CN103449802A - 一种复相氧化铝泡沫陶瓷材料及制备方法 - Google Patents
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Abstract
一种复相氧化铝泡沫陶瓷材料，按下列重量百分比：50%~55%的氧化铝、15%~25%的碳化硅、10%~15%的硅微粉、8%~15%的高岭土、1%~3%的二氧化钛、1%~5%的滑石粉和4.28%~5.5%的添加剂；其制备方法是将材料比例与去离子水混合，置于球磨罐中球磨12~24h得到陶瓷浆料；密封陈化12h后用预处理过的聚氨酯泡沫进行挂浆，置于80~100℃干燥箱内干燥6~9h，随后置于1500~1600℃的电阻炉中进行烧结。采用本方法制备的复相氧化铝泡沫陶瓷强度高，且在添加了多种烧结助剂后，烧结温度降低了350~500℃，在节约能源方面效果显著。
Description
技术领域
本发明属于材料制备技术领域，涉及一种泡沫陶瓷材料及制备方法。
背景技术
氧化铝泡沫陶瓷的优点在于：硬度、抗压强度和杨氏模量高，不易变形、热稳定性能好、抗热震性能强。
以α-Al2O3 为主相的氧化铝陶瓷成为刚玉陶瓷，属于六方晶系，熔点2053℃，烧结温度高，本发明通过添加TiO2、氧化镁、高岭土和硅微粉烧结助剂来降低烧结温度。α-Al2O3和TiO2在1450℃时保温一定时间可生成钛酸铝（Al2TiO5），Mg O-SiO2-Al2O3三元相图系统出现液相的最低温度为1360℃，且形成堇青石相对材料本身的抗压及抗弯强度有一定提升，在Al2O3-SiO2二元相图系统下莫来石相是唯一存在稳定的铝硅酸盐，在1280℃时开始有少量莫来石相生成，随着温度升高伴随着二次莫来石的生成。
发明内容
本发明的目的在于提供一种复相氧化铝泡沫陶瓷及制备方法，用该方法制备的复相氧化铝泡沫陶瓷比单相氧化铝泡沫陶瓷强度更高，陶瓷结构内部成三维网状连通方式，主要用于铝合金等熔体的过滤。
本发明是通过以下技术方案来实现的。
本发明所述的陶瓷材料粉体为下列重量百分比：50%~55%的氧化铝、15%~25%的碳化硅、10%~15%的硅微粉、8%~15%的高岭土、1%~3%的二氧化钛、1%~5%的滑石粉和4.28%~5.5%的添加剂。
所述的碳化硅平均粒度为0.01~0.5μm。
所述的添加剂为下列占粉体总重量的百分比：0.2%~0.4%的羧甲基纤维素、0.08%~0.1%的聚丙烯酰胺和4%~5%的可溶性淀粉。
本发明所述的一种复相氧化铝泡沫陶瓷材料制备方法，其特征是将上述材料比例与去离子水混合，置于球磨罐（氧化铝球磨珠）中球磨12~24h得到陶瓷浆料；密封陈化12h后用预处理过的聚氨酯泡沫进行挂浆，置于80~100℃干燥箱内干燥6~9h，随后置于1500~1600℃的电阻炉中进行烧结。
所述的聚氨酯泡沫的预处理方法：用洗涤剂洗净表面，再浸泡在质量分数为15%的Na OH溶液中45~60min，最后用质量分数为2.5%的羧甲基纤维素和0.08%的聚丙烯酰胺溶液浸泡24h做表面活性处理。
所述的聚氨酯泡沫的孔径大小为20ppi和30ppi。
本发明在复相氧化铝泡沫陶瓷中还添加了微米级碳化硅，其颗粒在复相氧化铝泡沫陶瓷中弥散分布，通过弥散强化的方式来提高泡沫陶瓷本身的抗压强度。
本发明的技术效果是：采用本方法制备的复相氧化铝泡沫陶瓷强度高，且在添加了多种烧结助剂后，烧结温度降低了350~500℃，在节约能源方面效果显著。
