[发明专利]一种耐压泡沫陶瓷材料及其制备方法和应用

说明书

本发明属于无机多孔材料技术领域，具体涉及一种耐压泡沫陶瓷材料及其制备方法和应用。本发明所述的耐压泡沫陶瓷材料，包括以下质量含量的组分：碳化硅40～45％、氮化硅15～18％、莫来石10～15％、塞隆3～5％、碳3～5％和余量的磷酸铝；所述碳以碳网形式存在。本发明以莫来石和塞隆为粘结相，使碳化硅、氮化硅更好的与碳网结合，再配合磷酸铝的强化作用，得到耐压性能优异的泡沫陶瓷材料。实施例结果表明，本发明提供的耐压泡沫陶瓷材料的耐压强度为2.3～2.5MPa，耐碎裂性能好，使用后仍能保持完整的结构。

技术领域

本发明属于无机多孔材料技术领域，具体涉及一种耐压泡沫陶瓷材料及其制备方法和应用。

背景技术

在铝及其合金的熔炼与浇铸过程中，无机夹杂物是导致铸件报废的主要原因之一。夹杂缺陷不仅影响制品外观，而且严重降低制品的机械性能与使用寿命，因此，减少无机夹杂物是生产高质量铸件的关键。

泡沫陶瓷过滤器，可以通过机械拦截、整流浮渣和深层吸附三种过滤净化机制减少无机夹杂物，降低或消除铸件缺陷，是提高合金成品率以及加工性能的关键因素之一。传统的陶瓷过滤器多为氧化铝质，这种材料的耐压强度大约为1.4～1.8MPa，使用后清除过程中容易碎裂成块，给清除工作带来不便，甚至可能会给下批产品带来夹杂污染。虽然可以通过更换来解决这个问题，但这势必造成增加停机次数，降低企业的生产效率。

发明内容

本发明的目的在于提供耐压泡沫陶瓷材料及其制备方法和应用，本发明提供的泡沫陶瓷材料耐压强度高，使用过程中不易碎裂。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

本发明提供了一种耐压泡沫陶瓷材料，包括以下质量含量的组分：碳化硅40～45％、氮化硅15～18％、莫来石10～15％、塞隆3～5％、碳3～5％和余量的磷酸铝；所述碳以三维碳网形式存在。

优选的，所述耐压泡沫陶瓷材料的密度为0.40～0.45g/cm³。

本发明提供了上述技术方案所述的耐压泡沫陶瓷材料的制备方法，包括以下步骤：

将部分原料进行混合，得到陶瓷浆料；

将有机发泡体浸渍在所述陶瓷浆料中，再依次进行挤压和烘干，得到素坯；

将所述素坯进行烧结，得到耐压泡沫陶瓷材料；

所述部分原料包括以下质量份的组分：碳化硅32～37份、氮化硅12～16份、二氧化硅4～6份、磷酸二氢铝21～24份、分散剂0.3～0.8份和水21～24份。

优选的，所述碳化硅的粒径为5～15μm；所述氮化硅的粒径为5～15μm；所述二氧化硅的比表面积为180～300m²/g。

优选的，所述分散剂包括亚甲基双萘磺酸钠和/或聚乙二醇。

优选的，所述有机发泡体包括聚氨酯海绵或聚醚海绵。

优选的，所述烧结为分段式烧结，所述分段式烧结包括第一阶段烧结，所述第一阶段烧结的温度为280～350℃，保温时间为1.5～3h。

优选的，所述分段式烧结包括第二阶段烧结，所述第二阶段烧结的温度为1350～1400℃，保温时间为3～5h。

优选的，升温至第一阶段烧结所需温度的速度为0.8～1.5℃/min；

所述第二阶段烧结的温度通过阶梯式升温达到；所述阶梯式升温包括：

采用第I升温速率，由所述预烧结温度升温至第一温度；

采用第II升温速率，由所述第一温度升温至第二温度；

采用第III升温速率，由所述第二温度升温至烧结温度；