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过滤介质及其制备方法以及带有该过滤介质的净化装置

摘要

过滤介质及其制备方法以及带有该过滤介质的净化装置,过滤介质按重量百分比由以下组分制成:磷酸镁0.5-5%;聚乙烯醇1-5%;消泡剂0.1-1%;富铈稀土0.1-0.5%;其余组分为水。该过滤介质的制备方法包括以下步骤:步骤1、前处理;步骤2、制浆;步骤3,涂挂;步骤4,烘干;步骤5,烧结。带有过滤介质的净化装置包括可绕入口轴线旋转的三通、与所述三通的入口连接的浇道、分别与三通的两个出口连接的过滤管、过滤介质、收集槽以及密封保护罩。本发明过滤介质利可拦截不同尺寸的杂质,尤其能够有效拦截粒径5微米以下的杂质,该过滤介质具有良好的常温强度和高温强度,能够适应在净化过程中的温度变化,保证净化装置的净化效果。

著录项

  • 公开/公告号CN104988326A

    专利类型发明专利

  • 公开/公告日2015-10-21

    原文格式PDF

  • 申请/专利权人 何明亮;

    申请/专利号CN201510458817.8

  • 发明设计人 何明亮;

    申请日2015-07-30

  • 分类号C22B9/02(20060101);

  • 代理机构44101 深圳市中知专利商标代理有限公司;

  • 代理人张志凯;张学群

  • 地址 518000 广东省深圳市南山区科技园北区松坪山三期西区3栋

  • 入库时间 2023-12-18 11:33:29

法律信息

  • 法律状态公告日

    法律状态信息

    法律状态

  • 2019-09-13

    专利权的转移 IPC(主分类):C22B9/02 登记生效日:20190823 变更前: 变更后: 申请日:20150730

    专利申请权、专利权的转移

  • 2017-11-24

    授权

    授权

  • 2015-11-18

    实质审查的生效 IPC(主分类):C22B9/02 申请日:20150730

    实质审查的生效

  • 2015-10-21

    公开

    公开

说明书

技术领域

本发明涉及金属和合金净化领域,尤其是用于净化金属和合金的过滤介质、制备方法及带有该过滤介质的净化装置。

背景技术

目前,航空、航天和武器装备等由于特殊的工作环境,结构减重和结构承载与功能一体化是其发展的重要方向,镁合金具有密度小、比强度和比刚度高、抗震性能优良和切削加工性能好等优点,在航空航天和国防军事工业领域具有广阔的应用前景,被誉为21世纪资源与环境可持续发展的绿色材料,已成为世界各国普遍关注的焦点。镁是地球上储量最丰富的元素之一,而我国是镁资源和镁合金生产大国,镁和镁合金锭产量占世界总产量的一半以上。大量采用镁合金制造航天器和武器装备零部件可达到最大的减重效果,将是未来航空航天和国防军事工业发展的重要方向。

“扁担上有个结,在使用中容易断;金属或合金洁净度低,中间有杂质,它们在使用中容易失效。”我国很多战术、战略级的设备和装置至今发展缓慢,例如:航空母舰、驱逐舰、潜艇、战机、燃气轮机、内燃机,究其原因是材料不行,通过和同牌号优质材料对比分析,我们发现这些材料成分相同,但材料的洁净度有天壤之别。当前镁合金大多用作非结构件,其中一个关键原因是镁合金内的夹杂物含量偏高,严重影响了其力学性能的发挥。近年来,随着对镁合金研究的不断深入,人们发现镁合金低的洁净度已成为制约镁合金应用的关键瓶颈之一。

到目前为止,人们对合金的净化已经发展了3.5代。

第1代:雏形。从人类开始冶炼金属开始,就懂得了用C元素还原,空气中的氧气氧化的化学净化方法,通过简单的造渣过程,调控合金中的O元素、C元素、S元素、P元素,从而提升合金的性能。

