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多孔陶瓷及其制备方法和应用与流程

2023-01-15 05:04:56 来源:中国专利 TAG:


1.本发明属于多孔陶瓷制备及雾化技术领域,特别地,涉及一种多孔陶瓷及其制备方法和应用。


背景技术:

2.当前的多孔陶瓷制备工艺中,一般是先将含有硅藻土、造孔剂和助烧剂的混合颗粒干压成型为陶瓷坯体,再将成型的陶瓷坯体烧结形成多孔陶瓷。这样,在烧结成型的过程中,干压成型的陶瓷坯体通常会产生较大的收缩,容易引起多孔陶瓷发生收缩变形,不仅会导致多孔陶瓷的孔隙收缩变小甚至闭合,而且会造成多孔陶瓷的抗压强度发生大幅度降低,从而难以使得多孔陶瓷同时兼具较高的孔隙率和较强的抗压强度。


技术实现要素:

3.本发明实施例的目的在于提供一种加工工艺简单的多孔陶瓷制备方法,以解决现有技术中存在的多孔陶瓷在烧结成型过程中容易发生收缩变形,导致孔隙收缩变小,造成抗压强度显著降低的技术问题,从而使得多孔陶瓷同时兼具较高的孔隙率和较强的抗压强度。
4.为实现上述目的,本发明采用的技术方案是:提供一种多孔陶瓷,包括如下质量份数的成分:
5.骨料粉体
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40~60份;
6.造孔剂
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10~35份;
7.助烧剂
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5~25份;
8.其中,所述骨料粉体包括硅藻土粉体和白刚玉粉体中的至少一种,所述骨料粉体的粒度为1~100μm。
9.可选的,所述骨料粉体为含有硅藻土粉体和白刚玉粉体的混合粉体,所述硅藻土粉体与所述白刚玉粉体的质量比为1:(0.2~1)。
10.可选的,所述助烧剂为氧化镁、轻质碳酸钙、氧化铝、氧化钠、氧化钙、氧化铁中的至少一种。
11.本发明实施例的另一目的在于提供一种制备上述任一方案提供的多孔陶瓷的多孔陶瓷制备方法,以解决现有技术中存在的多孔陶瓷在烧结成型过程中容易发生收缩变形,导致孔隙收缩变小,造成抗压强度显著降低,从而致使多孔陶瓷同时兼具较高的孔隙率和较强的抗压强度的技术问题。
12.为实现上述目的,本发明采用的技术方案是:提供一种多孔陶瓷制备方法,包括如下步骤:
13.按照如上所述的多孔陶瓷所含的成分分别称取各成分原料,并将各原料进行混料处理,获得预混料;
14.将所述预混料与石蜡进行搅拌混合处理,获得具有流动性的陶瓷生坯原料;
15.将所述陶瓷生坯原料进行热压成型,获得陶瓷生坯;
16.将所述陶瓷生坯进行排蜡处理,获得除蜡陶瓷坯体;
17.将所述除蜡陶瓷坯体进行烧结处理,获得多孔陶瓷成品。
18.可选的,所述搅拌混合处理步骤中,所述预混料与所述石蜡的质量比为1:(0.5~0.8)。
19.可选的,所述热压成型步骤中,所述热压成型的压强为0.3~5mpa,所述热压成型的温度为60~140℃,所述热压成型的时间为1~300s。
20.可选的,所述烧结处理步骤中,所述烧结处理的温度为1000~1500℃,所述烧结处理的时间为2~6h。
21.可选的,所述多孔陶瓷制备方法还包括在所述混料处理步骤之前的球磨处理步骤,所述球磨处理步骤包括通过球磨机将所述骨料粉体、所述造孔剂、所述助烧剂进行球磨处理,所述球磨机的转速为50-500r/分钟,所述球磨机的球磨时间为2~8h。
22.可选的,所述搅拌混合处理步骤中,将所述预混料与所述石蜡加入搅拌机中进行搅拌处理,所述搅拌机的转速为200-800r/分钟,所述搅拌机的搅拌的时间为2~8h。
