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

背景技術(shù)：

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

?

800℃。氧化鋁泡沫陶瓷過(guò)濾獲得的鋁熔體合格率高，鮮有其他雜質(zhì)，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(jī)前驅(qū)體浸漬法，即利用聚氨酯海綿作為前驅(qū)體模板，在預(yù)處理好的漿料中進(jìn)行反復(fù)浸漬、輥壓使?jié){料均勻附著在海綿的網(wǎng)絲上，經(jīng)過(guò)窯爐燒成，將有機(jī)物燒除，形成與前驅(qū)體相應(yīng)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(guān)重要的環(huán)節(jié)，也是研究重點(diǎn)?，F(xiàn)有技術(shù)中，在制備氧化鋁泡沫陶瓷漿料時(shí)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(qiáng)陶瓷的強(qiáng)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(jī)械強(qiáng)度，可以符合鑄造的工況需求。例如，中國(guó)發(fā)明專(zhuān)利cn107353039b中公開(kāi)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(jiǎn)單，工藝成本低廉，對(duì)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(nèi)的普遍認(rèn)可，并得到了廣泛應(yīng)用。但是磷酸二氫鋁存在一個(gè)致命的缺點(diǎn)，在于磷酸二氫鋁的引入會(huì)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(shè)備及場(chǎng)地的風(fēng)險(xiǎn)。而且生產(chǎn)廢水的處理與排放也是一大問(wèn)題，會(huì)影響周?chē)h(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(guò)添加劑調(diào)節(jié)，導(dǎo)致漿性不穩(wěn)定，在生產(chǎn)時(shí)，容易造成前驅(qū)體涂覆不均勻，堵塞空洞等缺陷。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

4.本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題在于，提供一種高強(qiáng)度氧化鋁泡沫陶瓷，可以有效實(shí)現(xiàn)低溫?zé)?，使陶瓷獲得高強(qiáng)度、高通孔率性能的同時(shí)，具備生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)易低廉、環(huán)保無(wú)害的特點(diǎn)。

5.為達(dá)到上述技術(shù)效果，本發(fā)明提供了一種高強(qiáng)度氧化鋁泡沫陶瓷，其由前驅(qū)體浸漬漿料均勻浸漬涂覆到海綿體上，經(jīng)過(guò)干燥燒成獲得，其中，所述前驅(qū)體浸漬漿料包括以重量份計(jì)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(qū)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(qiáng)度氧化鋁泡沫陶瓷的通孔率＞80%，常溫抗壓強(qiáng)度＞3.0mpa，800℃一次空氣熱震后殘余抗壓強(qiáng)度＞2.1mpa。

9.本發(fā)明還提供了一種上述高強(qiáng)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(qū)體浸漬漿料；s2：海綿體浸漬在所述前驅(qū)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(qū)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(qū)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(qiáng)度氧化鋁泡沫陶瓷成品。

10.優(yōu)選地，步驟s1中，所述前驅(qū)體浸漬漿料的粘度為4200

?

4800mpa

·

s；所述前驅(qū)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(qiáng)度氧化鋁泡沫陶瓷成品的通孔率＞80%，常溫抗壓強(qiáng)度＞3.0mpa，800℃一次空氣熱震后殘余抗壓強(qiáng)度＞2.1mpa。

15.實(shí)施本發(fā)明，具有如下有益效果：1、本發(fā)明提供的高強(qiáng)度氧化鋁泡沫陶瓷，其由前驅(qū)體浸漬漿料均勻浸漬涂覆到海綿體上，經(jīng)過(guò)干燥燒成獲得。采用水玻璃與有機(jī)pva溶液作為復(fù)合固化劑，其中pva溶液能夠有效地使無(wú)機(jī)物漿料更好的附著在有機(jī)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(qiáng)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(guò)特定比例混合，一方面通過(guò)高嶺土、菱鎂礦、硅微粉的協(xié)同作用降低al2o3的燒結(jié)溫度，同時(shí)與水玻璃共同作用，實(shí)現(xiàn)了在1250

?

