泡沫陶瓷范文精选

[摘要]泡沫陶瓷作为一种具有良好性能的材料，可以被广泛的应用到多种领域，对解决生产实践中遇到的难题具有重要的帮助。文章对泡沫陶瓷的构造性能以及在实际中的应用做了一些分析，希望能够为生产实践提供一定的帮助，推动社会主义经济建设的发展。

[关键词]泡沫陶瓷；性能；应用

中图分类号：TQ17 文献标识码：A 文章编号：1006-0278（2013）05-151-01

一、引言

泡沫陶瓷是一种气孔率很高、密度较小并具有三维立体网络骨架和相互贯通气孔结构的多孔陶瓷制品。它具有良好的耐高温和抗干扰等性能，最早用于铝合金浇铸系统，在金属熔融过程中起到过滤的作用，从而提高制作过程的质量和效率。近年来，随着进一步的开发研究，泡沫陶瓷的应用越来越广泛，在社会生产中发挥了重要的作用，创造了良好的经济效益和社会效益。

二、泡沫陶瓷的构造性能

（一）气孔率高

泡沫陶瓷的气孔率在多孔陶瓷中是最高的，它的气孔率最高可达蜂窝陶瓷的1.5倍。正是由于泡沫陶瓷的这种高气孔率，使得它的网眼孔径能够得到有效的控制。因为在金属熔融过滤过程中，不同的金属溶液对于滤板孔径大小的要求是不一样的，而泡沫陶瓷这一特性能够很好地满足具体的需求。

摘 要 本研究通过对软质聚氨酯泡沫塑料的表面进行处理，改善了泡沫陶瓷的性能。用浓度为2.4%的聚乙烯亚胺（PEI）溶液加以活化，可以使聚氨酯泡沫载体更好地和陶瓷浆料结合。聚乙烯亚胺既可以活化聚氨酯表面使其具有亲水性，同时又因其为有机物，燃烧时产生气体从而对坯体的抗压强度性能产生影响。试验证明，用浓度为2.4%的聚乙烯亚胺活化处理泡沫载体可以得到抗压强度最高的泡沫陶瓷产品。

关键词 聚氨酯，聚乙烯亚胺，泡沫陶瓷，活化

1 前 言

在生产泡沫陶瓷的诸多工艺中，有机泡沫浸渍工艺是制备高气孔率(70～90%)多孔陶瓷的一种有效工艺，且此工艺制备的多孔陶瓷具有开孔三维网状骨架结构[1]。这种特殊结构是过滤材料的一个显著优点[2]。因此，有机泡沫浸渍工艺得到了越来越广泛的应用。

目前，该工艺的研究还主要围绕在泡沫陶瓷的浆料配方和烧成制度等方面。其泡沫载体决定着泡沫陶瓷的形态，泡沫载体质量的好坏直接影响着泡沫陶瓷的质量，所以泡沫载体的预处理作为一项重要工序应该得到足够的重视。已有研究显示[3～6]：工业酒精的浸泡有增大聚氨酯泡沫载体孔洞直径的效果；用氢氧化钠溶液对聚氨酯泡沫载体进行水解处理可以除去载体上的网络间膜；经常作为浆料添加剂使用的聚乙烯亚胺（PEI）可以用来活化泡沫载体表面以提高载体的亲水性。目前前两种方法的研究还仅处于定性的阶段，活化处理在国内几乎还是空白。

为了完善有机泡沫浸渍工艺，提高产品性能，对泡沫载体表面处理工艺做深入研究具有重要意义。鉴于此，本文从宏观的角度分析了泡沫载体表面处理对泡沫陶瓷性能的影响。

2 试验过程

泡沫陶瓷的制备工艺流程如图1所示。

摘要　本文综述了泡沫陶瓷材料的制备工艺和各国的发展现状。介绍了泡沫陶瓷的分类方法和性能特点，并对泡沫陶瓷的未来发展进行了展望。

关键词　泡沫陶瓷，制备工艺，性能，分类

1　前言

自20世纪中期，陶瓷材料越来越受到人们的重视，尤其是1940年后出现的新型陶瓷，随着对材料要求的进一步提高，人们逐渐认识到陶瓷所具有的很多优良特性，如其它材料无法比拟的耐蚀、耐热、高硬度特性。进入21世纪，各国政府高度重视新能源和新材料的开发、减少能源与材料的浪费和消耗，泡沫陶瓷材料的开发就是在这种大背景下提出的，特别是全球经济进入高速发展后，世界工业的发展和变革，为泡沫陶瓷的发展和应用提供了巨大的舞台。