23.可选的,所述搅拌混合处理步骤中,边对所述预混料与所述石蜡进行搅拌处理,边对所述预混料与所述石蜡进行加热处理,所述加热处理的温度为70~120℃。
24.本发明实施例的另一目的在于提供一种具有上述任一方案提供的多孔陶瓷的陶瓷雾化件,以解决现有技术中陶瓷雾化件难以同时兼具较高的孔隙率和较强的抗压强度的技术问题。
25.为实现上述目的,本发明采用的技术方案是:提供一种陶瓷雾化件,用于气溶胶发生装置,所述陶瓷雾化件包括上述任一方案提供的多孔陶瓷或上述任一方案提供的所述的多孔陶瓷制备方法制备的多孔陶瓷。
26.本发明实施例中的上述一个或多个技术方案,与现有技术相比,至少具有如下有益效果之一:
27.本发明实施例中的多孔陶瓷,以粒度为1~100μm的硅藻土粉体和/或白刚玉粉体为骨料,通过调整硅藻土和/或者白刚玉、造孔剂和助烧剂的粒度及配比,实现调节控制骨料颗粒间堆积的致密度,从而易于根据实际使用需求调节控制多孔陶瓷的孔隙、孔径和强度。此外,可通过热压成型以及结合烧结工艺条件的协同调控,实现改善并提高多孔陶瓷的强度,使得本发明实施例提供的多孔陶瓷兼具较高的孔隙率和较强的抗压强度。
28.本发明实施例中的多孔陶瓷制备方法,以粒度为1~100μm的硅藻土粉体和/或白刚玉粉体为骨料,仅需将含有硅藻土粉体和/或白刚玉粉体的骨料粉体、造孔剂和助烧剂按照一定的比例混合形成混合料,将混合料与石蜡按照一定的质量比混合搅拌形成生坯原料,然后将陶瓷生坯原料热压成型为陶瓷生坯,再将陶瓷生坯进行排蜡、烧结处理,即可获得同时兼具较高孔隙率和较强抗压强度的多孔陶瓷。此外,本发明实施例提供的多孔陶瓷制备方法,工艺流程简单,易操作,成本低,并可通过调整硅藻土和/或者白刚玉、造孔剂和助烧剂的粒度及配比,实现调节控制骨料颗粒间堆积的致密度,从而易于根据实际使用需求调节控制多孔陶瓷的孔隙、孔径和强度。
29.本发明实施例中的陶瓷雾化件含有本发明多孔陶瓷或由本发明多孔陶瓷制备方法制备的多孔陶瓷,因此本发明陶瓷雾化件在强度、孔隙、孔径等方面均具有优异的性能,
既可防止陶瓷雾化件出现掉粉而提高陶瓷雾化件的使用寿命与使用的安全性,又有利于提高陶瓷雾化件的锁液能力和导液能力而提高陶瓷雾化件的雾化性能。
附图说明
30.为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动性的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
31.图1为本发明实施例3中制备的多孔陶瓷的sem照片;
32.图2为本发明实施例3中制备的多孔陶瓷的另一sem照片。
具体实施方式
33.了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白,以下结合实施例,对本发明进行进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明,并不用于限定本发明。
34.本发明实施例提供一种兼具较高的孔隙率和较强的抗压强度的多孔陶瓷。本发明实施例提供的多孔陶瓷包括如下质量份数的成分:
35.骨料粉体
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40~60份;
36.造孔剂
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10~35份;
37.助烧剂
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5~25份;
