用硅胶粘合剂粘合的含有碳质材料的陶瓷过滤器及其制造方法

专利名称：用硅胶粘合剂粘合的含有碳质材料的陶瓷过滤器及其制造方法
技术领域：
本发明涉及一种适于过滤熔融金属的陶瓷过滤器，特别是一种包 含耐火材料、碳质材料和硅胶粘合剂的过滤器。本发明还涉及所述过 滤器的制造方法。
背景技术：
在铸造生产中，由于非金属夹杂物等铸造缺陷导致的铸件废品率一般高达废品总数的50% 60%。夹杂缺陷不仅严重降低铸件的机械 性能，也对其加工性能及外观产生有害影响。净化液态铸造合金，减少或消除其中的各种非金属夹杂物，无疑是获得高质量铸件的非常重 要的技术措施。采用过滤技术可以有效地实现净化液态铸造合金的目的。过滤技术应用于铸造生产已有几十年的历史，但最初仅仅是用铁 丝网、带孔的钢板、多孔泥芯等简单的过滤器插入浇注系统中来滤除 大块夹杂物。七十年代初美国最先研制成功的烧结型多孔陶资过滤器 虽解决了耐火颗粒过滤器易漏粒和使用不便的问题，但和八十年代初 美国最先研制成功的直孔型蜂窝陶瓷过滤器一样，孔隙率仍较小，一 般小于50%，金属液过流率低。自从1978年铝合金用泡沫陶瓷过滤器首次研究成功以来，泡沫 陶瓷过滤技术得到了迅速发展。这种过滤器(简称CFF，即Ceramic Foam Filter)是采用聚氨酯泡沫塑料为栽体，将它浸入由陶覺粉末、 粘结剂、助烧结剂、悬浮剂等制成的涂料中，然后挤掉多余涂料，使 陶瓷涂料均匀涂敷于载体骨架成为坯体，再把坯体烘干并经高温焙烧 而成。泡沫陶瓷过滤器又分为粘结型和烧结型，前者依靠粘结剂将陶资微细颗粒粘结在一起，后者是依靠在高温下保温，使较纯的陶瓷微 细颗粒烧结熔合起来。泡沫陶瓷过滤器所具有的独特的三维连通曲孔网状骨架结构4吏其具有高达80% - 90%的开口孔隙率，并具有以下三 种过滤净化机制:其一是机械拦截；其二是整流浮渣，即过滤片的整流 作用使过滤片前的横浇道处于充满状态，使过滤后的铁水呈平稳的层 流状态，不易巻气，铁水的氧化和沖刷反应减弱，从而使夹杂物易于 上浮和捕获，使过滤片后的二次夹杂物数量减少；其三是深层吸附， 即进入过滤片内部的细小夹杂物由于与流径复杂的陶瓷网络充分接 触而被吸附于骨架上或被滞留于网络死角中。它通过这三种过滤净化 机制，可高效地滤除金属液中的大块夹杂物和很大部分小至数十微米 的微小悬浮夹杂物，从而显著降低铸件废品率和焊补率。此外，还能 简化浇注系统，改善金相组织，从而提高铸件工艺出品率和生产率， 改善铸件内部质量、工作性能以及机加工性能。因此，泡沫陶乾过滤 器具有很好的应用前景。市场上现有的陶瓷过滤器主要有用于过滤铝金属的氧化铝过滤 器、用于过滤铸铁的碳化硅过滤器、用于过滤钢水的氧化锆过滤器。 其中，氧化铝过滤器和碳化硅过滤器由于耐高温性能和抗热震效果不 足而不能用于过滤钢水。用于过滤钢水的氧化锆过滤器的制造成本又 比较高。为了提高过滤器的耐^L性能，同时降低制造成本，现有技术中出现了具有更高的耐火性能的含有碳质材料的过滤器。含有碳质材料的 耐火材料可以经受住熔融金属更高的温度，防止金属渗透、在高温下 有很高的强度，以及更好的抗热震效果。美国专利5,104,540 (CORNING公司)公开了一种用于过滤熔融 金属的碳涂覆多孔烧结陶瓷过滤器，其中所述过滤器包含由耐火材料 形成的单一底料，如氧化铝、莫来石、锆英粉、氧化锆、尖晶石、堇 青石、锂、硅酸铝、钛酸盐、长石、石英、电熔氧化硅、碳化珪、高 岭土、钛酸铝、硅酸盐、铝酸盐及它们的混合物。其中碳质涂料被应 用于过滤网表面或当作发热涂料来用。美国专利5， 520， 823公开了一种能够过滤熔融轻金属(铝金属) 的过滤器。其中所使用的胶粘剂是硼硅酸盐玻璃。尽管该过滤器包含 石墨，但由于需要在空气中烧结，相当量的石墨被损失掉了。损失掉 的石墨(碳质材料)限制了过滤器的使用，使之只能用于过滤铝金属， 而不能用于熔融铁及钢金属的过滤。
