1.本發(fā)明涉及泡沫陶瓷生產(chǎn)技術領域，尤其涉及一種高強度氧化鋁泡沫陶瓷的制備方法。

背景技術：

2.氧化鋁泡沫陶瓷由于其具有低密度、高硬度、高強度、高溫穩(wěn)定性及耐腐蝕的特點，備受金屬熔體鑄造行業(yè)的青睞，被廣泛應用在鋁及鋁合金熔體的過濾，使用溫度約為700

?

800℃。氧化鋁泡沫陶瓷過濾獲得的鋁熔體合格率高，鮮有其他雜質，在一定程度上有效地提高了鑄件的性能。

3.目前氧化鋁泡沫陶瓷的制備方法多采用有機前驅體浸漬法，即利用聚氨酯海綿作為前驅體模板，在預處理好的漿料中進行反復浸漬、輥壓使?jié){料均勻附著在海綿的網(wǎng)絲上，經(jīng)過窯爐燒成，將有機物燒除，形成與前驅體相應的形貌，具有高通孔率的泡沫陶瓷材料。而在這一工藝中，漿料的制備是至關重要的環(huán)節(jié)，也是研究重點。現(xiàn)有技術中，在制備氧化鋁泡沫陶瓷漿料時引入了磷酸二氫鋁作為陶瓷的固化劑，磷酸二氫鋁可以有效地增強陶瓷的強度，能夠使氧化鋁陶瓷燒成溫度低至1300℃，陶瓷本身仍可以存在有較高的機械強度，可以符合鑄造的工況需求。例如，中國發(fā)明專利cn107353039b中公開的一種氧化鋁泡沫陶瓷噴漿生產(chǎn)工藝中，以磷酸二氫鋁或硅溶膠作為固化劑。由于磷酸二氫鋁獲取簡單，工藝成本低廉，對比其他制備方法效益十分可觀。因此，以磷酸二氫鋁作為陶瓷的固化劑受到業(yè)內的普遍認可，并得到了廣泛應用。但是磷酸二氫鋁存在一個致命的缺點，在于磷酸二氫鋁的引入會使陶瓷漿料的ph值處在5以下，屬于酸性，具有腐蝕生產(chǎn)設備及場地的風險。而且生產(chǎn)廢水的處理與排放也是一大問題，會影響周圍環(huán)境。再者市面上適用于酸性條件下的添加劑較少，漿料的性能很難通過添加劑調節(jié)，導致漿性不穩(wěn)定，在生產(chǎn)時，容易造成前驅體涂覆不均勻，堵塞空洞等缺陷。

技術實現(xiàn)要素：

4.本發(fā)明所要解決的技術問題在于，提供一種高強度氧化鋁泡沫陶瓷，可以有效實現(xiàn)低溫燒成，使陶瓷獲得高強度、高通孔率性能的同時，具備生產(chǎn)工藝簡易低廉、環(huán)保無害的特點。

5.為達到上述技術效果，本發(fā)明提供了一種高強度氧化鋁泡沫陶瓷，其由前驅體浸漬漿料均勻浸漬涂覆到海綿體上，經(jīng)過干燥燒成獲得，其中，所述前驅體浸漬漿料包括以重量份計的下述原料：α

?

al2o3粉60

?

75份、高嶺土10

?

25份、菱鎂礦6

?

14份、硅微粉1

?

13份、水玻璃3.5

?

4.5份、pva溶液6

?

10份。

6.優(yōu)選地，所述水玻璃的模數(shù)為2.5~3.5；所述pva溶液濃度為5

?

15%，所述pva的醇解度為95

?

99%，所述pva的聚合度為5000

?

7000；

所述前驅體浸漬漿料的ph≥7。

7.優(yōu)選地，所述α

?

al2o3粉的粒徑為0.5

?

2.0μm，所述高嶺土粒徑為60

?

65μm，所述菱鎂礦粒徑為0.5

?

2.0μm，所述硅微粉粒徑0.2

?

0.4μm。

8.優(yōu)選地，所述高強度氧化鋁泡沫陶瓷的通孔率＞80%，常溫抗壓強度＞3.0mpa，800℃一次空氣熱震后殘余抗壓強度＞2.1mpa。

9.本發(fā)明還提供了一種上述高強度氧化鋁泡沫陶瓷的制備方法，包括以下步驟：s1：將原料按配比混合后球磨，得到前驅體浸漬漿料；s2：海綿體浸漬在所述前驅體浸漬漿料中，輥壓后形成第一漿層；s3：將s2所得海綿體再次浸漬在所述前驅體浸漬漿料中，輥壓后形成第二漿層；s4：待所述第一漿層和第二漿層干燥后，在海綿體表面噴涂所述前驅體浸漬漿料，形成第三漿層；s5：待所述第三漿層干燥后，將所述海綿體送至窯爐燒成，得到高強度氧化鋁泡沫陶瓷成品。

10.優(yōu)選地，步驟s1中，所述前驅體浸漬漿料的粘度為4200

?

4800mpa

·

s；所述前驅體浸漬漿料的ph≥7。

11.優(yōu)選地，所述海綿體的形狀為圓柱形，所述海綿體的直徑為30~100mm，所述海綿體的厚度為10~30mm，所述海綿體的孔隙密度為15~35ppi。

12.優(yōu)選地，所述第一漿層的上漿量為10~20wt%；所述第二漿層的上漿量為70~80 wt %；所述第三漿層的上漿量為5~15 wt %。

13.優(yōu)選地，步驟s5中，所述第三漿層干燥后的含水量低于3wt%，所述海綿體的燒成溫度為1250

?

