專利名稱:一種有色合金泡沫陶瓷過(guò)濾器及燒成法的制作方法
本發(fā)明屬于鑄造領(lǐng)域。
有色金屬泡沫陶瓷過(guò)濾技術(shù)起源于七十年代末，據(jù)《Tran.AFS》1978VOL186P479-486.1980 VOL188P595-600和《modern casting》1979 NO3 P64-65介紹。鋁合金泡沫陶瓷過(guò)濾器1978年開(kāi)始用于鋁合金鑄件的過(guò)濾，并取得了應(yīng)用效果。1980年哈爾濱工業(yè)大學(xué)也開(kāi)始研究同類型產(chǎn)品。通過(guò)對(duì)國(guó)內(nèi)外鋁合金泡沫陶瓷過(guò)濾器傳統(tǒng)制作工藝了解(參見(jiàn)美國(guó)專利3962081，3845181，4056586，39473637，我們認(rèn)為傳統(tǒng)工藝存在燒結(jié)溫度高，時(shí)間長(zhǎng)，原材料昂貴的問(wèn)題，消耗了大量的能源，增加了成本。據(jù)上述美國(guó)專利介紹，制作鋁合金泡沫陶瓷過(guò)濾器正常采用以Al2O3和Cr2O3為主的耐火材料，坯體在1350℃的高溫下保溫5小時(shí)。按我國(guó)耐火材料價(jià)格粗略計(jì)算，生產(chǎn)成本是我們研制的泡沫陶瓷過(guò)濾器的十倍以上。
本發(fā)明目的在于提供一種低成本、高效率的液態(tài)金屬過(guò)濾器和制作這種過(guò)濾器的工藝方法，為鋁合金銅合金鑄件的過(guò)濾提供可靠的保證。
詳細(xì)內(nèi)容本發(fā)明借助于疏松多孔、親水而柔軟的聚氨脂泡沫塑料制成泡沫陶瓷過(guò)濾器。這種泡沫材料具有大量互連通孔，孔隙四周環(huán)繞著網(wǎng)狀的柔軟泡沫材料，所采用的泡沫塑料每厘米5～7個(gè)孔，確保必要的過(guò)濾表面，使用泡沫塑料的厚度為20～25厘米，孔隙率＞90%。
為了有效地過(guò)濾鋁合金銅合金，泡沫陶瓷體必須有較好的組織均勻性，過(guò)濾器上還需要少量的堵塞孔，以增加液流的曲折性，但這些堵塞孔應(yīng)均勻地分布在整個(gè)陶瓷體內(nèi)。
制作過(guò)濾器所使用的材料主要根據(jù)過(guò)濾金屬液的要求來(lái)決定。要求最終的過(guò)濾器能抵金屬液的沖擊和侵蝕。鑒于鋁合金澆注溫度一般在700℃左右，銅合金澆注溫度小于1200℃，我們選擇價(jià)格極低，分布極廣的普通耐火粘土為主要原料。采用粘結(jié)性能好的磷酸二氫鋁作為粘結(jié)劑。耐火粘土主要含Al2O3和SiO2，耐火度一般在1700℃以上，完全能滿足鋁合金和銅合金澆注時(shí)的耐火性能要求;磷酸二氫鋁Al(H2PO4)3在常溫下溶于水，用以組成混合料后，仍可使其長(zhǎng)期保持著可塑性，但加熱到一定溫度后，變成焦磷酸鋁和偏磷酸鋁，并隨之聚合成〔Al(PO3)3〕n，這種聚合物具有較好的粘結(jié)作用，使結(jié)合體具有較高的強(qiáng)度。在耐火粘土中加入濃度為70～80%的磷酸二氫鋁水溶液10～20%，充分?jǐn)嚢琛Ｖ苽浜锰沾蓾{料以后，將泡沫塑料浸入漿料中使之飽和，并不斷揉搓，使陶瓷漿均勻地分布在整個(gè)泡沫材料內(nèi)再擠掉多余的陶瓷漿，使泡沫塑料絲狀體上留下一層很薄的漿液，然后將浸上漿料的坯體干燥，本發(fā)明采用兩種干燥方法一是在100℃下烘干2小時(shí)，二是在大氣下自然干燥24小時(shí);干燥后的坯體以2-4℃/分鐘的加熱速度升溫到300～500℃，停留5～10分鐘，隨后以5～10℃/分鐘的速度加熱到800～1000℃，保溫1小時(shí)，最后得到充分粘結(jié)型的泡沫陶瓷過(guò)濾器。
本發(fā)明和國(guó)內(nèi)外現(xiàn)有泡沫陶瓷過(guò)濾器制作工藝相比，一方面燒制溫度低300～500℃。整個(gè)制作周期縮短，另一方面所采用的耐火材料成本大大降低。和國(guó)內(nèi)生產(chǎn)的鋁合金泡沫陶瓷過(guò)濾器相比，還具有不掉渣、表面強(qiáng)度高等特點(diǎn)。這種有色合金泡沫陶瓷過(guò)濾器可以用于過(guò)濾各種鋁合金和銅合金，對(duì)去除熔煉和充型過(guò)程產(chǎn)生的一次非金屬夾雜和二次氧化夾雜有明顯效果。使用泡沫陶瓷過(guò)濾器，能降低有色合金鑄件的廢品率和修補(bǔ)率，提高鑄件內(nèi)在和表面質(zhì)量，增加有色合金收得率和成品率;提高鑄件機(jī)械性能，改善其機(jī)加工性能。從而大大降低了能耗，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率。
和其他種類的過(guò)濾器相比(如金屬過(guò)濾網(wǎng)，纖維過(guò)濾網(wǎng)，云母過(guò)濾器)具有較好的過(guò)濾效果，對(duì)合金無(wú)污染，承受金屬液沖擊能力強(qiáng)，不僅能用于型內(nèi)過(guò)濾，也能用于型外過(guò)濾，為我國(guó)大型有色合金鑄鋁件(或鑄錠)的過(guò)濾提供了可靠的保障。所以本發(fā)明的泡沫陶瓷過(guò)濾器能廣泛用于有色金屬鑄造廠，完全適合于我國(guó)的國(guó)情。并取得有利的地位。
實(shí)施例使用22毫米厚的聚氨脂泡沫塑料，每厘米6個(gè)孔，使用耐火粘土為主要成份，添加濃度70～80%的磷酸二氫鋁Al(H2PO4)3水溶液10～20%。將泡沫塑料浸入漿料，揉搓以除去空氣，使孔洞充滿漿料，泡沫纖維絲也涂掛上漿料，擠出孔洞內(nèi)多余的漿料，使纖維絲上均勻地涂掛上一層陶瓷漿料。坯體在80～120℃下烘干1.5～2.5小時(shí)，隨后以2～4℃/分鐘的加熱速度升溫至300～500℃，停留3～8分鐘，使聚氨脂泡沫發(fā)揮燃燒。而不破壞坯體的形狀，接著以5～10℃/分鐘的速度加熱到800～1000℃，保溫1小時(shí)，而后隨爐冷卻到200℃左右，取出坯體，即具有聚氨脂泡沫形狀的泡沫陶瓷過(guò)濾器。
最終泡沫陶瓷過(guò)濾器的性能規(guī)格如下表面強(qiáng)度 不掉渣耐火度 ≥1700℃發(fā)氣性 4.2厘米3/克結(jié)構(gòu)均勻性 良好厚度 22毫米孔洞數(shù) 6孔/厘米孔隙率 80%
權(quán)利要求
1.一種有色合金過(guò)濾器。其特征在于將聚氨脂泡沫塑料板，經(jīng)70～90%耐火粘土與10～20%濃度為70～80%Al-(H2PO4)3水溶液混合的漿料浸泡后，烘干加熱而成。
2.如權(quán)利要求
1所述，其特征在于燒成烘干溫度80-120℃，時(shí)間1.5-2.5小時(shí)，然后以2-4℃/分鐘升溫至300-500℃保溫0.5-1.5小時(shí)，隨后冷卻200度。
專利摘要
本發(fā)明提供了一種高效率的泡沫陶瓷過(guò)濾器用于過(guò)濾鋁合金。這種過(guò)濾器具有成本低。制作周期短，使用效果好，抗金屬液沖擊和侵蝕能力強(qiáng)特點(diǎn)。對(duì)于大型鋁合金鑄件的過(guò)濾具有良好的前景。本發(fā)明采用耐火粘土為主要原料，添加適量磷酸二氫鋁水溶液，坯體最終在800-1000℃下保溫1小時(shí)燒制而成，大大節(jié)約能源。和國(guó)內(nèi)外同類型產(chǎn)品相比，最突出的特點(diǎn)是原材料價(jià)格低廉，燒制溫度低，這正是本發(fā)明強(qiáng)大競(jìng)爭(zhēng)的根據(jù)所在。
文檔編號(hào)B01D39/20GK87100037SQ87100037
公開(kāi)日1988年4月13日 申請(qǐng)日期1987年1月6日
發(fā)明者葉榮茂, 楊戈濤, 王惠光 申請(qǐng)人:哈爾濱工業(yè)大學(xué)導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan