多孔方镁石-镁橄榄石-尖晶石复合陶瓷材料及其制备方法
【专利摘要】本发明涉及多孔方镁石-镁橄榄石-尖晶石复合陶瓷材料及其制备方法。其技术方案是：以28~90wt%的菱镁矿粉、5~20wt%的黏土粉和5~67wt%的Al(OH)3粉为原料混合，外加所述原料5~15wt%的水，搅拌均匀，成型；再将成型后的坯体在110℃条件下干燥16~48小时，然后在1300~1600℃条件下保温3~10小时，即得多孔方镁石-镁橄榄石-尖晶石复合陶瓷材料。其中：菱镁矿粉、Al(OH)3粉和黏土粉的粒径均小于88μm；成型为机械压制成型、或为手工捣打成型、或为浇注成型。本发明具有环境友好、物相组成可控、气孔尺寸可控和体积可控的特点，所制备的多孔方镁石-镁橄榄石-尖晶石复合陶瓷材料显气孔率高、强度高和高温性能好。
【专利说明】多孔方镁石-镁橄榄石-尖晶石复合陶瓷材料及其制备方 法
【技术领域】
[0001] 本发明属于复合陶瓷材料【技术领域】。尤其涉及一种多孔方镁石-镁橄榄石-尖晶 石复合陶瓷材料及其制备方法。
【背景技术】
[0002] 隔热耐火材料作为高温窑炉的保温材料，对高温工业的节能降耗有着重要意义， 这使得隔热耐火材料的发展越来越受到关注。目前应用比较广泛的隔热耐火材料包括硅藻 土耐火材料、钙长石质耐火材料、黏土质隔热耐火材料、莫来石质隔热耐火材料、高铝质隔 热耐火材料、方镁石-镁橄榄石隔热耐火材料等。这些隔热耐火材料的晶相组成一般为单 相或两相。
[0003] 目前关于多相隔热耐火材料的研究很少，如文献技术(李启伟等，碱性隔热耐火材 料的组成、结构与性能研究，硅酸盐通报，2014,第7期）以A1 203与Si02含量较高的菱镁矿 粉和黏土为原料制得了多孔方镁石-镁橄榄石-尖晶石陶瓷材料，但其使用温度较低，只能 在低于1300°C的工作环境使用。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的是提供一种环境友好、物相组成可控、气孔尺寸可控和体积可控 的多孔方镁石-镁橄榄石-尖晶石复合陶瓷材料的制备方法，用该方法制备的多孔方镁 石-镁橄榄石-尖晶石复合陶瓷材料显气孔率高、强度高和高温性能好。
[0005] 为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：以28?90wt%的菱镁矿粉、5?20wt%的 黏土粉和5飞7wt%的A1 (0H) 3粉为原料，混合，外加所述原料5~15wt%的水，搅拌均匀，成型； 再将成型后的坯体在ll〇°C条件下干燥16~48小时，然后在130(Tl60(rC条件下保温：Γ10 小时，，即得多孔方镁石-镁橄榄石-尖晶石复合陶瓷材料。
[0006] 上述技术方案中：菱镁矿粉、黏土粉和A1 (0Η)3粉的径均小于88Mm ;成型为机械压 制成型、或为手工捣打成型、或为浇注成型。
[0007] 由于采用上述技术方案，本发明与现有技术相比具有如下积极效果： 本发明利用菱镁矿和A1 (0H) 3自身分解原位产生贯通状气孔，避免了因添加造孔剂形 成C02所造成的二次污染，有利于环境保护；分解后的原料原位反应生成方镁石、镁橄榄石 和尖晶石，形成了方镁石、镁橄榄石和尖晶石分布均匀的多孔方镁石-镁橄榄石-尖晶石复 合陶瓷材料，具有更佳的高温性能，能使用在更高温度的工作环境中。同时，还具有物相组 成、显气孔率、气孔孔径可控的优点。
[0008] 本发明所制备的多孔方镁石-镁橄榄石-尖晶石复合陶瓷材料：主要物相为方镁 石、镁橄榄石和尖晶石，气孔结构为贯通状，显气孔率为35飞3%，体积密度为1. 35~2. 38g/ cm3,方镁石、镁橄榄石和尖晶石分布均匀，常温耐压强度为Γ65ΜΡ的产品。
[0009] 因此，本发明具有环境友好、物相组成可控、气孔尺寸可控和体积可控的特点，所 制备的多孔方镁石-镁橄榄石-尖晶石复合陶瓷材料显气孔率高、强度高和高温性能好，能 使用在低于1600°C的工作环境。
【具体实施方式】
[0010] 下面结合【具体实施方式】对本发明做进一步描述，并非对其保护范围的限制。