1350℃。

14.優(yōu)選地，所述高強度氧化鋁泡沫陶瓷成品的通孔率＞80%，常溫抗壓強度＞3.0mpa，800℃一次空氣熱震后殘余抗壓強度＞2.1mpa。

15.實施本發(fā)明，具有如下有益效果：1、本發(fā)明提供的高強度氧化鋁泡沫陶瓷，其由前驅體浸漬漿料均勻浸漬涂覆到海綿體上，經(jīng)過干燥燒成獲得。采用水玻璃與有機pva溶液作為復合固化劑，其中pva溶液能夠有效地使無機物漿料更好的附著在有機海綿體上，從而提高上漿量和上漿均勻度，最終得到具有高通孔率的氧化鋁泡沫陶瓷。

16.2、本發(fā)明提供的高強度氧化鋁泡沫陶瓷，在原料配方上，α

?

al2o3粉、高嶺土、菱鎂礦、硅微粉通過特定比例混合，一方面通過高嶺土、菱鎂礦、硅微粉的協(xié)同作用降低al2o3的燒結溫度，同時與水玻璃共同作用，實現(xiàn)了在1250

?

1350℃左右燒成后具有較高強度的氧化鋁泡沫陶瓷。另一方面通過在配方中引入菱鎂礦，進一步增強材料的抗熱震性，最終得到的氧化鋁泡沫陶瓷在具有高通孔率的同時也具有較高的機械強度。

17.3、本發(fā)明提供的高強度氧化鋁泡沫陶瓷的制備方法，采用水玻璃與pva溶液作為復合固化劑，其中pva溶液能夠在常溫環(huán)境下對漿料中的陶瓷顆粒進行粘接，并且在漿料中構建一個膠體環(huán)境，有利于顆粒的懸浮，改善漿料的懸浮性。水玻璃作為一種高溫固化劑，可以有效使氧化鋁泡沫陶瓷在1250

?

1350℃左右燒成后具有較高的強度，實現(xiàn)了節(jié)約燃料成本與獲得優(yōu)異性能的統(tǒng)一。更為重要的是，水玻璃在漿料中營造的是一個堿性或弱堿性

環(huán)境，中堿性的漿料環(huán)境能夠有效降低漿料對設備的腐蝕，生產(chǎn)廢水更易于處理。另外擴大了添加劑的選擇范圍，漿料性能可操作性、可調控性更高。

18.3、本發(fā)明提供的高強度氧化鋁泡沫陶瓷的制備方法，在漿料上漿階段采用三次上漿，分別形成第一漿層、第二漿層和第三漿層，三次上漿的上漿量和上漿目的均不相同。第一次上漿的目的在于改善海綿體的疏水表面，形成有利于漿料附著的過渡層；第二次上漿的目的在于在過渡層的基礎上大量上漿，以形成后續(xù)的氧化鋁泡沫陶瓷主體；第三次上漿的目的在于對產(chǎn)品表面進行修飾，使其線條更加圓潤粗壯。通過以上制備工藝的整體配合制備得到高強度、高通孔率的氧化鋁泡沫陶瓷。

具體實施方式

19.為使本發(fā)明的目的、技術方案和優(yōu)點更加清楚，下面將對本發(fā)明作進一步地詳細描述。

20.以磷酸二氫鋁作為陶瓷的固化劑受到業(yè)內的普遍認可，并得到了廣泛應用。但是磷酸二氫鋁存在一個致命的缺點，在于磷酸二氫鋁的引入會使陶瓷漿料的ph值處在5以下，屬于酸性，具有腐蝕生產(chǎn)設備及場地的風險。而且生產(chǎn)廢水的處理與排放也是一大問題，會影響周圍環(huán)境。再者市面上適用于酸性條件下的添加劑較少，漿料的性能很難通過添加劑調節(jié)，導致漿性不穩(wěn)定，在生產(chǎn)時，容易造成前驅體涂覆不均勻，堵塞空洞等缺陷。

21.為解決上述問題，本發(fā)明提供了一種高強度氧化鋁泡沫陶瓷，其由前驅體浸漬漿料均勻浸漬涂覆到海綿體上，經(jīng)過干燥燒成獲得，其中，所述前驅體浸漬漿料包括以重量份計的下述原料：α

?

al2o3粉60

?

75份、高嶺土10

?

25份、菱鎂礦6

?

14份、硅微粉1

?

13份、水玻璃3.5

?

4.5份、pva溶液6

?

