轻质泡沫陶瓷空心球颗粒的制作方法

技术领域：

本发明涉及一种陶瓷空心球颗粒，尤其涉及一种空心孔壁为泡沫陶瓷结构的轻质陶瓷空心球颗粒。

背景技术：
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作为一种新型材料,陶瓷空心球的重要结构特征之一，就是其具有很大的内部空间([1]pangli-ping,zhaorui-hong,guofen,etal.preparationandcharacterizationofnovelaluminahollowspheres.actaphys.-chim.sin.,2008,24(6):1115-1119.)。这种结构特点决定其可以用于隔热、吸声、绝缘、活性物质载体以及轻质结构材料等。相对于致密耐火材料，陶瓷空心球具有更小的体密度、更轻的重量、更好的隔热效果、更佳的抗热震性以及更低的热容量等特点([2]wangjia-bang,yanghui,fuxiao-yun,kongde-yu.studyonfracturemechanismofaluminabubbleceramic.journalofzhejianguniversity(engineeringscience),2004,38(10):1350-1354.[3]wangjiabang,yanghui,fuxiaoyun,etal.preparationoflightweightbubblealuminaceramicbyin-situsynthesizingsinteringagentaluminumphosphate.flameresistantmaterials,2004,38(2):103-106.[4]王玉霞,白明迅,李宏伟,吕进锋,李哲.加入陶瓷空心微珠对氧化铝空心球轻质浇注料性能的影响.耐火材料,2016,50(3):217-222.)。这些陶瓷空心球虽然在整体上呈现孔隙结构，但孔壁仍然是致密的，孔壁材质的体密度仍然较大，比水要重([5]liuming-yao,xionghua-jun,xiaju-xue.effectofceramichollowsphereonpropertiesofmetalbondeddiamondwheel.diamond&abrasivesengineering,2012,32(2):34-38.)。因此，如果球体穿孔或者破裂，则产品会沉入水中。所以，其应用可能由此而受到限制。

本发明采用无毒无害的氧化硅和氧化铝粉末为主要原料加入少量辅料和助剂制备复合氧化物陶瓷空心球颗粒，通过环境友好的天然生物材料进行造孔，获得以体密度小于水的泡沫陶瓷为孔壁构成的新型轻质空心球颗粒材料。

技术实现要素：
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本发明的目的在于提供一种轻质空心球颗粒，特别是一种空心孔壁为泡沫陶瓷结构的陶瓷空心球颗粒。制备方法采用粉末烧结工艺，以有机球形颗粒为中空造孔剂，以复合氧化物粉末为主要原料，通过加入少量辅料和助剂混料并以中空造孔剂为中心造粒后，干燥、烧结而成。

本发明中的泡沫陶瓷空心球颗粒，其总体上呈厚壁(壁厚占制品总尺度的比例较大)状的空心结构(参见图1)，其特征在于：该空心球不但本身较轻，而且构成空心孔壁的质地也较轻，因此不但其完整制品可漂浮于水面，而且制品孔壁完全缺损时仍可漂浮于水面(参见图2)。

本发明使用的主原料氧化物粉末粒度为400目；有机球形颗粒为中空造孔剂，粒径为4-8mm；有机中空造孔剂颗粒可选用球形尿素颗粒、樟脑球以及由藕粉、面粉、土豆淀粉、小麦淀粉、蚕茧等物料制成的球形颗粒；本发明采用粉料造粒烧结工艺，主原料中加入少量辅料和助剂后在球磨机中混料，然后到造粒机中操作成型，提供的烧结条件是：烧结温度在1200-1500℃之间，保温2-5h，然后随炉冷却。

本发明制备的泡沫陶瓷空心球颗粒，具有优良的打磨和切割性能，便于整形，可用砂布、砂纸、小钢锯等随意加工，易于操作。

附图说明：

图1轻质泡沫陶瓷空心球颗粒的空心结构形貌。

图2轻质泡沫陶瓷空心球颗粒的完整制品及孔壁切割所致半球制品均漂浮于水面。

具体实施方式：

实施例：分别量取80份和20份粒度为400目的氧化硅和氧化铝粉末，加入6份藕粉、6份面粉及适量的氧化钙、氧化镁和碳酸钠微粉，在球磨机中混料均匀。中空造孔剂颗粒选用蚕茧为主材，通过藕粉泡开水形成的黏结剂，加入少量面粉，团球造粒、干燥而成，粒径为4-6mm。在造粒机中以中空造孔剂颗粒为中心进行造粒，通过喷水速度和加入量的控制来调节物料的湿度和黏度，制得氧化物层覆盖中空造孔剂颗粒的复合球体。将制得的小球放入干燥箱，在100℃的温度下干燥2h。然后将干燥好的小球放入热处理炉，升温至1350℃，保温2h后随炉冷却。最后得到尺寸为6-9mm的泡沫陶瓷空心球颗粒(图1)，其内部的中心孔隙呈球形，孔径为3-5mm。

技术特征：

技术总结
本发明涉及一种轻质的陶瓷空心球颗粒，其空心孔壁为泡沫陶瓷结构。此空心球球体外径为5‑10mm，内径为3‑6mm，孔壁中含有的孔隙在微米级尺度。正是由于具有毫米级的中心主体球孔以及微米级的孔壁内部微孔这种两级孔隙结构，本陶瓷空心球具备了自身独特的轻质特点：不但完整的球体制品可以漂浮于水面，而且孔壁完全缺损后制品仍可漂浮于水面。该泡沫陶瓷空心球颗粒的制备方法利用有机球形颗粒为中空造孔剂，以复合氧化物粉末为主要原料，通过加入少量辅料和助剂混料并以中空造孔剂为中心造粒后，干燥烧结而成。

技术研发人员：卢淼;刘培生;侯红亮;王耀奇;陈靖鹤
受保护的技术使用者：北京师范大学
技术研发日：2017.03.31
技术公布日：2017.07.07