Способ изготовления керамического фильтрующего материала

 

Изобретение относится к способам получения термостойких керамических фильтрующих материалов для расплавов металлов и позволяет одновременно повысить прочность и проницаемость материала. Способ изготовления керамического фильтрующего материала включает изготовление формы из открытоячеистого пенополиуретана, пропитку ее суспензией, удаление избытка суспензии, сушку и спекание, причем пропитку осуществляют по крайней мере два раза, а удаление избытка суспензии осуществляют обдувом воздухом при скорости обдува, определяемой соотношением: √16/D*98V*985, где D - средний диаметр ячейки пенополиуретана, мм

V - скорость обдува, м/с. 1 табл.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (si)s В 01 О 39/20

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

916 <ч (5, 0 (21) 4729416/26 (22) 14.08.89 (46) 30.07.91. Бюл, N - 28 (71) Белорусское республиканское научнопроизводственное объединение порошковой металлургии (72) В.К.Шелег, А,Н.Леонов, М.В.Тумилович, О.Л.Сморыго и Л.В.Цедик (53) 66.067.12(088;8) (56) Заявка ЕПВ М 0159963, кл, В 01 D 39/20, 1985. (54) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ КЕРАМИЧЕСКОГО ФИЛЬТРУЮЩЕГО МАТЕРИАЛА (57) Изобретение относится к способам получения термостойких керамических фильтИзобретение относится к получению термостойких керамических фильтрующих материалов. применяемых, в частности, в металлургической промышленности для фильтрации расплавов металлов.

Цель изобретения — повышение прочности и проницаемости материала.

Поставленная цель достигается тем, что в отличие от известного способа, включающего изготовление формы из открытоячеистого пенополиуретана, пропитку ее суспензией, удаление избытка суспензии путем отжима, сушку и спекание, пропитку осуществляют по крайней мере 2 раза, а удаление избытков суспензии осуществляют воздухом при скорости обдува v, определяемой соотношением

„„QJ „„1666156 А1 рующих материалов для расплавов металлов и позволяет одновременно повысить прочность и проницаемость материала.

Способ изготовления керамического фильтрующего материала включает изготовление формы из открытоячеистого пенополиуретана, пропитку ее суспензией, удаление избытка суспензии, сушку и спекание, причем пропитку осуществляют по крайней мере два раза, а удаление избытка суспензии осуществляют обдувом воздухом при скорости обдува, определяемой соотношением:

И60 < v < 5, где D — средний диаметр ячейки пенополиуретана, мм; v — скорость обдува, м/с. 1 табл. где D — средний размер ячейки пенополиуретана, мм;

v — скорость обдува, м/с;

Способ осуществляется следующим образом.

Заготовку из открытоячеистого пенополиуретана пропитывают суспензией и помещают под струю сжатого воздуха.

Создающееся над материалом динамическое давление вытесняет избыток шликера и разрушает пленочные образования, Капиллярное давление Р„жидкости определяется соотношением

4 оcos О

Ок где Ок — диаметр капилляра; о- коэффициент поверхностного натяжения; (+ краевой угол смачивания.

1666156

Динамическое давление Рц газа ап ределяется соотношением

P = К вЂ” 2 где К вЂ” коэффициент, зависящий ат геометрии обдуваемого тела; р — плотность газа.

Таким образом жидкость будет вытесняться из капилляра при Pg > Р», т.е.

pv 4осоз О

2 Ок

v =98acosO

КрПк

На процессе вытеснения жидкости из пенополиуретана оказывают влияние форма капилляра, неодинаковые размеры ячеек и ряд других факторов. Поэтому условия начала вытеснения керамической суспензии из пенополиуретана со средним диаметром ячейки D были определены экспериментально. При этом получили следующую зависимость:

v = 916, м/с

При увеличении скорости обдува выше 30

5 м/с покрытие не удерживается на поверхности полиуретана, шликер сдувается до оголения, в результате чего прочность материала.резко падает, 35

В процессе обдува образующееся на поверхности перемычек пенополиуретана покрытие имеет аэродинамически более выгодную гладкую округлую поверхность без острых крамок, трещин и выступов, являю- 40 щихся концентраторами напряжений, что способствует повышению прочности изделия.

Далее изделие суЮат для удаления физика-химически и физико-механически свя- 45 занной влаги. B процессе сушки, которая интенсифицируется обдувам, возможно появление микротрещин на керамических перемычках. Повторная пропитка формы суспензии необходима для повышения 50 прочности изделия, паскьльку происходит залечивание дефектов, образовавшихся в керамическом покрытии при сушке и обдуве, а также толщина перемычек получаемого пеноматериала возрастает, Количество 55 циклов и ропитка-суш ка-и родувка определяется в каждом конкретном случае применения материала, исходя из предъявляемых эксплуатационных характеристик, поскольку уже трехкратная пропитка материала приводит к значительному снижению проницаемости, но прочность возрастает. Далее изделие сушат и обжигают.

