一种新型泡沫陶瓷材料的制备工艺及应用

摘要

本发明涉及一种泡沫陶瓷材料，其中陶瓷材料按照如下重量分数的原料制成：碳化硅粉末90，去离子水20，二硼化锆12，聚碳硅烷10，金刚砂8，碳酸钙8，二硫化钼6，石墨5，白云石5，三聚磷酸钠3，聚乙二醇2，聚乙烯醇1，氯化铵1，戊酸1。本发明还公开了一种泡沫陶瓷材料的制备方法。通过本发明制备方法获得陶瓷材料抗压抗弯强度高，泡沫均匀，密度较小，并且制备工艺简单有效。

权利要求

1.一种泡沫陶瓷材料的制备方法，其特征在于，所述泡沫陶瓷材料按照如下重量份数的原料制成：碳化硅粉末90，去离子水20，二硼化锆12，聚碳硅烷10，金刚砂8，碳酸钙8，二硫化钼6，石墨5，白云石5，三聚磷酸钠3，聚乙二醇2，聚乙烯醇1，氯化铵1，戊酸1；所述泡沫陶瓷材料的制备方法，按照如下步骤进行：将上述原料按照比例加入搅拌釜中充分搅拌，使混合均匀，放置50℃恒温箱中保温20分钟，然后在振动球磨机上球磨10小时后，再次充分搅拌混合均匀，于140℃的温度下烘干得粉料，烘干后含水率为3％，将粉料在油压机上压制成型，压制压强200MPa，然后在氧气流中150℃下氧化5小时，在氩气保护气氛中

1400℃下烧结10小时，然后于1500℃保温5小时后，制备得到泡沫陶瓷材料。

2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述碳化硅粉末按照如下步骤制备而成：选取粒径为3mm的碳化硅段砂，除铁、除碳，进行碱洗，晾晒并烘干，然后进行气流磨粉碎，然后用不同目径的粉筛网进行筛分，获得粒径在15--16μm和29--30μm两种碳化硅微粉，最后将两种碳化硅微粉按照1∶1的比例混合即得，其中三氧化二铁的含量控制在

0.05％以内，碳的含量控制在0.05％以内。

3.权利要求1或2所述的制备方法在生产陶瓷材料中的应用。

说明书

一种新型泡沫陶瓷材料的制备工艺及应用

技术领域

[0001] 本发明涉及一种泡沫陶瓷材料，特别涉及一种碳化硅泡沫陶瓷材料的制备方法及其应用。

背景技术

[0002] 泡沫陶瓷材料的发展始于20世纪70年代，是一种具有高温特性的多孔材料。其孔径从纳米级到微米级不等，气孔率在20％～95％之间。自1978年美国发明了利用氧化铝、高岭土等陶瓷料浆成功研制出泡沫陶瓷，用于铝合金铸造过滤之后，英、日、德、瑞士等国家竞相开展了研究，生产工艺日益先进，技术装备越来越向机械化、自动化发展，已研制出多种材质，适合于不同用途的泡沫陶瓷过滤器如Al2O3、ZrO2、SiC、氮化硅、硼化物等高温泡沫陶瓷，有的还加入了一定的矿物，如莫来石、堇青石、粉煤灰、煤矸石等，产品已系列化、标准化，形成了一个新兴产业，其分类如表所示。近年来，多孔陶瓷的应用领域又扩展到航空领域、电子领域、医用材料领域及生物化学领域等。多孔陶瓷的广泛应用已引起了全球材料界的高度重视，因此，制备高强度、孔径均匀、性能稳定、高度有序的泡沫陶瓷体，拓宽和开发泡沫陶瓷在国内各行业中的应用，无疑是十分必要的。

[0003] 现有技术中的泡沫陶瓷，起装饰作用的建筑陶砖由于比重较大，砖面采用上“釉”或“抛光”处理，使用时必须用水泥砂浆粘贴牢固，由专业人员施工操作，常用于外墙的装饰，若将建筑陶砖用于室内墙体装饰，则釉的单色调和抛光的玻璃光泽，使室内装饰效果显得华丽过度、典雅及变化不足，且比重较大的建筑陶砖增加了墙体承受，容易脱落不安全，施工也极为不便。近年来，市场上出现了一些轻质发泡陶瓷，由于其质轻，可有效减轻墙体的承重，也利于安全施工。

[0004] 目前常用的制备方法包括发泡法和溶胶凝胶法等。发泡法采用发泡反应的方法，可以制备形状复杂的泡沫陶瓷制品，以满足一些特殊场合的应用；在陶瓷粉料中加入适当的陶瓷纤维，可改善这一工艺，有效增加坯体在烧结过程中的强度，避免粉化和塌陷。溶胶凝胶法主要用来制备孔径在纳米级的微孔陶瓷材料，本方法经改进后也可以制备高规整度泡沫陶瓷材料。运用溶胶凝胶技术制备泡沫材料，在溶胶向凝胶的转化过程中，体系的粘度迅速增加，从而稳定了前期产生的气泡，有利于发泡。

