[发明专利]氧化锆质空心球的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种耐火材料的制备方法，尤其涉及一种氧化锆质空心球的制备方法。

背景技术

陶瓷空心球主要应用与窑炉内衬隔热材料，轻质保温材料领域，目前已开发出氧化铝质、氧化锆质、莫来石质的空心球，并得到了广泛的应用。 氧化锆空心球及其制品，具有体积密度小，热容小，导热率低等特点，作为窑炉内衬材料能够大幅度提高窑炉使用效率，缩短生产周期。氧化锆空心球制品长期使用温度可达2200℃ ，具有耐腐蚀，热震稳定性好等特点。目前耐火材料用空心球常用制备方法为，将原料置于特殊涉及制造的直流或三相交流电弧矿热炉中，经高温熔炼后进行倾炉喷吹，利用熔体在空气中受冷在表面张力的作用下收缩而得到空心球；如专利《一种高强度氧化铝空心球的制备方法》（公布号CN101792317A）介绍了一种通过电弧加热喷吹方式制备氧化铝空心球的方法，专利《刚玉空心球的制备方法》（公开号CN 1789197A）通过引入调整熔体粘度的添加剂，利用电弧炉熔炼，高压空气喷吹法制备出高强度刚玉质空心球，专利《新型耐火隔热空心球及其制备方法》（专利号96116116.7）提供了一种新型空心球制备方法。

然而在采用直流或三相交流矿热炉电熔喷吹法制备陶瓷空心球时，如果熔体粘度控制不当，则制备出的空心球球壁较薄，强度低，在成型过程以及震动浇注过程中空心球容易发生破损，进而影响到制品的使用性能。

发明内容

本发明的目的在于提出一种氧化锆质空心球的制备方法，使其能解决上述技术问题，并具有工艺简单，易于工业化推广的特点。主要采用消失模的方法制备空心球的空心结构。

本发明为完成上述发明任务采用如下技术方案：

一种氧化锆质空心球的制备方法，将固体陶瓷粉料与溶剂以一定比例混合制成均匀稳定的陶瓷浆料；以聚苯乙烯小球为模板；聚苯乙烯作为高分子材料具有热胀不可逆的特性，通过预热处理释放其活性，可以在烧成过程中不再发生膨胀而避免造成坯体开裂；将若干个聚苯乙烯小球充分浸渍在陶瓷浆料中；将混有聚苯乙烯小球的陶瓷浆料通过筛网，滤出多余的浆料，通过反复将聚苯乙烯小球浸渍在陶瓷浆料中，直至使表面具有一定厚度均匀浆料的聚苯乙烯小球达到所需尺寸，对沾满陶瓷浆料的聚苯乙烯小球进行干燥，最后对干燥后的聚苯乙烯小球进行排塑、高温烧结，在高温烧结的过程中，聚苯乙烯小球经高温排塑挥发留下空心结构从而得到氧化锆质陶瓷空心球。

一种氧化锆质空心球的制备方法，所述的单斜氧化锆粉为主要原料，粒度不大于300目，所述的氧化镁粉为稳定剂。

所述固体陶瓷粉料的组份及重量百分比为：单斜氧化锆粉80~99.5 wt%，氧化镁粉0.5~20 wt%；

一种氧化锆质空心球的制备方法，将固体陶瓷粉料与溶剂以50~85 wt%： 15~50 wt%重量比例进行混合，加入行星式球磨机中球磨2~10h，球磨后的浆料通过真空脱气直至气泡排除，制成均匀稳定的陶瓷浆料。

一种氧化锆质空心球的制备方法，排塑时的温度为200~600℃，时间不低于2h；排塑完成后，将高温烧成炉的炉温升至1650~1750℃进行烧结制得薄壁陶瓷坩埚，烧结时间为5~10h。

一种氧化锆质空心球的制备方法，所述溶剂组成为：水，增稠剂，流变助剂，粘结剂，分散剂。

一种氧化锆质空心球的制备方法，溶剂中的流变助剂和增稠剂可以是羧甲基纤维素钠，羟丙级纤维素钠，聚乙二醇，丙三醇中的一种或几种，分别用以改善陶瓷浆料的触变性和提高粘度。

一种氧化锆质空心球的制备方法，溶剂中的粘结剂可以是聚乙烯醇PVA，羧甲基纤维素钠CMC，硅溶胶，铝溶胶，糊精，纸浆废液中的一种或几种。

一种氧化锆质空心球的制备方法，其特征在于：溶剂中的分散剂可以是聚丙烯酸钠，聚乙二醇2000，聚乙烯亚胺（PEI），亚甲基丙烯酸胺，聚甲基丙烯酸甲脂中的一种或几种。

所述溶剂的组份及重量百分比为：流变助剂和增稠剂比例范围是1:2~1:7.5，整体加入量为0.03~0.2 wt%，粘结剂 0.9~2.0 wt%，分散剂0.07~0.3 wt%，水97.5~99.0 wt%。

陶瓷空心球主要应用与窑炉内衬隔热材料，轻质保温材料领域，目前已开发出氧化铝质、氧化锆质、莫来石质的空心球，并得到了广泛的应用。 氧化锆空心球及其制品，具有体积密度小，热容小，导热率低等特点，作为窑炉内衬材料能够大幅度提高窑炉使用效率，缩短生产周期。氧化锆质组分选择及组配、制备方法等为企业普遍采用的公知技术；本发明仅涉及提出一种氧化锆质空心球的制备方法。