[發明專利]注凝成型法生產氧化鋁泡沫陶瓷的工藝方法

無效

• 申請號: 201210394364.3
• 申請日: 2012-10-17
• 公開（公告）號: CN102898175A
• 公開（公告）日: 2013-01-30
• 發明（設計）人: 張文政;王國霖;李曉晨;劉宇;劉藝
• 申請（專利權）人: 沈陽化工大學
• 主分類號: C04B38/00
• 分類號: C04B38/00;C04B35/10
• 代理公司: 沈陽技聯專利代理有限公司 21205
• 代理人: 張志剛

技術領域

本發明涉及一種生產氧化鋁泡沫陶瓷的工藝方法，特別是涉及一種注凝成型法生產氧化鋁泡沫陶瓷的工藝方法。

背景技術

泡沫陶瓷是一種具有諸多優良特性的陶瓷材料，是繼普通多孔陶瓷、蜂窩多孔陶瓷之后，新興起的第三代多孔陶瓷產品，這種高技術陶瓷的氣孔率通常高達70%-90%，其孔道結構是呈互相連接的迷宮式三維網狀骨架結構的多孔體，其結構猶如鋼化了的泡沫塑料或瓷化了的海綿體。因此，這種特殊結構造型非常適合用作熔融金屬的過濾。隨著航空航天、軍事和電子技術的迅速發展，對鑄件質量的要求日益提高，采用泡沫陶瓷過濾獲得的潔凈金屬熔液的方法已受到高度重視，并已開始應用。

在鑄造行業的澆注過程中，很容易引入氣體，混入或形成非金屬夾雜物，這些氣體和夾雜物將降低鑄件的使用性能及加工性能，使廢品率升高。采用泡沫陶瓷過濾金屬液，通過機械攔截、整流和深層吸附這三種過濾凈化機理，可有效地減少或消除其中的非金屬夾雜物和氣體，凈化液態金屬或合金，提高生產效率，改善鑄件內部質量、工作性能以及機加性能。泡沫陶瓷由于同時具有過濾面積大、熱震穩定性能好、化學穩定性好和抗金屬液沖擊能力強以及過濾效率高等優點，可以大大降低鑄件的廢品率。

泡沫陶瓷用于熔融金屬過濾必須要滿足以下兩個條件：一是不能和被過濾的熔融金屬發生化學反應；二是要擁有良好的抗熱震性及抗折強度。因此泡沫陶瓷的選擇依據因金屬或合金的使用性能和加工性能要求的不同而不同。例如，對于鋁合金和銅合金熔體的過濾，可選用堇青石材質泡沫陶瓷；對于球墨鑄鐵、不銹鋼等高溫合金熔體，由于鋼鐵合金比重更大，熔點更高，就要求過濾用泡沫陶瓷在高溫下的強度、軟化溫度以及抗熱震性都要比過濾鋁、銅合金熔體的泡沫陶瓷要高，通常可選用氧化鋁和碳化硅材質的泡沫陶瓷，濾片的孔徑尺寸一般為10-30PPI。

利用泡沫陶瓷對金屬熔體進行過濾凈化已經有幾十年了，自從1978年美國發明了氧化鋁、高嶺土等材質的泡沫陶瓷，并成功應用于鋁合金鑄造過濾之后，英、日、德、瑞士等國家競相開展了研究，并研制出多種材質，適合于不同用途的泡沫陶瓷過濾器，如氧化鋯，氧化硅，氮化硅等高溫泡沫陶瓷。

目前為止，各類泡沫陶瓷的制備工藝大致如下：

準備有機泡沫材料模板—配制陶瓷漿料—向模板上涂覆漿料—素胚干燥—燒結—得到制品。制備過程中的關鍵步驟是選用一種合適的分散介質和分散劑將陶瓷粉末進行分散，制成漿料涂覆到模板上，這就要求制備出高固相含量、穩定性和流動性能都良好的漿料，然而制備泡沫陶瓷時漿料的流動性和穩定性是相互矛盾的，這會導致已經涂覆到有機泡沫表面的漿料在干燥脫水過程中出現流涎現象，漿料分布不均的素胚由于收縮尺寸不同，還會產生細小裂紋，燒結時會發生開裂，無法得到合格的產品。

發明內容

本發明的目的在于提供一種注凝成型法生產氧化鋁泡沫陶瓷的工藝方法。該工藝通過在低粘度，高固相含量的料漿中加入小分子單體，在交聯劑和引發劑的作用下，使料漿中的單體快速交聯聚合，形成三維網狀結構，使料漿原位固化成型，基本消除了普通漿料的流涎現象，消除了分散劑種類和用量對漿料流變性的影響。通過干燥，去除有機物，燒結等過程，得到所需的泡沫陶瓷。

本發明的目的是通過以下技術方案實現的：

注凝成型法生產氧化鋁泡沫陶瓷的工藝方法，所述工藝方法包括：以如下摩爾比的原料：丙烯酰胺1.00；過硫酸銨0.005~0.05；N，N′-亞甲基雙丙烯酰胺0.005~0.03；加入到水中得到質量分數為25%的反應液，并按如下質量配比：氧化鋁：二氧化鋯：25%的反應液=50~70：1~10：30~50；高速球磨上述原料，可制得漿料，將聚氨酯泡沫在50℃，10%氫氧化鈉水溶液中加熱處理30min，之后水洗至無堿液殘留并干燥，備用，將經過預處理的聚氨酯泡沫干燥后浸入上述漿料中，通過反復蘸漿—擠漿的過程，直至得到粉體粘附量達到工藝要求的素胚；將所得素胚置于50℃的烘箱中反應2h，得到注凝成型體；將注凝成型體自然干燥至含水量小于1%；將干燥后的注凝成型體置于高溫爐中，以1~3℃/min的速度升溫至1400~1600℃并保溫2h，自然冷卻即得到氧化鋁泡沫陶瓷。

所述的注凝成型法生產氧化鋁泡沫陶瓷的工藝方法，其所述工藝提到的氧化鋁和二氧化鋯粒徑范圍為100~1000目。

所述的注凝成型法生產氧化鋁泡沫陶瓷的工藝方法，其所述工藝提到的聚氨酯泡沫的孔徑介于10~60PPI之間。

本發明的優點與效果是：