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1、泡沫陶瓷過濾器制備工藝下料配料 制漿 浸漬烘干 燒結(jié)耐火骨材助劑粘結(jié)劑 泡沫陶瓷o泡沫陶瓷是由陶瓷構(gòu)成的泡沫體,其孔隙率高達(dá)80%90%,且通道曲折,表面積大,可與流體充分接觸。大量的研究實(shí)踐證明,泡沫陶瓷過濾器可有效去除金屬中的夾雜物和氣體等有害雜質(zhì),提高金屬內(nèi)在質(zhì)量。 泡沫陶瓷過濾器的凈化機(jī)理o泡沫陶瓷過濾器可以有效地?cái)r截液態(tài)金屬中的夾雜物,提高鑄件品質(zhì)和成品率o飄浮分離機(jī)制o“濾餅”機(jī)制o吸附機(jī)制 飄浮分離機(jī)制o在澆注系統(tǒng)中放置泡沫陶瓷過濾器后,金屬液流阻力增大,液態(tài)金屬在澆注系統(tǒng)中呈充滿狀態(tài),從而發(fā)揮澆注系統(tǒng)擋渣功能。同時(shí),從直澆道注入的液流通過過濾器節(jié)流,金屬液在直澆道內(nèi)短暫停留,密
2、度小的渣子上浮分離,即可產(chǎn)生底注式澆注系統(tǒng)的同樣效果。當(dāng)金屬液經(jīng)泡沫陶瓷過濾器繼續(xù)澆注時(shí),一方面密度小的渣子上浮,另一方面有效地減輕或消除了渦流。 “濾餅”機(jī)制o泡沫陶瓷過濾器是彎彎曲曲的通道,可以高效率地機(jī)械擋渣,許多大于過濾器孔洞的夾雜被捕獲在過濾器入口端。隨著捕獲夾雜物數(shù)量的增多,在過濾器入口端表面形成了由大塊夾雜構(gòu)成的“濾餅”?！盀V餅”使液流變細(xì),這樣小于過濾器網(wǎng)孔尺寸的夾雜也被部分捕獲在“濾餅”上。 吸附機(jī)制o過濾器置于型腔的橫澆道或內(nèi)澆道中,過濾操作屬深層過濾。當(dāng)?shù)?股液流抵達(dá)過濾器入口端表面時(shí),產(chǎn)生液流與泡沫網(wǎng)架的吸附現(xiàn)象,同時(shí),會(huì)發(fā)生液流的“撞擊”現(xiàn)象。過濾器本身又有阻流作用,
3、有些夾雜質(zhì)點(diǎn)在一定壓力下,由于夾雜物與固態(tài)的泡沫陶瓷網(wǎng)架更具有相近的“共格對(duì)應(yīng)”關(guān)系,從而易于潤滑而產(chǎn)生吸附。這種吸附主要是以無選擇的多分子層物理吸附為主,夾雜物在過濾器網(wǎng)架上逐層粘附,直至堵塞為止 泡沫陶瓷的制備工藝下料o下料即切制泡沫塑料。網(wǎng)狀聚氨酯泡沫塑料作為 過濾器的載體,其性能直接影響過濾器的質(zhì)量,應(yīng)具 備如下特征:網(wǎng)孔均勻,確保陶瓷漿料自由滲透, 涂掛均勻;親水性,可牢固地吸附漿料;足夠的 回彈性,擠出多余漿料后能迅速恢復(fù)原形;中溫?fù)] 發(fā)性,低于陶瓷燒成溫度下?lián)]發(fā),且不污染陶瓷 o泡沫陶瓷的漿料由耐火骨料、燒結(jié)助劑、粘結(jié)劑等微粉加水制成,漿料的制備是一道至關(guān)重要的工序,陶瓷漿料應(yīng)具
