[發(fā)明專利]一種SiC多孔陶瓷的制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410329076.9
• 申請(qǐng)日: 2014-07-11
• 公開（公告）號(hào): CN104072190A
• 公開（公告）日: 2014-10-01
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳建軍;柳兆祥;王明明;廖欣
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 浙江理工大學(xué)
• 主分類號(hào): C04B38/00
• 分類號(hào): C04B38/00;C04B35/565
• 代理公司: 杭州求是專利事務(wù)所有限公司 33200
• 代理人: 林懷禹

技術(shù)領(lǐng)域

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)

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?yàn)榫哂薪Y(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(qiáng)、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(qiáng)度、高孔隙度、孔隙均勻的SiC多孔陶瓷對(duì)于防治霧霾天氣、工廠高溫氣體凈化、柴油機(jī)、汽車尾氣處理，以及提高我國(guó)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(jìng)爭(zhēng)力和國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力具有非常重要的意義。

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(jī)泡沫浸漬工藝，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(qiáng)度不能兼得（如有機(jī)泡沫浸漬法制備的SiC多孔陶瓷，一般孔隙度可達(dá)到70%~80%，但強(qiáng)度低于10MPa），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

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(qiáng)度高，孔隙度高且孔隙均勻的一種SiC多孔陶瓷的制備方法。

本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實(shí)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(jī)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(jī)，混合10～30min；

d、將步驟c混合后的粉料用干壓成型機(jī)壓制成毛坯，毛坯在空氣中放置1天，自然干燥,再在80℃烘箱中預(yù)處理5小時(shí)，然后再升溫到110℃處理10小時(shí)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℃/min的速度升溫到1300～1600℃，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。

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。

所述的步驟d中干壓成型壓力為50～180MPa。

所述的步驟e中燒結(jié)氣氛為空氣，壓力為常壓。?

所述的SiC微粉為墨綠色納米SiC微粉，粒徑范圍為50~600nm。

所述的PMMA微粉，粒徑為20~100um。

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(wú)需保護(hù)氣，制得的陶瓷坯體均勻性好，抗彎強(qiáng)度高，孔隙度高且孔隙均勻，制備工藝簡(jiǎn)單、原料易得、無(wú)污染且能實(shí)現(xiàn)對(duì)氣孔孔徑的有效控制。本發(fā)明工藝簡(jiǎn)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(shí)施方式

實(shí)施例1：

本實(shí)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50~150nm）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20~40μm），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(jī)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(jī)，混合10～30min；

d、將步驟c混合后的粉料用干壓成型機(jī)壓制成毛坯，毛坯在空氣中放置1天，自然干燥,再在80℃烘箱中預(yù)處理5小時(shí)，然后再升溫到110℃處理10小時(shí)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℃/min的速度升溫到1300～1600℃，保溫1～3h；