发明内容

[0005] 本发明需要解决的技术问题是，专利克服了现有技术中存在的不足之处，提供一种密度小，气孔率高，抗压抗弯强度大的泡沫陶瓷材料。

[0006] 本发明需要解决的另一技术问题是，提供一种简单有效地制备泡沫陶瓷材料的工艺方法。

[0007] 本发明的目的是通过下述技术方案实现的：

[0008] 一种泡沫陶瓷材料，其特征在于，所述泡沫陶瓷材料按照如下重量分数的原料制成：碳化硅粉末90，去离子水20，二硼化锆12，聚碳硅烷10，金刚砂8，碳酸钙8，二硫化钼6，石墨5，白云石5，三聚磷酸钠3，聚乙二醇2，聚乙烯醇1，氯化铵1，戊酸1。

[0009] 所述泡沫陶瓷材料的制备方法，按照如下步骤进行：将上述原料按照比例加入搅拌釜中充分搅拌，使混合均匀，放置50℃恒温箱中保温20分钟，然后在振动球磨机上球磨10小时后，再次充分搅拌混合均匀，于140℃的温度下烘干得粉料，烘干后含水率为3％，将粉料在油压机上压制成型，压制压强200MPa，然后在氧气流中150℃下氧化5小时，在氩气保护气氛中1400℃下烧结10小时，然后于1500℃保温5小时后，制备得到碳化硅泡沫陶瓷材料。

[0010] 所述碳化硅粉末优选按照如下步骤制备而成：选取粒径为3mm的碳化硅段砂，然后除铁、除碳，进行碱洗，晾晒并烘干，然后进行气流磨粉碎，然后用不同目径的粉筛网进行筛分，获得粒径在15--16um和29--30um两种碳化硅微粉，最后将两种碳化硅微粉按照1∶1的比例混合即得，其中三氧化二铁的含量控制在0.05％以内，碳的含量控制在0.05％以内。

[0011] 本发明制备工艺简单有效，通过简单的操作步骤，即可获得理想的泡沫陶瓷材料，节省了中间繁琐的流程步骤，更为环保简易。

[0012] 本发明进一步降低了泡沫陶瓷材料的生产成本，所得碳化硅泡沫陶瓷的气孔均匀，密度较小且硬度较高；本发明适合制备不同尺寸、复杂形状的泡沫陶瓷材料。

[0013] 本发明中碳化硅粉末优选采用本发明独特工艺制备而成，使得不同粒径的粉末，有助于气泡的均匀以及降低产品密度等特性。

具体实施方式

[0014] 实施例1

[0015] 一种泡沫陶瓷材料，按照如下重量分数的原料制成：碳化硅粉末90，去离子水20，二硼化锆12，聚碳硅烷10，金刚砂8，碳酸钙8，二硫化钼6，石墨5，白云石5，三聚磷酸钠3，聚乙二醇2，聚乙烯醇1，氯化铵1，戊酸1。

[0016] 上述泡沫陶瓷材料的制备方法，按照如下步骤进行：将上述原料按照比例加入搅拌釜中充分搅拌，使混合均匀，放置50℃恒温箱中保温20分钟，然后在振动球磨机上球磨10小时后，再次充分搅拌混合均匀，于140℃的温度下烘干得粉料，烘干后含水率为3％，将粉料在油压机上压制成型，压制压强200MPa，然后在氧气流中150℃下氧化5小时，在氩气保护气氛中1400℃下烧结10小时，然后于1500℃保温5小时后，制备得到碳化硅泡沫陶瓷材料。

[0017] 实施例2

[0018] 一种泡沫陶瓷材料，其特征在于，所述泡沫陶瓷材料按照如下重量分数的原料制成：碳化硅粉末90，去离子水20，二硼化锆12，聚碳硅烷10，金刚砂8，碳酸钙8，二硫化钼6，石墨5，白云石5，三聚磷酸钠3，聚乙二醇2，聚乙烯醇1，氯化铵1，戊酸1。

[0019] 所述泡沫陶瓷材料的制备方法，按照如下步骤进行：将上述原料按照比例加入搅拌釜中充分搅拌，使混合均匀，放置50℃恒温箱中保温20分钟，然后在振动球磨机上球磨10小时后，再次充分搅拌混合均匀，于140℃的温度下烘干得粉料，烘干后含水率为3％，将粉料在油压机上压制成型，压制压强200MPa，然后在氧气流中150℃下氧化5小时，在氩气保护气氛中1400℃下烧结10小时，然后于1500℃保温5小时后，制备得到碳化硅泡沫陶瓷