用于铝熔液的过滤器及其制造方法与流程

本发明涉及为了去除铝和铝合金熔液中的固体杂质粒子的用于铝熔液的过滤器，以及用于铝熔液的过滤器的制造方法。

背景技术：

在制造铝制品时，需要去除铝和铝合金熔液(以下称铝熔液)中的固体杂质粒子(以下称杂质)。由于铝熔液和杂质并不会自然分离，因此通常使用过滤器来物理性地去除杂质。通过从铝熔液中去除杂质，有助于提高铝制品的成品率，防止最终制品的缺陷。

关于过滤器的在先技术和关联技术，能够列举专利文献1-10。

在先技术文献

专利文献

专利文献1日本特开平05-138339号公报

专利文献2日本特开平09-227238号公报

专利文献3日本特开2011-079045号公报

专利文献4日本特开2001-039781号公报

专利文献5日本特开2001-039779号公报

专利文献6日本特开平10-286416号公报

专利文献7日本特开平09-029423号公报

专利文献8日本特开平05-009610号公报

专利文献9日本特开2004-276047号公报

专利文献10日本特开2005-272962号公报

技术实现要素：

发明欲解决的课题

专利文献1的特征在于：无机质粘合剂的原料组成为氧化硼15-40重量％、氧化铝20-45重量％、二氧化硅15-25重量％，剩余部分为氧化镁、氧化钙和氧化锶中的一种以上构成，在无机质粘合剂中生成的9氧化铝·2氧化硼的针状结晶的长度为10μm以下。尽管该文献主张了这样的材料不会溶出游离态的硅，但是不能用作连数ppm的溶出都不能容许的用于高纯度铝熔液的过滤器。

专利文献2的特征在于：无机质粘合剂的原料组成具有由氧化铝和氧化镁构成的尖晶石型结晶构造。这样的材料尽管不会溶出游离硅，但会溶出镁成分，所以也不能用作用于高纯度铝熔液的过滤器。

专利文献3的特征在于：无机质粘合剂的原料组成为氧化硼40-60重量％、氧化铝5-30重量％、二氧化硅7-15重量％，剩余部分由氧化钠、氧化钾和氧化钙构成，使得适量的晶粒细化剂能通过。因而着眼点并没有放在抑制溶出成分上，会产生数十ppm的成分溶出，所以不能用作用于高纯度铝熔液的过滤器。

专利文献4的特征在于：无机质粘合剂的原料组成为氧化硼20-60重量％、氧化铝15-35重量％、二氧化硅7-30重量％，剩余部分由氧化镁和氧化钙中的至少一种以上构成，通过在指定温度下加热熔解来形成无机质粘合剂之后，冷却到870℃至750℃之间，保持该温度3-9小时。这是为了使冷却中生成的结晶量稳定，但是由于有数十ppm的成分溶出量，所以不能用作用于高纯度铝熔液的过滤器。

专利文献5的特征在于：由和专利文献4中相同的原料组成所构成，通过加热至1150℃-1400℃来熔解原料的方式，形成无机质粘合剂，之后以每小时20-60℃的冷却速度，冷却至750℃来获得产物。尽管硼成分和硅成分的溶出量很少，但仍有数十ppm的成分溶出量，所以不能用作用于高纯度铝熔液的过滤器。

专利文献6的特征在于：无机质粘合剂的原料组成为氧化铝15-35重量％、氧化硼30-40重量％、二氧化硅7-15重量％，剩余部分由氧化镁构成，在1150℃-1300℃下烧结。由于硅、硼、镁的各成分有数ppm的成分溶出量，所以不能用作用于高纯度铝熔液的过滤器。

在专利文献7中，无机质粘合剂的原料组成为二氧化硅25-35重量％、氧化硼20-60重量％、氧化铝25-35重量％，剩余部分由氧化镁构成，将烧结温度设定为1200℃-1300℃，其特征在于生成的9氧化铝·2氧化硼的针状结晶的量和长度。即便如此，硅、硼、镁的各成分仍有数ppm以上的成分溶出量，所以不能用作用于高纯度铝熔液的过滤器。

在专利文献8中，无机质粘合剂的原料组成为氧化硼5-15重量％、氧化镁5-50重量％、二氧化硅3-10重量％，剩余部分由氧化铝构成，尽管在实际操作中具有充分的强度，但是硅成分的溶出量为10ppm以上，不能用作用于高纯度铝熔液的过滤器。

在专利文献9中，无机质粘合剂的原料组成为由氧化硼15-80质量％、氧化铝2-60质量％、氧化镁5-50质量％构成，此外，也可以含有30质量％以下比例的氧化钙。将这样的无机质粘合剂和骨料混炼、成形、干燥后，将烧结温度设定为1350℃，之后以每小时30-70℃的冷却速度冷却至800℃，使无机质粘合剂结晶化，从而得到过滤器。进一步地，将液体状的二氧化硅和碱成分通过喷雾法或浸涂法在过滤器表面形成涂层，能得到容易被铝熔液浸渍的高通过效率的过滤器。但是，即使采用这种方法，硅成分仍有数ppm以上的成分溶出量，所以不能用作用于高纯度铝熔液的过滤器。

专利文献10是对专利文献9的改良，其无机质粘合剂的原料组成与专利文献9的相同。在专利文献9中没有提及涂层的烧结，在本文献中，涂层与基材同时烧结，或者先只烧结基材，之后再涂层，再进一步地烧结，其特征在于铝熔液更容易浸渍。尽管没有提及硅成分的成分溶出量，但记载了反应程度极少，因此能够想到有少量的硅成分的溶出。实际上，这样的过滤器不能用作用于高纯度铝熔液的过滤器。

