一種碳化硅多孔陶瓷及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種陶瓷及其制備方法，特別涉及一種碳化硅多孔陶瓷的制備方法，屬于陶瓷生產(chǎn)技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]碳化硅多孔陶瓷是一種內(nèi)部結(jié)構(gòu)中有很多孔隙的新型功能材料，由于具有低密度、高強度、高孔隙率、高滲透性、比表面積大、抗腐蝕、抗氧化、良好的隔熱性、抗熱震性和耐高溫性等特點，碳化硅多孔陶瓷在一般工業(yè)領(lǐng)域及高科技領(lǐng)域得到了越來越廣泛的應(yīng)用?？捎米鞲邷貧怏w凈化器、柴油機排放的固體顆粒過濾器、熔融金屬過濾器、熱交換器、傳感器、保溫和隔音材料、汽車尾氣的催化劑載體等，此外，它們在生物醫(yī)用領(lǐng)域也具有潛在的應(yīng)用前景，碳化硅多孔陶瓷材料的應(yīng)用已遍及冶金、化工、電子、能源、航空、環(huán)保、生物等多個領(lǐng)域。隨著對碳化硅多孔陶瓷工業(yè)需求的增多及對材料使用目的和性能要求的不同，人們開發(fā)了多種制備工藝，主要包括添加造孔劑法、發(fā)泡法、顆粒堆積法、有機泡沫浸潰法坐寸ο
[0003]多孔陶瓷已被廣泛應(yīng)用于高溫氣體過濾除塵，在眾多多孔陶瓷材料中，碳化硅具有良好的高溫穩(wěn)定性、低的熱膨脹系數(shù)、高的機械強度，是一種合適用于高溫過濾多孔陶瓷的原料。但由于碳化硅的共價鍵鍵能很高，很難通過無壓燒結(jié)，所以經(jīng)常在碳化硅陶瓷粉料中加入適量、易于低溫燒結(jié)的陶瓷粘結(jié)劑粉料，與碳化硅粉料顆粒反應(yīng)粘接在一起。
[0004]采用大粒徑固體顆粒堆積并粘接形成的碳化硅多孔陶瓷，只要使其氣孔率足夠高(例如大于36%)，顆粒之間的孔隙就會形成良好的連通度，從而提高氣體過濾速度。碳化硅多孔陶瓷具有良好的抗彎強度，可以用作非對稱多孔陶瓷過濾管的內(nèi)層支撐體，為非對稱多孔陶瓷過濾管的外層過濾膜提供一個良好的載體。
[0005]中國發(fā)明“碳化硅多孔陶瓷的制備方法”，申請?zhí)?01410005555.5公開了一種碳化硅多孔陶瓷的制備方法，但工藝復雜。
[0006]現(xiàn)有碳化硅多孔陶瓷加工過程存在以下問題:抗彎強度較弱，直接影響著非對稱多孔陶瓷過濾器管的使用壽命；氣孔率較低，直接影響碳化硅多孔陶瓷氣體過濾速度。如何解決這些問題是目前業(yè)界研究的重點。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的目的是，針對現(xiàn)有多孔陶瓷加工技術(shù)的不足，提供一種碳化硅多孔陶瓷及其制備方法，該陶瓷工藝簡單，可以廣泛應(yīng)用于高溫氣體過濾除塵。
[0008]為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的:
1、一種碳化硅多孔陶瓷的制備方法，包括如下步驟:
(I)陶瓷粘結(jié)劑由高嶺土、長石和二氧化硅組成，將65wt%長石、12wt%高嶺土和23wt%二氧化硅球磨混合，球磨介質(zhì)為無水乙醇，球磨時間為36 h。球磨后陶瓷粘結(jié)劑粉料的平均粒徑為5 μ m ； (2)用去離子水配制的羧甲基纖維素水溶液；
(3)把SiC粉料和羧甲基纖維素溶液按質(zhì)量比10:1的比例混合均勻，然后加入陶瓷粘結(jié)劑攪拌均勻；
(4)將6%作為造孔劑的石墨(平均粒徑為10μ m)與前面制備好的含有陶瓷粘結(jié)劑的SiC粉料混合均勻；
(5)將此混合好的粉料單向壓成Φ50mm的圓片；
(6)在空氣氣氛中燒結(jié),升溫速度為5°C/min,保溫時間為3 h,最后隨爐冷卻。
[0009]步驟(2)所述配制2%(wt)的羧甲基纖維素水溶液；
步驟(3)所述選用87 μ m的SiC粉末及加入15wt%陶瓷粘結(jié)劑攪拌均勻；
步驟(6)所述的燒結(jié)溫度為陶瓷粘結(jié)劑熔點附近(1300°C )。
[0010]經(jīng)過反復試驗和深入研究，所制備的陶瓷粘結(jié)劑含量為15wt%，確保碳化硅多孔陶瓷可具有較高的氣孔率和抗彎強度；碳化硅顆粒的粒徑為87 μ m為最佳；燒結(jié)溫度為陶瓷粘結(jié)劑熔點(13000C )附近，不宜過高。
[0011]本發(fā)明的有益效果是:
該碳化硅多孔陶瓷對陶瓷粘結(jié)劑的使用量、碳化硅的粒徑、燒結(jié)溫度進行了調(diào)整，使其具有較高的氣孔率和抗彎強度。
【具體實施方式】
[0012]下面通過實例對本發(fā)明做進一步詳細說明，這些實例僅用來說明本發(fā)明，并不限制本發(fā)明的范圍；
實施例1
一種碳化硅多孔陶瓷的制備方法:其步驟為:
(1)陶瓷粘結(jié)劑由高嶺土、長石和二氧化硅組成，將65wt%長石、12wt%高嶺土和23wt%二氧化硅球磨混合，球磨介質(zhì)為無水乙醇，球磨時間36 h。球磨后陶瓷粘結(jié)劑粉料的平均粒徑為5 μ m ；
