CN109133976B - 一种多孔氧化铝制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于多孔材料的制备领域,公开了一种多孔氧化铝制备方法。具体步骤包括:(1)先将硼酸粉和氧化铝粉按一定的配比进行配料、混料;(2)向原料中加入适量的水,进一步混匀并压制成球团;(3)将球团放到真空干燥箱中进行烘干;(4)将球团放入感应炉内进行高温冶炼;(5)冶炼结束之后,将产品空冷至室温。本发明的优点是:与传统多孔氧化铝制备方法相比,省去了大量的繁琐的工艺步骤,显著地降低了生产成本和能耗;生成的多孔氧化铝纯度较高,无其他杂质,因此具有更好的耐化学腐蚀性。

Description

一种多孔氧化铝制备方法
技术领域
本发明涉及一种多孔氧化铝制备方法,属于多孔材料的制备领域。
背景技术
多孔陶瓷是一种经高温烧成、内部具有大量彼此相通并与材料表面也相贯通的孔道结构的陶瓷材料。多孔陶瓷材料一般具有以下特性:化学稳定性好,通过材质的选择和工艺的控制,可制成使用于各种腐蚀环境的多孔材料;具有良好的机械强度和刚度,在气压、液压或其他应力载荷下,多孔陶瓷的孔道形状和尺寸不会发生变化;耐热性好,用耐高温陶瓷制成的多孔陶瓷可过滤熔融钢水和高温气体;具有高度开口、内连的孔道;几何表面积与体积比高;孔道分布较均匀,气孔尺寸可控,在0.05~600μm范围内可以制出所选定孔道尺寸的多孔陶瓷制品。
氧化铝是一种高硬度的化合物,熔点为2054℃,沸点为2980℃,熔点高,硬度高且资源丰富,制备工艺简单,成本低廉,因此比较适宜做多孔材料的主体骨架。目前,多孔陶瓷材料的制备技术有很多种,如:1、有机泡沫浸渍法;2、发泡法;3、添加造孔剂法;4、木材陶瓷工艺;5、烧结法。然而这些方法往往具有以下一种或多种缺点:工艺复杂,产品杂质含量高以及气孔率低,气孔不规则,材料强度低等。
发明内容
针对目前多孔陶瓷材料的制备技术存在的不足。本文提出一种直接通过硼酸和氧化铝的之间的一系列热力学反应来制备均匀、高纯的多孔氧化铝材料。与现有常规方法相比,本方法具有工艺简单,孔径细小且均一,孔径大小与初始原料粒径无直接关系以及产品杂质含量低等优点。
本发明的具体技术方案为:
一种多孔氧化铝制备方法,包括步骤如下:
(1)将硼酸粉和氧化铝粉进行配料、混料,得到原料,原料中氧化铝粉的质量比为30~70%,其余为硼酸粉;
(2)向原料中加入适量的水,水量为原料质量的5%~15%,进一步混匀并高压压制成球团;
(3)将压制好的球团进行烘干;
(4)将已烘干的球团放入感应炉内进行高温冶炼,冶炼温度控制在1500℃~2000℃,冶炼时间控制在30min~60min;
(5)冶炼结束之后,将产品空冷至室温。
进一步地,上述步骤(2)所述的高压压制球团的压力为10~20Mpa,保压时间30~40s,球团的大小为10~20mm。
进一步地,上述步骤(3)所述的烘干的温度控制在80~120℃,烘干时间为8~12h。
进一步地,上述步骤(4)所述的感应炉以10~50℃/min升温速率,升温至冶炼温度。
进一步地,上述步骤(1)所述氧化铝粉的粒度范围控制在0~1cm。
进一步地,上述步骤(1)所述的氧化铝粉的纯度控制在98%之上。
进一步地,上述步骤(1)所述的硼酸粉的纯度控制在95%之上。
与现有制备方法相比,本发明的优点是:
(1)本方法工艺简单,通过直接硼酸和氧化铝按照一定的配比放入到加热到指定温度条件下的感应炉中,即可制备出多孔氧化铝材料。
(2)通过本方法所制备的多孔氧化铝材料具有产品孔径细小且均一的特点,通过控制工艺条件,可以控制孔径均匀分布且保持在微米甚至纳米级。
(3)与现有其他方法相比,本方法制备的多孔氧化铝材料其孔径大小与初始原料粒径无直接关系,为制备多孔氧化铝材料带来了极大的便捷。
(4)本方法制备的多孔氧化铝材料具有高纯,杂质含量低等优点,保证了产品的优良的耐化学侵蚀的特性。
本发明的生产方法具有工艺简单,产品孔径细小且均一,孔径大小与初始原料粒径无直接关系以及产品杂质含量低等优点。能够很好地满足工业生产对多孔氧化铝材料的要求,给生产带来了很大的便利和经济利益。
附图说明
图1为本发明实施例1的一种多孔氧化铝制备方法的XRD图。
图2为本发明实施例1的一种多孔氧化铝制备方法的SEM图。
图3为本发明的一种多孔氧化铝制备方法的新型冶炼工艺的流程图。
具体实施方式
本发明实施例中采用硼酸原料的纯度>95.0%,氧化铝纯度>98%。
实施例1
1、将硼酸粉和氧化铝粉按一定的质量进行配料、混料:硼酸30%,氧化铝70%;
2、向原料中加入原料质量的7%的水,进一步混匀并在造球压力为20MPa下压制成球团;
3、将压制好的球团湿料进行烘干,烘干温度为100℃,烘干时间为9h;
4、将已烘干的球团放入感应炉内进行高温(1500℃)冶炼40min;
5、冶炼结束之后,将产品空冷至室温。
从图1-XRD和图2-EDS分析结果可以看出,所冶炼的产物为高纯氧化铝,几乎不含有其他杂质。从扫描电镜图像可以看出,所得产物呈现多孔状,且孔径均匀分布,粒径大约在1μm。
实施例2
1、将硼酸粉和氧化铝粉按一定的质量进行配料、混料:硼酸40%,氧化铝60%;
2、向原料中加入原料质量的10%的水,进一步混匀并在造球压力为20MPa下压制成球团;
3、将压制好的球团湿料进行烘干,烘干温度为100℃,烘干时间为9h;
4、将已烘干的球团放入感应炉内进行高温(1600℃)冶炼40min;
5、冶炼结束之后,将产品空冷至室温。
实施例3
1、将硼酸粉和氧化铝粉按一定的质量进行配料、混料:硼酸50%,氧化铝50%;
2、向原料中加入原料质量的15%的水,进一步混匀并在造球压力为10MPa下压制成球团;
3、将压制好的球团湿料进行烘干,烘干温度为110℃,烘干时间为8h;
4、将已烘干的球团放入感应炉内进行高温(1800℃)冶炼40min;
5、冶炼结束之后,将产品空冷至室温。
实施例4
1、将硼酸粉和氧化铝粉按一定的质量进行配料、混料:硼酸60%,氧化铝40%;
2、向原料中加入原料质量的12%的水,进一步混匀并在造球压力为20MPa下压制成球团;
3、将压制好的球团湿料进行烘干,烘干温度为90℃,烘干时间为11h;
4、将已烘干的球团放入感应炉内进行高温(1900℃)冶炼40min;
5、冶炼结束之后,将产品空冷至室温。
实施例5
1、将硼酸粉和氧化铝粉按一定的质量进行配料、混料:硼酸70%,氧化铝30%;
2、向原料中加入原料质量的7%的水,进一步混匀并在造球压力为15MPa下压制成球团;
3、将压制好的球团湿料进行烘干,烘干温度为120℃,烘干时间为8h;
4、将已烘干的球团放入感应炉内进行高温(2000℃)冶炼40min;
5、冶炼结束之后,将产品空冷至室温。