泡沫陶瓷的发展始于20世纪70年代，它是一种气孔率高达70～90％，体积密度只有0.3～0.6g／cm3，具有三维立体网络骨架和相互贯通气孔结构的多孔陶瓷制品。作为一种新型的无机非金属过滤材料，它除了具有耐高温、耐腐蚀等一般陶瓷所具有的性能外，泡沫陶瓷还具有质量轻、气孔率高、比表面积大、强度高、耐高温、耐腐蚀、对流体自扰性强、再生简单、使用寿命长及良好的过滤吸附性等优点，与传统的过滤器如陶瓷颗粒烧结体、玻璃纤维布相比，不仅操作简单、节约能源、成本低，而且过滤效果好。泡沫陶瓷被广泛地应用于冶金、化工、轻工、食品、环保、节能等领域。

2　泡沫陶瓷的应用现状

2.1国外的发展情况

1978年，美国人Mollard F R和Davidson N等利用氧化铝、高岭土等陶瓷浆料制作出了泡沫陶瓷，并将其应用于熔融金属铸造过滤，显著地提高了铸件质量，降低了废品率。之后，英、日、俄、德、瑞士等国竞相开展了研究。生产工艺日益先进，技术装备越来越向机械化、自动化发展。已研制出多种材质、适合于不同用途的泡沫陶瓷过滤器，如堇青石、莫来石、Al2O3、ZrO2、SiC、Si3N4等高温泡沫陶瓷，产品已系列化、标准化，形成了一个新兴产业。

摘要：本文通过控制发泡剂、有机造孔剂的用量，制备一次烧成的可装饰轻质泡沫复合陶瓷。制备的轻质泡沫复合陶瓷可以克服目前泡沫陶瓷存在的表面不耐污、不耐磨、表面难以装饰等问题，并具有泡沫陶瓷质量轻、隔热保温强，使用性能独特等优点。

关键词：复合；陶瓷；轻质；泡沫；隔热

1 前言

目前，建筑市场上所用的内外墙建筑材料多为釉面砖和抛光砖，其特点是强度高、密度大、表面装饰华丽。但它也存在一定的不足，因此，人们希望有一种既具有良好的装饰效果，又具有质量轻、隔热等优良特性的陶瓷。利用泡沫陶瓷的低密度、低热传导性能可制成各种保温材料、轻质结构材料等。然而泡沫陶瓷应用在建筑陶瓷技术上，还存在许多问题，如：烧结变形、不耐污、不耐磨、表面难以上釉等。

本文研究一种烧成收缩可控、质量轻、隔热，并具有良好装饰效果的可装饰轻质泡沫复合陶瓷。在普通陶瓷材料里添加发泡剂和有机造孔剂（本文所用的是锯末和面粉）制备泡沫陶瓷材料，把所得泡沫陶瓷材料与普通陶瓷材料通过二次布料干压成形，一次烧成制备轻质泡沫复合陶瓷。有机造孔剂所致的坯体收缩抵消发泡剂所致的坯体膨胀，使得泡沫陶瓷的总体烧成收缩跟普通陶瓷收缩相近，有利于两者的复合。此轻质泡沫复合陶瓷具有质量轻、隔热、装饰效果好等优点。该工艺绿色环保、耗能低、产品运输成本低，符合国家节能减排的政策。

2 实验内容

2.1 实验原料及仪器

本实验所采用的原料如表1所示，实验仪器如表2所示。

摘 要：以粉煤灰为主要原料，添加少量的高岭土及微量的添加剂为辅料，采用泡沫浸渍法制备粉煤灰泡沫陶瓷。采用X射线衍射、场发射扫描电镜研究了泡沫陶瓷的生成相及其分布，以及泡沫陶瓷的形貌；并对泡沫陶瓷的孔隙率、抗压强度等进行了表征。结果显示，泡沫陶瓷的生成相主要为莫来石，通过扫描电镜观察到莫来石为细长的针状，大量存在于孔隙位置。从泡沫陶瓷孔隙率的测试结果可知，随着粉煤灰含量的升高，泡沫陶瓷的平均孔隙率下降，抗压强度升高；同一组分试样，当烧结温度升高时，试样的平均气孔率下降，抗压强度升高到一定值后会下降。

关键词：粉煤灰；泡沫陶瓷；莫来石；气孔率；抗压强度

1 引言

近年来，随着经济的发展，粉煤灰的产量持续增长，已成为我国主要的固体废物之一，对环境和人类健康造成了较大的危害，因此粉煤灰的回收再利用具有重要的意义。然而，据媒体报道，中国粉煤灰的实际回收利用率不到30%。因此，目前急需拓展粉煤灰综合利用的应用领域，以提高粉煤灰的利用率[1-3]。