第2代:化学净化。18世纪-19世纪中期,人类开始用不同的造渣方法、气体分压法,甚至真空环境,通过添加化学试剂对合金进行净化,例如:覆盖剂、打渣剂、清炉剂等,清除金属或合金中的杂质,目的调控合金中的O元素、C元素、S元素、P元素等,从而提升金属或合金的性能,这推动了人类社会的快速进步。

第3代:物理净化。19世纪中期到2007年。在之前的基础上,人类开始用物理介质(过滤网、堆积球、泡沫陶瓷等)对合金进行过滤,清除其中的氧化物,调控合金中的O元素、C元素、S元素、P元素等,从而提升合金的性能,这些先进合金推动了人类社会的快速向星球外空间的迈进。对于合金中的细小的夹杂物,尤其是1-10微米级别的夹杂物的存在,直接影响合金的使用性能,我国相当多的尖端技术无法攻破,其根本点与材料洁净度直接相关,其背后就是金属或合金材料中的夹杂物无法有效的去除。在前三代技术的基础上,深净化技术能够有效去除合金中的1微米以上的夹杂物,大幅度提升合金的性能,从而使深净化工艺加工后的返回料能够再次投入生产,可为企业带来可观的收益。镁合金中的杂质根据成分和结构不同,分为非金属夹杂和金属夹杂。非金属夹杂以镁的氮氧化物为主,如MgO、Mg3N2等;金属夹杂以Fe、Ni、Cu等为主。夹杂物一般以薄膜状、粒子状或簇状的形态残留在镁合金件的基体或晶界上。镁合金中的杂质严重地破坏镁合金的内在完整性,影响镁合金的品质,降低镁合金的性能。同时,极大地限制了其它强化手段(如热处理、微合金化、变质等)的作用效果。非金属夹杂还降低镁合金熔体的流动性,恶化合金的铸造性能,割裂镁基体,提供裂纹源,造成应力集中,严重地降低合金的强度、韧性和疲劳性能等,还伴生缩松、气孔等缺陷。夹杂还在镁合金中形成硬质点,导致加工性能和表面光洁度差,同时对抗腐蚀性也很不利。Fe、Ni、Cu等金属夹杂在镁合金中的固溶度都很小,铁以与镁合金基体有很大电位差的不溶铁相的形式分布于晶界,而Ni、Cu常和镁形成热处理不溶的Mg2Ni、Mg2Cu等金属化合物相,以网状分布于晶界,降低镁的耐蚀性,同时也使合金的塑性降低。

采用化学净化的方法,由于使用化学材料,例如:氟化物、氯气、硝酸盐、硫化物、易挥发物,产生的渣和产生的气体成为工业排放,不仅对操作人员的身体造成危害,而且增加了环境的负担;

采用物理净化方法,需要增加大压头,使金属或合金的在重力的作用下通过过滤介质。这种方法虽然对拦截5-10微米以上级别的夹杂物有效,但对5微米以下级别的夹杂物有拦截效果,但效果不佳;这种为了增加压头消耗了宝贵的金属材料,降低了材料的回收率;如果在开放的空间进行物理净化,空气中氧气、水蒸气必然混入金属或合金中,形成2次夹杂物,影响材料的后续使用。

公告号为CN102069147A的专利中金属浇道制作困难,且存在偏心,导致生产中发生剧烈震动;过滤介质放置非常困难,且放置过程中容易碰伤而产生掉渣,导致过滤介质碎屑混入合金;除真空外的生产过程中,过滤过程中气体氛围不可控,空气中的氧气和水蒸气和合金形成2次夹杂。申请号为200910008119.2的专利公开了一种离心转子,将过滤介质直接做成转子的一部分,其不仅制作困难,且尺寸大的过滤介质制作困难,变形严重、废品率非常高,在工程中与转子的其他部分经常发生干涉而破损产生碎屑污染金属;除真空外的生产过程中,过滤过程中气体氛围不可控,空气中的氧气和水蒸气和合金形成2次夹杂,故亟需一种能克服上述缺陷的净化装置。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种有效拦截熔点在1000℃以下的有色金属或合金尤其是镁合金熔体中粒径在5微米以下杂质的过滤介质及其制备方法,同时还提供带有该过滤介质的净化装置,该净化装置制造、组装方便,结构稳固,且可避免空气污染熔体。

