泡沫陶瓷的发展始于20世纪60年代。它是一种气孔率高达70%～90%、具有三维立体网络骨架和相互贯通气孔结构的多孔陶瓷制品。与传统的过滤网，如陶瓷颗粒烧结体、玻璃纤维布相比，泡沫陶瓷过滤网不仅操作简单，节约能源，而巨过滤效果好。对很多要求高的铸件，使用泡沫陶瓷过滤网后带来的经济效益（铸件成品率的提高、加工费用的节省、索赔的减少等）远远超过过滤网本身引起的铸件成本的增加。据报道，在生产生铁铸件时，采用泡沫陶瓷过滤网，可使产品的合格率提高到99%。当灰铸铁和可锻铸铁采用泡沫陶瓷过滤网进行净化、生产汽车用曲轴时，仅机械加工车间的废品率就可从35%降低到0.3%。在连续铸钢中，采用泡沫陶瓷过滤网，能使不锈钢中非金属夹杂物的含量大约减少20%。
泡沫陶瓷过滤网的种类很多，不同材质的过滤网用于不同金属液的过滤。其按过滤材质一般可分为：铸钢用泡沫陶瓷过滤网，铸铁、铸铜用泡沫陶瓷过滤网，铝合金用泡沫陶瓷过滤网等。其中过滤钢液的主要有氧化锆质、碳质过滤网，铸铁、铸铜主要是采用以碳化硅为材质的过滤网，铝合金主要采用刚玉、堇青石质的过滤网。根据过滤网的孔径（ppi，每英寸孔数）区分，铸造用过滤网的孔径尺寸标准为10ppi、15ppi、20ppi和30ppi。孔径越小，过滤效果越好，但对流动的阻碍也越大。
2010年前后报道的国内外典型泡沫陶瓷过滤网的主要技术性能指标见表6-94。
2.泡沫陶瓷过滤网的制备工艺
泡沫陶瓷的制备工艺流程主要有下料、配料、制浆、浸渍、烘干和烧结等工序，具体工艺参数因材质和使用要求而异。
（1）下料 下料即切制泡沫塑料。网状聚氨酯泡沫塑料作为过滤网的载体，其性能直接影响过滤网的质量，应具备如下特征：①网孔均匀，确保陶瓷浆料自由渗透，涂挂均匀；②亲水性，可牢固地吸附浆料；③足够的回弹性，挤出多余浆料后能迅速恢复原形；④中温挥发性，低于陶瓷烧成温度下挥发，巨不污染陶瓷。
（2）配料、制浆 泡沫陶瓷的浆料由耐火骨料、烧结助剂、黏结剂等微粉加水制成。
选用过滤网基础物料的耐火原料，是由所过滤的合金决定的。一般要求用于铸钢过滤的耐火原料应具有耐火度高、荷重软化温度高、抗高温热冲击性能好、耐浸蚀，巨易于涂挂成形、易于烧结等性能，如选取电熔刚玉（α-Al2O3）、电熔氧化镁、硅砂（SiO2）、耐火黏土、铝矾土、硅线石（Al2O3·SiO2）为过滤网的基料。还可根据过滤的合金选择氧化铝、氧化铬、氧化锆、氧化镁、氧化钛、莫来石、铝矾土及二氧化硅等，或者是它们之间的混合物。
用作黏结剂或硬化剂的有：铝的正磷酸盐、镁正磷酸盐、氯化铝的羟基氧化物、硅酸钠（或钾）、硅酸乙酯等。以正磷酸铝的综合效果最佳。
其他助剂，作为流变剂的有：膨润土、黏土。为了促进过滤器坯料的烧结和莫来石化，选择碳化硅（SiC）、氧化锆（ZrO2）和氧化镁（MgO）等作为助烧剂。
表6-94 国内外典型泡沫陶瓷过滤器的主要技术性能指标
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①1in=25.4mm。
浆料的制备是一道至关重要的工序，陶瓷浆料应具有尽可能高的固相含量（浆料的密度为1.8～22g/cm3，固相含量为50%～65%）、较好的触变性和润湿性。高的固相含量可保证陶瓷颗粒最大限度地附着在泡沫塑料的丝网上，提高过滤网强度；好的触变性便于浆料均匀成形，防止塞孔。陶瓷浆料适宜水的质量分数为10%～40%。若浆料与泡沫陶瓷的润湿性差，则浆料会聚集在泡沫结构的凹腔处，而棱线处较少，使烧结后强度下降，甚至造成废品。
