[发明专利]一种全闭孔泡沫陶瓷及其低温烧制方法

说明书

本发明涉及一种全闭孔泡沫陶瓷及其低温烧制方法，属于陶瓷材料技术领域，所述全闭孔泡沫陶瓷采用以下原料制备：石英砂、硼砂、钠长石、钾长石、钛白粉、氢氧化钡、碳粉和Fe₃O₄，所述全闭孔泡沫陶瓷采用上述原料经球磨、模压以及烧结后制得。本发明的烧制方法具有工艺简单、烧结温度低、力学性能好和闭孔率高的显著优点。

技术领域

本发明涉及一种全闭孔泡沫陶瓷及其低温烧制方法，属于陶瓷材料技术领域。

背景技术

泡沫陶瓷是一种具有高孔隙率的陶瓷材料，分为开孔型和闭孔型2种。开孔泡沫陶瓷的特点是孔隙彼此连通且对外开放，开孔泡沫陶瓷的制备工艺成熟，制品性能稳定。相较于开孔泡沫陶瓷，闭孔泡沫陶瓷的特点是孔隙彼此独立且对外封闭，该结构使闭孔泡沫陶瓷具有优异的防水、防潮、保温、隔热性能，从而使闭孔泡沫陶瓷在一些前沿领域展现出广阔的应用需求，例如：用作恶劣环境的建筑保温材料；用作漂浮物构建人工岛礁；用作火灾防护和灭火材料；用作电磁透波材料；用作超深井钻杆的内层保温材料；用作雷达隐身和红外隐身材料等。

虽然闭孔泡沫陶瓷应用前景广阔，但其制备工艺复杂，截止目前，在国内外，制备闭孔率高、力学性能好、微观结构均匀的闭孔泡沫陶瓷仍然是一个难题。由于采用现有的制备工艺得到的闭孔泡沫陶瓷综合性能欠佳，限制了闭孔泡沫陶瓷的应用，继而导致很多亟需借助闭孔泡沫陶瓷实现突破的领域只能另寻他途。

现有的制备工艺中，高温发泡是制备闭孔泡沫陶瓷的最佳方法，绝大多数闭孔泡沫陶瓷都是采用高温发泡法制备的。利用高温烧结法制备泡沫陶瓷常用的发泡剂主要有碳化硅、氮化硅、硫酸钙、碳酸钙、碳酸钠等，但采用这些发泡剂制备泡沫陶瓷均有缺点。以碳化硅和氮化硅作为发泡剂时，泡沫陶瓷的综合性能较好，但烧结温度太高，普遍在1000～1250℃，导致泡沫陶瓷制品的生产成本太高；以硫酸钙作为发泡剂的弊端更多，一方面烧结温度在1200℃以上使得制备成本太高，另一方面发泡过程产生二氧化硫会造成严重的环境污染；以碳酸钙和碳酸钠作为发泡剂时，泡沫陶瓷的烧结温度普遍在800～1000℃，虽然烧结温度降低了，但是泡沫陶瓷制品的强度普遍不高。

因此，本领域技术人员急需寻求一种全闭孔泡沫陶瓷及其制备方法，降低全闭孔泡沫陶瓷的制备成本的同时又保证其强度。

发明内容

本发明针对现有的全闭孔泡沫陶瓷高温烧结成本高、低温烧结强度低的缺陷，提供一种全闭孔泡沫陶瓷及其低温烧制方法。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：

一种全闭孔泡沫陶瓷，采用以下原料制备：

石英砂、硼砂、钠长石、钾长石、钛白粉、氢氧化钡、碳粉和Fe₃O₄，

所述全闭孔泡沫陶瓷采用上述原料经球磨、模压以及烧结后制得。

采用高温发泡法制备闭孔泡沫陶瓷必须具备两个条件：

(1)坯体在高温形成具有合适粘度的熔融态连续整体；

(2)坯体中的发泡剂以适当的速率产生发泡气体。

在具备了上述两个条件之后，高温发泡气体就会被熔融且连续的陶瓷基体封闭，熔融基体就像吹气球一样逐渐被“吹大”，当温度降至室温后便得到了闭孔泡沫陶瓷。