一种多孔空心陶瓷吸附球的制备工艺的制作方法

文档序号:23629563发布日期:2021-01-12 10:58
一种多孔空心陶瓷吸附球的制备工艺的制作方法

本发明涉及陶瓷材料领域,更具体地说,涉及一种多孔空心陶瓷吸附球的制备工艺。



背景技术:

陶瓷材料是指用天然或合成化合物经过成形和高温烧结制成的一类无机非金属材料。它具有高熔点、高硬度、高耐磨性、耐氧化等优点。可用作结构材料、刀具材料,由于陶瓷还具有某些特殊的性能,又可作为功能材料。

陶瓷材料具有以下特性:

力学特性,陶瓷材料是工程材料中刚度最好、硬度最高的材料,其硬度大多在1500hv以上。陶瓷的抗压强度较高,但抗拉强度较低,塑性和韧性很差。

热特性,陶瓷材料一般具有高的熔点(大多在2000℃以上),且在高温下具有极好的化学稳定性;陶瓷的导热性低于金属材料,陶瓷还是良好的隔热材料。同时陶瓷的线膨胀系数比金属低,当温度发生变化时,陶瓷具有良好的尺寸稳定性。

电特性,大多数陶瓷具有良好的电绝缘性,因此大量用于制作各种电压(1kv~110kv)的绝缘器件。铁电陶瓷(钛酸钡batio3)具有较高的介电常数,可用于制作电容器,铁电陶瓷在外电场的作用下,还能改变形状,将电能转换为机械能(具有压电材料的特性),可用作扩音机、电唱机、超声波仪、声纳、医疗用声谱仪等。少数陶瓷还具有半导体的特性,可作整流器。

化学特性,陶瓷材料在高温下不易氧化,并对酸、碱、盐具有良好的抗腐蚀能力。

光学特性,陶瓷材料还有独特的光学性能,可用作固体激光器材料、光导纤维材料、光储存器等,透明陶瓷可用于高压钠灯管等。磁性陶瓷(铁氧体如:mgfe2o4、cufe2o4、fe3o4)在录音磁带、唱片、变压器铁芯、大型计算机记忆元件方面的应用有着广泛的前途。

现有技术中陶瓷吸附球为了制备的方便,通常为实心设置,但是实心的陶瓷吸附球在烧结时,由于球体中心处与表面受热存在一定的差异性,导致中心部分相对来说产生的孔隙量较少,导致中心处在进行油污吸附处理时,对于油污的吸附性较弱,使得陶瓷材料的利用率较低,存在一定浪费。



技术实现要素:

1.要解决的技术问题

针对现有技术中存在的问题,本发明的目的在于提供一种多孔空心陶瓷吸附球的制备工艺,它通过网状钢球和内假实心囊的配合使用,可以得到空心的多孔陶瓷球,相较于现有技术的实心陶瓷球,可以有效避免因球体中心处孔隙量较少造成的陶瓷利用率低的问题,降低对陶瓷材料造成的浪费,同时在制备过程中通过向陶瓷球半成品内部通入惰性气体,使补强硬球与陶瓷球半成品内壁发生碰撞并释放补强纤维粒,配合急降温操作,补强纤维粒随惰性气体进入到陶瓷材料层孔隙内并被固定,一方面惰性气体可以增加陶瓷材料层中心处的孔隙量,从而提高得到的多孔空心陶瓷吸附球孔隙的均匀性,另一方面补强纤维粒可以显著提高陶瓷材料层内部对油污的吸附性。

