[发明专利]一种ZrO2

说明书

本发明涉及一种ZrO₂‑CaO复合泡沫陶瓷及其制备方法。其技术方案是：按照氧化锆粉∶添加剂∶水的质量比为100∶（0.1~4）∶（25~100）配料，混合，即得浆体；将聚氨酯海绵浸入浆体，取出，挤压，静置，干燥，在850~1150℃保温1~5小时，冷却，即得氧化锆泡沫陶瓷。再将97~99.5wt%的氢氧化钙粉体和0.5~3wt%的氢氧化锆粉体混合，加入添加剂和水，湿混，得氢氧化钙浆体。然后将氧化锆泡沫陶瓷浸渍于氢氧化钙浆体中，取出后将残留在氧化锆泡沫陶瓷孔隙中的氢氧化钙浆体排除，静置，干燥，置于加热炉内，在900~1600℃保温1~5小时，冷却，制得ZrO₂‑CaO复合泡沫陶瓷。本发明制备工艺简单，所制制品使用温度高、强度大、高温性能稳定和抗水化性能好。

技术领域

本发明属于泡沫陶瓷技术领域。尤其涉及一种ZrO₂-CaO复合泡沫陶瓷及其制备方法。

背景技术

高纯净度的金属材料具有优异的性能和特殊的用途，而金属熔体在熔铸或连铸过程中，由于和炉衬材料的接触，其纯净度不可避免地受到影响，具体表现在金属材料中存在一定的不同形状的氧化物或非氧化物夹杂物，其数量、尺寸、形态、类型和分布均对金属材料的强度、塑性和韧性造成破坏性的影响，容易使金属制品产生气孔、夹渣和裂纹等缺陷，严重时会使金属制品降级使用甚至成为安全事故的隐患。因此，采用简单有效的净化手段减少夹杂物的数量以提高金属的纯净度已经受到世界各国企业和研发机构的重视。

国内外目前用于金属熔体净化的方法主要有优化冶金工艺、改善冶金设备和采用过滤器净化金属熔液。相比前两种方法，利用过滤器有较为明显的优势，其优势具体为简单有效、通用和成本低。熔融金属过滤器的使用条件非常苛刻，要求过滤器有足够的高温强度、抗热稳定性、耐金属冲刷且不与熔体反应。现有的过滤器有纤维过滤网、直孔过滤器和蜂窝陶瓷过滤器等。纤维过滤网、直孔芯型陶瓷过滤器和蜂窝过滤器等过滤器均存在高温强度较低、过滤效率不高、长期使用温度低及金属熔体过流率低等问题。

作为金属熔炼用氧化钙过滤器已有研究报道和应用，基本工艺包括氧化钙颗粒制备、破碎、级配、混合、成型和烧成，工艺繁琐，尤其是在现有的技术方案中，经高温处理后的氧化钙坯体表面的烧结层在破碎过程中被破坏，破碎后暴露出了新的表面，从而导致氧化钙颗粒极易水化，给氧化钙原料的储备和氧化钙过滤材料的制备带来困难。

发明内容

本发明旨在克服现有技术不足，目的是提供一种工艺简单的ZrO₂-CaO复合泡沫陶瓷的制备方法，用该方法制备的ZrO₂-CaO复合泡沫陶瓷使用温度高、强度大、抗水化性能好和高温性能稳定，适合作为工业废气净化过滤器和高纯净熔体冶炼用的高温过滤材料。

为实现上述目的，本发明所采用的技术方案的具体步骤是：

步骤一、按照氧化锆粉∶添加剂∶水的质量比为100∶（0.1~4）∶（25~100），将所述氧化锆粉、所述添加剂和水混合，即得浆体；再将聚氨酯海绵浸入所述浆体中2~20min，取出含有浆体的聚氨酯海绵，挤压，静置24小时，于110℃条件下干燥12~24小时，即得氧化锆泡沫陶瓷预制块；然后将所述氧化锆泡沫陶瓷预制块置入加热炉内，升温至850~1150℃，保温1~5小时，自然冷却，即得氧化锆泡沫陶瓷。

步骤二、将97~99.5wt%的氢氧化钙粉体和0.5~3wt%的氢氧化锆粉体混合，即得混合粉；然后向所述混合粉中加入占所述混合粉0.1~3wt%的所述添加剂和30~100wt%的水，湿混，得氢氧化钙浆体。

步骤三、将所述氧化锆泡沫陶瓷浸渍于所述氢氧化钙浆体中，在真空度小于2kPa的条件下浸渍5~15分钟，取出后将残留在氧化锆泡沫陶瓷孔隙中的氢氧化钙浆体排除，静置24小时，于110℃条件下干燥12~24小时；然后置入加热炉内，升温至900~1600℃，保温1~5小时，自然冷却，制得ZrO₂-CaO复合泡沫陶瓷。