一种气孔可控性纳米泡沫陶瓷的制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及泡沫陶瓷制备技术领域，具体设及一种气孔可控性纳米泡沫陶瓷的制 备方法。
【背景技术】
[0002] 泡沫陶瓷的发展始于20世纪70年代，是一种气孔率高达70~90%，体积密度只 有0. 3~0. 6g/cm3,具有S维立体网络骨架和相互贯通气孔结构的多孔陶瓷制品。作为一种 新型的无机非金属过滤材料，除了具有耐高溫、耐腐蚀等一般陶瓷所具有的性能外，还具有 质量轻、气孔率高、比表面积大、强度高、耐高溫、耐腐蚀、对流体自扰性强、再生简单、使用 寿命长及良好的过滤吸附性等优点，与传统的过滤器如陶瓷颗粒烧结体、玻璃纤维布相比， 不仅操作简单、节约能源、成本低，而且过滤效果好。泡沫陶瓷被广泛地应用于冶金、化工、 轻工、食品、环保、节能等领域。
[0003] 目前，泡沫陶瓷的制备方法主要采用有机前驱体浸溃法、发泡法、添加造孔剂等。 专利CN200310111210.X将纳米碳酸巧、普通娃酸盐与添加剂和水混合、揽拌、研磨成浆 料，再涂覆于泡沫材料上，经过自然硬化，使之复合成一体。该专利采用有机前驱体浸溃法， 但是孔径大小受到前驱体的影响，无法做到很小。发泡法产生的气泡多，多为通孔，但是其 气泡尺寸不可掌控，使得最终材料的性能不可确定。因此，研究出一种气孔可控性泡沫陶瓷 的制备方法也就成为当务之急。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的是提供一种气孔可控性纳米泡沫陶瓷的制备方法，采用在陶瓷材料 中添加纳米材料，实现可W控制发泡之后气泡尺寸的大小，具有工艺简单、成本低廉、操作 方便、绿色环保等优点。 阳〇化]为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
[0006] 一种气孔可控性纳米泡沫陶瓷的制备方法，包括如下步骤：
[0007] 1)将普通Al2〇3粉末与纳米颗粒采用高能球磨混合均匀，得到复合粉体；
[0008] 2)向复合粉体中加入溶解有发泡剂的去离子水，低速揽拌，获得泡沫浆料；
[0009] 3)将泡沫浆料倒入模具中，加压，得到预制体；
[0010] 4)加热预制体W除去发泡剂，烧结后获得产品。
[0011] 根据W上方案，所述纳米颗粒为纳米=氧化二侣、娃酸钢、长石、石英石中的任意 一种或者两种W上的组合；所述发泡剂为碳酸巧、碳酸儀、碳酸氨钢、娃酸钢中的任意一种 或者两种W上的组合。
[0012] 根据W上方案，所述纳米颗粒与Al2〇3粉末的质量比为1 : 14~1 : 9,所述发泡 剂与去离子水的质量比为1 : 19,所述高能球磨的转速为2000~4000r/min。
[0013] 根据W上方案，所述复合粉体的质量为去离子水质量的30%~50%。
[0014] 根据W上方案，所述低速揽拌的转速为50~20化/min。
[0015] 根据W上方案，所述加压的压力为50~200MPa。
[0016] 根据W上方案，所述加热的溫度为180~220°C，所述烧结的溫度为1500~ 2000 °C。
[0017] 本发明的有益效果是：
[0018] 1)本发明将纳米颗粒加入传统泡沫陶瓷中，一方面可W钉扎气泡阻碍其生长，另 一方面可W起到弥散强化的作用，从而可W控制气泡的大小，并增加泡沫陶瓷的强度；
[0019] 2)本发明的制备工艺所需设备简单，成本较低，操作方便，制备周期较短；
[0020] 3)所用原材料绿色环保无污染，适用于工业化批量生产。
【附图说明】
[0021] 图1是本发明的工艺过程示意图。
【具体实施方式】
[0022] 下面结合附图与实施例对本发明的技术方案进行说明。 阳02引实施例1 :
[0024] 本发明提供一种气孔可控性纳米泡沫陶瓷的制备方法，包括如下步骤（见附图 1): 阳0巧]1)将70gAl2〇3粉末与5g娃酸钢纳米颗粒采用高能球磨W3000r/min的转速混 合均匀，得到复合粉体； 阳〇%] 2)向复合粉体中加入溶解有7. 5g碳酸巧的150g去离子水，Wl(K)r/min的转速低 速揽拌，获得泡沫浆料；
[0027]扣将泡沫浆料倒入模具中，WIOOMPa的压力进行加压，得到预制体；
[0028] 4)加热至200°C除去发泡剂，然后经过1800°C烧结，得到产品。
[0029] 实施例2 :
[0030] 按照实施例1的步骤制备，与实施例1的不同点在于，所述步骤1)中的高能球磨 的转速为2000r/min。 阳0川实施例3:
[0032]按照实施例1的步骤制备，与实施例1的不同点在于，所述步骤1)中的高能球磨 的转速为2500;r/min。 阳〇3引 实施例4 :
[0034]按照实施例1的步骤制备，与实施例1的不同点在于，所述步骤1)中的高能球磨 的转速为3500r/min。 阳03引实施例5 :
[0036] 按照实施例1的步骤制备，与实施例1的不同点在于，所述步骤1)中的纳米颗粒 为立氧化二侣。
[0037] 实施例6:
[003引按照实施例1的步骤制备，与实施例1的不同点在于，所述步骤1)中的纳米颗粒 为长石。