过去几十年，粉煤灰主要应用于混凝土、水泥、造纸、烧结砖、陶瓷等领域[4-6]。尤其是陶瓷领域由于粉煤灰的成分与粘土成分接近，因此将粉煤灰应用于陶瓷领域的研究备受关注。王进等研究了以粉煤灰作为原料之一的水合陶瓷，并获得了微观结构密实、结晶度高的陶瓷相[7]。Dong[8]等开展了以粉煤灰为主要原料生产莫来石陶瓷，简化了莫来石陶瓷的制备工艺，并降低了莫来石陶瓷的制备成本，同时也提高了粉煤灰的附加值。随后他们又以粉煤灰为主要原料制备了孔径大小为3.6～6.4μm的堇青石基多孔陶瓷膜[9]。Yang[10]等以粉煤灰为主要原料开展了低熔点玻璃陶瓷的研究，制备的玻璃陶瓷的主晶相为透辉石，且其晶粒比较细小仅为100～200nm。近年来，利用粉煤灰的强度高、耐磨性好等优点，粉煤灰颗粒增强金属基复合材料的研究引起了研究者们的广泛兴趣[11-12]。研究已证实，粉煤灰颗粒的加入可提高铝基金属合金的耐磨性能，但粉煤灰的加入量有限，且随着粉煤灰加入量的增加，会引起粉煤灰在金属基体材料内团聚，影响材料的性能。针对此情况，本研究提出先将粉煤灰制备成泡沫陶瓷，再将其与金属材料复合制备成双连续相的复合材料，以避免粉煤灰加入量过多而引起分布不均匀的问题。

泡沫陶瓷是一种孔隙率高达70%～90%，孔径均匀，并且各个气孔在三维空间互相连通的多孔陶瓷材料。泡沫陶瓷具有化学稳定性好、强度较好、质量小及特有的网络拓扑结构等优点，现已被广泛用于各个领域[13-14]。虽然，粉煤灰应用于陶瓷领域已做了大量的研究，但是将粉煤灰应用于泡沫陶瓷尤其是高掺量粉煤灰泡沫陶瓷的研究在国内、外还比较少见。

本文以粉煤灰为主要原料并添加一定量的高岭土和微量添加剂，采用泡沫浸渍法制备粉煤灰泡沫陶瓷，主要研究了粉煤灰泡沫陶瓷制备及泡沫陶瓷的的气孔率和抗压强度变化的原因，为双连续相粉煤灰铝合金复合材料的制备进行前期研究。

2 实 验

摘 要：本文应用有机泡沫浸浆工艺，使用高纯SiC原料，添加少量（0.6%）碳化硼作为助烧结剂，在Ar气高温1900 ℃下烧成制备了高SiC含量（>98%）的SiC泡沫陶瓷，该泡沫陶瓷具有优异的抗热冲击性。

关键词：SiC泡沫陶瓷；高纯；抗热冲击性

1 前言

泡沫陶瓷是多孔陶瓷的一种，因其具有高孔隙率、耐高温、耐腐蚀、比表面积大等优点而得到广泛的应用，如：高温液体、气体过滤分离、耐腐蚀填料、催化载体等。广义上讲，具有泡沫孔洞，或用有机泡沫做填充载体、烧失得到的多孔陶瓷都可称为泡沫陶瓷。但从严格意义上来说，泡沫陶瓷是专指使用聚氨脂或其它有机材料的开孔泡沫塑料作为支撑载体，浸挂陶瓷浆料成型，之后在烧成过程中同时去除有机载体，得到的制品高孔隙率。[1]

