[發明專利]一種SiC改性的多孔高鋁陶瓷材料及其制備方法

有效

• 申請號: 201910174037.9
• 申請日: 2019-03-08
• 公開（公告）號: CN109776078B
• 公開（公告）日: 2020-08-04
• 發明（設計）人: 石棋;范羽宣;武敬君;林銘
• 申請（專利權）人: 景德鎮陶瓷大學
• 主分類號: C04B35/10
• 分類號: C04B35/10;C04B38/02
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• 代理人: 暫無信息

本發明涉及一種SiC改性的多孔高鋁陶瓷材料及其制備方法，在高鋁陶瓷中引入包裹型碳化硅，采用氧化氣氛燒結或氧化/還原氣氛分溫度段燒制兩種燒結工藝，獲得含有分布均勻的閉氣孔、平均孔徑3.9～5.5um、強度265～336MPa、膨脹系數低、抗熱震綜合性能佳的高性能高鋁陶瓷材料；并有效降低了高鋁陶瓷的燒成收縮率、提高高鋁陶瓷產品生產效率；本發明配方與制備工藝控制簡單易行，適用各種成型方法需要，容易實現規模化生產，產品性能優異，具有良好的應用價值。

技術領域

本發明屬于無機非金屬材料領域，具體涉及一種SiC改性的多孔高鋁陶瓷材料及其制備方法。

背景技術

隨著高溫工業技術要求的提高，具備良好的抗高溫及高溫抗侵蝕性能的高鋁陶瓷制品在高溫領域得到廣泛應用，但高鋁陶瓷材料的熱膨脹系數大，產品的熱震穩定性往往是產品損壞的主要原因。基于上述情況，研究者們提出多孔高鋁陶瓷的概念，通過在基體內部造出數量可觀、分布均勻、孔徑適當的閉氣孔，從而達到提高高鋁陶瓷抗熱震性的目的。國家發明專利“一種輕質微孔剛玉陶瓷的制備方法”（專利號CN201310378792.1），以氧化鋁粉體為原料，聚苯乙烯、淀粉、石墨或者聚甲基丙烯酸甲酯中的一種或幾種組合作為造孔劑，混合均勻后成型、在1500℃～2000℃下燒結，得到閉孔直徑小于20μm，強度為100MPa左右的輕質微孔剛玉陶瓷材料。該專利成功實現了陶瓷基體造孔的目的，并且將孔徑控制到20μm以下，但是孔徑仍然相對較大，這對于實現提高高鋁陶瓷抗熱震性的目的仍有一定差距。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術中存在的缺點，提供一種成本低廉、工藝簡單、容易實現規模化生產、產品性能優異的SiC改性的多孔高鋁陶瓷材料及其制備方法。。

為解決以上技術問題，本發明的技術方案是：一種SiC改性的多孔高鋁陶瓷材料，其特征在于，所述陶瓷材料坯體原料組成的質量百分比為：氧化鋁粉95～99wt％、石英0.5～2.5wt%、碳酸鈣0.34～3.93wt%，外加包裹碳化硅0.34～1.0wt%。

所述包裹碳化硅的包裹材料為硫酸鋁。

所述包裹碳化硅的制備步驟為：將濃度為4～8wt％的硫酸鋁水溶液1000ml，加入顆粒細度為300～600目的碳化硅粉200g，再強烈攪拌溶液的同時逐漸滴入稀氨水至溶液的pH=7.5，經過濾涼干后，用球磨機干法粉碎至顆粒細度為300～600目。

所述氧化鋁粉的粒徑為0.7um，包裹碳化硅的顆粒細度為300～600目。

上述多孔高鋁陶瓷材料的制備方法，其特征在于，所述陶瓷材料坯體經配料、混均、成型、干燥、燒制獲得制品。

所述制品內均勻分布有平均孔徑為3.9～5.5um的閉氣孔，制品抗折強度為265～336MPa，收縮率為9～14%，吸水率為0.01～0.03%，膨脹系數為6.2×10^-6～6.7×10^-6/K。

所述成型工序采用壓制成型或注漿成型。

所述燒制工序中采用氧化氣氛，其燒成制度為：其中燒成周期為25小時，從室溫升溫12小時至最高燒成溫度1710℃，高溫保溫1小時，降溫12小時至280℃。

所述燒制工序中采用先還原氣氛后氧化氣氛的工藝，其燒成制度為：其中燒成周期為25小時，從室溫用還原氣氛升溫9.5小時至1320℃，然后轉氧化氣氛升溫1.5～2.5h到最高燒成溫度1710℃，高溫保溫1小時，降溫12小時至280℃。

所述壓制成型的壓力為20MPa；所述注漿成型用剛玉球磨子和聚氨酯內襯的球磨罐，球磨時加入40wt%水、0.5wt%阿拉伯樹膠、0.4wt%聚丙烯酸鈉。