專利名稱：一種莫來石/碳化硅復(fù)相泡沫陶瓷的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于材料制備技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種泡沫陶瓷制備方法。
背景技術(shù)：
泡沫陶瓷是一種特殊的多孔陶瓷，利用聚氨酯泡沫制備的泡沫陶瓷其特點(diǎn)是具備聚氨酯泡沫內(nèi)部結(jié)構(gòu)即三維網(wǎng)狀連通的結(jié)構(gòu)。多采用單一的陶瓷相做為泡沫陶瓷的原料，由于所處的使用環(huán)境不同和材料本身的局限性帶來的不便，可以在復(fù)合相陶瓷上得到解決。莫來石/碳化硅復(fù)相泡沫陶瓷材料，是利用原料高嶺土中的二氧化硅與氧化鋁在一定溫度下原位反應(yīng)生成莫來石相和碳化硅顆粒彌撒強(qiáng)化的復(fù)相材料。莫來石作為Al2O3-SiO2 _■兀相圖系統(tǒng)中唯一穩(wěn)定的結(jié)晶娃酸招，具有良好的穩(wěn)定性和1850°C的聞耐火度，加上碳化硅顆粒在其中起到彌散強(qiáng)化的作用，強(qiáng)度上比之前有了大幅度的提升，又避免比單一相的碳化硅泡沫陶瓷高溫不耐氧化的缺點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種莫來石/碳化硅復(fù)相泡沫陶瓷材料及其制備方法，用該方法制備的泡沫陶瓷，耐火度高，孔隙率> 70%，且陶瓷筋強(qiáng)度高。陶瓷結(jié)構(gòu)內(nèi)部成三維網(wǎng)狀連通方式，可應(yīng)用于熔體過濾、材料增強(qiáng)體等多個(gè)領(lǐng)域。本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的。一種莫來石/碳化硅復(fù)相泡沫陶瓷的制備方法，其特征是將下列物質(zhì)中按重量百分比混均:30% 40%碳 化硅粉、30% 36%的高嶺土、25% 30%的氧化鋁、0.2% 0.4%羧甲基纖維素、0.029Π).08%聚苯烯酰胺和39Γ4%淀粉，加入去離子水；在行星球磨機(jī)上球磨6 12h，配制成粘度在35(T800mPa.S、固含量質(zhì)量分?jǐn)?shù)為65% 70%的陶瓷漿料；然后用預(yù)處理過的聚氨酯泡沫進(jìn)行掛漿，置于8(T12(TC干燥箱內(nèi)干燥12 24h，隨后置于50°C 1600°C的真空電阻爐中進(jìn)行燒結(jié)。所述的碳化硅粉采用平均粒度為1(Γ15 μ m的碳化硅粉，純度為98%以上。所述的聚氨酯泡沫的預(yù)處理方法:用洗滌劑清洗表面，再浸泡在質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%的Na OH溶液中，最后用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.5%的羧甲基纖維素和5%的硅溶膠溶液做表面活性處理。所述的聚氨酯泡沫的孔徑大小為10ppi 30ppi。當(dāng)所述的碳化硅粉含有金屬氧化物雜質(zhì)、二氧化硅雜質(zhì)時(shí)，可以對(duì)碳化硅粉先進(jìn)行以下的預(yù)處理:用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為15%的HF和H Cl混合溶液進(jìn)行超聲清洗，然后再在溫度為80°C質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10 15%的Na OH溶液中超聲洗，最后清水洗。