[發(fā)明專利]高強(qiáng)度碳化硅多孔陶瓷的制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201110375104.7
• 申請(qǐng)日: 2011-11-23
• 公開（公告）號(hào): CN102503521A
• 公開（公告）日: 2012-06-20
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 郭興忠;楊輝;朱林;張玲潔;鄭志榮;高黎華
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 浙江大學(xué)
• 主分類號(hào): C04B38/00
• 分類號(hào): C04B38/00
• 代理公司: 杭州中成專利事務(wù)所有限公司 33212
• 代理人: 金祺

技術(shù)領(lǐng)域

本方明涉及一種高強(qiáng)度碳化硅多孔陶瓷及其制備方法，具體地說(shuō)，是涉及一種汽車尾氣凈化、高溫過(guò)濾、熱交換等用途的碳化硅載體材料制備方法。

背景技術(shù)

碳化硅多孔陶瓷是通過(guò)在碳化硅陶瓷基體中進(jìn)行人為可控造孔而成、具有一定孔隙率的新型碳化硅功能材料，它不但具有碳化硅本身的高強(qiáng)度、抗腐蝕、抗氧化、抗熱震性和耐高溫性等物化性能，而且還具備低密度、高強(qiáng)度、高孔隙率、高滲透性、比表面積大、良好的隔熱性等特點(diǎn)，可用作高溫氣體凈化器、柴油機(jī)排放的固體顆粒過(guò)濾器、熔融金屬過(guò)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，在現(xiàn)代工業(yè)領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。

關(guān)于碳化硅多孔陶瓷獲蜂窩陶瓷及其制備的專利已有較多報(bào)道。如公開號(hào)CN1369463報(bào)道了含反應(yīng)合成碳硼鋁化合物相的碳化硅陶瓷及其液相燒結(jié)法。CN101333112報(bào)道了制備碳化硅多孔陶瓷的燃燒合成法。CN101323524報(bào)道了一種定向排列孔碳化硅多孔陶瓷的制備方法。CN1442392報(bào)道了以酵母粉為造孔劑的碳化硅多孔陶瓷的制備方法。CN102219543A報(bào)道了一種可用作高溫?zé)焿m過(guò)濾器的碳化硅多孔陶瓷的制備方法。CN1769241報(bào)道了原位反應(yīng)法制備莫來(lái)石結(jié)合的碳化硅多孔陶瓷。CN1654432報(bào)道了一種氮化硅/碳化硅多孔陶瓷的制備方法。CN201780040U報(bào)道了碳化硅蜂窩陶瓷熱交換器。CN1807356和CN101747078A報(bào)道了納米碳化硅助劑燒結(jié)高純碳化硅蜂窩陶瓷體的制造方法。CN102010222A報(bào)道了一種碳化硅多孔陶瓷及其制備方法。CN101607158報(bào)道了一種碳化硅多孔陶瓷過(guò)濾器及其制造方法。CN101406782報(bào)道了碳化硅多孔陶瓷過(guò)濾元件的制備方法及擠壓設(shè)備。CN1341578報(bào)道了一種制備碳化硅多孔陶瓷管的方法。

上述專利在多孔陶瓷或蜂窩陶瓷及應(yīng)用方面取得很好進(jìn)展，但多孔陶瓷大多采用有機(jī)物造孔或原位反應(yīng)來(lái)造孔或發(fā)泡造孔，在蜂窩陶瓷方面加入大量的有機(jī)物，這雖然造孔效果理想，但直接會(huì)導(dǎo)致多孔陶瓷或蜂窩陶瓷機(jī)械強(qiáng)度的降低，大多機(jī)械強(qiáng)度在20MPa左右，有一些多孔陶瓷能雖能達(dá)到50MPa，但顯氣孔率明顯很低(僅為20％左右)，這些都極大地限制多孔陶瓷或蜂窩陶瓷的應(yīng)用。開發(fā)機(jī)械強(qiáng)度高、氣孔率適中的碳化硅多孔陶瓷已成為該領(lǐng)域的發(fā)展方向。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種高強(qiáng)度碳化硅多孔陶瓷的制備方法；該方法工藝簡(jiǎn)單，所制備的碳化硅多孔陶瓷具有機(jī)械強(qiáng)度高、孔隙率適中等特性。

為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供一種高強(qiáng)度碳化硅多孔陶瓷的制備方法，以重量百分含量為98％～99％的由α-碳化硅粉體和β-碳化硅粉體組成的混合物、0.1％～1.0％的二硼化鋁以及0.5％～1％的聚碳硅烷組成原料，依次包括以下步驟：

1)、將上述原料加入到有機(jī)分散溶劑中，球磨混合后，在35～45℃進(jìn)行干燥22～26小時(shí)，得到碳化硅復(fù)合粉體；

2)、將上述碳化硅復(fù)合粉體于45～55MPa下進(jìn)行干壓成型，獲得碳化硅坯體；

3)、將上述碳化硅坯體放入真空無(wú)壓燒結(jié)爐中，進(jìn)行兩步燒結(jié)，得到高強(qiáng)度碳化硅多孔陶瓷。

作為本發(fā)明的高強(qiáng)度碳化硅多孔陶瓷的制備方法的改進(jìn)：由α-碳化硅粉體和β-碳化硅粉體組成的混合物中，α-碳化硅粉體的重量含量為50％～90％，β-碳化硅粉體的重量含量為10％～50％。

作為本發(fā)明的高強(qiáng)度碳化硅多孔陶瓷的制備方法的進(jìn)一步改進(jìn)：兩步燒結(jié)為：先升溫至1450～1500℃真空脫氣3～5小時(shí)，然后升溫至2150～2250℃于氬氣保護(hù)下燒結(jié)30～60分鐘。

作為本發(fā)明的高強(qiáng)度碳化硅多孔陶瓷的制備方法的進(jìn)一步改進(jìn)：有機(jī)分散溶劑為由乙醇、二甲苯和正己烷組成的混合溶劑。乙醇、二甲苯和正己烷的體積比可為1∶3～4∶5～6。有機(jī)分散溶劑與原料的比例任意調(diào)配(一般與原料形成的料液比為：1g原料/3～5毫升有機(jī)分散溶劑)。

作為本發(fā)明的高強(qiáng)度碳化硅多孔陶瓷的制備方法的進(jìn)一步改進(jìn)：步驟1)的球磨混合時(shí)間為24～28小時(shí)。

本發(fā)明的方法工藝簡(jiǎn)單，所制備的碳化硅多孔陶瓷機(jī)械強(qiáng)度高、孔隙率適中，是汽車尾氣凈化載體、高溫過(guò)濾、熱交換理想的材料。

本發(fā)明的高強(qiáng)度碳化硅多孔陶瓷具有以下優(yōu)點(diǎn)：