随着现代化工业进程的加快,诸如军工、通信、航空、汽车等重要领域对铸件的力学性能和综合质量的要求越来越高,影响铸件性能的核心变量便是在冶炼浇注过程中金属液的纯净度。金属液从熔炼炉流经导溜槽、浇注系统或者浇包过程中,会因接触空气氧化或炉膛内壁掉渣产生杂质。根据工艺环境不同,在横浇道、溜槽或者浇包内使用泡沫陶瓷过滤器是最有效的滤净办法。与铸造的工况和使用环境相比,有色金属冶炼过程中泡沫陶瓷需要在熔融金属液中浸泡至少5天的时间。碳化硅基泡沫陶瓷过滤器因其抗热震性好和耐金属熔液侵蚀性好的特性,可用于工况环境更为苛刻的有色金属冶炼用。但目前市场碳化硅基泡沫陶瓷普遍存在抗压强度低、使用过程中氧化膨胀等突出问题,不仅影响了有色金属的质量,也使过滤器成本居高不下。本论文依托企业优势,系统研究碳化硅基过滤器配方影响因素,探讨了制备工艺过程的关键科学问题。主要研究内容如下:以碳化硅为主体系,创新提出了多成分助熔体系,确定了以氧化铝-氧化硅-苏州土-河北土最佳复合助熔体系及与主成分匹配关系。根据提高产品力学性能和降低氧化增重率为原则,确定主体系和助熔体系的最佳质量比为55:45。碳化硅粉体采用二元颗粒级配,325目与1000目质量比为2:1时,可制得高固含量、低粘度的浆料,产品的抗压强度为1.75MPa、热震性13次、氧化增重率0.77%。其性能远高于目前生产产品性能,且生产成本降低6.73%;研究了 PAA-Na、PVA、CMC和硅溶胶复合添加剂的影响因素。体系以PAA-Na为分散剂,在添加量为0.2wt%时,得到流动性高的浆料,同时研磨时间缩短至3h,得料高达89%。确定了 PVA、CMC和硅溶胶为复合粘结剂体系,所得浆料粘度高、稳定性好,产品筋络的挂浆量有效提高,从而获得良好烧结强度。利用有机泡沫浸渍法制备了碳化硅基泡沫陶瓷,系统讨论了制备工艺的影响因素,研究表明:有机泡沫的最佳处理工艺是在30%的浓度的NaOH溶液中浸泡2h;辊压成型工艺中,产品厚度与辊间距的最佳比例为5:1～6:1,最佳辊压遍数为12～13次;烧成工艺中,当烧结温度为1350℃、保温2h时可得到力学性能最佳的产品;采用10m3的天然气窑炉烧成、表面喷涂氧化铝的碳化硅板为承烧板、层间距为100mm的装窑方案可有效解决烧成污染问题。论文通过上述配方体系创新、添加剂体系创新和工艺创新,制得的产品抗压强度和抗热震性等力学性能高、氧化增重率低,大大增强了产品的使用性能,有效解决了客户使用过程中的氧化膨胀问题和开裂塌陷问题,降低了 6.73%的生产成本,进一步释放了生产劳效。本产品在目前高质量有色金属冶炼过滤使用的基础上,未来可进一步在精密铸造、催化剂载体、保温材料等方向发挥作用。