一种高洁净铝液净化用泡沫陶瓷过滤板及其制备方法与流程

本发明涉及功能陶瓷和金属熔体过滤净化，特别是涉及一种高洁净铝液净化用泡沫陶瓷过滤板及其制备方法。

背景技术：

1、在铝及其合金的熔炼和输送过程中，氧化皮、金属间化合物、内衬脱落物等容易被带入到铝液中，形成非金属的固体夹杂物。大颗粒的固体夹杂物使铝及其合金组织不连续，降低工件的气密性能，明显降低铝合金的强度和塑性；细小弥散的固体夹杂物使铝液粘度增大，降低凝固时铝液的补缩能力，易造成铸件的疏松。铝液熔炼时采用精炼剂进行固体夹杂物处理、在铝液运输过程中采用泡沫陶瓷过滤板、深床过滤、管式过滤器等去除铝液中的固体夹杂物，一般来讲对固体夹杂物的过滤净化能力：管式过滤器＞深床过滤＞泡沫陶瓷过滤板。

2、泡沫陶瓷过滤板与深床过滤和管式过滤器相比，虽然过滤净化能力略低，但具有使用成本低、可以灵活更换铝合金牌号系列等优点，在一些过滤净化要求不高的低端铝合金生产中有着较为广泛的应用。但现有技术中的泡沫陶瓷过滤板过滤净化能力较差，无法在中高端铝合金生产中替代管式过滤器，使得使用泡沫陶瓷过滤板的泡沫陶瓷过滤器应用范围小，无法进一步的降低中高端铝合金生产过滤净化成本。

3、因此，亟需一种高洁净铝液净化用泡沫陶瓷过滤板及其制备方法来解决上述技术问题。

技术实现思路

1、本发明目的本发明的目的就在于克服上述不足，提供一种高洁净铝液净化用泡沫陶瓷过滤板及其制备方法。

2、为达到上述目的，本发明是按照以下技术方案实施的：

3、一种高洁净铝液净化用泡沫陶瓷过滤板，

4、所述泡沫陶瓷过滤板的物相包括蓝晶石、莫来石、石英、硼酸铝；蓝晶石的比例为泡沫陶瓷过滤板质量的30-50％、莫来石的比例为泡沫陶瓷过滤板质量的20-40％、石英的比例为泡沫陶瓷过滤板质量的10-25％、硼酸铝的比例为泡沫陶瓷过滤板质量的10-40％。

5、本发明的泡沫陶瓷过滤板的物相为蓝晶石、莫来石、硼酸铝、石英，其中蓝晶石、莫来石、石英为骨架填充物，硼酸铝为高温结合剂，在本发明的泡沫陶瓷过滤板中，硼酸铝为晶须结构。

6、优选的，所述硼酸铝为晶须结构，硼酸铝晶须的直径为2-5μm，硼酸铝晶须的长度20-100μm。

7、优选的，所述泡沫陶瓷过滤板的表面孔径的平均尺寸为500-100μm；泡沫陶瓷过滤板的内部具有孔道，孔道具有三维连通结构。优选的，泡沫陶瓷过滤板的孔道的孔道壁上具有凸起以及微孔。优选的，所述孔道壁的厚度为80-100μm；微孔尺寸为5-50μm。

8、本发明的泡沫陶瓷过滤板内部孔道的孔道壁粗糙，结构疏松，具有凸起以及微孔。微孔尺寸为5-50μm，可以过滤吸附更小的固体夹渣，5μm固体夹杂物过滤效率≥80％。

9、优选的，所述泡沫陶瓷过滤板的体积密度为0.3-0.4g/cm3，常温抗压强度≥1mpa，高温抗压强度≥0.5mpa，高温抗弯强度≥0.5mpa。

10、蓝晶石、莫来石、石英密度小，泡沫陶瓷过滤板体积密度小、机械强度高、抗热震性好，热震后常温抗压强度损失≤20％；

11、本发明还公开了一种高洁净铝液净化用泡沫陶瓷过滤板的制备方法，包括以下步骤：

12、将含有莫来石5-8重量份、蓝晶石2-6重量份、石英1-5重量份、含硼化合物6-8重量份、氧化铝2-6重量份、粘结剂1-4重量份、水4-12重量份的陶瓷浆料，涂敷在聚氨酯有机泡体上，经干燥后进行烧结，得到泡沫陶瓷过滤板。

13、优选的，所述含硼化合物为硼砂、硼酸、氧化硼中的至少一种；粘结剂为cmc(羧甲基纤维素)、硅溶胶、pam(聚丙烯酰胺)、黄原胶、糊精中的至少一种。

14、优选的，所述烧结过程中，1000℃≤烧结温度＜1200℃，烧结时间为10-60min。此处的烧结时间为在烧结温度下的保温时间。

15、本发明中将陶瓷浆料涂敷在聚氨酯有机泡体上的过程，采用本领域技术人员熟知的工艺以及设备即可。如可以将聚氨酯有机泡体浸渍在陶瓷浆料中，再使用辊压机等现有技术的设备对其挤压，使陶瓷浆料均匀涂敷在聚氨酯有机泡体上。也可以采用多辊挤压浸渍成型工艺，具体为将聚氨酯有机泡体使用多辊挤压设备对其挤压，在挤压的过程中将陶瓷浆料均匀的喷淋在聚氨酯有机泡体上，聚氨酯有机泡体经过多辊挤压设备挤压浸渍陶瓷浆料，使陶瓷浆料均匀涂敷在聚氨酯有机泡体上。本发明中的多辊挤压设备采用现有技术的即可，也可采用专利号为cn213829473u所公开的中国实用新型专利《一种用于制备陶瓷过滤器的挤浆装置》。

