[發明專利]一種超高溫輕質氧化鋯隔熱材料的制備方法

無效

• 申請號: 201310004554.4
• 申請日: 2013-01-07
• 公開（公告）號: CN103011883A
• 公開（公告）日: 2013-04-03
• 發明（設計）人: 王剛;韓建燊;李紅霞;袁波;吳海波;曹賀輝
• 申請（專利權）人: 中鋼集團洛陽耐火材料研究院有限公司
• 主分類號: C04B38/02
• 分類號: C04B38/02;C04B35/66;C04B35/48
• 代理公司: 洛陽明律專利代理事務所 41118
• 代理人: 李路平

技術領域

本發明屬于超高溫隔熱材料制備技術領域，涉及一種超高溫輕質氧化鋯隔熱材料的制備方法。

背景技術

高溫工業對節能降耗的要求越來越高，節能有效措施之一就是使用具有低密度、低熱導率、較高的強度和良好的抗熱震性等特點的輕質隔熱材料，尤其是在1800?oC以上超高溫應用領域，如硬質合金冶煉爐爐襯以及藍寶石合成爐爐襯等。但絕大部分輕質隔熱材料，如高鋁質、莫來石或剛玉質輕質耐火材料，由于材料自身熔點不夠，一般用在1800?oC以下的環境中。

目前1800?oC以上使用的窯爐內側材料包括致密鎂磚、致密氧化鋯磚、氧化鋯空心球磚或氧化鋯纖維板。其中致密氧化鎂質制品滿足超高溫使用的溫度要求，但其高溫強度不好、熱震性差、熱導率高，使用性能較差，且氧化鎂高溫易揮發，污染燒制的樣品，影響產品純度。致密氧化鋯磚由于其具有高熔點、低熱導率、熱震性好等優異的性能而被廣泛用作超高溫窯爐的爐襯材料，但其密度大、價格昂貴。目前市場上1800?oC以上使用的輕質隔熱材料主要為氧化鋯空心球磚或氧化鋯纖維板。公開號為CN?101503304A的專利介紹了一種氧化鋯空心球磚的制備方法，將氧化鋯空心球為骨料、氧化鋯粉為基質，加入穩定劑、含鋯結合劑經混煉、成型、干燥過程，最終在1650~1700?oC下燒成。氧化鋯空心球磚強度較高，但其密度高、氣孔率低、熱導率較高，不能很好的滿足隔熱材料對隔熱性能的要求。公開號為CN?101234906A的專利采用氧化鋯纖維為基材，加入自制鋯膠為粘結劑，制漿后采用真空抽濾成型，經干燥和高溫熱處理之后獲得氧化鋯纖維板。申請號CN?102181962A的專利也介紹了一種細直徑氧化鋯纖維及其纖維板的制備方法。氧化鋯纖維板雖然密度與熱導率很低，但是其強度低、價格貴、壽命短，同時維制品在生產和使用過程中會產生對人體造成危害的針狀纖維塵埃。

從制備方法來看，目前輕質氧化鋯材料的文章與專利如下：

文章“蛋白質發泡法制備多孔氧化鋯陶瓷”（稀有金屬材料與工程，2007,36（z1）：590–592）以3?mol.％-Y₂O₃穩定ZrO₂為原料、卵清蛋白作為發泡劑發泡，之后加熱至80?oC使雞蛋清變性凝固成型，經干燥和燒結制備出氣孔率77~95?%的多孔氧化鋯陶瓷。該方法大量使用雞蛋清，價格昂貴，不適合工業大規模生產。

文章“以冰為模板制備超輕多孔氧化鋯塊材”（材料研究學報，2009,23(5)：518-523）以冰為模板，經真空冷凍干燥過程制備超輕氧化鋯塊材，氣孔率高達87%。該方法實質是采用冷凍成型和真空冷凍干燥法，設備要求高，操作復雜，成本昂貴。

文章“氧化釔穩定氧化鋯多孔陶瓷的制備與性能”（宇航材料工藝，2010，2：55-58）以叔丁醇為溶劑，通過凝膠注模成型制備出8YSZ多孔陶瓷。該方法依靠坯體中的有機物在干燥和燒結過程中的分解形成多孔結構，氣孔率低10~20%。

中國專利“一種多孔氧化鋯陶瓷的制備方法”（公開號CN?101298386A）將ZrO₂、C₁₀H₁₆、聚苯乙烯球濕混，冷凍成型后，經干燥和燒結得氧化鋯多孔陶瓷。該發明使用冷凍成型，設備要求高，操作復雜，成本昂貴。

中國專利“一種以冰為模板制備氧化鋯梯度多孔陶瓷的方法”（申請公布號CN?102424603A）在氧化鋯粉體中加入蒸餾水、Na₂SiO₃·9H₂O粘結劑、氧化釔燒結助劑和分散劑，球磨混合后，采用冷凍成型和冷凍干燥，經燒結得到多孔氧化鋯陶瓷。該發明使用冷凍成型，設備要求高，操作復雜，成本昂貴，且加入的低熔點物質Na₂SiO₃。

中國專利“利用羽絨作為模板制備氧化鋯隔熱材料的方法”（申請公布號CN?102476828A）以天然羽絨為模板，以硝酸鋯溶液為浸漬液，制備保持羽絨樹枝狀分支結構的氧化鋯隔熱材料。該方法使用的模板為天然羽絨，價格昂貴，不適合工業大規模生產。

中國專利“用蠶絲制備氧化鋯隔熱材料的方法”（申請公布號CN?102417205A）以天然蠶絲為模板，以硝酸鋯溶液為浸漬液，制備保持蠶絲纖維結構的氧化鋯隔熱材料。該方法使用的模板為天然蠶絲，價格昂貴，不適合工業大規模生產。