專(zhuān)利名稱(chēng):有機(jī)泡沫浸漬工藝制備多孔Ti2AlN陶瓷的方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明涉及新型結(jié)構(gòu)材料領(lǐng)域,特別是涉及一種有機(jī)泡沫浸漬工藝制備多孔 Ti2AlN陶瓷的方法。
背景技術(shù):
氮化鋁鈦(Ti2AlN)陶瓷是一種具有六方結(jié)構(gòu)的三元層狀化合物,具有非常特別的性質(zhì)。它既有陶瓷的耐高溫抗氧化、耐腐蝕等性能,又有像金屬一樣的機(jī)械可加工性、抗熱震性、高溫塑性、導(dǎo)電、導(dǎo)熱等,同時(shí)還有較好的自潤(rùn)滑性,有的報(bào)告稱(chēng)還有熱電性。因此,實(shí)際上是一類(lèi)兼有功能——結(jié)構(gòu)一體化的化合物。在民用機(jī)電行業(yè)及軍工領(lǐng)域均有廣泛的應(yīng)用前景,對(duì)它們的研究受到特別的重視。目前研究的重點(diǎn)是關(guān)于單相塊狀[文獻(xiàn)(1 3)] 和薄膜[文獻(xiàn)G 6)] Ti2AlN的制備,而未見(jiàn)有將Ti2AlN制成多孔材料的報(bào)道。多孔陶瓷是具有低密度、高滲透率、抗腐蝕、良好的隔熱性能、耐高溫和使用壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn),是一種新型功能材料。制備多孔陶瓷的工藝方法是多種多樣的,工藝較成熟且用得較多的主要制備技術(shù)有粉末燒結(jié)、漿料發(fā)泡法、有機(jī)泡沫浸漬法、溶膠-凝膠法等,后來(lái)又發(fā)展了微波加熱工藝、顆粒堆積工藝等新技術(shù)[7,8]。多孔陶瓷的結(jié)構(gòu)和性能受其制備工藝的影響比較大,詳見(jiàn)表1。經(jīng)比較發(fā)現(xiàn),有機(jī)泡沫浸漬法制備多孔陶瓷是目前最為廣泛的一種成型工藝,它可以制備出密度低、氣孔分布均勻、高氣孔率、三維立體網(wǎng)絡(luò)骨架結(jié)構(gòu)和貫通氣孔的多孔陶瓷,適合于金屬液的熔浸。并且此法制備多孔陶瓷經(jīng)濟(jì)實(shí)用,因此日益成為多孔陶瓷成型的焦點(diǎn)。表1多孔陶瓷傳統(tǒng)制備工藝
權(quán)利要求
1.一種有機(jī)泡沫浸漬工藝制備多孔Ti2AlN陶瓷的方法,其特征在于將的高純Ti2AlN 粉制成固含量為50 80 %的料漿,有機(jī)泡沫先經(jīng)10 30 % NaOH后經(jīng)2 5 %的羧甲基纖維素CMC預(yù)處理后,進(jìn)行浸漬掛漿,坯體通過(guò)干燥、排膠、燒成,獲得相互連通、分布均勻的多孔陶瓷。
2.如上權(quán)利要求1所述的有機(jī)泡沫浸漬工藝制備多孔Ti2AlN陶瓷的方法,其特征在于所述的分散劑為羧甲基纖維素CMC。
3.如上權(quán)利要求1所述的有機(jī)泡沫浸漬工藝制備多孔Ti2AlN陶瓷的方法,采用包括以下步驟的工藝1)將高純Ti2AlN粉末制成料漿,固含量為50 80%,漿料中的的分散劑、流變劑、消泡劑的加入量均為2%、0. 5%,0. 5%,采用蒸餾水作為溶劑,然后將漿料用恒溫磁力攪拌器攪拌3小時(shí),所述的分散劑為羧甲基纖維素CMC,此時(shí)漿料具有良好的流動(dòng)性和穩(wěn)定性;2)將有機(jī)泡沫進(jìn)行預(yù)處理,先在50°C濃度為10 30%NaOH浸泡他后取出,用清水沖洗干凈后,在空氣中自然干燥;再在濃度為2 5%的CMC溶液中浸泡M小時(shí)后取出,在空氣中自然干燥;3)將預(yù)處理好的有機(jī)泡沫放入漿料中浸漬處理進(jìn)行掛漿,掛漿過(guò)程中反復(fù)擠壓有機(jī)泡沫,使?jié){料能夠充分掛在有機(jī)泡沫上,將制好的坯體放在室溫下自然干燥M小時(shí),再放入烘箱中在110°C下干燥12小時(shí);4)燒結(jié)步驟分為兩個(gè)階段低溫階段在空氣中進(jìn)行,是泡沫的排除,坯體在0 200°C之間,升溫速率為2°C /min,在200°C 700°C之間,升溫速率為1°C /min ;高溫階段 (700°C 1300°C )在真空中進(jìn)行,是多孔陶瓷的燒成,升溫速率為5°C /min,在1300°C保溫 3小時(shí);5)燒結(jié)完成后,在真空環(huán)境下,關(guān)掉電源,自然冷卻。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的工藝,料漿固含量為50%,有機(jī)泡沫海綿經(jīng)20%NaOH和4% 的CMC預(yù)處理。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的工藝,料漿固含量為70%,有機(jī)泡沫海綿經(jīng)15%NaOH和3% 的CMC預(yù)處理。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的工藝,料漿固含量為60%,有機(jī)泡沫海綿經(jīng)30%NaOH和5% 的CMC預(yù)處理。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的工藝,料漿固含量為65%,有機(jī)泡沫海綿經(jīng)10%NaOH和 3. 5%的CMC預(yù)處理。
全文摘要
本發(fā)明是有機(jī)泡沫浸漬工藝制備多孔Ti2AlN陶瓷的方法,將高純Ti2AlN粉制成固含量為50~80%的料漿,有機(jī)泡沫經(jīng)10~30%NaOH和2~5%的羧甲基纖維素(CMC)預(yù)處理后,進(jìn)行浸漬掛漿,坯體通過(guò)干燥、排膠、燒成,獲得相互連通、分布均勻的多孔陶瓷。燒結(jié)步驟分為兩個(gè)階段低溫階段在空氣中進(jìn)行,是泡沫的排除,坯體在0~200℃之間,升溫速率為2℃/min,在200℃~700℃之間,升溫速率為1℃/min;高溫階段(700℃~1300℃)在真空中進(jìn)行,是多孔陶瓷的燒成,升溫速率為5℃/min,在1300℃保溫3小時(shí)。多孔陶瓷的孔結(jié)構(gòu)主要取決于有機(jī)泡沫的孔結(jié)構(gòu)、表面性質(zhì)和漿料附著厚度。本方法工藝簡(jiǎn)單,可以對(duì)孔隙結(jié)構(gòu)和分布進(jìn)行控制。所制得的產(chǎn)品具有均勻分布和連通的三維立體網(wǎng)絡(luò)孔,適合于金屬液的熔浸。
文檔編號(hào)C04B35/622GK102372499SQ20101025790
公開(kāi)日2012年3月14日 申請(qǐng)日期2010年8月20日 優(yōu)先權(quán)日2010年8月20日
發(fā)明者嚴(yán)明, 常鷹, 彭少賢, 蔣久信, 陳艷林 申請(qǐng)人:湖北工業(yè)大學(xué)