38.其中,骨料粉体包括硅藻土粉体和白刚玉粉体中的至少一种,骨料粉体的粒度为1~100μm。具体地,本发明实施例选用的原料纯度均为99.9%以上,本发明实施例提供的多孔陶瓷以硅藻土粉体和白刚玉粉体中的至少一种粉体为骨料。也就是说,本发明实施例提供的多孔陶瓷可以是以硅藻土粉体或白刚玉粉体为骨料,也可以是以硅藻土粉体和白刚玉粉体的混合物。在其中一些实施例中,助烧剂为氧化镁、轻质碳酸钙、氧化铝、氧化钠、氧化钙、氧化铁中的至少一种。
39.本发明实施例以骨料粉体为硅藻土粉体和白刚玉粉体的混合物作为实施例进行说明,通过利用硅藻土结构疏松,白刚玉耐冲击的本质特性,选配合适粒度的基础骨架原料,将硅藻土和/或白刚玉的粒度范围控制在1~100μm,可实现不同孔隙或孔径的硅藻土或者白刚玉或者两者混合的多孔陶瓷材料的制作,并使多孔陶瓷兼具较高的孔隙率和较强的抗压强度。需要注意的是,在硅藻土和/或白刚玉的粒度小于1μm时,有利于增加颗粒间堆积的密度,从而增强多孔陶瓷抗压强度,但是会严重降低多孔陶瓷的孔隙率和减小多孔陶瓷的孔径,导致多孔陶瓷兼具较高的孔隙率和较强的抗压强度,因此硅藻土和/或白刚玉的粒度不宜小于1μm。而在硅藻土和/或白刚玉的粒度大于100μm时,有利于减小颗粒间堆积的密度,从而增大多孔陶瓷的孔径和提高多孔陶瓷的孔隙率,但随着颗粒间堆积密度的降低,导致陶瓷生坯在后期烧结工艺中容易发生收缩变形,造成多孔陶瓷的孔隙收缩变小甚至闭合,不仅降低多孔陶瓷的孔隙率和减小多孔陶瓷的孔径,还会降低多孔陶瓷的抗压强度,因此硅藻土和/或白刚玉的粒度也不宜大于100μm。
40.本发明实施例在调节和控制骨料粉体的粒度的前提下,还进一步通过调整硅藻土
和/或白刚玉、造孔剂和助烧剂的配比,控制骨料颗粒堆积的致密度在制作多孔陶瓷的规范内,避免陶瓷生坯在后期烧结工艺中容易发生收缩变形而造成多孔陶瓷的孔隙收缩变小甚至闭合,从而使得多孔陶瓷的孔隙和孔径易于控制,保证多孔陶瓷具有较高的孔隙率和较大的孔径。此外,在对本发明实施例提供的多孔陶瓷的骨料粉体配比与颗粒粒度的协同调节和控制的基础上,并通过热压成型以及结合烧结工艺条件的协同调控,实现改善并提高多孔陶瓷的强度,使本发明实施例提供的多孔陶瓷兼具较高的孔隙率和较强的抗压强度。
41.在其中一些实施例中,骨料粉体为含有硅藻土粉体和白刚玉粉体的混合粉体,综合利用硅藻土结构疏松和白刚玉抗压耐冲击的本质特性,将硅藻土粉体与白刚玉粉体的质量比控制在1:(0.2~1)的范围,则通过进一步调节硅藻土粉体与白刚玉粉体的用量配比,后期通过热压成型工艺制备陶瓷生坯,增强陶瓷生坯抗压强度,避免陶瓷生坯在后期烧结工艺中容易发生收缩变形而造成多孔陶瓷的孔隙收缩变小甚至闭合,从而使得后期烧结制备的多孔陶瓷兼具较高的孔隙率和较强的抗压强度。需要注意的是,在硅藻土粉体与白刚玉粉体的质量比小于1:1时,容易出现白刚玉粉体过量而造成骨料颗粒堆积过于致密,对多孔陶瓷的孔隙与孔径会产生不利影响。而在硅藻土粉体与白刚玉粉体的质量比大于1:0.2时,骨料颗粒堆积又过于疏松,白刚玉粉体无法起到实现调节骨料颗粒堆积强度的作用,导致陶瓷生坯在后期烧结工艺中容易发生收缩变形,不仅对多孔陶瓷的孔隙与孔径会产生不利影响,还会对多孔陶瓷的抗压强度造成不利影响。
42.本发明实施例还提供了上文的本发明实施例多孔陶瓷的制备方法。
43.在其中一些实施例中,本发明实施例提供的多孔陶瓷的制备方法包括如下步骤:
44.步骤s01:按照上文的多孔陶瓷所含的成分分别称取各成分原料,并将各原料进行混料处理,获得预混料;
45.步骤s02:将预混料与石蜡进行搅拌混合处理,获得具有流动性的陶瓷生坯原料;
46.步骤s03:将陶瓷生坯原料进行热压成型,获得陶瓷生坯;
