Способ изготовления керамического фильтрующего материала

(51)5 В ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР(71) Белорусское республиканское научнопроизводственное объединение порошкавой металлургии(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 ч, определяемой соотношением ликерая ид пилляра;верхностн где Око- коэфения;(:)- кра 1 Г 6 ч (5, О угол смачивания К АВТОРСКОМУ СВ Е ИЗС)БРЕИДЕТЕЛ ЬСТВУ 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 обдувва, определяемой соотношением: Иб Оч5, где О - средний диаметр ячейки пенополиуретана, мм; ч - скорость обдува, м/с. 1 табл. где О - средний размер ячеики пенополиуретана,мм;ч - скорость обдува, м/с;Способ осуществляется следующим образом.Заготовку из открытоячеистолиуретана пропитывают суспензищают под струю сжатогоСоздающееся над материалом дское давление вытесняет избыток ш и разрушает пленочные образовани,Капиллярное давление Рж кости определяется соотношением4 осоз ООк- диаметр кафициент по ого натяДинамическое давление Рц газа определяется соотношениемР, =К - - 2где К - коэффициент, зависящий ат геометрии обдуваемого тела;р - плотность газа.Таким образом жидкость будет вытесняться из капилляра при РРк, т.е.10рн 4 осоз О2 Рк15ч = /8 д сов 0КрокНа 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 О были определены экспериментально, При этом получили следующую зависимость:и =/16, м/сОПри увеличении скорости обдува выше 5 м/с покрытие не удерживается на поверхности полиуретана, шликер сдувается до оголения, в результате чего прочность материала резко падает,35В процессе обдува образующееся на поверхности перемычек пенополиуретана покрытие имеет аэродинамически более выгодную гладкую округлую поверхность без острых крамок, трещин и выступов, являю щихся концентраторами напряжений, что способствует повышению прочности изделия.Далее изделие суЮат для удаления физика-химически и физико-механически свя занной влаги. В процессе сушки, которая интенсифицируется абдувам, 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 рапитка-суш ка-и родувка определяетсяя 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,П р и м е р 1. Образец из открытоячеистого пенополиуретана со средним диаметром ячейки 2 мм размером 100 х 100 х 30 мм пропитывают суспензией, состоящей из 65 мас.% А 20 э 15 мас,% Яцй 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.П р и м е р 2, Образец иэ открытоячеистаго пенополиуретана со средним диаметром ячейки 4 мм размером 100 х 100 х 30 мм пропитывают суспензией, состоящей из 65 мас,0 А 20 э, 15 мас.Яэй 4 и 20 мас.алюмофосфатнаго связующего плотностью 1,35 г/см, и продувают воздухом са 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 Мете 1 ещ (ВНР) по методике, разработанной на основании СТ СЭВ 2291-80.Предел прочности при сжатир определяется на разрывной машине 1 пзтгоМ ФРГ) по методике, разработанной на основании ГОСТ 473.6-81.Для повышения статической достоверности значения Кгп и осж определяются для каждого случая на 5-ти образцах.Таким образом, оптимальная скорость обдува определяется соотношением/16 ч 5, м/сООднократная пропитка и обдув повышает по сравнению с известным проницае1666156 20 Свойства керамических фильтрувщих материалов полученных однократной, двукратной н трехкратной пропиткой Ч расчетн нмечание ичество проппток 4,о г,г 7 4 0,82 1,2 2,4 0 0,65 2,8 1,4 2 063 29 13 2 2,5-5 4з 063 29 1 з,Более 802 образцов разруиились при выгорании пенполнуретана 2 0,78 6,7, 8,4 0,51 7 0 2 8-5,9 0,4 5,олее 803 образцов разруинлись при выгорании пеиополи- ретана 3,6 2,4 г,г г,о 0 10,8 0,72 56 0 15,7 050 14,4 0 166 041 151 0 18,1 0,40 1,0-50 3 3,6 6,6 5, 6 4 образцов разруаи" ыгоранин певополи Более 80 лись прн уретанв Прототип Прототип 0,75 О,7 З 16 0,8 7 го 6 Про тоти О,68 4,О 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 сдвукратно 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 керамическогофильтрующего материала. включающий изготовление формы из открытоячеистого пе- -5 нополиуретана, пропитку ее суспенэией,удаление избытка суспензии, сушку и спекание, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения прочности и проницаемости материала, пропитку осуществляют по край ней мере два раза, а удаление избыткасуспенэии осуществляют воздухом при скорости обдува ч, удовлетворяющей соотно- шению 15 6 (ч (5,О где О - средний диаметр ячейки пенополиуретана, мм; ч - скорость обдува, м/с.