本發(fā)明涉及陶瓷領域，特別涉及一種堇青石纏繞陶瓷過濾片及其制備方法。

背景技術：

在鑄造生產中，由于非金屬夾雜物等鑄造缺陷導致的鑄件廢品率一般高達廢品總數的50％～60％。夾雜缺陷不僅嚴重降低鑄件機械性能，也對其加工性能及外觀產生有害影響。凈化液態(tài)鑄造合金，減少或消除其中各種非金屬夾雜物，無疑是獲得高質量鑄件的非常重要的技術措施。采用過濾技術可以有效地實現凈化液態(tài)鑄造合金的目的。

目前，金屬液過濾技術有三代產品，第1代產品——編織過濾網；第2代產品——直孔陶瓷過濾器；第3代產品——泡沫陶瓷過濾器。從事鑄造用陶瓷過濾器生產的企業(yè)，如美國的Hi-Tech公司、Consolidated Aluminum公司、Selee公司、ASK公司、英國的Foseco公司、捷克的Lanik公司、德國的Drache公司，中國的佛山金剛、濟南圣泉、非特、富基、寧信及科德，均以第二代和第三代產品為主。

編織過濾網過濾效果差，持續(xù)使用時間短，不利于長期的自動化作業(yè)。直孔陶瓷過濾器強度高，過濾過程中不引入雜質，但是其過濾效果不佳，而且產品較重。而泡沫陶瓷過濾器雖然過濾效果好，但是其強度低，容易破損，過濾過程經常掉渣，引入雜質。

技術實現要素：

本發(fā)明所要解決的技術問題在于，提供一種兼具強度高、孔隙率大、過濾精度高、重量較輕、不引入雜質等優(yōu)點的堇青石纏繞陶瓷過濾片。

本發(fā)明所要解決的技術問題在于，提供一種堇青石纏繞陶瓷過濾片的制備方法，工藝簡單，生產過程無模具、無載體。

為達到上述技術效果，本發(fā)明提供了一種堇青石纏繞陶瓷過濾片，所述堇青石纏繞陶瓷過濾片包括多個陶瓷環(huán)，所述陶瓷環(huán)重疊交錯在一起形成多層結構，同一層的陶瓷環(huán)等間距或不等間距分布，相鄰層的陶瓷環(huán)交錯分布；

所述堇青石纏繞陶瓷過濾片以重量份計的主要原料配方如下：

作為上述方案的改進所述堇青石纏繞陶瓷過濾片以重量份計的主要原料配方如下：

作為上述方案的改進，所述粘結劑包括低溫粘結劑和高溫粘結劑；所述低溫粘結劑為羧甲基纖維素、羥丙基甲基纖維素、聚乙烯醇、變性淀粉中的一種或組合；所述高溫粘結劑為硅溶膠、鋁溶膠中的一種或組合；

所述塑化劑為甘油。

作為上述方案的改進，所述粘結劑包括低溫粘結劑和高溫粘結劑；所述低溫粘結劑為羥丙基甲基纖維素；所述高溫粘結劑為鋁溶膠；

所述低溫粘結劑與所述高溫粘結劑的用量比為1:4-6。

作為上述方案的改進，Al₂O₃選用D50＝0.01～100μm的Al₂O₃，SiO₂選用D50＝0.01～100μm的SiO₂，堇青石選用D50＝0.01～100μm的堇青石、高嶺土選用D50＝0.01～100μm的高嶺土、鉀長石選用D50＝0.01～100μm的鉀長石、滑石選用D50＝0.01～100μm的滑石。

