CN105461293A - 一种低热导率氧化铝陶瓷及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种低热导率氧化铝陶瓷，由以下按照重量份的原料组成：氧化铝粉80-85份、紫木节6-10份、高岭土10-13份、碳酸钡2-5份、纳米氧化钼4-8份、聚乙烯缩丁醛3-5份、异丙醇铝22-26份。本发明还提供了所述低热导率氧化铝陶瓷的制备方法。本发明制备的低热导率氧化铝陶瓷的热导率为6.8-7.6W/(m*K)，抗压强度为296-325MPa，热导率低且抗压强度高，其导热率远远低于纯氧化铝陶瓷的20W/(m*K)，能够广泛应用于隔热保温领域，从而拓展了氧化铝陶瓷的应用范围。

Description

一种低热导率氧化铝陶瓷及其制备方法

技术领域

本发明涉及陶瓷材料技术领域，具体是一种低热导率氧化铝陶瓷及其制备方法。

背景技术

改革开放以来,我国建筑陶瓷工业获得了飞速的发展,随着我国加入WTO,建筑陶瓷工业又面临着一次空前的发展机遇,同时也面临着前所未有的挑战。氧化铝陶瓷作为先进陶瓷中应用最广的一种材料，伴随着整个行业的发展呈现以下发展趋势：(1)技术装备水平将快速提高：计算机技术和数字化控制技术的发展促进了先进陶瓷材料工业的技术进步和快速发展，诸如自动控制连续烧结窑炉、大功率大容量研磨设备、高性能制粉造粒设备等净压成型设备等先进的成套设备有利地推动了行业整体水平的提高，同时在生产效率、产品质量等方面也都明显改善；(2)产品质量水平不断提高：国内微晶氧化铝陶瓷制品从无到有，产业规模从小到大，产品质量从低到较高，经历了一个快速发展的历程；(3)产业规模将迅速扩大：微晶氧化铝陶瓷制品作为其它行业或领域的基础材料，受着其它行业发展水平的影响和限制。从氧化铝陶瓷的应用情况看，应用范围越来越宽，用量越来越大，特别是在防磨工程和建筑陶瓷生产方面的用量增加将更为显著。

目前国内外工业上所用的隔热保温材料种类繁多，大都采用纤维或者多孔材料制得，如硅酸铝质耐火纤维等，但这类材料力学性能较差，无法承受较大得载荷，因此通常在承力框架内使用。氧化铝陶瓷具有良好的机械强度和耐高温性，其在隔热耐压场合的主要问题是氧化铝陶瓷的热导率较高(纯氧化铝陶瓷热导率大于20W/(m*K))，此外氧化铝陶瓷的力学性能较低。若能解决这些问题，将大大扩展氧化铝陶瓷在隔热保温领域的应用。

发明内容

本发明的目的在于提供一种低热导率氧化铝陶瓷及其制备方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种低热导率氧化铝陶瓷，由以下按照重量份的原料组成：氧化铝粉80-85份、紫木节6-10份、高岭土10-13份、碳酸钡2-5份、纳米氧化钼4-8份、聚乙烯缩丁醛3-5份、异丙醇铝22-26份。

作为本发明进一步的方案：由以下按照重量份的原料组成：氧化铝粉81-84份、紫木节7-9份、高岭土11-12份、碳酸钡3-4份、纳米氧化钼5-7份、聚乙烯缩丁醛4-5份、异丙醇铝23-25份。

