一種SiC多孔陶瓷的制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種SiC多孔陶瓷的制備方法。以質(zhì)量百分比計，用2.5%~8.8%的Al2O3為燒助劑，55%~80%的墨綠色納米SiC微粉為基體材料，10%~35%的PMMA（聚甲基丙烯酸甲酯）微粉為造孔劑，1.2%~7.5%的酚醛樹脂為粘結(jié)劑；將助燒劑、基體材料和粘結(jié)劑在球磨機中混合8~12h；將混合粉料與造孔劑加入混料機混合10~30min，干壓成型；將多孔陶瓷坯體在空氣氣氛中高溫?zé)Y(jié)；隨爐冷卻即得SiC多孔陶瓷。該SiC陶瓷坯體均勻性好，抗彎強度高，空隙率高且孔隙均勻。本發(fā)明工藝簡單、成本低、使用設(shè)備少，在汽車尾氣、工廠廢氣的過濾除塵、發(fā)電廠煤氣凈化等方面有應(yīng)用前景。
【專利說明】—種SiC多孔陶瓷的制備方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及陶瓷的制備方法，尤其是涉及一種SiC多孔陶瓷的制備方法。

【背景技術(shù)】
[0002]多孔陶瓷材料具有十分廣泛的應(yīng)用前景，例如可以用作熔融金屬或熱氣體的高溫過濾器，醫(yī)學(xué)上臨床病菌等的微生物過濾，化學(xué)反應(yīng)過程中的過濾膜，催化劑載體等。其中多孔碳化硅(SiC)陶瓷因為具有結(jié)構(gòu)與物理化學(xué)性能穩(wěn)定、耐高溫氧化、耐酸堿腐蝕、導(dǎo)熱性好、熱膨脹系數(shù)小、抗熱沖擊性強、透氣性好、低壓降等優(yōu)良性能，是首選的高溫陶瓷過濾材料。高強度、高孔隙度、孔隙均勻的SiC多孔陶瓷對于防治霧霾天氣、工廠高溫氣體凈化、柴油機、汽車尾氣處理，以及提高我國冶金廠熔融金屬過濾、傳感器、熱交換器和催化劑載體等產(chǎn)業(yè)核心競爭力和國際競爭力具有非常重要的意義。
[0003]目前，制備碳化硅多孔陶瓷有多種工藝方法，包括添加發(fā)泡工藝，有機泡沫浸潰工藝，溶膠-凝膠工藝等。但這些方法制備的多孔陶瓷存在高孔隙度與高強度不能兼得(如有機泡沫浸潰法制備的SiC多孔陶瓷，一般孔隙度可達到70%~80%，但強度低于lOMPa)，孔隙形狀不易控制和比表面積小等問題亟待解決。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為了解決SiC多孔陶瓷存在孔隙度較低、孔隙形狀不易控制等問題，本發(fā)明的目的在于提供抗彎強度高，孔隙度高且孔隙均勻的一種SiC多孔陶瓷的制備方法。
[0005]本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的，具體步驟如下:
a、按質(zhì)量比例稱量陶瓷粉料，包括作為基體的SiC微粉，作為粘結(jié)劑的酚醛樹脂，作為助燒劑的Al2O3,以及作為造孔劑的PMMA微粉；
b、先將SiC微粉與Al2O3和酚醛樹脂在球磨機中球磨8~12h，再將球磨后的混合粉料在供箱中供干；
C、將步驟b混合粉料與PMMA微粉加入混料機，混合10~30min ；
d、將步驟c混合后的粉料用干壓成型機壓制成毛坯，毛坯在空氣中放置I天，自然干燥，再在80°C烘箱中預(yù)處理5小時，然后再升溫到110°C處理10小時得到干燥的坯體；
e、將步驟d的干燥后的坯體放入高溫爐內(nèi)，以3~8°C/min的速度升溫到1300~1600°C，保溫 1 ~3h ;
f、隨爐自然冷卻至常溫，取出坯體，即得SiC多孔陶瓷。
[0006]所述的步驟a中陶瓷粉料,包括質(zhì)量百分比為2.5%~8.8%的Al2O3,質(zhì)量百分比為55%~80%的SiC微粉，質(zhì)量百分比為10%~35%的PMMA微粉，質(zhì)量百分比為1.2%~7.5%的酚醛樹脂。
[0007]所述的步驟d中干壓成型壓力為50~180MPa。
[0008]所述的步驟e中燒結(jié)氣氛為空氣，壓力為常壓。
[0009]所述的SiC微粉為墨綠色納米SiC微粉，粒徑范圍為5(T600nm。
[0010]所述的PMMA微粉，粒徑為2(T100um。
[0011]本發(fā)明具有的有益效果是:
本發(fā)明以墨綠色納米SiC微粉為基體材料，采用常壓燒結(jié)制備SiC多孔陶瓷，無需保護氣，制得的陶瓷坯體均勻性好，抗彎強度高，孔隙度高且孔隙均勻，制備工藝簡單、原料易得、無污染且能實現(xiàn)對氣孔孔徑的有效控制。本發(fā)明工藝簡單、成本低、使用設(shè)備少，在汽車尾氣、工廠廢氣的過濾除塵、發(fā)電廠煤氣凈化等方面具有廣泛的應(yīng)用前景。

【具體實施方式】
[0012]實施例1:
本實施例制備SiC多孔陶瓷步驟如下: a、稱量質(zhì)量百分比為7.5%的Al2O3為助燒劑，質(zhì)量百分比為60%的墨綠色納米SiC微粉(粒徑范圍為5(Tl50nm)為基體材料，質(zhì)量百分比為30%的PMMA微粉為造孔劑(粒徑范圍為20-40μπι)，質(zhì)量百分比為2.5%的酚醛樹脂為粘結(jié)劑；
b、先將墨綠色納米SiC微粉與Al2O3和酚醛樹脂在球磨機中球磨8~12h，再將球磨后的混合粉料在烘箱中烘干；
C、將步驟b混合粉料與PMMA微粉加入混料機，混合10~30min ；
d、將步驟c混合后的粉料用干壓成型機壓制成毛坯，毛坯在空氣中放置I天，自然干燥，再在80°C烘箱中預(yù)處理5小時，然后再升溫到110°C處理10小時得到干燥的坯體；
e、將步驟d的干燥后的坯體放入高溫爐內(nèi)，以3~8°C/min的速度升溫到1300~1600°C，保溫 I ~3h ;
f、隨爐自然冷卻至常溫，取出坯體，即得SiC多孔陶瓷。孔隙度為37.2%，抗彎強度40.6MPa。
[0013]實施例2:
本實施例與實施例1不同在于步驟a中稱量質(zhì)量百分比為2.5%的Al2O3為助燒劑，質(zhì)量百分比為62.5%的墨綠色納米SiC微粉(粒徑范圍為15(T250nm)為基體材料，PMMA微粉(粒徑范圍為40-60 μ m)。其他步驟與實施例1相同，得到的SiC多孔陶瓷，孔隙度為34.8%，抗彎強度22.8MPa。
[0014]實施例3:
本實施例與實施例1不同在于步驟a中稱量質(zhì)量百分比為5%的Al2O3為助燒劑，質(zhì)量百分比為57.5%的墨綠色納米SiC微粉(粒徑范圍為25(T350nm)為基體材料，PMMA微粉(粒徑范圍為60-75 μ m)。步驟e中將坯體放入高溫爐內(nèi)，以8°C /min的速度升溫到1400°C，保溫2h。其他步驟與實施例1相同，得到的SiC多孔陶瓷，孔隙度為35.8%，抗彎強度32.6MPa。
[0015]實施例4:
本實施例與實施例1不同在于步驟a中稱量質(zhì)量百分比為65%的墨綠色納米SiC微粉(粒徑范圍為35(T500nm)為基體材料，質(zhì)量百分比為25%的PMMA微粉(粒徑范圍為70-85μπι)為造孔劑。其他步驟與實施例1相同，得到的SiC多孔陶瓷，孔隙度為31.5%，抗彎強度42.5MPa。
[0016]實施例5:
本實施例與實施例1不同在于稱量質(zhì)量百分比為55%的墨綠色納米SiC微粉(粒徑范圍為50(T600nm)為基體材料，質(zhì)量百分比為35%的PMMA微粉(粒徑范圍為85~100 μ m)為造孔劑，步驟e中將坯體放入高溫爐內(nèi)，以4°C /min的速度升溫到1400°C，保溫lh。其他步驟與實施例1相同， 得到的SiC多孔陶瓷，孔隙度為38.6%，抗彎強度28.6MPa。
【權(quán)利要求】
1.一種SiC多孔陶瓷的制備方法，其特征在于該方法的步驟如下: a、按質(zhì)量比例稱量陶瓷粉料，包括作為基體的SiC微粉，作為粘結(jié)劑的酚醛樹脂，作為助燒劑的Al2O3,以及作為造孔劑的PMMA微粉； b、先將SiC微粉與Al2O3和酚醛樹脂在球磨機中球磨8~12h，再將球磨后的混合粉料在供箱中供干； C、將步驟b混合粉 料與PMMA微粉加入混料機，混合10~30min ； d、將步驟c混合后的粉料用干壓成型機壓制成毛坯，毛坯在空氣中放置I天，自然干燥，再在80°C烘箱中預(yù)處理5小時，然后再升溫到110°C處理10小時得到干燥的坯體； e、將步驟d的干燥后的坯體放入高溫爐內(nèi)，以3~8°C/min的速度升溫到1300~1600°C，保溫 I ~3h ; f、隨爐自然冷卻至常溫，取出坯體，即得SiC多孔陶瓷。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種SiC多孔陶瓷的制備方法，其特征在于:所述的步驟a中陶瓷粉料，包括質(zhì)量百分比為2.5%~8.8%的Al2O3，質(zhì)量百分比為55%~80%的SiC微粉，質(zhì)量百分比為10%~35%的PMMA微粉，質(zhì)量百分比為1.2%~7.5%的酚醛樹脂。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種SiC多孔陶瓷的制備方法，其特征在于:所述的步驟d中干壓成型壓力為50~180MPa。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種SiC多孔陶瓷的制備方法，其特征在于:所述的步驟e中燒結(jié)氣氛為空氣，壓力為常壓。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種SiC多孔陶瓷的制備方法，其特征在于:所述的SiC微粉為墨綠色納米SiC微粉，粒徑為5(T600nm。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種SiC多孔陶瓷的制備方法，其特征在于:所述的PMMA微粉,粒徑為20^100 μ m0
【文檔編號】C04B35/565GK104072190SQ201410329076
【公開日】2014年10月1日 申請日期:2014年7月11日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月11日
【發(fā)明者】陳建軍, 柳兆祥, 王明明, 廖欣 申請人:浙江理工大學(xué)