作為上述方案的改進，所述陶瓷環(huán)由線狀料螺旋纏繞而成，所述線狀料的的直徑為

所述陶瓷環(huán)的直徑為

所述陶瓷環(huán)的厚度為1.0～3.0mm；

所述纏繞陶瓷過濾器的孔隙率為60～80％；

所述纏繞陶瓷過濾器的尺寸為20～600mm；

所述纏繞陶瓷過濾器的厚度為5～50mm；

所述纏繞陶瓷過濾器為圓形、橢圓形、矩形、正多邊形或菱形。

相應的，本發(fā)明還提供一種堇青石纏繞陶瓷過濾片的制備方法，包括：

1、將制備堇青石纏繞陶瓷過濾片所需的主要原料均勻混合造粒，得到造粒料；

2、將所述造粒料在擠出機上擠出成線狀料；

3、線狀料在傳送帶上形成多個陶瓷環(huán)，陶瓷環(huán)重疊交錯在一起形成具有多層結構的纏繞陶瓷坯體；

4、將所述纏繞陶瓷坯體進行干燥處理；

5、將干燥后的纏繞陶瓷坯體進行燒結處理，得到堇青石纏繞陶瓷過濾片。

作為上述方案的改進，步驟1包括：

稱量制備纏繞陶瓷過濾器所需的主要原料；

將制備纏繞陶瓷過濾器所需的主要原料均勻混合成混合料；

將混合料加入5％～25％水，通過電動攪拌機攪拌均勻，形成泥料，并將泥料陳腐20～30小時；

將陳腐后的泥料通過真空造粒機進行練泥造粒，造粒后泥料陳腐20～30小時。

作為上述方案的改進，線狀料的擠出速度為0.2米/分鐘～3米/分鐘；所述傳送帶設于所述擠出機的擠出機嘴的下方，所述傳送帶的傳輸速度為5米/分鐘～25米/分鐘，所述擠出機的擠出機嘴與傳送帶的距離為10mm～1000mm。

作為上述方案的改進，所述干燥處理為紅外線干燥，干燥溫度為50～200℃。

作為上述方案的改進，所述燒結處理的燒結溫度為1200～1450℃，燒成時間為20～23小時。

實施本發(fā)明具有如下有益效果：

本發(fā)明通過采用無模具、無載體的擠出纏繞成型法，獲得具備三維孔結構、孔隙率達到60～80％、常溫抗折強度≥2.5Mpa、1200℃殘余空冷抗折強度≥1.2MPa的高抗熱震性能的纏繞陶瓷過濾片，產品制造過程對環(huán)境無污染，所述堇青石纏繞陶瓷過濾片兼具了強度高、不掉渣、過濾精度高、重量較輕、孔隙率大等優(yōu)點，不僅可以大規(guī)模有效的過濾熔融金屬，降低雜質含量，而且可防止熔融金屬產生渦流，緩和沖擊，獲得質地均一、性能良好的鑄件。

附圖說明

圖1是本發(fā)明一種堇青石纏繞陶瓷過濾片的示意圖；

圖2是圖1所示的堇青石纏繞陶瓷過濾片的主視圖；

圖3是圖2所示的A-A截面；

圖4是圖1所示的陶瓷環(huán)的示意圖；

圖5是本發(fā)明一種堇青石纏繞陶瓷過濾片的制備方法的流程圖。

具體實施方式

為使本發(fā)明的目的、技術方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結合附圖對本發(fā)明作進一步地詳細描述。

如圖1-4所示，本發(fā)明提供了一種堇青石纏繞陶瓷過濾片10，包括多個陶瓷環(huán)1，所述陶瓷環(huán)1重疊交錯在一起形成多層結構，多個陶瓷環(huán)1可以是相同的，也可以是不同的。同一層的陶瓷環(huán)1等間距或不等間距分布，相鄰層的陶瓷環(huán)1交錯分布。

其中，所述堇青石纏繞陶瓷過濾片以重量份計的主要原料配方如下：

優(yōu)選的，所述堇青石纏繞陶瓷過濾片以重量份計的主要原料配方如下：

具體的，Al₂O₃、SiO₂、堇青石、高嶺土、鉀長石、滑石優(yōu)先選用一定粒徑的原料，Al₂O₃選用D50＝0.01～100μm的Al₂O₃，SiO₂選用D50＝0.01～100μm的SiO₂，堇青石選用D50＝0.01～100μm的堇青石、高嶺土選用D50＝0.01～100μm的高嶺土、鉀長石選用D50＝0.01～100μm的鉀長石、滑石選用D50＝0.01～100μm的滑石。本發(fā)明需要將Al₂O₃、SiO₂、堇青石、高嶺土、鉀長石、滑石的粒徑控制在0.01～100μm，通過控制原料的顆粒級配，使得成品燒成收縮小，尺寸容易受控。所述Al₂O₃、SiO₂、堇青石、高嶺土、鉀長石、滑石的粒徑若大于100μm，不容易形成連續(xù)有韌性的纏繞絲。所述Al₂O₃、SiO₂、堇青石、高嶺土、鉀長石、滑石的粒徑若小于0.01μm，成本高昂。