1350℃左右燒成后具有較高強(qiáng)度的氧化鋁泡沫陶瓷。另一方面通過(guò)在配方中引入菱鎂礦，進(jìn)一步增強(qiáng)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(shí)也具有較高的機(jī)械強(qiáng)度。

17.3、本發(fā)明提供的高強(qiáng)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(fù)合固化劑，其中pva溶液能夠在常溫環(huán)境下對(duì)漿料中的陶瓷顆粒進(jìn)行粘接，并且在漿料中構(gòu)建一個(gè)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(qiáng)度，實(shí)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(yíng)造的是一個(gè)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(duì)設(shè)備的腐蝕，生產(chǎn)廢水更易于處理。另外擴(kuò)大了添加劑的選擇范圍，漿料性能可操作性、可調(diào)控性更高。

18.3、本發(fā)明提供的高強(qiáng)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(guò)渡層；第二次上漿的目的在于在過(guò)渡層的基礎(chǔ)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(duì)產(chǎn)品表面進(jìn)行修飾，使其線條更加圓潤(rùn)粗壯。通過(guò)以上制備工藝的整體配合制備得到高強(qiáng)度、高通孔率的氧化鋁泡沫陶瓷。

具體實(shí)施方式

19.為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步地詳細(xì)描述。

20.以磷酸二氫鋁作為陶瓷的固化劑受到業(yè)內(nèi)的普遍認(rèn)可，并得到了廣泛應(yīng)用。但是磷酸二氫鋁存在一個(gè)致命的缺點(diǎn)，在于磷酸二氫鋁的引入會(huì)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(shè)備及場(chǎng)地的風(fēng)險(xiǎn)。而且生產(chǎn)廢水的處理與排放也是一大問(wèn)題，會(huì)影響周?chē)h(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(guò)添加劑調(diào)節(jié)，導(dǎo)致漿性不穩(wěn)定，在生產(chǎn)時(shí)，容易造成前驅(qū)體涂覆不均勻，堵塞空洞等缺陷。

21.為解決上述問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種高強(qiáng)度氧化鋁泡沫陶瓷，其由前驅(qū)體浸漬漿料均勻浸漬涂覆到海綿體上，經(jīng)過(guò)干燥燒成獲得，其中，所述前驅(qū)體浸漬漿料包括以重量份計(jì)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?yàn)棣?br>
?

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(shù)中，常常以磷酸二氫鋁作為陶瓷的固化劑，但是在使用的過(guò)程中出現(xiàn)了上述所描述的諸多問(wèn)題。本發(fā)明提供的高強(qiáng)度氧化鋁泡沫陶瓷采用水玻璃與有機(jī)pva溶液作為復(fù)合固化劑，具有較高的機(jī)械強(qiáng)度，同時(shí)具有高通孔率。所述高強(qiáng)度氧化鋁泡沫陶瓷的通孔率＞80%，常溫抗壓強(qiáng)度＞3.0mpa，800℃一次空氣熱震后殘余抗壓強(qiáng)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(chǎng)前景。

23.具體地，所述復(fù)合固化劑中，水玻璃是指硅酸鈉的水溶液，其中硅酸鈉俗稱(chēng)泡花堿，是一種無(wú)機(jī)物，化學(xué)式為na2o

·

nsio2，是一種可溶性的無(wú)機(jī)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(xué)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(xué)性質(zhì)。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(jié)力增大。選擇合數(shù)的模數(shù)有利于提高粘結(jié)力，并且增強(qiáng)氧化鋁泡沫陶瓷的物料強(qiáng)度。硅酸鈉的模數(shù)過(guò)大會(huì)導(dǎo)致難以形成水溶液，硅酸鈉的模數(shù)過(guò)小會(huì)降低粘結(jié)強(qiáng)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(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。國(guó)標(biāo)中廢水ph值是一項(xiàng)重要的性能指標(biāo)，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(mǎn)足國(guó)標(biāo)排放要求。本發(fā)明所述前驅(qū)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(diào)節(jié)至6

?

9之間，符合國(guó)標(biāo)排放標(biāo)準(zhǔn)，大大降低了廢水處理成本和效率。

25.另外，需要說(shuō)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(yíng)造的是一個(gè)堿性或弱堿性環(huán)境?，F(xiàn)有技術(shù)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(dǎo)致漿料的性能很難通過(guò)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(kuò)大添加劑的選擇范圍，提高漿料性能的可操作性和可調(diào)控性。除此之外，漿料的堿性環(huán)境能夠有效降低漿料對(duì)設(shè)備的腐蝕，而且又有利于生產(chǎn)廢水的處理和達(dá)標(biāo)。

26.而且，水玻璃是一種高溫固化劑，氧化鋁陶瓷的燒結(jié)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(guò)剩的情況，因?yàn)檠趸X泡沫陶瓷的應(yīng)用工況一般在700

?

