[发明专利]一种采用流延成型法制备梯度氧化铝多孔陶瓷的方法

说明书

本发明公开一种采用流延成型法制备梯度氧化铝多孔陶瓷的方法，以稻壳为造孔剂，通过破碎机将稻壳破碎过筛，得到不同规格的稻壳粉末；按质量份将50~90份球形氧化铝、1~40份稻壳粉末、1~10份烧结助剂、10~30份粘结剂和1~10份分散剂分散于溶剂，球磨制成均匀的浆料；将浆料真空除泡，在流延机上成型得到氧化铝多孔陶瓷生坯，将添加不同粒径造孔剂的生坯，按造孔剂粒径大小依次递减叠放在一起，对叠合的氧化铝多孔陶瓷的生坯在厚度方向加压，二次挤压成型，排胶、烧结，得到梯度氧化铝多孔陶瓷。由本发明制备方法得到的多孔陶瓷样品具有多级孔隙，孔径均匀且易控制，制备方法简单易操作，原材料易得，实现了资源的充分利用。

技术领域

本发明涉及陶瓷材料的制备技术领域，尤其涉及一种采用流延成型法制备梯度氧化铝多孔陶瓷的方法。

背景技术

多孔氧化铝陶瓷耐高温、耐腐蚀性好，同时具有比表面积大、热导率低等优良特点，现已广泛应用于净化分离、固定化酶载体、吸声减震和传感器材料等众多领域。材料的性能与应用取决于其相组成和微观结构，多孔氧化铝陶瓷正是利用了氧化铝陶瓷固有属性和多孔陶瓷的孔隙结构，其中影响孔隙结构的主要因素是制备工艺与技术。

随着多孔陶瓷制备方法和技术的不断提高，气孔孔径由均匀化到具有孔梯度。梯度多孔陶瓷具有良好的耐高温、耐腐蚀和化学稳定性等特性，由于孔呈梯度连续变化，所以特别适用于温度高的工作条件下。梯度多孔陶瓷的主要制备方法有粉末成型法、气相沉积法、等离子喷涂等，这些制备方法工艺复杂，使得梯度材料的制备受限。流延法制作成本低、工艺简单、材料缺陷少、生产效率高，可制得不同组成的叠层材料，再通过二次挤压成型，经干燥、烧结后，就能制成功能梯度多孔陶瓷材料，成本极大降低，同时能够实现对材料显微结构的控制。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明公开了一种采用流延成型法制备梯度氧化铝多孔陶瓷的方法，利用稻壳制备氮化硅粉体作为原料，不同规格的核桃壳为造孔剂，添加适量的烧结助剂，制得的样品孔隙率高，孔径均匀且易控制，样品力学性能优异。

本发明提出的一种采用流延成型法制备梯度氧化铝多孔陶瓷的方法，所述多孔陶瓷的原料按质量份数配比如下：氧化铝50~90份、造孔剂1~40份、烧结助剂1~10份、粘结剂10~30份和分散剂1~10份与溶剂100-200份混合，形成均匀稳定的浆料，真空除泡后将浆料在流延机上成型，形成生坯，将添加不同粒径造孔剂的生坯，按造孔剂粒径大小依次递减叠放在一起，对叠合的氧化铝多孔陶瓷的生坯在厚度方向加压，二次挤压成型，然后干燥、排胶、烧结，得到梯度氧化铝多孔陶瓷。

进一步的，所述造孔剂为稻壳粉末，破碎后通过不同目数的分级筛，得到粒径范围为10~80μm、100~200μm、250~500μm的稻壳粉末即造孔剂。

进一步的，所述烧结助剂为氧化钇、氧化镁、氧化铈、氧化锆其中的一种或任意几种的组合；所述粘结剂为PVA、PVB、羧甲基纤维素中的一种或多种的混合；所述分散剂为DPB、十二烷基硫酸钠或硬脂酸镁；所述溶剂为去离子水或无水乙醇。

进一步的，所述采用流延成型法制备梯度氧化铝多孔陶瓷的方法包括如下步骤：

第一步：挑出稻壳中明显的杂质如秸秆、砂粒，再冲洗去除表面灰尘，置于干燥箱内烘干至恒重，破碎后通过不同目数的分级筛，粒径范围包括10~80μm、100~200μm、250~500μm；

第二步：按质量份数配比将氧化铝50~90份、造孔剂1~40份、烧结助剂1~10份、粘结剂10~30份和分散剂1~10份混合后加入球磨罐中，分散于100-200份溶剂，加入球磨介质球磨得到第一份均匀的陶瓷浆料，其中造孔剂的规格为10~80μm；按相同的质量比制备第二份和第三份浆料，第二份浆料中造孔剂的规格为100~200μm，第三份浆料中造孔剂的规格为250~500μm。

第三步：对陶瓷浆料进行真空除泡处理；