10份。

22.本發(fā)明以al、si、mg作為氧化鋁陶瓷的主體，采用α

?

al2o3粉、高嶺土、菱鎂礦、硅微粉等作為主要原料。因為α

?

al2o3粉、菱鎂礦、硅微粉等都屬于瘠性原料，本身不具備有塑性及懸浮性能、難以制漿，故需要添加固化劑等外加劑輔助成漿?，F(xiàn)有技術中，常常以磷酸二氫鋁作為陶瓷的固化劑，但是在使用的過程中出現(xiàn)了上述所描述的諸多問題。本發(fā)明提供的高強度氧化鋁泡沫陶瓷采用水玻璃與有機pva溶液作為復合固化劑，具有較高的機械強度，同時具有高通孔率。所述高強度氧化鋁泡沫陶瓷的通孔率＞80%，常溫抗壓強度＞3.0mpa，800℃一次空氣熱震后殘余抗壓強度＞2.1mpa。生產(chǎn)獲得的泡沫陶瓷材料十分符合鑄造行業(yè)的需求，故具有廣闊的市場前景。

23.具體地，所述復合固化劑中，水玻璃是指硅酸鈉的水溶液，其中硅酸鈉俗稱泡花堿，是一種無機物，化學式為na2o

·

nsio2，是一種可溶性的無機硅酸鹽。優(yōu)選地，所述水玻璃的重量份為3.5

?

4.5份。示范性的水玻璃重量份為3.6份、3.8份、4份、4.3份，本發(fā)明不做限定。

24.硅酸鈉中的模數(shù)為化學式中的n，n=sio2/na2o（摩爾比），模數(shù)顯示了硅酸鈉的組成，是硅酸鈉的重要參數(shù)，影響著硅酸鈉的物理和化學性質。硅酸鈉模數(shù)越大，si含量越多，硅酸鈉粘度增大，易于分解硬化，粘結力增大。選擇合數(shù)的模數(shù)有利于提高粘結力，并且增強氧化鋁泡沫陶瓷的物料強度。硅酸鈉的模數(shù)過大會導致難以形成水溶液，硅酸鈉的模數(shù)過小會降低粘結強度。優(yōu)選地，所述水玻璃的模數(shù)為2.5~3.5，更佳地，所述水玻璃的模數(shù)為

3。值得一提的是，廢水處理是陶瓷行業(yè)的一大難題，廢水排放必須符合gb25464

?

2010國家標準。國標中廢水ph值是一項重要的性能指標，本發(fā)明的采用的水玻璃模數(shù)為2.5~3.5，溶液呈弱堿偏中性，其產(chǎn)生的弱堿偏中性廢水相較于利用磷酸二氫鋁制漿產(chǎn)生的酸性廢水而言，更容易處理以滿足國標排放要求。本發(fā)明所述前驅體浸漬漿料的ph≥7。生產(chǎn)產(chǎn)生的弱堿偏中性廢水只需要通入一定量的co2，便可成功將其ph值調節(jié)至6

?

9之間，符合國標排放標準，大大降低了廢水處理成本和效率。

25.另外，需要說明的是，水玻璃是一種堿性激發(fā)劑，水解后產(chǎn)生硅酸膠體和氫氧化鈉，能夠在漿料中營造的是一個堿性或弱堿性環(huán)境?，F(xiàn)有技術中，加入磷酸二氫鋁后漿料為酸性環(huán)境，市面上適用于酸性條件下的添加劑較少，導致漿料的性能很難通過添加功能性助劑而加以改善。本發(fā)明的漿料為堿性環(huán)境，更有利于擴大添加劑的選擇范圍，提高漿料性能的可操作性和可調控性。除此之外，漿料的堿性環(huán)境能夠有效降低漿料對設備的腐蝕，而且又有利于生產(chǎn)廢水的處理和達標。

26.而且，水玻璃是一種高溫固化劑，氧化鋁陶瓷的燒結溫度一般在1600℃左右，如將氧化鋁泡沫陶瓷置于1600℃溫度下燒成將出現(xiàn)性能過剩的情況，因為氧化鋁泡沫陶瓷的應用工況一般在700

?

800℃，完全燒結后的氧化鋁其強度較高，遠遠超過工況要求，其次燒成能耗也極高。目前常用的做法是將氧化鋁泡沫陶瓷的燒成溫度控制在1250

?

1350℃，降低陶瓷的燒成溫度，可以節(jié)能降耗。但是氧化鋁陶瓷在常規(guī)條件下在1250

?

1350℃是無法燒結的，其機械強度極低，根本無法滿足要求。本發(fā)明通過引入水玻璃這一高溫固化劑，則可解決上述問題，水玻璃在1300℃左右存在極好的粘黏性，可以有效地將陶瓷顆粒連接起來，增強其機械強度，實現(xiàn)了節(jié)約燃料成本與獲得優(yōu)異性能的統(tǒng)一。

27.最后，水玻璃亦是一種良好的分散劑，可以有效調節(jié)漿料的分散性，在漿料中構建一個膠體環(huán)境，有利于顆粒的懸浮，改善漿料的懸浮性。

28.除上述水玻璃之外，所述復合固化劑中還包括pva溶液，pva溶液是指聚乙烯醇的水溶液，優(yōu)選地，所述pva溶液的濃度為5

?

15%。更佳地，pva溶液的濃度為10%。所述聚乙烯醇是一種有機化合物，化學式為[c2h4o]

n

，外觀是白色片狀、絮狀或粉末狀固體，無味，可溶于水。所述pva溶液在原料中的重量份為6

?

10份。優(yōu)選地，所述水玻璃的重量份為7

?

9份。示范性的水玻璃重量份為8份、8.5份、9份、9.5份，本發(fā)明不做限定。

[0029]

聚乙烯醇的物理性質受化學結構、醇解度、聚合度的影響。聚合度增大，水溶液粘度增大，成膜后的強度和耐溶劑性提高，但水中溶解性、成膜后伸長率下降。優(yōu)選地，所述pva的聚合度為5000

?

