[發明專利]一種全閉孔泡沫陶瓷及其低溫燒制方法

有效

• 申請號: 202310034310.4
• 申請日: 2023-01-10
• 公開（公告）號: CN115819109B
• 公開（公告）日: 2023-10-24
• 發明（設計）人: 李向明;郁萬軍;呂翠翠
• 申請（專利權）人: 煙臺大學
• 主分類號: C04B38/02
• 分類號: C04B38/02;C04B35/14;C04B35/622
• 代理公司: 煙臺上禾知識產權代理事務所(普通合伙) 37234
• 代理人: 鄧綺霞

本發明涉及一種全閉孔泡沫陶瓷及其低溫燒制方法，屬于陶瓷材料技術領域，所述全閉孔泡沫陶瓷采用以下原料制備：石英砂、硼砂、鈉長石、鉀長石、鈦白粉、氫氧化鋇、碳粉和Fe₃O₄，所述全閉孔泡沫陶瓷采用上述原料經球磨、模壓以及燒結后制得。本發明的燒制方法具有工藝簡單、燒結溫度低、力學性能好和閉孔率高的顯著優點。

技術領域

本發明涉及一種全閉孔泡沫陶瓷及其低溫燒制方法，屬于陶瓷材料技術領域。

背景技術

泡沫陶瓷是一種具有高孔隙率的陶瓷材料，分為開孔型和閉孔型2種。開孔泡沫陶瓷的特點是孔隙彼此連通且對外開放，開孔泡沫陶瓷的制備工藝成熟，制品性能穩定。相較于開孔泡沫陶瓷，閉孔泡沫陶瓷的特點是孔隙彼此獨立且對外封閉，該結構使閉孔泡沫陶瓷具有優異的防水、防潮、保溫、隔熱性能，從而使閉孔泡沫陶瓷在一些前沿領域展現出廣闊的應用需求，例如：用作惡劣環境的建筑保溫材料；用作漂浮物構建人工島礁；用作火災防護和滅火材料；用作電磁透波材料；用作超深井鉆桿的內層保溫材料；用作雷達隱身和紅外隱身材料等。

雖然閉孔泡沫陶瓷應用前景廣闊，但其制備工藝復雜，截止目前，在國內外，制備閉孔率高、力學性能好、微觀結構均勻的閉孔泡沫陶瓷仍然是一個難題。由于采用現有的制備工藝得到的閉孔泡沫陶瓷綜合性能欠佳，限制了閉孔泡沫陶瓷的應用，繼而導致很多亟需借助閉孔泡沫陶瓷實現突破的領域只能另尋他途。

現有的制備工藝中，高溫發泡是制備閉孔泡沫陶瓷的最佳方法，絕大多數閉孔泡沫陶瓷都是采用高溫發泡法制備的。利用高溫燒結法制備泡沫陶瓷常用的發泡劑主要有碳化硅、氮化硅、硫酸鈣、碳酸鈣、碳酸鈉等，但采用這些發泡劑制備泡沫陶瓷均有缺點。以碳化硅和氮化硅作為發泡劑時，泡沫陶瓷的綜合性能較好，但燒結溫度太高，普遍在1000～1250℃，導致泡沫陶瓷制品的生產成本太高；以硫酸鈣作為發泡劑的弊端更多，一方面燒結溫度在1200℃以上使得制備成本太高，另一方面發泡過程產生二氧化硫會造成嚴重的環境污染；以碳酸鈣和碳酸鈉作為發泡劑時，泡沫陶瓷的燒結溫度普遍在800～1000℃，雖然燒結溫度降低了，但是泡沫陶瓷制品的強度普遍不高。

因此，本領域技術人員急需尋求一種全閉孔泡沫陶瓷及其制備方法，降低全閉孔泡沫陶瓷的制備成本的同時又保證其強度。

發明內容

本發明針對現有的全閉孔泡沫陶瓷高溫燒結成本高、低溫燒結強度低的缺陷，提供一種全閉孔泡沫陶瓷及其低溫燒制方法。

本發明解決上述技術問題的技術方案如下：

一種全閉孔泡沫陶瓷，采用以下原料制備：

石英砂、硼砂、鈉長石、鉀長石、鈦白粉、氫氧化鋇、碳粉和Fe₃O₄，

所述全閉孔泡沫陶瓷采用上述原料經球磨、模壓以及燒結后制得。

采用高溫發泡法制備閉孔泡沫陶瓷必須具備兩個條件：

(1)坯體在高溫形成具有合適粘度的熔融態連續整體；

(2)坯體中的發泡劑以適當的速率產生發泡氣體。

在具備了上述兩個條件之后，高溫發泡氣體就會被熔融且連續的陶瓷基體封閉，熔融基體就像吹氣球一樣逐漸被“吹大”，當溫度降至室溫后便得到了閉孔泡沫陶瓷。