[其他]過濾液態金屬的氣泡狀陶瓷材料過濾器及其制備工藝和用以過濾高熔點液態金屬和合金的方法

無效

• 申請號: 87101800
• 申請日: 1987-03-10
• 公開（公告）號: CN87101800A
• 公開（公告）日: 1987-10-14
• 發明（設計）人: 勞斯·明約勒
• 申請（專利權）人: 陶瓷與復合材料公司
• 主分類號: B01D39/20
• 分類號: B01D39/20;C04B35/10;C04B38/00
• 代理公司: 中國國際貿易促進委員會專利代理部
• 代理人: 徐汝巽,段承恩

本發明涉及用氣泡狀或蜂窩狀陶瓷材料制成的過濾液態金屬的過濾器、過濾器的制造工藝及用以過濾高熔點金屬或合金如鋼、鑄鐵和難熔金屬合金的方法。

已知的用于過濾極高熔點的液態金屬或合金的過濾器由二氧化鋯或氧化鋁的氣泡狀陶瓷材料制成。

這類過濾器的缺點是太重，又經常出現熱脆性。

已知，汽車工業上使用的是成本較低的、由堇青石或氣泡狀的堇青石和富鋁紅柱石混合物制成的盤形或海綿狀過濾器。這種過濾器的使用溫度限于1500℃左右，不能用于過濾1650℃左右的熔融鋼。

申請人提出一種氣泡狀陶瓷材料制成的新穎過濾器。這種過濾器在價格上有競爭性，與液態金屬的浸潤性好、耐高溫熱沖擊，因而適合在1800℃左右的溫度下使用。

本發明提出的過濾液態金屬的過濾器用具有正面開口孔隙度為50～80%的氣泡狀陶瓷材料，其特征在于此陶瓷材料由10～20%SiO₂，50～60%Al₂O₃和20～40%ZrO₂組成，其中的百分數是該氧化物在三種氧化物總重量中所占的重量百分。Al₂O₃和SiO₂是結合成富鋁紅柱石3Al₂O₃2SiO₂的，二氧化鋯和富鋁紅柱石的總重量至少是陶瓷材料重量的90%。

過濾器的生產，可以將三種分別的氧化物SiO₂、Al₂O₃和ZrO₂按重量比10～20/50～60/20～40做成混合物，或者將富鋁紅柱石和二氧化鋯按重量比60～80/20～40做成混合物，或者是將含45～55%（重量）的硅酸鋯（優先選擇50±1%）和45～55%（重量）的氧化鋁（優先選擇50±1%）的組合物（SiO₂·Al₂O₃和ZrO₂混合物的先驅體）做成混合，然后成型，使其具有50～80%的正面開口孔隙度的氣泡或蜂窩結構。在1650～1750℃的燒固-燒結工序之前或之后，將按上述方法制得的氣泡狀材料加工成所需形狀的過濾器。

如果起始料是前驅體組合物，所說的組合物在燒結過程中完全地或部分地化學轉變成SiO₂，Al₂O₃，2SiO₂3Al₂O₃和ZrO₂的混合物。

起始組合物，即SiO₂+Al₂O₃+ZrO₂的混合物，富鋁紅柱石-二氧化鋯混合物或所說混合物的前驅體組合物一般都是1～5μm級的顆粒。

成型工序是根據所需要的蜂窩或氣泡狀結構用熟知的方法進行的。

如果是制備海綿狀結構，最普通的方法是制備起始混合物的水懸浮體（滑泥），水懸浮體中的干提取物為50～80%，一般接近65%。將具有適當正面開口孔隙度的有機海綿體浸在該懸浮體中，在不加熱的情況下干燥，然后在1650～1750℃溫度范圍內燒固;隨后將得到的制品切成過濾器的所需形狀。

如果要制備多邊形幾何形狀的多孔結構的過濾器，可以使用已知的擠壓工藝，特別是US3，905，743，US3，919，384等專利中所描述的工藝，這些工藝是關于從所說的氧化物混合物或前驅體組合物加水和擠壓添加劑以生產等壁厚的薄壁蜂窩結構的。

起始材料為各種氧化物的混合物時，水的用量比是氧化物總重量的8～12%;起始材料是前驅體組合物時，水的用量比是氧化物總重量的10～15%。

常用的幾種擠壓添加劑如下：

-增塑劑（諸如有機凝膠體或各種規格的聚乙烯醇、羧基甲基纖維素）：用量是氧化物總重量的0～3%，

-潤滑劑（諸如各種油脂、油、蠟等）：用量是氧化物總重量的0～15%。

加工成型后，所制得的未燒固的材料在60～90℃溫度范圍內干燥除水，切成過濾器所需要的形狀和尺寸，然后在足夠高的溫度燒固足夠的時間，得到燒結的陶瓷材料。

燒固和燒結工序最好在1650～1750℃溫度范圍內進行，在該溫度下保持15分鐘至2小時。

用上述方法可以生產由具有下述特性的材料制成的過濾器：