16、本发明提供的泡沫陶瓷过滤板中主要物相中蓝晶石、莫来石、石英体积密度小，热膨胀系数小，具有体积密度小、抗热震性好的特性；硼酸铝具有细长的晶须结构，晶须直径为2-5μm、晶须长度20-100μm，具有较高的抗压强度和抗弯强度；本发明利用蓝晶石高温下的莫来石化晶型转变，产生体积膨胀，使孔道壁具有粗糙、凹凸结构，产生5-50μm的微孔。在烧结过程控制烧结温度，使得其满足1000℃≤烧结温度＜1200℃，使氧化铝和含硼化合物形成硼酸铝晶须结构。

17、本发明所述的泡沫陶瓷过滤板孔道壁厚度80-100μm、常温抗压强度≥1.0mpa、高温抗压强度≥0.5mpa、高温抗弯强度≥0.5mpa，热震强度损失≤20％。

18、本发明的泡沫陶瓷过滤板主要物相为蓝晶石、莫来石、石英、硼酸铝，泡沫陶瓷过滤板内部具有三维连通的孔道结构、孔道壁粗糙，具有烧成温度低、体积密度小、机械强度高、热震性能优异、过滤精度高的特点；其采用硼酸铝作为结合剂，与传统磷酸盐结合氧化铝泡沫陶瓷过滤板相比，避免了生产过程中磷对设备的腐蚀和环境污染。

19、本发明获得的泡沫陶瓷过滤板的过滤净化能力得到提升，能够在在中高端铝合金生产中替代管式过滤器，不仅拓宽了泡沫陶瓷过滤器的应用范围，同时还大幅度降低中高端铝合金生产过滤净化成本。

20、本发明的有益效果：

21、(1)本发明的泡沫陶瓷过滤板能够实现5μm固体夹杂物的过滤净化，在高洁净铝液生产过程中，每吨铝液过滤净化成本由50元降低至20元，降低了60％；

22、(2)本发明的泡沫陶瓷过滤板能够代替管式过滤器，方便不同牌号的铝合金交替生产，适应市场需求；

23、(3)与传统陶瓷过滤板相比，本发明的泡沫陶瓷过滤板具有更小的体积密度、较低的热膨胀系数、较低的烧成温度，降低了生产成本、提高了使用过程的稳定性。

技术特征：

1.一种高洁净铝液净化用泡沫陶瓷过滤板，其特征在于：所述泡沫陶瓷过滤板的物相包括蓝晶石、莫来石、石英、硼酸铝；蓝晶石的比例为泡沫陶瓷过滤板质量的30-50％、莫来石的比例为泡沫陶瓷过滤板质量的20-40％、石英的比例为泡沫陶瓷过滤板质量的10-25％、硼酸铝的比例为泡沫陶瓷过滤板质量的10-40％。

2.根据权利要求1所述的一种高洁净铝液净化用泡沫陶瓷过滤板，其特征在于：所述硼酸铝为晶须结构，硼酸铝晶须的直径为2-5μm，硼酸铝晶须的长度20-100μm。

3.根据权利要求1所述的一种高洁净铝液净化用泡沫陶瓷过滤板，其特征在于：所述泡沫陶瓷过滤板的表面孔径的平均尺寸为500-100μm；泡沫陶瓷过滤板的内部具有孔道，孔道具有三维连通结构。

4.根据权利要求3所述的一种高洁净铝液净化用泡沫陶瓷过滤板，其特征在于：泡沫陶瓷过滤板的孔道的孔道壁上具有凸起以及微孔。

5.根据权利要求4所述的一种高洁净铝液净化用泡沫陶瓷过滤板，其特征在于：所述孔道壁的厚度为80-100μm；微孔尺寸为5-50μm。

6.根据权利要求1所述的一种高洁净铝液净化用泡沫陶瓷过滤板，其特征在于：所述泡沫陶瓷过滤板的体积密度为0.3-0.4g/cm3，常温抗压强度≥1mpa，高温抗压强度≥0.5mpa，高温抗弯强度≥0.5mpa。

7.根据权利要求1-6任一项所述的一种高洁净铝液净化用泡沫陶瓷过滤板的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：

8.根据权利要求7所述的一种高洁净铝液净化用泡沫陶瓷过滤板的制备方法，其特征在于：所述含硼化合物为硼砂、硼酸、氧化硼中的至少一种；粘结剂为cmc、硅溶胶、pam、黄原胶、糊精中的至少一种。

9.根据权利要求7所述的一种高洁净铝液净化用泡沫陶瓷过滤板的制备方法，其特征在于：所述烧结过程中，1000℃≤烧结温度＜1200℃，烧结时间为10-60min。

技术总结
本发明涉及功能陶瓷和金属熔体过滤净化技术领域，公开了一种高洁净铝液净化用泡沫陶瓷过滤板及其制备方法；所述泡沫陶瓷过滤板的物相包括蓝晶石、莫来石、石英、硼酸铝；蓝晶石的比例为泡沫陶瓷过滤板质量的30‑50％、莫来石的比例为泡沫陶瓷过滤板质量的20‑40％、石英的比例为泡沫陶瓷过滤板质量的10‑25％、硼酸铝的比例为泡沫陶瓷过滤板质量的10‑40％。本发明的泡沫陶瓷过滤板具有更小的体积密度、较低的热膨胀系数、较低的烧成温度，降低了生产成本、提高了使用过程的稳定性。

技术研发人员：于长军,王志坤,熊申伟
受保护的技术使用者：河南艾文斯科技有限责任公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/16