세라믹 필터 만드는 방법

고성능 세라믹 필터를 만드는 데는 주로 다음과 같은 요소가 필요합니다. 고분자 스폰지 복제 기술. 이 산업 공정에는 망상형 오픈셀 폴리우레탄 폼에 요변성 세라믹 슬러리(일반적으로 탄화규소, 알루미나 또는 지르코니아)를 함침시키는 과정이 포함됩니다. 폼을 완전히 코팅하고 막힘을 방지하기 위해 여분의 재료를 제거한 후 건조 및 엄격하게 제어된 소성 과정을 거칩니다. 소결 단계에서 내부 폴리머 폼은 완전히 연소되어 상호 연결된 정밀한 보이드 네트워크가 있는 세라믹 복제품이 남게 됩니다. 이 구조는 불순물을 물리적으로 가두고 흐름의 난류를 부드럽게 하면서 용융 금속이 통과할 수 있도록 합니다.

세라믹 폼 필터의 엔지니어링

용융 금속 여과용 다공성 세라믹을 제조하는 것은 단순히 점토를 성형하는 것만이 아닙니다. 이는 정밀한 화학 및 열 공학적 과제입니다. At ADtech, 에서는 세라믹 필터의 생산을 유변학(물질의 흐름)과 열역학 사이의 균형으로 보고 있습니다.

목표는 실온에서 수초 만에 1500°C 이상까지 올라가는 극한의 열충격에도 균열 없이 견딜 수 있는 구조를 만드는 것입니다. 이를 달성하기 위해 제조 라인은 미크론 수준까지 변수를 제어해야 합니다.

스펀지 복제 방식이 우세한 이유

직접 발포하거나 고체 혼합물에 기공 형성제를 첨가하는 등의 다른 방법도 있지만, 스펀지 복제 방법은 여전히 업계 표준으로 사용되고 있습니다. 이 방법은 기공 크기(PPI 또는 인치당 기공 수로 측정)와 총 기공률을 가장 일관되게 제어할 수 있습니다. 이 방법은 최종 제품이 용융 금속의 정전기 압력에 견딜 수 있는 기계적 강도를 갖도록 보장합니다.

1단계: 원재료 선택 및 준비

고품질 필터의 기본은 파우더입니다. 단순히 일반 세라믹 파우더를 사용할 수는 없습니다. 소결 시 단단한 패킹을 보장하기 위해 입자 크기 분포(PSD)를 계산해야 합니다.

집계

집계 선택에 따라 필터의 적용 범위가 정의됩니다.

• 실리콘 카바이드(SiC): 주로 철과 구리 합금에 사용됩니다. 열충격 저항성이 뛰어납니다.

• 알루미늄 산화물(Al2O3): 알루미늄 여과에 이상적입니다. 화학적으로 안정적이며 용융 알루미늄에 의한 부식에 강합니다.

• 지르코니아(ZrO2): 온도가 1600°C를 초과하는 철강 애플리케이션에 필요합니다.

바인더 및 유변학제

세라믹 입자를 소성하기 전에 함께 붙이는 “접착제'는 매우 중요합니다. 인산염 바인더 또는 콜로이드 실리카를 조합하여 사용합니다. 하지만 완벽한 코팅의 비결은 바로 유변학적 수정자. 이러한 첨가제는 슬러리의 점도를 조절합니다. 슬러리가 너무 두꺼우면 내부 기공이 막힙니다. 너무 묽으면 스펀지에서 흘러내려 용융 금속 압력으로 인해 필터 골격이 약해집니다.

표 1: 재료 구성 및 애플리케이션 매트릭스

기본 재료	주요 구성 요소	발화 온도(°C)	기본 애플리케이션	열 충격 저항
알루미나	Al₂O₃(>85%)	1100 – 1350	알루미늄 합금	Good
실리콘 카바이드	SiC(>70%)	1150 – 1450	아이언, 그레이 아이언, 브론즈	우수
지르코니아	ZrO₂(>95%)	1600 – 1700	탄소강, 스테인리스강	높음
멀라이트	3Al₂O₃-2SiO₂	1300 – 1500	저온 다리미	보통

2단계: 중요한 슬러리 준비

이 단계는 일반 필터와 ADtech 프리미엄 필터를 구분하는 단계입니다. 슬러리 준비는 다단계 혼합 과정입니다.

