài)金屬過濾器。其制備工藝如圖I所示。提供高硅氧波紋布將市售高硅氧纖維網(wǎng)格布在酚醛樹脂中浸潰后置入波紋形成模具。經(jīng)過加熱處理后使酚醛樹脂充分固化而最終得到具有一定波幅和波長的波紋布。例如波幅為2mm，波長為12mm。形成高硅氧波紋布疊層體按實際需要將波紋布裁剪為合適大小例如IOOmmX 100mm,再將三層高硅氧波紋布重疊而形成疊層體，其中相鄰兩層高硅氧波紋布的波紋延伸方向彼此垂直。圖2示出了高硅氧波紋布層1、2和3疊加后的截面示意圖。其具體疊加方式如下先放置波紋布層3，然后將中間波紋布層2按其波紋延伸方向與波紋布層3波紋延伸方向垂直的方式放置在波紋布層3上；再將波紋布層I按其波紋延伸方向與中間波紋布層2波紋延伸方向垂直的方式放置在中間波紋布層2上。按上述方式疊加后，將相鄰波紋布的接觸處用玻璃膠固定。固定后的疊層體放置足夠時間例如12小時。為使固定效果更好，也可以在其邊上綁一根細線。漿料的制備提供SiC、a -Al2O3、由硅溶膠與磷酸二氫鋁組成的粘結(jié)劑、粘土和表面活性劑PEI。將一定量的水加入攪拌器的容器中，邊攪拌邊加入粘結(jié)劑使其均勻分散，然后將粘土、PEI、a -Al2O3以及SiC按重量由小到大依次加入容器中，經(jīng)充分攪拌制成漿料。初次浸漬處理 將高硅氧波紋布疊層體浸入漿料中，充分浸潰后，去除多余漿料。可以采用離心甩漿法將多余的漿料甩出。干燥處理將浸潰漿料的疊層體在自然干燥后置入干燥箱中加熱干燥，得到過濾器坯體。初次燒結(jié)將干燥后得到的坯體置于窯爐中進行高溫燒結(jié)。燒結(jié)時升溫速度控制為I 2°C /min0二次浸淸和干燥處理將漿料用水進行稀釋并攪拌I 3小時。將初次燒結(jié)的坯體再次浸入漿料中I分鐘左右。此后重復前述干燥處理。再次饒結(jié)經(jīng)初次燒結(jié)和二次浸潰以及干燥后的坯體放入窯爐再次高溫燒結(jié)而得到液態(tài)金屬過濾器。以下實施例舉例列出了本發(fā)明的方法步驟中所涉及的具體參數(shù)，但本領(lǐng)域技術(shù)人員應當理解，這些實施例僅用于說明本發(fā)明而非用于對其作出任何限制。實施例I高硅氧纖維網(wǎng)格布方孔邊長為2_。高硅氧纖維網(wǎng)格布浸潰酚醛樹脂的時間為2小時，浸潰后置入波紋形成模具并在100°c下保持4小時而得到高硅氧波紋布。a -Al2O3的重量含量為SiC的10%，粘土的重量含量為SiC的10%，表面活性劑PEI的重量含量為SiC的6%，由硅溶膠和磷酸二氫鋁組成的粘結(jié)劑的重量含量為SiC的5% ;所加水的重量為SiC的15% ;粘結(jié)劑中硅溶膠的重量含量為50%。在所涉及的干燥處理中，自然干燥時間為12小時；加熱干燥的溫度為90°C，時間為6小時。稀釋漿料所用的水的重量為漿料重量的15%。初次燒結(jié)的過濾器坯體二次浸入已稀釋的漿料中的時間為50秒。初次燒結(jié)溫度為800°C，時間為3小時。再次燒結(jié)溫度為1300°C，時間為4小時。實施例2高硅氧纖維網(wǎng)格布方孔邊長為4_。高硅氧纖維網(wǎng)格布浸潰酚醛樹脂的時間為3小時，浸潰后置入波紋形成模具并在150°C下保持3小時而得到高硅氧波紋布。a -Al2O3的重量含量為SiC的18%，粘土的重量含量為SiC的5%，表面活性劑PEI的重量含量為SiC的5%，由硅溶膠和磷酸二氫鋁組成的粘結(jié)劑的重量含量為SiC的20% ;所加水的重量為SiC的20% ;粘結(jié)劑中硅溶膠的重量含量為60%。在所涉及的干燥處理中，自然干燥時間為30小時；加熱干燥的溫度為110°C，時間為3小時。稀釋漿料所用的水的重量為漿料重量的20%。初次燒結(jié)的過濾器坯體二次浸入已稀釋的漿料中的時間為60秒。初次燒結(jié)溫度為900°C，時間為2小時。再次燒結(jié)溫度為1400°C，時間為3小時。實施例3 高硅氧纖維網(wǎng)格布方孔邊長為5_。高硅氧纖維網(wǎng)格布浸潰酚醛樹脂的時間為4小時，浸潰后置入波紋形成模具并在200°C下保持2小時而得到高硅氧波紋布。a -Al2O3的重量含量為SiC的15%，粘土的重量含量為SiC的7%，表面活性劑PEI的重量含量為SiC的4%，由硅溶膠和磷酸二氫鋁組成的粘結(jié)劑的重量含量為SiC的12% ;所加水的重量為SiC的18% ;粘結(jié)劑中硅溶膠的重量含量為70%。在所涉及的干燥處理中，自然干燥時間為36小時；加熱干燥的溫度為120°C，時間為2小時。稀釋漿料所用的水的重量為漿料重量的18%。初次燒結(jié)的過濾器坯體二次浸入已稀釋的漿料中的時間為70秒。初次燒結(jié)溫度為1000°C，時間為I小時。再次燒結(jié)溫度為1500°C，時間為2小時。
