多孔氧化鋁陶瓷的制備方法

已知“孔隙結(jié)構(gòu)”是影響多孔氧化鋁陶瓷材料應(yīng)用的主要因素之一，而孔隙結(jié)構(gòu)的形成主要取決于制備工藝與技術(shù)，其中以成型方法最為關(guān)鍵。因此下面便來了解一下都有哪些工藝可供選擇。

1、擠出成型工藝

將制備好的泥條通過一種預(yù)先設(shè)計(jì)好的具有蜂窩網(wǎng)格結(jié)構(gòu)的模具擠出成型，經(jīng)過高溫?zé)Y(jié)處理后就可以得到典型的多孔陶瓷材料，即蜂窩陶瓷。其基本工藝流程為∶配料→球磨→陳腐 →成型→干燥→燒結(jié)，該工藝的優(yōu)點(diǎn)為可以根據(jù)實(shí)際需要對(duì)多孔陶瓷體的孔形狀以及孔徑大小進(jìn)行精確設(shè)計(jì)，其缺點(diǎn)是不能制備復(fù)雜孔道結(jié)構(gòu)以及小尺寸孔洞的多孔材料，同時(shí)對(duì)從模具中擠出的坯料的塑性有較高要求。

2、顆粒堆積成孔工藝

依靠粗顆粒之間的堆積及利用顆粒結(jié)合部形成的微孔結(jié)構(gòu)。粗的顆?？考?xì)粒熔化粘合，也可以加入易熔的粘結(jié)劑使粗顆粒與細(xì)顆粒結(jié)合。這種工藝可通過調(diào)整顆粒級(jí)配從而對(duì)孔洞結(jié)構(gòu)進(jìn)行控制，制品的孔隙率一般為20%~30%左右，若在坯料中加入碳粉、木屑、石墨、淀粉、塑料等造孔劑，高溫下使其揮發(fā)或燃盡可將整體孔隙率提高至75%左右。

3、添加造孔劑工藝

添加造孔劑工藝是通過在陶瓷坯料中添加占據(jù)一定空間的造孔劑，經(jīng)過高溫?zé)Y(jié)后，造孔劑離開陶瓷基體留下孔洞而形成多孔結(jié)構(gòu)的陶瓷。該工藝可通過改變?cè)炜讋┑姆N類、造孔劑顆粒的形狀、粒徑以及制備工藝來精確設(shè)計(jì)制品的孔洞大小、孔道結(jié)構(gòu)及分布情況，但其缺點(diǎn)是難以獲得高氣孔率制品。

4、溶膠凝膠法

溶膠-凝膠法（sol-gel）是指用含高化學(xué)活性組分的化合物作為前驅(qū)體，在液相下將這些原料充分混合均勻，然后使其進(jìn)行水解、縮合化學(xué)反應(yīng)，反應(yīng)后會(huì)在溶液中形成穩(wěn)定的透明溶膠，溶膠體經(jīng)過緩慢聚合，形成三維空間結(jié)構(gòu)的凝膠體。凝膠形成后，經(jīng)過干燥、燒結(jié)固化處理，制備出分子甚至納米結(jié)構(gòu)的材料。再根據(jù)所需獲得的多孔陶瓷材料的性能需求，將前軀體進(jìn)行水解、溶膠、凝膠、老化和干燥，最終通過熱處理工藝使材料成型。

5、冷凍-干燥法

冷凍-干燥法是在控制冰生長(zhǎng)方向的同時(shí)完成水基陶瓷漿料的凍結(jié)，然后在低壓下干燥使冰升華而得到多孔陶瓷材料的一項(xiàng)新技術(shù)。該法具有收縮率小、燒結(jié)過程容易控制、孔密度范圍大、較高的機(jī)械強(qiáng)度和環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)等特點(diǎn)。

6、凝膠注模工藝

凝膠注模技術(shù)是一種新開發(fā)出的多孔陶瓷材料成型技術(shù)，這種新的成型技術(shù)采用的是非多孔結(jié)構(gòu)模具，將配好的漿料注入模具后，利用漿料內(nèi)部或少量添加劑的原位化學(xué)反應(yīng)作用使陶瓷漿料原位凝固形成坯體，獲得具有良好微觀均勻性和較高密度的坯體，從而顯著提高制品的機(jī)械強(qiáng)度和力學(xué)性能。凝膠注模工藝的主要特點(diǎn)有：①漿料中固體含量高，制品顯微結(jié)構(gòu)均勻；②凝固時(shí)間可調(diào)，材料力學(xué)性能好；③工藝簡(jiǎn)單、成本低，適合大批量生產(chǎn)。