一种高温抗弯多孔陶瓷材料及其制备方法和应用技术

本发明专利技术公开了一种高温抗弯多孔陶瓷材料及其制备方法和应用，涉及陶瓷材料的制备技术领域。本发明专利技术基于内生反应，形成富含氧化铝陶瓷颗粒的核和包含镁铝尖晶石颗粒与硼莫来石晶须的壳，其技术方案是：将硼化物、Al2O3与MgO细粉按一定配比混合，随后与植物胶黏剂和去离子水湿混均匀形成浆料，添加毫米级氧化铝陶瓷颗粒混合，使得浆料良好包覆于氧化铝陶瓷颗粒表面，得到触变性陶瓷坯料，将其机压成型，干燥后置于高温炉内，实现内生反应烧结，制得高温抗弯多孔陶瓷材料。本发明专利技术具有成本低廉和工艺简单的特点，所制备的多孔陶瓷材料高温力学性能优，热震稳定性好，适用于高温隔热、熔体净化或烟尘过滤领域。或烟尘过滤领域。或烟尘过滤领域。

【技术实现步骤摘要】
一种高温抗弯多孔陶瓷材料及其制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及陶瓷材料的制备
，具体而言，涉及一种高温抗弯多孔陶瓷材料及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]多孔陶瓷材料具有低密度、高比表面积、高透过率等优点，在高温隔热、烟尘过滤、熔体净化等领域都有广泛的应用前景，目前含有莫来石的多孔陶瓷兼具低热膨胀系数、良好的抗热震性和低的热导率，在高温下机械强度和化学稳定性优异，是熔融金属过滤器的重要候选材料之一。
[0003]现有的制备多孔陶瓷材料的过程中，常常添加矿化剂、助烧剂以及莫来石前驱溶液中的多种铝盐等，易使制品引入杂质物，不适用于金属熔体净化；此外，现有的多孔陶瓷制品其孔间连接为多形态、多组相的混杂组合，在高温服役下，易发生热应力不均而导致较差的热震稳定性，同时在制备多孔陶瓷材料的过程中还会出现工艺流程较为繁杂，不利于工业化生产等问题。
[0004]鉴于此，特提出本专利技术。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于提供一种高温抗弯多孔陶瓷材料及其制备方法和应用，以改善上述问题。
[0006]本专利技术是这样实现的：
[0007]第一方面，本专利技术实施例提供一种高温抗弯多孔陶瓷材料，其包括多个核壳结构单元，每个核壳结构单元中，核为氧化铝陶瓷颗粒，壳为镁铝尖晶石和硼莫来石晶须混杂嵌合层；
[0008]多个核壳结构单元之间由硼莫来石晶须交织颈接，形成贯通的多孔结构。
[0009]第二方面，本专利技术实施例还提供了一种高温抗弯多孔陶瓷材料的制备方法，其包括将成型的触变性陶瓷坯料进行烧结，以得到高温抗弯多孔陶瓷材料。
[0010]第三方面，本专利技术实施例还提供了如前述实施方式任一项得到的高温抗弯多孔陶瓷材料在高温隔热、熔体净化或烟尘过滤领域中的应用。
[0011]本专利技术的技术方案具有以下有益效果：
[0012]通过利用包覆反应烧结实现具有核壳结构的多孔陶瓷材料的制备，基于氧化铝陶瓷与硼化物
‑
Al2O3‑
MgO浆料在烧结过程中的内生反应，形成以氧化铝为核，镁铝尖晶石颗粒与硼莫来石晶须嵌合分布为壳的混杂增强核壳结构单元，硼莫来石晶须形成交织颈部连接各核壳结构单元，促进了核壳微粒间锯齿咬合界面的形成，增大了制品的强度；利用核壳结构的多孔构型和特殊分布的镁铝尖晶石与硼莫来石晶须混杂相提高了制品的高温力学性能和热震稳定性。本专利技术是以具有核壳结构的氧化铝陶瓷颗粒为骨架，由搭接镁铝尖晶石颗粒的硼莫来石晶须交织颈接形成联通宏孔结构，以此构造具有优异高温力学性能的多孔
陶瓷材料，可实现对铝合金及再生铝等熔融金属的高效过滤净化。
[0013]该多孔陶瓷材料的制备方法具有成本低廉和工艺简单的特点，所制备的多孔陶瓷材料高温机械性能与热震稳定性优良。
附图说明
[0014]为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本专利技术的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。
[0015]图1为高温抗弯多孔陶瓷材料的内部结构示意图；
[0016]图2为实施例1制备得到的高温抗弯多孔陶瓷材料的核壳结构单元的扫描电镜图；
[0017]图3为图2中高温抗弯多孔陶瓷材料的壳结构的形貌放大图；
[0018]图4为实施例1制备得到的高温抗弯多孔陶瓷材料中硼莫来石晶须形貌的扫描电镜图；
[0019]图5为对比例2制备得到的高温抗弯多孔陶瓷材料的壳层形貌扫描电镜图；
[0020]图6为对比例3制备得到的高温抗弯多孔陶瓷材料的壳层形貌扫描电镜图。