WO 0218075A1公开了 一种用于过滤熔融金属的过滤器，其中该 过滤器包含开孔多孔材料。其中该材料包含耐火材料粒子，它与含碳 基质胶粘剂结合在一起。即在这种过滤器中除碳粘合剂外没有其它粘 合机制。然而，碳粘合剂在室温下是软的，因此用碳粘合剂制作的过 滤器比陶资粘合剂制作过滤器的耐火度要差得多。例如在该申请中， 为了增加强度，必须对其中所使用的碳质材料进行稳定化等处理。
英国专利申请公开GB2283017A公开了 一种具有导电性的干燥 的耐火陶瓷材料。其中包含含氧耐火材料基质，例如氧化铝，碳质材 料如石墨和反应性硅酸，例如硅胶。但是，该耐火陶资材料没有经过
烧结，而且是被用于电弧炉的炉膛中。

发明内容
为了解决上述现有技术中的过滤器所存在的问题，本发明的发明 人通过研究发明了一种新的过滤器。本发明的过滤器耐火性高、机械 强度高并且容易加工和储存。
一方面，本发明涉及一种适于过滤熔融金属的过滤器，其中所述 过滤器包含耐火材料、碳质材料和硅胶粘合剂。其中，在本发明的 过滤器中，按重量百分比计算，耐火材料的含量是60-90%;碳质 材料的含量为5-30%;硅胶粘合剂的含量为3-30%。 优选地， 其中按重量百分比计算，耐火材料的含量是75 - 85%;碳质材料的 含量为10-20%;硅胶粘合剂的含量为7 - 15 % 。
在本发明过滤器的 一个优选实施方案中，其中所述的耐火材料选 自氧化锆、锆英粉、氧化硅、氧化铝、氧化钛、碳化物、硝酸盐、金 属氧化物、氧化镁、莫来石、滑石、长石、叶腊石、硅灰石以及耐火粘土中的任何一种或者其组合。其中所述的碳化物是碳化硅、碳化锆、 碳化^U ^碳化钩或^f友化铝，而硝酸盐是硝酸铝或硝酸^ 圭。另外，在本 发明的过滤器中，其中所述的碳质材料选自碳黑、石墨、沥青、焦油、 焦炭、合成沥青、合成及天然树脂及无烟煤中的任何一种或者其组合。 另外，本发明过滤器中的硅胶粘合剂选自硅凝胶、硅溶胶、活性硅粉 末、硅烷以及有机硅胶化合物中的任何一种或者其组合。在本发明进 一步优选的实施方案中，本发明的过滤器包含氧化铝、无烟煤和活性 硅粉末。
如果需要，在本发明的过滤器中还可以包含分散剂和常用的烧结 助剂等其他材料。
本发明的上述的过滤器适于过滤各种熔融金属，例如钢或铁。 另一方面，本发明还涉及一种制造适于过滤熔融金属的过滤器的 方法，其中所述过滤器包含耐火材料、碳质材料和硅胶粘合剂，所述 方法包括将由耐火材料、碳质材料和硅胶粘合剂组成的混合物成型为 所需要的形状。优选地，其中所述方法包括在一个模型里通过压缩一 种包含耐火材料、碳质材料和硅胶粘合剂的混合物使之成为盘状物或 厚片，然后用一种组合型针或者组合型杆将压缩物刺穿，从而在盘状 物或者厚片的橫截面上产生小孔，任选地进行千燥，然后在无氧和/
或还原气氛中在温度1000 1250。C下烧结以形成直孔型过滤器。其中， 在所述的过滤器中，其中按重量百分比计算，耐火材料的含量是60 -90%;碳质材料的含量为5-30%;硅胶粘合剂的含量为3-30 %。