7000。更佳地，所述pva的聚合度為6000，有利于提高漿料成膜后的膜強度和粘接強度。醇解度是衡量 pva 分子中親水性羥基和疏水性乙?；喙训囊粋€重要指標。隨著醇解度降低，pva的乳化分散能力、對疏水性材料粘接性能、水溶解性能和黏度穩(wěn)定性等均有所提高，但膜強度、耐水性則相應降低，并且易于起泡和結團。優(yōu)選地，所述pva的醇解度為95

?

99%。更佳地，所述pva的醇解度為98%。醇解度98%屬于完全醇解的醇解度，有利于增強成膜強度。

[0030]

另外，pva溶液屬于有機固化劑，其能夠在常溫環(huán)境下對漿料中的陶瓷顆粒進行粘接，并且在漿料中構建一個膠體環(huán)境，有利于顆粒的懸浮，改善漿料的懸浮性。并且利用相似相溶原理，有效地使無機物漿料更好的附著在有機海綿體上。

[0031]

與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明采用水玻璃和pva溶液作為復合固化劑，方可有效制成漿

料與前驅體結合度高的坯體以及獲得低溫燒成的氧化鋁泡沫陶瓷。與單獨的水玻璃相比，本發(fā)明所述復合固化劑中的pva常溫條件下粘接性更好，其次根據(jù)相似相溶原理，可以更有效的使無機漿料在pva的作用下更好的附著到有機海綿前驅體上，而不是像水玻璃只具有粘結的作用。單獨采用水玻璃作為粘接劑，無法解決本發(fā)明成型階段漿料在前驅體上浸漬涂覆完整的技術問題。而與單獨使用pva溶液相比，本發(fā)明所述具有的優(yōu)點主要在于，pva作為一類有機固化劑，在1300℃前已經(jīng)燃燒完畢，而此溫度下的氧化鋁坯體還遠遠未達到燒結，會導致坯體強度大大降低，甚至會導致陶瓷坯體顆粒與顆粒之間失去粘連而坍塌，而本發(fā)明引入了水玻璃作為高溫粘接劑，可以有效保證氧化鋁坯體在1300℃下借由粘合劑的粘連效果而獲得具有高強度的氧化鋁泡沫陶瓷。單獨采用pva溶液為固化劑，無法解決本發(fā)明中低溫燒成獲得氧化鋁泡沫陶瓷的問題。

[0032]

上述水玻璃和pva溶液作為復合固化劑，將原料中的無機物粘結起來。具體地，本發(fā)明提供的一種高強度氧化鋁泡沫陶瓷的原料中還包括以下無機物：原料中包含α

?

al2o3粉，α

??

al2o3，俗稱剛玉，是所有氧化鋁中最穩(wěn)定的物相，是氧化鋁泡沫陶瓷的主要原料，氧化鋁陶瓷的燒結溫度主要由其化學組成中的含量來決定，含量越高，瓷料的燒結溫度越高。為了實現(xiàn)低溫燒成氧化鋁泡沫陶瓷，應適當減少氧化鋁含量，但是氧化鋁含量過低會影響成品強度。優(yōu)選地，所述α

?

al2o3粉的重量份為60

?

75份。更佳地，所述α

?

al2o3粉的重量份為64

?

71份，示例性的α

?

al2o3粉的重量份為65份、68份、70份，但不限于此。優(yōu)選地，所述α

?

al2o3粉的粒徑為0.5

?

2.0μm，更佳地，所述α

?

al2o3粉的粒徑為0.5

?

1μm。

[0033]

原料中包含高嶺土，高嶺土的主要成分為二氧化硅和氧化鋁。其中，二氧化硅屬于液相的燒結助劑。由于液相的生成溫度低，因而大大地降低了氧化鋁陶瓷的燒結溫度。以實現(xiàn)在較低的燒結溫度條件下制得高強度的氧化鋁泡沫陶瓷。優(yōu)選地，所述高嶺土粉的重量份為10

?

25份。更佳地，所述高嶺土粉的重量份為12.2

?

23份，示例性的高嶺土粉的重量份為13份、16份、19份、22份，但不限于此。優(yōu)選地，所述高嶺土粉的粒徑為60

?

65μm。

[0034]

原料中包含菱鎂礦，菱鎂礦晶體屬三方晶系的碳酸鹽礦物，通常呈晶粒狀或隱晶質致密塊狀，后者又稱為瓷狀菱鎂礦，白或灰白色，含鐵的呈黃至褐色，玻璃光澤，菱鎂礦的組成主要有mgco3。mg元素的引入，一方面可以降低燒結溫度，mgo的加入可以與其它成分生成液相，則在燒結過程中細小的晶體在液相中溶解度增大，小晶體慢慢長大，這樣有利于在燒結初期基體內氣孔的排出，mgo通過固溶體的牽制作用減少晶界的移動，減小復合材料通孔

?

晶界分離的傾向，從而有效抑制al2o3晶粒的異常長大，進而有利于降低燒結溫度。另一方面，鎂元素可以在配方中與鋁，硅形成堇青石，有利于增強材料的抗熱震性，從而形成高強度的氧化鋁泡沫陶瓷。優(yōu)選地，所述菱鎂礦粉的重量份為6

?

14份。更佳地，所述菱鎂礦粉的重量份為8.4

?