[0011] 在本【具体实施方式】中：菱镁矿粉、A1 (0H) 3粉和黏土粉的粒径均小于88Mffl。以下实 施例中不再赘述。
[0012] 实施例1 一种多孔方镁石-镁橄榄石-尖晶石复合陶瓷材料及其制备方法。以28~32wt%的菱 镁矿粉、5?8wt%的黏土粉和63?67wt%的A1 (0H) 3粉为原料，混合，外加所述原料6?9wt%的 水，搅拌均匀，机械压制成型；再将成型后的坯体在ll〇°C条件下干燥16~24小时，然后在 140(Tl60(rC条件下保温:Γ5小时，即得多孔方镁石-镁橄榄石-尖晶石复合陶瓷材料。
[0013] 其中：机械压制成型的压力为2(T50MPa。
[0014] 本实施例所制备的多孔方镁石-镁橄榄石-尖晶石复合陶瓷材料：主要物相为分 布均匀的方镁石、镁橄榄石和尖晶石；显气孔率为51~63% ;常温耐压强度为4~16MPa ;体积 密度为 1. 35?1. 52g/cm3。
[0015] 实施例2 一种多孔方镁石-镁橄榄石-尖晶石复合陶瓷材料及其制备方法。以32~45wt%的菱 镁矿粉、5?8wt%的黏土粉和5(T63wt%的A1 (0H) 3粉为原料，混合，外加所述原料5?9wt%的 水，搅拌均匀，机械压制成型；再将成型后的坯体在ll〇°C条件下干燥16~24小时，然后在 140(Tl60(rC条件下保温:Γ5小时，，即得多孔方镁石-镁橄榄石-尖晶石复合陶瓷材料。
[0016] 其中：机械压制成型的压力为3(T60MPa。
[0017] 本实施例所制备的多孔方镁石-镁橄榄石-尖晶石复合陶瓷材料：主要物相为分 布均匀的方镁石、镁橄榄石和尖晶石；显气孔率为48飞9% ;体积密度为1. 4(Tl. 60g/cm3 ;常 温耐压强度为8?20MPa。
[0018] 实施例3 一种多孔方镁石-镁橄榄石-尖晶石复合陶瓷材料及其制备方法。以45飞Owt%的菱 镁矿粉、5?8wt%的黏土粉和45?50wt%的A1 (0H) 3粉为原料，混合，外加所述原料5?9wt%的 水，搅拌均匀，机械压制成型；再将成型后的坯体在ll〇°C条件下干燥16~24小时，然后在 140(Tl60(rC条件下保温:Γ6小时，即得多孔方镁石-镁橄榄石-尖晶石复合陶瓷材料。
[0019] 其中：机械压制成型的压力为4(T80MPa。
[0020] 本实施例所制备的多孔方镁石-镁橄榄石-尖晶石复合陶瓷材料：主要物相为分 布均匀的方镁石、镁橄榄石和尖晶石；显气孔率为42飞2% ;体积密度为1. 55?1. 72g/cm3 ;常 温耐压强度为l(T24MPa。
[0021] 实施例4 一种多孔方镁石-镁橄榄石-尖晶石复合陶瓷材料及其制备方法。以5(T60wt%的菱镁 矿粉、5?8wt%的黏土粉和35?45wt%的A1 (0H) 3粉混合，外加所述原料5?9wt%的水，搅拌均 匀，机械压制成型；再将成型后的坯体在ll〇°C条件下干燥16~24小时，然后在140(Tl60(rC 条件下保温:Γ8小时，即得多孔方镁石-镁橄榄石-尖晶石复合陶瓷材料。
[0022] 其中：机械压制成型的压力为3(T80MPa。
[0023] 本实施例所制备的多孔方镁石-镁橄榄石-尖晶石复合陶瓷材料：主要物相为分 布均匀的方镁石、镁橄榄石和尖晶石；显气孔率为45飞6% ;体积密度为1. 6(Tl. 78g/cm3 ;常 温耐压强度为15?30MPa。
[0024] 实施例5 一种多孔方镁石-镁橄榄石-尖晶石复合陶瓷材料及其制备方法。以5(T70wt%的菱 镁矿粉、l(T20wt%的黏土粉和20?35wt%的A1 (0H) 3粉为原料，混合，外加所述原料5?8wt% 的水，搅拌均匀，机械压制成型；再将成型后的坯体在ll〇°C条件下干燥16~24小时，然后在 130(Tl50(rC条件下保温:Γ5小时，即得多孔方镁石-镁橄榄石-尖晶石复合陶瓷材料。
[0025] 其中：机械压制成型的压力为20?50MPa。
[0026] 本实施例所制备的多孔方镁石-镁橄榄石-尖晶石复合陶瓷材料：主要物相为分 布均匀的方镁石、镁橄榄石和尖晶石；显气孔率为42~52% ;体积密度为1. 68~2. lOg/cm3 ;常 温耐压强度为18?38MPa。