本发明还涉及另外一种制造适于过滤熔融金属的过滤器的方法， 其中所述过滤器包含耐火材料、碳质材料和硅胶粘合剂，其中所述方 法包括如下步骤
(1 )制备一种包含固体和液体栽体的浆料，其中浆料中的固体 包含耐火材料、碳质材料、硅胶粘合剂和分散剂；
(2 )用上述步骤中制备的浆料涂挂热塑性材料制成的网状多孔
泡沫；(3) 千燥上述被涂挂的泡沫；
(4) 在无氧和/或还原气氛中，在温度1000 1250。C下进行烧结。 其中在上述的方法中，所述的耐火材料选自氣化锆、锆英粉、氡
化硅、氧化铝、氧化钛、碳化物、硝酸盐、金属氧化物、氧化镁、莫 来石、滑石、长石、叶腊石、硅灰石以及耐火粘土中的任何一种或者 其组合。另外，其中所述的碳质材料选自碳黑、石墨、碳、沥青、焦 油、焦炭、合成沥青、合成及天然树脂及无烟煤中的任何一种或者其 组合。再者，其中所述的硅胶粘合剂选自硅凝胶、硅溶胶、活性硅粉 末、硅烷以及有机硅胶化合物中的任何一种或者其组合。
在上述的方法中，按重量百分比计算，所述的浆料中固体包含 5-20%硅胶粘合剂；60- 80%耐火材料；5-20%碳质材料。另外， 在本发明的浆料中还包含占固体总重量1 - 10,优选1 - 6 %的分散剂。 另外，浆料中的液体载体占固体总重量8-20%。优选地，其中所述 的液体载体是水。另外，优选地，其中所述的浆料中的分散剂是六偏 磷酸钠、三聚磷酸钠、聚丙烯酰胺或磺酸类物质，如烷基磺酸钠、亚 甲基二萘磺酸钠。另外，还优选其中所述的多孔热塑性材料制成的泡 沫是多孔聚氨酯泡沫。
与现在技术相比，本发明的过滤器具有如下优势
其中与锆质过滤器相比
第一，因为原料价格便宜，烧结温度低，含碳硅胶陶资过滤器 生产成本大大降低；
第二，因为含碳硅胶陶瓷过滤器在烧结过程中无收缩，可以制 作成非常大尺寸的过滤器而没有裂紋及变形的风险。锆质陶资过滤器 的最大制作尺寸只能为150- 200mm,因为在烧结过程中收缩较大， 产生裂紋而不能制成更大尺寸的过滤器；
第三，与锆质过滤器相比，含碳硅胶过滤器的蓄热性非常低， 从而消除了熔融金属在过滤过程中凝固的风险。
另外，如果与用仅仅只是用碳质材料作为粘合剂的过滤器相比， 本发明的过滤器的优势如下所示第一，本发明的过滤器的强度更高；
第二，因为本发明的过滤器在烧结时对无氧气氛的敏感性大大 降低，更容易生产，从而针对机械强度而言过滤网质量更加稳定，废 品率更低；
第三，本发明的过滤器在存储过程中性能更加稳定，因为与碳 胶过滤器相比，硅胶过滤器更为惰性，而碳胶过滤器在存储过程中容 易吸收水分而使性能变得敏感。
具体实施例方式
因此，本发明提供了一种适于过滤熔融金属的过滤器，其中所述 过滤器包含耐火材料、碳质材料和硅胶粘合剂。
具有抗腐蚀效果且可以经受住熔融金属高温的耐火材料，适用于此本 发明的耐火材料包括氧化锆、锆英粉、氧化硅、氧化铝、氧化钛、 碳化物(如，碳化硅、碳化锆、碳化钛、碳化4弓、碳化铝)，硝酸盐 (硝酸硅及硝酸铝)、氧化镍、氧化铬、氧化镁、莫来石、滑石、长 石、叶腊石、硅灰石、耐火粘土，或这些材料两种或以上的混合物。
在本发明中使用的碳质材料可以为碳黑、石墨、沥青、焦油、焦 炭、合成沥青、合成及天然树脂及无烟煤的任何一种。在本发明中碳 质材料占过滤器总重量的比例在5 - 30%之间，优选在8 - 20%之间， 更优选10 - 15 % 。例如其中的合成树脂可以是呋喃树脂、丙烯酸树脂、 酚醛树脂或环氧树脂等树脂。天然树脂可以是例如松香。