혼합 프로토콜

1. 드라이 믹싱: 세라믹 분말과 고체 첨가제는 입자 크기가 균일하게 분포되도록 텀블링됩니다.

2. 액체 추가: 물만 사용하는 경우는 거의 없습니다. 물, 소포제, 분산제를 혼합하여 사용합니다. 액체는 전단력이 높은 상태에서 파우더에 천천히 첨가됩니다.

3. 방송 중지: 슬러리의 기포는 치명적입니다. 기포가 세라믹 코팅에 포켓을 형성하면 용융 금속이 닿을 때 균열이 생길 수 있는 약점이 생깁니다. 당사는 진공 탈공기 챔버를 사용하여 슬러리가 스폰지에 닿기 전에 슬러리에 포함된 가스를 제거합니다.

요변성 제어

슬러리는 다음과 같아야 합니다. 요변성. 즉, (코팅 과정에서) 교반하면 유동적이 되지만 정지 상태에서는 빠르게 굳어집니다. 이러한 특성 덕분에 스펀지가 코팅된 후에는 세라믹이 거품 가닥에 남아 필터 바닥에 고이지 않고 흘러내리지 않습니다.

3단계: 캐리어 준비(스펀지)

폴리우레탄(PU) 폼이 희생 템플릿 역할을 합니다. 최종 제품의 PPI를 결정합니다.

절단 및 검사

PU 폼의 큰 빵은 7×7인치 또는 23×23인치와 같이 파운드리에서 요구하는 특정 치수로 잘립니다.

중요한 확인 사항: 폼은 “망상형”이어야 합니다. 즉, 폼 스트럿 사이의 세포막(창)이 완전히 열려 있어야 합니다. 폼에 닫힌 창(반짝이는 표면)이 있으면 세라믹 슬러리가 통과할 수 없어 필터가 막히게 됩니다. 당사는 열 망상 챔버를 사용하여 원폼에 남아있는 세포막을 폭파시킵니다.

4단계: 함침 및 초과 제거

이것이 “세라믹 필터를 만드는 방법” 프로세스의 물리적 핵심입니다.

몰입감

절단된 폼 조각은 준비된 슬러리에 잠깁니다. 자동화된 라인에서는 플런저가 물에 잠긴 상태에서 폼을 여러 번 압축합니다. 이렇게 압축과 이완을 반복하면 스펀지에서 공기가 빠져나가면서 무거운 세라믹 슬러리가 모든 빈 공간으로 빨려 들어갑니다.

롤 프레싱(다공성 사전 설정)

물에 적신 스펀지는 본질적으로 진흙 덩어리입니다. 다공성이 제로입니다. 개방형 구조를 복원하기 위해 젖은 폼은 사전 설정된 롤러를 통과합니다.

1. 간격 거리: 롤러 사이의 거리에 따라 스트럿에 얼마나 많은 슬러리가 남아 있는지가 결정됩니다.

2. 압력: 너무 많은 압력은 섬세한 폼 인대를 손상시킵니다. 너무 적으면 모공이 막힙니다.

3. 에어 블라스팅: PPI가 높은 필터(예: 50 또는 60 PPI)의 경우 롤러만으로는 충분하지 않습니다. 정밀 에어 노즐을 사용하여 습식 필터를 통해 압축 공기를 분사하여 스트럿에서 코팅을 벗기지 않고 가장 작은 경로를 청소합니다.

5단계: 제어 건조

젖은 필터를 가마에 던져 넣을 수 없습니다. 물은 천천히 증발해야 합니다. 물이 세라믹 코팅 내부에서 빠르게 증기로 변하면 코팅이 안쪽에서 바깥쪽으로 폭발(스팔링)하게 됩니다.

• 터널 건조기: 필터는 습도 조절 터널을 통해 이동합니다.