權(quán)利要求
1.一種鑄造用液態(tài)金屬過濾器的制備方法,包括 提供作為基料的SiC ； 提供作為輔料的a -Al2O3、粘結(jié)劑、粘土和表面活性劑； 使基料、輔料和水充分混合而形成漿料，其中a -Al2O3的重量含量為SiC的10 18%，粘土的重量含量為SiC的5 10%，表面活性劑的重量含量為SiC的4 6%，粘結(jié)劑的重量含量為SiC的5 20% ;所加水的重量含量為SiC的15 20% ； 提供高硅氧波紋布； 將多層高硅氧波紋布相互固定在一起以形成高硅氧波紋布疊層體； 將高硅氧波紋布疊層體浸入漿料中； 從漿料中取出已充分浸潰的高硅氧波紋布疊層體并進行干燥處理而得到過濾器坯體； 初次燒結(jié)過濾器坯體； 用重量為漿料重量15 20%的水稀釋漿料； 將初次燒結(jié)的過濾器坯體浸入已稀釋的漿料中； 從已稀釋的漿料中取出初次燒結(jié)的過濾器坯體并進行干燥處理；以及再次燒結(jié)過濾器坯體而形成液態(tài)金屬過濾器。
2.權(quán)利要求I的方法，其中粘結(jié)劑由硅溶膠和磷酸二氫鋁組成，其中硅溶膠的重量含量為50 70%。
3.權(quán)利要求I的方法，其中表面活性劑為聚乙烯亞胺(ΡΕΙ)。
4.權(quán)利要求I的方法，其中干燥處理包括自然干燥12 36小時以及在90 120°C下干燥2 6小時。
5.權(quán)利要求I的方法，其中初次燒結(jié)溫度為800 1000°C，初次燒結(jié)時間為I 3小時；再次燒結(jié)溫度為1300 1500°C，再次燒結(jié)時間為2 4小時。
6.權(quán)利要求I的方法，其中高硅氧波紋布是由高硅氧纖維網(wǎng)格布浸潰酚醛樹脂后經(jīng)波紋化處理而得到，其中波紋波幅為2mm，波長為12mm。
7.權(quán)利要求6的方法，其中高硅氧纖維網(wǎng)格布的方孔邊長為2 5_。
8.權(quán)利要求6的方法，其中高硅氧纖維網(wǎng)格布浸潰酚醛樹脂的時間為2 4小時，浸潰后置入波紋形成模具并在100 200°C下保持2 4小時而得到高硅氧波紋布。
9.權(quán)利要求I的方法，其中高硅氧波紋布疊層體為三層高硅氧波紋布的疊層體，其中相鄰兩層高硅氧波紋布的波紋延伸方向彼此垂直。
10.權(quán)利要求I的方法，其中初次燒結(jié)的過濾器坯體浸入已稀釋的漿料中的時間為50 70秒。
全文摘要
一種鑄造用液態(tài)金屬過濾器的制備方法，包括將SiC、α-Al2O3、粘結(jié)劑、粘土、表面活性劑和水混合而形成漿料，其中α-Al2O3含量為SiC的10～18%，粘土含量為SiC的5～10%，表面活性劑含量為SiC的4～6%，粘結(jié)劑含量為SiC的5～20%；所加水的含量為SiC的15～20%；將多層高硅氧波紋布相互固定在一起以形成高硅氧波紋布疊層體；將高硅氧波紋布疊層體浸入漿料中；對高硅氧波紋布疊層體進行干燥處理而得到過濾器坯體；初次燒結(jié)坯體；用重量為漿料重量15～20%的水稀釋漿料；將初次燒結(jié)的坯體浸入已稀釋的漿料中；從已稀釋的漿料中取出初次燒結(jié)的坯體并進行干燥處理；以及再次燒結(jié)坯體而形成過濾器。采用上述方法制備的過濾器其過濾性能更加穩(wěn)定和耐用。
文檔編號C04B35/565GK102861481SQ20121033140
公開日2013年1月9日 申請日期2012年9月6日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月6日
發(fā)明者李鋒軍, 任鳳章, 馬戰(zhàn)紅, 韓建普, 易麗文, 申曉妮 申請人:河南科技大學