为了解决上述技术问题,本发明提供了一种过滤介质,按重量百分比由以下组分制成:

其余组分为水。

本发明还提供了一种上述过滤介质的制备方法,包括以下步骤:

步骤1、前处理,将三维聚氨酯泡沫海绵骨架浸入浓度为10%~20%质量比的NaOH溶液中,在40~60℃温度下水解2~4h,然后反复揉搓并用清水冲洗后晾干;

步骤2、制浆,将聚乙烯醇和磷酸镁溶解在水中,使用剪切分散机进行搅拌,搅拌速度为100~500转/分钟,加入消泡剂,水溶液温度控制在40-60℃,将200目纯氧化镁粉料和400目纯氧化镁粉料按照3:1的质量比倒入上述溶液中,200目纯氧化镁粉料和400目纯氧化镁粉料的质量占总质量的75~85%,使用剪切分散机进行搅拌,搅拌的速度80~300转/分钟;

步骤3,涂挂,将前处理后的三维聚氨酯泡沫海绵骨架浸入到步骤2获得的浆料中,充分排出骨架中的气体,不断进行挤压,使其表面及内部均匀涂挂上浆料,捞出后,在其侧边涂抹上浆料,形成封闭侧壁;

步骤4,烘干,首先自然阴干,将涂挂的放置于阴凉通风处,进行阴干处理,12-48小时,使得骨架材料尺寸充分稳定,制成过滤介质的待烘干半成品;然后电炉烘干,将阴干后的过滤介质半成品放入烘干炉内进行烘干,烘干炉的升温速度为0.5-5℃/min,升温到90-120℃,保温1-2小时,然后随炉冷却,充分去除浆料中的可挥发物质,完成骨架材料的应力消除,制成过滤介质的待烧结半成品;

步骤5,烧结,包括400℃以下的低温区烧结和400℃以上到1200℃的中温区烧结,低温区烧结时,200℃以下升温速度为2-5℃/min,200℃以上到400℃升温速度为1-3℃/min,在400℃保温30分钟;中温区烧结时,400℃以上到1200℃,升温速度为3-5℃/min,在1200℃保温6-10小时,然后随炉冷却,制成过滤介质。

本发明还提供了一种带有上述过滤介质的净化装置,包括可绕入口轴线旋转的三通、与所述三通的入口连接的浇道、分别与三通的两个出口连接的过滤管、过滤介质、收集槽以及密封保护罩,所述过滤管相对三通出口的另一端具有可供合金熔体流出的通孔,过滤介质置于过滤管内,收集槽呈环形,其槽口设于过滤管通孔的旋转轨迹正下方,收集槽底部开有可供熔体流出的通孔,所述三通、过滤介质、收集槽以及浇道入口以下部位均设在密封保护罩内,所述密封保护罩内设有加热丝和用于充入和排出保护性气体的通气口。

优选地,所述三通底部与可绕轴线旋转的转轴连接且其入口的轴线与转轴的轴线重合,转轴上固定有可支撑过滤管的工作台。

优选地,所述过滤管中的过滤介质的孔隙密度沿液流方向从疏到密。

优选地,所述过滤介质与三通出口之间设有用于限制过滤介质移动的限位环。

优选地,所述浇道外壁与密封保护罩通过轴承连接。

优选地,所述收集槽的每个通孔正下方均设有用于盛装熔体的铸锭模。

优选地,所述收集槽的外侧壁高于过滤管的通孔高度。

优选地,所述收集槽底部铺有过滤介质。

本发明过滤介质利用三维聚氨酯泡沫海绵作为骨架,在骨架涂挂浆料并经过烘干和烧结程序得到过滤介质,通过选择不同孔隙密度的三维聚氨酯泡沫海绵作为骨架制备不同孔隙密度的过滤介质,从而拦截不同尺寸的杂质,尤其能够有效拦截粒径5微米以下的杂质,该过滤介质具有良好的常温强度和高温强度,能够适应在净化过程中的温度变化,保证净化效果。

