[发明专利]碳化硅晶须增强的多孔氧化镁-碳陶瓷过滤器及其制备方法

说明书

本发明涉及一种碳化硅晶须增强的多孔氧化镁‑碳陶瓷过滤器及其制备方法。其技术方案是：以改性多孔镁质细粉、改性煤焦油沥青粉、单质硅粉和羧甲基纤维素钠为原料，加入减水剂、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。将预处理聚氨酯泡沫浸入具有触变性的陶瓷浆体中，取出后挤压，养护，干燥，在埋碳和1150～1250℃条件下保温，冷却；将冷却后的多孔氧化镁‑碳陶瓷过滤器预烧体浸渍于具有触变性的陶瓷浆体中，真空静置，离心处理，干燥，埋碳条件下于1400～1500℃保温，冷却，制得碳化硅晶须增强的多孔氧化镁‑碳陶瓷过滤器。本发明所制制品过滤效果优异、强度高和热震稳定性好。

技术领域

本发明属于多孔氧化镁-碳陶瓷过滤器技术领域。尤其涉及一种碳化硅晶须增强的多孔氧化镁-碳陶瓷过滤器及其制备方法。

背景技术

熔融金属(钢液、镁熔体和镁合金熔体等)中的非金属氧化物夹杂物严重影响金属材料的质量，危害金属材料的性能，如何通过降低熔融金属中非金属氧化物夹杂物含量，提高金属材料质量已经成为高品质金属材料制造领域亟需解决的难题。

采用具有三维立体网状结构的多孔陶瓷过滤器滤除熔融金属中的非金属夹杂物是一种有效净化熔融金属、提高金属材料质量的重要途经，同时多孔陶瓷过滤器运用于金属浇铸的最终环节，对金属材料的质量有着决定性的作用。

现有多孔陶瓷过滤器的高孔隙率的结构对熔融金属中的非金属夹杂的滤除原理主要有二个方面：一是多孔陶瓷过滤器的宏孔对大尺寸夹杂物进行机械拦截；二是多孔陶瓷过滤器的三维立体结构可有效整合熔融金属流场和排除气体，使得夹杂物上浮除去。

目前，技术人员在镁熔体和镁合金熔体净化用氧化镁基陶瓷过滤器方面开展了大量工作。如“铸造用镁质泡沫陶瓷过滤器的制备方法”(CN200710128439.2)专利技术，采用致密氧化镁为原料，外加添加剂制备了氧化镁质泡沫陶瓷，其致密的陶瓷骨架表面结构限制了对小尺寸的非金属夹杂物的过滤效果，并因氧化镁大的热膨胀系数降低过滤器的热震稳定性，导致过滤器容易损毁。又如“氧化镁质泡沫陶瓷过滤器”(CN200710139287.6)专利技术，采用致密氧化镁、碳化硼、三氧化二硼为原料，制备了氧化镁质泡沫陶瓷过滤器，其骨架的致密表面结构限制了对小尺寸夹杂物的过滤效果，且因三氧化二硼在高温条件下被镁还原成单质硼污染镁合金熔体，导致其过滤效果较差。此外，对于镁质材料而言，三氧化二硼可作为一种强溶剂，在高温条件下溶解部分氧化镁形成底共熔点的化合物，这会严重影响过滤器的高温强度。

又如“镁合金专用泡沫陶瓷过滤器制备方法”(CN02145312.8)专利技术，采用纯氧化镁等为原料，制备了镁合金专用泡沫陶瓷，但骨架致密的表面结构会限制对夹杂物的吸附能力。此外，在高温条件下硫酸铝会分解成铝和硫的氧化产物污染镁合金熔体，导致其过滤性能较差。

在钢液净化领域中，如“具有多重孔结构的多孔氧化镁基陶瓷过滤器及其制备方法”(CN201911398532.4)专利技术，采用不同级配的多孔氧化镁细粉，制备了具有多重孔结构的多孔氧化镁基陶瓷过滤器，该制品不仅复制了聚氨酯模板的宏观可见孔，还具有多孔氧化镁细粉原料自身的微纳米孔结构。该制品具有的多重孔结构虽能增大与夹杂物的接触面积，但是聚氨酯烧失后在制品骨架内部留下的孔洞，使得该制品的强度有待进一步增强以适用于大通量钢液净化领域。

由此可见，采用电熔或死烧氧化镁为原料制备的氧化镁质陶瓷过滤器，其致密的骨架表面结构会严重导致对小尺寸夹杂物的吸附能力较差，并因氧化镁大的热膨胀系数降低过滤器的热震稳定性，导致过滤器容易损毁；采用含微纳米孔的多孔氧化镁细粉为原料，制备的氧化镁质过滤器，其多孔氧化镁原料的多孔结构能缓冲部分热应力，可提高制品的热震稳定性，同时该制品的骨架表面的多孔结构能提高对夹杂物的滤除效果，但是该制品的强度还有待于进一步改善。

发明内容