本發(fā)明的技術(shù)效果是:采用本方法制備的復(fù)相泡沫陶瓷孔隙率高(達(dá)到70%以上)且為三維網(wǎng)狀連通結(jié)構(gòu)。本發(fā)明使用高嶺土和氧化鋁作為莫來石相的原料，簡(jiǎn)單易得。在莫來石原有的高耐火度的前提下，添加碳化硅顆粒作為增強(qiáng)相形成彌散強(qiáng)化，大大提高了陶瓷筋的強(qiáng)度，在熔體過濾、材料增強(qiáng)相的領(lǐng)域優(yōu)勢(shì)卓著。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明將通過以下實(shí)施例做進(jìn)一步說明。實(shí)施例1。將重量比分另Ij為30%:35.98%:30.34%:0.2%:0.06%:3.42% 的碳化硅粉、高嶺土、氧化鋁、羧甲基纖維素、聚丙烯酰胺、淀粉溶于去離子水，再置于球料比為1.5:1的瑪瑙管(球磨珠為瑪瑙)中，在行星球磨機(jī)上球磨8h得到固含量(質(zhì)量分?jǐn)?shù))為65%漿料；利用10pp1、30ppi的聚氨酯泡沫裁剪成2X2Xlcm的規(guī)格分別浸入漿料中后拿出，采用滾壓和氣吹的方式擠去多余漿料，如此反復(fù)一至兩次，置于110°C干燥箱中12h，取出后再進(jìn)行二次掛漿，用離心的方式除去多 余漿料，再置于80°C干燥箱中8h，得到泡沫陶瓷預(yù)制體；將泡沫陶瓷預(yù)制體放入真空電阻爐中，抽真空通氬氣進(jìn)行氣體保護(hù)，室溫至200°C，升溫速率10°C /min，溫度在200°C 600°C升溫速率1°C /min,高溫?zé)Y(jié)600°C 1600°C，升溫速率IO0C /min，保溫時(shí)間3h，得到莫來石/碳化硅復(fù)相泡沫陶瓷，使用IOppi的泡沫載體孔隙率90%，抗壓強(qiáng)度2.6MPa，使用30ppi的泡沫載體孔隙率82%，抗壓強(qiáng)度4.2MPa。實(shí)施例2。將重量比分別為35%:33.41%:28.17%:0.2%:0.06%:3.16% 的碳化硅粉、高嶺土、氧化鋁、羧甲基纖維素、聚丙烯酰胺、淀粉溶于去離子水，再置于球料比為1.5:1的瑪瑙管(球磨珠為瑪瑙)中，在行星球磨機(jī)上球磨IOh得到固含量(質(zhì)量分?jǐn)?shù))為68%漿料；利用10pp1、30ppi的聚氨酯泡沫裁剪成2X2Xlcm的規(guī)格分別浸入漿料中后拿出，采用滾壓和氣吹的方式擠去多余漿料，如此反復(fù)一至兩次，置于110°C干燥箱中12h，取出后再進(jìn)行二次掛漿，用離心的方式除去多余漿料，再置于100°C干燥箱中10h，得到泡沫陶瓷預(yù)制體；將泡沫陶瓷預(yù)制體放入真空電阻爐中，抽真空通氬氣進(jìn)行氣體保護(hù)，室溫至200°C，升溫速率10°C /min，溫度在200°C 600°C升溫速率1°C /min，高溫?zé)Y(jié)600°C 1600°C，升溫速率IO0C /min，保溫時(shí)間3h，得到莫來石/碳化硅復(fù)相泡沫陶瓷，使用IOppi的泡沫載體孔隙率87%，抗壓強(qiáng)度2.9MPa，使用30ppi的泡沫載體孔隙率80%，抗壓強(qiáng)度5.5MPa。實(shí)施例3。將重量比分另Ij為40%:30.84%:26.01%:0.2%:0.06%:3.07% 的碳化硅粉、高嶺土、
