专利名称:一种有色合金泡沫陶瓷过滤器及烧成法的制作方法
本发明属于铸造领域。
有色金属泡沫陶瓷过滤技术起源于七十年代末，据《Tran.AFS》1978VOL186P479-486.1980 VOL188P595-600和《modern casting》1979 NO3 P64-65介绍。铝合金泡沫陶瓷过滤器1978年开始用于铝合金铸件的过滤，并取得了应用效果。1980年哈尔滨工业大学也开始研究同类型产品。通过对国内外铝合金泡沫陶瓷过滤器传统制作工艺了解(参见美国专利3962081，3845181，4056586，39473637，我们认为传统工艺存在烧结温度高，时间长，原材料昂贵的问题，消耗了大量的能源，增加了成本。据上述美国专利介绍，制作铝合金泡沫陶瓷过滤器正常采用以Al2O3和Cr2O3为主的耐火材料，坯体在1350℃的高温下保温5小时。按我国耐火材料价格粗略计算，生产成本是我们研制的泡沫陶瓷过滤器的十倍以上。
本发明目的在于提供一种低成本、高效率的液态金属过滤器和制作这种过滤器的工艺方法，为铝合金铜合金铸件的过滤提供可靠的保证。
详细内容本发明借助于疏松多孔、亲水而柔软的聚氨脂泡沫塑料制成泡沫陶瓷过滤器。这种泡沫材料具有大量互连通孔，孔隙四周环绕着网状的柔软泡沫材料，所采用的泡沫塑料每厘米5～7个孔，确保必要的过滤表面，使用泡沫塑料的厚度为20～25厘米，孔隙率＞90%。
为了有效地过滤铝合金铜合金，泡沫陶瓷体必须有较好的组织均匀性，过滤器上还需要少量的堵塞孔，以增加液流的曲折性，但这些堵塞孔应均匀地分布在整个陶瓷体内。
制作过滤器所使用的材料主要根据过滤金属液的要求来决定。要求最终的过滤器能抵金属液的冲击和侵蚀。鉴于铝合金浇注温度一般在700℃左右，铜合金浇注温度小于1200℃，我们选择价格极低，分布极广的普通耐火粘土为主要原料。采用粘结性能好的磷酸二氢铝作为粘结剂。耐火粘土主要含Al2O3和SiO2，耐火度一般在1700℃以上，完全能满足铝合金和铜合金浇注时的耐火性能要求;磷酸二氢铝Al(H2PO4)3在常温下溶于水，用以组成混合料后，仍可使其长期保持着可塑性，但加热到一定温度后，变成焦磷酸铝和偏磷酸铝，并随之聚合成〔Al(PO3)3〕n，这种聚合物具有较好的粘结作用，使结合体具有较高的强度。在耐火粘土中加入浓度为70～80%的磷酸二氢铝水溶液10～20%，充分搅拌。制备好陶瓷浆料以后，将泡沫塑料浸入浆料中使之饱和，并不断揉搓，使陶瓷浆均匀地分布在整个泡沫材料内再挤掉多余的陶瓷浆，使泡沫塑料丝状体上留下一层很薄的浆液，然后将浸上浆料的坯体干燥，本发明采用两种干燥方法一是在100℃下烘干2小时，二是在大气下自然干燥24小时;干燥后的坯体以2-4℃/分钟的加热速度升温到300～500℃，停留5～10分钟，随后以5～10℃/分钟的速度加热到800～1000℃，保温1小时，最后得到充分粘结型的泡沫陶瓷过滤器。
本发明和国内外现有泡沫陶瓷过滤器制作工艺相比，一方面烧制温度低300～500℃。整个制作周期缩短，另一方面所采用的耐火材料成本大大降低。和国内生产的铝合金泡沫陶瓷过滤器相比，还具有不掉渣、表面强度高等特点。这种有色合金泡沫陶瓷过滤器可以用于过滤各种铝合金和铜合金，对去除熔炼和充型过程产生的一次非金属夹杂和二次氧化夹杂有明显效果。使用泡沫陶瓷过滤器，能降低有色合金铸件的废品率和修补率，提高铸件内在和表面质量，增加有色合金收得率和成品率;提高铸件机械性能，改善其机加工性能。从而大大降低了能耗，提高劳动生产率。
和其他种类的过滤器相比(如金属过滤网，纤维过滤网，云母过滤器)具有较好的过滤效果，对合金无污染，承受金属液冲击能力强，不仅能用于型内过滤，也能用于型外过滤，为我国大型有色合金铸铝件(或铸锭)的过滤提供了可靠的保障。所以本发明的泡沫陶瓷过滤器能广泛用于有色金属铸造厂，完全适合于我国的国情。并取得有利的地位。
实施例使用22毫米厚的聚氨脂泡沫塑料，每厘米6个孔，使用耐火粘土为主要成份，添加浓度70～80%的磷酸二氢铝Al(H2PO4)3水溶液10～20%。将泡沫塑料浸入浆料，揉搓以除去空气，使孔洞充满浆料，泡沫纤维丝也涂挂上浆料，挤出孔洞内多余的浆料，使纤维丝上均匀地涂挂上一层陶瓷浆料。坯体在80～120℃下烘干1.5～2.5小时，随后以2～4℃/分钟的加热速度升温至300～500℃，停留3～8分钟，使聚氨脂泡沫发挥燃烧。而不破坏坯体的形状，接着以5～10℃/分钟的速度加热到800～1000℃，保温1小时，而后随炉冷却到200℃左右，取出坯体，即具有聚氨脂泡沫形状的泡沫陶瓷过滤器。
最终泡沫陶瓷过滤器的性能规格如下表面强度 不掉渣耐火度 ≥1700℃发气性 4.2厘米3/克结构均匀性 良好厚度 22毫米孔洞数 6孔/厘米孔隙率 80%
权利要求
1.一种有色合金过滤器。其特征在于将聚氨脂泡沫塑料板，经70～90%耐火粘土与10～20%浓度为70～80%Al-(H2PO4)3水溶液混合的浆料浸泡后，烘干加热而成。
2.如权利要求
1所述，其特征在于烧成烘干温度80-120℃，时间1.5-2.5小时，然后以2-4℃/分钟升温至300-500℃保温0.5-1.5小时，随后冷却200度。
专利摘要
本发明提供了一种高效率的泡沫陶瓷过滤器用于过滤铝合金。这种过滤器具有成本低。制作周期短，使用效果好，抗金属液冲击和侵蚀能力强特点。对于大型铝合金铸件的过滤具有良好的前景。本发明采用耐火粘土为主要原料，添加适量磷酸二氢铝水溶液，坯体最终在800-1000℃下保温1小时烧制而成，大大节约能源。和国内外同类型产品相比，最突出的特点是原材料价格低廉，烧制温度低，这正是本发明强大竞争的根据所在。
文档编号B01D39/20GK87100037SQ87100037
公开日1988年4月13日 申请日期1987年1月6日
发明者叶荣茂, 杨戈涛, 王惠光 申请人:哈尔滨工业大学导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan