本發明屬于陶瓷材料領域，特別涉及一種吸聲陶瓷材料及其制備方法。

背景技術：

隨著近代工業的發展，環境污染也隨著產生，噪音污染就是環境污染的一種，已經成為對人類的一大危害。噪音污染與水污染、大氣污染被看成是世界范圍內三個主要環境問題。噪音污染指人類在工業生產、建筑施工、交通運輸和社會生活等活動中，產生的噪聲干擾周圍動物（動物包括人類）生活環境。因此，無論是在建筑城市設計，亦或是公路、軌道交通等設計過程中，均要考慮過程中的噪聲污染，通常采用必要的隔音設備和隔音結構來降低噪聲污染，同時也可以采用吸聲材料來解決這一問題。傳統的吸聲材料大多為纖維吸聲材料，雖然其成本低廉、吸聲效果良好，但在防火、防塵、防潮、防水等方面無法滿足應用要求，這嚴重阻礙了傳統吸聲材料的廣泛應用。

陶瓷材料是用天然或合成化合物經過成形和高溫燒結制成的一類無機非金屬材料。根據陶瓷材料的用途可以將陶瓷材料分為傳統陶瓷和現代技術陶瓷兩大類。傳統陶瓷是指用天然硅酸鹽粉末（如黏土、高嶺土等）為原料生產的產品。現代技術陶瓷是根據所要求的產品性能，通過嚴格的成份和生產工藝控制而制造出來的高性能材料，主要用于高溫和腐蝕介質環境，是現代材料科學發展最活躍的領域之一。因此，如果能夠利用陶瓷材料作為基體制備得到吸聲陶瓷材料，則能夠有效改善上述問題。

技術實現要素：

針對上述缺陷，本發明的目的是提供一種吸聲陶瓷材料及其制備方法，通過以陶瓷材料為基體層，并在基體層表面涂覆具備吸聲性能的表面層，兩者結合制備得到吸聲陶瓷材料，既具有吸聲功能，又具備良好的防塵、防火等性能，使用壽命顯著延長。

本發明的目的可以通過以下技術方案實現：

一種吸聲陶瓷材料，包含基體層和表面層，所述基體層包括如下重量組份的各物質：三氧化二鎳11-22份、硅酸鎂鋁5-11份、氮化硼4-8份、硅化釩2-6份、玻璃纖維4-7份、氧化錳6-10份；所述表面層包括如下重量組份的各物質：二氧化釷3-7份、硅酸鉍3-8份、氯醇橡膠5-10份、聚酰胺樹脂4-9份、甘油磷酸酯7-11份。

優選的，所述基體層中三氧化二鎳15-20份、硅酸鎂鋁7-10份、氮化硼5-7份、硅化釩3-5份、玻璃纖維4-6份、氧化錳7-9份；所述表面層中二氧化釷4-6份、硅酸鉍5-8份、氯醇橡膠8-10份、聚酰胺樹脂5-8份、甘油磷酸酯8-10份。

優選的，所述基體層中三氧化二鎳18份、硅酸鎂鋁8份、氮化硼6份、硅化釩4份、玻璃纖維5份、氧化錳8份；所述表面層中二氧化釷5份、硅酸鉍7份、氯醇橡膠9份、聚酰胺樹脂7份、甘油磷酸酯9份。

一種吸聲陶瓷材料的制備方法，包括如下步驟：

S1：基體層的制備：將三氧化二鎳11-22份、硅酸鎂鋁5-11份、氮化硼4-8份、硅化釩2-6份、玻璃纖維4-7份、氧化錳6-10份粉碎并高速混勻后，加入磨機進行球磨，球料比為45:1-55:1，球磨機的轉速為400-500rpm，球磨時間為30-60min；隨后放入在熱壓爐中進行壓制成型，升溫速率為25-35℃/min，升溫熱壓爐溫度至800-900℃，保溫30-50min，再按照40-45℃/min的升溫速率升至溫度為1400-1550℃，高溫燒結時間為1-3h，得基體層，冷卻后備用；

S2：表面層的制備：將二氧化釷3-7份和硅酸鉍3-8份粉碎后加入氯醇橡膠5-10份、聚酰胺樹脂4-9份和甘油磷酸酯7-11份，升高溫度至100-120℃，以速率500-700r/min攪拌反應1-2h；

S3：采用熱壓涂覆工藝，將步驟S2中所得混合物涂覆在步驟S1中所述基體層表面，隨后放入馬弗爐中在200-300℃溫度下焙燒反應1-2h；待反應冷卻后即可得到所述吸聲陶瓷材料。

優選的，步驟S1中球料比為50：1，球磨機的轉速為450rpm，球磨時間為50min；升溫速率為30℃/min，升溫熱壓爐溫度至880℃，保溫45min，再按照42℃/min的升溫速率升至溫度為1480℃，高溫燒結時間為2.5h。

優選的，步驟S2中升高溫度至115℃，以速率650r/min攪拌反應1.5h。

優選的，步驟S3中在280℃溫度下焙燒反應1.5h。

本發明與現有技術相比，其有益效果為：

本發明所述一種吸聲陶瓷材料的制備方法，以三氧化二鎳、硅酸鎂鋁、氮化硼、硅化釩、玻璃纖維、氧化錳制備出基體層，以二氧化釷、硅酸鉍、氯醇橡膠、聚酰胺樹脂、甘油磷酸酯制備出吸聲層，并結合在基體層表面，兩者共同構成最終吸聲陶瓷材料。該陶瓷材料具備良好的吸聲效果，同時與傳統吸聲材料相比而言，具備良好的強度、防火、防潮性能，能夠有效拓寬其應用范圍。

具體實施方式

以下結合實施例對本發明作進一步的說明。

實施例1

S1：基體層的制備：將三氧化二鎳11份、硅酸鎂鋁5份、氮化硼4份、硅化釩2份、玻璃纖維4份、氧化錳6份粉碎并高速混勻后，加入磨機進行球磨，球料比為45:1，球磨機的轉速為400rpm，球磨時間為30min；隨后放入在熱壓爐中進行壓制成型，升溫速率為25℃/min，升溫熱壓爐溫度至800℃，保溫30min，再按照40℃/min的升溫速率升至溫度為1400℃，高溫燒結時間為1h，得基體層，冷卻后備用；

S2：表面層的制備：將二氧化釷3份和硅酸鉍3份粉碎后加入氯醇橡膠5份、聚酰胺樹脂4份和甘油磷酸酯7份，升高溫度至100℃，以速率500r/min攪拌反應1h；

S3：采用熱壓涂覆工藝，將步驟S2中所得混合物涂覆在步驟S1中所述基體層表面，隨后放入馬弗爐中在200℃溫度下焙燒反應1h；待反應冷卻后即可得到所述吸聲陶瓷材料。

經檢測，該吸聲陶瓷材料的降噪系數為0.75，抗壓強度為20MPa。

對比例1

三氧化二鎳11份、硅酸鎂鋁5份、氮化硼4份、硅化釩2份、玻璃纖維4份、氧化錳6份粉碎并高速混勻后，加入磨機進行球磨，球料比為45:1，球磨機的轉速為400rpm，球磨時間為30min；隨后放入在熱壓爐中進行壓制成型，升溫速率為25℃/min，升溫熱壓爐溫度至800℃，保溫30min，再按照40℃/min的升溫速率升至溫度為1400℃，高溫燒結時間為1h，冷卻后得到所述陶瓷材料。

經檢測，該吸聲陶瓷材料的降噪系數為0.32，抗壓強度為16MPa。

實施例2

S1：基體層的制備：將三氧化二鎳22份、硅酸鎂鋁11份、氮化硼8份、硅化釩6份、玻璃纖維7份、氧化錳10份粉碎并高速混勻后，加入磨機進行球磨，球料比為55:1，球磨機的轉速為500rpm，球磨時間為60min；隨后放入在熱壓爐中進行壓制成型，升溫速率為35℃/min，升溫熱壓爐溫度至900℃，保溫50min，再按照45℃/min的升溫速率升至溫度為1550℃，高溫燒結時間為3h，得基體層，冷卻后備用；

S2：表面層的制備：將二氧化釷7份和硅酸鉍8份粉碎后加入氯醇橡膠10份、聚酰胺樹脂9份和甘油磷酸酯11份，升高溫度至120℃，以速率700r/min攪拌反應2h；

S3：采用熱壓涂覆工藝，將步驟S2中所得混合物涂覆在步驟S1中所述基體層表面，隨后放入馬弗爐中在300℃溫度下焙燒反應2h；待反應冷卻后即可得到所述吸聲陶瓷材料。

經檢測，該吸聲陶瓷材料的降噪系數為0.78，抗壓強度為22MPa。

對比例2

三氧化二鎳22份、硅酸鎂鋁11份、氮化硼8份、硅化釩6份、玻璃纖維7份、氧化錳10份粉碎并高速混勻后，加入磨機進行球磨，球料比為55:1，球磨機的轉速為500rpm，球磨時間為60min；隨后放入在熱壓爐中進行壓制成型，升溫速率為35℃/min，升溫熱壓爐溫度至900℃，保溫50min，再按照45℃/min的升溫速率升至溫度為1550℃，高溫燒結時間為3h，冷卻后得到所述陶瓷材料。

經檢測，該吸聲陶瓷材料的降噪系數為0.38，抗壓強度為17MPa。

實施例3

S1：基體層的制備：將三氧化二鎳15份、硅酸鎂鋁7份、氮化硼5份、硅化釩3份、玻璃纖維4份、氧化錳7份粉碎并高速混勻后，加入磨機進行球磨，球料比為45:1，球磨機的轉速為400rpm，球磨時間為30min；隨后放入在熱壓爐中進行壓制成型，升溫速率為25℃/min，升溫熱壓爐溫度至800℃，保溫30min，再按照40℃/min的升溫速率升至溫度為1450℃，高溫燒結時間為1.5h，得基體層，冷卻后備用；

S2：表面層的制備：將二氧化釷4份和硅酸鉍5份粉碎后加入氯醇橡膠8份、聚酰胺樹脂5份和甘油磷酸酯7份，升高溫度至100℃，以速率500r/min攪拌反應1h；

S3：采用熱壓涂覆工藝，將步驟S2中所得混合物涂覆在步驟S1中所述基體層表面，隨后放入馬弗爐中在200℃溫度下焙燒反應1h；待反應冷卻后即可得到所述吸聲陶瓷材料。

經檢測，該吸聲陶瓷材料的降噪系數為0.80，抗壓強度為24MPa。

實施例4

S1：基體層的制備：將三氧化二鎳20份、硅酸鎂鋁10份、氮化硼7份、硅化釩5份、玻璃纖維6份、氧化錳9份粉碎并高速混勻后，加入磨機進行球磨，球料比為55:1，球磨機的轉速為500rpm，球磨時間為60min；隨后放入在熱壓爐中進行壓制成型，升溫速率為35℃/min，升溫熱壓爐溫度至900℃，保溫50min，再按照45℃/min的升溫速率升至溫度為1550℃，高溫燒結時間為2.5h，得基體層，冷卻后備用；

S2：表面層的制備：將二氧化釷6份和硅酸鉍8份粉碎后加入氯醇橡膠10份、聚酰胺樹脂8份和甘油磷酸酯11份，升高溫度至120℃，以速率700r/min攪拌反應2h；

S3：采用熱壓涂覆工藝，將步驟S2中所得混合物涂覆在步驟S1中所述基體層表面，隨后放入馬弗爐中在300℃溫度下焙燒反應2h；待反應冷卻后即可得到所述吸聲陶瓷材料。

經檢測，該吸聲陶瓷材料的降噪系數為0.82，抗壓強度為25MPa。

實施例5

S1：基體層的制備：將三氧化二鎳18份、硅酸鎂鋁8份、氮化硼6份、硅化釩4份、玻璃纖維5份、氧化錳8份粉碎并高速混勻后，加入磨機進行球磨，球料比為50:1，球磨機的轉速為450rpm，球磨時間為50min；隨后放入在熱壓爐中進行壓制成型，升溫速率為30℃/min，升溫熱壓爐溫度至880℃，保溫45min，再按照42℃/min的升溫速率升至溫度為1480℃，高溫燒結時間為2.5h，得基體層，冷卻后備用；

S2：表面層的制備：將二氧化釷5份和硅酸鉍7份粉碎后加入氯醇橡膠9份、聚酰胺樹脂7份和甘油磷酸酯9份，升高溫度至115℃，以速率650r/min攪拌反應1.5h；

S3：采用熱壓涂覆工藝，將步驟S2中所得混合物涂覆在步驟S1中所述基體層表面，隨后放入馬弗爐中在280℃溫度下焙燒反應1.5h；待反應冷卻后即可得到所述吸聲陶瓷材料。

經檢測，該吸聲陶瓷材料的降噪系數為0.85，抗壓強度為27MPa。

本發明不限于這里的實施例，本領域技術人員根據本發明的揭示，不脫離本發明范疇所做出的改進和修改都應該在本發明的保護范圍之內。