專利名稱:一種高溫泡沫陶瓷過(guò)濾片的生產(chǎn)方法
本發(fā)明涉及一種高溫工業(yè)耐火材料的制做方法，特別是一種高溫泡沫陶瓷過(guò)濾片的生產(chǎn)方法。
溶化金屬的過(guò)濾以前多用芯型、網(wǎng)型、過(guò)濾床等過(guò)濾器進(jìn)行，八十年代以來(lái)發(fā)展到具有孔隙度高、內(nèi)表面積大、孔數(shù)多的立方體泡沫陶瓷型。
目前已有的泡沫陶瓷過(guò)濾片存在著高溫強(qiáng)度低、熱化學(xué)穩(wěn)定性差、耐急熱、急冷沖擊及熱熔體沖刷能力不夠;使用過(guò)程中泡沫結(jié)構(gòu)體脫渣、軟化、熱化學(xué)分解;能過(guò)濾鋁、銅等中低溫溶化金屬，但熱化學(xué)穩(wěn)定性差，不能過(guò)濾鎂合金熔體材料;且軟化點(diǎn)溫度低，不能過(guò)濾熔融鋼水等問(wèn)題。
例如，目前泡沫陶瓷過(guò)濾片制做過(guò)程是把做為泡沫結(jié)構(gòu)材料粘結(jié)劑的硫酸鋁或磷酸鋁，起降低陶瓷軟化點(diǎn)和起?；饔玫呐驖?rùn)土、高嶺土和起骨料作用的氧化鋁、氧化鋯、氧化鉻、碳化硅等耐火材料分別球磨成微粉滑泥，加膠水調(diào)合制成陶瓷泥漿，然后再通過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的緩慢干燥、烘干和極為緩慢的升溫、燒結(jié)和緩慢的降溫才能燒制而成，整個(gè)工藝過(guò)程長(zhǎng)達(dá)幾十小時(shí)，而且溫度控制極為嚴(yán)格，例如燒制時(shí)從125℃升到500℃規(guī)定每分鐘升溫0.5℃，從500℃到1350℃規(guī)定每分鐘升溫1℃，在500℃時(shí)要保溫1～2小時(shí)，在1350℃時(shí)保溫5小時(shí)。
此外，由于現(xiàn)有泡沫陶瓷材料中含有磷酸、高嶺土、膨潤(rùn)土等材料，其泥漿含有酸性，對(duì)手工接觸或操作有腐蝕性。
而且由于其泡沫結(jié)構(gòu)體軟化溫度較低，不能滿足過(guò)濾高溫金屬熔體的要求，更不可能滿足熔融鋼水過(guò)濾的應(yīng)用。
本發(fā)明的任務(wù)就是要通過(guò)采用一種新的配方和制做方法，制成一種能承受大流量熔融鐵水沖刷和急熱沖擊，熱化學(xué)穩(wěn)定性好，能過(guò)濾熔融鎂金屬和軟化點(diǎn)溫度高能突破至鋼水凈化應(yīng)用的泡沫陶瓷過(guò)濾片。
本發(fā)明的制備機(jī)理泡沫陶瓷是由氧化鋁、氧化鋯、氧化鉻、碳化硅等為骨料，用石英玻璃為高溫粘結(jié)劑，加膠水調(diào)合成泥漿狀，將該泥漿灌注在排出空氣的開(kāi)孔聚氨脂泡沫塑料中，擠出多余泥漿，余下的粘附在泡沫塑料絲狀體上形成均勻薄膜狀陶瓷過(guò)濾片坯體，把該坯體烘干后，短時(shí)間高溫?zé)Y(jié)，聚氨脂泡沫被燒掉，由于陶瓷泡沫體在高溫?zé)Y(jié)作用下已玻化成瓷，故留下的泡沫塑料形狀體復(fù)型，就制成為強(qiáng)度很好的通孔海綿狀結(jié)構(gòu)的泡沫陶瓷。
本生產(chǎn)方法如下一、原材料的制備1、開(kāi)口細(xì)胞狀泡沫海綿軟塑料的選取。
該材料應(yīng)具有彈性、有能在擠壓后能重新恢復(fù)原狀的能力，有親水性利于粘附泥漿，軟化溫度應(yīng)大于120℃，快速烘干時(shí)不變形，500℃以下溫度時(shí)能夠揮發(fā)燃燒，不剩雜質(zhì)，每寸長(zhǎng)度有5～50孔眼，孔徑均勻，不應(yīng)該粗細(xì)混雜;泡沫絲狀體應(yīng)粗細(xì)均勻，以粗狀些為好。
選好的材料切割成需要的尺寸。
2、膠水的制備。以聚乙稀醇或甲乙基纖維素類有機(jī)物按1∶13～25配比加水，加熱后溶化成稀膠水狀，放置冷卻至室溫后進(jìn)行紗布過(guò)濾，去除膠水中固體雜物。
3、氧化鋁、氧化鋯、氧化鉻、碳化硅微粉的制備。