更佳的，Al₂O₃選用D50＝0.01～50μm的Al₂O₃，SiO₂選用D50＝0.01～50μm的SiO₂，堇青石選用D50＝0.01～50μm的堇青石、高嶺土選用D50＝0.01～50μm的高嶺土、鉀長石選用D50＝0.01～50μm的鉀長石、滑石選用D50＝0.01～50μm的滑石。

需要說明的是，D50：指一個樣品的累計粒度分布百分數達到50％時所對應的粒徑。它的物理意義是指粒徑大于它的顆粒占50％，小于它的顆粒也占50％，D50也叫中值粒徑或中位徑。D50通常用來表示粉體的平均粒度。

所述粘結劑包括低溫粘結劑和高溫粘結劑；所述低溫粘結劑為羧甲基纖維素、羥丙基甲基纖維素、聚乙烯醇、變性淀粉中的一種或組合；所述高溫粘結劑為硅溶膠、鋁溶膠中的一種或組合；所述塑化劑為甘油。

優(yōu)選的，所述低溫粘結劑為羥丙基甲基纖維素，高溫粘結劑為鋁溶膠。所述低溫粘結劑與所述高溫粘結劑的用量比為1:4-6。

低溫粘結劑可以使半成品干燥后有較高強度，便于運輸和加工。高溫粘結劑如硅溶膠或鋁溶膠不僅在中低溫干燥后使半成品具有較高強度，且高溫燒結過程中其成分納米級的二氧化硅或氧化鋁填充間隙，還可與體系中的氧化鋁或二氧化硅生成抗熱震性能優(yōu)越的莫來石相。

進一步，關于堇青石纏繞陶瓷過濾片10的具體結構，其優(yōu)選方案是：

所述堇青石纏繞陶瓷過濾片10包括多個相同的陶瓷環(huán)1，同一層的陶瓷環(huán)1等間距均勻分布，同一層陶瓷環(huán)1的圓心之間的距離小于等于陶瓷環(huán)的直徑，相鄰層的陶瓷環(huán)1交錯分布，相鄰層陶瓷環(huán)1的圓心之間的距離小于陶瓷環(huán)的直徑。

更佳的，所述堇青石纏繞陶瓷過濾片10由多個相同的陶瓷環(huán)1組成，同一層的陶瓷環(huán)1等間距均勻分布，同一層陶瓷環(huán)1的圓心之間的距離小于陶瓷環(huán)的直徑，相鄰層的陶瓷環(huán)1交錯分布，相鄰層陶瓷環(huán)1的圓心之間的距離小于等于陶瓷環(huán)的半徑。

所述陶瓷環(huán)1由線狀料螺旋纏繞而成，所述線狀料的的直徑為所述陶瓷環(huán)1的直徑為所述陶瓷環(huán)1的厚度為1.0～3.0mm。優(yōu)選的，所述陶瓷環(huán)1的直徑為所述陶瓷環(huán)1的厚度為1.5～2.5mm。

所述堇青石纏繞陶瓷過濾片可以是任意形狀，優(yōu)選的，所述堇青石纏繞陶瓷過濾片為圓形、橢圓形、矩形、正多邊形或菱形。更佳的，所述堇青石纏繞陶瓷過濾片為圓形、矩形或正多邊形。

所述堇青石纏繞陶瓷過濾片的孔隙率為60～80％；所述堇青石纏繞陶瓷過濾片的尺寸為20～600mm；所述堇青石纏繞陶瓷過濾片的厚度為5～50mm。優(yōu)選的，所述堇青石纏繞陶瓷過濾片的孔隙率為70～80％；所述堇青石纏繞陶瓷過濾片的尺寸為50～500mm；所述堇青石纏繞陶瓷過濾片的厚度為10～50mm。