• 온도 그라데이션: 낮은 온도(40°C)와 높은 습도에서 시작하여 점차적으로 열을 높이고 습도를 낮춥니다. 이렇게 하면 필터 중앙에서 표면으로 수분이 빠져나갑니다.

• 기간: 이 과정은 일반적으로 필터 두께에 따라 12~24시간이 소요됩니다.

6단계: 소결 및 번오프 단계

소성 공정은 최종 세라믹 결합을 생성합니다. 이 과정은 고온 터널 가마 또는 셔틀 가마에서 이루어집니다.

A 단계: 휘발(연기 단계)

300°C에서 600°C 사이에서는 세라믹 코팅 내부의 폴리우레탄 스펀지가 분해되기 시작합니다. 이 순간은 섬세한 순간입니다. 스펀지가 기체로 변해 다공성 세라믹 코팅을 통해 빠져나가면서 아직 소성되지 않은 껍질에 균열이 생기지 않도록 해야 합니다. 에이디텍 가마는 이 영역에서 산소가 풍부한 대기를 사용하여 폴리머의 깨끗한 연소를 보장합니다.

B 단계: 세라믹 결합 형성

온도가 1000°C 이상으로 상승하면 슬러리의 소결 보조제가 활성화됩니다. 개별 파우더 입자가 융합되기 시작합니다.

• 실리콘 카바이드의 경우: 실리카 바인더는 SiC 입자를 서로 고정하는 유리질(유리질) 결합을 생성합니다.

• 알루미나의 경우: 입자 경계가 합쳐지는 고체 소결이 발생합니다.

C 단계: 냉각

냉각은 가열만큼이나 느리게 진행해야 합니다. 급격한 냉각은 열 스트레스를 유발합니다. 필터는 구조적 무결성을 유지하기 위해 몇 시간에 걸쳐 실온으로 내려갑니다.

섹션 7: 품질 관리 및 성능 지표

필터를 만드는 것은 전투의 절반에 불과합니다. 파운드리로 배송하기 전에 성능을 검증하는 것은 필수입니다.

물리적 검사

자동화된 비전 시스템이 모든 필터를 스캔합니다. 검색합니다:

• 막힌 모공: 슬러리가 틈새를 메워 클리어되지 않은 영역.

• 균열: 건조로 인한 헤어라인 골절.

• 치수: 필터가 주조 게이트에 완벽하게 맞는지 확인합니다.

파괴적 테스트

모든 배치에서 무작위로 샘플을 추출하여 파기합니다.

1. 냉기 분쇄 강도: 필터가 얼마나 많은 무게를 견딜 수 있는지 측정하기 위해 필터를 부숴봅니다. 표준 50x50x22mm 필터는 상당한 압력을 견뎌야 합니다.

2. 열충격 테스트: 필터를 1200°C로 가열한 후 찬물에 떨어뜨립니다. 필터는 손상되지 않아야 합니다. 필터가 깨지면 배치가 거부됩니다.

표 2: 일반적인 결함 및 제조 원인

결함 유형	모양	제조 분야의 근본 원인
블라인드 모공	공기 흐름을 차단하는 견고한 세라믹	슬러리 점도가 너무 높음; 공기 송풍이 불충분함
웹 크랙	스트럿의 작은 균열	너무 빨리 건조; 바인더 마이그레이션 문제
낮은 강도	쉽게 부서짐	소결 온도가 너무 낮음; 바인더 비율 불량
코어 흑화	발사 후 어두운 중앙	불완전한 스펀지 소진(가마 내 산소 결핍)

사례 연구: 베트남의 스크랩 문제 해결

고객사 중형 알루미늄 파운드리

위치 하이퐁, 베트남

날짜 날짜: 2023년 3월

도전:

이 파운드리는 복잡한 오토바이 엔진 부품을 생산하고 있었습니다. 주물에 비금속 내포물과 산화막으로 인해 22%의 스크랩률이 발생하고 있었습니다. 그들은 여과를 위해 기본적인 유리 섬유 메쉬를 사용하고 있었는데, 이 메쉬는 대량 주입의 열로 인해 녹아내리고 고장났습니다.

