石英砂微晶多孔陶瓷及其制备方法与流程

1.本发明涉及雾化装置技术领域，具体涉及一种石英砂微晶多孔陶瓷及其制备方法。


背景技术：

2.现有多孔陶瓷技术方案多以硅藻土为主要基体材料，原因是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。
3.一方面，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。
4.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，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。


技术实现要素：

5.本发明提供一种石英砂微晶多孔陶瓷及一种石英砂微晶多孔陶瓷的制备方法，以解决多孔陶瓷基体强度差，多孔陶瓷与金属发热线路结合强度差的技术问题。
6.为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种石英砂微晶多孔陶瓷的制备方法，包括如下步骤：
7.s1:将高纯石英砂干法球磨，料球比例1：1，经过筛，得到超细石英粉，在上述超细石英粉中按比例加入助烧剂、改性剂、造孔剂，经充分混匀后得到混合粉体；
8.s2:将上述混合粉体与聚乙烯醇水溶液混合，搅拌混合均匀后，采用干压法成型，得到陶瓷生胚；
9.s3:将上述陶瓷生胚在干燥箱中干燥4h，然后在程序控温箱式炉中于1200℃保温2h，随炉冷却至室温即得到石英砂微晶多孔陶瓷。
10.优选地，所述聚乙烯醇水溶液的质量百分浓度为0.9-1.0％，聚乙烯醇水溶液的质量为混合粉体质量的5-7％。
11.优选地，所述干压法成型压力为400-600mpa，保压时间5-10min；干燥后升温速率5℃/min，烧结温度1150-1250℃。
12.本发明采用的另一个技术方案是：提供一种石英砂微晶多孔陶瓷，由上述的石英砂微晶多孔陶瓷的制备方法制备得到。
13.进一步地，按质量百分比计，所述石英砂微晶多孔陶瓷包括如下成分：
14.石英砂 40-50％；
15.助烧剂 6-11％；
16.改性剂 8-18％；
17.造孔剂 40-50％；
18.其中，所述石英砂中sio2含量大于99％。
19.进一步地，所述助烧剂为b2o3和caco3的混合物，按质量百分比计，其中，助烧剂b2o3 3-5％，caco3 3-6％。
20.进一步地，所述改性剂为tio2、cuo、k2o的混合物，按质量百分比计，tio2 4-7％，cuo 2-4％，k2o-5％。
21.进一步地，所述改性剂目数为250-300目。
22.进一步地，所述造孔剂的粒径选择范围为50-100um。
23.此外，本发明还提供了另一个技术方案：一种石英砂微晶多孔陶瓷在气溶胶发生装置中的应用。
24.本发明的有益效果是：本发明所采用的技术方案，通过添加sio2 含量大于99％的石英砂作为基体材料，使得在高温烧制过程中sio2晶型转变增加，大幅度降低掉粉风险。同时，通过在本方案的陶瓷晶体中加入改性剂显著提高了其强度，强化了发热膜与陶瓷基体的结合性能，进一步提高了陶瓷基体与气溶胶发生基质的亲和性，并且该工程流程简单，可实现高效率的规模化生产。
具体实施方式
25.下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
26.本技术公开了一种石英砂微晶多孔陶瓷的制备方法，包括如下步骤：
27.1.石英砂预处理及粉体混合
28.将高纯石英砂干法球磨，料球比例1：1，经过筛，得到超细石英粉，在上述超细石英粉中按比例加入助烧剂、改性剂、造孔剂，经充分混匀后得到混合粉体。
29.高纯石英砂(sio2含量大于99％)为市面上廉价易得的普通石英砂原材料经过滤筛选而获得，通过对该高纯石英砂经干法球磨，得到料球比为1：1的粗料。
30.然后将上述粗料再经过300目筛，得到超细的石英砂粉，然后再在获得的超细石英砂粉中加入助烧剂、改性剂、造孔剂。
31.具体地，助烧剂为b2o3、caco3中的一种或两种。
32.具体地，改性剂为tio2和cuo、k2o中的两种或全部。
33.具体地，造孔剂为pmma(聚甲基丙烯酸甲酯)、ps(聚苯乙烯) 中的一种或全部。
34.经将上述物料经充分混匀后得到混合粉体。
35.进一步地，上述助烧剂、改性剂均为颗粒或粉末状，目数保持在 250-300目，造孔剂可根据实际性能需要选择粒径为50-100um。
36.2.石英砂多孔陶瓷成型
37.将上述混合粉体与聚乙烯醇水溶液混合，搅拌混合均匀后，采用干压法成型，得到陶瓷生胚。
38.其中，所述混合粉体中，按质量百分比计，石英粉40-50％，助烧剂 b2o3 3-5％，caco3 3-6％，改性剂tio2 4-7％，聚乙烯醇水溶液浓度为 0.9-1.0％，聚乙烯醇水溶液的质量为混合混合粉体质量的5-7％。
