[發明專利]一種泡沫注凝法制備氧化鋯多孔陶瓷的方法

在審

• 申請號: 201811217869.6
• 申請日: 2018-10-18
• 公開（公告）號: CN109133980A
• 公開（公告）日: 2019-01-04
• 發明（設計）人: 王宏德
• 申請（專利權）人: 江西鴻司遠特種泡沫材料有限公司
• 主分類號: C04B38/06
• 分類號: C04B38/06;C04B35/48;C04B35/622
• 代理公司: 寧波市鄞州甬致專利代理事務所(普通合伙) 33228
• 代理人: 董超君

本發明提供了一種泡沫注凝法制備氧化鋯多孔陶瓷的方法，采用泡沫注凝法獲得的多孔陶瓷坯體中氣孔分布和結構均勻、強度較高，氣孔率可達90％；由于發泡引入了氣體及燒結排膠過程，使得試樣中同時存在開氣孔、閉氣孔，所得試樣具有良好的氣孔結構及優良的力學性能；采用泡沫注凝法制備的氧化鋯多孔陶瓷具有高強度與低熱導率的特點，其總氣孔率可達到78％，坑壓強度接近30MPa，熱導率可達到0.39W/(m·K)。

技術領域

本發明涉及一種陶瓷領域，具體是一種泡沫注凝法制備氧化鋯多孔陶瓷的方法。

背景技術

隨著科技的進步，航空航天事業以及民用交通工具的發展，其熱端部件的使用溫度要求越來越高，現階段的高溫合金材料和單晶材料已經不能滿足熱端部件材料使用的要求。熱障涂層將金屬的高強度、高韌性與陶瓷的耐高溫性優點很好地結合起來，其具有良好的隔熱性、抗熱疲勞性、耐高溫氧化性和耐腐蝕性，已經在燃汽輪機和渦輪葉片等熱端部件材料上取得廣泛的應用，并且有效的延長了熱端部件在高溫下的使用壽命，從而有效地解決了上述問題。

氧化鋯熱障涂層作為常用的熱障涂層具有廣泛的應用。隨著高溫發動機向高流量比、高推重比和高渦輪進口溫度方向發展，對熱障涂層的隔熱能力要求愈來愈高的情況下，仍需進一步降低熱障涂層的熱導率，提高熱障涂層的隔熱效果。

CN101219239B公開了一種低溫下穩定的純單斜氧化鋯涂層、制備方法及應用，該涂層不是熱障涂層。CN101307424A公開了一種氧化鋯涂層制備工藝，是采用電弧離子鍍技術反應沉積氧化鋯涂層，該氧化鋯涂層具有致密的結構，因此涂層熱導率較高，隔熱性能不好。

發明內容

本發明為了解決上述現有技術所存在的不足之處，提供了一種隔熱性能較好的氧化鋯多孔陶瓷制備方法。

本發明提供了一種泡沫注凝法制備氧化鋯多孔陶瓷的方法，包括以下步驟：

1)稱取一定量的去離子水、丙烯酰胺、N,N’-亞甲基雙丙烯酰胺和聚丙烯酸銨，按比例配制成預混液；

2)稱取一定量的氧化鋯原料粉和步驟1)的預混液倒入滾筒球磨機混合球磨10-20h，制得漿料，球磨速度為70-90rpm，

3)球磨結束后，將球料分離后的混合均勻的漿料倒入攪拌罐，并向攪拌罐中加入一定量的發泡劑，快速攪拌5-15min后，再加入一定量的催化劑，快速攪拌5-15min后，再緩慢加入一定量的引發劑，快速攪拌5-15min后，將漿料注入模具固化成型，固化結束后脫模得到多孔陶瓷胚體；

4)將多孔陶瓷胚體放入微波自動控制干燥箱進行干燥，其中，微波工作8s后靜置600s，按此方式循環，總時間為2000-3000min；

5)將干燥過后的多孔陶瓷胚體放入箱式電阻爐中進行燒結，其中，升溫速度為1-2℃/min，燒結溫度為1500-1600℃，在燒結溫度下保溫4-6h，隨后緩慢降溫，降溫速度為1-2℃/min，當溫度降到300℃時，關閉電源，隨爐冷卻，最后得到氧化鋯多孔陶瓷。

進一步地，步驟3)中的固化成型是在室溫下進行，固化時間為15-20min。

進一步地，發泡劑為十二烷基硫酸鈉。

進一步地，催化劑為N,N,N’,N’-四甲基乙二胺。

進一步地，引發劑為過硫酸銨。

與現有技術相比，本發明采用泡沫注凝法獲得的多孔陶瓷坯體中氣孔分布和結構均勻、強度較高，氣孔率可達90％；由于發泡引入了氣體及燒結排膠過程，使得試樣中同時存在開氣孔、閉氣孔，所得試樣具有良好的氣孔結構及優良的力學性能；采用泡沫注凝法制備的氧化鋯多孔陶瓷具有高強度與低熱導率的特點，其總氣孔率可達到78％，坑壓強度接近30MPa，熱導率可達到0.39W/(m·K)。

具體實施方式