Claims (4)

1.一种多孔氧化铝制备方法,其特征在于,包括步骤如下:
(1)将硼酸粉和氧化铝粉进行配料、混料,得到原料,原料中氧化铝粉的质量比为30~70%,其余为硼酸粉;所述的氧化铝粉的纯度控制在98%之上;所述的硼酸粉的纯度控制在95%之上;
(2)向原料中加入适量的水,水量为原料质量的5%~15%,进一步混匀并高压压制成球团;
(3)将压制好的球团进行烘干;
(4)将已烘干的球团放入感应炉内进行高温冶炼,冶炼温度控制在1500℃~2000℃,冶炼时间控制在30min~60min;感应炉以10~50℃/min升温速率,升温至冶炼温度;
(5)冶炼结束之后,将产品空冷至室温。
2.根据权利要求1所述的一种多孔氧化铝制备方法,其特征在于,步骤(2)所述的高压压制球团的压力为10~20Mpa,保压时间30~40s,球团的大小为10~20mm。
3.根据权利要求1或2所述的一种多孔氧化铝制备方法,其特征在于,步骤(3)所述的烘干的温度控制在80~120℃,烘干时间为8~12h。
4.根据权利要求1所述的一种多孔氧化铝制备方法,其特征在于,步骤(1)所述氧化铝粉的粒度范围控制在0~1cm。
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