泡沫陶瓷一般用作铸造行业的熔融金属过滤，其有堇青石、莫来石、氧化铝、碳化硅、氧化锆等等多种材质。而目前应用的较多的是氧化铝、碳化硅、氧化锆三种。其中，氧化铝泡沫陶瓷主要用于金属铝和铝合金；碳化硅泡沫陶瓷用于铸铁及有色金属；氧化锆泡沫陶瓷用于不锈钢及更高温合金等。普通的碳化硅泡沫陶瓷通常由碳化硅粉末、粘土、二氧化硅和氧化铝混合制成，[2] 在空气中的烧成温度范围为1200～1400 ℃，烧成过程中碳化硅颗粒与玻璃体或半结晶铝硅酸盐化合物结合，形成有一定强度和致密度的陶瓷体，这种制备工艺的一个特点是在烧结过程中不收缩或仅有轻微收缩，碳化硅合量一般不超过75wt%，这对于这种制品的正常使用已经足够了，因为绝大多数碳化硅泡沫陶瓷在铸造领域用作过滤器是一次性的，低含量的碳化硅可以有效降低成本和增大工艺的灵活性，由此提高生产效率。而在某些领域，如：燃烧器、柴油机尾气过滤器、加热元件、太阳能接收器等，需要更耐高温和抗热冲击性更好甚至导电的碳化硅泡沫陶瓷，现有制品中较低的碳化硅含量已经不能满足要求，而且往往需要长期重复使用。因此，需明显提高现有碳化硅泡沫陶瓷中的碳化硅含量，来提高其抗热冲击性和长期重复使用的性能。

本文选用优质高纯碳化硅粉为原料，使用少量活性添加剂，采用普通泡沫陶瓷的有机泡沫浸浆工艺成型，在惰性气氛下，采用大于1800 ℃的温度烧成，可以获得碳化硅含量>98%的碳化硅泡沫陶瓷，为高纯碳化硅泡沫陶瓷的应用提供了一项选择。

2 实验内容

2.1 实验原料

摘 要：近年来，随着泡沫陶瓷行业飞速发展，继行业内关注的泡沫陶瓷产品建材行业标准出台十年后，国家标准也相继出台。本文简单介绍了泡沫陶瓷行标与国标的制定条件和范围，详细阐述了泡沫陶瓷行标与国标关于泡沫陶瓷的定义、外观质量和理化性能，并对它们的共性和个性做了较为全面的分析和对比。

关键词：泡沫陶瓷；国家标准；行业标准

1 前言

十年前，由中华人民共和国国家经济贸易委员会的“泡沫陶瓷过滤器”（ceramic foam filter）建材行业标准，迎着行业内众人期盼第一次出台。十年已去，如今自然不再新鲜。但是由中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局和中国国家标准化管理委员会的“铸造用泡沫陶瓷过滤网”（ceramic foam filter for foundry）标准，在去年悄然面世。这也将延续泡沫陶瓷标准在行业内的使命，推动国内泡沫陶瓷产业规范化发展，提升行业内产品的整体质量。

仔细对比，不难发现，两个标准存在很大不同。无论从技术指标还是遣词造句，或是图文并貌，国家标准都更全面完备。当然，行业标准也有它的优势，它主要针对氧化铝泡沫陶瓷过滤板而编写，针对性强。国家标准定义、图表以及数字较多，并规定了不同材质和规格的泡沫陶瓷，需对应相应的外观质量和性能要求。因此国家标准范围扩大了很多，对行业内的指导性价值将更大，也说明了国内泡沫陶瓷经过数十年的发展，产品已经进入多元化和成熟化的发展之路。

2 泡沫陶瓷行标与国标应用范围对比

在JC/T895-2001标准中，对其应用范围作了如下规定：本标准适用于铝及铝合金熔体过滤用泡沫陶瓷过滤器。这项范围的规定是基于当时国内泡沫陶瓷生产情况而定的。氧化铝泡沫陶瓷过滤器为当时的主要产品，碳化硅、氧化锆等其他材质的泡沫陶瓷制品基本没有生产，靠的是进口或外资企业的供给。然而，凭借JC/T895-2001标准，氧化铝泡沫陶瓷得到了广泛的推广和应用。到目前为止，氧化铝质泡沫陶瓷仍是产量最大的泡沫陶瓷种类。

在GB/T25139-2010标准中，对其应用范围作了如下规定：本标准适用于耐火原材料经高温烧结而成的铸造用泡沫陶瓷过滤网。可以看出其规定的范围大大扩大，不仅包括常用的氧化铝、碳化硅和氧化锆三种材质，还涵盖了所有耐火陶瓷原材料，包括以后可能出现的新的耐高温混合材质的泡沫陶瓷。同时，还规定了其用途，必定是用于铸造，如像污水、废气处理等用的泡沫陶瓷载体不在其适用范围中。另外，国标另辟蹊径，产品名称用过滤网代替了过滤器，也说明两者不是替代关系。

摘要本文详细介绍了泡沫陶瓷过滤器的生产工艺，并简单介绍了其过滤机理。对海绵加工、浆料调节及产品烧结等生产工序分别作了阐述，并提出了生产过滤器的技术要求和铸造使用过程中的注意事项。

