一种均匀结构多孔六铝酸钙陶瓷的制备方法与流程

本发明涉及六铝酸钙陶瓷的制备方法领域，尤其涉及一种均匀结构多孔六铝酸钙陶瓷的制备方法。

背景技术：

1、六铝酸钙（caal12o19，ca6）是cao-al2o3体系中最富氧化铝稳定的中间化合物，其理论密度为3.79g/cm3，高温分解温度为1875oc。ca6包含ca3al2o6、ca12al14o33、caal2o4、caal4o7和caal12o19，并且这些化合物对高温耐火材料的应用具有很大吸引力。ca6具有磁铅石结构（六方，p63/mmc），由含ca2+的镜像面分隔的层状尖晶石块组成。一般，ca6晶粒沿基面生长，形成各向异性的六边形片状结构。ca6具有优良的性能，如高熔点（1860°c）、热稳定性好和低热膨胀系数等。ca6片状结构之间的间距主要集中在5微米以下，这种微孔结构使得ca6在吸附放射性物质、节能保温和耐火材料等领域具有很广泛的应用。

2、国内外关于合成ca6材料的研究报道不是很多，主要包括致密ca6材料和多孔ca6材料。ca6多孔材料可应用于高温过滤器、催化剂载体和高温轻质结构材料等方面。关于ca6多孔材料的合成研究主要是研究起始物料的种类、粒度及合成的工艺方法、煅烧温度等因素对ca6多孔材料性能的影响。domíngez等研究了初始化学物质对致密ca6陶瓷晶粒形貌和最终微观结构的影响。salomão等研究了caco3和al2o3混合粉末颗粒中共晶液相在反应烧结过程中的作用，指出共晶液相的结晶对caco3分解后孔隙的形成和维持起着关键作用。liu等人用ca(oh)2、α-al2o3和al(oh)3反应合成制备多孔ca6陶瓷，然而，可能是由于使用ca(oh)2作为ca2+源，其未研究宏观结构的均匀多孔ca6陶瓷。

3、总结起来，目前多孔ca6材料的制备工艺主要包括添加造孔剂法和发泡法。添加造孔剂法虽然成本低廉，但所添加的造孔剂一般为有机物，在烧成及造孔过程中有机物极易污染环境，并且造孔剂法无法获得高气孔率多孔陶瓷，同时其气孔孔径分布也极不均匀。发泡法虽然可获得孔径分布均匀的气孔，但其也大量使用的有机物，如发泡剂、分散剂和减水剂等，在后续烧失的过程中不仅产生有害的气体，还易残存含杂质，导致其高温使用性能显著下降。

4、现有的制备多孔ca6陶瓷的技术中，“一种多层结构的六铝酸钙泡沫陶瓷的制备方法”（cn 112898009 a）专利技术，其先将聚氨酯海绵在浆料ⅰ中进行第一次浸渍挂浆，再进行低温(700～900℃)焙烧，以去除聚氨酯海绵，得到六铝酸钙泡沫陶瓷预制体；然后再将预制体置于浆料ⅱ中进行二次真空浸渍，使六铝酸钙孔筋因聚氨酯海绵挥发所产生的缺陷和中空孔筋得到修复，由此制备出多层结构的六铝酸钙泡沫陶瓷。该技术需要预处理、浸渍、空气鼓吹、离心、甩浆、真空浸渍等工艺，工艺过程极其复杂，成本也高，不适合大规模应用。“一种六铝酸钙多孔陶瓷的制备方法”（cn 109503197 a）专利技术，其将ρ-al2o3粉末和碳酸钙粉末配料后，加入去离子水，机械搅拌并超声波振荡后，将其注模成型、固化，随后放入恒温干燥箱中干燥，脱模后置于高温炉中在空气气氛下烧结，获得六铝酸钙多孔陶瓷。该技术虽然未添加任何有机或无机化合物制备了多孔ca6陶瓷，但其使用的是基于ρ-al2o3原料，ρ-al2o3与所加入的去离子水反应形成大量凝胶，使加入的碳酸钙粉末均匀分散于凝胶中，并逐渐固化。该工艺需要加入原料总质量100％的去离子水，置于机械搅拌器中搅拌并超声波振荡，然后将其注模成型、固化，还需干燥24-72小时，导致工艺过程极其复杂，周期长，成本高，也不适合大规模应用。

