一种Al制造技术

本发明专利技术涉及一种Al

A kind of Al

【技术实现步骤摘要】
一种Al2O3-TiO2-Fe2O3梯度多孔结构陶瓷超滤膜及其制备方法
本专利技术属于多孔结构陶瓷超滤膜领域，具体涉及一种Al2O3-TiO2-Fe2O3梯度多孔结构陶瓷超滤膜及其制备方法。
技术介绍
陶瓷超滤膜是一种利用微孔结构对污染物进行分离的多孔陶瓷材料，由于其优异的力学性能已经广泛应用于环保器械领域。冷冻铸造技术可以通过升华溶剂得到多孔结构坯体，利用放热反应进行烧结可以有效降低陶瓷材料的烧结温度。现有陶瓷超滤膜的成型工艺复杂且陶瓷烧结温度高，导致生产成本一直居高不下，另一方面通过现在制备方法制备的陶瓷超滤膜有闭孔孔隙存在，影响了其在过滤领域的应用。
技术实现思路
本专利技术的目的是解决上述问题，提供一种Al2O3-TiO2-Fe2O3梯度多孔结构陶瓷超滤膜及其制备方法，解决现有氧化钛陶瓷烧结温度过高，以及常规多孔材料烧结坯体容易坍塌的问题，可通过Al2O3和TiO2的反应烧结调控超滤膜的孔径结构，同时工艺简单、应用广泛。为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种Al2O3-TiO2-Fe2O3梯度多孔结构陶瓷超滤膜的制备方法，其包括以下步骤：S1：依次向球磨罐内加入钛粉、铁粉、氧化铝粉、明胶、分散剂、去离子水及氧化锆球；S2：放入烘箱内放置1～24小时，温度控制在30～100℃，并球磨24～72小时；S3：坯体的成型：将制备好的陶瓷料浆倒入事先准备好的模具中，并将其放入冻干机内，冻干12～72小时，冻干机的温度控制在-10℃～-60℃；S4：烧结工艺：将冻干的坯体放入坩埚内，采用氧化铝粉末进行包覆；S5：将坩埚放入马弗炉内，在500～900℃的温度中恒温烧结1～24小时。进一步的，所述S1中，钛粉的粒度为0.1～100μm，铁粉的粒度为50～1000nm，氧化铝粉的粒度为10nm～500μm；质量分数分别为：钛粉1％～10％，铁粉1％～10％，氧化铝粉1％～10％，明胶0％～5％，分散剂0％～5％，其余均为去离子水。进一步的，所述S1中铁粉的粒度为50～500nm，料浆中铁粉的质量分数为2％～8％，明胶的质量分数为2％～3％，分散剂的质量分数为2％～3％。进一步的，所述S1中钛粉的粒度为0.1～50μm，料浆中钛粉的质量分数为5％～10％，明胶的质量分数为1％～5％，分散剂的质量分数为1％～2％；所述S2中烘箱内放置时间为4～20小时，球磨时间为36～70小时。进一步的，所述S1中氧化铝粉的粒度为10～200nm，料浆中氧化铝粉的质量分数为2％～8％，明胶的质量分数为2％～3％，分散剂的质量分数为2％～3％；所述S2中烘箱内放置时间为12～16小时，球磨时间为30～50小时；所述S2中，氧化锆球与浆料的体积比为2：1。进一步的，所述S3中，冻干时间为30～60小时，冻干机温度控制为-30℃～-45℃。进一步的，所述S5中，马弗炉温度控制在850℃，保温4～20小时。进一步的，所述S5中，马弗炉温度控制在750℃，保温5～18小时。优选的，所述S3中所用的模具为金属模具或聚四氟乙烯模具。优选的，所述S4中包覆所用的氧化铝粉末粒度为30nm～500nm。与现有技术相比，本专利技术的有益效果在于：本专利技术通过冷冻铸造与反应烧结相结合的方法，使梯度多孔结构陶瓷超滤膜一步成型，其过滤层孔径主要集中于50nm左右，同时陶瓷的烧结温度降低了500℃～700℃，工艺流程简单，极大节约了成本，解决了现有技术中多孔陶瓷材料一般为闭孔、瓷烧结温度太高、制备工艺复杂，成本消耗大的问题，在环保器械领域有广泛的应用前景。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术梯度多孔结构陶瓷的SEM形貌图。具体实施方式为了使本领域技术人员更好地理解本专利技术的技术方案能予以实施，下面结合具体实施例对本专利技术作进一步说明，但所举实施例只作为对本专利技术的说明，不作为对本专利技术的限定。一种Al2O3-TiO2-Fe2O3梯度多孔结构陶瓷超滤膜的制备方法，其具体按照以下步骤实施：S1：依次向球磨罐内加入0.1～100μm的钛粉(质量分数为1％～10％)、50～1000nm的铁粉(质量分数为1％～10％)、10nm～500μm的氧化铝粉(质量分数为1％～10％)、明胶(质量分数为0％～5％)、分散剂(质量分数为0％～5％)、去离子水(40～97％)、氧化锆球；S2：放入烘箱内放置1～24小时，温度控制在30～100℃，并球磨24～72小时；S3：坯体的成型：将制备好的陶瓷料浆倒入事先准备好的模具中，并将其放入冻干机内，冻干12～72小时，冻干机的温度控制在-10℃～-60℃；S4：烧结工艺：将冻干的坯体放入坩埚内，采用粒度为10nm～2000nm的氧化铝粉末进行包覆；S5：将坩埚放入马弗炉内，在500～900℃的温度中恒温烧结1～24小时。优选的，所述S2中，氧化锆球与浆料的体积比为2：1；所述S3中所用的模具为金属模具或聚四氟乙烯模具；所述S4中包覆所用的氧化铝粉末粒度为30nm～500nm。本实施方法使梯度多孔结构陶瓷超滤膜一步成型，其孔径主要集中于100nm左右，同时陶瓷的烧结温度降低了500℃～700℃，极大节约了成本，在环保器械领域有广泛的应用前景。实施例1：一种Al2O3-TiO2-Fe2O3梯度多孔结构陶瓷超滤膜的制备方法，其具体按照以下步骤实施：S1：依次向球磨罐内加入0.1～100μm的钛粉(质量分数为7％)、50～100nm的铁粉(质量分数为3％)、10nm～500μm的氧化铝粉(质量分数为2％)、明胶(质量分数为2％)、分散剂(质量分数为3％)、去离子水83％、氧化锆球；S2：放入烘箱内放置1～24小时，温度控制在30～100℃，并球磨24～72小时；S3：坯体的成型：将制备好的陶瓷料浆倒入事先准备好的模具中，并将其放入冻干机内，冻干12～72小时，冻干机的温度控制在-10℃～-60℃；S4：烧结工艺：将冻干的坯体放入坩埚内，采用粒度为200nm的氧化铝粉末进行包覆；S5：将坩埚放入马弗炉内，在500～900℃的温度中恒温烧结1～24小时。本实施例得到的陶瓷超滤膜过滤层孔径主要集中于100nm左右，孔隙率为55％～70％，抗压强度为31～42MPa。实施例2：一种Al2O3-TiO2-Fe2O3梯度多孔结构陶瓷超滤膜的制备方法，其具体按照以下步骤实施：S1：依次向球磨罐内加入0.10μm的钛粉(质量分数为5％)、100nm的铁粉(质量分数为8％)、2.5μm的氧化铝粉本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种Al