如圖5所示，本發(fā)明提供了一種堇青石纏繞陶瓷過濾片的制備方法，包括：

S101、將制備堇青石纏繞陶瓷過濾片所需的主要原料均勻混合造粒，得到造粒料；

具體的，步驟S101包括：

1、稱量制備堇青石纏繞陶瓷過濾片所需的主要原料；

2、將制備堇青石纏繞陶瓷過濾片所需的主要原料均勻混合成混合料；

3、將混合料加入水，通過電動攪拌機攪拌均勻，形成泥料，并將泥料陳腐20～30小時；

優(yōu)選的，將混合料加入水在電動攪拌機中攪拌30～60分鐘，得到均勻泥料，并將泥料陳腐24小時，水的加入量為混合料的5％～25％。

4、將陳腐后的泥料通過真空造粒機進行練泥造粒，造粒后泥料陳腐20～30小時。

優(yōu)選的，將陳腐后的泥料通過真空造粒機進行練泥造粒2～5次，泥料水分控制在12～15％，造粒后泥料陳腐24小時。

S102、將所述造粒料在擠出機上擠出成線狀料。

線狀料的擠出速度為0.2米/分鐘～3米/分鐘；

優(yōu)選的，所述線狀料的擠出速度為0.5米/分鐘～2.5米/分鐘，所述線狀料的的直徑為

更佳的，所述線狀料的擠出速度為0.8米/分鐘～2.0米/分鐘，所述線狀料的的直徑為

S103、線狀料在傳送帶上形成多個陶瓷環(huán)，陶瓷環(huán)重疊交錯在一起，形成具有多層結構的纏繞陶瓷坯體。

所述傳送帶設于所述擠出機的擠出機嘴的下方，所述傳送帶的傳輸速度為5米/分鐘～25米/分鐘，所述擠出機的擠出機嘴與傳送帶的距離為10mm～1000mm；優(yōu)選的，所述傳送帶的傳輸速度為10米/分鐘～15米/分鐘；所述擠出機的擠出機嘴與傳送帶的距離為50mm～500mm。更佳的，所述傳送帶的傳輸速度為11米/分鐘～14米/分鐘；所述擠出機的擠出機嘴與傳送帶的距離為80mm～450mm。

本發(fā)明通過控制線狀料的擠出速度以及控制傳送帶的傳輸速度，保證陶瓷環(huán)均勻分布重疊，通過控制線狀料的擠出速度、傳送帶的傳輸速度以及擠出機的擠出機嘴與傳送帶的距離，保證陶瓷環(huán)的直徑范圍，從而保證本發(fā)明過濾器具有良好的過濾效果。

S104、將所述纏繞陶瓷坯體進行干燥處理；

所述干燥處理的干燥溫度為50～200℃，干燥時間為8～15分鐘，干燥后纏繞陶瓷半成品的水分控制在2％以下。所述干燥處理優(yōu)先為紅外線干燥，但其也可以是其他干燥方式，其實施方式并不局限于本發(fā)明所舉實施例。

S105、將干燥后的纏繞陶瓷坯體進行燒結處理，得到堇青石纏繞陶瓷過濾片。

所述燒結處理的燒結溫度為1200～1450℃，燒成時間為20～23小時。

將本發(fā)明堇青石纏繞陶瓷過濾片和傳統的泡沫陶瓷過濾器、直孔陶瓷過濾器做性能檢測，結果如下：

需要說明的是，通量的測量方法為：將堇青石纏繞陶瓷過濾片、泡沫陶瓷過濾器、直孔陶瓷過濾器置于固定模型中，澆注重量為700～1100g，粘度為600～800厘泊的PVA膠水，用秒表計算所用時間，所澆注膠水重量除以澆注所用時間即為過濾器通量。優(yōu)選的，所述PVA膠水重量為700～1000g，粘度為650～750厘泊。

下面以具體實施例進一步闡述本發(fā)明

實施例1

1、配方：Al₂O₃粉料5.7kg，SiO₂粉料0.9kg，高嶺土粉料0.7kg，堇青石粉料2kg，滑石粉料0.35kg，鉀長石粉料0.25kg，鋁溶膠0.5kg，羥丙基甲基纖維素0.1kg，甘油0.2kg，水1.2kg。

