本发明涉及属于金属和非金属铸造过滤范畴。特别涉及石墨化纤维、陶瓷超高温滤材及制造工艺。
背景技术：
由于超音速飞机和航天飞机在飞行中机体表面与空气摩擦产生的高温可达1600-1800℃,因此对有色金属、黑色金属、合金钢及稀有金属的铸件质量要求越来越高。然而合金熔炼、精炼、保温、铸造过程中都会有一些不熔性的杂质带入产品中。要想获得高质量的铸件就必须清除杂质，提高滤材的耐火度和质量。
目前大多企业在有色金属和黑色金属、合金钢及稀有金属过滤过程中采用了非金属材质的过滤材料，使用过程中的缺欠为：
1.滤材所用的原材料熔点偏低，难以浇铸熔点高的合金钢铸件等。过滤器材经常被冲成Φ10-30mm空洞，造成杂质流入铸件里，严重影响铸件质量，使之出现沙眼或裂纹。
2.高温过滤过程中滤材有时还会出现炸裂、掉渣，使得制品又增加了新的杂质。
3.承受不住浇铸量大吨位和较长时间的过滤，然而大型铸件废品率达16％以上。
4.大型的合金钢铸件滤材，尤其是航空、航天、军工产品以及出口产品的机械零部件滤材，需要依赖德国、美国、英国等国的进口。
专利CN1662286B公开了一种用于过滤熔融的纤维增强过滤器，包括由石墨化碳结合的网络陶瓷粉末和纤维，所述石墨化碳结合的网络是通过在500-1000℃下不存在空气时加热可石墨化碳结合母体而获得的。此专利中提及的石墨化碳结合母体通常为沥青高温烧结的无序材料，而增强材料所用的各类纤维则为陶瓷纤维、玻璃纤维、有机纤维、碳纤维、金属纤维以及它们的混合物，其耐高温性能和结构稳定性能都非常有限。因此，该过滤器可过滤的熔融金属温度相对较低(≤1650℃)，具有相对低的热流量，在较高温度下会发生氧化，形态难以保持，不适用于浇铸大吨位和较长时间的过滤。
技术实现要素：
本发明所要解决的技术问题是针对现有技术存在的不足，采用了耐高温和结构有序的石墨化纤维作为原材料之一，提供一种热容量大、高熔点、低密度、高硬度、耐冲击的具有良好的除渣性能的一种新滤材。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案实现：
石墨化纤维、陶瓷超高温滤材，其成品的孔隙率75-85％，容重0.4-0.7g/cm3，常温抗压强度40-60kg/cm2，吸水率≤1.3％，耐火度≥1800℃，所述滤材以耐高温和结构有序的石墨化纤维为补强材料，氧化锆为填充料，30DNa型硅溶胶为粘合剂，聚氨酯泡沫为骨架材料配制而成；其重量份配比组成为：石墨化纤维0.5-5份，氧化锆75-90份，30DNa型硅溶胶10-15份。
所述的聚氨酯泡沫塑料孔密度为1-10ppi。
石墨化纤维、陶瓷超高温滤材制造工艺，按以下步骤完成：
a.先将聚氨酯泡沫塑料根据实际需要切割成不同形状大小的块体；
b.再把石墨化纤维剪成4-10毫米长，与氧化锆粉料一同放入瓷罐干磨1-2小时，瓷罐内瓷球规格为Φ5-10和Φ20-30mm；
c.而后将30DNa型硅溶胶加入磨好的粉料中继续湿磨2-4小时，得浆料；
d.将切割好的聚氨酯泡沫塑料沾浆、成型、干燥；
e.将干燥后的聚氨酯泡沫塑料在惰性气体保护下，经1650-1760℃高温下烧结，再经过10-30分钟的恒温之后，自然降温至室温，得产品。
配方中各种原材料的性能及主要作用：
1.石墨化纤维：质轻、比重小、比表面积大，与30DNa型硅溶胶粘合力强。而且还有优良的导热性、耐高温、耐腐蚀、耐磨擦、抗冲击性等性能，是第四代新材料之一。
2.氧化锆：呈单斜晶，不溶于水，熔点2700℃,硬度和强度大，在滤材烧结过程中可起到结晶催化的作用。
3.30DNa型硅溶胶：由于硅含量大于30％以上，是一种特殊的耐高温粘合剂，易于浸润、渗透力强、比表面积大，而且凝胶性、成膜性尤为突出。
4.聚氨酯泡沫塑料：骨架材料。
采用上述材料制造的石墨化纤维陶瓷超高温滤材是一种先进的过滤金属用的新材料。当前，高熔点合金钢铸件对高温滤材的要求十分苛刻。选用石墨化纤维作为补强、耐高温材料，用聚氨酯泡沫塑料作为滤材的骨架材料。