[0021]说明：A
‑
氧化铝陶瓷颗粒；B
‑
硼莫来石晶须；C
‑
镁铝尖晶石颗粒；D
‑
硼莫来石晶须交织颈部连接；F
‑
壳层间闭孔；G
‑
晶须无法颈接。
具体实施方式
[0022]为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
[0023]多孔陶瓷材料具有低密度、高比表面积、高透过率等优点，在高温隔热、烟尘过滤、熔体净化等领域都有广泛的应用前景，但现有技术在制备多孔陶瓷材料时加入的矿化剂、助烧剂以及莫来石前驱溶液中的多种铝盐等易使制品引入杂质物，不适用于金属熔体净化，另外现有的多孔陶瓷制品的孔间连接为多形态、多组相的混杂组合，在高温服役下，易发生热应力不均而导致较差的热震稳定性。针对以上问题，专利技术人发现，通过控制硼化物、Al2O3、MgO的比例，得到的触变性陶瓷坯料经烧结后，能够使镁铝尖晶石和硼莫来石晶须混杂嵌合生长，该方法不添加矿化剂、助烧剂等，不会额外引入杂质，同时，由于控制了原料中各组分的比例，使多孔陶瓷材料是孔间连接形态较为单一，提高了多孔陶瓷材料的热震稳定性。
[0024]本专利技术的一些实施例提供了一种高温抗弯多孔陶瓷材料，其包括多个核壳结构单元，每个核壳结构单元中，核为氧化铝陶瓷颗粒，壳为镁铝尖晶石和硼莫来石晶须混杂嵌合层；多个核壳结构单元之间由硼莫来石晶须交织颈接，形成贯通的多孔结构。
[0025]镁铝尖晶石的热膨胀系数介于氧化铝和硼莫来石之间，在高温服役时，可有效缓和核壳结构单元的热应力作用，利于提高制品的热震稳定性；并且镁铝尖晶石在高温下具有较强吸收铁氧化物的能力和抗渣侵蚀能力，可有效吸附熔融金属中含铁渣夹杂物，进一
步提高制品对熔融金属的净化效率和使用寿命。
[0026]硼莫来石的晶须形态比表面积大，有效增大与过滤夹杂物的接触面积，提高夹杂物捕捉效率，从而提高制品对熔融金属的净化效果；并且硼莫来石晶须形成交织颈部连接各核壳结构单元，能够促进各核壳结构单元间锯齿咬合界面的形成，增大了制品的强度。
[0027]在可选的实施方式中，硼莫来石晶须包括2A1B硼莫来石晶须和9A2B硼莫来石晶须的至少一种。
[0028]在可选的实施方式中，氧化铝陶瓷颗粒为白刚玉或棕刚玉，粒径为5～20目。
[0029]本专利技术的一些实施例提供了上述高温抗弯多孔陶瓷材料的制备方法，包括将成型的触变性陶瓷坯料进行烧结，以得到高温抗弯多孔陶瓷材料。
[0030]利用包覆反应烧结实现具有核壳结构单元的多孔陶瓷材料的制备，通过硼化物
‑
Al2O3‑
MgO浆料中原料的配比、其与氧化铝陶瓷颗粒的质量比、氧化铝陶瓷颗粒粒径的选取，以及成型压力和烧结制度等对多孔陶瓷核壳微结构进行调控，制得能应用于更高温度的多孔陶瓷材料。
[0031]本专利技术的一些实施例基于氧化铝陶瓷与硼化物
‑
Al2O3‑
MgO浆本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高温抗弯多孔陶瓷材料，其特征在于，包括多个核壳结构单元，每个所述核壳结构单元中，核为氧化铝陶瓷颗粒，壳为镁铝尖晶石和硼莫来石晶须混杂嵌合层；多个所述核壳结构单元之间由硼莫来石晶须交织颈接，形成贯通的多孔结构。2.根据权利要求1所述一种高温抗弯多孔陶瓷材料，其特征在于，所述硼莫来石晶须包括2A1B硼莫来石晶须和9A2B硼莫来石晶须的至少一种。3.根据权利要求1所述一种高温抗弯多孔陶瓷材料，其特征在于，所述氧化铝陶瓷颗粒为白刚玉或棕刚玉，粒径为5～20目。4.一种如权利要求1～3任一项所述的高温抗弯多孔陶瓷材料的制备方法，其特征在于，包括将成型的触变性陶瓷坯料进行烧结，以得到所述高温抗弯多孔陶瓷材料。5.根据权利要求4所述一种高温抗弯多孔陶瓷材料的制备方法，其特征在于，所述触变性陶瓷坯料为硼化物
‑
Al2O3‑
MgO浆料和氧化铝陶瓷颗粒的混合物。6.根据权利要求5所述一种高温抗弯多孔陶瓷材料的制备方法，其特征在于，所述硼化物
‑
Al2O3‑
MgO浆料的制备方法包括：将硼化物
‑
Al2O3‑
MgO粉体，植物胶粘剂和去离子水，湿混均匀，得到B2O3‑
Al2O3‑
MgO浆料；优选地，硼化物
‑
Al2O3‑
MgO粉体，植物胶粘剂和去离子水的质量比为100：3～12：25～40；优选地，所述植物胶粘剂为淀粉胶、糊精胶、羧甲基纤维素胶、木质素胶的一种。7.根据权利要求6所述一种高温抗弯多孔陶瓷材料的制备方法，其特征...

【专利技术属性】
技术研发人员：林颖菲，骆智超，路建宁，王娟，郑开宏，
申请(专利权)人：广东省科学院新材料研究所，
类型：发明
国别省市：