（3）浸渍 泡沫塑料均匀饱和浸吸陶瓷浆料，然后反复挤压泡沫塑料，除去多余的浆料，使陶瓷颗粒充分、均匀地附着在泡沫塑料上，制成素坯。此工序的关键是挤压的力度和均匀性，若泡沫塑料中残存陶瓷浆料，则会造成孔径变小或塞孔等缺陷。反之，陶瓷浆料附着过少会影响制品的强度。
（4）烘干和烧结 此工序可分为如下三个阶段：
1）坯体烘干期，即将素坯于低温下烘干一段时间，排除游离水，并获得初步强度。此阶段应控制升温速度和保温温度，避免出现变形、掉渣和裂纹等缺陷。
2）泡沫挥发期，即将烘干的坯体以一定的速度加热至泡沫的燃点以上，保温一段时间，使泡沫完全挥发。此阶段升温不易过快，否则会降低制品的强度甚至造成废品。
3）玻化成瓷期，即以较快的速度加热至烧结温度，保温一段时间，使坯体充分烧结。此阶段升温速度也不易过快，否则会造成裂纹和瓷前塌落。制品烧成之后，为防止过滤网产生裂纹，冷却速度不宜过快。
3.氧化锆质陶瓷过滤网
氧化锆质陶瓷过滤网一般以高纯的氧化锆为基本原料，可以耐1700℃以上的高温，具有非常高的强度和极好的耐高热冲击能力，并巨质地稳定，不易破损掉渣，高温下不与任何金属溶液发生反应。因此，锆质陶瓷过滤网适用于所有钢种，包括碳钢、不锈钢以及钴基、镍基等高温合金。另外，该类过滤网在精铸工艺中同样有着很好的应用优势。表6-95为国外某厂氧化锆质泡沫陶瓷过滤网的主要规格。
表6-95 国外某厂氧化锆质泡沫陶瓷过滤网主要规格
该类型陶瓷过滤网的缺点是：以高纯部分稳定或全稳定氧化锆粉体为主要原料，成本较高，同时由于氧化锆发生晶型转变，在一定温度下引起体积变化，废品率高，因此难以生产规格超过200mm的大型过滤网。
4.含碳泡沫陶瓷过滤网
含碳泡沫陶瓷过滤网的主要成分是碳质材料及无机耐高温原料，在高温无氧气氛下烧结。此类过滤网国外在2003年推出，目前已得到市场的认可。近几年圣泉公司也推出了含碳硅胶泡沫陶瓷过滤网。与国外产品相比，含碳硅胶过滤网具有以下特点：
1）含碳硅胶过滤网的强度较一般碳质过滤网更高。
2）由于过滤网在烧结时对无氧气氛的敏感性大大降低，故生产过程更容易，机械强度高，过滤网质量更加稳定，废品率低。
3）过滤网在存放过程中性能更加稳定，因为硅胶过滤网惰性更大，在贮存过程中不容易吸收水分而使性能变得敏感。
该材质过滤网蓄热系数非常低，重量轻，有利于金属液的快速启动，从而消除了熔融金属在过滤过程中凝固的风险。与锆质过滤网最大制作尺寸为200mm相比，含碳陶瓷过滤网可以制作成300mm的产品，用于过滤更大铸件，并巨原料成本相对较低，有较大的成本优势。
这种过滤网主要用于铸钢、大型铸铁及铸铝件，但是不适用于浇注前预热过滤网的场合（如精密铸造），以及碳含量低于0.15%（质量分数）的合金钢。
SiC材料由于具有优良的高温性能、高的热导率、良好的抗热震性能和化学稳定性成为用于过滤高温铁液的首选材料。碳化硅质过滤网的主要成分是碳化硅及其他无机耐高温原料，耐火度高，使用温度可达到1500℃，主要用于球墨铸铁、灰铸铁及铸铜件的过滤，是当今用量最大的一种过滤网。碳化硅质泡沫陶瓷过滤网的常用规格及过滤能力见表6-96。
表6-96 碳化硅质泡沫陶瓷过滤网的常用规格及过滤能力
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5.氧化铝质泡沫陶瓷过滤网
氧化铝质泡沫陶瓷过滤网主要用于铝液的过滤，可有效去除铝液中的大块夹杂物，吸附微小夹杂物粒子，提高表面质量、产品性能，改善显微组织，提高成品率。其在铝型材、铝箔、铝合金等生产领域广泛应用。
