泡沫陶瓷的制備方法及研究進展

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1、泡沫陶瓷的制備方法及研究進展寧靜（青島博梵拓達新材料有限公司，青島266019）摘要本文綜述了泡沫陶瓷材料的制備工藝及其研究進展，并著重敘述了目前規(guī)?；a(chǎn)泡沫陶瓷最為廣泛采用的有機泡沫浸漬工藝。關(guān)鍵詞：泡沫陶瓷，有機泡沫浸漬法，漿料，工藝PreparationTechnologyandResearchonDevelopmentofCeramicFoamNingJing(QingdaoBoffin-TodaAdvancedCeramicsCo.,Ltd.,Qingdao266019)AbstractThisarticlereviewspreparationtechn

2、ologyandresearchondevelopmentofceramicfoam,withemphasisonthepolymericspongereplicationmethodwhichhasbeenwidelyusedinlarge-scaleproduction.KeywordsCeramicFoams;PolymericSpongeReplicationMethod;Slurry;PreparationTechnology作者簡介：寧靜，男，1984,06，漢，主要負責泡沫陶瓷材料的研發(fā)、生產(chǎn)及工藝控制。前言泡沫陶瓷被廣泛應(yīng)用在冶金、環(huán)保、化工等行業(yè)，

3、如熔融金屬過濾器、催化劑載體等，這些應(yīng)用是因為它具有獨特的三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)并且存在許多氣孔，這些互相貫通的氣孔使得這類陶瓷容重低、導熱慢并且比表面積相對較大，同時在高溫下保持化學穩(wěn)定性。近年來，國家對環(huán)境保護極其重視，相關(guān)環(huán)保法律、法規(guī)日趨嚴格，泡沫陶瓷在該領(lǐng)域的應(yīng)用再次得到關(guān)注。最早在20世紀70年代，用于鋁合金過濾和鐵及其合金的泡沫陶瓷先后成功的被美國聯(lián)[1,2]合鋁業(yè)公司（ConsolidatedAluminum）的MollardFR和DavisonN研制出來。而后，英國、日本、德國等國家也開始研究，我國也在20世紀80年代積極加入到泡沫陶瓷研究的行列中。經(jīng)過近3

4、0年的發(fā)展，國內(nèi)生產(chǎn)泡沫陶瓷的廠家越來越多，制造裝備水平有了長足發(fā)展，但產(chǎn)品質(zhì)量良莠不齊，與國外生產(chǎn)廠家標準化、系列化的產(chǎn)品相比，不論外觀質(zhì)量還是產(chǎn)品性能等還有較大提升空間，表1列舉了國外泡沫陶瓷生產(chǎn)商及主要產(chǎn)品的應(yīng)用范圍。表1國外泡沫陶瓷生產(chǎn)商及應(yīng)用范圍最高使國別及公司型號種類用溫度應(yīng)用范圍(℃)Selee/AlAlPO4粘結(jié)剛玉1400Al及其它有色金屬莫來石1500鐵、非活性Ni基合金剛玉1700鐵、鋼、高熔點有色金屬、活性金屬美國部分穩(wěn)定化氧化鋯1800超級合金、鋼西利公司Selee/Fe氧化鋯增韌莫來石1650鋼氧化鋯增韌剛玉1700鋼粘結(jié)SiC1600鐵

5、、銅基合金Sivex剛玉—鋁、銅等有色合金英國SedexSiC—鐵、銅基合金福士科公司Stelex氧化鋯增韌剛玉—鋼、高熔點合金德國Drache氧化鋁1150鋁卓凱公司日本碳化硅1500鐵合金石橋鄭勇1.泡沫陶瓷材料概述通常多孔陶瓷被分為微孔陶瓷、介孔陶瓷和宏孔陶瓷，這一分類方法是由IUPAC（國際理論和應(yīng)用化學聯(lián)合會）根據(jù)孔徑大小區(qū)分的，泡沫陶瓷則屬于該分類下的宏孔陶瓷材料。1泡沫陶瓷是由普通多孔陶瓷、蜂窩多孔陶瓷發(fā)展而來的新型多孔陶瓷材料，70~90%的孔隙率使得它的結(jié)構(gòu)充滿了互相貫通的氣孔，而有機泡沫塑料的使用使得泡沫陶瓷同樣具有像泡沫一樣的三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，因而

6、常被稱作“瓷化了的泡沫”。泡沫陶瓷常被應(yīng)用于冶金熔融金屬液過濾、污水處理、汽車尾氣催化凈化器、節(jié)能材料，這些應(yīng)用正是利用了它較高的孔隙率和較大的比表面的特點，同時兼有機械強度較高、高溫下化學穩(wěn)定性好，及吸附性好的優(yōu)良特性。2.泡沫陶瓷的制備工藝科技工作者為了充分發(fā)揮泡沫陶瓷的使用價值，使其能在不同的領(lǐng)域所使用，在制備工藝上進行了許多的嘗試和總結(jié)，獲取了以下多種制備泡沫陶瓷的工藝方法：[3]2.1添加造孔劑法這類泡沫陶瓷的成孔原理是：在起初配置原料時便混入造孔劑，造孔劑的選擇和加入量是該項工藝的關(guān)鍵點，造孔劑可以選擇碳粉或者氯化銨、碳酸銨、碳酸鈣等化合物，這類造孔劑屬

7、無機類造孔劑；造孔劑也可以選擇諸如有機酸、天然纖維、大分子量的聚合物等，這類造孔劑屬有機類造孔劑。當這些散亂分布的造孔劑經(jīng)過高溫燒制時，會被分解，其原有位置便會形成氣孔，從而獲得泡沫陶瓷。但該工藝無法制備孔隙率高的泡沫陶瓷，且氣孔的分布是雜亂不均的。[4]2.2自蔓延高溫合成工藝（selfpropagatingwithhigh-temperaturesynthesis，SHS）這類多孔陶瓷的成孔原理是基于化學反應(yīng)，是由前蘇聯(lián)的科學家MazhanovA.G.在上世紀60年代提出的，該化學反應(yīng)伴隨著高熱量的釋放，當體系獲得足以促使局部發(fā)生化學反應(yīng)的能量的時候，反應(yīng)便