10份，示例性的菱鎂礦粉的重量份為8.5份、9份、9.5份，但不限于此。優(yōu)選地，所述菱鎂礦粉的粒徑為0.5

?

2.0μm。更佳地，所述菱鎂礦粉的粒徑為0.5

?

1.0μm。

[0035]

原料中包含硅微粉，所述硅微粉是指石英粉，是用純石英（天然石英或熔融石英）經(jīng)破碎、揀選、清洗、酸處理、高溫熔化、中碎、細磨、分級、除鐵等多道工序加工而成的符合使用要求的粉體。二氧化硅的加入一方面能夠降低燒結溫度，另一方面能夠與鎂、鋁協(xié)同形成堇青石，有利于增強材料的抗熱震性，從而形成高強度的氧化鋁泡沫陶瓷。優(yōu)選地，所述硅微粉的重量份為1

?

13份。更佳地，所述硅微粉的重量份為2.5

?

9.5份，示例性的硅微粉的

重量份為3份、6份、9份，但不限于此。優(yōu)選地，所述硅微粉的粒徑為0.2

?

0.4μm。更佳地，所述硅微粉的粒徑為0.2

?

0.3μm。

[0036]

綜上所述，本發(fā)明通過水玻璃與pva溶液的復合固化劑將無機粉末混合粘結，其中pva溶液能夠在常溫環(huán)境下對漿料中的陶瓷顆粒進行粘接，并且在漿料中構建一個膠體環(huán)境，有利于顆粒的懸浮，改善漿料的懸浮性。并且利用相似相溶原理，有效地使無機物漿料更好的附著在有機海綿體上。水玻璃作為一種高溫固化劑，可以有效使氧化鋁泡沫陶瓷在1250

?

1350℃左右燒成后具有較高的強度，實現(xiàn)了節(jié)約燃料成本與獲得優(yōu)異性能的統(tǒng)一。并且水玻璃在漿料中營造的是一個堿性或弱堿性環(huán)境，擴大添加劑的選擇范圍，漿料性能可操作性、可調控性更高。另外漿料堿性環(huán)境能夠有效降低漿料對設備的腐蝕，生產(chǎn)廢水更易于處理。

[0037]

除此之外，在原料配方上，α

?

al2o3粉、高嶺土、菱鎂礦、硅微粉通過特定比例混合，一方面通過高嶺土、菱鎂礦、硅微粉的協(xié)同作用降低al2o3的燒結溫度，同時與固化劑水玻璃共同作用，實現(xiàn)了在1250

?

1350℃左右燒成后具有較高強度的氧化鋁泡沫陶瓷。另一方面通過在配方中引入菱鎂礦，進一步增強材料的抗熱震性，最終得到的高強度氧化鋁泡沫陶瓷在具有高通孔率的同時也具有較高的機械強度。優(yōu)選地，所述高強度氧化鋁泡沫陶瓷的通孔率＞80%，常溫抗壓強度＞3.0mpa，800℃一次空氣熱震后殘余抗壓強度＞2.1mpa。生產(chǎn)獲得的泡沫陶瓷材料十分符合鑄造行業(yè)的需求，故具有廣闊的市場前景。

[0038]

相應地，本發(fā)明還提供了一種上述高強度氧化鋁泡沫陶瓷的制備方法，包括以下步驟：s1：將原料按配比混合后球磨，得到前驅體浸漬漿料；s2：海綿體浸漬在所述前驅體浸漬漿料中，輥壓后形成第一漿層；s3：將s2所得海綿體再次浸漬在所述前驅體浸漬漿料中，輥壓后形成第二漿層；s4：待所述第一漿層和第二漿層干燥后，在海綿體表面噴涂所述前驅體浸漬漿料，形成第三漿層；本發(fā)明提供的制備方法環(huán)保低耗，工藝簡單，相比與現(xiàn)有技術中的磷酸鹽高溫固化劑，本發(fā)明提出以硅酸鹽高溫固化劑對其進行替代，并復合有機固化劑加強粘結的性能和改善漿料的成膜強度，同時堿性漿料有利于廢水處理和設備保養(yǎng)維護。并且在漿料上漿階段采用三次上漿，分別形成第一漿層、第二漿層和第三漿層，三次上漿的上漿量和上漿目的均不相同。第一次上漿的目的在于改善海綿體的疏水表面，形成有利于漿料附著的過渡層；第二次上漿的目的在于在過渡層的基礎上大量上漿，以形成后續(xù)的氧化鋁泡沫陶瓷主體；第三次上漿的目的在于對產(chǎn)品表面進行修飾，使其線條更加圓潤粗壯。通過以上制備工藝的整體配合制備得到高強度、高通孔率的高強度氧化鋁泡沫陶瓷。

[0039]

具體地，所述步驟s1中，所述前驅體浸漬漿料以下述重量份的原料制成：α

?

al2o3粉60

?

75份、高嶺土10

?

25份、菱鎂礦6

?

14份、硅微粉1

?

13份、水玻璃3.5

?

4.5份、pva溶液6

?

10份。

[0040]

需要說明的是，所述漿料的原料的設計原則同上所述，在此不再贅述。

[0041]

本發(fā)明s1步驟中利用球磨機對混合原料進行研磨，形成具有一定流變性能的漿料，優(yōu)選地，所述前驅體浸漬漿料的粘度為4200

?