4、有盡可能高的固相含量(漿料的密度1822 g/cm3,固相含量50 %65 %)、較好的觸變性和潤濕性。高的固相含量保證陶瓷顆粒最大限度地附著在泡沫塑料的絲網(wǎng)上,提高過濾器強(qiáng)度;好的觸變性便于漿料均勻成型,防止塞孔。若漿料與泡沫陶瓷的潤濕性差,漿料會(huì)聚集在泡沫結(jié)構(gòu)的交叉處,而棱線處較少,燒結(jié)后強(qiáng)度下降,甚至造成廢品。配料、制漿 耐火骨料的選材o耐火骨料的選材 o助劑與耐火骨料可形成低熔點(diǎn)相或進(jìn)行固相燒結(jié)。若助劑加入量不合適,反而妨礙低溫?zé)Y(jié)。o氟化物對(duì)降低陶瓷的燒結(jié)溫度效果極為明顯但氟化物會(huì)腐蝕設(shè)備、污染環(huán)境; o ZrO2顯著提高剛玉質(zhì)泡沫陶瓷過濾器的斷裂韌性;氧化鎂和氧化鈦增強(qiáng)其燒結(jié)致密度
5、; o SiO2+Al2O3可降低碳化硅質(zhì)過濾器的燒結(jié)溫度;o稀土氧化物和耐火粘土等可縮短鋁礬土質(zhì)陶瓷過濾器的燒結(jié)時(shí)間、降低燒結(jié)溫度等助劑的選取 粘結(jié)劑的選取o粘結(jié)劑可分常溫和高溫粘結(jié)劑,其作用是提高素坯的強(qiáng)度。常溫過濾器一般選用有機(jī)粘結(jié)劑,中溫后隨泡沫塑料一起揮發(fā);高溫粘結(jié)劑一般選用無機(jī)粘結(jié)劑。但有時(shí)粘結(jié)劑會(huì)降低過濾器的高溫性能,故有的漿料不添加粘結(jié)劑。 泡沫陶瓷的生產(chǎn)過程中常用的粘結(jié)劑o (1)聚乙烯醇為有機(jī)粘結(jié)劑,其特點(diǎn)是高溫時(shí)隨泡沫塑料一起揮發(fā),不會(huì)污染陶瓷,適用于過濾高活性合金及高溫合金;o (2)磷酸二氫鋁膠凝性較強(qiáng),但在過濾液態(tài)金屬過程時(shí)易產(chǎn)生五氧化二磷,造成污染,而且抗壓強(qiáng)度不
6、高;o (3)水玻璃 燒結(jié)時(shí)易形成玻璃相,降低陶瓷的強(qiáng)度和軟化溫度,不適于燒制用于高溫合金的過濾器;o (4)硅溶膠中SiO2呈網(wǎng)狀結(jié)構(gòu),結(jié)合力較強(qiáng),失水后的硅溶膠有很高的活性,有利于陶瓷的燒結(jié)。 其他助劑o有些助劑加入量較少,但可增加漿料的均一性、穩(wěn)定性、涂掛性和觸變性等性能,制備出性能較好的漿料。o如:為使泡沫母體能飽吸陶瓷漿料需加入增塑劑;o為防止氣泡進(jìn)入母體,形成架空現(xiàn)象,需加入消泡劑;o 陶瓷漿料中加入表面活性劑可改善陶瓷漿料與有機(jī)泡沫的潤濕性; o為增加漿料觸變性可加入一些交聯(lián)劑等 浸漬o用泡沫塑料均勻飽和浸吸陶瓷漿料,然后反復(fù)擠壓泡沫塑料,除去多余的漿料,使陶瓷顆粒充分、均勻的附
7、著在泡沫塑料上,制成素坯。此工序的關(guān)鍵是擠壓的力度和均勻性,若泡沫塑料中殘存陶瓷漿料,則會(huì)造成孔徑變小或塞孔等缺陷,反之,陶瓷漿料附著過少會(huì)影響制品的強(qiáng)度。 烘干和燒結(jié)o坯體烘干期將素坯于低溫下烘干一段時(shí)間,排除游離水,并獲得初步強(qiáng)度;此階段應(yīng)控制升溫速度和保溫溫度,避免出現(xiàn)變形、掉渣和裂紋等缺陷。o泡沫揮發(fā)期將烘干的坯體以一定的速度加熱至泡沫的燃點(diǎn)以上,保溫一段時(shí)間,使泡沫完全揮發(fā);此階段升溫不易過快,否則會(huì)降低制品的強(qiáng)度甚至造成廢品。 o?；纱善谝暂^快的速度加熱至燒結(jié)溫度,保溫一段時(shí)間,使坯體充分燒結(jié);此階段升溫速度也不易過快,否則會(huì)造成裂紋和瓷前塌落。制品燒成之后,為防止過濾器產(chǎn)生裂紋,冷卻速度不宜過快。
泡沫陶瓷過濾器