本发明还提供了带有该过滤介质的净化装置,本净化装置分别将浇道和带有过滤介质的过滤管装在三通的入口和出口,并通过电机驱动三通旋转,从而使熔体在离心力的作用下向过滤管出口流动,熔体经过过滤管内的过滤介质以去除杂质,与现有技术中3代物理净化采用重力压头净化相比,采用离心力净化熔体减少了过滤介质和耐火材料的消耗,降低了生产成本;过滤介质可放进过滤管中,安装和拆卸方便,避免碰伤掉屑混入合金中,同时使本净化装置的组装更方便,避免一体成型制造导致高难度和低良品率,结构稳固,有效避免偏心和变型;本净化装置还包括密封保护罩,密封保护罩内可充入氩气等保护气体,有效避免空气中的氧气和水蒸气污染熔体,提升净化效果。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式,对本发明作进一步地详细说明:

图1为本发明带有过滤介质的净化装置的主视剖视图。

图2为过滤介质的立体图。

图3为收集槽的俯视图。

具体实施方式

实施例1

本实施例的配置过滤介质的浆料溶剂按重量百分比由以下组分制成:0.5%的磷酸镁,1%的聚乙烯醇,0.1%的消泡剂,0.1%的富铈稀土,其余组分为水。

本实施例还提供了按照上述组分和含量制备过滤介质的方法,包括以下步骤:

步骤1、前处理,将三维聚氨酯泡沫海绵骨架浸入浓度为10%%质量比的NaOH溶液中,在40℃温度下水解2h,然后反复揉搓并用清水冲洗后晾干;

步骤2、制浆,将聚乙烯醇和磷酸镁溶解在水中,使用剪切分散机进行搅拌,搅拌速度为10转/分钟,加入消泡剂,水溶液温度控制在40℃,将200目纯氧化镁粉料和400目纯氧化镁粉料按照3:1的质量比倒入上述溶液中,同时加入富铈稀土,200目纯氧化镁粉料和400目纯氧化镁粉料的质量占总质量的75%,使用剪切分散机进行搅拌,搅拌的速度80转/分钟;

步骤3,涂挂,将前处理后的三维聚氨酯泡沫海绵骨架浸入到步骤2获得的浆料中,充分排出骨架中的气体,不断进行挤压,使其表面及内部均匀涂挂上浆料,捞出后,在其侧边涂抹上浆料,形成封闭侧壁,防止在使用中从侧壁泄露熔体,待烘干;

步骤4,烘干,首先自然阴干,将涂挂的放置于阴凉通风处,进行阴干处理,阴干12小时,使得骨架材料尺寸充分稳定,制成过滤介质的待烘干半成品;然后电炉烘干,将阴干后的过滤介质半成品放入烘干炉内进行烘干,烘干炉的升温速度为0.5℃/min,升温到90℃,保温1小时,然后随炉冷却,充分去除浆料中的可挥发物质,完成骨架材料的应力消除,制成过滤介质的待烧结半成品;

步骤5,烧结,包括400℃以下的低温区烧结和400℃以上到1200℃的中温区烧结,低温区烧结时,200℃以下升温速度为2℃/min,200℃以上到400℃升温速度为1℃/min,防止粘结剂挥发速度过快而在试样粉料堆积体中形成微小裂纹而降低试样的强度和表面质量,甚至造成废品,在400℃保温30分钟,防止骨架材料挥发造成半成品失稳,出现碎末化,在此过程中三维聚氨酯泡沫海绵骨架因高温挥发,从而形成用于拦截杂质的孔隙;