4800mpa

·

s。所述前驅體浸漬漿料的粘度由最終產(chǎn)品厚度、網(wǎng)孔情況、產(chǎn)品性能等要求相關聯(lián)。

[0042]

所述步驟s2中，采用海綿體為模板制造氧化鋁泡沫陶瓷，優(yōu)選地，所述海綿體為聚氨酯海綿。聚氨酯海綿的熱解溫度較低，一般在230~ 440 ℃ 之間，聚氨酯海綿發(fā)生劇烈分解，并產(chǎn)生大比例失重，在600~800 ℃之間，聚氨酯中的發(fā)泡添加物發(fā)生分解，最終殘留率占比較低。因此，利用聚氨酯海綿體作為模板制備氧化鋁泡沫陶瓷有利于降低燒成溫度和降低模板殘留物。在上漿前需要對聚氨酯海綿體進行切片及沖壓，優(yōu)選地，所述海綿體的形狀為圓柱形，所述海綿體的直徑為30~100mm，所述海綿體的厚度為10~30mm。所述聚氨酯海綿的孔隙密度將影響氧化鋁泡沫陶瓷的形貌海綿體的通孔率和上漿量，優(yōu)選地，所述聚氨酯海綿的通孔率為15~35ppi。更佳地，所述聚氨酯海綿的通孔率為20~30ppi。

[0043]

所述步驟s2、s3、s4中，對聚氨酯海綿進行上漿，制備泡沫陶瓷最關鍵的是在有機泡沫不堵孔的前提下，涂覆在有機泡沫體上的漿料越多越好，這對陶瓷的強度起著很大的作用。既要排除多余的漿料，又要保證裝料在網(wǎng)絡孔壁上分布均勾，防止堵孔。本發(fā)明在上漿階段采用三次上漿，分別形成第一漿層、第二漿層和第三漿層，三次上漿的上漿量和上漿目的均不相同。第一次上漿的目的在于改善海綿體的疏水表面，形成有利于漿料附著的過渡層，有利于提高上漿量；第二次上漿的目的在于在過渡層的基礎上大量上漿，以形成后續(xù)的高強度氧化鋁泡沫陶瓷主體；第三次上漿的目的在于對產(chǎn)品表面進行修飾，使其線條更加圓潤粗壯，同時能夠使?jié){料在網(wǎng)絡孔壁上更加均勻地分布。優(yōu)選地，所述第一漿層的上漿量為10%~20wt%；所述第二漿層的上漿量為70%~80wt %；所述第三漿層的上漿量為5%~15wt %。更佳地，所述第一漿層的上漿量為15wt%；所述第二漿層的上漿量為75wt %；所述第三漿層的上漿量為10wt %。

[0044]

所述步驟s5中，待干燥后送至窯爐燒成，得到成品。優(yōu)選地，干燥后含水量低于3wt%，所述燒成溫度為1250

?

1350℃。最后對得到的高強度氧化鋁泡沫陶瓷進行性能測試，優(yōu)選地，制得的高強度氧化鋁泡沫陶瓷的通孔率＞80%，常溫抗壓強度＞3.0mpa，800℃一次空氣熱震后殘余抗壓強度＞2.1mpa。

[0045]

為了更好的理解發(fā)明方案，本說明書提供以下實施例加以說明：實施例1高強度氧化鋁泡沫陶瓷及其制備方法：高強度氧化鋁泡沫陶瓷，由下述重量份的原料制成：α

?

al2o3粉64.5份、高嶺土23份、菱鎂礦9.7份、硅微粉2.8份，水玻璃3.5份、pva溶液10份。

[0046]

其中，所述水玻璃的模數(shù)為3；所述pva溶液濃度為10%，所述pva的醇解度為98%，所述pva的聚合度為6000；所述α

?

al2o3粉的粒徑為1.0μm，所述高嶺土粒徑為65μm，所述菱鎂礦粒徑為1.0μm，所述硅微粉粒徑0.3μm。

[0047]

制備方法如下：s1：將原料按上述重量份混合后球磨，得到前驅體浸漬漿料，所述前驅體浸漬漿料粘度為4500mpa

·

s；s2：海綿體浸漬在所前驅體浸漬漿料中，輥壓后形成第一漿層；選取規(guī)格為直徑為46mm，厚度為22mm，30ppi的聚氨酯海綿塊作為上漿模板，所述第一漿層的上漿量為15%。

[0048]

s3：將s2所得海綿體再次浸漬在所前驅體浸漬漿料中，輥壓后形成第二漿層，所述

第二漿層的上漿量為75%；s4：待第一漿層和第二漿層干燥后，在海綿體表面噴涂前驅體浸漬漿料，形成第三漿層，所述第三漿層的上漿量為10%。

[0049]

s5：待干燥后送至窯爐燒成，得到成品。所述干燥后含水量低于3wt%，所述燒成溫度為1250℃。

[0050]

實施例2高強度氧化鋁泡沫陶瓷及其制備方法：高強度氧化鋁泡沫陶瓷，由下述重量份的原料制成：72份、高嶺土20份、菱鎂礦10份、硅微粉6份，水玻璃4份、pva溶液8份。

[0051]

其中，所述水玻璃的模數(shù)為3.5；所述pva溶液濃度為15%，所述pva的醇解度為99%，所述pva的聚合度為7000；所述α

?

