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稀土泡沫陶瓷过滤器产品简介及其使用方法
稀土泡沫陶瓷过滤器产品简介

　 近年来，随着科技的发展和工业生产的要求，对铸造合金的质量要求日益严格。对于一些铸件不仅要求有合格的化学成分和力学性能，而且要求有优越的内在质量和外在质量。然而采用传统的熔炼铸造工艺往往不能满足这些要求，关键原因在于合金中的非金属夹杂物超出所允许的范围。为减少非金属夹杂物的影响，人们一方面对配制合金的原材料提出了严格的要求，另一方面则竭力在铸造工艺上采取措施，铸造过滤技术就是在这种情况下发展起来的一种过滤净化熔液的新工艺。精铸件一般要求较高，在铸件型腔充满液体时，在凝固过程中，渣子不能排出，加之冷却较快，在渣子上浮过程中就已凝固，出现渣孔导致铸件报废。在浇注过程中采用泡沫陶瓷过滤器，可以显著提高金属液的纯净度、减少铸件缺陷。过滤技术在国外熔模铸造生产中已非常普遍，国内有为数不多的工厂采用泡沫陶瓷过滤器。事实上，对要求高的铸件，使用泡沫陶瓷过滤器后带来的经济效益（铸件成品率的提高、加工、返修费用的节省、索赔的减少等）远超过过滤器本身增加的铸件生产成本。但因为受孔径和流速的限制，难以对金属及其合金熔液中的存在的大量细小夹杂物和有害杂质进行有效的过滤和净化，无法满足对金属及其合金熔液过滤要求苛刻的大量产品的要求。这使泡沫陶瓷过滤器在金属合金熔液过滤净化技术中的推广和应用受到了极大的限制。

稀土元素是指位于元素周期表中的IIIB族，稀土元素具有独特的核外电子排布，可以有效的提高金属及合金材料的性能。稀土元素独特的物理和化学性质决定了稀土元素在工业、农业上的广泛应用。近年来，稀土新材料研究开发及其在高科技产业中的应用已被看作为一个国家高科技水平发展的标准。研究表明，稀土对金属及其合金组织的影响主要体现在三个作用上：（1）净化作用：一是稀土与氧、硫、氢的亲和势很强，形成熔点较高、热稳定性强、比重较小的稀土化合物，从而达到脱硫、脱氧、脱氢的作用；二是稀土与合金熔液中的有害杂质如Pb、Bi等形成高熔点金属间化合物上浮后与熔渣从合金熔液中一起排出，从而降低基体中杂质的有效浓度。（2）细化组织：稀土细化金属及其合金组织的作用机理主要存在三个方面：一是形成新晶核、抑制晶粒长大；二是微净化化作用；三是合金化作用。（3）稀土对夹杂物的影响：稀土对夹杂物的影响主要是改变杂质的形态和分布，使含稀土的化合物被吸附在金属或合金的晶界上，减少合金晶界上低熔点有害杂质的数量。因此，在金属及其合金熔液中有效添加适量稀土，可明显改善和提高金属及其合金的机械性能、耐腐蚀性能和耐磨性能等。但如何准确、迅速、均匀而又稳定的将稀土在金属及其合金中应用，目前尚处于探索和开发阶段。

2012年六月，西北工业大学、兰州理工大学、湖南大学、燕山大学、沈阳工业大学和河北科技大学六所高校的知名教授和专家组成联合科研小组，针对目前泡沫陶瓷过滤器的缺点及稀土在金属及其合金中应用中难题进行了大量的实验和实践，经过近两年的努力和研究，终于在2014年五月研制成功了新型泡沫陶瓷过滤器——稀土泡沫陶瓷过滤器。

新型泡沫陶瓷过滤器——稀土泡沫陶瓷过滤器与传统的泡沫陶瓷过滤器相比，具有以下几方面改进：

稀土泡沫陶瓷过滤器解决了在金属及其合金熔液中有效添加适量稀土的难题，明显改善和提高了金属及其合金的机械性能、耐腐蚀性能和耐磨性能等。

稀土泡沫陶瓷过滤器能对金属及其合金熔液中的存在的大量细小夹杂物和有害杂质进行有效的过滤和净化，满足了对金属及其合金熔液过滤要求苛刻的大量产品的要求。

●   通过大量的实验，得出在不使用过滤器、使用泡沫陶瓷过滤器和使用稀土泡沫陶瓷过滤器的不同情况下的数据对比如下：

1、降低夹杂累缺陷废品率：夹杂类缺陷减少80%以上

 

 

 

2、提高铸件加工性能：刀具寿命提高50%以上

3、提高铸件机械性能：机械性提高15以上

4、提高铸件工艺出品率：工艺出品率提高15以上

  

可见，稀土泡沫陶瓷过滤器对铸件的性能较传统的泡沫陶瓷过滤器 具有显著的突破。

稀土泡沫陶瓷过滤器与传统泡沫陶瓷过滤器技术参数对比

 

