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        定向多孔陶瓷的制備及其孔隙研究

        2013-04-15 03:49:48李利娟
        建材世界 2013年2期
        關(guān)鍵詞:冰晶收縮率漿料

        李利娟

        (閩西職業(yè)技術(shù)學(xué)院,龍巖 364000)

        多孔陶瓷內(nèi)部含有大量與外界相通的開口孔隙,可用于汽車尾氣處理、熔融金屬過濾、隔熱隔音材料等方面。由于這些材料要求多孔陶瓷具有高的滲透性和大的比表面積,因此對其孔結(jié)構(gòu)、孔隙率以及孔尺寸的控制顯得尤為重要。根據(jù)使用目的和對材料性能的要求不同,近年逐漸發(fā)展了多種不同的多孔陶瓷制備技術(shù),其中研究較多的有添加造孔劑工藝、顆粒堆積成型工藝、發(fā)泡工藝、有機泡沫浸漬工藝、溶膠-凝膠工藝等。這些方法生產(chǎn)出的多孔陶瓷材料,其孔結(jié)構(gòu)是隨機的無規(guī)律分布,制約了其更為廣泛的應(yīng)用。而具有特殊取向的定向多孔陶瓷是一種孔結(jié)構(gòu)規(guī)律分布的多孔材料,不僅可以滿足基本的應(yīng)用要求,而且可以用在一些特殊場合。

        目前已有的定向多孔材料均為類似于蜂窩狀的大孔隙材料,而對小孔隙的定向多孔材料研究較少。制備這種定向多孔材料的方法也有很多,其中,冷凍干燥法近年得到較多的研究。該工藝通過對水基陶瓷漿料進行冷凍處理,使坯體中形成定向冰晶分布;待坯體完全凝固后在低壓下進行干燥處理,使冰晶升華,從而形成具有定向排列孔隙的干燥體;最后燒結(jié)獲得定向多孔陶瓷。該文采用冷凍干燥法制備了定向多孔陶瓷,對陶瓷漿料組成、制備工藝與多孔結(jié)構(gòu)之間的關(guān)系進行了研究,初步實現(xiàn)了對定向多孔陶瓷制備工藝的優(yōu)化。

        1 實 驗

        1.1 試劑

        Al2O3粉,SiO2粉,Na2O·SiO2,明膠,無水乙醇。

        1.2 設(shè)備

        JA3003N型分析天平,低溫恒溫槽,行星式球磨機(QM-BP,南京大學(xué)儀器廠),自制成形模具,冷凍干燥機(LGJ-10C,北京四環(huán)科學(xué)儀器廠有限公司),電熱鼓風(fēng)干燥箱(101A-1E,上海實驗儀器有限公司),箱式電阻爐(SRJX-4-13,天津),場發(fā)射掃描電鏡(FEI SIRION,荷蘭)。

        1.3 過程

        Al2O3,SiO2以及添加物與蒸餾水混合制備水基漿料,球磨3h后將漿料注入自制模具的型腔中冷凝成型(見圖1)。模具由上下2部分組成:上面是由導(dǎo)熱性能較差的尼龍制成的空心圓柱;下面是由高導(dǎo)熱性的純銅制成的底座,上下2部分相嵌合。漿料直接注入模具上部分,并與室溫空氣接觸;模具底座浸在低溫?zé)o水乙醇中。由于漿料上下表面的溫差,漿料中會形成沿垂直方向的溫度梯度,熱量便沿著與溫度梯度相反的方向傳遞,從而實現(xiàn)定向凝固。待漿料凝固完全后,脫模,將坯體置于低壓下進行真空干燥處理,最后將干燥的試樣放入電爐中燒結(jié),溫度為1 150~1 200℃,燒結(jié)后所得樣品即定向多孔陶瓷。為了避免冷凍干燥后坯體結(jié)構(gòu)坍塌粉化,在原始漿料中加入一定量的明膠作為粘結(jié)劑,從而保證了坯體結(jié)構(gòu)的完整性。為了進行對比研究,實驗分別制備了25.0%~35.0%不同固含量的漿料,冷凍溫度分別為-20℃和-40℃。制備工藝流程見圖2。