al2o3粉的粒徑為2.0μm，所述高嶺土粒徑為60μm，所述菱鎂礦粒徑為2.0μm，所述硅微粉粒徑0.4μm。

[0052]

制備方法如下：s1：將原料按上述重量份混合后球磨，得到前驅體浸漬漿料，所述前驅體浸漬漿料粘度為4200 mpa

·

s；s2：海綿體浸漬在所前驅體浸漬漿料中，輥壓后形成第一漿層；選取規(guī)格為直徑為70mm，厚度為15mm，25ppi的聚氨酯海綿塊作為上漿模板，所述第一漿層的上漿量為10%。

[0053]

s3：將s2所得海綿體再次浸漬在所前驅體浸漬漿料中，輥壓后形成第二漿層，所述第二漿層的上漿量為80%；s4：待第一漿層和第二漿層干燥后，在海綿體表面噴涂前驅體浸漬漿料，形成第三漿層，所述第三漿層的上漿量為10%。

[0054]

s5：待干燥后送至窯爐燒成，得到成品。所述干燥后含水量低于3wt%，所述燒成溫度為1350℃。

[0055]

實施例3高強度氧化鋁泡沫陶瓷及其制備方法：高強度氧化鋁泡沫陶瓷，由下述重量份的原料制成：稱取α

?

al2o3粉75份、高嶺土13份、菱鎂礦9份、硅微粉10份，水玻璃4.5份、pva溶液6份。

[0056]

其中，所述水玻璃的模數(shù)為2.5；所述pva溶液濃度為5%，所述pva的醇解度為95%，所述pva的聚合度為5000；所述α

?

al2o3粉的粒徑為0.5μm，所述高嶺土粒徑為60μm，所述菱鎂礦粒徑為0.5μm，所述硅微粉粒徑0.2μm。

[0057]

制備方法如下：s1：將原料按上述重量份混合后球磨，得到前驅體浸漬漿料，所述前驅體浸漬漿料粘度為4200 mpa

·

s；s2：海綿體浸漬在所前驅體浸漬漿料中，輥壓后形成第一漿層；選取規(guī)格為直徑為90mm，厚度為15mm，20ppi的聚氨酯海綿塊作為上漿模板，所述第一漿層的上漿量為20%。

[0058]

s3：將s2所得海綿體再次浸漬在所前驅體浸漬漿料中，輥壓后形成第二漿層，所述第二漿層的上漿量為75%；s4：待第一漿層和第二漿層干燥后，在海綿體表面噴涂前驅體浸漬漿料，形成第三漿層，所述第三漿層的上漿量為5%。

[0059]

s5：待干燥后送至窯爐燒成，得到成品。所述干燥后含水量低于3wt%，所述燒成溫度為1300℃。

[0060]

實施例4高強度氧化鋁泡沫陶瓷及其制備方法：高強度氧化鋁泡沫陶瓷，由下述重量份的原料制成：稱取α

?

al2o3粉75份、高嶺土13份、菱鎂礦9份、硅微粉10份，水玻璃4.5份、pva溶液6份。

[0061]

其中，所述水玻璃的模數(shù)為3；所述pva溶液濃度為15%，所述pva的醇解度為97%，所述pva的聚合度為6000；所述α

?

al2o3粉的粒徑為1.0μm，所述高嶺土粒徑為60μm，所述菱鎂礦粒徑為1.0μm，所述硅微粉粒徑0.2μm。

[0062]

制備方法如下：s1：將原料按上述重量份混合后球磨，得到前驅體浸漬漿料，所述前驅體浸漬漿料粘度為4800 mpa

·

s；s2：海綿體浸漬在所前驅體浸漬漿料中，輥壓后形成第一漿層；選取規(guī)格為直徑為90mm，厚度為15mm，20ppi的聚氨酯海綿塊作為上漿模板，所述第一漿層的上漿量為14%。

[0063]

s3：將s2所得海綿體再次浸漬在所前驅體浸漬漿料中，輥壓后形成第二漿層，所述第二漿層的上漿量為78%；s4：待第一漿層和第二漿層干燥后，在海綿體表面噴涂前驅體浸漬漿料，形成第三漿層，所述第三漿層的上漿量為8%。

[0064]

s5：待干燥后送至窯爐燒成，得到成品。所述干燥后含水量低于3wt%，所述燒成溫度為1300℃。

[0065]

對比例1氧化鋁泡沫陶瓷及其制備方法：與實施例4不同之處在于，所述水玻璃的模數(shù)為4，其余均相同。

[0066]

對比例2氧化鋁泡沫陶瓷及其制備方法：與實施例4不同之處在于，所述pva溶液濃度為10%，所述pva的醇解度為88%，所述pva的聚合度為1700；其余均相同。

[0067]

對比例3氧化鋁泡沫陶瓷原料組成與實施例4均相同，制備方法與實施例4不同之處在于，采用如下制備方法：s1：將原料按上述重量份混合后球磨，得到前驅體浸漬漿料；s2：海綿體浸漬在所前驅體浸漬漿料中，輥壓上漿；選取規(guī)格為直徑為90mm，厚度為15mm，20ppi的聚氨酯海綿塊作為上漿模板。

[0068]

s3：待干燥后送至窯爐燒成，得到成品。所述干燥后含水量低于3wt%，所述燒成溫度為1300℃。

[0069]