作为本发明再进一步的方案：由以下按照重量份的原料组成：氧化铝粉82份、紫木节8份、高岭土12份、碳酸钡3份、纳米氧化钼6份、聚乙烯缩丁醛4份、异丙醇铝24份。

所述低热导率氧化铝陶瓷的制备方法，步骤如下：

1)称取异丙醇铝，并将异丙醇铝溶解于溶剂中，形成异丙醇铝溶液；

2)称取氧化铝粉，将氧化铝粉加入至异丙醇铝溶液内，搅拌混合30-50min，获得悬浮液；

3)将悬浮液置于水热反应釜内，在185-190℃下处理3-5h，处理完毕后，去除悬浮液的上层溶液，获得底层的氧化铝浆液；

4)将氧化铝浆液干燥后，在920-950℃下进行煅烧，获得预处理氧化铝粉，备用；

5)称取紫木节、高岭土、碳酸钡和纳米氧化钼，球磨混合均匀后，在1100-1150℃下煅烧4-6h，获得烧结料；

6)将烧结料自然冷却至室温后，球磨成粉，并过100-150目筛，获得烧结粉料；

7)将烧结粉料与预处理氧化铝粉合并，称取并加入聚乙烯缩丁醛，球磨混合均匀后，在120-150MPa的压力下等静压成型，获得素坯；

8)将素坯在氧气氛围下烧结，氧气压力为5-10MPa，烧结温度为1580-1630摄氏度，烧结时间为4-6h，获得低热导率氧化铝陶瓷。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明制备的低热导率氧化铝陶瓷的热导率为6.8-7.6W/(m*K)，抗压强度为296-325MPa，热导率低且抗压强度高，其导热率远远低于纯氧化铝陶瓷的20W/(m*K)，能够广泛应用于隔热保温领域。本发明还提供了低热导率氧化铝陶瓷的制备方法，该制备方法工艺简单，容易实施，且采用该制作方法有利于提高氧化铝陶瓷的抗压强度。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本发明的技术方案作进一步详细地说明。

