[發(fā)明專利]一種高強度網(wǎng)眼多孔陶瓷的制造方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 00125877.X
• 申請日: 2000-10-27
• 公開（公告）號: CN1287989A
• 公開（公告）日: 2001-03-21
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 朱新文;張兆泉;江東亮;潭壽洪
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學院上海硅酸鹽研究所
• 主分類號: C04B38/00
• 分類號: C04B38/00;C04B38/06;C04B35/00;C04B41/81
• 代理公司: 上海華東專利事務(wù)所
• 代理人: 潘振甦

本發(fā)明涉及一種高強度網(wǎng)眼多孔陶瓷的制造方法，屬于多孔陶瓷領(lǐng)域。

網(wǎng)眼多孔陶瓷是一種具有三維網(wǎng)狀骨架結(jié)構(gòu)的高氣孔率(70-95％)多孔陶瓷，且氣孔是相互貫通的。該類多孔陶瓷被廣泛用于流體過濾尤其是熔融金屬過濾、高溫煙氣的處理、催化劑載體、固體熱交換器、多孔燃燒器。此外，它還用于制造金屬基-網(wǎng)狀陶瓷復合材料。網(wǎng)眼陶瓷的制造工藝是在美國專利US?Pat.3?090?094中提出的，它利用有機泡沫體所具有的開孔三維網(wǎng)狀骨架的特殊結(jié)構(gòu)，將制備好的漿料均勻地涂覆在有機泡沫網(wǎng)狀體上，干燥后燒掉有機泡沫體而獲得一種網(wǎng)眼多孔陶瓷。

網(wǎng)眼多孔陶瓷機械強度一直是制約其獲得廣泛應(yīng)用的重要因素。為了提高素坯的強度和防止素坯在排塑過程中造成坯體的塌陷，在美國專利US?Pat.4?610?832和US?Pat.4?975?191中分別選用氫氧化鋁凝膠和硅溶膠作粘結(jié)劑以提高網(wǎng)眼陶瓷的強度和高溫性能。在美國專利US?Pat.3?972?834中提出使用小于1mm的硅酸鋁纖維增強鋰-鋁-硅氧化物網(wǎng)眼多孔陶瓷，其纖維利用低分子量聚丙烯酸在高速攪拌下分散。美國專利US?Pat.4?265?659也采用添加5wt％硅酸鋁纖維來增強Al2O3/Cr2O3網(wǎng)眼多孔陶瓷，抗壓強度可以從1Mpa提高到2Mpa，并指出纖維添加量如低于1wt％，則對強度提高沒有幫助。美國專利US?Pat.4?866?011提出可選用玻璃纖維、碳纖維、石墨纖維、氧化鋯纖維、碳化硅纖維及氧化鋁纖維來改善網(wǎng)眼多孔陶瓷的強度，并在有機泡沫浸漬前對其表面噴有機纖維，可使網(wǎng)絡(luò)孔壁上涂覆的泥漿層增厚，從而達到改善制品強度的目的。在美國專利US?Pat.4?004?933中采用聚合物溶液等改性劑在有機泡沫浸漬前對其進行表面改性以改善其與陶瓷漿料之間的粘附性，使?jié){料涂覆厚度獲得增加。上述專利提出的改進網(wǎng)眼陶瓷強度僅局限在有機泡沫體本身與漿料之間的粘附性或陶瓷原料的燒結(jié)方面，忽略了有機泡沫體在排掉過程中對制品強度造成的破壞這個極其重要因素。由于含有有機泡沫體的素坯強度有限，反復在其表面涂覆漿料以增加孔筋厚度只能采用噴涂的方法，即使采用浸漬的方法，也對漿料流動性要求非常高，如果粘度偏高，漿料難以自由地涂覆，粘度太低，素坯上的粉料會溶解下來。因此，對于未排塑的素坯，無論如何改進工藝，要使涂覆厚度獲得大的改善是非常困難的，而且在燒結(jié)過程中，由于有機泡沫體的大量揮發(fā)造成的破壞是非常巨大的，這樣要使網(wǎng)眼燒結(jié)體的強度實現(xiàn)較大改善幾乎是不可能的。

本發(fā)明提出一種改進的工藝方法以克服上述專利中提出的工藝方法的局限性，使網(wǎng)眼陶瓷的強度獲得較大提高。與制備網(wǎng)眼陶瓷的傳統(tǒng)工藝相比，其顯著特征在于將整個制備方法分為兩個階段。在第一階段，采用一種具用三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)和連通氣孔的有機泡沫體作為骨架，將具有觸變性的漿料均勻地涂覆在有機泡沫網(wǎng)狀體上，經(jīng)干燥燒掉有機泡沫體，并進行預(yù)燒，這樣得到具有足夠操作強度的網(wǎng)眼陶瓷預(yù)制體。在第二階段，利用粘度較低的漿料在網(wǎng)眼預(yù)制體上進行均勻涂覆。由于網(wǎng)眼預(yù)制體只經(jīng)過預(yù)燒，本身是一種多孔結(jié)構(gòu)，而且具有較強的吸水性。因此，網(wǎng)眼預(yù)制體與漿料之間將有比漿料與有機泡沫體之間好得多的粘附性。涂覆在網(wǎng)眼預(yù)制體上的漿料不僅可以填充預(yù)制體孔筋表面上暴露的裂紋和有機泡沫體揮發(fā)后留下的三角形孔洞，而且增加了孔筋的厚度和改善了孔筋的強度，從而可以使網(wǎng)眼燒結(jié)體具有較高的機械強度，這為網(wǎng)眼多孔陶瓷獲得廣泛應(yīng)用創(chuàng)造了條件。

本發(fā)明的特征在于選用一種具用三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)和連通氣孔的有機泡沫體作為骨架。有機泡沫材料的選擇必須是開孔的和具有一定的親水性，而且還應(yīng)有足夠的回彈性，以保證擠出多余漿料后能迅速地恢復形狀，此外在低于陶瓷粉末燒成溫度下?lián)]發(fā)，且不污染陶瓷，適應(yīng)這種要求的有機泡沫材料有聚氨基甲酸已酯(聚氨酯)、聚氯乙烯、聚苯乙烯、膠乳、纖維素等。有機泡沫體的孔尺寸為2-50ppi(pores?per?inch)。用陶瓷漿料浸漬有機泡沫體，應(yīng)保證漿料填充所有的孔道。采用一種自制的對輥擠壓裝置(專利號為ZL?99?2?39981.5)擠出多余的漿料，對輥間距可以調(diào)節(jié)。此階段選擇的對輥間距為有機泡沫體厚度的8-14％，應(yīng)保證漿料均勻地涂覆有機泡沫體上，幾乎不允許堵孔的存在。涂覆完成后，試樣在室溫下養(yǎng)護至少24hr，然后在110℃下至少干燥12hr。經(jīng)干燥后的試樣在600℃以下燒掉有機泡沫體，并繼續(xù)在800-1300℃對素坯進行預(yù)燒，這樣就可以得到網(wǎng)眼預(yù)制體。預(yù)燒溫度不能太高，以保證網(wǎng)眼預(yù)制體具有較高的氣孔率，使其具有較強的吸漿特性，但溫度又不能太低，否則，預(yù)制體強度太低，無法進行漿料涂覆操作。