800℃，完全燒結(jié)后的氧化鋁其強(qiáng)度較高，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)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(wú)法燒結(jié)的，其機(jī)械強(qiáng)度極低，根本無(wú)法滿(mǎn)足要求。本發(fā)明通過(guò)引入水玻璃這一高溫固化劑，則可解決上述問(wèn)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(lái)，增強(qiáng)其機(jī)械強(qiáng)度，實(shí)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(diào)節(jié)漿料的分散性，在漿料中構(gòu)建一個(gè)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(fù)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(jī)化合物，化學(xué)式為[c2h4o]

n

，外觀是白色片狀、絮狀或粉末狀固體，無(wú)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(zhì)受化學(xué)結(jié)構(gòu)、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(qiáng)度和耐溶劑性提高，但水中溶解性、成膜后伸長(zhǎng)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(qiáng)度和粘接強(qiáng)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€(gè)重要指標(biāo)。隨著醇解度降低，pva的乳化分散能力、對(duì)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(qiáng)度、耐水性則相應(yīng)降低，并且易于起泡和結(jié)團(tuán)。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(qiáng)成膜強(qiáng)度。

[0030]

另外，pva溶液屬于有機(jī)固化劑，其能夠在常溫環(huán)境下對(duì)漿料中的陶瓷顆粒進(jìn)行粘接，并且在漿料中構(gòu)建一個(gè)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(wú)機(jī)物漿料更好的附著在有機(jī)海綿體上。

[0031]

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

料與前驅(qū)體結(jié)合度高的坯體以及獲得低溫?zé)傻难趸X泡沫陶瓷。與單獨(dú)的水玻璃相比，本發(fā)明所述復(fù)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(wú)機(jī)漿料在pva的作用下更好的附著到有機(jī)海綿前驅(qū)體上，而不是像水玻璃只具有粘結(jié)的作用。單獨(dú)采用水玻璃作為粘接劑，無(wú)法解決本發(fā)明成型階段漿料在前驅(qū)體上浸漬涂覆完整的技術(shù)問(wèn)題。而與單獨(dú)使用pva溶液相比，本發(fā)明所述具有的優(yōu)點(diǎn)主要在于，pva作為一類(lèi)有機(jī)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(yuǎn)遠(yuǎn)未達(dá)到燒結(jié)，會(huì)導(dǎo)致坯體強(qiáng)度大大降低，甚至?xí)?dǎo)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(qiáng)度的氧化鋁泡沫陶瓷。單獨(dú)采用pva溶液為固化劑，無(wú)法解決本發(fā)明中低溫?zé)色@得氧化鋁泡沫陶瓷的問(wèn)題。

[0032]

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

?

al2o3粉，α

??

al2o3，俗稱(chēng)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(jié)溫度主要由其化學(xué)組成中的含量來(lái)決定，含量越高，瓷料的燒結(jié)溫度越高。為了實(shí)現(xiàn)低溫?zé)裳趸X泡沫陶瓷，應(yīng)適當(dāng)減少氧化鋁含量，但是氧化鋁含量過(guò)低會(huì)影響成品強(qiáng)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(jié)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(jié)溫度。以實(shí)現(xiàn)在較低的燒結(jié)溫度條件下制得高強(qiáng)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(zhì)致密塊狀，后者又稱(chēng)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(jié)溫度，mgo的加入可以與其它成分生成液相，則在燒結(jié)過(guò)程中細(xì)小的晶體在液相中溶解度增大，小晶體慢慢長(zhǎng)大，這樣有利于在燒結(jié)初期基體內(nèi)氣孔的排出，mgo通過(guò)固溶體的牽制作用減少晶界的移動(dòng)，減小復(fù)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(zhǎng)大，進(jìn)而有利于降低燒結(jié)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(qiáng)材料的抗熱震性，從而形成高強(qiáng)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(xì)磨、分級(jí)、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(jié)溫度，另一方面能夠與鎂、鋁協(xié)同形成堇青石，有利于增強(qiáng)材料的抗熱震性，從而形成高強(qiáng)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(guò)水玻璃與pva溶液的復(fù)合固化劑將無(wú)機(jī)粉末混合粘結(jié)，其中pva溶液能夠在常溫環(huán)境下對(duì)漿料中的陶瓷顆粒進(jìn)行粘接，并且在漿料中構(gòu)建一個(gè)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(wú)機(jī)物漿料更好的附著在有機(jī)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(qiáng)度，實(shí)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(yíng)造的是一個(gè)堿性或弱堿性環(huán)境，擴(kuò)大添加劑的選擇范圍，漿料性能可操作性、可調(diào)控性更高。另外漿料堿性環(huán)境能夠有效降低漿料對(duì)設(shè)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(guò)特定比例混合，一方面通過(guò)高嶺土、菱鎂礦、硅微粉的協(xié)同作用降低al2o3的燒結(jié)溫度，同時(shí)與固化劑水玻璃共同作用，實(shí)現(xiàn)了在1250