Таким образом, данный способ позволяет добиться одновременного повышения прочности и проницаемости материала, Пример 1. Образец из открытоячеистого пенополиуретана со средним диаметром ячейки 2 мм размером 100х100х30 мм пропитывают суспензией, состоящей из

65 мас.o А!20э 15 мас,% SgN< и 20 мас. алюмофосфатного связующего плотностью

1,35 г/см и продувают воздухом со скоростью воздушного потока 4 м/с до высыхания поверхности керамического покрытия, Далее образец нагревают до 110 С со скоростью 30 С в ч, Выдерживают 1 ч, охлаждают и повторно подвергают пропитке и продувке с той же скоростью воздушного потока. Образец нагревают до 300 С со скоростью 30 С в ч и до 1000 С со скоростью

200 С в ч, Выдержку осуществляют в течение 2 ч, Данные о свойствах материала приведены в таблице.

Пример 2, Образец иэ открытоячеистого пенополиуретана со средним диаметром ячейки 4 мм размером 100х100х30 мм пропитывают суспензией, состоящей из

65 мас, А!20э, 15 мас. 5!эй4 и 20 мас. алюмофосфатнаго связующего плотностью

1,35 г/см, и продувают воздухом со скоростью воздушного потока 3 м/с. Сушка образца производится аналогично примеру 1, Далее образец еще дважды пропитывают и дважды продувают. После третьей пропитки материал подвергается термообработке по режиму, аналогично предыдущему.

Коэффициент проницаемости определяют на установке Metefem (BHP) по методике, разработанной на основании СТ СЭВ

2291-80.

Предел прочности и ри сжатии оп ределяется на разрывной машине instroN (ФРГ) по методике, разработанной на основании

ГОСТ 473.6-81.

Для повышения статической достоверности значения Km и осж определяются для каждого случая на 5-ти образцах.

Таким образом, оптимальная скорость обдува определяется соотношением

V16 <ч <5, м/с

Однократная пропитка и обдув повышает по сравнению с известным проницае1666156

Свойства керамических фильтруящих материалов, полученных однократной, двукратной н трехкратной пропиткой

V расчетн нмечание ичество проппток! о г,г

4>4

082 12 24 037

0,65 2,8 1,4 2,2

a,о

3,1

2,i

4,5

2,5

3 ° 2 0>63 2»9 1>3 2 ° 3

4,5-5,0 4,8

Э О,8

2>4 г,з

3 ° 5 0>63 2>9

1,3

5,0

Более BOI оорввпов равруиились при выгорании пенополиуретана

6,0

4,2

0,89

0,7s a,ã

0,57 7>2

0,51 7,8 о 48 8;г

2,0

5,5

2,5

6,!

1,э

2>8

7,9

6 6 2,4

1,3

a,о

2> 8-5,0

8 3

8 г,о

2,!

7,0

5,0

8,9

Более 802 ооравцов равру>ы>лись при выгорании пеиополиуретана

6,0! о!

О,8!

>8 11,8

0,72 5>6

0,50 14,4

1,о

12,4

12,s г,2 !

З,6 г,о

1,э г,о

15,7! г

1,2

О,a»5,!

0>40 16,6

2,О-5,О З,О

16,6 !

8,!

13 4,0

1,О

5,0

Более 802 обравпов рав лись прн выгорании певополи- уретанв

Прототип

6,0

0,75

О,тэ

О,es

2,5

16 0,8 !

7 г,о

18 4,О

Прототип

Прототип

6,8

1i,S мость материала в 1,4 — 1,8 раза, но снижает прочность в 1,2 — 1,7 раза.

Повторно пропитанный материал по сравнению с известным имеет в 1,1-1,5 раза большую проницаемость и в 1,2 — 1,7 раза большую прочность.

Третья пропитка приводит к повышению в 1,8 — 2 раза прочности и к снижению на 20 — 40 проницаемости по сравнению с двукратно пропитанным материалом.

Двухкратная пропитка позволяет получать материал, обладающий большой прочностью и проницаемостью одновременно по сравнению с прототипом. Трехкратная пропитка всегда приводит к повышению прочности по сравнению с прототипом, но одновременное повышение и прочности и проницаемости наблюдается не всегда.

Формула изобретения

Способ изготовления керамического фильтрующего материала. включающий изготовление формы из открытоячеистого пе-5 нополиуретана, пропитку ее суспенэией, удаление избытка суспензии, сушку и спекание, отличающийся тем, что, с целью повышения прочности и проницаемости материала, пропитку осуществляют по край10 ней мере два раза, а удаление избытка суспенэии осуществляют воздухом при скорости обдува v, удовлетворяющей соотношению

15 916 <ч <5, D где D — средний диаметр ячейки пенополиуретана, мм; ч — скорость обдува, м/с.