47.步骤s04:将陶瓷生坯进行排蜡处理,获得除蜡陶瓷坯体;
48.步骤s05:将除蜡陶瓷坯体进行烧结处理,获得多孔陶瓷成品。
49.具体地,上述步骤s01中,本发明实施例多孔所含的成分如上文,其含有如下质量份数的成分:
50.骨料粉体
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40~60份;
51.造孔剂
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10~35份;
52.助烧剂
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5~25份。
53.上述步骤s01中,将称取各组分原料骨料粉体40~60份、造孔剂10~35份、助烧剂5~25份,并将各组分原料进行混料处理,混料处理可以按照陶瓷领域中混合陶瓷原料的常规混料方式。在其中一些具体实施例中,多孔陶瓷制备方法还包括在混料处理步骤之前的球磨处理步骤,球磨处理步骤包括通过球磨机将骨料粉体、造孔剂、助烧剂进行球磨处理,球磨机的转速为50-500r/分钟,球磨机的球磨时间为2~8h。将含有硅藻土和/或白刚玉的骨料粉体、造孔剂和助烧剂装入球磨机进行球磨,球磨混合得到一致均匀的粉体,使得硅藻土和/或白刚玉的骨料粉体、造孔剂和助烧剂充分分散,有利于改善或提高多孔陶瓷的孔隙率及强度等性能。可以理解地,球磨处理可以是但不仅仅为通过行星式球磨机或滚筒球磨机进行球磨处理。需要说明的是,造孔剂可以是但不限于淀粉、碳粉和pmma中的至少一种。
54.上述步骤s02中,将步骤s01中预混料与石蜡进行搅拌混合处理的方式,可以是陶瓷加工技术领域配制陶瓷混料的常规混料处理方式。在其中一些具体实施例中,将预混料与石蜡按照质量比为1:(0.5~0.8)的配比,在70~120℃的温度下,在搅拌脱泡机中,以200-800r/分钟的搅拌速度搅拌2~8h,进行搅拌脱泡处理,最终混炼形成均匀一致、黏度合适、具有一定流动性的均匀的的生坯原料。其中,上述搅拌混合处理步骤中,是一边对预混料与石蜡进行搅拌处理,一边对预混料与石蜡进行加热处理,即预混料与石蜡的搅拌处理与加热处理在同时进行,有利于快速地将预混料与石蜡混炼形成均匀一致、黏度合适、具有一定流动性的均匀的的生坯原料。在其中一些具体实施例中,石蜡包含52度石蜡、62度石蜡中的一种或者两种,通过采用两种型号的石蜡,目的是为了后期排蜡过程可使石蜡循序渐进地挥发排出,而不是爆发式挥发排出,利于减少多孔陶瓷的缺陷,进而提升多孔陶瓷的良品率。
55.上述步骤s03中,将陶瓷生坯原料进行热压成型获得陶瓷生坯,可以是利用热压成型机将陶瓷生坯原料通过模具热压成设计尺寸的陶瓷生坯。在其中一些具体实施例中,陶瓷生坯的热压成型条件为:热压成型的压强控制在0.3~5mpa的范围,热压成型的温度控制在60~140℃的范围,热压成型的时间控制在1~300s的范围,通过精细控制热压成型温度及热压成型压力,可改善并提高陶瓷生坯的致密性,进而改善多孔陶瓷成品的孔隙率及强度等性能,利于降低多孔陶瓷的缺陷。
56.上述步骤s04中,将陶瓷生坯进行排蜡处理,可以是对陶瓷生坯进行排蜡的常规排蜡处理方式。在其中一些具体实施例中,由于石蜡包含52度石蜡和62度石蜡,排蜡过程可使石蜡循序渐进地挥发排出,而不是爆发式挥发排出,利于减少多孔陶瓷的缺陷,进而提升多孔陶瓷的良品率。在其中一些具体实施例中,陶瓷生坯的排蜡方式为:将石墨平铺覆盖在托盘底部后,在石墨表面摆放陶瓷生坯,再在陶瓷生坯上覆盖一层石墨,以将陶瓷生坯填埋在石墨中,并在150~250℃的温度下保温2~6h。通过对本发明实施例提供的多孔陶瓷的排蜡方式的条件控制,结合对烧结工艺的调控,实现进一步提高本发明实施例排蜡后的陶瓷生坯的强度。