中温区烧结时,400℃以上到1200℃,升温速度为3℃/min,这时磷酸镁即将开始发生分解:Mg3(PO4)2→MgO+P2O5;在烧结的过程中P2O5挥发,留下活性分子状态的[MgO]将MgO颗粒粘结起来,成为三维立体的结构;在1200℃保温6小时,是为了达到最好的常温强度与高温强度,在此阶段,氧化镁由于富铈稀土的固溶效应,同时使由于大量晶粒相变而产生的应力得到释放,然后随炉冷却,制成过滤介质,如图2所示,所述过滤介质3四周侧边封闭,正面和背面可供熔体通过并拦截杂质。

经试验,本实施例获得的过滤介质3有效拦截熔点在1000℃以下的有色金属或合金尤其是镁合金熔体中的杂质,可选择不同孔隙密度的三维聚氨酯泡沫海绵作为骨架制备不同孔隙密度的过滤介质3,从而拦截不同尺寸的杂质,尤其能够有效拦截粒径5微米以下的杂质。外观无细微裂纹,具有良好的常温强度和高温强度,能够适应在净化过程中的温度变化,具有良好的抗热震性。

获得过滤介质后即可制造带有该过滤介质的净化装置,如图1所示为本发明净化装置的主视剖视图,该净化装置包括可绕入口轴线旋转的三通8、与所述三通8的入口连接的浇道7、分别与三通8的两个出口连接的过滤管4、过滤介质3、收集槽10以及密封保护罩1。

所述过滤管4相对三通8出口的另一端具有可供熔体流出的通孔,多个过滤介质3置于过滤管4内,过滤介质3的侧边与过滤管4内壁相贴,过滤介质3正面和背面垂直于过滤管4轴线以净化熔体。所述过滤介质3与三通8出口之间设有用于限制过滤介质3移动的限位环2,过滤管4中的过滤介质3的孔隙密度沿液流方向(即从三通8出口至虑管4通孔)从疏到密,以便依次拦截从大到小的杂质。

所述三通8底部与可绕轴线旋转的转轴14连接且其入口的轴线与转轴14的轴线重合,转轴14由电机12驱动旋转,转轴14上固定有可支撑过滤管4的工作台6,也就是说转轴14旋转时,三通8、浇道7、过滤管4和工作台6也会随之旋转,熔体在离心力的作用下流向过滤管4通孔,经过过滤介质3时杂质被拦截。所述浇道7外壁与密封保护罩1通过轴承连接。

如图3所示,收集槽10呈环形,其槽口设于过滤管4通孔的旋转轨迹正下方,收集槽1的外侧壁高于过滤管4的通孔的高度,以便收集从过滤管4的通孔甩出的熔体。收集槽1底部开有可供熔体流出的通孔,通孔正下方设有可接收熔体并形成铸型的铸锭模13,收集槽1底部铺有过滤介质5,以便熔体进入铸锭模13之前进一步过滤熔体中的杂质。所述三通8、过滤介质3、收集槽10、铸锭模13以及浇道7入口以下部位设在密封保护罩1内,所述密封保护罩1内设有加热丝9和用于充入和排出保护性气体(如氩气)的通气口11,保护性气体可避免熔体被空气中的氧气和水汽污染。

使用该净化装置时应按以下步骤实施:

1、过滤管准备:将过滤介质3塞入过滤管4中,用限位环2固定过滤介质3,然后将其放入烘干炉中进行烘干,温度最低为120度,保温30分钟以上,随炉冷却。

2、安装、调试:将冷却后的过滤管4和浇道7安装在三通8上,进行试转动,确保没有过度的震动和干涉,然后盖上密封保护罩1。

3、预热:将带有风机的直线型加热棒插入浇道7道口内,预热浇道7和过滤介质5,同时打开加热丝9,打开通气口11,根据实际金属情况确定浇道7的预热温度和密封保护罩1内的预热温度,最低为120度。

