張翠敏　趙輝　俞莉紅　王嬌　吳學(xué)坤

[摘 要]泡沫陶瓷的制備工藝嚴重影響其燒結(jié)后的成品率，實驗表明泡沫陶瓷制備過程中漿料中外加劑的選擇及球磨時間都對掛漿效果有較大影響。

[關(guān)鍵詞]泡沫陶瓷；外加劑；球磨；掛漿

中圖分類號：TQ174.6 文獻標識碼：A 文章編號：1009-914X（2016）14-0055-01

一、引言

泡沫陶瓷的孔隙率高，具有三維立體網(wǎng)絡(luò)骨架結(jié)構(gòu)和貫通氣孔，由于其特殊的結(jié)構(gòu)和極佳的熱穩(wěn)定性，對液態(tài)金屬中非金屬夾雜過濾可高達72%～97%，使鑄件合格率大幅度升高，有效的提高鑄件的機械性能及使用壽命[1]。我國在80年代才開始泡沫陶瓷的研究工作，與發(fā)達國家相比，產(chǎn)品的性能普遍較國外產(chǎn)品低，存在生產(chǎn)效率低，質(zhì)量不穩(wěn)定等問題[2]。泡沫陶瓷制備工藝中的影響因素較多，該實驗主要分析漿料的制備工藝對掛漿量的影響。

二、實驗結(jié)果與分析

制備泡沫陶瓷所用的漿料除了具有一般陶瓷漿料的性能外，還需要具有盡可能高的固含量（水含量一般為10～40%，漿料比重為1.1～2.2g/cm3）、較好的觸變性和懸浮性，實驗系統(tǒng)的研究了外加劑和球磨工藝對漿料性能的影響。

2.1外加劑對漿料性能的影響

（1）粘結(jié)劑。在制備泡沫陶瓷的漿料中添加粘結(jié)劑，不僅有助于提高坯體干燥后的強度，而且能防止坯體在干燥和排燒過程中出現(xiàn)裂紋和塌陷，從而保證最終燒結(jié)體具有足夠的強度。常用結(jié)劑有鉀、鈉硅酸鹽，聚乙烯醇（PVA）、CMC等。本實驗選用CMC（羧甲基纖維素）作為漿料的粘結(jié)劑，是因為CMC不但低溫強度較好，而且能夠提高漿料的流變性，更有利于進行掛漿。

（2）流變劑。采用有機泡沫浸漬工藝的漿料需要有較好的流動性和觸變性，即要求漿料具有靜止時出于凝固狀態(tài)，但在外力的作用下又恢復(fù)到流動的特性，從而利于剪切作用下多于漿料的排出和靜止狀態(tài)下漿料更好地粘附在有機泡沫上。常用的流變劑有天然粘土，如膨潤土，高嶺土和羥乙基纖維素等。有機膨潤土通常不以原級粒子存在，一般是多個粒子的聚集體，通過潤濕、分散和活化可產(chǎn)生原級粒子，形成高效的觸變效應(yīng)，其加入量在0.2%～1%之間。

（3）分散劑。分散劑是指能使固體顆粒表面迅速潤濕，又使固體質(zhì)點間的能壘上升到足夠高的一種表面活性劑。在漿料中加入分散劑，可降低固液間的界面張力。經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，DA-01分散劑具有極好的分散效果，明顯優(yōu)于傳統(tǒng)的檸檬酸銨分散劑，而且坯體在干燥過程中不容易出現(xiàn)裂紋。

（4）懸浮劑。由于陶瓷原料密度較大，采用水作為溶劑時，極易產(chǎn)生沉淀。傳統(tǒng)生產(chǎn)泡沫陶瓷的廠家，在生產(chǎn)過程中需要不斷地攪拌漿料防止其沉淀，不但影響生產(chǎn)效率，而且掛漿量也受到很大影響，導(dǎo)致燒結(jié)后的成品孔筋較細，強度低，抗沖刷能力下降。實驗引入黃原膠作為懸浮劑，添加量為3～4%，極大地改善了漿料的懸浮性，在制備過程中不需要再重復(fù)攪拌漿料，而且掛漿量在原有的基礎(chǔ)上提高了10%以上，泡沫陶瓷成品的強度提高了0.5MPa以上。

經(jīng)反復(fù)實驗研究，得到漿料的成分與含量見表1。

2.2球磨時間對漿料性能的影響；

將原料按表1配制好后放入行星式球磨機內(nèi)球磨，球磨時間對漿料的粘度有較大的影響，漿料的粘度則直接影響有機泡沫的掛漿量，因此球磨后的漿料須混合均勻、粘度適中、性能穩(wěn)定。圖1為漿料粘度隨球磨時間的變化曲線。

從圖1中可以看出球磨時間0.5～1.5h時漿料的粘度變化很小，球磨2h粘度迅速上升，而球磨3h后粘度又開始下降，最終下降到比較穩(wěn)定的粘度值65mPa·s左右。在有機泡沫浸漬的過程中，漿料粘度太大，則泡沫不能完全浸泡在漿料中，坯體極易出現(xiàn)堵孔（見圖2）；粘度太小，致使掛漿量低，漿料甚至不能完全覆蓋郵寄泡沫的表面，制得的的泡沫陶瓷強度無法保證（見圖3）。因此只有當漿料的粘度達到穩(wěn)定狀態(tài)時，即固相和液相充分混合后，才能保證漿料的性能達到浸漬的要求，因此漿料球磨時間以4h為宜，球磨頻率：38～45HZ，料球比：1：1～1：1.5。

三、結(jié)語

實驗分析了外加劑及球磨時間對泡沫陶瓷漿料的影響，進而確定了外加劑最佳的引入量和最佳的球磨時間，極大地改善了漿料的懸浮性和粘度，使掛漿量在原有的基礎(chǔ)上提高了10%以上，成品的強度提高了0.5MPa以上，為泡沫陶瓷產(chǎn)品的制備提供了新的技術(shù)思路。

參考文獻

1 靳洪允.泡沫陶瓷材料的研究進展[J].現(xiàn)代技術(shù)陶瓷，2005（3）：33～35

2 馮勝山，陳巨喬.泡沫陶瓷過濾器的研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢[J].耐火材料，2002，36（4）：235～239