57.上述步骤s05中,将排蜡后的除蜡陶瓷坯体进行高温烧结,即可获得孔隙率范围46.33%~63.55%,抗压强度范围为13.35~17.55mpa,孔径范围为21.03~33.54μm的多孔陶瓷成品。在其中一些实施例中,排蜡后的陶瓷生坯烧结温度控制在1000~1500℃,烧结时间控制在2~4h。通过对本发明实施例提供的多孔陶瓷的烧结温度及烧结时间进行调控,可进一步实现调节、改善与提高本发明实施例提供的多孔陶瓷的强度、孔隙率和孔径,使得多孔陶瓷不易开裂变形,并且使得多孔陶瓷具有优异的孔隙率、合适的孔径和良好的抗压性能。
58.因此,本发明实施例提供的多孔陶瓷制备方法,以粒度为1~100μm的硅藻土粉体和/或白刚玉粉体为骨料,仅需将含有硅藻土粉体和/或白刚玉粉体的骨料粉体、造孔剂和助烧剂按照一定的比例混合形成混合料,将混合料与石蜡按照一定的质量比混合搅拌形成生坯原料,然后将陶瓷生坯原料热压成型为陶瓷生坯,再将陶瓷生坯进行排蜡、烧结处理,即可获得同时兼具较高孔隙率和较强抗压强度的多孔陶瓷。此外,本发明实施例提供的多孔陶瓷制备方法,工艺流程简单,易操作,成本低,并可通过调整硅藻土和/或者白刚玉、造孔剂和助烧剂的粒度及配比,实现控制骨料颗粒间堆积的致密度,从而易于根据实际使用
需求调节控制多孔陶瓷的孔隙、孔径和强度。
59.在上文的本发明实施例多孔陶瓷及其制备方法的基础上,本发明实施例还提供了一种陶瓷雾化件。在其中一些实施例中,陶瓷雾化件包括上文的本发明实施例提供的多孔陶瓷或包括由上文的本发明实施例提供的多孔陶瓷制备方法制备的多孔陶瓷。这样,由于多孔陶瓷如上文,在具有较高强度的基础上,具有孔径为21.03~33.54μm、孔隙率为46.33%~63.55%的孔隙结构,从而使得陶瓷雾化件在孔隙、孔径、锁液能力和导液能力都非常优异,提高陶瓷雾化件的锁液能力和导液能力,能够实现快速导液和锁液,有效避免气溶胶形成基质受热不均匀及陶瓷雾化件发热位置干烧而失效。并且,由于多孔陶瓷的抗压强度高达13.35~17.55mpa,使得陶瓷雾化件具有较高强度,防止在抽吸时出现陶瓷雾化件掉粉现象,提高陶瓷雾化件的使用寿命与使用的安全性。
60.为使本发明上述实施细节和操作能清楚地被本领域技术人员理解,以及本发明多孔陶瓷及其制备方法的进步性能显著地体现,以下通过实施例对本发明的实施进行举例说明。
61.实施例1
62.本实施例1提供了一种多孔陶瓷及其制备方法。该多孔陶瓷含有如下质量份数的成分:硅藻土60份,造孔剂10份,氧化镁25份。
63.该多孔陶瓷的制备方法如下:
64.(1):按照本实施例1多孔陶瓷所含的成分按照比例分别称取相应原料,并将相应原料进行混合,经过行星式球磨机或滚筒式球磨机进行球磨处理8小时,球磨机转速为50r/分钟,得到预混料。
65.(2):将预混料与30份石蜡放入搅拌机中,控制加热温度80℃,搅拌机转速800r/分钟,搅拌时间5小时,得到具有一定流动性的均匀的陶瓷生坯原料。
66.(3):将上述陶瓷生坯原料经过热压成型,热压成型的压力为5mpa,热压成型的温度为100℃,保压时间10s,得到陶瓷生坯。
67.(4):将成型后的陶瓷生坯进行排蜡,排蜡温度为180℃,保温时间3h,得到除蜡陶瓷坯体。
68.(5):将排蜡后的除蜡陶瓷坯体进行烧结,在烧结温度1150℃下保温时间3h,然后自然降温得到室温,得到多孔陶瓷成品。
69.测试本实施例1制备的多孔陶瓷,孔隙率为58.63%,中值孔径为24.69um,抗压强度16.18mpa。
70.实施例2