4、通气保护:在浇铸前(按照气体流量与密闭空间大小确定具体时间)充入保护性气体,同时撤掉直线型加热棒、关闭通气口11。

5、浇铸:确定保护性氛围形成后,开机,电机转速达到一定转速后,将金属或合金倒入直浇道口内。

6、清理:浇铸完成后,关闭加热丝9和保护性气体,待铸件冷却后,打开密封保护罩1,取出铸件、过滤管4、浇道7、过滤介质3,清理机器上挂的金属颗粒和异物。

实施例2

本实施例的配置过滤介质的浆料溶剂按重量百分比由以下组分制成:3%的磷酸镁,3%的聚乙烯醇,0.3%的消泡剂,0.3%的富铈稀土,其余组分为水。

本实施例还提供了按照上述组分和含量制备过滤介质的方法,包括以下步骤:

步骤1、前处理,将三维聚氨酯泡沫海绵骨架浸入浓度为15%质量比的NaOH溶液中,在50℃温度下水解4h,然后反复揉搓并用清水冲洗后晾干;

步骤2、制浆,将聚乙烯醇和磷酸镁溶解在水中,使用剪切分散机进行搅拌,搅拌速度为150转/分钟,加入消泡剂,水溶液温度控制在40℃以下,将200目纯氧化镁粉料和400目纯氧化镁粉料按照3:1的质量比倒入上述溶液中,同时加入富铈稀土,200目纯氧化镁粉料和400目纯氧化镁粉料的质量占总质量的80%,使用剪切分散机进行搅拌,搅拌的速度140转/分钟;

步骤3,涂挂,将前处理后的三维聚氨酯泡沫海绵骨架浸入到步骤2获得的浆料中,充分排出骨架中的气体,不断进行挤压,使其表面及内部均匀涂挂上浆料,捞出后,在其侧边涂抹上浆料,形成封闭侧壁,防止在使用中从侧壁泄露熔体,待烘干;

步骤4,烘干,首先自然阴干,将涂挂的放置于阴凉通风处,进行阴干处理,36小时,使得骨架材料尺寸充分稳定,制成过滤介质的待烘干半成品;然后电炉烘干,将阴干后的过滤介质半成品放入烘干炉内进行烘干,烘干炉的升温速度为3℃/min,升温到110℃,保温2小时,然后随炉冷却,充分去除浆料中的可挥发物质,完成骨架材料的应力消除,制成过滤介质的待烧结半成品;

步骤5,烧结,包括400℃以下的低温区烧结和400℃以上到1200℃的中温区烧结,低温区烧结时,200℃以下升温速度为3℃/min,200℃以上到400℃升温速度为2℃/min,防止粘结剂挥发速度过快而在试样粉料堆积体中形成微小裂纹而降低试样的强度和表面质量,甚至造成废品,在400℃保温30分钟,防止骨架材料挥发造成半成品失稳,出现碎末化,在此过程中三维聚氨酯泡沫海绵骨架因高温挥发,从而形成用于拦截杂质的孔隙;

中温区烧结时,400℃以上到1200℃,升温速度为4℃/min,这时磷酸镁即将开始发生分解:Mg3(PO4)2→MgO+P2O5;在烧结的过程中P2O5挥发,留下活性分子状态的[MgO]将MgO颗粒粘结起来,成为三维立体的结构;在1200℃保温8小时,是为了达到最好的常温强度与高温强度,在此阶段,氧化镁由于富铈稀土的固溶效应,同时使由于大量晶粒相变而产生的应力得到释放,然后随炉冷却,制成过滤介质,如图2所示,所述过滤介质3四周侧边封闭,正面和背面可供熔体通过并拦截杂质。

经试验,本实施例获得的过滤介质3有效拦截熔点在1000℃以下的有色金属或合金尤其是镁合金熔体中的杂质,可选择不同孔隙密度的三维聚氨酯泡沫海绵作为骨架制备不同孔隙密度的过滤介质3,从而拦截不同尺寸的杂质,尤其能够有效拦截粒径5微米以下的杂质。外观无细微裂纹,具有良好的常温强度和高温强度,能够适应在净化过程中的温度变化,具有良好的抗热震性。

