几种多孔陶瓷孔隙结构及孔径控制的方法

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1、几种多孔陶瓷孔隙结构及孔径控制的方法余剑峰，刘春江(1．杭州诺贝尔集团有限公司，杭州311122：2．佛山市陶瓷研究所．佛山528031)摘要：本文列举了几种常用的多孔陶瓷的制备方法，并初步探寻控制孔径的途径。关键词：多孔陶瓷；孔隙控制大颗粒骨料连接起来。每一个骨料颗粒仅有几个点与其他颗粒发生连接，因而可形成大量的三维贯通孔道。一般多孔陶瓷是一类经高温烧结，内部具有大量彼此连通而言，形成的多孑L陶瓷平均孔径随骨料颗粒增大而增大．孔或闭孔的新型陶瓷材料，控制孔隙的形成是多孔陶瓷制孑L隙分布的均匀度则随骨

2、料颗粒尺寸范围的减小而提备过程中最为关键的步骤。由于孔隙是影响多孔陶瓷性能高。孔径的大小与骨料粒径成正比，骨料粒径越大，形成及其应用的主要因素。因此，在目前比较成熟的多孔陶瓷的多孔陶瓷平均孔径就越大，呈线性关系。骨料颗粒尺寸制备方法的基础上，更加注重通过特殊方法控制孔隙的大越均匀，产生的气孔分布也越均匀。因此，可以通过控制小、形态，以提高材料性能，并相应地建立孔形成长大模骨料的粒径及其均匀程度来控制形成的孑L径的大小。型．对孑L隙形成机理进行理论分析。本文就目前生产多孔同济大学的徐振平和郭敏ll_研究

3、了一种孔径分布能控陶瓷的几种方法和如何控制孔隙做了初步的探讨。制的多孔陶瓷．其通过控制球状二次粒子原料的粒径的工艺方法制备多孔陶瓷，孔径分布可以控制在较狭窄的尺寸范围之内，做法是将粘土、长石、滑石和煤粉的混合料f平均2多孔陶瓷孔隙控制的几种方法粒径<4m)加人造粒剂后通过喷雾造粒成为外形具有良好圆球状的二次聚集粒子，在较低的压力下f～5MPa)进行目前生产多孑L陶瓷的方法有骨料堆积法、发泡法、添成形、烧成。粒径控制在50～62m范围，其90％气孔的孔加造孑L剂法、有机泡沫浸渍法、溶胶一凝胶法、冷冻干燥

4、径分布在6～101xm范围。其原理为使之基本处于某一狭法、模板法、凝胶注模法、挤出成孔法等，下面具体介绍这窄范围，且严格控制成形压力，使球形颗粒基本不变形，几种工艺的制备方法。烧成后再利用球体堆积模型计算出孑L径。由于其粒径控2．1骨料堆积法制在指定范围内，进而可保证孑L径的近似理论化。骨料堆积法也称为粉末直接烧结法。该方法利用陶2．2发泡法瓷颗粒自身具有的烧结性能，将陶瓷颗粒对堆积体烧结2．2．1粉末坯体发泡法在一起而形成多孔陶瓷。在骨料中加人相同组分的微细发泡工艺发明于20世纪70年代，它是采用碳

5、酸钙、陶瓷颗粒．由于微细颗粒易于烧结，故在一定温度下可将氢氧化钙、硫酸铝和双氧水等作发泡剂的一种多孔陶瓷融．更早地填充其中的孔隙，从而使其孔隙更为细小。制备技术。先将经过预处理的球形原料颗粒置于模具内，2．4有机泡沫浸渍法在氧化气氛和压力条件下加热(约为900～1000℃)，使颗有机泡沫浸渍工艺是Schwartzwaldertq在1963年发明粒相互粘结．颗粒内部的发泡剂则释气发泡而使材料充的．其独特之处在于它凭借有机泡沫体所具有的开孔三满模腔，冷却后即得到多孑L陶瓷。维网状骨架的特殊结构，将制备好的

6、料浆均匀地涂覆在2．2．2料浆发泡法有机泡沫网状体上．干燥后烧掉有机泡沫体而获得一种利用陶瓷悬浮液进行发泡制备多孔陶瓷相对较经网眼多孑L陶瓷。此类多孔陶瓷具有开孔三维网状骨架结济，得出的产品通常有较高的强度。其原理为通过发泡剂构。多孔体的尺寸主要取决于有机泡沫体的尺寸，与浆料释放的气体在陶瓷浆料中的扩散得以实现。理论上只要在有机泡沫体上的涂覆厚度也有一定的关系。制品的孔在干燥温度范围内能产生气体的物质均可用作发泡剂。径取决于所选有机泡沫体的孔隙结构和孔径大小。而目通过对发泡剂种类和用量的控制，可以制备

7、出各种气孔前所能选用的有机泡沫体的网眼尺寸是有限的，这就制形状和大小的多孑L陶瓷，特别适合制备闭孑L材料。泡沫的约了所得多孔陶瓷产品的孔径和结构。产生方式可通过机械发泡、注射气流发泡、放热反应释放朱新文等人_7J先选用软质聚氨醋海绵制备出一种具气体发泡、低熔点溶剂(如氟利昂)蒸发发泡、发泡剂分解有高气孔率且几乎没有堵孔的网眼预制体，然后通过对发泡等。吴皆正等翻用十二烷基磺酸钠和硫酸钙为发泡预制体的涂覆处理便得到结构非常均匀的网眼陶瓷。实剂，以石英砂为原料，制备了孔隙度为35％～55％、平均孔验表明，通

8、过控制涂覆次数可实现对其孔径大小、相对密径为8～60m，具有狭窄的孔径分布和一定强度的可控微度的调节，为网眼陶瓷孑L结构的精确设计提供了一种新米级多孔陶瓷材料。工艺。赵俊亮等阎人以羟基磷灰石粉、生物玻璃粉为浆日本Riken公司已开发成功一种控制多孔性泡沫陶料，以硅胶作溶剂和粘结剂，以羧甲基纤维素作流变剂，瓷孔隙大小的技术，孔隙尺寸可控制在0．1～lmm的范围。聚氨醋海绵作为载体制备了孔径均匀、孔隙连通的多孔用发泡法生产的多孑L性陶瓷的孔隙尺寸和孑L隙率一