本发明的目的在于，通过采用与现有技术的无机质粘合剂成分完全不同的组成成分，提供一种用于铝熔液的过滤器及其制造方法，该过滤器无成分溶出，且其抗挠强度大于或等于现有的过滤器，具有适度的对铝熔液的润湿性，能够实用地用于高纯度铝熔液。

解决课题的手段

本发明提供了一种用于铝熔液的过滤器，其特征在于：对每100重量份的骨料粒子结合4-30重量份的无机质粘合剂，其中，骨料粒子含有碳化硅、电解氧化铝、烧结氧化铝和氮化硅中的至少一种，无机质粘合剂含有60-96重量％的金属硅粉和氮化硅粉中的至少一种，剩余部分含有氧化钇、氧化铝、氮化铝、氧化镁、氧化锆、二氧化硅、氧化铬、氧化铈、氧化镱、氧化镥、氧化锶、碳化硅、氧化钙、氧化钠和氧化钾中的至少一种。

此外，本发明还提供了用于铝熔液的过滤器的制造方法，包括：对每100重量份的所述骨料粒子，添加4-30重量份的所述无机质粘合剂的工序；添加适量的有机粘合剂、离型剂和水等后混炼的工序；以及成形后在以1400℃-1850℃的烧结温度，其中在加热升温期间的1000℃以上的温度区域中存在压力为0.1-2.0兆帕的氮气或氨气气氛下进行烧结的工序。

发明的有益效果

将用于高纯度铝熔液的过滤器置入740℃的高纯度铝熔液中进行60天浸渍试验后，结果几乎没有成分的溶出。而鉴于基于现有技术制作的过滤器在相同温度条件下，在高纯度铝熔液中浸渍3天即可检测出数十ppm的硅成分和硼成分的溶出，因此本过滤器具有优越的耐成分溶出的特性是显而易见的。

另外，能够确认本过滤器与基于现有技术制作的过滤器相比，具有同等以上的强度，在润湿性方面也能够充分浸渍，因此具有充分的实用性。

不仅是在高纯度铝熔液中，即使将过滤器长时间浸渍在一般的铝熔液中，也不会有成分的溶出。因此无需再次调整成分，提高了作业效率。

附图说明

图1是表示用于高纯度铝熔液的过滤器的构造的模式图。

附图标记说明

1骨料

2粘合剂

3空隙

具体实施方式

下面将对本发明的用于高纯度铝熔液的过滤器(下文称为“本过滤器”)的一实施形态作出说明。此外，本发明的范围并不受本实施形态的限制。

本过滤器由对每100重量份的骨料粒子结合4-30重量份的无机质粘合剂而成，其中，骨料粒子含有碳化硅、电解氧化铝、烧结氧化铝和氮化硅中的至少一种，无机质粘合剂2含有60-96重量％的金属硅粉和氮化硅粉中的一种或两种，剩余部分含有氧化钇、氧化铝、氮化铝、氧化镁、氧化锆、二氧化硅、氧化铬、氧化铈、氧化镱、氧化镥、氧化锶、碳化硅、氧化钙、氧化钠和氧化钾中的一种以上。

图1模式性地表示了本过滤器构造。本过滤器为将粘合剂2结合粒径一致的骨料1而成的三次元网眼构造体，具有多个空隙3。

本过滤器可以通过对每100重量份的骨料添加4-30重量份的无机质粘合剂，进一步地适量添加有机粘合剂、离型剂和水等混炼后，将其成形、干燥和烧结来制造。该烧结为在1400℃至1850℃下，其中在加热升温期间的1000℃以上的温度区域中，在0.1-2.0兆帕压力的氮气气氛，或者氨气气氛中烧结来得到。

实施例

以下对本发明的实施例作出说明。另外，本发明的范围不受该实施例的限制。

表1表示了实施例1-6和比较例1-4，采用了碳化硅作为骨料。

将骨料粒子、无机质粘合剂、有机粘合剂、离型剂与适量的水混合，置入模子中以成形。待干燥后，在烧结炉内以指定的温度和指定压力的氮气气氛或者氨气气氛下烧结，从而制得目的的过滤器。

表1

其中，〇表示“好”，△表示“一般”，×表示“不好”。

针对上述实施例、比较例的评价项目和评价方法做出说明。

(室温抗挠强度)

利用阿姆斯勒试验机，将切下的10mm×10mm×100mm的板状实验体，以两点支撑一点荷重(支点距70mm)的方式施加荷重，从而测定致使实验体破损的荷重。

(800℃抗挠强度)

与测定室温抗挠强度的方法相同，将实验体置于800℃下保持10分钟后，利用阿姆斯勒试验机进一步施加荷重，测定致使实验体破损的荷重。

(铝浸渍性)

将30mm×10mm×300mm的板状实验体固定在容器底部，置于750℃下保持30分钟后，注入740℃的高纯度(99.99％)铝熔液到300mm的高度。30分钟后将实验体取出至炉外，冷却后，将实验体在长度方向上切断，测定铝浸透到实验体空隙内部的高度。

(耐成分溶出性)

对于高纯度(99.99％)铝熔液10份，将1份实验体浸渍60天，测定浸渍前后的各表示成分。分析机器采用岛津制作所制造的光电发射光谱仪装置pda-8000，分析方法遵循jish1305:2005进行。本测定的测定极限是10ppm，当测定结果为9ppm以下时显示为未溶出。

工业利用的可能性

如实施例所示，本过滤器即使在铝熔液中浸渍60天，溶出的成分量依然在测定极限以下，能够用于基于现有技术制成的过滤器无法应对的高纯度(99.99％)铝熔液。另外，本过滤器不仅能用于高纯度铝熔液，在一般铝熔液内使用，成分的溶出也极少，因此有助于使忌讳成分变化的合金的品质更加稳定。