泡沫陶瓷过滤器

泡沫陶瓷过滤器制备工艺下料配料制浆浸渍烘干烧结耐火骨材助剂粘结剂泡沫陶瓷泡沫陶瓷是由陶瓷构成的泡沫体,其孔隙率高达80%~90%,且通道曲折,表面积大,可与流体充分接触。大量的研究实践证明,泡沫陶瓷过滤器可有效去除金属中的夹杂物和气体等有害杂质,提高金属内在质量。泡沫陶瓷过滤器的净化机理泡沫陶瓷过滤器可以有效地拦截液态金属中的夹杂物,提高铸件品质和成品率飘浮分离机制“滤饼”机制吸附机制飘浮分离机制在浇注系统中放置泡沫陶瓷过滤器后,金属液流阻力增大,液态金属在浇注系统中呈充满状态,从而发挥浇注系统挡渣功能。同时,从直浇道注入的液流通过过滤器节流,金属液在直浇道内短暂停留,密度小的渣子上浮分离,即可产生底注式浇注系统的同样效果。当金属液经泡沫陶瓷过滤器继续浇注时,一方面密度小的渣子上浮,另一方面有效地减轻或消除了涡流。“滤饼”机制泡沫陶瓷过滤器是弯弯曲曲的通道,可以高效率地机械挡渣,许多大于过滤器孔洞的夹杂被捕获在过滤器入口端。随着捕获夹杂物数量的增多,在过滤器入口端表面形成了由大块夹杂构成的“滤饼”。“滤饼”使液流变细,这样小于过滤器网孔尺寸的夹杂也被部分捕获在“滤饼”上。吸附机制过滤器置于型腔的横浇道或内浇道中,过滤操作属深层过滤。当第1股液流抵达过滤器入口端表面时,产生液流与泡沫网架的吸附现象,同时,会发生液流的“撞击”现象。过滤器本身又有阻流作用,有些夹杂质点在一定压力下,由于夹杂物与固态的泡沫陶瓷网架更具有相近的“共格对应”关系,从而易于润滑而产生吸附。这种吸附主要是以无选择的多分子层物理吸附为主,夹杂物在过滤器网架上逐层粘附,直至堵塞为止泡沫陶瓷的制备工艺下料下料即切制泡沫塑料。网状聚氨酯泡沫塑料作为过滤器的载体,其性能直接影响过滤器的质量,应具备如下特征:①网孔均匀,确保陶瓷浆料自由渗透,涂挂均匀;②亲水性,可牢固地吸附浆料;③足够的回弹性,挤出多余浆料后能迅速恢复原形;④中温挥发性,低于陶瓷烧成温度下挥发,且不污染陶瓷泡沫陶瓷的浆料由耐火骨料、烧结助剂、粘结剂等微粉加水制成,浆料的制备是一道至关重要的工序,陶瓷浆料应具有尽可能高的固相含量(浆料的密度1·8~22g/cm3,固相含量50%~65%)、较好的触变性和润湿性。高的固相含量保证陶瓷颗粒最大限度地附着在泡沫塑料的丝网上,提高过滤器强度;好的触变性便于浆料均匀成型,防止塞孔。若浆料与泡沫陶瓷的润湿性差,浆料会聚集在泡沫结构的交叉处,而棱线处较少,烧结后强度下降,甚至造成废品。配料、制浆耐火骨料的选材耐火骨料的选材助剂与耐火骨料可形成低熔点相或进行固相烧结。若助剂加入量不合适,反而妨碍低温烧结。氟化物对降低陶瓷的烧结温度效果极为明显但氟化物会腐蚀设备、污染环境;ZrO2显著提高刚玉质泡沫陶瓷过滤器的断裂韧性;氧化镁和氧化钛增强其烧结致密度;SiO2+Al2O3可降低碳化硅质过滤器的烧结温度;稀土氧化物和耐火粘土等可缩短铝矾土质陶瓷过滤器的烧结时间、降低烧结温度等助剂的选取粘结剂的选取粘结剂可分常温和高温粘结剂,其作用是提高素坯的强度。常温过滤器一般选用有机粘结剂,中温后随泡沫塑料一起挥发;高温粘结剂一般选用无机粘结剂。但有时粘结剂会降低过滤器的高温性能,故有的浆料不添加粘结剂。泡沫陶瓷的生产过程中常用的粘结剂(1)聚乙烯醇为有机粘结剂,其特点是高温时随泡沫塑料一起挥发,不会污染陶瓷,适用于过滤高活性合金及高温合金;(2)磷酸二氢铝胶凝性较强,但在过滤液态金属过程时易产生五氧化二磷,造成污染,而且抗压强度不高;(3)水玻璃烧结时易形成玻璃相,降低陶瓷的强度和软化温度,不适于烧制用于高温合金的过滤器;(4)硅溶胶中SiO2呈网状结构,结合力较强,失水后的硅溶胶有很高的活性,有利于陶瓷的烧结。其他助剂有些助剂加入量较少,但可增加浆料的均一性、稳定性、涂挂性和触变性等性能,制备出性能较好的浆料。如:为使泡沫母体能饱吸陶瓷浆料需加入增塑剂;为防止气泡进入母体,形成架空现象,需加入消泡剂;陶瓷浆料中加入表面活性剂可改善陶瓷浆料与有机泡沫的润湿性;为增加浆料触变性可加入一些交联剂等浸渍用泡沫塑料均匀饱和浸吸陶瓷浆料,然后反复挤压泡沫塑料,除去多余的浆料,使陶瓷颗粒充分、均匀的附着在泡沫塑料上,制成素坯。此工序的关键是挤压的力度和均匀性,若泡沫塑料中残存陶瓷浆料,则会造成孔径变小或塞孔等缺陷,反之,陶瓷浆料附着过少会影响制品的强度。烘干和烧结坯体烘干期将素坯于低温下烘干一段时间,排除游离水,并获得初步强度;此阶段应控制升温速度和保温温度,避免出现变形、掉渣和裂纹等缺陷。泡沫挥发期将烘干的坯体以一定的速度加热至泡沫的燃点以上,保温一段时间,使泡沫完全挥发;此阶段升温不易过快,否则会降低制品的强度甚至造成废品。玻化成瓷期以较快的速度加热至烧结温度,保温一段时间,使坯体充分烧结;此阶段升温速度也不易过快,否则会造成裂纹和瓷前塌落。制品烧成之后,为防止过滤器产生裂纹,冷却速度不宜过快。