氧化鋁泡沫陶瓷過濾板噴漿工藝的應用研究

摘 要：本文簡單介紹了泡沫陶瓷過濾板的制備工藝、分類及應用領域，對氧化鋁材質的泡沫陶瓷過濾板噴漿料的粒度、含水率、噴漿量等因素進行了分析。對比了手動噴漿和自動噴漿的優缺點，并研究了上漿后噴漿和干燥后噴漿的利弊及適用條件，以及對泡沫陶瓷噴漿工藝做了較為全面的分析，希望能幫助泡沫陶瓷過濾板廠家進一步了解噴漿工藝在泡沫陶瓷生產工藝中的作用。

關鍵詞：泡沫陶瓷；過濾板；噴漿；漿料

1 前言

泡沫陶瓷是一種具有三維空間網架結構的高氣孔率（80%～90%）的多孔陶瓷，由于其具有密度小、強度高、耐高溫、耐腐蝕及良好的過濾吸附性等優點。因此，被廣泛地應用于金屬熔體過濾、汽車尾氣處理、醫用材料等領域[1-2]。

近年來，通過第三代過濾材料—泡沫陶瓷過濾器（CFF ，即Ceramic Foam Filter）的發展，使得金屬熔煉制品的成品合格率大幅度提升，其產品性能也得到很大改善。鑄造是泡沫陶瓷過濾器應用最廣泛的行業之一，其作用是讓紊亂、翻騰的金屬液經過泡沫陶瓷蜂窩孔后變成平穩、均勻、干凈的金屬液。從而大大降低由于非金屬夾雜物等鑄造缺陷導致的鑄件廢品率，節約生產成本[3]。

噴漿工藝是泡沫陶瓷生產的一道工序，而在建筑、日用陶瓷生產過程中一般沒有此工藝。雖然國內泡沫陶瓷生產廠家大都已采用噴漿工藝，但由于泡沫陶瓷領域本身不太廣泛，生產廠家為數不多，而且噴漿工藝并非關鍵工序，所以對于其研究和了解不多，也沒有相關泡沫陶瓷噴漿工藝的文獻報道。

2 泡沫陶瓷過濾板生產工藝

泡沫陶瓷過濾板是采用聚氨酯泡沫塑料為載體，浸入到由陶瓷粉末、黏結劑、助燒結劑、懸浮劑等制成的陶瓷漿料中；然后擠掉多余的漿料，使陶瓷漿料均勻涂敷于載體骨架成為坯體；再把坯體烘干并經高溫燒結而成[4]。這種工藝又稱為有機泡沫浸漬法，是目前國內普遍的泡沫陶瓷生產工藝[5]。

泡沫陶瓷過濾板生產工藝流程見圖1，虛線部分為上漿后直接噴漿工藝。

3 泡沫陶瓷過濾板噴漿工藝

噴漿工藝是生產泡沫陶瓷過濾板的工序之一，它是將陶瓷漿料在壓力作用下經噴頭霧化噴向過濾板。其目的在于改善坯體表面性能，包括改善表面的光滑度和加粗網線，同時，對產品內質也有影響。噴漿工藝按噴漿方式主要包括兩種形式，手工噴漿和自動噴漿；按噴漿順序可分為上漿后噴漿和干燥后噴漿。

3.1 噴漿方式

3.1.1手工噴漿工藝

手工噴漿是利用空氣壓縮機（0.5～1.0MPa）產生的壓力，將漿料從噴槍內噴出，由工人控制噴涂在坯體表面，待表面干燥后噴另一面。優點是投入少、漿料浪費少、噴涂量控制靈活。缺點是人工需求多、工作效率不高、漿料附著不均勻等。

3.1.2自動噴漿工藝

自動噴漿工藝來源于建筑日用陶瓷的上釉工藝，即漿料經過噴頭噴灑在傳動的皮帶或鏈條的坯體表面，然后經過后續的短暫熱風或紅外線干燥。翻轉后噴另一面，再干燥完成自動噴漿工藝。自動噴漿優點是工作效率高、坯體噴涂較為均勻。缺點是首期投入較大、漿料浪費大、后期噴頭更換頻繁等。

3.2 噴漿順序

3.2.1上漿后噴漿

上漿后噴漿屬于濕坯噴漿，它節省了后道干燥工序，坯體對漿料的吸附效果一般。但對于尺寸大、厚度薄的產品，也適合采用上漿后噴漿，防止干燥后噴漿對坯體的損傷。但其缺點是只能噴單面，一般是噴過濾金屬熔體所需的正面。考慮到噴漿效果，上漿后噴漿方式不是很常用。

3.2.2干燥后噴漿

干燥后噴漿屬于干坯噴漿，它適合于雙面噴漿，并且漿料可以調至噴出的最大稠度，以最大程度改善坯體表面。這是泡沫陶瓷生產較為常用的噴漿方式。干燥后噴漿的缺點是勞動量大、對坯體有損傷、容易產生掉渣等。

