CN102432328B - 一种多孔高铝陶瓷材料的制备方法及其制得的产品 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种多孔高铝陶瓷材料的制备方法及其制得的产品，可以通过以金属铝粉取代部分三氧化二铝粉的方式，不需要加入添加剂，不需制造多孔坯体，通过改变配方组成，按陶瓷生产工艺生产就可以获得多孔高铝陶瓷材料，本发明优点表现在工艺简单，坯体强度高，与通过在配方中加入有机添加剂，在烧结时将有机物燃尽而获得多孔氧化铝陶瓷材料的工艺相比较，无燃烧气体释放，成本低，孔结构均匀，适合工业化大生产。
Description
技术领域
本发明属于无机材料领域，具体涉及一种多孔高铝陶瓷材料的制备方法及其制得的产品。
背景技术
多孔高铝陶瓷是重要的结构、功能陶瓷材料，作为零部件在现代工业、高技术等领域特别是在高温领域都有着广泛的应用。多孔高铝陶瓷的制备，一般是通过在配料中加入可燃尽的有机添加剂或低温可挥发组份，另一种方法是制备出多孔高铝陶瓷坯体，经烧结后得到多孔刚玉陶瓷材料。
目前，关于多孔高铝陶瓷制造的中国专利多集中在在氧化铝配料中加入可燃可挥发的添加剂或形成多孔坯体的方法方面，以及提高多孔氧化铝陶瓷材料的性能、降低烧成温度、特定形状多孔高铝陶瓷产品制造方法等方面，本发明涉及的制造多孔高铝陶瓷材料的方法未见专利报道。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种不需加入添加剂、制造多孔坯体，以金属铝粉取代部分三氧化二铝粉制备多孔高铝陶瓷的方法及其制得的产品。
为解决以上技术问题，本发明的技术方案是：一种多孔高铝陶瓷材料的制备方法，采用工业化工原料、三氧化二铝粉及金属铝粉，经配料、球磨、混料、成型、烧成获得多孔氧化铝陶瓷产品，保持原料配方中铝含量不变，以金属铝粉取代部分三氧化二铝粉，所述原料经球磨工序平均粒径达到10μm后，在混料工序中加入平均粒径为25～50μm的金属铝粉，其烧成温度在500～1450℃区间，升温速度≤50℃/小时，烧结后产品的吸水率≤0.1％。
所述金属铝粉添加量≤20wt％，取代三氧化二铝粉的量≤37.6wt％。
所述金属铝粉为球形，活性铝量≥99％。
上述方法制得的多孔氧化铝陶瓷产品烧成后容重≤3.5g/cm3。
本发明的优点表现在：材料的孔结构是通过金属铝氧化成氧化铝所产生的体积膨胀而形成的，形成的孔结构均匀，通过调节金属铝粉的粒径和加入量可控制孔的大小及孔的连通情况，特别适合于细孔高铝陶瓷材料的制备。与通过多孔坯体制备多孔氧化铝陶瓷材料的工艺相比较，本发明优点表现在工艺简单，坯体强度高，孔结构均匀；与通过在配方中加入有机添加剂，在烧结时将有机物燃尽而获得多孔氧化铝陶瓷材料的工艺相比较，本发明工艺简单，无燃烧气体释放，成本低，孔结构均匀。
现代工业及高技术领域对多孔高铝陶瓷产品的要求也日益提高。孔结构的均匀程度、孔的尺寸是多孔陶瓷材料强调的主要性能指标。本发明通过改变配方中金属铝粉引入量及铝粉粒径尺寸大小，方便巧妙地控制了孔径及孔结构状态。本发明不仅对多孔高铝陶瓷生产具有很好的现实意义，而且对所有的多孔陶瓷材料的制备技术具有广泛的指导意义。
另外，采用本发明制备多孔高铝陶瓷产品，其制备工艺过程与传统高铝陶瓷制备工艺基本相同，简单易控。所制备的多孔高铝材料的性能，与采用陶瓷原料配料及高铝陶瓷传统制备工艺制备的高铝陶瓷材料的性能相同。
具体实施方式
实施例1
按下表重量百分比组成，称取工业三氧化二铝粉、高岭土、滑石和碳酸钙，外加0.5wt％的甲基纤维素，湿法球磨后，按配方加入金属铝粉，混合，注浆成型、干燥、素烧、精修坯、烧成获得制品。
