耐低浓度氢氟酸腐蚀的高铝蜂窝陶瓷材料及其制备方法技术

耐低浓度氢氟酸腐蚀的高铝蜂窝陶瓷材料及其制备方法，原料组成重量百分比wt％为：α

【技术实现步骤摘要】
耐低浓度氢氟酸腐蚀的高铝蜂窝陶瓷材料及其制备方法


[0001]本专利技术属于无机非金属材料
，具体涉及一种耐低浓度氢氟酸腐蚀的高铝蜂窝陶瓷材料及其制备方法。

技术介绍

[0002]高铝陶瓷按含氧化铝的多少分别有75瓷、80瓷、85瓷、90瓷、92瓷、95瓷、99瓷等，比如含95％氧化铝瓷就叫95瓷，其它以此类推。高铝陶瓷材料配比主要是刚玉相a
‑
Al2O3粉体，其余是按配方添加的各种小料，各种小料统称添加剂。例如，三元瓷如Ca
‑
Si
‑
Al系、Mg
‑
Si
‑
Al系，也就是配方中有3种成分的材料组成；四元瓷如Mg
‑
Ca
‑
Si
‑
Al系、Ba
‑
Mg
‑
Si
‑
Al系、Zr
‑
Ca
‑
Si
‑
Al系、Cr
‑
Ca
‑
Si
‑
Al系等，也就是配方中有4种成分的材料组成；多元瓷由选择Ca，Mg，Ba，Zr，Y，Cr，Ti，Mn，Zn
……
2种以上和固定Si、Al组成，也就是配方中含4种以上成分的材料组成。按传统式高铝陶瓷材料的选择，配方中各成分材料都是以单一形式的单质化工材料，如a
‑
Al2O3，SiO2，CaCO3，CaO，MgCO3，MgO，BaCO3，Y2O3，ZrO2，Cr2O3，TiO2，ZnO等和自然化合矿物材料(由2种以上成分组成，如高岭土、膨润土、滑石粉，锆英砂、线硅石、方解石、石灰石，白云石、石英等)加入的。
[0003]传统式加工高铝陶瓷粉体工艺就是按配方中各化学成分比例要求，选择大于3种以上的材料加入混合球磨细加工，比如传统钙系三元瓷配方：a
‑
Al2O3/93.5，高领土/1.97，SiO2/1.28，CaCO3/3.25四种材料，而有的高铝多元瓷配方选择材料甚至高达七八种之多。一个配方中加入各成分材料较多，而按事先设计要达到较理想化的要求，要通过混料球磨搅拌加工，使各物料达到相对均匀，同时又要使各物料经过球磨加工后颗粒变细以达到一个合理的颗粒级配。在球磨加工粉体时，要用球磨子来加工粉体，同时，加入适量的助磨剂或粘结剂球磨一定的时间，初加工好的粉体待后续再加工，后续再将混合粉体烧结成瓷。
[0004]传统的工艺方法存在以下不足之处：（1）在配方设计方面和材料选择上，为了在加工高铝陶瓷整个过程使工艺更有可操作性，增加可塑性等各性能和成本低价点必须要选择矿物原料；按设计配方要求再选择其它成分的化工原料。这样，一个配方中所选择的成分原材料品种就更多，给原材料按要求控制增加更大更多的难度。
[0005]（2）在此传统工艺下加工的多成分混合粉体，其颗粒度分布较宽，也就是说粒径最大值和最小值相差较大，促使烧成温度不一致；同时，加入的原材料品种较多，会存在各材料被球磨加工度差异较大，形成单一品种原材料颗粒有较粗或较细。这样就阻碍高铝陶瓷在同一温度下的烧结，致使烧结温度提高。
[0006]（3）从高铝陶瓷构成来说；高铝陶瓷是由晶相、玻璃相、气孔三部分组成的。由以上工艺制得的高铝陶瓷会存在晶相的晶粒大小相差大，晶粒发育不完全，形状不规整，致使高铝陶瓷机电性能差，机械强度忽高忽低散差大；由于形成玻璃相的原材料加工分散不够，使玻璃相生成较少，并且扎堆团聚，影响后续的封接性能，导致封接强度低和气密性差；由于原材料的混合加工各材料的颗粒大小相差太大，外形异状，成型时容易架桥形成空隙，在烧
结时产生的玻璃相少，得不到玻璃相的完全湿润填充，陶瓷体内留下间隙而形成气孔。
[0007]（4）传统的高铝陶瓷的耐强酸性能差，主要是其含有较活泼的碱金属盐、碱土金属氧化物或及其碳酸盐，极容易与强酸发生化学反应，即其不耐强酸的腐蚀，从而大幅度降低了高铝蜂窝陶瓷的机械强度和使用寿命，从而限制了其使用领域。
[0008]随着高温工业技术要求的提高，具备良好的抗高温及耐强酸腐蚀性能的高铝蜂窝陶瓷制品在化工领域得到广泛应用，但大多数高铝蜂窝陶瓷材料的热膨胀系数大，在酸性条件下，特别是存在有氢氟酸的情况下，高铝蜂窝陶瓷制品中的二氧化硅、碱金属、碱土金属氧化物极易与氢氟酸发生化学反应，即被氢氟酸腐蚀，致使产品腐蚀而损坏，其使用寿命大打折扣。

