CN104086206A - 多孔方镁石-镁橄榄石-尖晶石复合陶瓷材料及其制备方法 - Google Patents

多孔方镁石-镁橄榄石-尖晶石复合陶瓷材料及其制备方法 Download PDF

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鄢文
李楠
李启伟
林小丽
陈俊峰
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Abstract

本发明涉及多孔方镁石-镁橄榄石-尖晶石复合陶瓷材料及其制备方法。其技术方案是：以28~90wt%的菱镁矿粉、5~20wt%的黏土粉和5~67wt%的Al(OH)3粉为原料混合，外加所述原料5~15wt%的水，搅拌均匀，成型；再将成型后的坯体在110℃条件下干燥16~48小时，然后在1300~1600℃条件下保温3~10小时，即得多孔方镁石-镁橄榄石-尖晶石复合陶瓷材料。其中：菱镁矿粉、Al(OH)3粉和黏土粉的粒径均小于88μm；成型为机械压制成型、或为手工捣打成型、或为浇注成型。本发明具有环境友好、物相组成可控、气孔尺寸可控和体积可控的特点，所制备的多孔方镁石-镁橄榄石-尖晶石复合陶瓷材料显气孔率高、强度高和高温性能好。

Description

多孔方镁石-镁橄榄石-尖晶石复合陶瓷材料及其制备方法
技术领域
本发明属于复合陶瓷材料技术领域。尤其涉及一种多孔方镁石-镁橄榄石-尖晶石复合陶瓷材料及其制备方法。
背景技术
隔热耐火材料作为高温窑炉的保温材料，对高温工业的节能降耗有着重要意义，这使得隔热耐火材料的发展越来越受到关注。目前应用比较广泛的隔热耐火材料包括硅藻土耐火材料、钙长石质耐火材料、黏土质隔热耐火材料、莫来石质隔热耐火材料、高铝质隔热耐火材料、方镁石-镁橄榄石隔热耐火材料等。这些隔热耐火材料的晶相组成一般为单相或两相。
目前关于多相隔热耐火材料的研究很少，如文献技术（李启伟等，碱性隔热耐火材料的组成、结构与性能研究，硅酸盐通报，2014，第7期）以Al2O3与SiO2含量较高的菱镁矿粉和黏土为原料制得了多孔方镁石-镁橄榄石-尖晶石陶瓷材料，但其使用温度较低，只能在低于1300℃的工作环境使用。
发明内容
本发明的目的是提供一种环境友好、物相组成可控、气孔尺寸可控和体积可控的多孔方镁石-镁橄榄石-尖晶石复合陶瓷材料的制备方法，用该方法制备的多孔方镁石-镁橄榄石-尖晶石复合陶瓷材料显气孔率高、强度高和高温性能好。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：以28~90wt%的菱镁矿粉、5~20wt%的黏土粉和5~67wt%的Al(OH)3粉为原料，混合，外加所述原料5~15wt%的水，搅拌均匀，成型；再将成型后的坯体在110℃条件下干燥16~48小时，然后在1300~1600℃条件下保温3~10小时，，即得多孔方镁石-镁橄榄石-尖晶石复合陶瓷材料。
上述技术方案中：菱镁矿粉、黏土粉和Al(OH)3粉的径均小于88μm；成型为机械压制成型、或为手工捣打成型、或为浇注成型。
由于采用上述技术方案，本发明与现有技术相比具有如下积极效果：
本发明利用菱镁矿和Al(OH)3自身分解原位产生贯通状气孔，避免了因添加造孔剂形成CO2所造成的二次污染，有利于环境保护；分解后的原料原位反应生成方镁石、镁橄榄石和尖晶石，形成了方镁石、镁橄榄石和尖晶石分布均匀的多孔方镁石-镁橄榄石-尖晶石复合陶瓷材料，具有更佳的高温性能，能使用在更高温度的工作环境中。同时，还具有物相组成、显气孔率、气孔孔径可控的优点。
本发明所制备的多孔方镁石-镁橄榄石-尖晶石复合陶瓷材料：主要物相为方镁石、镁橄榄石和尖晶石，气孔结构为贯通状，显气孔率为35~63%，体积密度为1.35~2.38g/cm3，方镁石、镁橄榄石和尖晶石分布均匀，常温耐压强度为4~65MP的产品。
因此，本发明具有环境友好、物相组成可控、气孔尺寸可控和体积可控的特点，所制备的多孔方镁石-镁橄榄石-尖晶石复合陶瓷材料显气孔率高、强度高和高温性能好，能使用在低于1600℃的工作环境。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明做进一步描述，并非对其保护范围的限制。
在本具体实施方式中：菱镁矿粉、Al(OH)3粉和黏土粉的粒径均小于88μm。以下实施例中不再赘述。
实施例1
一种多孔方镁石-镁橄榄石-尖晶石复合陶瓷材料及其制备方法。以28~32wt%的菱镁矿粉、5~8wt%的黏土粉和63~67wt%的Al(OH)3粉为原料，混合，外加所述原料6~9wt%的水，搅拌均匀，机械压制成型；再将成型后的坯体在110℃条件下干燥16~24小时，然后在1400~1600℃条件下保温3~5小时，即得多孔方镁石-镁橄榄石-尖晶石复合陶瓷材料。
其中：机械压制成型的压力为20~50MPa。
    本实施例所制备的多孔方镁石-镁橄榄石-尖晶石复合陶瓷材料：主要物相为分布均匀的方镁石、镁橄榄石和尖晶石；显气孔率为51~63%；常温耐压强度为4~16MPa；体积密度为1.35~1.52g/cm3。
实施例2