ADtech 솔루션:

우리는 주입 온도(720°C)와 유량 요구 사항을 분석했습니다. 메시 필터에서 ADtech 알루미나 세라믹 폼 필터(40 PPI)로 전환했습니다.

1. 배치: 단단한 세라믹 필터 미디어를 수용하도록 게이트 시스템을 재설계했습니다.

2. 선택: 응고 전에 금형을 채우는 데 필요한 유속을 제한하지 않고 미세 산화물을 포집하기 위해 40 PPI를 선택했습니다.

결과:

시행 후 30일 만에 스크랩률이 22%에서 7%로 떨어졌습니다. 세라믹 구조가 금속 흐름을 원활하게 하여 난류(산화물 발생 증가)를 줄였기 때문입니다. 고객은 더 깨끗한 가공 표면과 공구 마모 감소를 보고했습니다.

“홈 메이드” 필터가 실패하는 이유

집에서 세라믹 필터를 만드는 방법에 대한 검색 쿼리가 종종 있습니다. 취미로 시도해 볼 수는 있지만, 용융 금속을 견디는 경우는 드뭅니다.

1. 킬른 제한: 대부분의 취미용 가마는 껍질을 깨지 않고 PU 폼을 태우는 데 필요한 정밀한 분위기 제어 기능이 없습니다.

2. 슬러리 화학: 산업용 분산제가 없으면 홈메이드 슬러리가 분리됩니다. 무거운 입자가 가라앉아 필터 상단에 약한 코팅이 남습니다.

3. 안전 위험: 홈메이드 필터가 주입 중에 고장 나면 습기 보유로 인해 곰팡이가 넘치거나 폭발할 수 있습니다. 산업 안전을 위해서는 인증된 ADtech 필터가 유일한 대안입니다.

ADtech 필터의 기술 사양

필터를 주문하거나 제조할 때 표준 사양을 이해하면 올바른 기계 또는 제품을 선택하는 데 도움이 됩니다.

표 3: ADtech 표준 생산 사양

속성	알루미나(Al2O3)	실리콘 카바이드(SiC)	지르코니아(ZrO2)
모공 밀도(PPI)	10, 20, 30, 40, 50, 60	10, 20, 30, 40	10, 20, 30
다공성(%)	80 – 90%	80 – 85%	75 – 85%
벌크 밀도(g/cm³)	0.35 – 0.55	0.35 – 0.50	0.80 – 1.0
압축 강도	> 1.0MPa 이상	> 1.2MPa 이상	> 1.5MPa 이상
최대 작동 온도	1200°C	1500°C	1700°C

고급 고려 사항: 친환경 제조

현대의 제조업은 환경에 미치는 영향에 주의를 기울여야 합니다. 에이디테크는 이에 집중합니다:

• 초과 슬러리 재활용: 함침 단계의 드립 오프는 수집되어 밀도를 모니터링한 후 믹서에 다시 주입됩니다.

• 스크러버 시스템: 번오프 단계에서는 폴리우레탄 폼에서 이소시아네이트가 방출됩니다. 이러한 가스가 공장 스택을 빠져나가기 전에 고온 애프터버너와 스크러버를 사용하여 중화합니다.

자주 묻는 질문(FAQ)

다음은 세라믹 필터의 생산 및 적용에 관한 가장 일반적인 질문입니다.

1. 필터 내부의 “스펀지'를 만드는 데 사용되는 주요 재료는 무엇인가요?

내부 스펀지는 망상 폴리우레탄(PU) 폼으로 만들어졌습니다. 고온에서 깨끗하게 연소(휘발)되어 세라믹 구조 내부에 재 잔여물이 거의 남지 않기 때문에 선택되었습니다.

2. 세라믹 필터의 기공 크기는 어떻게 제어하나요?

