泡沫陶瓷是一種造型上象泡沫狀的多孔陶瓷,它是繼普通多孔陶瓷、蜂窩多孔陶瓷之后,**近發(fā)展起來的第三代多孔陶瓷產(chǎn)品。這種高技術陶瓷具有三維連通孔道,同時對其形狀、孔尺寸、滲透性、表面積及化學性能均可進行適度調(diào)整變化,制品就像是“被鋼化了的泡沫塑料”或“被瓷化了的海綿體”。作為一種新型的無機非金屬過濾材料,泡沫陶瓷具有重量輕、強度高、耐高溫、耐腐蝕、再生簡單、使用壽命長及良好的過濾吸附性能等優(yōu)點。與傳統(tǒng)的過濾器如陶瓷顆粒燒結體,玻璃纖維布相比,不僅操作簡單,節(jié)約能源,成本低,而且過濾效果較好。泡沫陶瓷可以廣泛地應用于冶金、化工、輕工、食品、環(huán)保、節(jié)能等領域。目前泡沫陶瓷的主要用途是:
1)熔融金屬過濾用泡沫陶瓷;
2)多孔介質(zhì)燃燒器用泡沫陶瓷;
3)高溫煙氣處理用泡沫陶瓷;
4)中高溫固體氧化物燃料電池電解質(zhì)系。
制備泡沫陶瓷一般以有機泡沫為骨架,浸漿后干燥,然后高溫燒成,在燒成過程中,有機物燃燒揮發(fā),留下網(wǎng)絡結構的陶瓷體。這種工藝始于1963年。在70年代初歐美國家就已積極開展該工藝的研究,并研制出可過濾大多數(shù)有色金屬和合金鑄件的多種材質(zhì)的泡沫陶瓷過濾器。這些國家目前已有**的成型、燒成設備和完善的生產(chǎn)工藝制度,可以實現(xiàn)大規(guī)模連續(xù)化生產(chǎn)。大部分的陶瓷材料均可被制造成泡沫陶瓷,但目前成功應用于高溫作業(yè)的主要是氧化鋁、氧化鋁-氧化鋯和碳化硅。下表給出了各種合金適用的網(wǎng)眼陶瓷過濾器材料。
從表中可知,盡管目前過濾器材料種類不少,但絕大部分是用于有色或高溫合金的,而在鋼水連鑄生產(chǎn)中取得成功的較少,其主要原因是:
1)鋼水溫度較高,澆注時間較長,對過濾器的沖刷和浸蝕較嚴重;
2)過濾器的比表面積有限,難以滿足鋼水連續(xù)過濾的要求;
3)陶瓷過濾器制造工藝較復雜,生產(chǎn)成本較高。
由于氧化鋁和電熔莫來石過濾器的耐熱沖擊性和高溫強度均不高,不能用于較大的鑄件。氧化鋁-氧化鋯質(zhì)和高純部分穩(wěn)定的氧化鋯多孔陶瓷過濾片的耐熱沖擊性和高溫強度比氧化鋁和電熔莫來石過濾片高,但僅限于80kg以內(nèi)的鑄件,仍不能滿足大規(guī)模較大鋼鑄件的澆鑄。而碳化硅陶瓷具有化學性質(zhì)穩(wěn)定、耐腐蝕、耐高溫、抗熱沖擊、抗沖刷等優(yōu)異特性,是一種重要的高溫結構材料,更是一種高溫陶瓷過濾器的候選材料。碳化硅陶瓷過濾器可以經(jīng)受100kg以上的金屬液沖擊,是一種可望在鋼連鑄上獲得廣泛應用的過濾器材料。