氧化鋁、羧甲基纖維素、聚丙烯酰胺、淀粉溶于去離子水，再置于球料比為1.5:1的瑪瑙管(球磨珠為瑪瑙)中，在行星球磨機(jī)上球磨12h得到固含量(質(zhì)量分?jǐn)?shù))為70%漿料；利用10pp1、30ppi的聚氨酯泡沫裁剪成2X2Xlcm的規(guī)格分別浸入漿料中后拿出，采用滾壓和氣吹的方式擠去多余漿料，如此反復(fù)一至兩次，置于110°C干燥箱中12h，取出后再進(jìn)行二次掛漿，用離心的方式除去多余漿料，再置于120°C干燥箱中12h，得到泡沫陶瓷預(yù)制體；將泡沫陶瓷預(yù)制體放入真空電阻爐中，抽真空通氬氣進(jìn)行氣體保護(hù)，室溫至200°C，升溫速率10°C /min，溫度在200°C 600°C升溫速率1°C /min，高溫?zé)Y(jié)600°C 1600°C，升溫速率IO0C /min，保溫時(shí)間3h，得到莫來石/碳化硅復(fù)相泡沫陶瓷，使用IOppi的泡沫載體孔隙率80%，抗壓強(qiáng)度3.3MPa，使用30ppi的泡沫載體孔隙率72%，抗壓強(qiáng)度8.2MPa。
權(quán)利要求
1.一種莫來石/碳化硅復(fù)相泡沫陶瓷的制備方法，其特征是將下列物質(zhì)中按重量百分比混均30% 40%碳化硅粉、30% 36%的高嶺土、25% 30%的氧化鋁、O. 2% 0. 4%羧甲基纖維素、O. 029Π). 08%聚苯烯酰胺和39Γ4%淀粉，加入去離子水；在行星球磨機(jī)上球磨6 12h，配制成粘度在35(T800mPa · S、固含量質(zhì)量分?jǐn)?shù)為65% 70%的陶瓷漿料；然后用預(yù)處理過的聚氨酯泡沫進(jìn)行掛漿，置于8(T12(TC干燥箱內(nèi)干燥12 24h，隨后置于50°C 1600°C的真空電阻爐中進(jìn)行燒結(jié)； 所述的碳化硅粉采用平均粒度為1(Γ15 μ m的碳化硅粉，純度為98%以上； 所述的聚氨酯泡沫的預(yù)處理方法用洗滌劑清洗表面，再浸泡在質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%的NaOH溶液中，最后用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為O. 5%的羧甲基纖維素和5%的硅溶膠溶液做表面活性處理；所述的聚氨酯泡沫的孔徑大小為lOppilOppi。
全文摘要
一種莫來石/碳化硅復(fù)相泡沫陶瓷的制備方法，其特征是將下列物質(zhì)中按重量百分比混均30%~40%碳化硅粉、30%~36%的高嶺土、25%~30%的氧化鋁、0.2%~0.4%羧甲基纖維素、0.02%~0.08%聚苯烯酰胺和3%~4%淀粉，加入去離子水；在行星球磨機(jī)上球磨6~12h，配制成粘度在350~800mPa·S、固含量質(zhì)量分?jǐn)?shù)為65%~70%的陶瓷漿料；然后用預(yù)處理過的聚氨酯泡沫進(jìn)行掛漿，置于80~120℃干燥箱內(nèi)干燥12~24h，隨后置于50℃~1600℃的真空電阻爐中進(jìn)行燒結(jié)。采用本發(fā)明制備的復(fù)相泡沫陶瓷耐火度高，孔隙率＞70%，且陶瓷筋強(qiáng)度高，陶瓷結(jié)構(gòu)內(nèi)部成三維網(wǎng)狀連通方式，可應(yīng)用于熔體過濾、材料增強(qiáng)體等多個(gè)領(lǐng)域；本發(fā)明原料易得，添加碳化硅顆粒作為增強(qiáng)相形成彌散強(qiáng)化，大大提高了陶瓷筋的強(qiáng)度，在熔體過濾、材料增強(qiáng)相的領(lǐng)域優(yōu)勢(shì)卓著。
文檔編號(hào)C04B38/06GK103253981SQ20131014515
公開日2013年8月21日 申請(qǐng)日期2013年4月25日 優(yōu)先權(quán)日2013年4月25日
發(fā)明者閆洪, 諶偉, 艾凡榮 申請(qǐng)人:南昌大學(xué)