4 影響氧化鋁泡沫陶瓷過濾板噴漿因素的分析

氧化鋁泡沫陶瓷作為泡沫陶瓷三大類（氧化鋁、碳化硅、氧化鋯）的一個重要分支，同時也是被使用最早的一類泡沫陶瓷，它被廣泛使用于鋁及其合金鑄造行業中。目前，隨著鋁及鋁合金制品性能要求的不斷提高，對于鋁液過濾也不斷提出了新的要求，要求其具有純度高、浮雜少、鋁液流速平緩等澆鑄特性，以達到澆鑄出的鋁制品具有較好的理化性能和機加工性能，從而滿足更苛刻的使用條件和達到延長鋁制品的使用壽命的目的。

泡沫陶瓷生產的每一個工藝流程對泡沫陶瓷產品質量都有影響，其中關鍵工序配料、海綿加工和燒結對產品質量影響最大[6]。噴漿工藝主要影響產品質量外觀，同時，對內質也有一定的影響。

4.1 漿料粒度

漿料粒度決定了噴出漿料的分散情況，漿料顆粒越細，噴出漿料的分散情況越好，噴灑在坯體的漿料越均勻。同時，漿料粒度越細，噴頭磨損也越小。漿料粒度的大小還決定了產品表面的燒結情況，生產上一般采用400目篩余小于0.5%的漿料作為泡沫陶瓷過濾板噴漿料，并且配方燒結溫度比坯體燒結溫度低。

4.2 漿料含水率

漿料含水率是決定漿料稠度大小的直接因素，稠度大小又直接影響噴漿效果的好壞。對于上漿后噴漿工序而言，漿料含水率不能過低，否則噴漿后會出現盲孔，噴漿效果也不好，其含水率一般控制在35%～40%。對于干燥后噴漿工序而言，坯體表面干硬，對于稠度較大的噴漿料吸附作用大。所以噴漿料含水率要控制較低，噴漿料噴涂在表面的效果才更佳，其含水率一般控制在25%～35%。在噴漿料含水率較低時，需要選擇較大壓力的空壓機以及直徑較大的噴頭，才能達到好的噴漿效果。

4.3 漿料噴漿量

漿料噴漿量是衡量噴漿效果是否理想的重要指標，也是對每一塊坯體噴漿是否均勻的重要因素。所以許多公司將其指標化，對不同規格過濾板設定具體參數，以保證產品噴漿滿足工藝要求，達到規定的噴漿效果。

對于不同規格大小的過濾板，其漿料噴漿量不一樣。當然，對于不同含水率的漿料，其噴漿量也不一樣。表1列舉了筆者公司幾種常用規格過濾板的噴漿量。

由表1可知，噴漿重量與坯體產品表面的面積存在一定關系。即： m=S×（0.04～0.06）

其中，m—單面噴漿重量（g）；

S—坯體單面表面積（cm2）。

5 結語

噴漿漿料的粒度、含水率和噴漿量都對噴漿效果起著重要作用。其中，漿料粒度決定噴漿的分散、均勻及表面最后燒結情況；漿料含水率影響著漿料稠度；漿料稠度決定了坯體表面網線加粗的效果；噴漿量是衡量噴漿是否滿足工藝要求的重要參數。

氧化鋁泡沫陶瓷過濾板對噴漿工藝的需求存在著利弊。有利的是過濾板表面得到較大的改善，尤其是干燥時與承載板接觸的面，其表面比較毛糙，網線也會較細。噴漿后，燒成的過濾板表面光滑，網線也相應加粗。濕坯噴漿的弊端是只能噴單面；干坯噴漿的弊端是噴漿會翻動坯體，對坯體有一定的損傷，特別是較薄尺寸較大的坯體，產品燒結后甚至會出現裂紋。所以對厚度薄、尺寸大的過濾板坯體，不建議采用噴漿工藝，但可選擇濕坯噴漿。另外，噴漿增加了產品生產成本，延緩了生產周期。筆者認為，對于常用規格的過濾板，仍需要采用噴漿工藝，以滿足市場對產品的外觀和內質需求。

參考文獻

[1] 靳洪允.泡沫陶瓷材料的研究進展[J].現代技術陶瓷，2005（3）：

33～35.

[2] 陳漢添.氧化鋯基泡沫陶瓷的工藝原理及性能表征[J].陶瓷，

2006（6）：16.

[3] 馮勝山，陳巨喬.泡沫陶瓷過濾器的研究現狀和發展趨勢[J].耐

火材料，2002，36（4）：2352239.

[4] Sutton WH ， etal. Development of ceramic foam materials for

filtering high temperature alloys ， AFS Transactions ，1985 ，

93 ：1712176.

[5] 王霞.鑄造用泡沫陶瓷過濾器的生產工藝[J].佛山陶瓷，2008，12：

28～30.

[6] 王霞，王建新.泡沫陶瓷漿料的制備工藝研究[J].佛山陶瓷，

2009，9：13～15.