与现有的技术相比，本发明的有益效果是：
本发明配方合理、工艺简单、性能稳定、克服了现有技术的不足，温度梯度小、热应力分布均匀，减少了使用产生炸裂、掉渣、烧熔成洞的现象。比现有产品耐高温度提高了150℃以上,成品率可达99％。另外具备如下优点和效果：
1.该滤材具有三维网状结构，线路曲折、金属液平稳充型。
2.有良好的机械性能，在运输和操作过程中不掉渣、不开裂。
3.在高于1800℃浇铸温度下，具有耐高温、抗热震性和耐冲刷力。可以浇铸大型机械零部件，替代进口滤材，节约成本。
4.具有良好的结构稳定性和化学稳定性，不与金属液中的活泼元素发生反应。
5.具有均匀的孔径、良好的筛分和滤渣功能，更具有吸附截留微小夹渣、溢出气泡的作用，因而使铸件表面质量明显改善。
附图说明
图1为石墨化纤维、陶瓷超高温滤材制作工艺流程图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式进一步说明：
石墨化纤维、陶瓷超高温滤材，以石墨化纤维为补强材料，氧化锆为填充料，30DNa型硅溶胶为粘合剂，聚氨酯泡沫为骨架材料配制而成；其重量份配比组成为：石墨化纤维0.5-5份，氧化锆75-90份，30DNa型硅溶胶10-15份；所述的聚氨酯泡沫塑料孔密度为1-10ppi。
石墨化纤维、陶瓷超高温滤材制造工艺：
a.先将聚氨酯泡沫塑料根据实际需要切割成不同形状大小的块体；
b.再把石墨化纤维剪成4-10毫米长，与氧化锆粉料一同放入瓷罐干磨1-2小时，瓷罐内瓷球规格为Φ5-10和Φ20-30mm；
c.而后将30DNa型硅溶胶加入磨好的粉料中继续湿磨2-4小时，得浆料；
d.将切割好的聚氨酯泡沫塑料沾浆、成型、干燥；
e.将干燥后的聚氨酯泡沫塑料在惰性气体保护下，经1650-1760℃高温下烧结，再经过10-30分钟的恒温之后，自然降温至室温，得产品。产品主要性能指标见表1。
表1：
实施例一：
石墨化纤维、陶瓷超高温滤材，以石墨化纤维为补强材料，氧化锆为填充料，30DNa型硅溶胶为粘合剂，聚氨酯泡沫为骨架材料配制而成；其重量份配比组成为：石墨化纤维3份，氧化锆85份，30DNa型硅溶胶12份；所述的聚氨酯泡沫塑料孔密度为7ppi。
石墨化纤维、陶瓷超高温滤材制造工艺：
a.先将聚氨酯泡沫塑料切割成100X100X15mm的块体；
b.再把石墨化纤维剪成4-10毫米长，与氧化锆粉料一同放入瓷罐干磨1.5小时，瓷罐内瓷球规格为Φ5-10和Φ20-30mm；
c.而后将30DNa型硅溶胶加入磨好的粉料中继续湿磨3小时，得浆料；
d.将切割好的聚氨酯泡沫塑料沾浆、成型、干燥；
e.将干燥后的聚氨酯泡沫塑料在惰性气体保护下，经1700-1760℃高温下烧结，再经过10分钟的恒温之后，自然降温至室温，得产品。
实施例二：
石墨化纤维、陶瓷超高温滤材，以石墨化纤维为补强材料，氧化锆为填充料，30DNa型硅溶胶为粘合剂，聚氨酯泡沫为骨架材料配制而成；其重量份配比组成为：石墨化纤维1份，氧化锆85份，30DNa型硅溶胶14份；所述的聚氨酯泡沫塑料孔密度为9ppi。
石墨化纤维、陶瓷超高温滤材制造工艺：
a.先将聚氨酯泡沫塑料切割成Φ50X10mm的块体；
b.再把石墨化纤维剪成4-10毫米长，与氧化锆粉料一同放入瓷罐干磨2小时，瓷罐内瓷球规格为Φ5-10和Φ20-30mm；
c.而后将30DNa型硅溶胶加入磨好的粉料中继续湿磨4小时，得浆料；
d.将切割好的聚氨酯泡沫塑料沾浆、成型、干燥；
e.将干燥后的聚氨酯泡沫塑料在惰性气体保护下，经1650-1700℃高温下烧结，再经过20分钟的恒温之后，自然降温至室温，得产品。
实施例主要性能指标件表2.
表2：
上面所述仅是本发明的基本原理，并非对本发明作任何限制，凡是依据本发明对其进行等同变化和修饰，均在本专利技术保护方案的范畴之内。