专利名称：一种复合硅酸铝纤维堵套及其制备方法
技术领域：
本发明涉及铝及铝合金熔体铸造领域，具体的说，是一种复合硅酸铝纤维堵套， 以及这种堵套的制备方法。
背景技术：
堵套是铝及铝合金棒铸造过程使用的一个重要部件，其主要作用是在铝及铝合金铸造中堵住铝液控制铝液流量。
目前，现有的堵套生产厂家较少，制做的材质也都为石棉质或粘土质，成型方法为靠缠绕法或粘附法，采用的生产工艺多为较落后的全手工工艺，因此生产效率低，产品外观差异大，质量也参差不齐。而且这类堵套在铝及铝合金铸造过程中，使用操作繁琐、材料浪费严重，并且安全性能差，不能很好地起到堵住铝液和控制流量的目的。另一方面，石棉质堵套产品耐温性能差，形状不易控制且不规则，使用及制作对人体伤害大；粘土质堵套材质疏散，强度不高，使用易掉渣，使用过程还易带入夹渣，因此现有堵套都有待于作进一步的改进。发明内容
本发明在于克服上述现有技术中的不足，提供一种高强度、高韧性、低密度、耐高温并采用一次性真空吸附成型的复合硅酸铝纤维堵套及其制备方法。
为了实现上述目的，本发明的技术方案如下一种复合硅酸铝纤维堵套，所述堵套组份的质量百分比为SiO2 40%-50%，Al2O3 25%-35%, ZrO2 14%_20%，MgO 3. 5%-5. 0%, TiO2 1.0%_1.5%，其它 0. 5%_1· 5%。
本发明还公开了上述复合硅酸铝纤维堵套的制备方法，采用一次性真空吸附成型工艺，具体包括以下步骤(1)将硅酸铝纤维棉和高纯氧化锆纤维棉倒入蓄有水的打浆池中，开启电动机水泵循环系统，将纤维棉混合搅拌均勻；(2)依次换掉打浆池中水，将复合纤维棉反复清洗，然后将其抽入陈放间，陈放20-24 小时，滤去多余水分；(3)将陈放好的复合纤维棉取出，倒入反应池中，依次加入纤维软化剂、浆料悬浮剂、粘结剂和水，混合均勻；(4)将反应池中的浆料抽至容器中，利用堵套成型模具，开启真空泵，将浆料吸附在模具表面制成毛坯，再用配套的金属套筒打磨毛坯表面，然后关闭真空泵，将坯体取出；(5)将堵套坯体放置于铁架上，推入电烘干房内烘干，烘干温度设定为180°C-200 烘干时间为8-10小时；(6)将干燥好的堵套拉出烘房，冷却后按固定数量套好，装箱。
作为本发明的进一步改进，所述步骤(1)中的硅酸铝纤维和高纯氧化锆纤维的重量比为2:1-4:1。
作为本发明的进一步改进，所述步骤(1)中的打浆池采用环形结构，池内设有不锈钢叶轮旋转机，可将纤维棉打碎混合均勻。
作为本发明的进一步改进，所述步骤(2)中的陈放间底部采用栅格排水设计。
作为本发明的进一步改进，所述步骤(3)中的纤维软化剂采用工业级轻质氧化镁； 所述氧化镁纯度大于95%。
作为本发明的进一步改进，所述步骤(3)中的浆料悬浮剂采用硅微粉；所述硅微粉的粒径为1000目。
作为本发明的进一步改进，所述步骤(3)中的粘结剂采用硅溶胶、耐火白胶中的至少一种。
作为本发明的进一步改进，所述步骤(3)中的纤维软化剂加入10-30份，浆料悬浮剂加入15-35份，粘结剂加入40-60份，再加入水200-300份，均为重量配比。
作为本发明的进一步改进，所述步骤(4)中的堵套成型模具为合金铝材质，其模具壁上开设有排水小孔。
本发明克服了现有产品的缺陷，首先从工艺上改进了堵套的生产质量，由于采用一次性真空吸附成型工艺，通过控制真空压力来生产堵套，生产效率和产品外观均一性都得到了大大提高。此外，本产品所采用的材质除了硅酸铝纤维，添有高纯氧化锆纤维，因而复合成一种高强度、高韧性、低密度、耐高温的复合型硅酸铝纤维堵套。