实施例1

一种低热导率氧化铝陶瓷，由以下按照重量份的原料组成：氧化铝粉80份、紫木节6份、高岭土10份、碳酸钡2份、纳米氧化钼4份、聚乙烯缩丁醛3份、异丙醇铝22份。

本实施例中所述低热导率氧化铝陶瓷的制备方法，步骤如下：

1)称取异丙醇铝，并将异丙醇铝溶解于溶剂中，形成异丙醇铝溶液；

2)称取氧化铝粉，将氧化铝粉加入至异丙醇铝溶液内，搅拌混合30min，获得悬浮液；

3)将悬浮液置于水热反应釜内，在185℃下处理3h，处理完毕后，去除悬浮液的上层溶液，获得底层的氧化铝浆液；

4)将氧化铝浆液干燥后，在920℃下进行煅烧，获得预处理氧化铝粉，备用；

5)称取紫木节、高岭土、碳酸钡和纳米氧化钼，球磨混合均匀后，在1100℃下煅烧4h，获得烧结料；

6)将烧结料自然冷却至室温后，球磨成粉，并过100目筛，获得烧结粉料；

7)将烧结粉料与预处理氧化铝粉合并，称取并加入聚乙烯缩丁醛，球磨混合均匀后，在120MPa的压力下等静压成型，获得素坯；

8)将素坯在氧气氛围下烧结，氧气压力为5MPa，烧结温度为1580摄氏度，烧结时间为4h，获得低热导率氧化铝陶瓷。

实施例2

一种低热导率氧化铝陶瓷，由以下按照重量份的原料组成：氧化铝粉85份、紫木节10份、高岭土13份、碳酸钡5份、纳米氧化钼8份、聚乙烯缩丁醛5份、异丙醇铝26份。

本实施例中所述低热导率氧化铝陶瓷的制备方法，步骤如下：

1)称取异丙醇铝，并将异丙醇铝溶解于溶剂中，形成异丙醇铝溶液；

2)称取氧化铝粉，将氧化铝粉加入至异丙醇铝溶液内，搅拌混合50min，获得悬浮液；

3)将悬浮液置于水热反应釜内，在190℃下处理5h，处理完毕后，去除悬浮液的上层溶液，获得底层的氧化铝浆液；

4)将氧化铝浆液干燥后，在950℃下进行煅烧，获得预处理氧化铝粉，备用；

5)称取紫木节、高岭土、碳酸钡和纳米氧化钼，球磨混合均匀后，在1150℃下煅烧6h，获得烧结料；

6)将烧结料自然冷却至室温后，球磨成粉，并过150目筛，获得烧结粉料；

7)将烧结粉料与预处理氧化铝粉合并，称取并加入聚乙烯缩丁醛，球磨混合均匀后，在150MPa的压力下等静压成型，获得素坯；

8)将素坯在氧气氛围下烧结，氧气压力为10MPa，烧结温度为1630摄氏度，烧结时间为6h，获得低热导率氧化铝陶瓷。

实施例3

一种低热导率氧化铝陶瓷，由以下按照重量份的原料组成：氧化铝粉82份、紫木节8份、高岭土12份、碳酸钡3份、纳米氧化钼6份、聚乙烯缩丁醛4份、异丙醇铝24份。

本实施例中所述低热导率氧化铝陶瓷的制备方法，步骤如下：

1)称取异丙醇铝，并将异丙醇铝溶解于溶剂中，形成异丙醇铝溶液；

2)称取氧化铝粉，将氧化铝粉加入至异丙醇铝溶液内，搅拌混合40min，获得悬浮液；

3)将悬浮液置于水热反应釜内，在187℃下处理4h，处理完毕后，去除悬浮液的上层溶液，获得底层的氧化铝浆液；

4)将氧化铝浆液干燥后，在935℃下进行煅烧，获得预处理氧化铝粉，备用；

5)称取紫木节、高岭土、碳酸钡和纳米氧化钼，球磨混合均匀后，在1125℃下煅烧5h，获得烧结料；

6)将烧结料自然冷却至室温后，球磨成粉，并过130目筛，获得烧结粉料；

7)将烧结粉料与预处理氧化铝粉合并，称取并加入聚乙烯缩丁醛，球磨混合均匀后，在135MPa的压力下等静压成型，获得素坯；

8)将素坯在氧气氛围下烧结，氧气压力为8MPa，烧结温度为1600摄氏度，烧结时间为5h，获得低热导率氧化铝陶瓷。

实施例4

一种低热导率氧化铝陶瓷，由以下按照重量份的原料组成：氧化铝粉81份、紫木节9份、高岭土13份、碳酸钡3份、纳米氧化钼8份、聚乙烯缩丁醛5份、异丙醇铝24份。

本实施例中所述低热导率氧化铝陶瓷的制备方法，步骤如下：

1)称取异丙醇铝，并将异丙醇铝溶解于溶剂中，形成异丙醇铝溶液；

2)称取氧化铝粉，将氧化铝粉加入至异丙醇铝溶液内，搅拌混合50min，获得悬浮液；

3)将悬浮液置于水热反应釜内，在190℃下处理3h，处理完毕后，去除悬浮液的上层溶液，获得底层的氧化铝浆液；

4)将氧化铝浆液干燥后，在940℃下进行煅烧，获得预处理氧化铝粉，备用；

5)称取紫木节、高岭土、碳酸钡和纳米氧化钼，球磨混合均匀后，在1110℃下煅烧6h，获得烧结料；

