泡沫陶瓷的制備工藝設(shè)計和設(shè)計研究進展

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1、下載可編輯泡沫陶瓷的制備工藝與研究進展摘要：泡沫陶瓷具有透過性好，比表面積大，密度小，耐高溫及耐腐蝕性強等優(yōu)點。本文著重對泡沫陶瓷的傳統(tǒng)制備工藝和新興的制備工藝進行了闡述，介紹了泡沫陶瓷的應用領(lǐng)域，并對目前泡沫陶瓷的研究進展和趨勢進行了簡介。關(guān)鍵詞：泡沫陶瓷制備工藝研究進展ABSTRACT:Ceramicfoamshavemanygoodpropertieslikegoodpermeability,largesurfaceratio,lowdensity,hightemperatureresistanceandgoodcorrosionres

2、istance.Thearticleemphaticallyelaboratestraditionalpreparationproceduresandthelatestpreparationproceduresofceramicfoams.Italsointroducestheapplicationareasofceramicfoams.Finallyitmakesabriefintroductionofcurrentresearchprogressandtendency.KEYWORDS:ceramicfoam;preparationpro

3、cedure;researchprogress1引言自1978年美國發(fā)明了利用氧化鋁、高嶺土等陶瓷料漿成功研制出泡沫陶瓷，用于鋁合金鑄造過濾之后，英、日、德、瑞士等國家競相開展了研究，生產(chǎn)工藝日益先進，技術(shù)裝備越來越向機械化、自動化發(fā)展，已研制出多種材質(zhì)，適合于不同用途的泡沫陶瓷過濾器，如氧化鋁、氧化鋯、碳化硅、氮化硅、硼化物等高溫泡沫陶瓷，產(chǎn)品已系列化、標準化，形成了一個新興產(chǎn)業(yè)，我國在20世紀80年代初開展泡沫陶瓷研究工作。近20年來，先后有十幾家科研機構(gòu)和廠家報道了泡沫陶瓷制品的研究。但是我國的泡沫陶瓷從整體技術(shù)水平上與國外相比還有一定

4、的差距。泡沫陶瓷具有透過性好，比表面積大，密度小，開口氣孔率高，耐高溫及耐腐蝕性強等優(yōu)點，而被廣泛地應用于熔融金屬過濾、隔熱材料、催化劑載體和吸音降噪等傳統(tǒng)領(lǐng)域以及傳感器、環(huán)境材料、生物材料等新興領(lǐng)域。泡沫陶瓷一般可以分為兩類，即開孔(網(wǎng)狀)陶瓷材料以及閉孔陶瓷材料，這取決于各個孔穴是否具有固體壁面。如果形成泡沫體的固體僅僅包含于孔棱中，則稱之為開孔陶瓷材料，其孔隙是相互連通的；如果存在固體壁面，則泡沫體稱為閉孔陶瓷材料，其中的孔穴由連續(xù)的陶瓷基體相互分隔。但大部分泡沫陶瓷既存在開孔孔隙又存在少量閉孔孔隙。一般來說孔隙的直徑小于2nm的為微孔

5、材料；孔隙在2～50nm之間的為介孔材料；孔隙在50nm以上的為宏孔材料[1-6]。2泡沫陶瓷的傳統(tǒng)制備工藝2.1添加造孔劑工藝通過在陶瓷配料中添加造孔劑，利用造孔劑在坯體中占據(jù)一定的空間，然后經(jīng)過燒結(jié)，造孔劑離開基體而形成氣孔來制備泡沫陶瓷。[7]專業(yè)文檔精心整理下載可編輯用這種方法可以制得形狀復雜的泡沫陶瓷制品，但制品氣孔分布的均勻性較差。造孔劑的種類和加入量是該方法的關(guān)鍵，造孔劑分為有機造孔劑和無機造孔劑兩種，碳酸銨、碳酸鈣、氯化銨、碳酸氫銨等高溫可分解鹽類以及各類碳粉、煤粉等，屬于無機造孔劑；天然纖維、高分子聚合物和有機酸等屬于有機造

6、孔劑。2.2發(fā)泡工藝發(fā)泡工藝的主要原理是在陶瓷粉料中加人適當?shù)陌l(fā)泡劑,通過化學反應產(chǎn)生揮發(fā)性氣體從而產(chǎn)生泡沫,然后再經(jīng)干燥和燒成制得[8]。采用發(fā)泡工藝可以制備形狀復雜的泡沫陶瓷制品。這種工藝成形泡沫陶瓷較復雜,不易控制,且制備的泡沫陶瓷易出現(xiàn)粉化剝落現(xiàn)象，并含有大量閉口氣孔,因而在實際制備中較少被采用。2.3有機泡沫浸漬工藝該方法基本思路是：首先將有機泡沫浸漬到陶瓷料漿中，然后經(jīng)過干燥、燒成使有機泡沫脫離母體就可以獲得泡沫陶瓷。通過控制漿料性能，優(yōu)化無機粘結(jié)劑體系，嚴格控制漿料浸漬工藝過程，可以制備高性能的泡沫陶瓷制品。[9]該方法是目前泡

7、沫陶瓷最理想的制備方法，用此種成形方法制備的泡沫陶瓷已在多個領(lǐng)域獲得大量應用。但是有機前驅(qū)體浸漬法存在一個明顯的缺陷，即有機泡沫體的網(wǎng)眼尺寸是有限的，這在一定程度上制約了所得泡沫陶瓷材料的孔徑和結(jié)構(gòu)。針對此問題，采用三維網(wǎng)狀有機泡沫材料為載體，首先用浸漬工藝制備出疏松多孔結(jié)構(gòu)坯體，并經(jīng)過排塑、預燒處理獲得具有一定強度的預制體，再通過對預制體進行表面處理，可以很好地解決這一問題[10]。有機泡沫浸漬法制備流程工藝圖如圖1所示。前驅(qū)體的制備陶瓷漿料的制備調(diào)漿浸漬和涂覆除漿重復涂覆干燥燒結(jié)性能檢測表面處理圖1有機泡沫浸漬法制備流程工藝圖2.4溶膠—

8、凝膠工藝溶膠-凝膠工藝利用凝膠化過程中膠體粒子的堆積以及凝膠處理、熱處理等過程中留下小氣孔，形成可控孔隙結(jié)構(gòu)。由溶膠向凝膠的轉(zhuǎn)化過程中，體系的粘度迅速增加，從而穩(wěn)定