附图说明
图1是本发明实施例1条件下的复相氧化铝泡沫陶瓷材料实物照片。
图2是本发明实施例2条件下的复相氧化铝泡沫陶瓷材料实物照片。
具体实施方式
本发明将通过以下实施例做进一步说明。
实施例1。
按照50: 12.5: 22.5: 8.5: 1.5: 5的重量比，将氧化铝、硅微粉、碳化硅、高岭土、TiO2和滑石粉混合成陶瓷材料粉体。
将陶瓷材料粉体、羧甲基纤维素、聚丙烯酰胺、可溶性淀粉和去离子水按照60: 0.4: 0.08: 4.52: 35的重量比混合，置于球磨罐（氧化铝球磨珠）中球磨12h得到陶瓷浆料。
密封陈化12h后，选用20ppi经过预处理的聚氨酯泡沫剪裁成4×2×2cm进行挂浆，采用滚压和气吹的方式挤出多余的浆料，置于80℃的干燥箱内干燥6h。
将干燥后的坯料电阻炉中，室温至200℃，升温速率10℃/min；温度在200℃~600℃升温速率1℃/min；600℃~1300℃升温速率8.5℃/min，在1300℃时保温80min；温度在1300℃~1500℃升温速率5℃/min，保温3h，得到孔隙率81%，抗压强度 3.21MPa的复相氧化铝泡沫陶瓷材料。
实施例2。
按照55: 15: 10: 15: 1.5: 3.5的重量比，将氧化铝、硅微粉、碳化硅、高岭土、TiO2和滑石粉混合成陶瓷材料粉体。
将陶瓷材料粉体、羧甲基纤维素、聚丙烯酰胺、可溶性淀粉和去离子水按照63: 0.4: 0.08: 4.52: 32的重量比混合，置于球磨罐（氧化铝球磨珠）中球磨18h得到陶瓷浆料。
密封陈化12h后，选用30ppi经过预处理的聚氨酯泡沫剪裁成4×4×2cm进行挂浆，采用滚压和气吹的方式挤出多余的浆料，置于80℃的干燥箱内干燥9h。
将干燥后的坯料电阻炉中，室温至200℃，升温速率10℃/min；温度在200℃~600℃升温速率1℃/min；600℃~1300℃升温速率8.5℃/min，在1300℃时保温80min；温度在1300℃~1550℃升温速率5℃/min，保温3h，得到孔隙率73%，抗压强度5.17MPa的复相氧化铝泡沫陶瓷材料。
Claims (2)
1.一种复相氧化铝泡沫陶瓷材料，其特征是按下列重量百分比：50%~55%的氧化铝、15%~25%的碳化硅、10%~15%的硅微粉、8%~15%的高岭土、1%~3%的二氧化钛、1%~5%的滑石粉和4.28%~5.5%的添加剂；
所述的碳化硅平均粒度为0.01~0.5μm；
所述的添加剂为下列占粉体总重量的百分比：0.2%~0.4%的羧甲基纤维素、0.08%~0.1%的聚丙烯酰胺和4%~5%的可溶性淀粉。
2.权利要求1所述的陶瓷材料的制备方法，其特征是将材料比例与去离子水混合，置于球磨罐中球磨12~24h得到陶瓷浆料；密封陈化12h后用预处理过的聚氨酯泡沫进行挂浆，置于80~100℃干燥箱内干燥6~9h，随后置于1500~1600℃的电阻炉中进行烧结；
所述的聚氨酯泡沫的预处理方法：用洗涤剂洗净表面，再浸泡在质量分数为15%的Na OH溶液中45~60min，最后用质量分数为2.5%的羧甲基纤维素和0.08%的聚丙烯酰胺溶液浸泡24h做表面活性处理；
所述的聚氨酯泡沫的孔径大小为20ppi和30ppi。
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