71.本实施例2提供了一种多孔陶瓷及其制备方法。该多孔陶瓷含有如下质量份数的成分:白刚玉40份,造孔剂35份,氧化钙25份。
72.该多孔陶瓷的制备方法如下:
73.(1):按照本实施例2多孔陶瓷所含的成分按照比例分别称取相应原料,并将相应原料进行混合,经过行星式球磨机或滚筒式球磨机进行球磨处理2小时,球磨机转速为500r/分钟,得到预混料。
74.(2):将预混料与20份石蜡放入搅拌机中,控制加热温度70℃,搅拌机转速300r/分钟,搅拌时间8小时,得到具有一定流动性的均匀的陶瓷生坯原料。
75.(3):将上述陶瓷生坯原料经过热压成型,热压成型的压力为0.3mpa,热压成型的温度为140℃,保压时间300s,得到陶瓷生坯。
76.(4):将成型后的陶瓷生坯进行排蜡,排蜡温度为250℃,保温时间2h,得到除蜡陶瓷坯体。
77.(5):将排蜡后的除蜡陶瓷坯体进行烧结,在烧结温度1000℃下保温时间6h,然后自然降温得到室温,得到多孔陶瓷成品。
78.测试本实施例2制备的多孔陶瓷,孔隙率为56.63%,中值孔径为22.10um,抗压强度17.55mpa。
79.实施例3
80.本实施例3提供了一种多孔陶瓷及其制备方法。该多孔陶瓷含有如下质量份数的成分:硅藻土50份,白刚玉10份,造孔剂20份,氧化镁15份,氧化钙5份。
81.该多孔陶瓷的制备方法如下:
82.(1):按照本实施例3多孔陶瓷所含的成分按照比例分别称取相应原料,并将相应原料进行混合,经过行星式球磨机或滚筒式球磨机进行球磨处理4小时,球磨机转速为200r/分钟,得到预混料。
83.(2):将预混料与32份石蜡放入搅拌机中,控制加热温度120℃,搅拌机转速200r/分钟,搅拌时间2小时,得到具有一定流动性的均匀的陶瓷生坯原料。
84.(3):将上述陶瓷生坯原料经过热压成型,热压成型的压力为4mpa,热压成型的温度为60℃,保压时间1s,得到陶瓷生坯;
85.(4):将成型后的陶瓷生坯进行排蜡,排蜡温度为150℃,保温时间6h,得到除蜡陶瓷坯体。
86.(5):将排蜡后的除蜡陶瓷坯体进行烧结,在烧结温度1300℃下保温时间4h,然后自然降温得到室温,得到多孔陶瓷成品。
87.测试本实施例3制备的多孔陶瓷,孔隙率为63.55%,中值孔径为33.54um,抗压强度13.35mpa。
88.本实施例4
89.本本实施例4提供了一种多孔陶瓷及其制备方法。该多孔陶瓷含有如下质量份数的成分:硅藻土30份,白刚玉30份,造孔剂35份,氧化镁5份。
90.该多孔陶瓷的制备方法如下:
91.(1):按照本本实施例4多孔陶瓷所含的成分按照比例分别称取相应原料,并将相应原料进行混合,经过行星式球磨机或滚筒式球磨机进行球磨处理6小时,球磨机转速为350r/分钟,得到预混料。
92.(2):将预混料与36份石蜡放入搅拌机中,控制加热温度120℃,搅拌机转速400r/分钟,搅拌时间4小时,得到具有一定流动性的均匀的陶瓷生坯原料。
93.(3):将上述陶瓷生坯原料经过热压成型,热压成型的压力为2mpa,热压成型的温度为80℃,保压时间10s,得到陶瓷生坯;
94.(4):将成型后的陶瓷生坯进行排蜡,排蜡温度为230℃,保温时间2h,得到除蜡陶瓷坯体。
95.(5):将排蜡后的除蜡陶瓷坯体进行烧结,在烧结温度1500℃下保温时间2h,然后
自然降温得到室温,得到多孔陶瓷成品。
96.测试本本实施例4制备的多孔陶瓷,孔隙率为46.33%,中值孔径为21.03um,抗压强度16.45mpa。
97.对比例
98.(1)将硅藻土50份,白刚玉10份,造孔剂20份,氧化镁15份,氧化钙5份,装入行星式球磨机或滚筒式球磨机进行球磨,球磨4小时,控制转速200r/分钟,混合均匀后得到混合料;