耐火材料及碳质材料均可以是粒子形状，例如粉末、细粉、颗粒、 纤维或微球。粒子的大小可以小于50juM，更为可取的是小于30mM， 甚至小于20mM。
本发明中所使用的硅胶粘合剂材料是一种陶梵硅胶粘合剂，它把 耐火材料(陶瓷粉末)及碳质材料粘接到一起。该粘合剂材料最好是 氧化硅粉末、氧化硅胶、硅溶胶、有机硅胶化合物(例如甲基硅胶) 或以上几种材料的混合物。耐火材料的含量，即按重量百分比计，耐火材料占过滤器总重量
的比例是60- 90%,优选70- 90%,更优选75 - 85%，更优选80 -85%。硅胶粘合剂的含量，即按重量百分比计算，硅胶粘合剂占过 滤器总重量的比例是3-30%，优选5%-25%，更优选7-15%， 更优选8- 10%。
本发明的过滤器适于过滤各种熔融金属，例如铁和钢或者合金金属。
本发明的过滤器可以被制备成为一种开孔多孔材料的形式。开孔 多孔材料是指一种在实体材料中包含规则、部分规则、不规则或随机 分布的孔，这些孔为熔融金属的通道。这些孔可以全部或部分交互交 流或可以有多个通道，使熔融金属通过。孔本身大小及形状可以是规 则或不^见则的。例如，这些孔可以由一系列平行的通道，可以线性穿 过该实体材料，这些通道有任何需要的横截面，例如，圆形的、椭圆 形、三角形互连通道等，与天然泡沫相似的孔状分布。首选的开孔多 孔材料是可以商业购买到的拥有相对规则分布的网状开孔聚氨酯泡 沫。众所周知，该类材料可以被用于过滤熔融金属的耐火材料过滤器 生产厂家。
本发明进一步包含了一种制造适用于过滤熔融金属的过滤器的 方法，其中所述过滤器包含耐火材料、碳质材料和硅胶粘合剂，所述 方法包括将由耐火材料、碳质材料和硅胶粘合剂组成的混合物成型为 所需要的形状，例如开孔多孔形状。例如过滤器的形状可以是直孔型 过滤器或者网状泡沫过滤器。
具体来说，可以用以下方法来生产一种开孔多孔材料，在一个模 型里通过压缩一种包含耐火材料、碳质材料和硅胶粘合剂的混合物使 之成为盘状物或厚片，然后用一种组合型针或者组合型杆将压缩物刺 穿，这样在盘状物或厚片的横截面上就产生了小孔。这些小孔有可能 是五角形的。并且小孔最好在压缩物的表面以一种规则的格栅形式排 列。另一种与之相似的产品可以通过挤压一种由耐火材料、碳质材料 和硅"交粘合剂组成的混合物来生产。最好往混合物中加入一 种液体和/或者其他一些添加剂来使混合物更容易挤压，挤压过程完成后，用一 种配有轴形组合物的模具来使挤压物产生小孔。在这一行业经常使用 这种挤压工艺。使用这种挤压工艺可以获得直孔型过滤器。
本发明的另外一种制备适于过滤熔融金属的开孔多孔材料的方
法包括如下步骤(1 )配制浆料，其中所述浆料包含(1.1 )耐火材料 粒子(1.2)硅胶粘合剂(1.3)碳质材料及(1.4)液体载体，(2)用 前述材料制成的浆料进行涂挂(3 )干燥涂挂后的材料(4 )如果需要， 再进行一次或多次耐火材料和/或粘合剂涂挂，然后再进行干燥(5) 将前述材料进行烧结制成多孔过滤器。
液体载体一般是水，但不排除使用其它液体如曱醇、乙醇及异丙醇。
浆料中为70%固体，不超过30%液体，更为可取的是至少75% 固体，液体不超过25%;甚至固体至少80%，液体不超过20%。例如， 浆料可以由80%固体及20%液体组成。