本实施例的净化装置及其使用方法与实施例1相同,不再赘述。

实施例3

本实施例的过滤介质按重量百分比由以下组分制成:5%的磷酸镁,5%的聚乙烯醇,1%的消泡剂,0.5%的富铈稀土,其余组分为水。

本实施例还提供了按照上述组分和含量制备过滤介质的方法,包括以下步骤:

步骤1、前处理,将三维聚氨酯泡沫海绵骨架浸入浓度为20%质量比的NaOH溶液中,在60℃温度下水解4h,然后反复揉搓并用清水冲洗后晾干;

步骤2、制浆,将聚乙烯醇和磷酸镁溶解在水中,使用剪切分散机进行搅拌,搅拌速度为500转/分钟,加入消泡剂,水溶液温度控制在60℃,将200目纯氧化镁粉料和400目纯氧化镁粉料按照3:1的质量比倒入上述溶液中,同时加入富铈稀土,200目纯氧化镁粉料和400目纯氧化镁粉料的质量占总质量的85%,使用剪切分散机进行搅拌,搅拌的速度300转/分钟;

步骤3,涂挂,将前处理后的三维聚氨酯泡沫海绵骨架浸入到步骤2获得的浆料中,充分排出骨架中的气体,不断进行挤压,使其表面及内部均匀涂挂上浆料,捞出后,在其侧边涂抹上浆料,形成封闭侧壁,防止在使用中从侧壁泄露熔体,待烘干;

步骤4,烘干,首先自然阴干,将涂挂的放置于阴凉通风处,进行阴干处理,48小时,使得骨架材料尺寸充分稳定,制成过滤介质的待烘干半成品;然后电炉烘干,将阴干后的过滤介质半成品放入烘干炉内进行烘干,烘干炉的升温速度为5℃/min,升温到120℃,保温2小时,然后随炉冷却,充分去除浆料中的可挥发物质,完成骨架材料的应力消除,制成过滤介质的待烧结半成品;

步骤5,烧结,包括400℃以下的低温区烧结和400℃以上到1200℃的中温区烧结,低温区烧结时,200℃以下升温速度为5℃/min,200℃以上到400℃升温速度为3℃/min,防止粘结剂挥发速度过快而在试样粉料堆积体中形成微小裂纹而降低试样的强度和表面质量,甚至造成废品,在400℃保温30分钟,防止骨架材料挥发造成半成品失稳,出现碎末化,在此过程中三维聚氨酯泡沫海绵骨架因高温挥发,从而形成用于拦截杂质的孔隙;

中温区烧结时,400℃以上到1200℃,升温速度为5℃/min,这时磷酸镁即将开始发生分解:Mg3(PO4)2→MgO+P2O5;在烧结的过程中P2O5挥发,留下活性分子状态的[MgO]将MgO颗粒粘结起来,成为三维立体的结构;在1200℃保温10小时,是为了达到最好的常温强度与高温强度,在此阶段,氧化镁由于富铈稀土的固溶效应,同时使由于大量晶粒相变而产生的应力得到释放,然后随炉冷却,制成过滤介质,如图2所示,所述过滤介质3四周侧边封闭,正面和背面可供熔体通过并拦截杂质。

经试验,本实施例获得的过滤介质3有效拦截熔点在1000℃以下的有色金属或合金尤其是镁合金熔体中的杂质,可选择不同孔隙密度的三维聚氨酯泡沫海绵作为骨架制备不同孔隙密度的过滤介质3,从而拦截不同尺寸的杂质,尤其能够有效拦截粒径5微米以下的杂质。外观无细微裂纹,具有良好的常温强度和高温强度,能够适应在净化过程中的温度变化,具有良好的抗热震性。

本实施例的净化装置及其使用方法与实施例1相同,不再赘述。

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