[发明专利]一种耐温多孔钛酸铝陶瓷的制备方法

说明书

本发明公开了一种耐温多孔钛酸铝陶瓷的制备方法，包括如下步骤：（1）复合颗粒料制备、（2）原料称取、（3）球磨处理、（4）干压成型、（5）烧结处理、（6）变质处理。本发明制备方法工艺相对简单，各步骤搭配合理，能够方便的进行推广应用，制得的钛酸铝陶瓷的耐温性好、强度高、孔隙率大、气孔孔径分布均匀、吸附能力强、净化效果好、使用寿命长，能够适用于多种环境及领域中。

技术领域

本发明属于功能陶瓷加工技术领域，具体涉及一种耐温多孔钛酸铝陶瓷的制备方法。

背景技术

我国的经济近年来快速发展，工业化进程也明显加快，由此造成了环境污染的问题不断凸显。大量的工业三废的排放，尤其是工业高温烟气以及机动车尾气、固体颗粒的排放已经成为造成城市严重污染的罪魁祸首。因而环保、技术等部门开展了高温烟气过滤、催化技术的研究和开发，旨在减少固体颗粒及有毒气体的排放。高温过滤 体材料除了需要具有耐高温和耐腐蚀之外，还需要具有一定的孔隙度、强度和优良的抗热震性。多孔陶瓷材料由于具有孔隙率高、透气阻力小、清洗再生方便以及耐高温、高压、耐化学介质腐蚀等特点是作为高温流体分离与净化的最佳选择。钛酸铝(Al₂TiO₅)是目前已知低膨胀材料中耐高温性能最好的陶瓷材料之一，它的熔点高(1860±10℃)、热膨胀系数小(＜1.5×10^-6/℃)，具有较强的抗热震能力、良好的耐蚀性、抗渣性、耐碱性和对多种金属及玻璃不浸润的性质，在许多领域已经得到广泛应用，如作为高温防腐蚀涂层、高温抗氧化涂层以及高温合金的热障涂层的应用；作为耐火材料、结构材料在钢铁、金属冶炼以及汽车工业等领域的应用。基于Al₂TiO₅的优良低膨胀性和高温性能，其多孔陶瓷材料制品将是工业高温烟气以及机动车尾气、固体颗粒过滤净化用载体材料的理想选择。但是由于钛酸铝存在烧结强度低，且在750～1300℃温度内易分解，导致膨胀系数增大失去优良抗热震性两大致命缺陷，严重影响其实际应用。

在钛酸铝多孔陶瓷材料的应用方法，近年来人们也做了一些工作，通过氧化铁、氧化镁、氧化锆。氧化铝等粉体的掺杂，可以有效地抑制钛酸铝的分解，并且通过添加不同的造孔剂，制备了各种复合钛酸铝多孔陶瓷材料。但是现有的钛酸铝多孔陶瓷材料制备工艺复杂，且要额外加入造孔剂，由于造孔剂与原料粉体的比重差别较大，很难混合均匀，从而造成孔径分布不均匀，且烧结强度低，影响了产品性能的均匀性及实际应用。有研究表明SiC晶须、氧化铝纤维以及莫来石纤维可以有效提高钛酸铝复合材料的强度，但是由于SiC晶须、氧化铝纤维或莫来石纤维多采用外加的方法，很难实现晶须或纤维在钛酸铝基体中均匀分散，从而降低了其增强效果及材料性能的均匀性。如中国专利公开号CN101607830公开了一种纤维增强钛酸铝复合材料以及制品的制备方法，它直接以α-Al₂O₃和钛黄粉为原料采用反应烧结法合成钛酸铝，并在配合料中加入防止钛酸铝分解的稳定剂和起增强作用的莫来石纤维，在球磨机中湿法球磨后真空注浆成型，干燥后烧成制得。这种复合材料虽然膨胀系数小，热稳定性和化学稳定好；但存在以下缺陷：一是由于它的莫来石纤维是直接外加的，不是反应自生的，所以不利于纤维均匀分散；二是它属于致密陶瓷烧结体，并不是钛酸铝多孔材料，无法满足工业高温烟气过滤及机动车尾气净化处理用载体材料的要求。中国专利公开号CN107151145公开了一种钛酸铝基复合増韧陶瓷及其制备方法，其中也直接添加了莫来石纤维，同样存在上述问题。此外，现有技术中制得的多孔钛酸铝陶瓷均存在着孔隙率与强度等矛盾的问题，很难有效的对多种性能同时进行有效的提升改善。

发明内容

本发明的目的是针对现有的问题，提供了一种耐温多孔钛酸铝陶瓷的制备方法。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种耐温多孔钛酸铝陶瓷的制备方法，包括如下步骤：

（1）复合颗粒料制备：