(2)用去離子水配制2%(wt)的羧甲基纖維素水溶液；
(3)把SiC粉料(126μ m)和羧甲基纖維素溶液按質(zhì)量比10:1的比例混合均勻，然后加入10wt%陶瓷粘結(jié)劑攪拌均勻；
(4)將6%作為造孔劑的石墨(平均粒徑為10μ m)與前面制備好的含有陶瓷粘結(jié)劑的SiC粉料混合均勻；
(5)將此混合好的粉料單向壓成Φ50mm的圓片；
(6)在空氣氣氛中燒結(jié)，燒結(jié)溫度為陶瓷粘結(jié)劑熔點附近(1330°C)，升溫速度為5°C/min,保溫時間為3 h,最后隨爐冷卻。
[0013]實施例2
一種碳化硅多孔陶瓷的制備方法:其步驟為:
Cl)陶瓷粘結(jié)劑由高嶺土、長石和二氧化硅組成，將65wt%長石、12wt%高嶺土和23wt%二氧化硅球磨混合，球磨介質(zhì)為無水乙醇，球磨時間為36 h。球磨后陶瓷粘結(jié)劑粉料的平均粒徑為5 μ m ；
(2)用去離子水配制2%(wt)的羧甲基纖維素水溶液； (3)把SiC粉料(239μ m)和羧甲基纖維素溶液按質(zhì)量比10:1的比例混合均勻，然后加入20wt%陶瓷粘結(jié)劑攪拌均勻；
(4)將6%作為造孔劑的石墨(平均粒徑為10μ m)與前面制備好的含有陶瓷粘結(jié)劑的SiC粉料混合均勻；
(5)將此混合好的粉料單向壓成Φ50mm的圓片；
(6)在空氣氣氛中燒結(jié)，燒結(jié)溫度為陶瓷粘結(jié)劑熔點附近(1370°C)，升溫速度為5°C/min,保溫時間為3 h,最后隨爐冷卻。
[0014]實施例3
一種碳化硅多孔陶瓷的制備方法:其步驟為:
Cl)陶瓷粘結(jié)劑由高嶺土、長石和二氧化硅組成，將65wt%長石、12wt%高嶺土和23wt%二氧化硅球磨混合，球磨介質(zhì)為無水乙醇，球磨時間為36 h。球磨后陶瓷粘結(jié)劑粉料的平均粒徑為5 μ m ；
(2)用去離子水配制2%(wt)的羧甲基纖維素水溶液；
(3)把SiC粉料(300μ m)和羧甲基纖維素溶液按質(zhì)量比10:1的比例混合均勻，然后加入25wt%陶瓷粘結(jié)劑攪拌均勻；
(4)將6%作為造孔劑的石墨(平均粒徑為10μ m)與前面制備好的含有陶瓷粘結(jié)劑的SiC粉料混合均勻；
(5)將此混合好的粉料單向壓成Φ50mm的圓片；
(6)在空氣氣氛中燒結(jié)，燒結(jié)溫度為陶瓷粘結(jié)劑熔點附近(1400°C)，升溫速度為5°C/min,保溫時間為3 h,最后隨爐冷卻。
【主權(quán)項】
1.一種碳化硅多孔陶瓷的制備方法，其特征在于:包括如下步驟: (1)陶瓷粘結(jié)劑由高嶺土、長石和二氧化硅組成，將65wt%長石、12wt%高嶺土和23wt%二氧化硅混合球磨，球磨介質(zhì)為無水乙醇，球磨時間為36h，球磨后陶瓷粘結(jié)劑粉料的平均粒徑為5 μ m ； (2)用去離子水配制2%(wt)的羧甲基纖維素水溶液； (3)把SiC粉料和羧甲基纖維素溶液按質(zhì)量比10:1的比例混合均勻，然后加入陶瓷粘結(jié)劑攪拌均勻； (4)將6%作為造孔劑的石墨(平均粒徑10μ m)與前面制備好的含有陶瓷粘結(jié)劑的SiC粉料混合均勻； (5)將此混合好的粉料單向壓成Φ50mm的圓片； (6)在空氣氣氛中燒結(jié),升溫速度為5°C/min,保溫時間為3 h,最后隨爐冷卻。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種碳化硅多孔陶瓷的制備方法，其特征在于:步驟(3)所述SiC的粒度為87 μ m，并且加入15wt%的陶瓷粘結(jié)劑。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種碳化硅多孔陶瓷的制備方法，其特征在于:步驟(6)所述的燒結(jié)溫度為1200-1300°C。
4.一種碳化硅多孔陶瓷，其特征在于:根據(jù)權(quán)利要求1~3任意一項權(quán)利要求所述的方法制得碳化硅多孔陶瓷。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種碳化硅多孔陶瓷的制備方法，屬于陶瓷生產(chǎn)技術(shù)領(lǐng)域。該碳化硅多孔陶瓷的加工方法包括以下步驟：將長石、高嶺土和二氧化硅球磨混合—配制羧甲基纖維素水溶液—按比例將SiC與羧甲基纖維素溶液混合并加入陶瓷粘合劑—加入石墨混合—壓片—燒結(jié)—冷卻。該碳化硅多孔陶瓷具有高抗彎強度和較高氣孔率。
【IPC分類】C04B35-622, C04B38-06, C04B35-565
【公開號】CN104529524
【申請?zhí)枴緾N201410793009
【發(fā)明人】黃朝陽
【申請人】佛山銘乾科技有限公司
【公開日】2015年4月22日
【申請日】2014年12月20日