一种多孔方镁石-镁橄榄石-尖晶石复合陶瓷材料及其制备方法。以32~45wt%的菱镁矿粉、5~8wt%的黏土粉和50~63wt%的Al(OH)3粉为原料，混合，外加所述原料5~9wt%的水，搅拌均匀，机械压制成型；再将成型后的坯体在110℃条件下干燥16~24小时，然后在1400~1600℃条件下保温3~5小时，，即得多孔方镁石-镁橄榄石-尖晶石复合陶瓷材料。
其中：机械压制成型的压力为30~60MPa。
本实施例所制备的多孔方镁石-镁橄榄石-尖晶石复合陶瓷材料：主要物相为分布均匀的方镁石、镁橄榄石和尖晶石；显气孔率为48~59%；体积密度为1.40~1.60g/cm3；常温耐压强度为8~20MPa。
实施例3
一种多孔方镁石-镁橄榄石-尖晶石复合陶瓷材料及其制备方法。以45~50wt%的菱镁矿粉、5~8wt%的黏土粉和45~50wt%的Al(OH)3粉为原料，混合，外加所述原料5~9wt%的水，搅拌均匀，机械压制成型；再将成型后的坯体在110℃条件下干燥16~24小时，然后在1400~1600℃条件下保温3~6小时，即得多孔方镁石-镁橄榄石-尖晶石复合陶瓷材料。
其中：机械压制成型的压力为40~80MPa。
本实施例所制备的多孔方镁石-镁橄榄石-尖晶石复合陶瓷材料：主要物相为分布均匀的方镁石、镁橄榄石和尖晶石；显气孔率为42~52%；体积密度为1.55~1.72g/cm3；常温耐压强度为10~24MPa。
实施例4
一种多孔方镁石-镁橄榄石-尖晶石复合陶瓷材料及其制备方法。以50~60wt%的菱镁矿粉、5~8wt%的黏土粉和35~45wt%的Al(OH)3粉混合，外加所述原料5~9wt%的水，搅拌均匀，机械压制成型；再将成型后的坯体在110℃条件下干燥16~24小时，然后在1400~1600℃条件下保温3~8小时，即得多孔方镁石-镁橄榄石-尖晶石复合陶瓷材料。
其中：机械压制成型的压力为30~80MPa。
本实施例所制备的多孔方镁石-镁橄榄石-尖晶石复合陶瓷材料：主要物相为分布均匀的方镁石、镁橄榄石和尖晶石；显气孔率为45~56%；体积密度为1.60~1.78g/cm3；常温耐压强度为15~30MPa。
实施例5
一种多孔方镁石-镁橄榄石-尖晶石复合陶瓷材料及其制备方法。以50~70wt%的菱镁矿粉、10~20wt%的黏土粉和20~35wt%的Al(OH)3粉为原料，混合，外加所述原料5~8wt%的水，搅拌均匀，机械压制成型；再将成型后的坯体在110℃条件下干燥16~24小时，然后在1300~1500℃条件下保温3~5小时，即得多孔方镁石-镁橄榄石-尖晶石复合陶瓷材料。
其中：机械压制成型的压力为20~50MPa。
本实施例所制备的多孔方镁石-镁橄榄石-尖晶石复合陶瓷材料：主要物相为分布均匀的方镁石、镁橄榄石和尖晶石；显气孔率为42~52%；体积密度为1.68~2.10g/cm3；常温耐压强度为18~38MPa。
实施例6
一种多孔方镁石-镁橄榄石-尖晶石复合陶瓷材料及其制备方法：以65~80wt%的菱镁矿粉、6~18wt%的黏土粉和10~22wt%的Al(OH)3粉为原料，混合，外加所述原料10~15wt%的水，搅拌均匀，浇注成型；再将成型后的坯体在110℃条件下干燥30~48小时，然后在1400~1550℃条件下保温6~10小时，即得多孔方镁石-镁橄榄石-尖晶石复合陶瓷材料。
本实施例所制备的多孔方镁石-镁橄榄石-尖晶石复合陶瓷材料：主要物相为分布均匀的方镁石、镁橄榄石和尖晶石；显气孔率为40~50%；体积密度为1.75~2.30g/cm3；常温耐压强度为20~40MPa。
实施例7
一种多孔方镁石-镁橄榄石-尖晶石复合陶瓷材料及其制备方法。以70~90wt%的菱镁矿粉、5~15wt%的黏土粉和5~15wt%的Al(OH)3粉为原料，混合，外加所述原料8~10wt%的水，搅拌均匀，捣打成型；再将成型后的坯体在110℃条件下干燥20~30小时，然后在1450~1600℃条件下保温5~8小时，即得多孔方镁石-镁橄榄石-尖晶石复合陶瓷材料。
本实施例所制备的多孔方镁石-镁橄榄石-尖晶石复合陶瓷材料：主要物相为分布均匀的方镁石、镁橄榄石和尖晶石；显气孔率为36~45%；体积密度为1.82~2.38g/cm3；常温耐压强度为38~65MPa。
    本具体实施方式利用菱镁矿和Al(OH)3自身分解原位产生贯通状气孔，避免了因添加造孔剂形成CO2所造成的二次污染，有利于环境保护；分解后的原料原位反应生成方镁石、镁橄榄石和尖晶石，形成了方镁石、镁橄榄石和尖晶石分布均匀的多孔方镁石-镁橄榄石-尖晶石复合陶瓷材料，具有更佳的高温性能，能使用在更高温度的工作环境中。同时，还具有物相组成、显气孔率、气孔孔径可控的优点。
本具体实施方式所制备的多孔方镁石-镁橄榄石-尖晶石复合陶瓷材料：主要物相为分布均匀的方镁石、镁橄榄石和尖晶石，气孔结构为贯通状；显气孔率为35~63%；体积密度为1.35~2.38g/cm3；常温耐压强度为4~65MP。
因此，本具体实施方式具有环境友好、物相组成可控、气孔尺寸可控和体积可控的特点，所制备的多孔方镁石-镁橄榄石-尖晶石复合陶瓷材料显气孔率高、强度高和高温性能好，能使用在低于1600℃的工作环境。