关键词泡沫陶瓷，铸造，过滤器

1前 言

泡沫陶瓷是多孔材料的一种,它具备三维立体网络结构和高孔隙率特征。由于泡沫陶瓷的这种特殊结构,使其具有密度小、气孔率高、比强度高、抗热震性好、耐高温等优点。因此泡沫陶瓷被广泛应用在气体液体过滤、净化分离、化工催化、吸声减震、高级保温材料、生物植入材料以及特种强体材料和传感器等多方面[1，2]。

铸造是泡沫陶瓷过滤器应用最为广泛的行业之一。它的作用是使紊乱、翻腾的金属液经过泡沫陶瓷蜂窝孔后变得平稳、均匀、干净，从而大大降低由于非金属夹杂物等铸造缺陷导致的铸件废品率，节约生产成本[3]。

2泡沫陶瓷的生产工艺

泡沫陶瓷过滤器(CFF,即Ceramic FoamFilter) 是采用聚氨酯泡沫塑料为载体,将其浸入到由陶瓷粉末、粘结剂、助烧结剂、悬浮剂等制成的料浆中,然后挤掉多余浆料,使陶瓷浆料均匀涂敷于载体骨架从而形成坯体,再把坯体烘干并经高温烧结而成[4]。这种工艺又称为有机泡沫浸渍法，是目前国内较为成熟的生产工艺。

2.1 工艺流程

摘要：泡沫陶瓷的低成本制备方法研究是泡沫陶瓷领域一个重要发展方向。现在解决思路主要有三种：从原料上控制成本，采用矿渣系原料；简化现有的泡沫陶瓷制备工艺；采用新的泡沫陶瓷制备方法。将从原料、制备工艺的角度分析低成本泡沫陶瓷的存在的问题和未来方向。

关键词：低成本泡沫陶瓷制备工艺矿渣

前言

20世纪70年代起发展起来的泡沫陶瓷,是一种具有高温特性的泡沫材料，孔径从纳米级到微米级不等,气孔率在20%～95%之间，具有比表面积大、强度高、耐高温、耐腐蚀、对流体自扰性强、再生简单、使用寿命长等诸多优点。

利用泡沫陶瓷吸收能量的性能,可用作各种吸音材料、减震材料等;利用低密度、低导热系数的特点,可制成各种保温材料、轻质结构材料等。此外，泡沫陶瓷还广泛应用于航空航天、电子信息、污水治理及其他新的应用领域。

但是随着泡沫陶瓷的应用领域不断拓展，降低成本的呼声日益增高。泡沫陶瓷低成本制备方法的研究成为泡沫陶瓷领域一个重要发展方向。解决思路有以下三种：从原料上控制成本，如采用矿渣系原料；简化现有的泡沫陶瓷制备工艺；采用新的泡沫陶瓷制备方法。总之简单、经济、实用的泡沫陶瓷制备方法的研究是十分必要的。

1.矿渣系泡沫陶瓷

根据材质不同，泡沫陶瓷的主要有:高硅质硅酸盐材料，铝硅酸盐材料，精陶质材料，硅藻土质材料，纯碳质材料，刚玉和金刚砂材料，堇青石、钦酸铝材料，以及用废渣构成的材料。现在研究比较热点的是用粉煤灰、煤矸石等工业废渣，陶瓷厂、玻璃厂等工业废料，建筑垃圾等建筑废渣制取泡沫陶瓷。

摘要： 采用了常压烧结工艺，考察适用于制备细孔径Al2O3基泡沫陶瓷过滤器的最佳烧结温度方法.通过对泡沫陶瓷烧结工艺的研究，得出最佳烧结温度为1 400℃，保温时间为3 h，可得到抗压强度为2.71 MPa的细孔径氧化铝基泡沫陶瓷过滤器.

关键词： 泡沫陶瓷；烧结工艺；保温时间；抗压强度

中图分类号： TQ174.6文献标识码： A

Research in the Sintering Process of Al2O3 Foam Ceramics

CHEN Junchao1， REN Fengzhang2

（1.China 19th Metallurgical Chengdu Construction Co.， Ltd.， Chengdu 610091， China； 2.School of

Materials Science and Engineering， Henan University of Science and Technology， Luoyang 471003， China）

Abstract： Sintering process at ambient pressure is made and studied to find out the best sintering temperature for producing finepore Al2O3based foam ceramic filters.The research shows that the optimal sintering temperature is 1 400℃ and the holding time is three hours.Processed under these conditions，the compressive strength of finepore filters of Al2O3based foam ceramics can reach 2.71 MPa.