2、制備方法：先將稱量好的Al₂O₃粉料、SiO₂粉料、高嶺土粉料、堇青石粉料、滑石粉料、鉀長石粉料、羥丙基甲基纖維素置于電動攪拌機混合均勻，將稱量好的鋁溶膠和水緩慢加入混合粉料中，繼續(xù)混料50分鐘，獲得均勻的泥料，泥料水分為14.2％，陳腐24小時后進行真空造粒5次，將造粒后的泥條陳腐24小時；然后用真空擠出機塑性擠出成線狀料，線狀料的擠出速度為1.5米/分鐘，線狀料在傳送帶上形成多個陶瓷環(huán)，陶瓷環(huán)重疊交錯在一起形成具有多層結構的纏繞陶瓷坯體；所述傳送帶設于所述擠出機的擠出機嘴的下方，所述傳送帶的傳輸速度為15米/分鐘，所述擠出機的擠出機嘴與傳送帶的距離為10mm～1000mm；纏繞陶瓷坯體通過裁切，在170℃干燥，坯體的水分控制在1.6％，干燥后的纏繞陶瓷坯體在1310℃空氣氣氛下燒成，燒成時間21小時。

3、燒成的堇青石纏繞陶瓷過濾片比重為0.75g/cm³，孔隙率為71％，常溫抗折強度2.9MPa，1200℃殘余空冷抗折強度1.6MPa，通量為28g/cm³。

實施例2

1、配方：Al₂O₃粉料5.7kg，SiO₂粉料1.0kg，高嶺土粉料0.65kg，堇青石粉料2kg，滑石粉料0.3kg，鉀長石粉料0.25kg，鋁溶膠0.50kg，羥丙基甲基纖維素0.1kg，甘油0.2kg，水1.0kg。

2、制備方法：先將稱量好的Al₂O₃粉料、SiO₂粉料、高嶺土粉料、堇青石粉料、滑石粉料、鉀長石粉料、羥丙基甲基纖維素置于電動攪拌機混合均勻，將稱量好的鋁溶膠和水緩慢加入混合粉料中，繼續(xù)混料35分鐘，獲得均勻的泥料，泥料水分為14.7％，陳腐24小時后進行真空造粒5次，將造粒后的泥條陳腐24小時；然后用真空擠出機塑性擠出成線狀料，線狀料的擠出速度為3米/分鐘，線狀料在傳送帶上形成多個陶瓷環(huán)，陶瓷環(huán)重疊交錯在一起形成具有多層結構的纏繞陶瓷坯體；所述傳送帶設于所述擠出機的擠出機嘴的下方，所述傳送帶的傳輸速度為25米/分鐘，所述擠出機的擠出機嘴與傳送帶的距離為1000mm；纏繞陶瓷坯體通過裁切，在200℃干燥，坯體的水分控制在1.6％，干燥后的纏繞陶瓷坯體在1350℃空氣氣氛下燒成，燒成時間21小時。

3、燒成的堇青石纏繞陶瓷過濾片比重為0.85g/cm³，孔隙率為75％，常溫抗折強度3.2MPa，1200℃殘余空冷抗折強度2.0MPa，通量為30.0g/cm³。

實施例3

1、配方：Al₂O₃粉料4kg，SiO₂粉料0.5kg，高嶺土粉料0.45kg，堇青石粉料3kg，滑石粉料0.5kg，鉀長石粉料0.2kg，鋁溶膠0.40kg，羥丙基甲基纖維素0.1kg，甘油0.2kg，水1.0kg。

2、制備方法：先將稱量好的Al₂O₃粉料、SiO₂粉料、高嶺土粉料、堇青石粉料、滑石粉料、鉀長石粉料、羥丙基甲基纖維素置于電動攪拌機混合均勻，將稱量好的鋁溶膠和水緩慢加入混合粉料中，繼續(xù)混料40分鐘，獲得均勻的泥料，泥料水分為14.7％，陳腐24小時后進行真空造粒5次，將造粒后的泥條陳腐24小時；然后用真空擠出機塑性擠出成線狀料，線狀料的擠出速度為2.5米/分鐘，線狀料在傳送帶上形成多個陶瓷環(huán)，陶瓷環(huán)重疊交錯在一起形成具有多層結構的纏繞陶瓷坯體；所述傳送帶設于所述擠出機的擠出機嘴的下方，所述傳送帶的傳輸速度為20米/分鐘，所述擠出機的擠出機嘴與傳送帶的距離為500mm；纏繞陶瓷坯體通過裁切，在100℃干燥，坯體的水分控制在1.5％，干燥后的纏繞陶瓷坯體在1300℃空氣氣氛下燒成，燒成時間22小時。