可能还需要加入分散剂，加入量为占固体总重量的几个百分点 (例如1 - 10% ，优选，1-6% )，以使在搅拌过程中可以使粉末分散 到水中。在陶瓷粉末混合中使用分散剂是很常见的。常用的分散剂是 本领域中常用的各种分散剂，例如六偏磷酸钠、三聚磷酸钠、聚丙烯 酰胺或磺酸类物质，如烷基磺酸钠、亚甲基二萘磺酸钠。
具体来说，按重量百分比计算，本发明的浆料中的固体成分，例 如粉末，可以包含(基于固体成分的总重量计算)5-20%硅胶粘合 剂，优选8-15%的硅胶粘合剂；60- 80%耐火材料，优选70- 80% 的耐火材料；5-20%碳质材料，优选10-20%的碳质材料。另外， 本发明的浆料中还包含占固体成分(例如粉末)总重量1 - 6 %的分散 剂和8 - 20 %的液体栽体，例如水。
在浆料的制备过程中，可以使用高效混料器将浆料中的固体和液 体进行混合。
一次性模子是按本发明方法生产的开孔性多孔材料所需形状的 模板。"一次性"是指模子的材料被侵蚀同时在烧结时大部分都被烧掉或挥发掉了。模子可以是，例如，用网状层组成的三维格子，挤压 成的开孔网状结构，或者由热塑性材料制成的网状聚合泡沫。例如热 塑性材料可以是聚氨酯树脂。更为可取的是网状聚氨酯泡沫。网状聚 氨酯泡沫适合用作熔融金属过滤器中的一次性模子。
对于 一次性模子更适合采用涂挂例如，聚氨酯泡沫可以浸入到浆 料中或用浆料进行喷涂，然后经过一对辊子以调整泡沫上浆料的分布 及涂桂量。因此，根据本发明更为可取的制备过滤器的办法是，例如， 将聚合物(一般为聚氨酯)泡沫浸涂到浆料(一般为水基浆料)中， 浆料为含有微粒耐火材料、碳材料及粘合剂的化合物，然后干燥并进 行烧结，把泡沫中的液体去掉，化合物硬化，并把聚氨酯泡沫烧掉， 从而形成耐火材料泡沫结构可以用作过滤器，如用于熔融金属过滤。
将浆料成型为所需要的形状，包括把聚合泡沫涂挂上浆料(如， 把浆料喷涂到泡沫上，和/或辊压到泡沫上)。工艺的最后一步最好还 包含千燥及烧结，把涂挂到泡沫中的任何液体或挥发物去掉，使耐火 材料/粘合剂硬化，把聚合物泡沫烧掉。
在一次性模子被涂挂后进行干燥，如果需要可以进一步涂桂，直 到达到所需的厚度。
涂挂后的材料最好在较高温度下干燥，以去掉所有残留的挥发 物，最后再在至少可以把粘合剂转化为硅胶粘剂的温度下进行烧结。 最好在无氧气氛下进行烧结。
该专利的工艺包括对成型化合物进行烧结，该成型化合物包含耐 火材料、碳粒子及粘合剂，可以包含或不包含一次性泡沫，在最好不
超过125(TC下进行烧结，更为可取的是不超过IIO(TC，最可取的是 不超过105(TC,例如大约IOOO'C。烧结时最好在无氧气氛下进行， 例如，在隋性"无氧"气氛，如氮或氩，或在真空或者"还原气氛"， 如氢和/或一氧化碳和/或煤气(即甲烷及氩的混合物)。另外可选择地， 对成型浆料进行烧结还可以在还原媒介下进行，例如，碳(石墨)来
清除部分或全部氧气。
在烧结之前， 一般至少部分干燥成型浆料或涂挂好的泡沫，如，在100 200。C之间进行干燥(如约150°C )。烧结 一般是在一 个烘干炉或窑炉内进行，但也可以使用其它形式 的热源进行烧结，如进行无线频率加热的樣i波。根据本发明的工艺制备的过滤器的优点是过滤器有非常好的机 械性能、抗热震效果，在搬运及运输过程中不易破碎，同时在存储过 程中性能稳定。根据本发明可以生产性能稳定的过滤器。相对于碳胶 过滤器而言，所生产的过滤器性能之间的变化大大降低。碳胶过滤器 需要特殊的烧结气氛，在烧结过程中需要严格控制氧含量。