氧化鋁送經(jīng)高溫?zé)Y(jié)，轉(zhuǎn)化為相的剛玉或氧化鋯、氧化鉻、碳化硅經(jīng)球磨成微粉。
4、石英玻璃微粉的制備。
石英玻璃經(jīng)球磨加工成石英玻璃微粉。
二、陶瓷泥漿的調(diào)制將上述三種原料按下述配方配制后，攪拌均勻形成既便于灌注泡沫塑料體，又能在擠出泥漿后能夠在泡沫絲狀體上形成需要附著層的陶瓷泥漿、碳化硅、氧化鋁、氧化鉻、氧化鋯微粉的25～60%、石英玻璃微粉的20～40%、聚乙稀醇膠水的15～45%陶瓷泥漿應(yīng)隨用隨配，不應(yīng)存放過(guò)久。
三、陶瓷泥漿的灌注將選好的泡沫塑料浸入配制好的陶瓷泥漿里，注滿揉勻后擠出多余的陶瓷泥漿，余下的陶瓷泥漿粘附在泡沫塑料絲狀體上形成均勻薄膜狀涂層，制成泡沫陶瓷過(guò)濾片坯體。
四、燒制把坯體送進(jìn)干燥箱中，在80℃～125℃溫度條件下干燥二小時(shí)以上轉(zhuǎn)入燒結(jié)工序，在溫度為500℃～1200℃的燒結(jié)爐內(nèi)幾分鐘，氧化分解完成后進(jìn)入1520℃～1600℃的高溫?zé)Y(jié)，5～50分鐘后就可出爐，冷卻后產(chǎn)品制成。
該制造方法的工藝流程如下石英玻璃微粉配制陶瓷泥漿剛玉氧化鋁微粉 灌注陶瓷泥漿準(zhǔn)備聚氨脂泡沫聚乙稀醇膠水?dāng)D壓泥漿→低溫烘干→中溫?fù)]發(fā)燃燒→高溫?zé)Y(jié)→出爐空冷→檢查包裝。
由于本發(fā)明采用的粘結(jié)劑-石英玻璃具備耐高溫、耐急冷等特性，故用石英微粉做高溫粘結(jié)劑制做的陶瓷泥漿泡沫體毛坯可以直接進(jìn)入500℃～1200℃高溫;泡沫體毛坯的燒結(jié)可迅速轉(zhuǎn)入高溫，升溫時(shí)間短、高溫?zé)Y(jié)保溫時(shí)間短，節(jié)省能源，降低成本;泡沫陶瓷過(guò)濾片可以在高溫狀態(tài)下出爐，在室溫空氣中自然冷卻。
由于石英玻璃其熱化學(xué)穩(wěn)定性高，在高溫狀態(tài)下和鎂融體不發(fā)生熱化學(xué)反應(yīng)，故可以過(guò)濾鎂合金。
由于石英玻璃熱穩(wěn)定性高，高溫強(qiáng)度好，軟化點(diǎn)溫度高，可以承受大流量鐵水的沖刷，滿足過(guò)濾鋼水的溫度要求。
由于本發(fā)明采用的石英玻璃球磨成微粉配漿，故工藝簡(jiǎn)單，容易掌握，且燒結(jié)升溫快，時(shí)間短，可節(jié)省能源，降低成本，過(guò)濾高溫熔融金屬時(shí)，不軟化，不掉渣，不與熔融金屬發(fā)生反應(yīng)。
由于本發(fā)明不采用磷酸鋁或硫酸鋁等酸性物質(zhì)做粘結(jié)劑，故泡沫陶瓷泥漿無(wú)毒無(wú)腐蝕性，便于手工操作。無(wú)味，耐酸堿，適合醫(yī)藥、食品、化工等行業(yè)中做過(guò)濾凈化用，還可以在化工行業(yè)中做觸媒用。
實(shí)例按需要挑選軟化溫度大于120℃，孔徑均勻，泡沫絲狀體粗細(xì)均勻，粗孔20/寸聚氨甲基酸脂泡沫一塊，切割成大于產(chǎn)品的尺寸。如泡沫陶瓷產(chǎn)品厚度20mm，泡沫塑料應(yīng)厚25mm，長(zhǎng)與寬的收縮比，比厚度小些，故尺寸略大即可。
用聚乙稀醇按1∶20比例加水后加熱溶化成稀膠水狀，放置冷卻到室內(nèi)溫度后進(jìn)行紗布過(guò)濾，去除膠水中固體殘?jiān)入s物，制成備用膠水。
把氧化鋁經(jīng)高溫?zé)Y(jié)，使其成為α相的剛玉，再經(jīng)球磨工序，磨制成20微米左右的微粉備用。
把氧化硅經(jīng)高溫熔融生成石英玻璃，再經(jīng)球磨加工成10微米左右的微粉備用。
配方如下剛玉微粉42% 石英玻璃微粉28%聚乙稀醇膠水30%按配方配制成陶瓷泥漿后攪拌均勻，以小棍粘泥漿能粘起細(xì)條狀為最佳。
把準(zhǔn)備好的泡沫塑料浸在配制好的陶瓷泥漿里，灌滿揉勻后，擠出多余的陶瓷泥漿，約需擠出20～70%，余下的陶瓷泥漿粘附在泡沫塑料絲狀體上形成均勻薄膜狀涂層。
