国内氧化铝泡沫陶瓷大板的现状与前景展望

摘要:氧化铝泡沫陶瓷过滤板是被广泛应用于铝及铝合金铸造行业的一种新型功能材料,它具有气孔率高、耐高温、耐腐蚀、比强度高等特点。本文结合过滤板市场的实际情况,对国内氧化铝泡沫陶瓷过滤板的现状与前景作了简单阐述。

关键词:氧化铝;泡沫陶瓷;现状;展望

1前 言

泡沫陶瓷材料最早于20世纪70年代由美国科学家利用氧化铝和高岭土等原料研制成功,是一种具有高温特性的多孔材料[1]。我国对氧化铝泡沫陶瓷的研究起步较晚,于20世纪80年代初才开展。泡沫陶瓷作为第三代多孔过滤陶瓷,以其密度小、气孔率高、耐高温、比强度高、耐腐蚀等优良特性被广泛应用于金属熔液过滤、隔热隔音材料、汽车尾气处理、电工电子领域、医用材料领域以及生物化学等领域[2-3]。它制造工艺简单,通过选择不同的材质,并控制加工工艺过程,可以制成适合于不同用途的泡沫陶瓷产品。

氧化铝泡沫陶瓷是使用最早的一类泡沫陶瓷,也是泡沫陶瓷三大类(氧化铝、碳化硅、氧化锆)的一个重要分支,被广泛使用于铝及其合金铸造行业。目前,随着铝及铝合金制品性能要求的不断提高,对于铝液过滤也提出了新的要求,要求铝液具有纯度高、浮杂少、铝液流速平缓等良好的浇铸特性,以使浇铸出的铝制品具备优秀的理化性能和机加工性能,从而满足更苛刻的使用条件,并延长铝制品的使用寿命。

2氧化铝泡沫陶瓷的发展现状

2.1 产品规格

泡沫陶瓷大板一般指300mm×300mm×30mm以上规格的过滤板,当今市场上销售较多的几种规格有长宽尺寸均为12inch、15inch、17inch、20inch和23inch等,厚度有30mm、40mm和50mm等。依托现有泡沫陶瓷的生产技术,国内厂家都可根据客户要求生产出不同规格和形状的过滤板。

2.2 生产厂家及其分布情况

目前,国内以泡沫陶瓷大板为主要产品、具有一定规模的生产厂家近20家,其中主要分布在华中、华东、华南地区,大致分布为:广东2家、福建1家、山东2家、天津1家、北京2家、山西1家、江西3家、江苏3家和浙江2家。这些厂家生产的过滤板大都在国内销售,出口较少。

2.3 产品质量

国内氧化铝泡沫陶瓷产品质量参差不齐,产品质量的差距主要体现在过滤板表面裂纹、产品强度、网孔均匀性以及尺寸偏差等方面,质量较好的过滤板具有产品强度高、表面无裂纹、网孔均匀、尺寸偏差小等特点。国内质量好的过滤板与国外产品相比差距不大,主要是在产品外观上存在一定不足,如网丝不够粗、表面不够光滑等,还有就是产品稳定性不如国外控制得好。

2.4 产品销售情况

国内厂家生产的过滤板主要是满足国内各铝厂的需求,现在国内铝厂基本都采用过滤板净化铝液,从而达到提高铝制品合格率及性能的目的。我国是铝制品的生产大国,铝制品产量一直居于世界第一,但主要以中低端产品为主。随着市场需求的不断扩大,铝制品必定要走向高端化,泡沫陶瓷过滤板的使用可提高铝制品的质量,提高产品档次,使之满足高端市场的要求。因此,对过滤板的需求将不断增加,其市场也将变得广阔。

2.5 生产工艺现状

国内泡沫陶瓷生产普遍采用的是有机前驱体浸渍法,由于该法操作简便、设备投入少、生产易于控制,并且能实现批量生产,因此得到了广泛运用。虽然每个厂家生产的具体情况有所不同,但大致工艺过程及所需控制的工艺技术点都是一样的。该制备方法主要有三个关键因素:一是海绵的选择及控制;二是原料的配比;三是烧成的控制。

3前景展望

3.1 生产工艺展望

随着有机前驱体浸渍法制备泡沫陶瓷工艺的不断成熟,以及国内生产厂家的不断研发创新,泡沫陶瓷生产工艺将朝着科技化、自动化的方向发展。例如原料配料将朝着搅拌球磨的方式发展,这样制备的浆料均匀性较好;干燥将向微波干燥方式发展,该方法具有节约能源、干燥快速、均匀的特点;烧成将向辊道窑烧成方式转变,因辊道窑具有内部气氛和温度均匀、产量大等特点,有利于提高产品质量。这些工艺在国外已经比较成熟,也是国内目前要引进吸收和消化的。

另外,利用陶瓷废料生产泡沫陶瓷也是未来发展的重要方向,符合现在提倡的资源节约、环境友好型生产的可持续发展方针。侯来广[4]等已经报道了陶瓷废料在多孔陶瓷制备中的应用,并列举实例说明了其必要性和可行性。

3.2 产品质量展望

随着先进生产工艺与设备的引进,氧化铝泡沫陶瓷过滤板的产品质量将逐步得以提高,并朝着产品规格越来越大、网孔越来越小、成本越来越低及产品强度越来越高的方向发展。这些都是对铝及铝合金厂家提出的要求,也是未来市场提出的要求。

3.3 产品销售展望

目前,国内过滤板出口还很少。但未来几年,随着国内泡沫陶瓷市场竞争的加剧,开拓国外市场将成为国内厂家的新方向,尤其是中东、非洲、南美等发展中地区的市场将成各厂家争相开发的目标,过滤板的出口销量也将随之增大。

4结 语

(1) 随着对铝制品质量要求的不断提高,氧化铝泡沫陶瓷大板以其优良的过滤性能,其应用前景将更加广阔,同时竞争也将更加激烈;

(2) 氧化铝泡沫陶瓷的生产工艺将在现有的基础上得到进一步的发展,尤其是配料、干燥与烧成工艺将逐步与国外对接;

(3) 氧化铝泡沫陶瓷大板的出口量将在未来几年内持续增加,产品质量也将逐渐提升,向着网孔小、尺寸偏差小、产品强度高的方向发展;

(4)利用陶瓷废料制备氧化铝泡沫陶瓷将成为未来几年的重要发展方向;

(5) 开发氧化铝泡沫陶瓷的新用途,如在污水处理等方面的应用,也是氧化铝泡沫陶瓷未来发展的方向。

参考文献

[1] Zhu Xinwen,Jiang Dongliang,Tan Shouhong,et al.Improvement in the thickness of reticulatedporous ceramics[J].J.Am Ceram Soc,2001,84(7):1654-1656.

[2] 张守梅,曾令可.环保吸声材料的发展及展望[J].陶瓷学报,2002,23(1):56～60.

[3] 李小龙.多孔陶瓷材料[J].中国陶瓷,2000,36(4):36-39.

[4] 侯来广,刘艳春,曾令可等.陶瓷废料在功能性多孔陶瓷制备中的应用[J].佛山陶瓷,2009,8:1-4.