        1.4 性能表征

        將樣品放在載物臺上進行噴金處理以提高樣品的導(dǎo)電性,用掃描電子顯微鏡觀察樣品的微孔結(jié)構(gòu),并測試樣品的收縮率和孔隙率。

        1)收縮率用試樣燒結(jié)前后直徑的變化率表示,即

        2)孔隙率用阿基米德法測定,以蒸餾水為介質(zhì)。測試過程:(1)干態(tài)質(zhì)量m0(g);(2)懸浮于水中的質(zhì)量m1(g);(3)充分吸附水后的質(zhì)量m2(g)。則

        2 結(jié)果與討論

        2.1 收縮率和孔隙率

        樣品的收縮率和孔隙率隨漿料濃度和燒結(jié)溫度的變化關(guān)系如圖3所示。從圖3(a)可以看出,樣品的收縮率隨漿料濃度的增大僅表現(xiàn)出微小的變化,由此可知,樣品的收縮率受漿料濃度影響不大。而在同一漿料濃度下,樣品的收縮率隨燒結(jié)溫度的升高明顯增大。這是因為,在燒結(jié)過程中,Al2O3和SiO2發(fā)生反應(yīng)生成莫來石,引起試樣的收縮;另外,燒結(jié)溫度提高,燒結(jié)體致密化程度加劇,出現(xiàn)明顯的收縮,所以收縮率主要受原料本身及燒結(jié)溫度的影響。從圖3(b)可以看出,樣品的孔隙率隨漿料濃度的增大明顯降低,可見,孔隙率受漿料濃度的影響顯著。而在同一漿料濃度下,孔隙率隨燒結(jié)溫度的升高呈微小的變化。這是因為,試樣中的孔隙來源于漿料中的溶劑,所以孔隙率的大小與漿料中溶劑的體積直接相關(guān)。漿料濃度增大,漿料中溶劑量相應(yīng)減少,凝固過程中形成的冰晶隨之減少,冰晶升華后形成的孔隙也減少,導(dǎo)致樣品的孔隙率降低。所以對孔隙率的控制,可通過調(diào)整漿料濃度來實現(xiàn)。

        2.2 孔結(jié)構(gòu)

        樣品中的孔隙由溶劑冰在低壓下升華后形成,孔的形貌和微觀結(jié)構(gòu)取決于冰的生長特點。圖4是漿料濃度為25%的試樣在1 150℃下燒結(jié)后的微觀結(jié)構(gòu)圖。從圖4(a)可以看出,沿平行于冰晶的宏觀生長方向上,形成了大量的定向孔,同時伴有少量的分支,有部分成直線排列的孔簇,但沒有發(fā)現(xiàn)長程有序的孔簇。圖4(b)中,沿垂直于冰晶的宏觀生長方向上,可以觀察到大量的開孔排布在漿料基質(zhì)上,并在冰前沿的橫截面上隨機分布,這是因為橫向冰晶在生長過程中,會受到徑向排開的漿料的阻礙,迫使其重新選擇方向生長,所以最終得到的孔排布是隨機的。

        2.3 冷凍溫度對孔結(jié)構(gòu)的影響

        漿料在一定條件下凝固時,溶劑的連續(xù)晶體形成,并在漿料中生長,所以冷凍條件在很大程度上決定生長的溶劑晶相的尺寸,從而決定孔尺寸的大小。在孔隙率相同(均為84.87%)的條件下,25%固含量的漿料,分別在-20℃和-40℃下冷凍凝固,并在相同溫度1 150℃下燒結(jié)所得樣品的孔結(jié)構(gòu)和孔尺寸分布如圖5所示。從中可以看出,-20℃下凝固所得試樣的孔尺寸比-40℃下凝固所得試樣的孔尺寸大。這是因為前者冷凍凝固溫度高,溫度梯度小,冷卻速度慢,形成的冰晶數(shù)量少,所以尺寸相對較大,經(jīng)升華后形成大尺寸的孔隙;后者冷凍凝固溫度低,溫度梯度大,冷卻速度快,形成的冰晶分布廣,所以尺寸相對較小,經(jīng)升華后形成小尺寸的孔隙。所以對試樣微觀孔尺寸的控制,可通過調(diào)節(jié)冷凍凝固溫度來實現(xiàn)。

