净化软磁合金用碳化硅质泡沫陶瓷过滤器的研制

摘要

本文针对FeSiB系列非晶合金浇铸过程中存在氧含量偏高和夹杂较多的问题， 提出了采用泡沫陶瓷过滤器净化合金液体的方法，以提高合金的质量和减少或消除夹杂物的目的。泡沫陶瓷是一种孔隙率高达70~90％，具有三维立体网络骨架结构和贯通气孔的新型非金属多孔材料。碳化硅材料是共价键极强的化合物，具有良好的高温性能、电性能、机械性能和化学性能。采用碳化硅材质制备泡沫陶瓷，可将碳化硅陶瓷的优良性能和多孔陶瓷的应用有机结合起来。 本文采用有机泡沫浸渍工艺以碳化硅为主要原料，添加粘土、氧化铝成功制备出性能良好的泡沫陶瓷过滤器。通过粘度计对陶瓷浆料的流变性能进行了分析；研究了各种不同工艺因素对泡沫碳化硅陶瓷性能的影响；应用XRD、SEM等手段，对泡沫陶瓷的性能以及微观结构作了分析与探讨。 在浆料中加入适当的添加剂可获得高固相含量、均匀稳定、流变性良好的有利于浸渍的浆料。研究表明，水基浆料中加入质量分数为0.5％的分散剂PEG获得的浆料性能最优。随着浆料固相含量的提高，浆料的粘度呈升高趋势。 选用Al2O3作为烧结助剂，随着添加量的变化，碳化硅多孔陶瓷的烧结行为也有明显的不同。Al2O3最佳添加量为10％，经SEM和XRD分析，样品断面显微结构致密均匀，晶相组成为碳化硅相、莫来石相和方石英相。 实验结果表明，在1450℃、保温2h的工艺条件下，样品的抗弯强度最佳，更高的烧结温度会导致碳化硅氧化严重，生成了大量的方石英，方石英在随后的冷却过程中出现微裂纹所致，严重影响样品的强度。 现场应用表明，氧、氮、铝含量的去除率分别达到33.15％、22.79％和41.62％。