【技术特征摘要】
1.一种Al2O3-TiO2-Fe2O3梯度多孔结构陶瓷超滤膜的制备方法，其特征在于，其包括以下步骤：
S1：依次向球磨罐内加入钛粉、铁粉、氧化铝粉、明胶、分散剂、去离子水及氧化锆球；
S2：放入烘箱内放置1～24小时，温度控制在30～100℃，并球磨24～72小时；
S3：坯体的成型：将制备好的陶瓷料浆倒入事先准备好的模具中，并将其放入冻干机内，冻干12～72小时，冻干机的温度控制在-10℃～-60℃；
S4：烧结工艺：将冻干的坯体放入坩埚内，采用氧化铝粉末进行包覆；
S5：将坩埚放入马弗炉内，在500～900℃的温度中恒温烧结1～24小时。


2.根据权利要求1所述的一种Al2O3-TiO2-Fe2O3梯度多孔结构陶瓷超滤膜的制备方法，其特征在于，所述S1中，钛粉的粒度为0.1～100μm，料浆中铁粉的粒度为50～1000nm，氧化铝粉的粒度为10nm～500μm；质量分数分别为：钛粉1％～10％，铁粉1％～10％，氧化铝粉1％～10％，明胶0％～5％，分散剂0％～5％，其余均为去离子水。


3.根据权利要求1所述的一种Al2O3-TiO2-Fe2O3梯度多孔结构陶瓷超滤膜的制备方法，其特征在于，所述S1中铁粉的粒度为50～500nm，料浆中铁粉的质量分数为2％～8％，明胶的质量分数为2％～3％，分散剂的质量分数为2％～3％，其余均为去离子水。


4.根据权利要求1所述的一种Al2O3-TiO2-Fe2O3梯度多孔结构陶瓷超滤膜的制备方法，其特征在于，所述S1中钛粉的粒度为0.1～50μm，料浆中钛粉的质量分数为5％～10％，明胶...

【专利技术属性】
技术研发人员：周睿，王毅国，
申请(专利权)人：陕西国睿材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：陕西;61