3、燒成的堇青石纏繞陶瓷過濾片比重為0.72g/cm³，孔隙率為73％，常溫抗折強度3.0MPa，1200℃殘余空冷抗折強度1.8MPa，通量為25g/cm³。

實施例4

1、配方：Al₂O₃粉料2kg，SiO₂粉料0.5kg，高嶺土粉料0.30kg，堇青石粉料1kg，滑石粉料0.1kg，鉀長石粉料0.1kg，鋁溶膠0.50kg，羥丙基甲基纖維素0.1kg，甘油0.2kg，水1.0kg。

2、制備方法：先將稱量好的Al₂O₃粉料、SiO₂粉料、高嶺土粉料、堇青石粉料、滑石粉料、鉀長石粉料、羥丙基甲基纖維素置于電動攪拌機混合均勻，將稱量好的鋁溶膠和水緩慢加入混合粉料中，繼續(xù)混料45分鐘，獲得均勻的泥料，泥料水分為14.6％，陳腐24小時后進行真空造粒5次，將造粒后的泥條陳腐24小時；然后用真空擠出機塑性擠出成線狀料，線狀料的擠出速度為1.5米/分鐘，線狀料在傳送帶上形成多個陶瓷環(huán)，陶瓷環(huán)重疊交錯在一起形成具有多層結構的纏繞陶瓷坯體；所述傳送帶設于所述擠出機的擠出機嘴的下方，所述傳送帶的傳輸速度為15米/分鐘，所述擠出機的擠出機嘴與傳送帶的距離為800mm；纏繞陶瓷坯體通過裁切，在150℃干燥，坯體的水分控制在1.6％，干燥后的纏繞陶瓷坯體在1350℃空氣氣氛下燒成，燒成時間21小時。

3、燒成的堇青石纏繞陶瓷過濾片比重為0.67g/cm³，孔隙率為75％，常溫抗折強度2.7MPa，1200℃殘余空冷抗折強度1.4MPa，通量為17g/cm³。

實施例5

1、配方：Al₂O₃粉料6kg，SiO₂粉料2.5kg，高嶺土粉料1kg，堇青石粉料4.5kg，滑石粉料0.45kg，鉀長石粉料1kg，鋁溶膠0.50kg，羥丙基甲基纖維素0.1kg，甘油0.2kg，水1.0kg。

2、制備方法：先將稱量好的Al₂O₃粉料、SiO₂粉料、高嶺土粉料、堇青石粉料、滑石粉料、鉀長石粉料、羥丙基甲基纖維素置于電動攪拌機混合均勻，將稱量好的鋁溶膠和水緩慢加入混合粉料中，繼續(xù)混料35分鐘，獲得均勻的泥料，泥料水分為14.7％，陳腐24小時后進行真空造粒5次，將造粒后的泥條陳腐24小時；然后用真空擠出機塑性擠出成線狀料，線狀料的擠出速度為2.7米/分鐘，線狀料在傳送帶上形成多個陶瓷環(huán)，陶瓷環(huán)重疊交錯在一起形成具有多層結構的纏繞陶瓷坯體；所述傳送帶設于所述擠出機的擠出機嘴的下方，所述傳送帶的傳輸速度為22米/分鐘，所述擠出機的擠出機嘴與傳送帶的距離為600mm；纏繞陶瓷坯體通過裁切，在200℃干燥，坯體的水分控制在1.6％，干燥后的纏繞陶瓷坯體在1380℃空氣氣氛下燒成，燒成時間22小時。

3、燒成的堇青石纏繞陶瓷過濾片比重為0.88g/cm³，孔隙率為80％，常溫抗折強度2.8MPa，1200℃殘余空冷抗折強度1.5MPa，通量為30g/cm³。

以上所述是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應當指出，對于本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也視為本發(fā)明的保護范圍。