[0039]实施例7: W40] 按照实施例I的步骤制备，与实施例I的不同点在于，所述步骤I)中的纳米颗粒 为石英石。 阳OW实施例8:
[0042]按照实施例1的步骤制备，与实施例1的不同点在于，所述步骤3)中加压的压力 为50M化。 W43] 实施例9 : W44] 按照实施例1的步骤制备，与实施例1的不同点在于，所述步骤如中加压的压力 为150M化。
[0045] 实施例10 :
[0046] 按照实施例1的步骤制备，与实施例1的不同点在于，所述步骤3)中加压的压力 为200M化。 W47] 实施例11 :
[0048]按照实施例1的步骤制备，与实施例1的不同点在于，所述步骤4)中的烧结溫度 为 160(TC。 W例实施例12 :
[0050]按照实施例1的步骤制备，与实施例1的不同点在于，所述步骤4)中的烧结溫度 为1700〇C。 阳〇5U实施例13 :
[0052]按照实施例1的步骤制备，与实施例1的不同点在于，所述步骤4)中的烧结溫度 为 190(TC。 阳〇5引实施例14 :
[0054]按照实施例1的步骤制备，与实施例1的不同点在于，所述步骤1)中的Al2〇3粉末 与娃酸钢纳米颗粒分别为40. 5g与4. 5g，所述步骤2)中的发泡剂为碳酸儀，所述步骤4)中 的加热溫度为180°C、烧结溫度为2000°C。 阳0对实施例15 :
[0056] 按照实施例1的步骤制备，与实施例1的不同点在于，所述步骤1)中的Al2〇3粉末 与娃酸钢纳米颗粒分别为50g与5g，所述步骤2)中的发泡剂为碳酸氨钢，所述步骤4)中的 加热溫度为220°C。
[0057] 实施例16 :
[0058] 按照实施例1的步骤制备，与实施例1的不同点在于，所述步骤1)中的Al2〇3粉末 与娃酸钢纳米颗粒分别为60g与5g、高能球磨的转速为4000;r/min，所述步骤2)中的发泡 剂为娃酸钢。
[0059] 对实施例1~13所制得气孔可控性纳米泡沫陶瓷的导电性能进行测试，其吸声系 数如表1所示。 W60] 表1实施例1~13产品的吸声系数
[0061]
[0062] 从表I中可看出，由实施例I~13所制得气孔可控性纳米泡沫陶瓷，分别W高能 球磨的转速、纳米颗粒的种类、压力大小、烧结溫度为变量，通过对比实验，采用实施例1中 的工艺参数所得到的泡沫陶瓷的在1000化下的吸声系数可W达到0. 95,均优于其他各实 施例。因此，可选用实施例1中的配方作为最优工艺参数。
[0063] W上实施例仅用m兑明而非限制本发明的技术方案，尽管上述实施例对本发明进 行了详细说明，本领域的相关技术人员应当理解：可W对本发明进行修改或者同等替换，但 不脱离本发明精神和范围的任何修改和局部替换均应涵盖在本发明的权利要求范围内。
【主权项】
1. 一种气孔可控性纳米泡沫陶瓷的制备方法，其特征在于，包括如下步骤： 1) 将普通A1203粉末与纳米颗粒采用高能球磨混合均匀，得到复合粉体； 2) 向复合粉体中加入溶解有发泡剂的去离子水，低速搅拌，获得泡沫浆料； 3) 将泡沫浆料倒入模具中，加压，得到预制体； 4) 加热预制体以除去发泡剂，烧结后获得产品。2. 根据权利要求1所述的气孔可控性纳米泡沫陶瓷的制备方法，其特征在于，所述纳 米颗粒为纳米三氧化二铝、硅酸钠、长石、石英石中的任意一种或者两种以上的组合；所述 发泡剂为碳酸钙、碳酸镁、碳酸氢钠、硅酸钠中的任意一种或者两种以上的组合。3. 根据权利要求1所述的气孔可控性纳米泡沫陶瓷的制备方法，其特征在于，所述纳 米颗粒与A1203粉末的质量比为1 : 14~1 : 9,所述发泡剂与去离子水的质量比为1 : 19,所述高能球磨的转速为2000~4000r/min。4. 根据权利要求1所述的气孔可控性纳米泡沫陶瓷的制备方法，其特征在于，所述复 合粉体的质量为去离子水质量的30%~50%。5. 根据权利要求1所述的气孔可控性纳米泡沫陶瓷的制备方法，其特征在于，所述低 速搅拌的转速为50~200r/min。6. 根据权利要求1所述的气孔可控性纳米泡沫陶瓷的制备方法，其特征在于，所述加 压的压力为50~200MPa。7. 根据权利要求1所述的气孔可控性纳米泡沫陶瓷的制备方法，其特征在于，所述加 热的温度为180~220°C，所述烧结的温度为1500~2000°C。
【专利摘要】本发明提供一种气孔可控性纳米泡沫陶瓷的制备方法，包括如下步骤：将普通Al2O3粉末与纳米颗粒采用高能球磨混合均匀，得到复合粉体；向复合粉体中加入溶解有发泡剂的去离子水，低速搅拌，获得泡沫浆料；将泡沫浆料倒入模具中，加压，得到预制体；加热预制体以除去发泡剂，烧结后获得产品。本发明可显著提高溶剂回收率，以及节约能耗。本发明采用在陶瓷材料中添加纳米材料，实现可以控制发泡之后气泡尺寸的大小，具有工艺简单、成本低廉、操作方便、绿色环保等优点。
【IPC分类】C04B35/10, C04B38/02
【公开号】CN105272341
【申请号】CN201510718920
【发明人】吴昊, 王利民, 陈思敏, 孟晓明, 詹耿
【申请人】国网电力科学研究院武汉南瑞有限责任公司
【公开日】2016年1月27日
【申请日】2015年10月29日