[发明专利]一种制备SiC泡沫陶瓷过滤器的方法

说明书

技术领域

本发明涉及SiC泡沫陶瓷。更具体来说，涉及SiC泡沫陶瓷过滤器的制备方法。

背景技术

泡沫陶瓷是20世纪70年代发展起来的一种新型陶瓷材料。由于其特殊多孔三维网状结构而具有透过性好，比表面积大，密度小，耐高温，耐腐蚀，热导率低等优点，泡沫陶瓷过滤器可以有效地拦截液态金属中的夹杂物而提高铸件品质，被广泛应用于冶金工业过滤熔融态金属领域。目前，国内外生产金属过滤用的泡沫陶瓷材料主要集中在Al₂O₃、堇青石和SiC等几类材质上，其中SiC泡沫陶瓷由于具有更优异的抗热震性和耐腐蚀性，成为国内外应用最广泛的泡沫陶瓷材料之一。

泡沫陶瓷的制备工艺有很多，如颗粒堆积成型工艺、发泡工艺、添加造孔剂工艺、有机泡沫浸渍工艺、溶胶-凝胶法等。其中，有机泡沫浸渍工艺是制备高气孔率(70％-90％)泡沫陶瓷的一种有效工艺，该工艺是借助有机泡沫体的三维网状骨架结构，将制备好的浆料均匀地涂覆在有机泡沫体的孔筋上，经干燥烧结后得到泡沫陶瓷。在对有机泡沫体上浆之前，对其进行相关的预处理是非常重要的。

发明人此前的中国专利CN100336780C公开了一种铸造用泡沫陶瓷过滤器的制备方法，其中在上浆之前使用浓度为1％-4％的聚乙烯亚胺(PEI)先对网状聚氨酯泡沫塑料进行表面活化处理。但是，PEI作为活化剂本身又是有机物，浓度太小不能达到良好效果，浓度过大又会由于引入大量的有机物而使坯体烧结过程中的有机物挥发阶段发气剧烈从而降低制品的常温力学性能甚至引起坯体开裂。另外，PEI价格也比较高，需要尽量减少其用量以节省成本。

另外，浆料的组分是影响有机泡沫浸渍法制备SiC泡沫陶瓷性能的重要因素，其中粘结剂对提高挂浆质量和材料性能有重要的影响。在制备泡沫陶瓷的浆料中添加粘结剂，不仅有助于提高素坯干燥后的强度，而且能防止坯体在有机物排除过程中坍塌，从而保证了最终烧结体具有足够的机械强度。目前常用的粘结剂主要有磷酸盐、糊精、硅胶等，使用磷酸盐作为粘结剂，在高温下使用容易在金属熔浆中引入不符合要求的杂质；而糊精作为一种粮食作物，应该尽量少用；硅胶的价格相对较高，不利于降低成本，因此也有必要寻找其他可替代的粘结剂以提高泡沫陶瓷材料的性能，同时进一步降低生产成本。

发明内容

本发明的目的是提供一种低成本的SiC泡沫陶瓷过滤器的制备方法。

根据本发明的第一方面，提供了一种SiC泡沫陶瓷过滤器的制备方法，包括：

提供网状聚氨酯泡沫塑料作为陶瓷载体；

在水中分别加入聚乙烯亚胺和甲醇来配制活化水溶液，其中聚乙烯亚胺的含量(重量百分比)为0.5％-0.8％；甲醇含量(重量百分比)为2％-4％；

使用所述活化水溶液对陶瓷载体进行活化处理；

配制浆料，其中SiC为100重量份；二氧化硅粉为5-8重量份；氧化铝粉为10-13重量份；锂基膨润土为10-15重量份；粘结剂为5-20重量份；水为40-55重量份；

将经过活化处理的陶瓷载体浸渍在所述浆料中并使其充分吸收所述浆料；

对充分吸收所述浆料的陶瓷载体进行甩干以去除多余浆料从而形成坯体；以及

干燥并烧结所述坯体从而制得SiC泡沫陶瓷过滤器。

在本发明的一个优选实施例中，在对陶瓷载体进行活化处理之前还可以对陶瓷载体进行乙醇浸泡处理和/或对陶瓷载体进行碱液水解处理。碱液可以为氢氧化钠溶液或氢氧化钾溶液。

活化处理时间可以为1-3小时。

在本发明的一个实施例中，粘结剂可以为糊精。在本发明的另一个实施例中，粘结剂可以为糊精和硅溶胶的混合物。在本发明的优选实施例中，粘结剂可以为更低成本的纸浆粉。

另外，在对陶瓷载体进行活化处理之后可以立即使用空气压缩机从陶瓷载体中吹出多余的活化水溶液。

根据本发明的第二方面，提供了一种SiC泡沫陶瓷过滤器，根据上述方法制得。

本发明使用的活化剂(活化水溶液)由于在PEI中添加了一定量的甲醇而大大提高了其活化性能(由此大大提高了陶瓷载体的亲水性)，使得PEI的浓度可以大幅度降低，从而降低了SiC泡沫陶瓷过滤器的生产成本。

另外，由于本发明还可以在浆料中使用比较低廉的纸浆粉来作为粘结剂，因此进一步降低了SiC泡沫陶瓷过滤器的生产成本。

具体实施方式