[發(fā)明專利]一種輕質(zhì)微孔剛玉陶瓷的制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310378792.1
• 申請日: 2013-08-27
• 公開（公告）號: CN103467072A
• 公開（公告）日: 2013-12-25
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 苗鶴;王蔚國;鄔佳益;葉爽
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院寧波材料技術(shù)與工程研究所
• 主分類號: C04B35/10
• 分類號: C04B35/10;C04B38/06;C04B35/622
• 代理公司: 北京鴻元知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11327
• 代理人: 單英

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及微孔剛玉陶瓷的制備領(lǐng)域，尤其涉及晶粒內(nèi)部有一定顯微閉孔的剛玉陶瓷制備技術(shù)。

背景技術(shù)

輕質(zhì)微孔剛玉陶瓷具有密度小、強(qiáng)度高、導(dǎo)熱系數(shù)低等特點(diǎn)，可作為一種優(yōu)質(zhì)的耐火材料，被廣泛應(yīng)用于各種高溫場合，包括冶金行業(yè)的熔煉爐、帶式燒結(jié)機(jī)、熱處理爐、鋁電解槽、工業(yè)窯爐、各種石化工業(yè)加熱爐等，還可作直接接觸火焰的爐襯。與普通隔熱材料相比，輕質(zhì)微孔剛玉陶瓷具有荷重軟化溫度高、耐壓強(qiáng)度高、重?zé)€收縮率低等特點(diǎn)；與致密耐火材料相比，其具有體密度低、保溫性能好、低熱容量等特性。不僅如此，其原料豐富，性價比高，被認(rèn)為是最有發(fā)展前途的高溫隔熱材料之一，得到廣泛關(guān)注。

輕質(zhì)微孔剛玉陶瓷最重要的特征之一為：氣孔多、分布均勻、氣孔分布于晶粒內(nèi)部，且為閉孔。因此，成孔在輕質(zhì)微孔剛玉陶瓷的制備過程中至關(guān)重要。陶瓷的成孔方法有很多，如泡沫法、氣體發(fā)生法、多孔材料法與添加造孔劑法等。其中，添加有機(jī)造孔劑法是制備多孔陶瓷最有效的方法之一，其工藝特征是在陶瓷坯料中添加占據(jù)一定空間的造孔劑，經(jīng)過高溫?zé)Y(jié)后，造孔劑離開陶瓷基體留下孔洞而形成多孔結(jié)構(gòu)的陶瓷。但是，造孔劑的種類繁多，不同造孔劑的性能差異較大，對于不同的陶瓷成孔需求，選擇合適的造孔劑則成為本領(lǐng)域科技工作者的研究重點(diǎn)之一。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的技術(shù)目的是采用添加造孔劑法制備得到一種輕質(zhì)微孔剛玉陶瓷，其閉孔分布均勻，并且閉孔直徑在20μm以下。

本發(fā)明實現(xiàn)上述技術(shù)目的所采用的技術(shù)方案為：一種輕質(zhì)微孔剛玉陶瓷的制備方法，所述的輕質(zhì)微孔剛玉陶瓷的閉孔直徑在20μm以下，其特征是：以氧化鋁粉體為原料，在其中添加分散劑與造孔劑，混合均勻后成型、燒結(jié)，得到輕質(zhì)微孔剛玉陶瓷；所述的造孔劑為聚苯乙烯、淀粉、石墨或者聚甲基丙烯酸甲酯中的一種或幾種組合，并且所述的造孔劑的D50值為0.05μm～100μm，即造孔劑的累計粒度分布百分?jǐn)?shù)達(dá)到50%時所對應(yīng)的粒徑為0.05μm～100μm。

作為優(yōu)選，所述的氧化鋁粉體的D50值為0.05μm～100μm，即氧化鋁粉體的累計粒度分布百分?jǐn)?shù)達(dá)到50%時所對應(yīng)的粒徑為0.05μm～100μm。

所述的造孔劑的形狀不限，包括但不限于球狀、類球狀、橢球狀、片狀、板狀、纖維狀、長條狀或不規(guī)則形狀等。

作為優(yōu)選，在與原料以及其他添加物混合后，混合物中所述的造孔劑的質(zhì)量百分比含量為0.05%～30%，進(jìn)一步優(yōu)選為1%～10%。

所述的分散劑不限，包括但不限于乙醇或者水。

所述的混料方式不限，可以是干混方式，也可以是濕混方式。其中，濕混的混料介質(zhì)優(yōu)選水與酒精。

作為優(yōu)選，所述的原料中還添加粘結(jié)劑，所述的粘結(jié)劑包括但不限于PVA、PVB、PVC、ABS、DBP等。

所述的成型方式包括但不限于模壓、等靜壓、擠壓、注射、軋制、注漿、凝膠注模等方式。

所述的燒結(jié)溫度優(yōu)選為1500～2000℃，升溫速率優(yōu)選大于0.1℃/min。

綜上所述，本發(fā)明選用微米級造孔劑聚苯乙烯、淀粉、石墨或者聚甲基丙烯酸甲酯，與氧化鋁粉體以及分散劑等混合均勻后成型、燒結(jié)，得到閉孔直徑在20μm以下輕質(zhì)微孔剛玉陶瓷，具有強(qiáng)度高、導(dǎo)熱系數(shù)低等特點(diǎn)，適合被應(yīng)用于高溫耐火材料使用。另外，該制備方法成本低廉、工藝簡單，因此適合于大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)。

附圖說明

圖1為實施例1中所制得的輕質(zhì)微孔剛玉陶瓷的微觀形貌圖；

圖2為實施例2中所制得的輕質(zhì)微孔剛玉陶瓷的微觀形貌圖。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述，需要指出的是，以下所述實施例旨在便于對本發(fā)明的理解，而對其不起任何限定作用。

實施例1：

以D50值為1μm的氧化鋁粉體為原料，在其中添加質(zhì)量百分比2%的造孔劑聚甲基丙烯酸甲酯（D50值為1.5μm、單分散、球形），以乙醇為分散劑，在球磨罐中混磨3h后形成均勻的混料；然后，將混料烘干，添加微量粘結(jié)劑PVA，模壓成型為坯體，成型壓力為8MPa；最后，待成型坯體干燥后放于高溫?zé)Y(jié)爐中，以1.5℃/min的升溫速度升溫至1600℃，保溫2h，得到微孔陶瓷。

經(jīng)測定，上述燒結(jié)后制得的微孔陶瓷的顯氣孔率為5%，抗壓強(qiáng)度為100Mpa，1000℃的導(dǎo)熱系數(shù)為0.75W·cm^-2·K^-1。用掃描電鏡觀察斷口，其微孔尺寸基本一致、分布較為均勻，孔徑在2μm左右，詳見圖1所示。

實施例2：