6)将烧结料自然冷却至室温后，球磨成粉，并过150目筛，获得烧结粉料；

7)将烧结粉料与预处理氧化铝粉合并，称取并加入聚乙烯缩丁醛，球磨混合均匀后，在130MPa的压力下等静压成型，获得素坯；

8)将素坯在氧气氛围下烧结，氧气压力为6MPa，烧结温度为1590摄氏度，烧结时间为6h，获得低热导率氧化铝陶瓷。

实施例5

一种低热导率氧化铝陶瓷，由以下按照重量份的原料组成：氧化铝粉84份、紫木节6份、高岭土13份、碳酸钡5份、纳米氧化钼5份、聚乙烯缩丁醛3份、异丙醇铝25份。

本实施例中所述低热导率氧化铝陶瓷的制备方法，步骤如下：

1)称取异丙醇铝，并将异丙醇铝溶解于溶剂中，形成异丙醇铝溶液；

2)称取氧化铝粉，将氧化铝粉加入至异丙醇铝溶液内，搅拌混合45min，获得悬浮液；

3)将悬浮液置于水热反应釜内，在188℃下处理5h，处理完毕后，去除悬浮液的上层溶液，获得底层的氧化铝浆液；

4)将氧化铝浆液干燥后，在950℃下进行煅烧，获得预处理氧化铝粉，备用；

5)称取紫木节、高岭土、碳酸钡和纳米氧化钼，球磨混合均匀后，在1150℃下煅烧4h，获得烧结料；

6)将烧结料自然冷却至室温后，球磨成粉，并过130目筛，获得烧结粉料；

7)将烧结粉料与预处理氧化铝粉合并，称取并加入聚乙烯缩丁醛，球磨混合均匀后，在145MPa的压力下等静压成型，获得素坯；

8)将素坯在氧气氛围下烧结，氧气压力为8MPa，烧结温度为1620摄氏度，烧结时间为5.5h，获得低热导率氧化铝陶瓷。

对实施例1-5所制备的低热导率氧化铝陶瓷进行性能测试，测试结果如表1所示。

表1低热导率氧化铝陶瓷性能测试表

	热导率W/(m*K)	抗压强度(MPa)
			实施例1	7.5	296
实施例2	7.6	302
			实施例3	6.8	325
实施例4	7.3	313
			实施例5	6.9	306

从上表可以看出，本发明制备的低热导率氧化铝陶瓷的热导率为6.8-7.6W/(m*K)，抗压强度为296-325MPa，热导率低且抗压强度高，能够广泛应用于隔热保温领域。

上面对本发明的较佳实施方式作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式，在本领域的普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。

Claims (4)

1.一种低热导率氧化铝陶瓷，其特征在于，由以下按照重量份的原料组成：氧化铝粉80-85份、紫木节6-10份、高岭土10-13份、碳酸钡2-5份、纳米氧化钼4-8份、聚乙烯缩丁醛3-5份、异丙醇铝22-26份。

2.根据权利要求1所述的低热导率氧化铝陶瓷，其特征在于，由以下按照重量份的原料组成：氧化铝粉81-84份、紫木节7-9份、高岭土11-12份、碳酸钡3-4份、纳米氧化钼5-7份、聚乙烯缩丁醛4-5份、异丙醇铝23-25份。

3.根据权利要求2所述的低热导率氧化铝陶瓷，其特征在于，由以下按照重量份的原料组成：氧化铝粉82份、紫木节8份、高岭土12份、碳酸钡3份、纳米氧化钼6份、聚乙烯缩丁醛4份、异丙醇铝24份。

4.一种如权利要求1-3任一所述的低热导率氧化铝陶瓷的制备方法，其特征在于，步骤如下：

1)称取异丙醇铝，并将异丙醇铝溶解于溶剂中，形成异丙醇铝溶液；

2)称取氧化铝粉，将氧化铝粉加入至异丙醇铝溶液内，搅拌混合30-50min，获得悬浮液；

3)将悬浮液置于水热反应釜内，在185-190℃下处理3-5h，处理完毕后，去除悬浮液的上层溶液，获得底层的氧化铝浆液；

4)将氧化铝浆液干燥后，在920-950℃下进行煅烧，获得预处理氧化铝粉，备用；

5)称取紫木节、高岭土、碳酸钡和纳米氧化钼，球磨混合均匀后，在1100-1150℃下煅烧4-6h，获得烧结料；

6)将烧结料自然冷却至室温后，球磨成粉，并过100-150目筛，获得烧结粉料；

7)将烧结粉料与预处理氧化铝粉合并，称取并加入聚乙烯缩丁醛，球磨混合均匀后，在120-150MPa的压力下等静压成型，获得素坯；

8)将素坯在氧气氛围下烧结，氧气压力为5-10MPa，烧结温度为1580-1630摄氏度，烧结时间为4-6h，获得低热导率氧化铝陶瓷。