[0027] 实施例6 一种多孔方镁石-镁橄榄石-尖晶石复合陶瓷材料及其制备方法：以65~80wt%的菱 镁矿粉、6?18wt%的黏土粉和l(T22wt%的A1 (0H) 3粉为原料，混合，外加所述原料l(Tl5wt% 的水，搅拌均匀，浇注成型；再将成型后的坯体在ll〇°C条件下干燥3(Γ48小时，然后在 140(n550°C条件下保温6~10小时，即得多孔方镁石-镁橄榄石-尖晶石复合陶瓷材料。
[0028] 本实施例所制备的多孔方镁石-镁橄榄石-尖晶石复合陶瓷材料：主要物相为分 布均匀的方镁石、镁橄榄石和尖晶石；显气孔率为4(Γ50% ;体积密度为1. 75?2. 30g/cm3 ;常 温耐压强度为2(T40MPa。
[0029] 实施例7 一种多孔方镁石-镁橄榄石-尖晶石复合陶瓷材料及其制备方法。以7(T90wt%的菱 镁矿粉、5?15wt%的黏土粉和5?15wt%的A1 (0H)3粉为原料，混合，外加所述原料8?10wt% 的水，搅拌均匀，捣打成型；再将成型后的坯体在110°C条件下干燥2(Γ30小时，然后在 145(T160(TC条件下保温5~8小时，即得多孔方镁石-镁橄榄石-尖晶石复合陶瓷材料。
[0030] 本实施例所制备的多孔方镁石-镁橄榄石-尖晶石复合陶瓷材料：主要物相为分 布均匀的方镁石、镁橄榄石和尖晶石；显气孔率为36~45% ;体积密度为1. 82~2. 38g/cm3 ;常 温耐压强度为38?65MPa。
[0031] 本【具体实施方式】利用菱镁矿和A1 (OH) 3自身分解原位产生贯通状气孔，避免了因 添加造孔剂形成co2所造成的二次污染，有利于环境保护；分解后的原料原位反应生成方镁 石、镁橄榄石和尖晶石，形成了方镁石、镁橄榄石和尖晶石分布均勻的多孔方镁石-镁橄榄 石-尖晶石复合陶瓷材料，具有更佳的高温性能，能使用在更高温度的工作环境中。同时， 还具有物相组成、显气孔率、气孔孔径可控的优点。
[0032] 本【具体实施方式】所制备的多孔方镁石-镁橄榄石-尖晶石复合陶瓷材料：主要物 相为分布均匀的方镁石、镁橄榄石和尖晶石，气孔结构为贯通状；显气孔率为35飞3% ;体积 密度为1. 35?2. 38g/cm3 ;常温耐压强度为4?65MP。
[0033] 因此，本【具体实施方式】具有环境友好、物相组成可控、气孔尺寸可控和体积可控的 特点，所制备的多孔方镁石-镁橄榄石-尖晶石复合陶瓷材料显气孔率高、强度高和高温性
【权利要求】
1. 一种多孔方镁石-镁橄榄石-尖晶石复合陶瓷材料的制备方法，其特征在于以 28?90wt%的菱镁矿粉、5?20wt%的黏土粉和5?67wt%的A1 (0H) 3粉为原料，混合，外加所述 原料5~15wt%的水，搅拌均匀，成型；再将成型后的坯体在110°C条件下干燥16~48小时，然 后在130(Tl60(rC条件下保温:Γ10小时，即得多孔方镁石-镁橄榄石-尖晶石复合陶瓷材 料。
2. 根据权利要求1所述的多孔方镁石-镁橄榄石-尖晶石复合陶瓷材料的制备方法， 其特征在于所述菱镁矿粉的粒径小于88Mm。
3. 根据权利要求1所述的多孔方镁石-镁橄榄石-尖晶石复合陶瓷材料的制备方法， 其特征在于所述A1 (0H) 3粉的粒径小于88Mm。
4. 根据权利要求1所述的多孔方镁石-镁橄榄石-尖晶石复合陶瓷材料的制备方法， 其特征在于所述黏土粉的粒径小于88Mm。
5. 根据权利要求1所述的多孔方镁石-镁橄榄石-尖晶石复合陶瓷材料的制备方法， 其特征在于所述的成型为机械压制成型、或为手工捣打成型、或为浇注成型。
6. -种多孔方镁石-镁橄榄石-尖晶石复合陶瓷材料，其特征在于所述多孔方镁 石-镁橄榄石-尖晶石复合陶瓷材料是根据权利要求1~5项中任一项所述的多孔方镁 石-镁橄榄石-尖晶石复合陶瓷材料的制备方法所制备的多孔方镁石-镁橄榄石-尖晶石 复合陶瓷材料。
【文档编号】C04B35/66GK104086206SQ201410361846
【公开日】2014年10月8日 申请日期:2014年7月28日 优先权日:2014年7月28日
【发明者】鄢文, 李楠, 李启伟, 林小丽, 陈俊峰 申请人:武汉科技大学