[發明專利]一種多孔碳化硅陶瓷的制備方法

有效

• 申請號: 202110151593.1
• 申請日: 2021-02-03
• 公開（公告）號: CN112851394B
• 公開（公告）日: 2022-04-12
• 發明（設計）人: 李曉麗;戴培赟;王東娟;張吉亮;殷銘良;路金喜
• 申請（專利權）人: 濰坊工商職業學院
• 主分類號: C04B38/06
• 分類號: C04B38/06;C04B35/565;C04B35/64
• 代理公司: 北京東方盛凡知識產權代理事務所(普通合伙) 11562
• 代理人: 王穎

本發明公開了一種多孔碳化硅陶瓷的制備方法，屬于多孔陶瓷材料制備技術領域，所述方法包括：將碳化硅粉、白云石粉、淀粉、硅粉與聚乙烯醇水溶液混合后，捏合并擠出，得到顆粒；將碳化硅粉、淀粉、鋁合金粉與石墨烯量子點混合，并將顆粒置于所得混合物中，滾動得到球粒；之后進行冷壓、燒結，得到所述多孔碳化硅陶瓷；本發明對不同原料分別進行混合并以滾動包覆方法，將原料制備成球形顆粒，同時通過控制燒結工藝，使制備得到的多孔碳化硅陶瓷材料孔隙率可高達80％以上，同時機械性能優異，三點彎曲強度可達50MPa以上。

技術領域

本發明屬于多孔陶瓷材料制備技術領域，具體涉及一種多孔碳化硅陶瓷的制備方法。

背景技術

多孔陶瓷材料是以剛玉砂、碳化硅、堇青石等優質原料為主料，經過成型和特殊高溫燒結工藝制備的一種多孔性陶瓷材料，其中多孔碳化硅陶瓷材料因具有較高的表面積，良好的耐高溫性能，抗熱震性，較好的化學穩定性，抗酸、堿和有機介質腐蝕，并且具有良好的生物惰性和優異的透過性能，使用壽命長等優點，在保溫隔熱、凈化過濾、能源化工、電子器件、航空航天和生物醫療等各方面都有廣泛的應用。

多孔碳化硅陶瓷材料的制備方法包括有機(聚合物)泡沫浸漬法、溶膠-凝膠法、發泡法、重結晶法及添加造孔劑法等傳統工藝以及包混法、化學氣相沉積法、高溫物理氣相傳輸法及流延成型法等新興工藝。其中添加造孔劑法是在原料中加入有機或無機造孔劑，通過燒結，造孔劑在高溫作用下離開坯體，因此使得坯體中形成氣孔，得到多孔陶瓷。添加造孔劑法作為一種傳統工藝，具有工藝成熟、流程簡單、操作難度低、所需設備常規等優點，因此被廣泛用于多孔碳化硅陶瓷材料的規模化生產。但是采用該方法制備得到的多孔碳化硅陶瓷，孔隙率較低，一般小于50％，如果采用增加造孔劑用量來提高孔隙率，則會因為該方法無法很好地控制氣孔的孔徑分布及大小，使得氣孔增多的同時，材料內部缺陷也急劇增多，造成最終所得材料的機械性能較差，影響其使用。因此，如何提高添加造孔劑法制備得到的多孔碳化硅陶瓷的孔隙率，同時使其具有良好的機械性能，是亟待解決的技術問題。

發明內容

為解決現有技術中的上述問題，本發明提供了一種多孔碳化硅陶瓷的制備方法。

為實現上述目的，本發明提供了如下技術方案：

一種多孔碳化硅陶瓷的制備方法，包括以下步驟：

(1)將碳化硅粉、白云石粉、淀粉、硅粉與聚乙烯醇水溶液混合后，捏合并擠出，得到顆粒；

(2)將碳化硅粉、淀粉、鋁合金粉與石墨烯量子點混合，并將步驟(1)所得顆粒置于所得混合物中，滾動得到球粒；

(3)將步驟(2)所得球粒冷壓，之后進行燒結，得到所述多孔碳化硅陶瓷。

進一步地，步驟(1)中所述碳化硅粉、白云石粉及硅粉的粒度均為大于80目且小于100目。

進一步地，步驟(1)中所述碳化硅粉、白云石粉、淀粉及硅粉的用量以重量份計為：

所述碳化硅粉、白云石粉、淀粉及硅粉的總質量與聚乙烯醇水溶液的質量比為8∶(2～3)。

進一步地，步驟(2)中所述碳化硅粉末和鋁合金粉末的粒度為大于120目且小于140目。

進一步地，步驟(2)中所述碳化硅粉、淀粉、鋁合金粉及石墨烯量子點的用量以重量份計為：

進一步地，步驟(1)及步驟(2)中所述聚乙烯醇水溶液的濃度為5～8wt％。

進一步地，步驟(2)中所述球粒的粒徑為3～5mm。

進一步地，步驟(1)及步驟(3)中所述冷壓在常溫下進行，壓力為20MPa，保壓時間為3～5min。