一種有色合金泡沫陶瓷過濾器及燒成法的製作方法

2023-05-30 17:44:16

專利名稱:一種有色合金泡沫陶瓷過濾器及燒成法的製作方法
本發明屬於鑄造領域。
有色金屬泡沫陶瓷過濾技術起源於七十年代末，據《Tran.AFS》1978VOL186P479-486.1980 VOL188P595-600和《modern casting》1979 NO3 P64-65介紹。鋁合金泡沫陶瓷過濾器1978年開始用於鋁合金鑄件的過濾，並取得了應用效果。1980年哈爾濱工業大學也開始研究同類型產品。通過對國內外鋁合金泡沫陶瓷過濾器傳統製作工藝了解(參見美國專利3962081，3845181，4056586，39473637，我們認為傳統工藝存在燒結溫度高，時間長，原材料昂貴的問題，消耗了大量的能源，增加了成本。據上述美國專利介紹，製作鋁合金泡沫陶瓷過濾器正常採用以Al2O3和Cr2O3為主的耐火材料，坯體在1350℃的高溫下保溫5小時。按我國耐火材料價格粗略計算，生產成本是我們研製的泡沫陶瓷過濾器的十倍以上。
本發明目的在於提供一種低成本、高效率的液態金屬過濾器和製作這種過濾器的工藝方法，為鋁合金銅合金鑄件的過濾提供可靠的保證。
詳細內容本發明藉助於疏鬆多孔、親水而柔軟的聚氨脂泡沫塑料製成泡沫陶瓷過濾器。這種泡沫材料具有大量互連通孔，孔隙四周環繞著網狀的柔軟泡沫材料，所採用的泡沫塑料每釐米5～7個孔，確保必要的過濾表面，使用泡沫塑料的厚度為20～25釐米，孔隙率＞90%。
為了有效地過濾鋁合金銅合金，泡沫陶瓷體必須有較好的組織均勻性，過濾器上還需要少量的堵塞孔，以增加液流的曲折性，但這些堵塞孔應均勻地分布在整個陶瓷體內。
製作過濾器所使用的材料主要根據過濾金屬液的要求來決定。要求最終的過濾器能抵金屬液的衝擊和侵蝕。鑑於鋁合金澆注溫度一般在700℃左右，銅合金澆注溫度小於1200℃，我們選擇價格極低，分布極廣的普通耐火粘土為主要原料。採用粘結性能好的磷酸二氫鋁作為粘結劑。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的耐火性能要求;磷酸二氫鋁Al(H2PO4)3在常溫下溶於水，用以組成混合料後，仍可使其長期保持著可塑性，但加熱到一定溫度後，變成焦磷酸鋁和偏磷酸鋁，並隨之聚合成〔Al(PO3)3〕n，這種聚合物具有較好的粘結作用，使結合體具有較高的強度。在耐火粘土中加入濃度為70～80%的磷酸二氫鋁水溶液10～20%，充分攪拌。製備好陶瓷漿料以後，將泡沫塑料浸入漿料中使之飽和，並不斷揉搓，使陶瓷漿均勻地分布在整個泡沫材料內再擠掉多餘的陶瓷漿，使泡沫塑料絲狀體上留下一層很薄的漿液，然後將浸上漿料的坯體乾燥，本發明採用兩種乾燥方法一是在100℃下烘乾2小時，二是在大氣下自然乾燥24小時;乾燥後的坯體以2-4℃/分鐘的加熱速度升溫到300～500℃，停留5～10分鐘，隨後以5～10℃/分鐘的速度加熱到800～1000℃，保溫1小時，最後得到充分粘結型的泡沫陶瓷過濾器。
本發明和國內外現有泡沫陶瓷過濾器製作工藝相比，一方面燒制溫度低300～500℃。整個製作周期縮短，另一方面所採用的耐火材料成本大大降低。和國內生產的鋁合金泡沫陶瓷過濾器相比，還具有不掉渣、表面強度高等特點。這種有色合金泡沫陶瓷過濾器可以用於過濾各種鋁合金和銅合金，對去除熔煉和充型過程產生的一次非金屬夾雜和二次氧化夾雜有明顯效果。使用泡沫陶瓷過濾器，能降低有色合金鑄件的廢品率和修補率，提高鑄件內在和表面質量，增加有色合金收得率和成品率;提高鑄件機械性能，改善其機加工性能。從而大大降低了能耗，提高勞動生產率。
和其他種類的過濾器相比(如金屬過濾網，纖維過濾網，雲母過濾器)具有較好的過濾效果，對合金無汙染，承受金屬液衝擊能力強，不僅能用於型內過濾，也能用於型外過濾，為我國大型有色合金鑄鋁件(或鑄錠)的過濾提供了可靠的保障。所以本發明的泡沫陶瓷過濾器能廣泛用於有色金屬鑄造廠，完全適合於我國的國情。並取得有利的地位。
實施例使用22毫米厚的聚氨脂泡沫塑料，每釐米6個孔，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，泡沫纖維絲也塗掛上漿料，擠出孔洞內多餘的漿料，使纖維絲上均勻地塗掛上一層陶瓷漿料。坯體在80～120℃下烘乾1.5～2.5小時，隨後以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，而後隨爐冷卻到200℃左右，取出坯體，即具有聚氨脂泡沫形狀的泡沫陶瓷過濾器。
最終泡沫陶瓷過濾器的性能規格如下表面強度 不掉渣耐火度 ≥1700℃發氣性 4.2釐米3/克結構均勻性 良好厚度 22毫米孔洞數 6孔/釐米孔隙率 80%
權利要求
1.一種有色合金過濾器。其特徵在於將聚氨脂泡沫塑料板，經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後，烘乾加熱而成。
2.如權利要求
1所述，其特徵在於燒成烘乾溫度80-120℃，時間1.5-2.5小時，然後以2-4℃/分鐘升溫至300-500℃保溫0.5-1.5小時，隨後冷卻200度。
專利摘要
本發明提供了一種高效率的泡沫陶瓷過濾器用於過濾鋁合金。這種過濾器具有成本低。製作周期短，使用效果好，抗金屬液衝擊和侵蝕能力強特點。對於大型鋁合金鑄件的過濾具有良好的前景。本發明採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小時燒制而成，大大節約能源。和國內外同類型產品相比，最突出的特點是原材料價格低廉，燒制溫度低，這正是本發明強大競爭的根據所在。
文檔編號B01D39/20GK87100037SQ87100037
公開日1988年4月13日 申請日期1987年1月6日
發明者葉榮茂, 楊戈濤, 王惠光 申請人:哈爾濱工業大學導出引文BiBTeX, EndNote, RefMan