技术实现思路

[0009]本专利技术的目的在于克服上述现有技术中存在的缺点，提供一种能耐低浓度氢氟酸腐蚀的高铝陶瓷材料及其制备方法。
[0010]为解决以上技术问题，本专利技术采用的技术方案：耐低浓度氢氟酸腐蚀的高铝蜂窝陶瓷材料的制备方法，原料配方按重量百分比wt％为：α
‑
氧化铝粉95～98、重晶石0.5～2.0、滑石0.3～1.5、氧化铬0.1～0.5、锆英砂0.5～1.5、高岭土0.5～2.0，其中各种原料的重量百分纯度为：a
‑
Al2O3粉99.5%～99.8％、重晶石粉96%～99%、滑石90%～95%、工业氧化铬95%～98%、锆英砂95%～98%、高岭土95%～97%,高岭土的含水量为3%～5%，细度250目全通过；包括以下工艺步骤：S1：根据原料配方选择原材料进行配料；S2：采用干法球磨粉碎，球磨时间38～48h，细度控制在过250目筛筛余率为0.01%～0.20%；S3：加入原料重量比为5%～9%的添加剂，用清水混合均匀，混料搅拌时间30～40min；所述的添加剂为HPMC纤维素、淀粉、甲基纤维素、乙二醇的一种或多种混合；S4：真空捏练成泥段，真空度在
‑
0.095MPa以上，泥段水份控制在12%～14%之间；S5：泥段陈腐24～48h；S6：挤压成型，制作蜂窝陶瓷粗坯；S7：将蜂窝陶瓷粗坯放到微波炉中干燥，烘干时间为8～12h；S8：对干燥后的蜂窝陶瓷粗坯进行精加工；S9：装坯，在1600～1650℃氧化气氛烧结，烧制成一种耐低浓度的氢氟酸腐蚀高铝蜂窝陶瓷。
[0011]专利技术原理概要：（1）高含量的刚玉相三氧化铝以酸性氧化物形式存在,具有能耐强酸的特点。
[0012]（2）显著降低极易与氢氟酸发生化学反应的二氧化硅的含量，或者不加二氧化硅，即用锆英砂替代二氧化硅。ZrO2也耐强酸腐蚀性比较好。
[0013]（3）重晶石BaSO
4 本身是强酸弱碱盐类,则在比硫酸更强的酸也难以与其发生化学反应，从而使其在氢氟酸浓度低于5%的条件下难以发生化学反应，则能保持高铝蜂窝陶瓷制品仍经久耐用。
[0014]本专利技术的进步效果：为了提高其耐低浓度氢氟酸的腐蚀，将耐腐蚀的原料加入到
材料中去，且又用锆英砂替代极易与氢氟酸的二氧化硅，另根据碱金属和碱土金属的金属活泼性排序，以碱土金属原子序数大和原子量大活泼性差，因而引进碱土金属盐或其氧化物，越难与强酸发生化学反应；本专利技术的耐低浓度氢氟酸腐蚀高铝蜂窝陶瓷的制备方法得到本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.耐低浓度氢氟酸腐蚀的高铝蜂窝陶瓷材料的制备方法，其特征在于：原料配方按重量百分比wt％为：α
‑
氧化铝粉95～98、重晶石0.5～2.0、滑石0.3～1.5、氧化铬0.1～0.5、锆英砂0.5～1.5、高岭土0.5～2.0，其中各种原料的重量百分纯度为：a
‑
Al2O3粉99.5%～99.8％、重晶石粉96%～99%、滑石90%～95%、工业氧化铬95%～98%、锆英砂95%～98%、高岭土95%～97%，高岭土的含水量为3%～5%，细度250目全通过；包括以下工艺步骤：S1：根据原料配方选择原材料进行配料；S2：采用干法球磨粉碎，球磨时间38...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘辉敏，
申请(专利权)人：江西省科兴特种陶瓷有限公司，
类型：发明
国别省市：