2.技术方案

为解决上述问题,本发明采用如下的技术方案。

一种多孔空心陶瓷吸附球的制备工艺,包括以下步骤:

s1、将煤矸石、铝矾土和石英经过混料和球磨得到陶瓷粉末备用;

s2、取空心的网状钢球作为内模,然后在网状钢球内部装入内假实心囊,并向内假实心囊内部边充气边装入细砂颗粒,直至内假实心囊完全贴附在网状钢球内壁;

s3、将陶瓷粉末包裹在网状钢球外端,并挤压成型,得到表层为陶瓷材料层的实心陶瓷球;

s4、将实心陶瓷球倒立,倒出内部的细砂颗粒,并取出内假实心囊,得到多孔空心的陶瓷球半成品;

s5、将空心的陶瓷球半成品放入烧结炉中进行烧结,烧结后向陶瓷球半成品内部放入多个补强硬球,同时向陶瓷球半成品内部通入惰性气体,在惰性气体作用下,补强硬球在惰性气体冲击作用下,不断与陶瓷球半成品内壁的网状钢球发生碰撞,从而碎裂,使其内部的补强纤维粒被释放,并随着惰性气体一同进入到陶瓷球半成品的内壁内部,降温得到多孔空心陶瓷吸附球。

进一步的,所述网状钢球包括多孔钢球片以及固定连接在多孔钢球片上端的钢管,所述钢环与多孔钢球片固定连接,且钢管的高度与网状钢球外包裹的陶瓷粉末压制成型后的厚度一致,网状钢球在压制成型时,可作为内衬,便于空心陶瓷球的压制,使其在压制时内部不易发生塌陷现象,在多孔空心陶瓷吸附球使用时,其可以增加多孔空心陶瓷吸附球整体的强度,从而延长其使用寿命,使其在使用时不易发生碎裂的情况。

进一步的,所述内假实心囊包括内外壁均涂设有line-x涂料涂层的囊体以及固定连接在囊体上端部的充气管,所述充气管与钢管相互匹配,通过内假实心囊的充气与否,使其可以自由的插入或者取出,从而不易影响到后续补强纤维粒进入到陶瓷内的孔隙中。

进一步的,所述s5中,补强硬球破碎后对空心的陶瓷球半成品进行急降温处理,同时惰性气体的通入速度逐渐增大,使得补强纤维粒逐渐通入到陶瓷孔隙内,靠近网状钢球一侧孔隙的通透性存在一定的降低,加大气体通入速度,便于补强纤维粒继续进入到陶瓷材料层内,使其在陶瓷材料层内的分布更加均匀。

进一步的,所述急降温处理的降温速度控制不低于100℃/s,在补强纤维粒刚进入到陶瓷材料层内时,陶瓷材料层和补强纤维粒端部的陶瓷胶层均处于微熔状态,此时二者能够相互吸附连接,在急降温时,可以加快微熔部分的凝结,从而固定补强纤维粒使其稳定的连接在陶瓷材料层内部,同时急降温可以降低多孔高温纤维接触到高温的时间,使其不易受到高温的影响而被损坏。

进一步的,所述补强硬球内部还填充有惰性气体,且补强硬球为脆性材料制成,使其冲到冲击时易碎裂,从而释放补强纤维粒,在补强纤维粒未释放之前,补强硬球可以有效保护补强纤维粒,使其不易受到未急降温时的陶瓷球半成品的高温而损坏,且补强硬球表面设置有多个不均匀分布的预裂痕,辅助补强硬球碎裂,使其碎裂更快,从而更快地释放补强纤维粒,提高本多孔空心陶瓷吸附球的制备效率,相邻两个预裂痕之间最小的距离不小于多孔钢球片的孔径,使得碎裂后的补强硬球的碎片较大,不易穿过多孔钢球片,从而保护陶瓷球半成品的陶瓷材料层部分不易被损坏。

进一步的,所述补强纤维粒包括多孔高温纤维以及包裹在多孔高温纤维端部的陶瓷胶层,所述陶瓷胶层内部填充有亲油性乳化剂,补强纤维粒进入到陶瓷材料层内部后,陶瓷胶层部分熔化并带动多孔高温纤维一同与陶瓷材料层凝结,此时亲油性乳化剂逐渐从熔化的陶瓷胶层内溢出,从而向附近在陶瓷材料层空隙内壁贴附,从而使得陶瓷材料层内部对油污具有更强的吸附性,相较于现有技术中实心陶瓷吸附球中部孔隙量较少,本多孔空心陶瓷吸附球吸附性更强,同时显著降低中心孔隙量较少的部分对陶瓷材料层造成的浪费,提高陶瓷材料的利用效率,并且亲油性乳化剂的使用显著提高本多孔空心陶瓷吸附球对于油污的吸附性。

