發泡工藝
發泡工藝是陶瓷組分添加有機或無機化學物質,通過化學反應等產生揮發氣體,經干燥和燒成制成多孔陶瓷。發泡工藝與泡沫浸漬工藝相比,更容易控制制品的形狀、成分和密度,并可制備各種氣孔形狀和大小的多孔陶瓷,特別適用于制備閉氣孔的陶瓷材料。用來做發泡劑的化學物質有很多種類,例如,用碳化鈣、氫氧化鈣、鋁粉硫酸鋁和雙氧水作發泡劑;由親水性聚氨脂塑料和陶瓷泥漿同時發泡制備多孔陶瓷;用硫化物和硫酸鹽混合作發泡劑等。
添加成孔劑工藝
此工藝是通過在陶瓷配料中添加造孔劑,利用造孔劑在坯體中占據一定的空間,然后經過燒結,造孔劑離開而形成氣孔來制備多孔陶瓷。添加造孔劑制備多孔陶瓷的工藝流程與普通的陶瓷工藝流程相似。造孔劑的種類有無機和有機兩類,無機造孔劑有碳酸銨、碳酸氫銨、氯化銨等高溫可分解的鹽類,以及煤粉、碳粉等。有機造孔劑主要是天然纖維、高分子聚合物和有機酸等。造孔劑顆粒的形狀和大小決定了多孔陶瓷材料氣孔的形狀和大小。多孔陶瓷材料的成型方法與普通陶瓷的成型方法類似,主要有模壓、擠壓、等靜壓、扎制、注射和粉漿澆注等。
有機泡沫浸漬工藝
有機泡沫浸漬法是用有機泡沫浸漬陶瓷漿料,干燥后燒掉有機泡沫,獲得多孔陶瓷濾芯的一種方發泡工藝法。該法適于制備高氣孔率、開口氣孔的多孔陶瓷。這種方法制備的泡沫陶瓷是目前最主要的多孔陶瓷濾芯之一。
溶膠-凝膠工藝
溶膠- 凝膠工藝主要利用凝膠化過程中膠體粒子的堆積以及凝膠處理、熱處理等過程中留下小氣孔,形成可控多孔結構。這種方法大多數產生納米級氣孔,多用來生產微孔陶瓷。溶膠-凝膠工藝是一種新的制備多孔陶瓷的工藝,與其它工藝相比有其獨特之處。例如,用溶膠-凝膠法制備氧化鋁多孔陶瓷,與顆粒混合、泡沫浸漬、噴霧干燥顆粒等方法相比較,溶膠-凝膠法可進一步改善氧化鋁多孔陶瓷孔徑分布的控制、相變、純度及顯微結構。
擠出成型多孔蜂窩陶瓷
蜂窩陶瓷的成型方法有許多種,擠出成型是最普遍采用的制造方法之一。它的工藝流程為:原料合成-混和-擠出成型-干燥-燒成制品
固相燒結工藝
固相燒結工藝利用微細顆粒易于燒結的特點,在骨料中加入相同組分的微細顆粒,在一定的溫度下微細顆粒通過蒸發和遷移,在大顆粒連接部燒結,從而將大顆粒連接起來。由于每一粒骨料僅在幾個點上與其他顆粒發生連接,因而在燒結體中形成大量的三維貫通孔道。
凝膠注模工藝
凝膠注模工藝源于20世紀90年代,美國橡樹嶺國家實驗室最早將傳統陶瓷成型技術與高分子化學反應結合在一起,研制出這種新型陶瓷制備工藝。凝膠注模工藝過程是一個原位成型過程,主要利用有機單體或少量添加劑的化學反應原位凝固成型,獲得具有良好微觀均勻性和一定強度的坯體,而后燒結制得成品。
冷凍干燥工藝
在該工藝中,讓冰將柱狀的凝膠包圍和隔離著,并且控制溶液中冰的生長方向為單向生長,冰溶化后纖維就形成了。在另外一種制備孔陶瓷的凍干工藝中,溶劑是直接由固態到氣態升華而排除的。通過控制金屬鹽溶液的冷凍方向獲得了方向性好、氣孔率很高(>90%)的多孔陶瓷。
自蔓延高溫合成(SHS) 工藝
燃燒合成, 又稱自蔓延高溫合成用燃燒合成技術制備多孔材料的主要過程是放熱反應,化學反應釋放出來的熱量維持反應的自我進行,合成新物質的同時獲得了所期望的多孔材料,包括具有一定形狀的多孔材料。燃燒合成過程總是伴隨著燒結現象,燒結體的孔隙度很高,可以達到50%左右,甚至更高。SHS與常規方法相比主要有以下特點和優勢:合成反應過程迅速,能大量節省能源,產品純度高,工藝相對簡單,適合于制備各類無機材料。SHS 存在的主要不足之處是反應快迅速,試樣的燒結尺寸難以控制。
水熱-熱靜壓工藝
該工藝通過水作為壓力傳遞介質制備各種孔徑多孔陶瓷。其簡單制備步驟為:硅凝膠和10%(質量百分數)的水混合,置于高壓釜中(壓力10—15MPa,溫度300℃),通過水蒸汽的揮發而制成多孔陶瓷。水熱-熱靜壓工藝中,反應時間一般為10—180 min。在25MPa下處理60min,制得的多孔陶瓷材料體積密度為0.88 g/cm,孔體積為0.59cm/g,孔尺寸分布范圍為30~50nm,抗壓強度高達80MPa。多孔陶瓷水熱-熱靜壓工藝具有以下優點:制得的多孔陶瓷材料抗壓強度高、性能穩定、孔徑分布范圍廣。
組織遺傳制備工藝
該工藝是利用植物材質(木材、竹子等)的天然多孔組織,將其在800~1000℃下和惰性氣體環境中熱解碳化得到與木材多孔結構幾乎完全相同的碳預制體。然后以碳預制體為模板,1600℃時液態硅蒸發形成的硅蒸汽滲入模板與碳化合形成多孔碳化硅陶瓷。該工藝過程簡單,成本低廉,但制品的孔結構主要決定于材質本身的組織,可設計性較差,同時SiC的轉化率相對較低。也可將木材在真空中浸漬滲入樹脂,之后在1200℃左右熱解,冷卻后得到一定孔隙率的木材陶瓷。