        孔隙是引起多孔陶瓷材料性能變化的主要因素,所以在制備過程中,控制孔隙的大小、形貌顯得尤為重要。Fukasawa[2]、Byung-HoYoon[3]等人分別利用低壓冷凍干燥工藝和冷凍成形工藝制備出了結(jié)構(gòu)獨特的多孔氧化鋁陶瓷和孔結(jié)構(gòu)呈樹枝狀分布的多孔碳化硅陶瓷。但這些制備工藝還缺乏對材料孔結(jié)構(gòu)的精確設(shè)計與控制的有效手段。該文所研究的冷凍干燥法,操作簡單,成本低,孔結(jié)構(gòu)可設(shè)計性強、孔生長方向可控,孔隙分布均勻,與其他多孔材料制備方法相比,有顯著的優(yōu)勢。實驗中通過調(diào)整漿料濃度、冷凍溫度、燒結(jié)溫度,實現(xiàn)了孔方向、孔尺寸可控,孔排布規(guī)律,初步制成了定向多孔陶瓷。

        3 結(jié) 論

        a.采用冷凍干燥法成功制備出定向孔結(jié)構(gòu)的多孔陶瓷,孔隙率為84.87%,且孔分布均勻,連通性好。

        b.改變漿料濃度可實現(xiàn)對陶瓷孔隙率的控制;改變冷凍溫度可實現(xiàn)對陶瓷孔隙尺寸的控制;改變燒結(jié)溫度,可以在保持一定孔隙率的前提下,提高陶瓷的致密度。

        [1] Kiyoshi Araki,John W.Halloran.Porous Ceramic Bodies with Interconnected Pore Channels by a Novel Freeze Casting Technique[J].Journal of the American Ceramic Society,2005,88(5):1108-1114.

        [2] Fukasawa T,Deng Z Y,Ando M,et al.Pore Structure of Porous Ceramics Synthesized from Water-based Slurry by Freeze-dry process[J].Journal of material science,2001,36:2523-2527.

        [3] Yoon B H,Park C S,Kim H E,et al.Mater.Lett.2008,62,1700.

        [4] 王圣威,金宗哲,黃麗容.多孔陶瓷材料的制備及應(yīng)用研究進展[J].硅酸鹽通報,2006,25(4):124-129.

        [5] 鞠銀燕,宋士華,陳曉峰.多孔陶瓷的制備、應(yīng)用及其研究進展[J].硅酸鹽通報,2007,26(5):969-974.

        [6] 曾令可,胡動力,稅安澤,等.多孔陶瓷制備新工藝及其進展[J].中國陶瓷,2007,43(4).

        [7] 羅釗明,王 慧,劉平安,等.多孔陶瓷材料的制備及性能研究[J].陶瓷,2006(3):14-17.

        [8] 楊涵崧,朱永長,李慕勤,等.多孔陶瓷材料的研究現(xiàn)狀與進展[J].佳木斯大學(xué)學(xué)報:自然科學(xué)版,2005,23(1):88-91.

        [9] 劉紅華.多孔陶瓷的制備及應(yīng)用進展[J].山東陶瓷,2005,28(3):18-20.

        [10]賈元平,郭子瑜.氧化鋁質(zhì)多孔陶瓷制備工藝及應(yīng)用[J].國外建材科技,2004,25(5):29-39.

        [11]Kiyoshi Araki,John W.Halloran.New Freeze-casting Technique for Ceramics with Sublimable Vehicles[J].Journal of the American Ceramic Society,2004,87(10):1859-1863.

        [12]Stephen W.Sofie,F(xiàn)atih Dogan.Freeze Casting of Aqueous Alumina Slurries with Glycerol[J].Journal of the American Ceramic Society,2001,84(7):1459-1464.

        [13]Ju-Ha Song,Young-Hag Koh,w and Hyoun-Ee Kim.Fabrication of a Porous Bioactive Glass-Ceramic Using Room-temperature Freeze Casting[J].Communications of the American Ceramic Society,2006,89(8):2649-2653.

        [14]Jones R W.Near Net Shape Ceramics by Freeze Casting[J].Ind Ceram,2000,20(2):117-211.

        [15]Koch D,Andresen L,Schmedders T,et al.Evolution of Porosity by Freeze Casting and Sintering of Sol-Gel Derived Ceramics[J].Sol-Gel Sci.Technol,2003,26:149-152.

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