99.(2)将混合料和32份石蜡加入搅拌机中,控制加热温度120℃,搅拌机转速200r/分钟,搅拌时间2小时,得到陶瓷生坯原料,将陶瓷生坯原料装入模具中,在4mpa压力下干压成型得到陶瓷生坯;
100.(3)将陶瓷生坯进行烧结,在烧结温度1300℃下保温时间4h,然后自然降温得到室温,得到多孔陶瓷成品。
101.测试对比例中制备的多孔陶瓷,孔隙率为63.62%,中值孔径为26.64um,抗压强度8.25mpa。
102.多孔陶瓷相关性能测试:
103.将上述实施例1至实施例4和对比例中的多孔陶瓷,分别进行孔隙率、孔径及抗压强度等相关项目进行测试。相关测试结果,如下述表1。
104.表1实施例1至实施例4和对比例中的多孔陶瓷相关性能测试表
105.测试项目孔隙率(%)中值孔径(um)抗压强度(mpa)实施例158.6324.6916.18实施例256.6322.1017.55实施例363.5533.5413.35实施例446.3321.0316.45对比例63.6226.648.25
106.1)通过压汞法孔隙度测试方法对多孔陶瓷孔隙率进行测试,采用万能材料试验机对实施例1至实施例4中的多孔陶瓷的抗压强度,由测试结果及表1中测试数据表明,本发明实施例1至实施例4中的多孔陶瓷中,多孔绝缘陶瓷体孔隙率高达到46.33%~63.55%,抗压强度范围为13.35~17.55mpa,孔径范围为21.03~33.54μm。对比例中采用干压成型制作陶瓷生坯,再将陶瓷生坯烧结形成多孔陶瓷,虽然多孔陶瓷的孔隙率较高,但多孔陶瓷的抗压强度大幅降低。与对比例中的多孔陶瓷相比,本发明实施例1至实施例4中,采用热压成型制作陶瓷生坯,再将陶瓷生坯烧结形成多孔陶瓷,使得多孔陶瓷兼具较高的孔隙率和较强的抗压强度。
107.2)实施例3与对比例相比,对比例与实施例3中的原料与组分相同,对比例中采用干压成型制作陶瓷生坯,再将陶瓷生坯烧结形成多孔陶瓷,陶瓷生坯在后期烧结工艺中容易发生收缩变形,烧结形成多孔陶瓷的强度显著降低,孔径减小。这是由于干压成型受力不均匀,在成型过程中难以得到致密的陶瓷生坯,脱模过程容易出现损坏,而内部孔隙分布不均匀,引起力学性能的降低,造成多孔陶瓷的孔隙收缩变小甚至闭合,且降低多孔陶瓷的抗压强度。而实施例3中采用热压成型制作陶瓷生坯,再将陶瓷生坯烧结形成多孔陶瓷,避免了陶瓷生坯在后期烧结工艺中容易发生收缩变形而造成多孔陶瓷的孔隙收缩变小甚至闭
合,使得实施例3中的多孔陶瓷的孔隙没有发生明显的降低,且大幅度增加了多孔陶瓷的孔径及多孔陶瓷的抗压强度。这是由于实施例3中采用热压成型工艺,可得到较为致密的陶瓷生坯,经过预先排蜡后,陶瓷生坯在烧结过程中收缩较小,既不会引起变形等问题,也不会因一次性快速烧结而引起气孔闭合,孔径收缩等问题。
108.综上所述,并结合上述表1中相关测试数据分析可知:与对比例中的多孔陶瓷相比,本发明实施例1至实施例4中,在对多孔陶瓷的骨料粉体配比与颗粒粒度的协同调节和控制的基础上,并通过热压成型以及结合烧结工艺条件的协同调控,实现改善并提高多孔陶瓷的强度,使多孔陶瓷同时兼具较高的孔隙率和较强的抗压强度。此外,由本发明实施例1至实施例4的相关测试数据可得到,硅藻土和白刚玉的配比是可以实现多孔陶瓷不同孔隙、孔径、抗压强度的调控,通过硅藻土和白刚玉的配比与颗粒粒度的协同调节和控制的基础上,实现依据不同应用场合制备得到适配的多孔陶瓷。
109.以上所述仅为本发明的较佳实施例而已,并不用以限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
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