进一步的,所述多孔高温纤维位于陶瓷胶层内的端部为多分支设置,增大与陶瓷胶层内部的接触面积,从而提高补强纤维粒能够被固定在陶瓷材料层内部的概率,且多孔高温纤维的多分支端部均嵌入至陶瓷胶层的内壁。

3.有益效果

相比于现有技术,本发明的优点在于:

(1)本方案通过网状钢球和内假实心囊的配合使用,可以得到空心的多孔陶瓷球,相较于现有技术,有效避免因球体中心处孔隙量较少造成的陶瓷利用率低的问题,降低对陶瓷材料造成的浪费,同时在制备过程中通过向陶瓷球半成品内部通入惰性气体,使补强硬球与陶瓷球半成品内壁发生碰撞并释放补强纤维粒,配合急降温操作,补强纤维粒随惰性气体进入到陶瓷材料层孔隙内并被固定,一方面惰性气体可以增加陶瓷材料层中心处的孔隙量,从而提高得到的多孔空心陶瓷吸附球孔隙的均匀性,另一方面补强纤维粒可以显著提高陶瓷材料层内部对油污的吸附性。

(2)网状钢球包括多孔钢球片以及固定连接在多孔钢球片上端的钢管,钢环与多孔钢球片固定连接,且钢管的高度与网状钢球外包裹的陶瓷粉末压制成型后的厚度一致,网状钢球在压制成型时,可作为内衬,便于空心陶瓷球的压制,使其在压制时内部不易发生塌陷现象,在多孔空心陶瓷吸附球使用时,其可以增加多孔空心陶瓷吸附球整体的强度,从而延长其使用寿命,使其在使用时不易发生碎裂的情况。

(3)内假实心囊包括内外壁均涂设有line-x涂料涂层的囊体以及固定连接在囊体上端部的充气管,充气管与钢管相互匹配,通过内假实心囊的充气与否,使其可以自由的插入或者取出,从而不易影响到后续补强纤维粒进入到陶瓷内的孔隙中。

(4)s5中,补强硬球破碎后对空心的陶瓷球半成品进行急降温处理,同时惰性气体的通入速度逐渐增大,使得补强纤维粒逐渐通入到陶瓷孔隙内,靠近网状钢球一侧孔隙的通透性存在一定的降低,加大气体通入速度,便于补强纤维粒继续进入到陶瓷材料层内,使其在陶瓷材料层内的分布更加均匀。

(5)急降温处理的降温速度控制不低于100℃/s,在补强纤维粒刚进入到陶瓷材料层内时,陶瓷材料层和补强纤维粒端部的陶瓷胶层均处于微熔状态,此时二者能够相互吸附连接,在急降温时,可以加快微熔部分的凝结,从而固定补强纤维粒使其稳定的连接在陶瓷材料层内部,同时急降温可以降低多孔高温纤维接触到高温的时间,使其不易受到高温的影响而被损坏。

(6)补强硬球内部还填充有惰性气体,且补强硬球为脆性材料制成,使其冲到冲击时易碎裂,从而释放补强纤维粒,在补强纤维粒未释放之前,补强硬球可以有效保护补强纤维粒,使其不易受到未急降温时的陶瓷球半成品的高温而损坏,且补强硬球表面设置有多个不均匀分布的预裂痕,辅助补强硬球碎裂,使其碎裂更快,从而更快地释放补强纤维粒,提高本多孔空心陶瓷吸附球的制备效率,相邻两个预裂痕之间最小的距离不小于多孔钢球片的孔径,使得碎裂后的补强硬球的碎片较大,不易穿过多孔钢球片,从而保护陶瓷球半成品的陶瓷材料层部分不易被损坏。