| 三氧化二铝粉 | 金属铝粉 | 高岭土 | 滑石 | 碳酸钙 |
| 90.18 | 5.29 | 1.10 | 2.26 | 1.17 |
其中部分工艺参数为：球磨时间：46～48小时，以粉体的平均粒径达到10μm为准；混料时间：2小时；金属铝粉：球形度高，活性铝≥99％，平均粒径达到40μm；素烧温度：1100℃；烧成制度：在900～1400℃区间，升温速度为50℃/小时，最高烧结温度为1650℃，保温2小时。
制得的多孔氧化铝陶瓷产品烧成后容重为3.4g/cm3，孔结构均匀。
实施例2
按下表重量百分比组成，称取工业三氧化二铝粉、高岭土、滑石和碳酸钙，外加0.5wt％的甲基纤维素，湿法球磨后，按配方加入金属铝粉，混合，喷雾造粒、干压成型、干燥、素烧、精修坯、烧成获得制品。
| 三氧化二铝粉 | 金属铝粉 | 高岭土 | 滑石 | 碳酸钙 |
| 85.33 | 10.22 | 1.08 | 2.22 | 1.15 |
其中部分工艺参数为：球磨时间：46～48小时，以粉体的平均粒径达到10μm为准；混料时间：2小时；金属铝粉：球形度高，活性铝≥99％，平均粒径达到40μm；金属铝粉：球形度高，活性铝≥99％，平均粒径达到30μm；成型压力：30Mpa；素烧温度：1100℃；烧成制度：在900～1400℃区间，升温速度为50℃/小时，最高烧结温度为1650℃，保温2小时。
制得的多孔氧化铝陶瓷产品烧成后容重为3.1g/cm3，孔结构均匀。
实施例3
按下表重量百分比组成，称取工业三氧化二铝粉、氧化镁粉，干法球磨，外加0.3wt％的油酸，二次球磨，按配方加入金属铝粉，混磨，烘干、加石蜡和油酸混合，热压铸成型、排蜡、精修坯、烧成获得制品。
| 三氧化二铝粉 | 金属铝粉 | 氧化镁 |
| 84.49 | 14.45 | 1.06 |
其中部分工艺参数为：干磨时间：10小时；二次球磨时间：30小时；混磨时间：5小时；金属铝粉：球形度高，活性铝≥99％，平均粒径达到45μm；烘干温度：120℃烘3小时，干料含水率＜1％；石蜡和油酸添加量：58#石蜡外加13wt％、油酸外加0.2wt％；热压铸成型：压力0.4～0.6MPa，成型温度90℃；排蜡制度，按常规排蜡制度；烧成制度：在900～1450℃区间，升温速度为50℃/小时，最高烧结温度为1700℃，保温3小时。
制得的多孔氧化铝陶瓷产品烧成后容重为3g/cm3，孔结构均匀。
上述容重测定使用仪器为：湘潭高科仪器制造有限公司生产的DXR多孔陶瓷显气孔率容重测试仪。
Claims (3)
1.一种多孔高铝陶瓷材料的制备方法，采用工业化工原料及三氧化二铝粉，经配料、球磨、混料、成型、烧成获得多孔氧化铝陶瓷产品，其特征在于：保持原料配方中铝含量不变，以金属铝粉取代部分三氧化二铝粉，所述原料经球磨工序平均粒径达到10μm后，在混料工序中加入平均粒径为25～50μm的金属铝粉，其烧成温度在500～1450℃区间，升温速度≤50℃/小时，烧结后产品的吸水率≤0.1％，所述金属铝粉添加量≤20wt％，取代三氧化二铝粉的量≤37.6wt％。
2.根据权利要求1所述一种多孔高铝陶瓷材料的制备方法，其特征在于：所述金属铝粉为球形，活性铝量≥99％。
3.一种由权利要求1-2任一权利要求所述方法制得的多孔氧化铝陶瓷产品，其特征在于：所述多孔氧化铝陶瓷产品烧成后容重≤3.5g/cm3。
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