而含碳硅 胶陶瓷过滤器在烧结过程中对氧含量的敏感度则要低很多。实施例 实施例1: 氧化铝粉80% 无烟煤10% 活性珪粉末10%上述的材料都是市售材料，所述的比例都是重量百分比。在上述 氧化铝粉、无烟煤和活性硅粉末的混合物中，再加入2%的六偏磷酸 钠及20%的水。用高效混料器把粉料及水混合制成浆料。该浆料用来 涂桂聚氨酯泡沫。将涂挂有浆料的聚氨酯泡沫在150。C进行千燥。然 后在IIO(TC在无氧气氛下进行烧结。其中的聚氨酯泡沫也是市售材 料。按此配方制成的过滤器尺寸为50x 50 x 15mm，在1650。C下过滤 了50kg钢水，结果是该过滤器经受住了该检测条件，并且按要求对 熔融钢水进4于了过滤。经过用抗折仪检测，过滤网的抗折强度为1.80士0.2Mpa。实施例2 氧化铝粉60% 无烟煤10%活性硅粉末30%上述的材料都是市售材料，所述的比例都是重量百分比。在上述 氧化铝4分、无烟煤和活性硅4分末的混合物中，再加入2%的六偏磷酸 钠及20%的水。用高效混料器将粉料及水混合制成浆料。该浆料用来 涂挂聚氨酯泡沫。将涂桂有浆料的聚氨酯泡沫在15(TC进行千燥。然 后在110(TC在无氧气氛下进行烧结。其中的聚氨酯泡沫也是市售材 料。按此配方制成的过滤器尺寸为50 x 50 x 15mm，在1650。C下过滤 了50kg钢水，结果是该过滤器经受住了该检测条件，并且按要求对 熔融钢水进行了过滤。实施例3 氧化铝粉卯％ 无烟煤5% 活性硅粉末5%上述的材料都是市售材料，所述的比例都是重量百分比。在上述 氧化铝粉、无烟煤和活性硅粉末的混合物中，再加入2%的六偏磷酸 钠及15%的水。用高效混料器将粉料及水混合制成浆料。将浆料注入 在一个模型里压缩使之成为盘状物，然后用一种组合型针刺穿压缩 物，这样在盘状物的横截面上就产生了小孔。然后在15(TC下进行千 燥，并于110(TC下在一氧化碳气氛中进行烧结，得到直孔型过滤器。所获得的过滤器在165(TC下过滤了 50Kg钢水，结果是该过滤器 经受了该检测条件。实施例4熔融的氧化铝40% 煅烧的氧化铝40% 无烟煤10% 活性-圭4分末10%上述的材料都是市售材料，所述的比例都是重量百分比。在上述 熔融的氧化铝、煅烧的氧化铝、无烟煤和活性硅粉末的混合物中，再加入2%的六偏磷酸钠及20%的水。用高效混料器将所有材料混合制 成浆料。该浆料用来涂桂聚氨酯泡沫。将涂挂有浆料的聚氨酯泡沫在 15(TC进行干燥。然后在1100。C在一氧化碳气氛下进行烧结。其中的聚氨酯泡沫也是市售材料。按此配方制成的过滤器尺寸为50 x 50 x 15mm，在1650。C下过滤 了50kg钢水，结果是该过滤器经受住了该检测条件，并且按要求对 熔融钢水进行了过滤。实施例5熔融的氧化铝40% 莫来石40% 无烟煤10% 活性硅粉末10%上述的材料都是市售材料，所述的比例都是重量百分比。在上述 熔融氧化铝、莫来石、无烟煤和活性硅粉末的混合物中，再加入2% 的六偏磷酸钠及20%的水。用高效混料器将所有材料混合制成浆料。 该浆料用来涂挂聚氨酯泡沫。将涂挂有浆料的聚氨酯泡沫在15(TC进 行干燥。然后在IIO(TC在一氧化碳气氛下进行烧结。其中的聚氨酯泡 沫也是市售材料。按此配方制成的过滤器尺寸为50 x 50 xl5mm，在1650。C下过滤 了50kg钢水，结果是该过滤器经受住了该检测条件，并且按要求对熔融钢7]C进^于了过滤。