自1978年美國利用有機泡沫浸漬法成功研制鋁熔體過濾用CFF以來,因其成本低、孔度高、過濾效率高、適應性強,在鋁行業(yè)得到迅速推廣。發(fā)達國家對鋁用CFF研發(fā)早,創(chuàng)新多,評價手段多,從CFF的過濾機制、材質(zhì)、制備工藝、效用評價等方面均進行了深入研究,取得了多方面成果:
(1)濾器孔度不斷減小,已從常規(guī)的20~40ppi(每英寸長度上的平均孔數(shù)量)發(fā)展到50~80ppi,對20um以下夾雜的濾除率達到90%以上;
(2)采取表面活化涂層(圖2)、基體增韌增強等技術(shù),使制品熱強度、抗熔體沖刷能力及過濾效率大幅提高,陶瓷過濾器可連續(xù)使用2~4爐次,單板過濾鋁量達到50一80t;
(3)采用多級過濾、孔梯度CFF、多層復合CFF以及CFF與其他過濾方式組合等技術(shù),提高過濾效率。例如Se]ee公司的復合過濾板有30/50ppi、30/60ppi、30/70ppi等組合方式,較普通單級過濾效率提高15%左右;該公司還用30—50ppi的CFF與顆粒結(jié)合管式陶瓷過濾器配合使用,過濾效率提高20%~30%;
(4)采用異型CFF能增加有效過濾面積,例如VesuviusHi—TechCeramics公司開發(fā)的波浪型高表面CFF(見圖3),其表面積比傳統(tǒng)過濾板多30%,金屬通過量及過濾效率大幅提高。
(5)開展活性過濾(活性過濾器)研究。目前,工業(yè)使用的鋁熔體陶瓷過濾器,主要用于濾除非金屬固體夾雜;而所謂“活性”過濾,亦稱反應型過濾,主要針對熔體內(nèi)的可溶性雜質(zhì)、大顆粒金屬間化合物等進行過濾。例如,選擇對鋁液無污染、不易吸潮、可回收且總體經(jīng)濟陛好的A1F,充當添加劑加入CFF基體中(或?qū)⑵渲瞥赏繉?,使A1F,與熔體中的堿及堿土金屬反應,可在過濾固體夾雜的同時達到去除可溶性夾雜的目的。使用該法過濾,熔體中鈉、鈣等有害金屬的去除效率達到70%一90%(見圖4)。
(6)開展CFF的多次使用研究。圖5所示為在3個間斷鑄次中,30和50ppi的CFF對鋁熔體中15及20斗m夾雜物的過濾效率對比。
(7)積極開展過濾效用評價。過濾效用評價是對所使用的過濾系統(tǒng)進行綜合判斷與分析,目的是全面比較過濾能力,建立評價標準,使陶瓷過濾器的選擇更具科學性,尋求以最經(jīng)濟、合理的過濾方式達到制品性能優(yōu)化。評價的內(nèi)容包括陶瓷過濾器常溫力學性能、高溫物化性能、壽命、除雜效果、過濾效率的快速準確判斷、使用成本等。過濾效用最關鍵的評價指標是過濾效率,即熔體過濾前后特定夾雜含量的去除率。目前主要的評價手段除了定量金相法、化學分析法、圖像。掃描法(IA)等離線評價方法,國外開始較多地采用PoDFA、LAIS和LiMCA等先進手段進行陶瓷過濾器效用定量檢測(見圖6)。