5、因此，本发明提供了一种简单、不添加造孔剂制备均匀结构多孔六铝酸钙陶瓷的方法。

6、

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种均匀结构多孔六铝酸钙陶瓷的制备方法。

2、本发明的创新点在于本发明采用勃姆石alooh粉末作为al2o3源，与caco3粉末作为原位合成的起始材料，从起始材料中释放的co2和h2o气体作为内在的本征造孔剂，最终制备了均匀结构多孔的六铝酸钙陶瓷。

3、为实现上述发明目的，本发明的技术方案是：

4、一种均匀结构多孔六铝酸钙陶瓷的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

5、（1）取caco3粉末和勃姆石alooh粉末，caco3粉末和勃姆石alooh粉末的质量比为1:7.2，所述勃姆石alooh粉末的粒径为0.1~1μm；

6、（2）将caco3粉末和勃姆石alooh粉末混合得到混合粉末，将混合粉末在zro2球磨介质和乙醇溶液中湿球磨12~24 h得到浆料，混合粉末：zro2球磨介质和乙醇溶液的质量为比1:1~2:2~4；

7、（3）将球磨后的浆料在80~100℃的温度下干燥10~20h；

8、（4）将干燥后的混合粉末经80~100目筛得到过筛粉末，将过筛粉末干压成型，然后在高温炉中煅烧，煅烧后随炉冷却至室温后取出，制得成品。

9、进一步地，所述caco3粉末纯度≥99.5%。

10、进一步地，所述高温炉中煅烧煅烧温度为1500~1600℃，煅烧时间为1~3h。

11、进一步地，所述步骤（2）中球磨时球磨机转速为200~250r/min。

12、进一步地，所述步骤（2）中乙醇的浓度为50~70%。

13、本发明的有益效果是 ：

14、1、本发明中采用的原料易得，其制备方法只需将粉料混合均匀，成型，干燥后原位合成，成本低廉和工艺简单，最终制备了均匀结构多孔的六铝酸钙陶瓷。

15、2、本发明通过采用勃姆石alooh粉末作为al2o3源，其与caco3粉末作为原位合成的起始材料，经过反应烧结，从起始材料中释放的co2和h2o气体作为本征造孔剂，避免了使用外加造孔剂。

16、3、本发明中可通过改变初始alooh粉末的大小，ca6片状颗粒的大小就可以在保持孔隙度不变的情况下得到改变。

技术特征：

1.一种均匀结构多孔六铝酸钙陶瓷的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的均匀结构多孔六铝酸钙陶瓷的制备方法，其特征在于，所述caco3粉末纯度≥99.5%。

3.根据权利要求1所述的均匀结构多孔六铝酸钙陶瓷的制备方法，其特征在于，所述高温炉中煅烧煅烧温度为1500~1600℃，煅烧时间为1~3h。

4.根据权利要求1所述的均匀结构多孔六铝酸钙陶瓷的制备方法，其特征在于，所述步骤（2）中球磨时球磨机转速为200~250r/min。

5.根据权利要求1所述的均匀结构多孔六铝酸钙陶瓷的制备方法，其特征在于，所述步骤（2）中乙醇的浓度为50~70%。

技术总结
本发明公开了一种均匀结构多孔六铝酸钙陶瓷的制备方法，包括以下步骤：取CaCO<subgt;3</subgt;粉末和勃姆石AlOOH粉末，CaCO<subgt;3</subgt;粉末和勃姆石AlOOH粉末的质量比为1:7.2，所述勃姆石AlOOH粉末的粒径为0.1~1μm；将CaCO<subgt;3</subgt;粉末和勃姆石AlOOH粉末混合得到混合粉末，将混合粉末在ZrO<subgt;2</subgt;球磨介质和乙醇溶液中湿球磨12~24 h得到浆料，混合粉末：ZrO<subgt;2</subgt;球磨介质和乙醇溶液的质量为比1:1~2:2~4；将球磨后的浆料在80~100℃的温度下干燥10~20h；将干燥后的混合粉末经80~100目筛得到过筛粉末，将过筛粉末干压成型，然后在高温炉中煅烧，煅烧后随炉冷却至室温后取出，制得成品。本发明从起始材料中释放的CO<subgt;2</subgt;和H<subgt;2</subgt;O气体作为内在的本征造孔剂，最终制备了均匀结构多孔的六铝酸钙陶瓷。

技术研发人员：殷波,范昌龙,郑益锋,吴威,毛旭敏,宋晓春
受保护的技术使用者：宜兴摩根热陶瓷有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13