实施例6 长石80% 无烟煤10% 活性-圭4分末10%上述的材料都是市售材料，所述的比例都是重量百分比。在上述长石、无烟煤和活性硅粉末的混合物中，再加入2%的六偏磷酸钠及 200/。的水。用高效混料器将所有材料混合制成浆料。该浆料用来涂桂 聚氨酯泡沫。将涂挂有浆料的聚氨酯泡沫在15(TC进行干燥。然后在 1100。C在一氧化碳气氛下进行烧结。其中的聚氨酯泡沫也是市售材料。按此配方制成的过滤器尺寸为50 x 50x 15mm，在1650'C下过滤 了50kg铁水，结果是该过滤器经受住了该检测条件，并且按要求对 熔融铁水进行了过滤。实施例7 长石30% 叶蜡石50% 无烟煤10% 活性^圭粉末10%上述的材料都是市售材料，所述的比例都是重量百分比。在上述 长石、叶蜡石、无烟煤和活性硅粉末的混合物中，再加入2%的六偏 磷酸钠及20%的水。用高效混料器将所有材料混合制成浆料。该浆料 用来涂挂聚氨酯泡沫。将涂挂有浆料的聚氨酯泡沫在15CTC进行干燥。 然后在110(TC在一氧化碳气氛下进行烧结。其中的聚氨酯泡沫也是市 售材料。按此配方制成的过滤器尺寸为50 x 50 x 15mm,在1650。C下过滤 了50kg铁水，结果是该过滤器经受住了该检测条件，并且按要求对 熔融铁水进行了过滤。实施例8 长石35% 叶蜡石40% 硅灰石5%无烟煤10% 活性硅粉末10%上述的材料都是市售材料，所述的比例都是重量百分比。在上迷 长石、叶蜡石、硅灰石、无烟煤和活性硅粉末的混合物中，再加入2°/0 的六偏磷酸钠及20%的水。用高效混料器将所有材料混合制成浆料该 浆料用来涂挂聚氨酯泡沫。将涂桂有浆料的聚氨酯泡沫在150'C进行 干燥。然后在IIOO'C在一氧化碳气氛下进行烧结。其中的聚氨酯泡沫 也是市售材料。按此配方制成的过滤器尺寸为50 x 50 x 15mm,在1650。C下过滤 了50kg铁水，结果是该过滤器经受住了该检测条件，并且按要求对 熔融^^水进行了过滤。才几械强度对比实施例将国外某公司的 一种碳质过滤器和本发明实施例1的过滤器放入 电炉中，升温到1100。C，保温l小时，然后自然冷却到室温，国外产 品无强度，变成了白色灰粉，而本发明的过滤器只是变成白色，且在 常温下的耐压强度可达lMPa。
权利要求
1. 一种适于过滤熔融金属的过滤器，其中所述过滤器包含耐火材料、碳质材料和硅胶粘合剂。
2. 权利要求1的过滤器，其中按重量百分比计算，耐火材料的 含量是60-90%;碳质材料的含量为5-30%;硅胶粘合剂的含量 为3-30%。
3. 权利要求1的过滤器，其中按重量百分比计算，耐火材料的 含量是75 - 85%;碳质材料的含量为10-20%;硅胶粘合剂的含 量为7-15%。
4. 权利要求1 - 3任意一项的过滤器，其中所述的耐火材料选自 氧化锆、锆英粉、氧化硅、氧化铝、氧化钛、碳化物、硝酸盐、氧化 镁、氧化镍、氧化铬、莫来石、滑石、长石、叶腊石、硅灰石以及耐 火粘土中的任何一种或者其组合。
5. 权利要求4的过滤器，其中所述的碳化物是碳化硅、碳化锆、 碳化钛、碳化钓或碳化铝，而硝酸盐是硝酸铝或硝酸硅。
6. 权利要求1-3任意一项的过滤器，其中所述的碳质材料选自 碳黑、石墨、沥青、焦油、焦炭、合成沥青、合成树脂、天然树脂及 无烟煤中的任一种或者其组合。
7. 权利要求1-3任意一项的过滤器，其中所述的硅胶粘合剂选 自硅凝胶、硅溶胶、活性硅粉末、硅烷以及有机硅胶化合物中的任何 一种或者其组合。