39.干压法成型压力控制在400-600mpa，保压时间维持在5-10min；混合物料在干燥后，升温速率5℃/min，烧结温度1150-1250℃，得到陶瓷生胚。
40.3.石英砂微晶多孔陶瓷烧结
41.将上述陶瓷生胚在干燥箱中干燥4-6h，然后在程序控温箱式炉中于 1200℃保温2h，随炉冷却至室温即得到石英砂微晶多孔陶瓷。
42.改性剂中的tio2在高温下以ti
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存在于硅氧网络中形成固溶体参杂强化，在降温过程tio2部分析出，析出时以此为晶核促进玻璃微晶化，而cuo在热处理过程中能“诱导析晶”，促进晶体的长大，能形成更多的晶体组织。
43.下面将结合实施例作进一步详述：
44.实施例1：
45.本实施例的石英砂基多孔陶瓷材料的制备方法如下：
46.石英砂预处理及粉体混合
47.将高纯石英砂干法球磨，料球比例1：1，过300目筛，得到超细石英粉，在上述超细石英粉中加入助烧剂b2o3、caco3，改性剂tio2、cuo，造孔剂pmma，按质量百分比计，石英粉40％，b2o3-3％，caco3-5％， tio2-5％，cuo 3％，k2o-4％，粒径50um的pmma-40％，经充分混匀后得到混合粉体；
48.石英砂多孔陶瓷成型
49.将上述混合粉体与聚乙烯醇水溶液混合，搅拌混合均匀后，采用干压法成型，得到陶瓷生胚；
50.其中，聚乙烯醇水溶液的质量百分浓度为1.0％，聚乙烯醇水溶液的质量为混合粉体质量的6％；
51.石英砂微晶多孔陶瓷烧结
52.将上述陶瓷生胚在85℃干燥箱中干燥4h，然后在程序控温箱式炉中以5℃/min的速率升温，达到1200℃保温2h，随炉冷却至室温即得到石英砂微晶多孔陶瓷。
53.所制得的微晶石英砂多孔陶瓷基本性能如下
54.孔隙率平均孔径抗折强度58.60％18.30um58mpa
55.实施例2：
56.本实施例的石英砂基多孔陶瓷材料的制备方法如下：
57.石英砂预处理及粉体混合
58.将高纯石英砂干法球磨，料球比例1：1，过300目筛，得到超细石英粉，在上述超细石英粉中加入助烧剂b2o3、caco3，改性剂tio2、cuo，造孔剂pmma，按质量百分比计，石英粉40％，b2o3-3％，caco3-5％， tio2-5％，cuo 3％，k2o-4％，粒径100um的pmma-40％，经充分混匀后得到混合粉体；
59.石英砂多孔陶瓷成型
60.将上述混合粉体与聚乙烯醇水溶液混合，搅拌混合均匀后，采用干压法成型，得到陶瓷生胚；
61.其中，聚乙烯醇水溶液的质量百分浓度为1.0％，聚乙烯醇水溶液的质量为混合粉体质量的6％；
62.石英砂微晶多孔陶瓷烧结
63.将上述陶瓷生胚在85℃干燥箱中干燥4h，然后在程序控温箱式炉中以5℃/min的速率升温，达到1200℃保温2h，随炉冷却至室温即得到石英砂微晶多孔陶瓷。
64.所制得的微晶石英砂多孔陶瓷基本性能如下：
65.孔隙率平均孔径抗折强度63.50％25.30um51mpa
66.实施例3：
67.本实施例的石英砂基多孔陶瓷材料的制备方法如下：
68.石英砂预处理及粉体混合
69.将高纯石英砂干法球磨，料球比例1：1，过300目筛，得到超细石英粉，在上述超细石英粉中加入助烧剂b2o3、caco3，改性剂tio2、cuo，造孔剂pmma，按质量百分比计，石英粉40％，b2o3-3％，caco3-5％， tio2-9％，cuo 3％，粒径50um的pmma-40％，经充分混匀后得到混合粉体；
70.石英砂多孔陶瓷成型
71.将上述混合粉体与聚乙烯醇水溶液混合，搅拌混合均匀后，采用干压法成型，得到陶瓷生胚；
72.其中，聚乙烯醇水溶液的质量百分浓度为1.0％，聚乙烯醇水溶液的质量为混合粉体质量的6％；
73.石英砂微晶多孔陶瓷烧结
74.将上述陶瓷生胚在85℃干燥箱中干燥4h，然后在程序控温箱式炉中以5℃/min的速率升温，达到1200℃保温2h，随炉冷却至室温即得到石英砂微晶多孔陶瓷。
75.所制得的微晶石英砂多孔陶瓷基本性能如下
76.孔隙率平均孔径抗折强度59.70％19.23um72mpa
77.由上述数据比较可知，本发明实施例所制备的微晶石英砂多孔陶瓷孔隙率保持在58-67％，孔径大小为17-30um，抗弯强度50－80mpa，其孔隙率较一般陶瓷雾化芯而言较大，空隙大小适中，能有效降低掉粉风险，其强度性能也较优。
78.以上仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其它相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。