對比例4氧化鋁泡沫陶瓷及其制備方法：氧化鋁泡沫陶瓷原料組成與實施例4均相同，制備方法與實施例4不同之處在于，采用如下制備方法：s1：將原料按上述重量份混合后球磨，得到前驅體浸漬漿料；s2：海綿體浸漬在所前驅體浸漬漿料中，輥壓后形成第一漿層；選取規(guī)格為直徑為90mm，厚度為15mm，20ppi的聚氨酯海綿塊作為上漿模板，所述第一漿層的上漿量為50%。

[0070]

s3：將s2所得海綿體再次浸漬在所前驅體浸漬漿料中，輥壓后形成第二漿層，所述第二漿層的上漿量為50%；s4：待干燥后送至窯爐燒成，得到成品。所述干燥后含水量低于3wt%，所述燒成溫度為1300℃。

[0071]

對實施例1~4和對比例1~4所得的氧化鋁泡沫陶瓷進行性能測試，得到表1中的分析結果。由表1可知，本發(fā)明所得的高強度氧化鋁泡沫陶瓷具有高通孔率的同時具有高機械強度。

[0072]

表1為對實施例1~4和對比例1~4所得的氧化鋁泡沫陶瓷的性能測試結果以上所述是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應當指出，對于本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也視為本發(fā)明的保護范圍。技術特征：

1.一種高強度氧化鋁泡沫陶瓷，其特征在于，其由前驅體浸漬漿料均勻浸漬涂覆到海綿體上，經(jīng)過干燥燒成獲得，其中，所述前驅體浸漬漿料包括以重量份計的下述原料：α

?

al2o3粉60

?

75份、高嶺土10

?

25份、菱鎂礦6

?

14份、硅微粉1

?

13份、水玻璃3.5

?

4.5份、pva溶液6

?

10份。2.如權利要求1所述的高強度氧化鋁泡沫陶瓷，其特征在于，所述水玻璃的模數(shù)為2.5~3.5；所述pva溶液濃度為5

?

15%，所述pva的醇解度為95

?

99%，所述pva的聚合度為5000

?

7000；所述前驅體浸漬漿料的ph≥7。3.如權利要求1所述的高強度氧化鋁泡沫陶瓷，其特征在于，所述α

?

al2o3粉的粒徑為0.5

?

2.0μm，所述高嶺土粒徑為60

?

65μm，所述菱鎂礦粒徑為0.5

?

2.0μm，所述硅微粉粒徑0.2

?

0.4μm。4.如權利要求1所述的高強度氧化鋁泡沫陶瓷，其特征在于，所述高強度氧化鋁泡沫陶瓷的通孔率＞80%，常溫抗壓強度＞3.0mpa，800℃一次空氣熱震后殘余抗壓強度＞2.1mpa。5.一種如權利要求1~4任一項所述的高強度氧化鋁泡沫陶瓷的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：s1：將原料按配比混合后球磨，得到前驅體浸漬漿料；s2：海綿體浸漬在所述前驅體浸漬漿料中，輥壓后形成第一漿層；s3：將s2所得海綿體再次浸漬在所述前驅體浸漬漿料中，輥壓后形成第二漿層；s4：待所述第一漿層和第二漿層干燥后，在海綿體表面噴涂所述前驅體浸漬漿料，形成第三漿層；s5：待所述第三漿層干燥后，將所述海綿體送至窯爐燒成，得到高強度氧化鋁泡沫陶瓷成品。6.如權利要求5所述的高強度氧化鋁泡沫陶瓷的制備方法，其特征在于，步驟s1中，所述前驅體浸漬漿料的粘度為4200

?

4800mpa

·

s；所述前驅體浸漬漿料的ph≥7。7.如權利要求5所述的高強度氧化鋁泡沫陶瓷的制備方法，其特征在于，所述海綿體的形狀為圓柱形，所述海綿體的直徑為30~100mm，所述海綿體的厚度為10~30mm，所述海綿體的孔隙密度為15~35ppi。8.如權利要求5所述的高強度氧化鋁泡沫陶瓷的制備方法，其特征在于，所述第一漿層的上漿量為10~20wt%；所述第二漿層的上漿量為70~80wt %；所述第三漿層的上漿量為5~15wt %。9.如權利要求5所述的高強度氧化鋁泡沫陶瓷的制備方法，其特征在于，步驟s5中，所述第三漿層干燥后的含水量低于3wt%，所述海綿體的燒成溫度為1250

?

1350℃。10.如權利要求5所述的高強度氧化鋁泡沫陶瓷的制備方法，其特征在于，所述高強度氧化鋁泡沫陶瓷成品的通孔率＞80%，常溫抗壓強度＞3.0mpa，800℃一次空氣熱震后殘余抗壓強度＞2.1mpa。

技術總結

本發(fā)明公開了一種高強度氧化鋁泡沫陶瓷及其制備方法，其由前驅體浸漬漿料均勻浸漬涂覆到海綿體上，經(jīng)過干燥燒成獲得，其中，所述前驅體浸漬漿料包括以重量份計的下述原料：α

技術研發(fā)人員：陳家才 張家平 范羽宣 余暉能 林珊 馮斌

受保護的技術使用者：佛山市陶瓷研究所集團股份有限公司

技術研發(fā)日：2021.09.01

技術公布日：2021/9/28