把制好的坯體送進(jìn)干燥箱中在110℃左右的溫度下干燥二小時(shí)以上，轉(zhuǎn)入燒結(jié)工序。在燒結(jié)爐內(nèi)經(jīng)1000℃溫度3分鐘氧化分解后進(jìn)入1520℃～1600℃燒結(jié)工序，最好是1580℃溫度燒10分鐘后出爐，在室溫中自然冷卻，整個(gè)工藝過(guò)程完成。
如果球磨加工骨料(氧化鋁、氧化鋯、氧化鉻、碳化硅等)和石英玻璃(粘結(jié)劑)成微粉狀時(shí)，采用黑金屬球磨罐和黑金屬磨球，保留其鐵質(zhì)成分配制陶瓷泥漿制成的產(chǎn)品，過(guò)濾熔融金屬時(shí)具有親鐵性，可降低過(guò)濾壓力，方便澆注。
保留鐵質(zhì)成分配制陶瓷泥漿制成的產(chǎn)品，低溫強(qiáng)度高，可以滿足某些行業(yè)低溫高強(qiáng)度過(guò)濾的使用要求。
如果該工序用陶瓷罐做磨罐，被磨料中大塊料做磨球，自身球磨磨制出不含有鐵質(zhì)成分的微粉，用這樣的微粉配制陶瓷泥漿，潔白、無(wú)毒、無(wú)味，具有更好的化學(xué)穩(wěn)定性，耐酸堿，可制成高化學(xué)穩(wěn)定性的泡沫陶瓷體，適于食品、醫(yī)藥、化學(xué)等方面使用。
權(quán)利要求
1.一種高溫泡沫陶瓷過(guò)濾片的生產(chǎn)方法，是把硫酸鋁或磷酸鋁、膨潤(rùn)土、高嶺土和氧化鋁、氧化鋯、氧化鉻和碳化硅等耐火材料分別球磨成微粉，加聚乙稀醇膠水調(diào)合制成陶瓷泥漿，然后再通過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的緩慢干燥、烘干和緩慢的升溫、燒結(jié)和緩慢的降溫?zé)贫?，本發(fā)明的特征是在配方中加入石英玻璃微粉的原料燒結(jié)而成；其配比如下氧化鋁、氧化鋯、氧化鉻或碳化硅微粉25～60%，石英玻璃20～40%，聚乙稀醇膠水15～45%。
2.按照權(quán)利要求
1所述的高溫泡沫陶瓷過(guò)濾片生產(chǎn)方法，其特征在于所說(shuō)的聚乙稀醇膠水按1∶13～25配比加水制成。
3.按照權(quán)利要求
1所述的高溫泡沫陶瓷過(guò)濾片生產(chǎn)方法，其特征在于所說(shuō)的氧化鋁經(jīng)高溫轉(zhuǎn)為α相剛玉經(jīng)球磨工序磨制成10～40微米的微粉;石英玻璃經(jīng)球磨工序磨制成3～30微米的微粉。
4.按照權(quán)利要求
1所述的高溫泡沫陶瓷過(guò)濾片生產(chǎn)方法，其特征在于制好的坯體可以立即轉(zhuǎn)入80℃～125℃溫度的干燥箱中干燥。
5.按照權(quán)利要求
1所述的高溫泡沫陶瓷過(guò)濾片生產(chǎn)方法，其特征在于泡沫坯體可以從室溫直接進(jìn)入500℃～1200℃進(jìn)行氧化分解，全部分解過(guò)程只需2～30分鐘。不需要緩慢升溫。
6.按照權(quán)利要求
1所述的高溫泡沫陶瓷過(guò)濾片的生產(chǎn)方法，其特征在于泡沫坯體可以在1520℃～1600℃進(jìn)行4～30分鐘短時(shí)間高溫?zé)Y(jié)，高溫直接出爐既為成品，不需要長(zhǎng)時(shí)間燒結(jié)和緩慢降溫過(guò)程。
專利摘要
本發(fā)明是一種高溫泡沫陶瓷過(guò)濾片的生產(chǎn)方法，用本發(fā)明制出的高溫泡沫陶瓷過(guò)濾片能承受大流量熔融鐵水急熱沖擊和沖刷，能過(guò)濾熔融鎂金屬和突破至鋼水凈化用，而且耐酸堿，無(wú)毒無(wú)味，能在食品、醫(yī)藥、化工等行業(yè)中做過(guò)濾凈化用，還可以在化工行業(yè)中作觸媒用。
文檔編號(hào)C04B35/00GK87101551SQ87101551
公開(kāi)日1988年11月30日 申請(qǐng)日期1987年5月9日
發(fā)明者王洪日 申請(qǐng)人:王洪日導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan