[發(fā)明專利]一種氮化硅晶須增強鎂碳多孔陶瓷過濾器及其制備方法

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• 申請日: 2021-01-08
• 公開（公告）號: CN112794727A
• 公開（公告）日: 2021-05-14
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 鄢文;宋金文;鄢俊杰;彭望定;王強;李光強
• 申請（專利權(quán)）人: 武漢科技大學(xué)
• 主分類號: C04B38/06
• 分類號: C04B38/06;C04B35/66;B22D43/00;C21C7/00;C22B9/02;C22B26/22;B01D39/20
• 代理公司: 武漢科皓知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 42222
• 代理人: 張火春

本發(fā)明涉及一種氮化硅晶須增強鎂碳多孔陶瓷過濾器及其制備方法。其技術(shù)方案是：先將改性多孔鎂質(zhì)細粉、改性煤焦油瀝青細粉、單質(zhì)硅粉和羧甲基纖維素鈉混合，加入減水劑、消泡劑、鋁溶膠和去離子水，攪拌，得到具有觸變性的陶瓷漿體(以下簡稱陶瓷漿體)。將聚氨酯泡沫浸泡NaOH溶液中，洗滌，晾干；然后浸入陶瓷漿體中，去除多余的陶瓷漿體，養(yǎng)護，干燥，在N₂氣氛和1200～1300℃條件下保溫，冷卻；再浸漬于陶瓷漿體中，真空靜置，離心處理，干燥，在N₂氣氛和1300～1400℃條件下保溫，冷卻，制得氮化硅晶須增強鎂碳多孔陶瓷過濾器。本發(fā)明所制制品強度高、熱震穩(wěn)定性好和過濾效果優(yōu)異，適用于鋼液、鎂熔體和鎂合金熔體的凈化。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于多孔陶瓷過濾器技術(shù)領(lǐng)域。尤其涉及一種氮化硅晶須增強鎂碳多孔陶瓷過濾器及其制備方法。

背景技術(shù)

鎂及其合金和高品質(zhì)特殊鋼等金屬是重大裝備制造、國家重點工程建設(shè)所需的關(guān)鍵材料。非金屬夾雜物是熔融金屬在冶煉、澆鑄、凝固過程中產(chǎn)生或引入的，會嚴重影響金屬材料的塑性、韌性、強度和耐侵蝕等性能。采用具有吸附能力的耐火材料制成的過濾器去吸附和過濾非金屬夾雜物，是一種深度凈化熔融金屬的有效方法，對最終成品金屬材料的質(zhì)量有著決定性的作用。

目前，關(guān)于熔融金屬，特別是高品質(zhì)鋼液、鎂熔體和鎂合金熔體凈化用陶瓷過濾器的研究已有很多。

如“一種氧化鎂晶須原位合成鎂鋁尖晶石增強氧化鎂基泡沫陶瓷過濾器及其制備方法”(CN201810307631.6)專利技術(shù)，以聚氨酯泡沫為模板，制備了氧化鎂質(zhì)泡沫陶瓷過濾器，但該技術(shù)采用了致密氧化鎂原料，使過濾器骨架表面較為致密，限制了過濾器對非金屬夾雜物的吸附能力；同時，聚氨酯泡沫模板燒失后會在骨架中心形成中空結(jié)構(gòu)，限制了過濾器的強度。

再如“氧化鎂質(zhì)泡沫陶瓷過濾器”(CN200710139287.6)專利技術(shù)，采用氧化鎂、碳化硼、三氧化二硼為原料制備了氧化鎂質(zhì)泡沫陶瓷過濾器，但該技術(shù)采用的三氧化二硼等原料會大幅降低材料的低共熔點，在鋼液過濾環(huán)境下會產(chǎn)生過量液相，促進骨架燒結(jié)收縮，聚氨酯泡沫模板燒失后也會在骨架內(nèi)部形成中空結(jié)構(gòu)，降低了制品的強度；同時，氧化鎂膨脹系數(shù)較大，在溫度急變條件下易因體積過大變化而損毀，導(dǎo)致制品的熱震穩(wěn)定性差；這些都限制該技術(shù)在鋼液過濾環(huán)境的使用。

又如“一種尖晶石增強氧化鎂基泡沫陶瓷過濾器及其制備方法”(CN201810307618.0)專利技術(shù)，以聚氨酯泡沫為模板，采用含納米氧化鑭燒結(jié)助劑的氧化鎂陶瓷粉料為原料，制備了尖晶石增強氧化鎂基泡沫陶瓷過濾器。但該技術(shù)采用納米氧化鑭燒結(jié)助劑，會促使陶瓷過濾器骨架嚴重致密化，限制了過濾器對非金屬夾雜物的吸附能力；該制品具有的多重孔結(jié)構(gòu)雖能增大與夾雜物的接觸面積，但是聚氨酯泡沫模板燒失后會在使骨架內(nèi)部留下孔洞，降低了制品的強度。

可見，現(xiàn)有氧化鎂質(zhì)陶瓷過濾器仍然存在一些問題：(1)采用致密原料制備，使骨架表面較為致密，限制了對非金屬夾雜物的吸附能力；(2)氧化鎂熱膨脹系數(shù)過大，導(dǎo)致熱震穩(wěn)定性較差；(3)骨架內(nèi)部存在中空結(jié)構(gòu)，強度有待進一步提高。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明旨在克服現(xiàn)有技術(shù)缺陷，目的是提供一種氮化硅晶須增強鎂碳多孔陶瓷過濾器的制備方法，用該方法制備的氮化硅晶須增強鎂碳多孔陶瓷過濾器強度高、熱震穩(wěn)定性好和過濾效果優(yōu)異，適用于鋼液、鎂熔體和鎂合金熔體的凈化。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案的步驟是：

步驟1、多孔鎂質(zhì)顆粒的制備

步驟1.1、將菱鎂礦顆粒先以3～8℃/min的速率升溫至600～800℃，保溫2.5～4.5小時，再以2～5℃/min的速率升溫至1000～1200℃，保溫2～6小時，冷卻，得到多孔氧化鎂團聚體。