[发明专利]氮化硅晶须增强的刚玉多孔陶瓷过滤器及其制备方法

说明书

本发明涉及一种氮化硅晶须增强的刚玉多孔陶瓷过滤器及其制备方法。其技术方案是：将改性多孔刚玉陶瓷细粉、单质硅粉和α‑Al₂O₃微粉混合，外加羧甲基纤维素钠、减水剂、消泡剂、铝溶胶和去离子水，搅拌，得到具有触变性的陶瓷浆体(简称陶瓷浆体)；将预处理聚氨酯泡沫模板浸入陶瓷浆体中，去除多余浆体，养护，干燥，高温炉内于1200～1300℃预烧，得到氮化硅晶须增强的刚玉多孔陶瓷过滤器预烧体；然后浸渍于陶瓷浆体中，真空保压，离心处理，自然干燥和升温干燥，高温炉内于1350～1450℃烧成，制得氮化硅晶须增强的刚玉多孔陶瓷过滤器。本发明所制制品强度高、热震稳定性好、净化能力强和过滤效果高，适用于铝及其合金熔体和高品质钢液的净化。

技术领域

本发明属于刚玉多孔陶瓷过滤器技术领域。尤其涉及一种氮化硅晶须增强的刚玉多孔陶瓷过滤器及其制备方法。

背景技术

熔融金属中非金属夹杂不仅会影响金属制品外观，而且严重危害其使用性能和寿命，是制约金属质量提升的重要原因之一。在熔融金属浇铸最终环节采用陶瓷过滤器去除非金属夹杂，是提高金属纯净度和提升金属质量的重要途径。

刚玉多孔陶瓷过滤器是熔融金属净化过滤器的主要品种之一。关于刚玉多孔陶瓷过滤器的研究已有进展。例如“氧化铝质多孔泡沫陶瓷过滤器的制备方法”(CN201210500465.6)专利技术，以氧化铝微粉、铝矾土、滑石粉和膨润土为原料，采用有机泡沫浸渍法制得氧化铝质多孔泡沫陶瓷过滤器，该技术采用原料均为致密粉体，使制品骨架表面结构较为致密，限制了过滤器骨架对非金属夹杂物的吸附能力；另外，铝矾土、滑石粉和膨润土一般含有一定的杂质，高温下产生液相会影响过滤器的强度。

文献技术(于景媛，李强.离心法制备氧化铝-氧化锆泡沫陶瓷过滤器.铸造，2007，56(5)：477-481)以α-Al₂O₃和ZrO₂为主要原料，采用在发泡聚苯乙烯模板内离心成型的方法，制得Al₂O₃-ZrO₂泡沫过滤器，该技术采用的α-Al₂O₃和ZrO₂为致密粉体，使制品骨架表面较为致密，导致过滤器对夹杂物的吸附能力弱；同时，采用的聚苯乙烯小球直径为1.4mm，使过滤器平均孔径为1.2mm，限制了过滤效率；骨架平均厚度仅为0.42mm，强度有待提高。

另一文献技术(黎阳，宫营芳.聚氨酯模板法低温制备氧化铝泡沫陶瓷过滤器.铸造技术，2014，35(6)：1276-1278)以电熔氧化铝粉末和磷酸二氢铝为主要原料，采用有机泡沫浸渍法制得氧化铝陶瓷过滤器，该技术以致密电熔氧化铝为原料，使得制品骨架表面结构较为致密，限制了对小尺寸夹杂物的吸附能力；采用的聚氨酯海绵孔径仅为0.3～0.8mm，使得制品孔径太小，也限制了过滤效率；同时，以纯氧化铝为基体，尽管耐火度高，但热震稳定性较差。

综上所述，现有刚玉多孔陶瓷过滤器仍存在一些技术缺陷：(1)过滤器骨架表面相对致密，限制了对非金属夹杂物的吸附能力和净化效果；(2)过滤器骨架强度和热震稳定性有待提高；(3)过滤效率有待提高。

发明内容

本发明旨在克服现有技术缺陷，目的是提供一种氮化硅晶须增强的刚玉多孔陶瓷过滤器的制备方法，用该方法制备的氮化硅晶须增强的刚玉多孔陶瓷过滤器强度高、热震稳定性好、净化能力强和过滤效率高，适用于铝及其合金熔体和高品质钢液的净化系统。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案的步骤是：

步骤1、改性多孔刚玉陶瓷细粉的制备

步骤1.1、将氢氧化铝细粉以2～3℃/min的速率升温至320～460℃，保温1～3h，冷却，即得高孔隙率的氧化铝细粉。

步骤1.2、以96～99wt％的所述高孔隙率的氧化铝细粉和1～4wt％的轻烧菱镁矿微粉置于搅拌机中，搅拌1～3h，即得混合料Ⅰ。