注凝成型法生产氧化铝泡沫陶瓷的工艺方法技术

注凝成型法生产氧化铝泡沫陶瓷的工艺方法，涉及一种铝合金、铜合金以及高温钢铁熔液的精炼、过滤用氧化铝泡沫陶瓷的生产方法。将聚氨酯泡沫氢氧化钠水溶液加热处理，水洗至无碱液残留并干燥。将粉体氧化铝，单体丙烯酰胺，引发剂过硫酸铵，交联剂N，N′-亚甲基双丙烯酰胺以及增韧剂二氧化锆与水混合。将干燥聚氨酯泡沫浸入浆料中，通过反复蘸浆-挤浆，制得素胚。将素胚置于烘箱中，使单体发生聚合反应得到注凝成型体；置于高温炉中，自然冷却得到产品。本发明专利技术具有浆料配制无需分散剂，成型设备简单，可以成型复杂形状和成本低廉等优点，特别是所得产品净尺寸稳定性好，大大减少了常温干燥期及烧结初期因尺寸收缩导致素胚开裂的几率。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种生产氧化铝泡沫陶瓷的工艺方法，特别是涉及一种。
技术介绍
泡沫陶瓷是一种具有诸多优良特性的陶瓷材料，是继普通多孔陶瓷、蜂窝多孔陶瓷之后，新兴起的第三代多孔陶瓷产品，这种高技术陶瓷的气孔率通常高达70%-90%，其孔道结构是呈互相连接的迷宫式三维网状骨架结构的多孔体，其结构犹如钢化了的泡沫塑料或瓷化了的海绵体。因此，这种特殊结构造型非常适合用作熔融金属的过滤。随着航空航天、军事和电子技术的迅速发展，对铸件质量的要求日益提高，采用泡沫陶瓷过滤获得的洁净金属熔液的方法已受到高度重视，并已开始应用。 在铸造行业的浇注过程中，很容易引入气体，混入或形成非金属夹杂物，这些气体和夹杂物将降低铸件的使用性能及加工性能，使废品率升高。采用泡沫陶瓷过滤金属液，通过机械拦截、整流和深层吸附这三种过滤净化机理，可有效地减少或消除其中的非金属夹杂物和气体，净化液态金属或合金，提高生产效率，改善铸件内部质量、工作性能以及机加性能。泡沫陶瓷由于同时具有过滤面积大、热震稳定性能好、化学稳定性好和抗金属液冲击能力强以及过滤效率高等优点，可以大大降低铸件的废品率。泡沫陶瓷用于熔融金属过滤必须要满足以下两个条件一是不能和被过滤的熔融金属发生化学反应；二是要拥有良好的抗热震性及抗折强度。因此泡沫陶瓷的选择依据因金属或合金的使用性能和加工性能要求的不同而不同。例如，对于铝合金和铜合金熔体的过滤，可选用堇青石材质泡沫陶瓷；对于球墨铸铁、不锈钢等高温合金熔体，由于钢铁合金比重更大，熔点更高，就要求过滤用泡沫陶瓷在高温下的强度、软化温度以及抗热震性都要比过滤铝、铜合金熔体的泡沫陶瓷要高，通常可选用氧化铝和碳化硅材质的泡沫陶瓷，滤片的孔径尺寸一般为10-30PPI。利用泡沫陶瓷对金属熔体进行过滤净化已经有几十年了，自从1978年美国专利技术了氧化铝、高岭土等材质的泡沫陶瓷，并成功应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，并研制出多种材质，适合于不同用途的泡沫陶瓷过滤器，如氧化锆，氧化硅，氮化硅等高温泡沫陶瓷。目前为止，各类泡沫陶瓷的制备工艺大致如下 准备有机泡沫材料模板一配制陶瓷楽■料一向模板上涂覆楽■料一素胚干燥一烧结一得到制品。制备过程中的关键步骤是选用一种合适的分散介质和分散剂将陶瓷粉末进行分散，制成浆料涂覆到模板上，这就要求制备出高固相含量、稳定性和流动性能都良好的浆料，然而制备泡沫陶瓷时浆料的流动性和稳定性是相互矛盾的，这会导致已经涂覆到有机泡沫表面的浆料在干燥脱水过程中出现流涎现象，浆料分布不均的素胚由于收缩尺寸不同，还会产生细小裂纹，烧结时会发生开裂，无法得到合格的产品。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种。该工艺通过在低粘度，高固相含量的料浆中加入小分子单体，在交联剂和引发剂的作用下，使料浆中的单体快速交联聚合，形成三维网状结构，使料浆原位固化成型，基本消除了普通浆料的流涎现象，消除了分散剂种类和用量对浆料流变性的影响。通过干燥，去除有机物，烧结等过程，得到所需的泡沫陶瓷。本专利技术的目的是通过以下技术方案实现的 ，所 述工艺方法包括以如下摩尔比的原料丙烯酰胺I. 00 ;过硫酸铵O. 005 O. 05 ;N，N'-亚甲基双丙烯酰胺O. 005 O. 03 ;加入到水中得到质量分数为25%的反应液,并按如下质量配比氧化招二氧化错25%的反应液=50^70 Γ10 :3(Γ50 ;高速球磨上述原料，可制得浆料，将聚氨酯泡沫在50°C，10%氢氧化钠水溶液中加热处理30min，之后水洗至无碱液残留并干燥，备用，将经过预处理的聚氨酯泡沫干燥后浸入上述浆料中，通过反复蘸浆一挤浆的过程，直至得到粉体粘附量达到工艺要求的素胚；将所得素胚置于50°C的烘箱中反应2h，得到注凝成型体；将注凝成型体自然干燥至含水量小于1% ;将干燥后的注凝成型体置于高温炉中，以f 3°C /min的速度升温至140(Tl60(rC并保温2h，自然冷却即得到氧化铝泡沫陶瓷。