[发明专利]纳米孔径多孔方镁石-镁铝尖晶石陶瓷材料及其制备方法

说明书

本发明涉及一种纳米孔径多孔方镁石‑镁铝尖晶石陶瓷材料及其制备方法。其技术方案是：将菱镁矿细粉依次升温至680~850℃和950~1250℃，分别保温，得到高孔隙率的氧化镁粉体。按高孔隙率的氧化镁粉体为70~98wt%、含Al³⁺溶液为0.1~25wt%和氢氧化铝微粉为0.1~10wt%，将高孔隙率的氧化镁粉体置于真空搅拌机中，在2.0kPa以下将含Al³⁺溶液和氢氧化铝微粉加入，搅拌，得到混合料。将混合料在110~220℃，保温，冷却，机压成型，干燥；然后在950~1250℃和1480~1620℃分别保温，即得纳米孔径多孔方镁石‑镁铝尖晶石陶瓷材料。本发明制备成本低和环境友好，所制备的制品的孔径为纳米级，具有透气度低、体积密度小、导热系数低和强度高的优点。

技术领域

本发明属于多孔方镁石-镁铝尖晶石陶瓷材料技术领域。尤其涉及一种纳米孔径多孔方镁石-镁铝尖晶石陶瓷材料及其制备方法。

背景技术

方镁石-镁铝尖晶石材料因其优异的化学稳定性和热震稳定性等高温性能，广泛运用于高温窑炉内村，但其导热系数较高，在使用过程中会产生较大的热量损失。随着能源与资源日益紧张，对低导热系数的方镁石-镁铝尖晶石陶瓷的研究越来越受到人们的重视，发展多孔方镁石-镁铝尖晶石陶瓷材料是解决这一问题的有效途径。

目前关于多孔方镁石-镁铝尖晶石陶瓷的制备方法有很多，包括添加造孔剂法、熔盐法和原位分解合成法等，如专利技术“一种反应合成多孔镁铝尖晶石制备方法(CN102795884A)”，以铝粉与氧化镁为原料，利用高分子氧化燃烧法在空气中氧化合成多孔镁铝尖晶石陶瓷，但是得到的镁铝尖晶石陶瓷气孔孔径较大，透气度大，强度较低，并且高分子氧化燃烧会产生大量的CO₂，形成二次污染；又如文献技术(陈浩.熔盐法制备氧化镁及含镁尖晶石粉体的研究.博士学位论文，武汉科技大学，2010)以MgCl₂、CaCO₃、α-Al₂O₃、NaCl、KCl为原料，采用熔盐法制备出了多孔镁铝尖晶石材料，一方面在洗滤过程中浪费大量水资源，另一方面仍会引入Na⁺、K⁺、Cl^-等杂质；又如专利技术“原位分解制备轻质方镁石-镁铝尖晶石复合材料(CN103553672A)”，以镁铝水滑石为原料利用原位分解技术制备出多孔方镁石-尖晶石陶瓷材料，但材料气孔的孔径较大，透气度较高，高温性能较差。

发明内容

本发明旨在克服现有技术缺陷，目的是提供一种制备成本低和环境友好的纳米孔径多孔方镁石-镁铝尖晶石陶瓷材料的制备方法，所制备的纳米孔径多孔方镁石-镁铝尖晶石陶瓷材料的孔径为纳米级，透气度低、体积密度小、导热系数低和强度高。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是的步骤是：

步骤一、先将菱镁矿细粉以0.5～1.5℃/min的速率升温至680～850℃，保温2～5小时；再以2～2.5℃/min的速率升温至950～1250℃，保温2～6小时，冷却，得到高孔隙率的氧化镁粉体。

步骤二、按所述高孔隙率的氧化镁粉体为70～98wt％、含Al³⁺溶液为0.1～25wt％和氢氧化铝微粉为0.1～28wt％，先将所述高孔隙率的氧化镁粉体置于真空搅拌机中，抽真空至2.0kPa以下，再将所述含Al³⁺溶液和所述氢氧化铝微粉倒入真空搅拌机中，搅拌20～40分钟，关闭抽真空系统，得到混合料。

步骤三、将所述混合料升温至110～220℃，保温2～5h，冷却，在30～100MPa条件下机压成型，成型后的坯体于100～130℃条件下干燥12～36小时；然后以1～2℃/min的速率升温至950～1250℃，保温2～6小时，再以4～6℃/min的速率升温至1480～1620℃，保温2～10小时，冷却，即得纳米孔径多孔方镁石-镁铝尖晶石陶瓷材料。