?

1350℃左右燒成后具有較高強(qiáng)度的氧化鋁泡沫陶瓷。另一方面通過(guò)在配方中引入菱鎂礦，進(jìn)一步增強(qiáng)材料的抗熱震性，最終得到的高強(qiáng)度氧化鋁泡沫陶瓷在具有高通孔率的同時(shí)也具有較高的機(jī)械強(qiáng)度。優(yōu)選地，所述高強(qiáng)度氧化鋁泡沫陶瓷的通孔率＞80%，常溫抗壓強(qiáng)度＞3.0mpa，800℃一次空氣熱震后殘余抗壓強(qiáng)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(chǎng)前景。

[0038]

相應(yīng)地，本發(fā)明還提供了一種上述高強(qiáng)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(qū)體浸漬漿料；s2：海綿體浸漬在所述前驅(qū)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(qū)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(qū)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(jiǎn)單，相比與現(xiàn)有技術(shù)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(duì)其進(jìn)行替代，并復(fù)合有機(jī)固化劑加強(qiáng)粘結(jié)的性能和改善漿料的成膜強(qiáng)度，同時(shí)堿性漿料有利于廢水處理和設(shè)備保養(yǎng)維護(hù)。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(guò)渡層；第二次上漿的目的在于在過(guò)渡層的基礎(chǔ)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(duì)產(chǎn)品表面進(jìn)行修飾，使其線條更加圓潤(rùn)粗壯。通過(guò)以上制備工藝的整體配合制備得到高強(qiáng)度、高通孔率的高強(qiáng)度氧化鋁泡沫陶瓷。

[0039]

具體地，所述步驟s1中，所述前驅(qū)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(shuō)明的是，所述漿料的原料的設(shè)計(jì)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(jī)對(duì)混合原料進(jìn)行研磨，形成具有一定流變性能的漿料，優(yōu)選地，所述前驅(qū)體浸漬漿料的粘度為4200

?

4800mpa

·

s。所述前驅(qū)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(guān)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(duì)聚氨酯海綿體進(jìn)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(duì)聚氨酯海綿進(jìn)行上漿，制備泡沫陶瓷最關(guān)鍵的是在有機(jī)泡沫不堵孔的前提下，涂覆在有機(jī)泡沫體上的漿料越多越好，這對(duì)陶瓷的強(qiáng)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(luò)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(guò)渡層，有利于提高上漿量；第二次上漿的目的在于在過(guò)渡層的基礎(chǔ)上大量上漿，以形成后續(xù)的高強(qiáng)度氧化鋁泡沫陶瓷主體；第三次上漿的目的在于對(duì)產(chǎn)品表面進(jìn)行修飾，使其線條更加圓潤(rùn)粗壯，同時(shí)能夠使?jié){料在網(wǎng)絡(luò)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(duì)得到的高強(qiáng)度氧化鋁泡沫陶瓷進(jìn)行性能測(cè)試，優(yōu)選地，制得的高強(qiáng)度氧化鋁泡沫陶瓷的通孔率＞80%，常溫抗壓強(qiáng)度＞3.0mpa，800℃一次空氣熱震后殘余抗壓強(qiáng)度＞2.1mpa。

[0045]

為了更好的理解發(fā)明方案，本說(shuō)明書(shū)提供以下實(shí)施例加以說(shuō)明：實(shí)施例1高強(qiáng)度氧化鋁泡沫陶瓷及其制備方法：高強(qiáng)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(qū)體浸漬漿料，所述前驅(qū)體浸漬漿料粘度為4500mpa

·

s；s2：海綿體浸漬在所前驅(qū)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(qū)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(qū)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(shí)施例2高強(qiáng)度氧化鋁泡沫陶瓷及其制備方法：高強(qiáng)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(qū)體浸漬漿料，所述前驅(qū)體浸漬漿料粘度為4200 mpa