所述的，其所述工艺提到的氧化铝和二氧化锆粒径范围为IOiTlOOO目。所述的，其所述工艺提到的聚氨酯泡沫的孔径介于1(Γ60ΡΡΙ之间。本专利技术的优点与效果是 1.本专利技术注凝成型的定型过程是靠浆料中小分子单体原位聚合形成交联网状结构的凝胶体来实现的，所以成型坯体组分均匀，密度均匀，缺陷少； 2.本专利技术工艺制备的素胚强度高，可进行机械再加工，真正实现净尺寸成型； 3.本专利技术工艺不使用分散剂，消除了分散剂种类和用量对浆体稳定性的影响。具体实施例方式下面结合实施例对本专利技术进行详细说明。本专利技术注凝成型技术是将传统的陶瓷工艺和高分子化学结合在一起，将单体聚合反应灵活地引入到泡沫陶瓷成型工艺中，通过制备低粘度，高固相含量的陶瓷料浆来实现净尺寸成型，高强度，高密度，均匀性好的陶瓷胚体要求。该工艺是通过在低粘度，高固相含量的料浆中加入小分子单体，在交联剂和引发剂的作用下，使料浆中的单体快速交联聚合，形成三维网状结构，使料浆原位固化成型，基本消除了普通浆料的流涎现象，消除了分散剂种类和用量对浆料流变性的影响。最后通过干燥，去除有机物，烧结等过程，可得到所需的泡沫陶瓷。所涉及的氧化铝泡沫陶瓷适用于铝及铜的合金以及钢铁熔液的过滤净化。实施例I : 将孔径20ΡΡΙ,尺寸100X 100X 25mm的聚氨酯泡沫浸入50°C的10%氢氧化钠水溶液中，30min后取出，经水洗至中性并自然晾干，备用。取单体丙烯酰胺71克，引发剂过硫酸钾5.8克和交联剂N，Ni -亚甲基双丙烯酰胺3. 2克，加入到240克水中混合均匀，在高速球磨机中将335克氧化铝粉末和65克二氧化锆粉末与上述水溶液混合制成浆料。将备用的聚氨酯泡沫在浆料中通过反复蘸浆-挤浆过程使泡沫网络上粘附有浆料，并离心除去多余浆料。接着将制得的素胚置于50°C的烘箱中反应2h，经自然干燥至含水量小于1%，可得到注凝成型制品。最后，在高温炉中，以1°C /min的速度升温至1550°C进行烧结，并保温2h，自然冷却即可得到氧化铝泡沫陶瓷。实施例2: 将孔径10PPI,尺寸100X 100X 25mm的聚氨酯泡沫浸入50°C的10%氢氧化钠水溶液中，25min后取出，经水洗至中性并自然晾干，备用。取单体丙烯酰胺70克，引发剂过硫酸铵6.4克和交联剂N，Ni -亚甲基双丙烯酰胺3. 6克，加入到240克水中混合均匀，在高速球磨机中将300克氧化铝粉末和20克二氧化锆粉末与上述水溶液混合均匀，制成浆料。将备用的聚氨酯在浆料中通过反复蘸浆-挤浆过程使泡沫网络上粘附有浆料，并离心除去多余浆料。接着将制得的素胚置于50°C的烘箱中反应2h，可得到注凝成型制品并自然干燥至含 水量小于1%。最后，在高温炉中，以1°C /min的速度升温至1550°C进行烧结，并保温2h，自然冷却即可得到氧化铝泡沫陶瓷。实施例3: 将孔径30PPI,尺寸100X 100X 25mm的聚氨酯泡沫浸入50°C的10%氢氧化钠水溶液中，30min后取出，经水洗至中性并自然晾干，备用。取单体丙烯酰胺80克，引发剂过硫酸铵8. 2克和交联剂N，Ni -亚甲基双丙烯酰胺I. 8克，加入到270克水中混合均匀，在高速球磨机中将350克氧化铝粉末50克二氧化锆粉末与上本文档来自技高网...

【技术保护点】
注凝成型法生产氧化铝泡沫陶瓷的工艺方法，其特征在于，所述工艺方法包括：以如下摩尔比的原料：丙烯酰胺1.00；过硫酸铵0.005~0.05；N，N′？亚甲基双丙烯酰胺0.005~0.03；加入到水中得到质量分数为25%的反应液，并按如下质量配比：氧化铝：二氧化锆：25%的反应液=50~70：1~10：30~50；高速球磨上述原料，可制得浆料，将聚氨酯泡沫在50℃，10%氢氧化钠水溶液中加热处理30min，之后水洗至无碱液残留并干燥，备用，将经过预处理的聚氨酯泡沫干燥后浸入上述浆料中，通过反复蘸浆—挤浆的过程，直至得到粉体粘附量达到工艺要求的素胚；将所得素胚置于50℃的烘箱中反应2h，得到注凝成型体；将注凝成型体自然干燥至含水量小于1%；将干燥后的注凝成型体置于高温炉中，以1~3℃/min的速度升温至1400~1600℃并保温2h，自然冷却即得到氧化铝泡沫陶瓷。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：张文政，王国霖，李晓晨，刘宇，刘艺，
申请(专利权)人：沈阳化工大学，
类型：发明
国别省市：