具体实施方式
本发明铝及铝合金铸造用复合硅酸铝纤维堵套采用硅酸铝陶瓷纤维和高纯氧化锆纤维材料，因此具有高的强度、高的韧性、良好的耐高温性能和耐腐蚀性能。堵套的各组分质量百分比为SiO2 40%-50%，Al2O3 25%-35%, ZrO2 14%_20%，MgO 3. 5%-5. 0%, TiO2 1. 0%-1. 5% 其它 0. 5%-1. 5%ο
下面通过具体实施例来详细描述本发明。
实施例1 a)按2:1比例将硅酸铝纤维棉和高纯氧化锆纤维棉倒入蓄有水的打浆池中，开启电动机水泵循环系统，将纤维棉混合搅拌均勻；b)换掉打浆池中水二次，将复合纤维棉清洗三遍，然后将其抽入陈放间，陈放20小时， 滤去多余水分；c)将陈放好的复合纤维棉取出，倒入反应池中，依次按重量配比加入氧化镁10份、硅微粉35份、硅溶胶55份，然后再加水200份，混合均勻；d)将反应池中的浆料抽至容器中，利用堵套成型模具，开启真空泵，将浆料吸附在模具表面制成毛坯，再用配套的金属套筒打磨毛坯表面，然后关闭真空泵，将坯体取出；e)将堵套坯体放置于铁架上，推入电烘干房内烘干，烘干温度设定为180°C，烘干时间为10小时；f)将干燥好的堵套拉出烘房，冷却后按固定数量套好，装箱。
实施例2:a)按3:1比例将硅酸铝纤维棉和高纯氧化锆纤维棉倒入蓄有水的打浆池中，开启电动机水泵循环系统，将纤维棉混合搅拌均勻；b)换掉打浆池中水二次，将复合纤维棉清洗三遍，然后将其抽入陈放间，陈放22小时， 滤去多余水分；c)将陈放好的复合纤维棉取出，倒入反应池中，依次按重量配比加入氧化镁25份、硅微粉15份、耐火白胶60份，然后再加水250份，混合均勻；d)将反应池中的浆料抽至容器中，利用堵套成型模具，开启真空泵，将浆料吸附在模具表面制成毛坯，再用配套的金属套筒打磨毛坯表面，然后关闭真空泵，将坯体取出；e)将堵套坯体放置于铁架上，推入电烘干房内烘干，烘干温度设定为190°C，烘干时间为8. 5小时；f)将干燥好的堵套拉出烘房，冷却后按固定数量套好，装箱。
实施例3 a)按4:1比例将硅酸铝纤维棉和高纯氧化锆纤维棉倒入蓄有水的打浆池中，开启电动机水泵循环系统，将纤维棉混合搅拌均勻；b)换掉打浆池中水二次，将复合纤维棉清洗三遍，然后将其抽入陈放间，陈放M小时， 滤去多余水分；c)将陈放好的复合纤维棉取出，倒入反应池中，依次按重量配比加入氧化镁30份、硅微粉30份、硅溶胶10份、耐火白胶30份，然后再加水300份，混合均勻；d)将反应池中的浆料抽至容器中，利用堵套成型模具，开启真空泵，将浆料吸附在模具表面制成毛坯，再用配套的金属套筒打磨毛坯表面，然后关闭真空泵，将坯体取出；e)将堵套坯体放置于铁架上，推入电烘干房内烘干，烘干温度设定为200°C，烘干时间为8小时；f)将干燥好的堵套拉出烘房，冷却后按固定数量套好，装箱。
采用一次性真空吸附成型的复合硅酸铝纤维堵套，外观均一，生产效率高；通过加入高纯氧化锆纤维，产品又具有高的强度、高的韧性、良好的耐高温性能和耐腐蚀性能，并且由于堵套自身为含锆硅酸铝材质，因此在铝液铸造过程中不会被铝溶体侵蚀和渗透，保证铝液不受杂质污染。
最后，需要注意的是，以上列举的仅是本发明的3种具体实施例。显然，本发明并不限于以上实施例，还可以有很多变形。本领域的普通技术人员能从本发明公开的内容中直接导出或联想到的所有变形，均应认为是本发明的保护范围。
权利要求
1.一种复合硅酸铝纤维堵套，其特征在于，所述堵套组份的质量百分比为SiA 40%-50%，Al2O3 25%-35%, ZrO2 14%-20%, MgO 3. 5%-5. 0%, TiO2 1.0%_1.5%，其它 0. 5%_1· 5%。
2.一种制备权利要求1所述复合硅酸铝纤维堵套的方法，其特征在于，采用一次性真空吸附成型工艺，具体包括以下步骤(1)将硅酸铝纤维棉和高纯氧化锆纤维棉倒入蓄有水的打浆池中，开启电动机水泵循环系统，将纤维棉混合搅拌均勻；(2)依次换掉打浆池中水，将复合纤维棉反复清洗，然后将其抽入陈放间，陈放20-24 小时，滤去多余水分；(3)将陈放好的复合纤维棉取出，倒入反应池中，依次加入纤维软化剂、浆料悬浮剂、粘结剂和水，混合均勻；(4)将反应池中的浆料抽至容器中，利用堵套成型模具，开启真空泵，将浆料吸附在模具表面制成毛坯，再用配套的金属套筒打磨毛坯表面，然后关闭真空泵，将坯体取出；(5)将堵套坯体放置于铁架上，推入电烘干房内烘干，烘干温度设定为180°C-200 烘干时间为8-10小时；(6)将干燥好的堵套拉出烘房，冷却后按固定数量套好，装箱。
3.根据权利要求2所述的复合硅酸铝纤维堵套的制备方法，其特征在于，所述步骤(1) 中的硅酸铝纤维和高纯氧化锆纤维的重量比为2 1-4 1。
4.根据权利要求2所述的复合硅酸铝纤维堵套的制备方法，其特征在于，所述步骤(1) 中的打浆池采用环形结构，池内设有不锈钢叶轮旋转机，可将纤维棉打碎混合均勻。
5.根据权利要求2所述的复合硅酸铝纤维堵套的制备方法，其特征在于，所述步骤(2) 中的陈放间底部采用栅格排水设计。
6.根据权利要求2所述的复合硅酸铝纤维堵套的制备方法，其特征在于，所述步骤(3) 中的纤维软化剂采用工业级轻质氧化镁；所述氧化镁纯度大于95%。
7.根据权利要求2所述的复合硅酸铝纤维堵套的制备方法，其特征在于，所述步骤(3) 中的浆料悬浮剂采用硅微粉；所述硅微粉的粒径为1000目。
8.根据权利要求2所述的复合硅酸铝纤维堵套的制备方法，其特征在于，所述步骤(3) 中的粘结剂采用硅溶胶、耐火白胶中的至少一种。
9.根据权利要求2所述的复合硅酸铝纤维堵套的制备方法，其特征在于，所述步骤(3) 中的纤维软化剂加入10-30份，浆料悬浮剂加入15-35份，粘结剂加入40-60份，再加入水 200-300份，均为重量配比。
10.根据权利要求2所述的复合硅酸铝纤维堵套的制备方法，其特征在于，所述步骤 (4)中的堵套成型模具为合金铝材质，其模具壁上开设有排水小孔。
全文摘要
本发明涉及铝及铝合金熔体铸造领域，旨在提供一种复合硅酸铝纤维堵套，以及这种堵套的制备方法。本发明的复合硅酸铝纤维堵套，各组份的质量百分比为SiO240%-50%，Al2O325%-35%，ZrO214%-20%，MgO3.5%-5.0%，TiO21.0%-1.5%，其它0.5%-1.5%；其制备方法采用一次性真空吸附成型工艺，通过控制真空压力来生产堵套，生产效率和产品外观均一性都得到了大大提高。此外，本产品所采用的材质除了硅酸铝纤维，添有高纯氧化锆纤维，因而复合成一种高强度、高韧性、低密度、耐高温的复合型硅酸铝纤维堵套。
文档编号C04B35/66GK102503453SQ201110311919
公开日2012年6月20日 申请日期2011年10月15日 优先权日2011年10月15日
发明者王建新, 王水富, 王炜, 王霞 申请人:杭州中亚新材料科技有限公司