8. 权利要求l-3任意一项的过滤器，其中所述的耐火材料是氧 化铝，碳质材料是无烟煤，且硅胶粘合剂是活性硅粉末。
9. 权利要求1-3任意一项的过滤器，其中所述的过滤器是网状 泡沫过滤器或直孔型过滤器。
10. 权利要求1-3任意一项的过滤器，其中所述的熔融金属是 铁或钢。
11. 一种制造适于过滤熔融金属的过滤器的方法，其中所述过滤器包含耐火材料、碳质材料和硅胶粘合剂，所述方法包括将由耐火材 料、碳质材料和硅胶粘合剂组成的混合物成型为所需要的形状。
12. 权利要求11的方法，其中所述的过滤器是直孔型过滤器， 其中所述方法包括在模具里通过压缩一种包含耐火材料、碳质材料和 硅胶粘合剂的混合物使之成为盘状物或厚片，然后用一种组合型针或 者组合型杆将压缩物刺穿，从而在盘状物或者厚片的橫截面上产生小 孔，任选地进行干燥，然后在无氧和/或还原气氛中在温度1000-1250x:下烧结。
13. 权利要求11或12的方法，其中在所述的过滤器中，按重量 百分比计算，耐火材料的含量是60- 90%;碳质材料的含量为5 -30%;硅胶粘合剂的含量为3-30%。
14. 一种制造适于过滤熔融金属的过滤器的方法，其中所述过滤 器包含耐火材料、碳质材料和硅胶粘合剂，其中所述方法包括如下步 骤(1 )制备一种包含固体和液体载体的浆料，其中浆料中的固体 包含耐火材料、碳质材料、硅胶粘合剂；(2) 用上述步骤(1 )中制备的浆料涂挂由热塑性材料制成的网 状多孔泡沫；(3) 干燥上述步骤(2)中被涂挂的泡沫；(4) 在无氧和/或还原气氛中，在温度1000 1250。C下烧结步骤 (3)中的已干燥泡沫。
15. 权利要求14的方法，其中所述的耐火材料选自氧化锆、锆 英粉、氧化硅、氧化铝、氧化钛、碳化物、硝酸盐、氧化镍、氧化铬、 氧化镁、莫来石、滑石、长石、叶腊石、硅灰石以及耐火粘土中的任 何一种或者其组合。
16. 权利要求14的方法，其中所述的碳质材料选自碳黑、石墨、 碳、沥青、焦油、焦炭、合成沥青、合成及天然树脂及无烟煤中的任 何一种或者其组合。
17. 权利要求14的方法，其中所述的硅胶粘合剂选自硅凝胶、硅溶胶、活性硅粉末、硅烷以及有机硅胶化合物中的任何一种或者其 组合。
18. 权利要求14-17任意一项的方法，其中所述的热塑性材料 是聚氨酯。
19. 权利要求14-17任意一项的方法，其中基于浆料中固体的 总重量计算，所述浆料中的固体包含5-20%硅胶粘合剂；60-80 %耐火材料；5-20%碳质材料。
20. 权利要求14-17任意一项的方法，其中所述的浆料还包含 占浆料中固体总重量8 - 20 %的液体载体和占浆料中固体总重量1 - 6 %的分散剂。
21. 权利要求14-17任意一项的方法，其中所述的浆料中的分 散剂是六偏砩酸钠、三聚磷酸钠、聚丙烯酰胺或磺酸类物质,并且其 中所述的液体栽体是水。
全文摘要
本发明涉及一种适于过滤金属熔融物的陶瓷过滤器，其中所述过滤器包含耐火材料、碳质材料和硅胶粘合剂。本发明还涉及所述过滤器的制造方法。本发明的过滤器制作更经济，有很高的机械强度，在烧结过程中不会收缩，在存储过程中性能更加稳定，使用更安全。
文档编号B01D39/20GK101264401SQ20071013598
公开日2008年9月17日 申请日期2007年3月14日 优先权日2007年3月14日
发明者刘敬浩, 江成真, 沈淑丽, 祝建勋 申请人:济南圣泉倍进陶瓷过滤器有限公司