[发明专利]一种高强度发泡陶瓷的制造方法

说明书

本发明提供一种高强度发泡陶瓷的制造方法，在公知的以碳化硅为发泡剂的发泡陶瓷原料中加入凹凸棒土，混合均匀后，经1100℃～1200℃烧结获得发泡陶瓷，上述发泡陶瓷原料与凹凸棒土的质量比为100：3～15。通过本发明提供方法制造的发泡陶瓷，抗压强度高，而且热稳定性、耐火性和隔热性均优于目前产品，这种高强度发泡陶瓷可以拓展发泡陶瓷的应用场景，对发泡陶瓷产业发展壮大具有积极作用。

技术领域

本发明涉及陶瓷材料制造领域，具体为一种高强度发泡陶瓷的制造方法。

背景技术

发泡陶瓷是指内部具有封闭孔洞的轻质陶瓷材料，这类材料具有轻质隔热等优良特性，主要用作墙体保温层砌筑材料。目前，工业化生产发泡陶瓷多使用碳化硅为发泡剂，在多元组分下，碳化硅在约980℃开始分解，分解后生成的二氧化硅膜层会被熔融的液相剥离，与其它熔融的物相形成固溶体，分解发泡得以持续进行。若发泡陶瓷的烧结温度过高，熔融液相粘度降低，碳化硅分解产生的气体会冲破熔融液相的包裹，形成贯通气孔或大气孔，这会严重影响发泡陶瓷的强度。因此，目前发泡陶瓷的烧结温度多设定在1100℃～1200℃，以1150℃～1190℃为佳。

在较为理想化的模型中（即孔洞规则、孔壁无贯通、孔壁无开裂），发泡陶瓷的强度、热稳定性和耐火极限等性能与构成孔壁的材料特性直接相关。陶瓷材料是一种固溶体，各种原料在高温条件下烧结，可简化理解为是熔融的液相将一些未熔融的晶粒融合在一起，形成固溶体。

制约发泡陶瓷应用的主要问题是其抗压强度低、热稳定性和高温完整性差。现有工艺制备的发泡陶瓷抗压强度难以突破8MPa,因此目前发泡陶瓷仅能作为墙体保温层，无法作为砌筑材料或墙体外立面材料。

根据发泡陶瓷的特性，提高其抗压强度可大致分为三个技术路线，一是减少贯通气孔和大气孔出现的概率；二是提高孔壁材料的强度；三是将以上两者结合。减少贯通气孔和大气孔概率在原料组份较为稳定的情况下，可通过控制烧结前预热参数进行控制，但这种方式对强度的提升有限，难以达到需求；提高孔壁材料强度主要是通过调节原料的配方组份进行调节，但碳化硅发泡剂合适的烧成温度≤1200℃，因此难以通过固相反应生成大量高强度物相来提高发泡陶瓷强度。

发明内容

本发明针对目前发泡陶瓷抗压强度低、热稳定性和耐火极限差等问题，提供一种高强度发泡陶瓷的制造方法，通过在发泡陶瓷原料中加入凹凸棒土提高烧后制品的抗压强度、热稳定性和耐火极限。凹凸棒土具有层状结构，有很大的比表面积，而且其中还有大量的结合水，在预热过程中结合水分解，会在原料中形成很多气道，这些气道一方面有利于温度继续升高后产生的分解气体排出；另一方面在高温熔融后，气道逐渐融合封闭，而在此过程也伴随发泡剂剧烈发泡分解，形成具有嵌套效果的气泡，这对制品强度提升具有积极作用，并且在此过程会形成一些贯通的气孔，但这些贯通气孔为预先水蒸气排气道形成的细长扁平通道，这使其具有更好的热稳定性和高温完整性。

一种高强度发泡陶瓷的制造方法，在公知的以碳化硅为发泡剂的发泡陶瓷原料中加入凹凸棒土，混合均匀后，经1100℃～1200℃烧结获得发泡陶瓷，上述发泡陶瓷原料与凹凸棒土的质量比为100：3～15。

优选地，在上述制造方法中，所述凹凸棒土为棒状纳米尺度的纤维粉体。

进一步优选，在上述制造方法中，所述凹凸棒土纤维粉体的长度≤0.8～1.7μm、宽度≤12～27纳米。

优选地，在上述制造方法中，所述凹凸棒土中含有赤铁矿物相。

进一步优选，在上述制造方法中，所述赤铁矿物相占凹凸棒土总质量的4～6%。

优选地，在上述制造方法中，所述碳化硅的中位粒径≤50μm。

优选地，在上述制造方法中，所述混合均匀具体为将发泡陶瓷原料和凹凸棒土加水球磨制成浆料后喷雾造粒获粉料。

优选地，在上述制造方法中，发泡陶瓷原料的烧成温度为1160℃～1180℃。