[发明专利]一种金属化多孔陶瓷复合材料及其制备方法

说明书

本发明涉及陶瓷材料领域，特别涉及一种金属化多孔陶瓷复合材料及其制备方法，一种金属化多孔陶瓷复合材料的制备方法的步骤：(A)将高纯石英砂或碳化硅干法球磨，随后过筛，得到超细粉体，加入镍铁合金粉、氧化硼、助烧剂、玻璃粉和造孔剂，经低速球磨充分混匀后得到混合粉体；(B)将上述混合粉体与聚乙烯醇水溶液混合，采用干压法成型，得到陶瓷生胚；(C)将上述陶瓷生胚在干燥箱中干燥，然后在程序控温箱式炉中保温，随炉冷却至室温。本发明采用的干压法工艺简单，通过加入金属合金粉在陶瓷内部形成金属相，金属相和陶瓷相结合提高陶瓷三维骨架强度，基体能与发热层形成冶金结合，强度提高，金属化的多孔陶瓷的导油速度加快。

技术领域

本发明涉及陶瓷材料领域，特别涉及一种金属化多孔陶瓷复合材料及其制备方法。

背景技术

现有的部分雾化加热结构，例如气溶胶产生装置中的雾化芯，会以多孔陶瓷材料作为基体，并在基体上设置发热膜，通过发热膜对基体吸收的雾化基质进行加热雾化以产生气溶胶。采用多孔陶瓷材料作为基体能够使得雾化基质在基体上分布均匀，加热效果更好。

目前多孔陶瓷材料多以硅藻土作为基础材料，由于硅藻土本身具有微气孔，能够在烧结后保留原生的部分气孔，添加粘结剂和造孔剂即可烧结成型。得益于硅藻土本身具备的微气孔，烧结后形成的多孔陶瓷材料的孔隙率能够达到标准，但硅藻土需要高温烧结，且制备工艺较复杂，制备流程较长，并且其中所含有的大部分二氧化硅成分属于无定形二氧化硅，在高温烧制过程中进行晶型转变增加的强度有限，导致多孔陶瓷材料的三维骨架脆弱，韧性较差，多孔陶瓷材料制成的基体在其他部件装配时易发生破损，产生掉粉现象，影响其使用寿命和安全性；同时，此种多孔陶瓷材料基体与金属发热膜的结合力较差，在雾化过程中容易导致膜基脱离分层，进而容易产生糊味，影响了气溶胶的口感。现有多孔陶瓷技术方案多以硅藻土为主要基体材料，硅藻土本身具有微气孔，在烧结后能保留原生的部分气孔，通过添加一定的粘结剂和造孔剂进行烧结成型。

一方面，得益于硅藻土本身具备的微气孔，烧结后的孔隙率有所保证，但硅藻土中主要的SiO2成分属于无定形SiO2，在高温烧制过程中进行晶型转变增加的强度有限，在装配时陶瓷基体易发生破损产生掉粉现象。

另一方面，硅藻土为主体的陶瓷基体与金属发热膜的结合力差，发热膜和基体之间不能形成稳定的冶金结合层，在雾化过程中容易导致膜基脱离分层，进而产生糊味，影响了产品使用体验。

中国发明专利申请文件CN114988903A公开了一种高强度低收缩率多孔陶瓷及其制备方法，该一种高强度低收缩率多孔陶瓷包括骨架材料A6-12份，骨架材料B48-54份，第一造孔剂15-24份，第二造孔剂15-24份，粘结剂1-2份。其中，所述第一造孔剂为石墨、碳粉、稻壳灰、木炭中的至少一种，所述第二造孔剂为淀粉、酵母粉、蔗糖、小麦粉、聚乙烯醇、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)微珠中的至少一种，另外还公开了一种高强度低收缩率多孔陶瓷的制备方法，采用添加造孔剂法制备多孔陶瓷，同时加入第一造孔剂和第二造孔剂两种造孔剂，拓宽了烧结过程中造孔剂燃烧释放气体的温度区间，降低了多孔陶瓷的收缩率，得到具有较高的孔隙率、抗弯折强度的多孔陶瓷产品。但该发明专利申请的多孔陶瓷的制备工艺比较复杂，且制备的多孔陶瓷产品的抗弯强度还是不够，仅为14.56-15.96MPa。

中国发明专利申请文件CN115180932A公开了一种基于高钠工业氧化铝原位合成莫来石多孔陶瓷及制备方法，其技术方案是：按高钠工业氧化铝细粉∶三级矾土细粉的质量比为1∶(2.3～3.3)配料，将高钠工业氧化铝细粉和三级矾土细粉置于球磨机内混合，得混合料；再外加混合料10～20wt％的聚乙烯醇溶液，混合，即得陶瓷粉；将陶瓷粉于80～150MPa条件下机压成型，在100～110℃条件下干燥；然后置于马弗炉中，在空气气氛和1550～1650℃条件下保温2～3小时，冷却，制得基于高钠工业氧化铝原位合成莫来石多孔陶瓷。该发明专利申请制备的多孔陶瓷的孔隙率为33-40％，抗弯强度为90-110MPa，强度和透气性都还有不足。

发明内容