铸铝用泡沫陶瓷过滤网主要以刚玉、堇青石等为主要耐火原料，使用温度一般低于1150℃。铸铝用泡沫陶瓷过滤网有铸铝用小型过滤网及过滤板之分。铸铝用小型过滤网规格一般在200mm以下，有圆形和方形，直径（边长）为40～200mm，厚度为10～30mm，孔径为10～30PPi。过滤板的常用规格及过滤量见表6-97。
表6-97 过滤板常用规格及过滤量
6.氧化镁质泡沫陶瓷过滤网
镁和镁合金的过滤对于泡沫陶瓷过滤网的要求十分严格，这是由于生成自由能低于氧化镁的氧化物（如氧化硅、氧化铝等）都会与镁合金熔体迅速反应而形成有害夹杂物，因此适用于铝合金、铸铁等含硅元素的泡沫陶瓷都不能用于镁合金熔体过滤。氧化镁对于镁合金有很好的高温化学稳定性，适用于镁合金金属液的过滤。表6-98为氧化镁质过滤网常用规格及过滤量。
表6-98氧化镁质过滤网常用规格及过滤量
选用泡沫陶瓷过滤网时一定要考虑铸件材质、浇注温度、浇注压头高度、浇注量、浇注时间、过滤网在浇注系统中放置位置、合理的过滤量等因素。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网的孔径，依据浇注速度和浇注量来确定过滤网的尺寸。为保证过滤网的过滤效果，过滤网的安放位置、浇注系统的设计也应遵循一定规范。
7.泡沫陶瓷过滤网应具备的性能
泡沫陶瓷过滤网应具备以下主要性能：
1）具有足够的常温和高温机械强度，以使其能承受运输过程中的振动、挤压和使用过程中高温金属液的冲击。
2）具有合适的耐火度和较低的热膨胀系数，以使其在高温金属液的长时间作用下不软化变形和开裂。
3）具有优良的高温化学稳定性，以使其不受高温金属液的侵蚀，避免污染金属液。
4）具有合适的孔径、良好的透过合金液能力和过滤非金属夹杂物的能力。
8.泡沫陶瓷过滤网的技术要求
泡沫陶瓷过滤网的技术要求包括外观、尺寸偏差、物理性能指标等。
（1）外观 产品的外观要求产品无大裂纹、缺边、掉角和凹坑等，这样规定是为满足客户的要求。裂纹直接影响产品在高温及常温的性能，进而影响铸件质量。缺边、掉角等会影响产品的使用效果。泡沫陶瓷过滤网的外观要求和外观质量指标分别见表6-99和表6-100。
表6-99 泡沫陶瓷过滤网的外观要求
表6-100 泡沫陶瓷过滤网外观质量指标
（2）尺寸偏差 每一种铸件均有不同的过滤网放置模具或过滤网座。过滤网放置于模具内或过滤网座上，尺寸既不能大也不能小：过小则金属液从旁路通过，起不到过滤效果；过大则放不到模具内或过滤网座上。泡沫陶瓷过滤网尺寸偏差见表6-101和表6-102，泡沫陶瓷过滤板尺寸偏差指标见表6-103。
表6-101 泡沫陶瓷过滤网的厚度尺寸偏差
表6-102 泡沫陶瓷过滤网的边长或直径尺寸偏差 （单位：mm）
表6-103 泡沫陶瓷过滤板尺寸偏差指标
（3）孔隙率、体积密度 孔隙率对于泡沫陶瓷是一项重要指标。孔隙率的大小直接涉及充型速度，是浇注系统设计的依据。同时体积密度也反映孔隙率的大小以及产品质量的均匀状况。
（4）常温耐压强度 常温耐压强度是过滤网重要的常规指标，直接影响产品在运输和使用过程中的质量，为此产品的耐压强度应满足运输搬运的要求。
（5）抗热震性 抗热震性表明产品对急冷和急热的承受能力。过滤网承受着室温到1000℃以上的温度骤变，因此确定该项高温指标极其重要。
不同材质的泡沫陶瓷过滤网的技术性能见表6-104。
表6-104 常用泡沫陶瓷过滤网的技术性能
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