(7)补强纤维粒包括多孔高温纤维以及包裹在多孔高温纤维端部的陶瓷胶层,陶瓷胶层内部填充有亲油性乳化剂,补强纤维粒进入到陶瓷材料层内部后,陶瓷胶层部分熔化并带动多孔高温纤维一同与陶瓷材料层凝结,此时亲油性乳化剂逐渐从熔化的陶瓷胶层内溢出,从而向附近在陶瓷材料层空隙内壁贴附,从而使得陶瓷材料层内部对油污具有更强的吸附性,相较于现有技术中实心陶瓷吸附球中部孔隙量较少,本多孔空心陶瓷吸附球吸附性更强,同时显著降低中心孔隙量较少的部分对陶瓷材料层造成的浪费,提高陶瓷材料的利用效率,并且亲油性乳化剂的使用显著提高本多孔空心陶瓷吸附球对于油污的吸附性。

(8)多孔高温纤维位于陶瓷胶层内的端部为多分支设置,增大与陶瓷胶层内部的接触面积,从而提高补强纤维粒能够被固定在陶瓷材料层内部的概率,且多孔高温纤维的多分支端部均嵌入至陶瓷胶层的内壁。

附图说明

图1为本发明的主要的流程结构示意图;

图2为本发明的步骤s5的结构示意图;

图3为本发明的补强硬球的结构示意图;

图4为本发明的补强纤维粒的结构示意图;

图5为本发明的补强纤维粒端部部分的结构示意图。

图中标号说明:

1补强硬球、2补强纤维粒、21多孔高温纤维、22陶瓷胶层。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图;对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述;显然;所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例;而不是全部的实施例,基于本发明中的实施例;本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例;都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中,需要说明的是,术语“上”、“下”、“内”、“外”、“顶/底端”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本发明和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本发明的限制。此外,术语“第一”、“第二”仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中,需要说明的是,除非另有明确的规定和限定,术语“安装”、“设置有”、“套设/接”、“连接”等,应做广义理解,例如“连接”,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或一体地连接;可以是机械连接,也可以是电连接;可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连,可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言,可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

实施例1:

请参阅图1,图中a网状钢球、b表示内假实心囊、c表示包裹在网状钢球外被压制成型的陶瓷材料层、d表示多孔空心陶瓷吸附球成品,一种多孔空心陶瓷吸附球的制备工艺,包括以下步骤:

s1、将煤矸石、铝矾土和石英经过混料和球磨得到陶瓷粉末备用;

s2、取空心的网状钢球作为内模,然后在网状钢球内部装入内假实心囊,并向内假实心囊内部边充气边装入细砂颗粒,直至内假实心囊完全贴附在网状钢球内壁;

s3、将陶瓷粉末包裹在网状钢球外端,并挤压成型,得到表层为陶瓷材料层的实心陶瓷球;

s4、将实心陶瓷球倒立,倒出内部的细砂颗粒,并取出内假实心囊,得到多孔空心的陶瓷球半成品;

s5、请参阅图3和图5,将空心的陶瓷球半成品放入烧结炉中进行烧结,烧结后向陶瓷球半成品内部放入多个补强硬球,同时向陶瓷球半成品内部通入惰性气体,在惰性气体作用下,补强硬球1在惰性气体冲击作用下,不断与陶瓷球半成品内壁的网状钢球发生碰撞,从而碎裂,使其内部的补强纤维粒2被释放,并随着惰性气体一同进入到陶瓷球半成品的内壁内部,降温得到多孔空心陶瓷吸附球。

网状钢球包括多孔钢球片以及固定连接在多孔钢球片上端的钢管,钢环与多孔钢球片固定连接,且钢管的高度与网状钢球外包裹的陶瓷粉末压制成型后的厚度一致,网状钢球在压制成型时,可作为内衬,便于空心陶瓷球的压制,使其在压制时内部不易发生塌陷现象,在多孔空心陶瓷吸附球使用时,其可以增加多孔空心陶瓷吸附球整体的强度,从而延长其使用寿命,使其在使用时不易发生碎裂的情况;内假实心囊包括内外壁均涂设有line-x涂料涂层的囊体以及固定连接在囊体上端部的充气管,充气管与钢管相互匹配,通过内假实心囊的充气与否,使其可以自由的插入或者取出,从而不易影响到后续补强纤维粒2进入到陶瓷内的孔隙中。