·

s；s2：海綿體浸漬在所前驅(qū)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(qū)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(qū)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(shí)施例3高強(qiáng)度氧化鋁泡沫陶瓷及其制備方法：高強(qiáng)度氧化鋁泡沫陶瓷，由下述重量份的原料制成：稱(chēng)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(qū)體浸漬漿料，所述前驅(qū)體浸漬漿料粘度為4200 mpa

·

s；s2：海綿體浸漬在所前驅(qū)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(qū)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(qū)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(shí)施例4高強(qiáng)度氧化鋁泡沫陶瓷及其制備方法：高強(qiáng)度氧化鋁泡沫陶瓷，由下述重量份的原料制成：稱(chēng)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(qū)體浸漬漿料，所述前驅(qū)體浸漬漿料粘度為4800 mpa

·

s；s2：海綿體浸漬在所前驅(qū)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(qū)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(qū)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(duì)比例1氧化鋁泡沫陶瓷及其制備方法：與實(shí)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(duì)比例2氧化鋁泡沫陶瓷及其制備方法：與實(shí)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(duì)比例3氧化鋁泡沫陶瓷原料組成與實(shí)施例4均相同，制備方法與實(shí)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(qū)體浸漬漿料；s2：海綿體浸漬在所前驅(qū)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(duì)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(shí)施例4均相同，制備方法與實(shí)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(qū)體浸漬漿料；s2：海綿體浸漬在所前驅(qū)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(qū)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(duì)實(shí)施例1~4和對(duì)比例1~4所得的氧化鋁泡沫陶瓷進(jìn)行性能測(cè)試，得到表1中的分析結(jié)果。由表1可知，本發(fā)明所得的高強(qiáng)度氧化鋁泡沫陶瓷具有高通孔率的同時(shí)具有高機(jī)械強(qiáng)度。

[0072]

表1為對(duì)實(shí)施例1~4和對(duì)比例1~4所得的氧化鋁泡沫陶瓷的性能測(cè)試結(jié)果以上所述是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤(rùn)飾，這些改進(jìn)和潤(rùn)飾也視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。技術(shù)特征：

1.一種高強(qiáng)度氧化鋁泡沫陶瓷，其特征在于，其由前驅(qū)體浸漬漿料均勻浸漬涂覆到海綿體上，經(jīng)過(guò)干燥燒成獲得，其中，所述前驅(qū)體浸漬漿料包括以重量份計(jì)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(quán)利要求1所述的高強(qiáng)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(qū)體浸漬漿料的ph≥7。3.如權(quán)利要求1所述的高強(qiáng)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(quán)利要求1所述的高強(qiáng)度氧化鋁泡沫陶瓷，其特征在于，所述高強(qiáng)度氧化鋁泡沫陶瓷的通孔率＞80%，常溫抗壓強(qiáng)度＞3.0mpa，800℃一次空氣熱震后殘余抗壓強(qiáng)度＞2.1mpa。5.一種如權(quán)利要求1~4任一項(xiàng)所述的高強(qiáng)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(qū)體浸漬漿料；s2：海綿體浸漬在所述前驅(qū)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(qū)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(qū)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(qiáng)度氧化鋁泡沫陶瓷成品。6.如權(quán)利要求5所述的高強(qiáng)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(qū)體浸漬漿料的粘度為4200

?

4800mpa

·

s；所述前驅(qū)體浸漬漿料的ph≥7。7.如權(quán)利要求5所述的高強(qiáng)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(quán)利要求5所述的高強(qiáng)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(quán)利要求5所述的高強(qiáng)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(quán)利要求5所述的高強(qiáng)度氧化鋁泡沫陶瓷的制備方法，其特征在于，所述高強(qiáng)度氧化鋁泡沫陶瓷成品的通孔率＞80%，常溫抗壓強(qiáng)度＞3.0mpa，800℃一次空氣熱震后殘余抗壓強(qiáng)度＞2.1mpa。

技術(shù)總結(jié)

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

技術(shù)研發(fā)人員：陳家才 張家平 范羽宣 余暉能 林珊 馮斌

受保護(hù)的技術(shù)使用者：佛山市陶瓷研究所集團(tuán)股份有限公司

技術(shù)研發(fā)日：2021.09.01

技術(shù)公布日：2021/9/28