[发明专利]一种低温下生产多孔ZnO陶瓷的方法

说明书

本发明公开的一种低温下生产多孔ZnO陶瓷的方法，包括以下步骤：步骤1、用Al锭和Zn锭配制Al‑Zn单相固溶体；步骤2、将所述Al‑Zn单相固溶体放在NaOH溶液中腐蚀，得到多孔Zn；步骤3、将所述多孔Zn置于干燥箱中干燥；步骤4、将经所述步骤3干燥后的多孔Zn在低温下氧化，即得到多孔ZnO陶瓷；解决了目前大尺寸ZnO陶瓷生产中存在的烧结温度高、烧结时间长的问题。

技术领域

本发明属于ZnO陶瓷生产方法技术领域，具体涉及一种低温下生产多孔ZnO陶瓷的方法。

背景技术

在目前的大尺寸多孔ZnO陶瓷的生产过程中，一般是以ZnO粉体为原料，经过各种工艺加工成由ZnO粉体制成的多孔ZnO预制体。由于多孔ZnO预制体是由ZnO粉体堆砌而成，因为ZnO粉体之间的结合力属于范德华力，该结合力弱，造成ZnO粉体之间的结合强度不高。为了使得最终获得的多孔ZnO具有较好的力学性能，必须对由ZnO粉体制成的预制体进行烧结，使得个ZnO粉体时间实现原子键结合，提高粉体之间的结合力，从而使得预制体成为具有高强度的多孔ZnO陶瓷。因为ZnO属于陶瓷材料，为实现陶瓷粉体之间原子键结合，必须给粉体界面之间的原子提供足够的能量，因而烧结温度通常是很高的，一般在1100℃以上，有点甚至更高。高温长时间的烧结对烧结设备提出了更高的要求，而且这样高的温度下长时间烧结将照成能源的大量消耗。另外，高温烧结后的陶瓷的比表面低，对多孔ZnO陶瓷的应用产生不利影响(ZnO陶瓷制成多孔材料就是希望实现高比表面的获得，高温是不利于高比表面陶瓷的制取的)。因此探索在低温(比如低到300℃或更低的温度)实现大尺寸多孔ZnO陶瓷的制备将对多孔陶瓷的制备和应用产生颠覆性影响。

发明内容

本发明的目的在于提供一种低温下生产多孔ZnO陶瓷的方法，解决了目前大尺寸ZnO陶瓷生产中存在的烧结温度高、烧结时间长的问题。

本发明一种低温下生产多孔ZnO陶瓷的方法所采用的技术方案，包括以下步骤：

步骤1、用Al锭和Zn锭配制Al-Zn单相固溶体：

步骤2、将所述Al-Zn单相固溶体放在NaOH溶液中腐蚀，得到多孔Zn；

步骤3、将所述多孔Zn置于干燥箱中干燥；

步骤4、将经所述步骤3干燥后的多孔Zn在低温下氧化，即得到多孔ZnO陶瓷。

本发明的特点还在于，

步骤1.1、将Al锭和Zn锭熔炼成Zn含量为30～80％的Zn-Al合金熔体；

步骤1.2、将所述Zn-Al合金熔体在液态下直接铸淬成Al-Zn单相固溶体；

步骤1.1中Al锭和Zn锭的纯度均不低于99.9％。

步骤1.2中铸淬时冷却液为水或盐水，或者采用单滚或双滚的方法快速冷却。

步骤2中腐蚀时NaOH溶液的浓度是0.1～5moL/L，NaOH溶液与Al-Zn单相固溶体中Al的摩尔质量之比为1.2：1～5：1，NaOH溶液的腐蚀温度为0℃～35℃，腐蚀时间为10～20h。

步骤3中干燥箱的温度为100～120℃，干燥时间为2～3h。

步骤4中低温氧化时，是在含氧的氧化性气氛于300～550℃下氧化2～4h，或者在低浓度的NaOH溶液中于0～30℃温度下氧化3～10h。

含氧的氧化性气氛为空气或者纯氧中，低浓度的NaOH溶液的浓度为0.1～2mol/L。