기공 크기는 전적으로 베이스로 사용되는 PU 폼의 PPI(인치당 기공 수)에 의해 결정됩니다. 30 PPI 스펀지로 시작하면 최종 세라믹 필터는 대략 30 PPI가 되지만 코팅 두께로 인해 개구부 크기가 약간 줄어듭니다.

3. 이 필터를 물 필터링에 사용할 수 있나요?

메커니즘은 비슷하지만 금속 필터는 용융 금속용으로 설계되었습니다. 기공이 너무 커서 물 속의 박테리아나 미세한 침전물을 걸러내지 못합니다. 정수 필터는 일반적으로 다른 압착 공정을 통해 만들어진 미크론 이하의 구멍이 있는 미세 다공성 세라믹을 사용합니다.

4. 소결 온도가 너무 낮으면 어떻게 되나요?

온도가 너무 낮으면 세라믹 결합이 완전히 형성되지 않습니다. 필터가 올바르게 보이지만 기계적 강도가 낮아집니다. 용융 금속의 강한 흐름에 부딪히면 부서지거나 씻겨 내려갈 가능성이 높습니다.

5. 어떤 필터는 분홍색이고 어떤 필터는 회색인 이유는 무엇인가요?

색상은 재질을 나타냅니다. 분홍색 또는 흰색은 일반적으로 알루미나(알루미늄의 경우)를 나타냅니다. 회색 또는 검은색은 일반적으로 실리콘 카바이드(철/구리용)를 나타냅니다. 노란색 또는 황갈색은 일반적으로 지르코니아(강철용)를 나타냅니다.

6. 제조 공정은 얼마나 걸리나요?

슬러리 혼합부터 최종 품질 검사까지 약 3~4일이 소요됩니다. 이는 슬러리에 필요한 휴식 시간, 느린 건조 곡선, 긴 소성 주기를 고려한 것입니다.

7. 세라믹 폼 필터의 유통기한은 어떻게 되나요?

건조한 환경에 보관하면 몇 년 동안 사용할 수 있습니다. 하지만 세라믹은 흡습성(공기 중의 수분을 흡수하는 성질)이 있으므로 1~2년 이내에 사용하거나 습한 환경에 보관했다면 오븐에서 말려서 사용하는 것이 좋습니다.

8. 세라믹 필터를 재사용할 수 있나요?

금속 주조에 사용된 필터는 응고된 금속과 갇힌 불순물로 채워집니다. 파운드리 스크랩(게이팅 시스템)의 일부가 되어 일반적으로 재용해(세라믹이 드로스로 위로 떠오른 채로) 폐기됩니다.

9. 여기서 “열 쇼크'란 무엇인가요?

열충격은 차가운 필터(25°C)와 용융 금속(700°C~1500°C) 사이의 온도 차이로 인해 발생하는 급격한 팽창을 말합니다. 제조 공정에서는 세라믹의 열팽창 계수가 낮아야 이 순간적인 급격한 팽창을 견딜 수 있습니다.

10. 저렴한 경쟁사 대신 ADtech 필터를 선택하는 이유는 무엇인가요?

값싼 필터는 종종 “블라인드 포어”(내부 막힘)나 약한 골격으로 인해 주조가 깨지고 오염되는 문제가 있습니다. ADtech는 자동화된 함침과 엄격한 소성 곡선을 사용하여 모든 필터가 일관된 유량과 구조적 무결성을 유지하도록 합니다.

결론

마스터링 세라믹 필터 만드는 방법 은 재료 과학과 기계 정밀도가 융합된 제품입니다. 폼을 막히지 않고 코팅하려면 정확한 슬러리 유변학이 필요하고 세라믹을 균열 없이 소결하려면 정밀한 열 프로파일링이 필요합니다. 파운드리의 경우 필터의 품질이 최종 주조의 품질을 결정합니다.

에서 ADtech, 를 통해 이 공정을 개선하여 수율을 높이고 스크랩을 줄이는 여과 솔루션을 제공하고 있습니다. 항공우주 알루미늄을 주조하든 중철 기계를 주조하든 전문적으로 제조된 필터를 사용하는 것이 품질을 보장하는 가장 안전한 방법입니다.