s5中,补强硬球1破碎后对空心的陶瓷球半成品进行急降温处理,同时惰性气体的通入速度逐渐增大,使得补强纤维粒2逐渐通入到陶瓷孔隙内,靠近网状钢球一侧孔隙的通透性存在一定的降低,加大气体通入速度,便于补强纤维粒2继续进入到陶瓷材料层内,使其在陶瓷材料层内的分布更加均匀;急降温处理的降温速度控制不低于100℃/s,在补强纤维粒2刚进入到陶瓷材料层内时,陶瓷材料层和补强纤维粒2端部的陶瓷胶层22均处于微熔状态,此时二者能够相互吸附连接,在急降温时,可以加快微熔部分的凝结,从而固定补强纤维粒2使其稳定的连接在陶瓷材料层内部,同时急降温可以降低多孔高温纤维21接触到高温的时间,使其不易受到高温的影响而被损坏。

请参阅图3,补强硬球1内部还填充有惰性气体,受热时,惰性气体膨胀,可以辅助补强硬球1碎裂,且补强硬球1为脆性材料制成,使其冲到冲击时易碎裂,从而释放补强纤维粒2,在补强纤维粒2未释放之前,补强硬球1可以有效保护补强纤维粒2,使其不易受到未急降温时的陶瓷球半成品的高温而损坏,且补强硬球1表面设置有多个不均匀分布的预裂痕,辅助补强硬球1碎裂,使其碎裂更快,从而更快地释放补强纤维粒2,提高本多孔空心陶瓷吸附球的制备效率,相邻两个预裂痕之间最小的距离不小于多孔钢球片的孔径,使得碎裂后的补强硬球1的碎片较大,不易穿过多孔钢球片,从而保护陶瓷球半成品的陶瓷材料层部分不易被损坏。

请参阅图4-5,补强纤维粒2包括多孔高温纤维21以及包裹在多孔高温纤维21端部的陶瓷胶层22,陶瓷胶层22内部填充有亲油性乳化剂,多孔高温纤维21位于陶瓷胶层22内的端部为多分支设置,增大与陶瓷胶层22内部的接触面积,从而提高补强纤维粒2能够被固定在陶瓷材料层内部的概率,且多孔高温纤维21的多分支端部均嵌入至陶瓷胶层22的内壁,补强纤维粒2进入到陶瓷材料层内部后,陶瓷胶层22部分熔化并带动多孔高温纤维21一同与陶瓷材料层凝结,此时亲油性乳化剂逐渐从熔化的陶瓷胶层22内溢出,从而向附近在陶瓷材料层空隙内壁贴附,从而使得陶瓷材料层内部对油污具有更强的吸附性,相较于现有技术中实心陶瓷吸附球中部孔隙量较少,本多孔空心陶瓷吸附球吸附性更强,同时显著降低中心孔隙量较少的部分对陶瓷材料层造成的浪费,提高陶瓷材料的利用效率,并且亲油性乳化剂的使用显著提高本多孔空心陶瓷吸附球对于油污的吸附性。

通过网状钢球和内假实心囊的配合使用,可以得到空心的多孔陶瓷球,相较于现有技术的实心陶瓷球,可以有效避免因球体中心处孔隙量较少造成的陶瓷利用率低的问题,降低对陶瓷材料造成的浪费,同时在制备过程中通过向陶瓷球半成品内部通入惰性气体,使补强硬球1与陶瓷球半成品内壁发生碰撞并释放补强纤维粒2,配合急降温操作,补强纤维粒2随惰性气体进入到陶瓷材料层孔隙内并被固定,一方面惰性气体可以增加陶瓷材料层中心处的孔隙量,从而提高得到的多孔空心陶瓷吸附球孔隙的均匀性,另一方面补强纤维粒2可以显著提高陶瓷材料层内部对油污的吸附性。

以上所述;仅为本发明较佳的具体实施方式;但本发明的保护范围并不局限于此;任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内;根据本发明的技术方案及其改进构思加以等同替换或改变;都应涵盖在本发明的保护范围内。

再多了解一些
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