Claims (6)

1.一种多孔方镁石-镁橄榄石-尖晶石复合陶瓷材料的制备方法，其特征在于以28~90wt%的菱镁矿粉、5~20wt%的黏土粉和5~67wt%的Al(OH)3粉为原料，混合，外加所述原料5~15wt%的水，搅拌均匀，成型；再将成型后的坯体在110℃条件下干燥16~48小时，然后在1300~1600℃条件下保温3~10小时，即得多孔方镁石-镁橄榄石-尖晶石复合陶瓷材料。
2.根据权利要求1所述的多孔方镁石-镁橄榄石-尖晶石复合陶瓷材料的制备方法，其特征在于所述菱镁矿粉的粒径小于88μm。
3.根据权利要求1所述的多孔方镁石-镁橄榄石-尖晶石复合陶瓷材料的制备方法，其特征在于所述Al(OH)3粉的粒径小于88μm。
4.根据权利要求1所述的多孔方镁石-镁橄榄石-尖晶石复合陶瓷材料的制备方法，其特征在于所述黏土粉的粒径小于88μm。
5.根据权利要求1所述的多孔方镁石-镁橄榄石-尖晶石复合陶瓷材料的制备方法，其特征在于所述的成型为机械压制成型、或为手工捣打成型、或为浇注成型。
6.一种多孔方镁石-镁橄榄石-尖晶石复合陶瓷材料，其特征在于所述多孔方镁石-镁橄榄石-尖晶石复合陶瓷材料是根据权利要求1~5项中任一项所述的多孔方镁石-镁橄榄石-尖晶石复合陶瓷材料的制备方法所制备的多孔方镁石-镁橄榄石-尖晶石复合陶瓷材料。
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