[發(fā)明專利]一種多孔碳化硅陶瓷及其制備方法

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• 申請?zhí)枺?/td>: 201810299620.8
• 申請日: 2018-04-04
• 公開（公告）號: CN108191453A
• 公開（公告）日: 2018-06-22
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 劉成云
• 申請（專利權(quán)）人: 劉成云
• 主分類號: C04B38/06
• 分類號: C04B38/06;C04B35/569;C04B35/622
• 代理公司: 北京東方盛凡知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11562
• 代理人: 宋平

本發(fā)明提供一種多孔碳化硅陶瓷及其制備方法，包括：第一步，造孔劑的制備；第二步，造孔劑與碳化硅粉體球磨；第三步，壓制與燒結(jié)；第四步，氧化，得到多孔碳化硅陶瓷材料。利用短纖維增韌陶瓷基體燒結(jié)制備致密的陶瓷材料，后通過碳纖維的氧化，形成多孔的碳化硅陶瓷。該方法操作簡便，流程短，孔隙可控，對制備多孔碳化硅陶瓷材料，特別是孔取向一致的通孔碳化硅陶瓷材料具有十分重要的指導(dǎo)意義。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于多孔材料制備技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種多孔碳化硅陶瓷的制備方法。

背景技術(shù)

多孔碳化硅陶瓷由于具有低密度、耐高溫、耐腐蝕、抗氧化與抗熱震性等特點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于高溫氣體過濾材料、催化劑載體與耐火材料領(lǐng)域。目前，已經(jīng)較多應(yīng)用的是多孔陶瓷多為氧化物陶瓷，但其存在高溫性能不佳與耐腐蝕性能不足等缺點(diǎn)，而多孔碳化硅具有比氧化物陶瓷更好的性能而應(yīng)用于高溫領(lǐng)域，關(guān)于多孔碳化硅陶瓷的制備成為目前研究的熱點(diǎn)之一。

CN102807391B公開了一種多孔碳化硅陶瓷的制備方法，包括：制備漿料；二制備孔陶瓷生坯；制備預(yù)制體；制備碳凝膠；制備多孔碳化硅與碳凝膠的復(fù)合材料；制備多孔碳化硅和炭氣凝膠的復(fù)合材料；將多孔碳化硅和炭氣凝膠的復(fù)合材料與單質(zhì)硅粉放入燒結(jié)爐中燒結(jié)，即得多孔碳化硅陶瓷。

CN104402446A了公開了一種制備多孔碳化硅陶瓷的方法，包括以堿性硅溶膠與碳化硅陶瓷粉體球磨混合配制成碳化硅陶瓷水基懸浮料漿；加入表面活性劑，懸浮料漿經(jīng)攪拌發(fā)泡至設(shè)計倍率；再加入促凝劑，并攪拌均勻；將料漿注入非吸水模具中，堿性硅溶膠在促凝劑的作用下凝膠固化；脫模干燥后，將坯體滲入一定量的含C源的液體溶液；待溶劑揮發(fā)后，坯體經(jīng)高溫氬氣保護(hù)反應(yīng)燒結(jié)制得多孔碳化硅陶瓷。

CN105541370A公開了多孔碳化硅陶瓷材料的制備方法，包括：制備活性鋁硅酸鹽源材料；制備球磨混合物；制備堿激發(fā)溶液；制備無機(jī)聚合物配合料；制備胚料；高溫處理，得到多孔碳化硅陶瓷材料。

CN105294107A公開了一種多孔碳化硅陶瓷及其制備方法，該制備方法包括如下步驟：將碳化硅、氫氧化鋁、氣相白炭黑、水、分散劑和粘結(jié)劑混合，得到漿料，其中，氫氧化鋁與所述氣相白炭黑的質(zhì)量之和占碳化硅、所述氫氧化鋁和氣相白炭黑的質(zhì)量之和的5~30%，且氫氧化鋁與氣相白炭黑的摩爾比為2~5:1；將漿料干燥，得到混合粉體；將混合粉體成型，得到生坯；在空氣氣氛下，將生坯于1310~1340℃燒結(jié)，得到多孔碳化硅陶瓷。采用上述制備方法能夠在較低的燒結(jié)溫度下制備出抗彎較好的多孔碳化硅陶瓷。

以上專利及公知技術(shù)生產(chǎn)的多孔碳化硅陶瓷主要是采用溶液制備漿料，流程長，孔結(jié)構(gòu)與分布受到工藝參數(shù)的嚴(yán)重影響。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有多孔碳化硅陶瓷制備方法存在的不足，本發(fā)明提供一種多孔碳化硅陶瓷的制備方法，操作簡便，準(zhǔn)確度高，孔結(jié)構(gòu)可控。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所述的一種多孔碳化硅陶瓷的制備方法，包括以下步驟：

第一步，造孔劑的制備；

按重量份，將100份碳纖維，0.1-1份硼烷異戊基硫化物絡(luò)合物，1-10份ε-己內(nèi)酰胺與亞胺基六次甲基亞胺基己二酰的聚合物，0.5-2份1-芘癸酸，300-800份甲苯，70-90℃，反應(yīng)1-5小時，過濾，烘干，得到造孔劑；

第二步，濕磨，將短纖維與碳化硅粉體加入球磨罐中，球磨比為5-10，加入酒精進(jìn)行球磨，轉(zhuǎn)速為30-100r/min，時間為5-20h。

第三步中，冷等靜壓壓制，毛坯的致密度為70-90%，再經(jīng)放電等離子燒結(jié)，燒結(jié)溫度為1600-2000℃，時間為10-30min。

第四步中，氧化燒結(jié)，氣氛為氫氣，燒結(jié)溫度為600-800℃，時間為3-6h。