	常温耐压强度≥ （MPa）	体积密度 （g/cm³）	孔隙率 %	使用温度≤ （℃）	适用范围
传统泡沫陶瓷过滤器	1.0	0.38~0.55	78~90	1480	铸铁、铸铜
稀土泡沫陶瓷过滤器	1.2	0.42~0.50	80~87	1520	球铁、灰铁、铸铜、铸铝

  

 

 

 

 

 

 

稀土泡沫陶瓷过滤器产品使用指南

稀土泡沫陶瓷过滤器可适用于任何铸铁、铸铜和铝合金铸件的过滤与净化，有效去除金属液中的大块夹杂物，吸附细小的杂质，降低金属液中气体及有害元素含量，改善金属基体组织，提高铸件机械性能。

稀土泡沫陶瓷过滤器孔径选择

在使用稀土泡沫陶瓷过滤器时，要依据铸件的质量要求和金属液中夹杂物的数量来确定过滤器的孔径（单位英寸产品的孔数，ppi）过滤器的孔径主要分为10 ppi、15 ppi、20ppi、25 ppi和30 ppi规格的产品。球铁件一般使用10 ppi或15 ppi规格的产品，灰铁和铸铜件 。 

一般使用10 ppi、15 ppi或20 ppi规格的产品，铝合金铸件一般使用20 ppi、25 pp或 30ppi规格的产品。稀土泡沫陶瓷过滤器的厚度越大，过滤器的强度越好，过滤器的过滤效率也越高，但其使用成本也越高。从最适宜的强度和过滤效率考虑，一般推荐如下：尺寸75mm，厚度20～22mm；75-120mm，厚度22～25mm，120～150mm，厚度25～30mm，>150mm，厚度30～40mm。

二、稀土泡沫陶瓷过滤器的尺寸选择

稀土泡沫陶瓷过滤器的尺寸要结合铸件的种类和大小两个方面来确定。稀土泡沫陶瓷过滤器单位截面积的最大金属液过滤量一般应控制在以下范围之内：球墨铸铁≤2kg/ c㎡；灰铸铁、铜铝合金铸件≤4kg/c㎡。常规的稀土泡沫陶瓷过滤器尺寸过滤量如下表：

 

规格（mm）	最大过滤能力（kg）		金属液正常流速（kg/s）
	球铁	灰铁、铜铝铸件	球铁	灰铁、铜铝铸件
40*40*22	32	64	3	4
50*50*22	50	100	4	6
60*60*22	72	144	5	8
75*50*22	75	150	6	9
100*50*22	100	200	8	12
75*75*22	110	220	9	14
100*75*22	150	300	12	18
100*100*22	200	400	16	24
150*100*22	300	600	24	36
150*150*22	450	900	36	54
Φ50*22	35	70	3	4.5
Φ60*22	50	100	4.2	6.5
Φ70*22	75	150	5.5	8.8
Φ80*22	100	200	7.2	11
Φ90*22	120	240	9	14
Φ100*22	140	280	11	17
Φ150*22	350	700	25	38

 

三、 过滤面积

安放稀土泡沫陶瓷过滤器处的浇道横截面应适当扩大。一般为正常浇道截面的2~4倍。

四、 安放位置

稀土泡沫陶瓷过滤器可放置于浇注系统的各个部位，应根据零件的特点以及生产条件来选择，尽可能靠近铸件以达到最好的过滤效果。在实际应用中根据不同的铸件及要求，可以采用如下方法：

（1）放置在型壳浇口杯处：在型壳浇口杯处预留过滤器台，在型壳焙烧出炉后，把稀土泡沫陶瓷过滤器放置在浇口位置，或者在浇注之前经过滤器同型壳一起烘烤预热，有助于金属液开始通过，使用效果更好。为使过滤器放置容易，需要设计过滤底座，即在型壳放置过滤器处与过滤器外缘最好有2毫米间隙、支撑面要留有大于5ｍｍ宽度的底座 。

（2）把稀土泡沫陶瓷过滤器放在专用的陶瓷材质的浇口杯内，在制壳过程中，将浇口杯联到铸件上，浇注时将过滤器放在浇口杯内进行浇注，

（3）把稀土泡沫陶瓷过滤器放在浇注系统内，预先将带有过滤器的浇注系统型壳制作好，在管壳上相应位置预留有开口，便于过滤器放在安装座内。制壳阶段放于座内，用水玻璃或硅溶胶封住，固化烘干后就可浇注试验。

　　另外，金属液浇注温度尽可能控制在工艺范围上限，浇注速度应尽快达到最大，以避免冷隔、浇不足等铸造缺陷。

五、 注意事项：

（1）尽量避免金属液直接冲击稀土泡沫陶瓷过滤器，直接冲击稀土泡沫陶过滤器时、浇注高度最好不要超过320mm。

（2）搬运和运输时要防止和避免产品受到挤压和碰撞。

（3）存放于干燥通风处，禁止产品受到雨淋和重压。

六、 保质期：两年。