[发明专利]一种低热膨胀钛酸铝陶瓷及其制备方法

说明书

本发明涉及一种低热膨胀钛酸铝陶瓷及其制备方法。本发明低热膨胀钛酸铝陶瓷中陶瓷体晶相包括钛酸铝相和钡长石相，热膨胀系数小于2×10^‑6/℃，陶瓷体孔隙率为30‑50％，陶瓷体中值孔径为10‑20μm，陶瓷体为蜂窝结构。制备方法包括：将氧化铝、氧化钛、氧化硅、氧化钡源和稳定剂混合均匀得到混合物A，混合物A、塑性剂、分散剂、挤压助剂和造孔剂混合均匀得到混合物B；将有机溶剂和水加入到混合物B中搅拌均匀得到泥料C；将泥料C挤压成型得到蜂窝陶瓷生坯；蜂窝陶瓷生坯干燥后烧结得到低热膨胀钛酸铝蜂窝多孔陶瓷。本发明低热膨胀钛酸铝蜂窝多孔陶瓷具有低热膨胀率、高孔隙率、孔径分布均匀和较高的强度。

技术领域

本发明涉及钛酸铝陶瓷，尤其涉及一种低热膨胀钛酸铝陶瓷及其制备方法。

背景技术

钛酸铝陶瓷具有高熔点(1860℃)，低热膨胀系数(0.2～1×10^-6/K),以及耐腐蚀性等特点，是目前发现的兼具耐高温和低热膨胀系数的陶瓷材料之一。多孔陶瓷是一种陶瓷内部存在空洞的陶瓷材料，具有大比表面积、低热导率、低密度等优异特点，被广泛应用在高温隔热材料、过滤材料、压电材料等领域。钛酸铝陶瓷由于其兼具耐高温，低热膨胀系数及优异的抗热震性在耐火材料的应用中存在潜力。但是，钛酸铝的中温热不稳定性和低强度使其应用并不广泛。

发明内容

本发明针对现有钛酸铝陶瓷的中温热不稳定性和低强度的问题，提出一种低热膨胀钛酸铝陶瓷及其制备方法，本发明低热膨胀钛酸铝蜂窝多孔陶瓷具有低热膨胀率、高孔隙率、孔径分布均匀、高强度和中温热稳定性。

本发明为解决其技术问题而采用的技术方案是：

一种低热膨胀钛酸铝陶瓷，陶瓷体晶相包括钛酸铝相和钡长石相，热膨胀系数小于2×10^-6/℃，陶瓷体孔隙率为30-50％，陶瓷体中值孔径为10-20μm，陶瓷体为蜂窝结构。

所述低热膨胀钛酸铝陶瓷的制备方法，具体步骤如下：

(1)将氧化铝、氧化钛、氧化硅、氧化钡源和稳定剂混合均匀得到混合物A，混合物A、塑性剂、分散剂、挤压助剂和造孔剂混合均匀得到混合物B；

(2)将有机溶剂和水加入到混合物B中搅拌均匀得到泥料C；

(3)将泥料C挤压成型得到蜂窝陶瓷生坯；

(4)蜂窝陶瓷生坯干燥后烧结得到低热膨胀钛酸铝蜂窝多孔陶瓷。

以步骤(1)混合物A总含量为100wt％计，氧化铝40-60wt％，氧化钛30-50wt％，氧化硅2-8wt％，氧化钡1-10wt％，稳定剂1-10wt％。

以步骤(1)混合物A总含量为100wt％计，分散剂1-5wt％，挤压助剂1-5wt％，塑性剂1-5wt％，造孔剂1-60wt％；优选的，分散剂2-3wt％，挤压助剂2-4wt％，塑性剂3-4wt％，造孔剂20-40wt％。

所述步骤(1)稳定剂为氧化镁、氧化铁或氧化钙；

氧化钡源为碳酸钡或氢氧化钡；

塑性剂为纤维素、聚乙二醇、面粉中的一种或多种；优选的，塑性剂为纤维素和/或面粉；

造孔剂为石墨和/或土豆粉；

分散剂为油酸或/和月硅酸钾；

挤压助剂为油酸、月桂酸钾、甘油、菜籽油中的一种或多种；优选的，挤压助剂为甘油和/或菜籽油。

所述步骤(2)有机溶剂为甘油。

以步骤(1)混合物A总含量为100wt％计，有机溶剂2～4wt％，去离子水20～25wt％。

所述步骤(4)烧结的具体方法为