[發明專利]一種多孔碳化硅陶瓷及其制備方法

有效

• 申請號: 202110292870.0
• 申請日: 2021-03-18
• 公開（公告）號: CN112939606B
• 公開（公告）日: 2022-12-09
• 發明（設計）人: 王紅潔;王以強;蘇磊;彭康
• 申請（專利權）人: 西安交通大學
• 主分類號: C04B35/565
• 分類號: C04B35/565;C04B38/06
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 范巍

1.一種多孔碳化硅陶瓷的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

1)將混合樹脂溶液、SiC粉及碳化硼混合均勻，制得陶瓷粉混合液，然后干燥、過篩制成生粉；將生粉經過低壓力模壓、破碎后過篩、造粒；造粒后的粉體先在60～110MPa的壓力下壓制，然后在150～250MPa的壓力下壓制，制得生坯；

所述混合樹脂溶液，是以乙醇或水作為溶劑，由環氧樹脂或石蠟與酚醛樹脂一起作為溶質配制而成，其中酚醛樹脂占溶質質量的90％以上，且溶質與溶劑質量比為1：(28～32)；

所述陶瓷粉混合液中，各組分按以下質量百分比組成：混合樹脂溶液占18％～30％、SiC粉占70％～82％、碳化硼占0.1％～0.5％；

2)將生坯在真空條件下以小于100℃/h 的升溫速度緩慢升至700～900℃，保溫2～4 /h 后冷卻，使生坯中SiC顆粒間的樹脂類有機物充分分解、碳化，留下孔隙；

3)將經步驟2)碳化處理后的生坯在常壓保護氣氛下，以200～300℃/h 的升溫速度升至2000～2200℃，保溫2～4/h 后冷卻，將冷卻后的燒結體在400～500℃下煅燒除去多余的碳，制得高純度的多孔碳化硅陶瓷，該多孔碳化硅陶瓷的孔隙相互連通，孔徑為3～10μm，氣孔率在8％～35％之間，晶粒直徑在5～20μm之間，碳化硅純度在98％以上，該多孔碳化硅陶瓷的彎曲強度根據氣孔率的不同分布在120～180MPa范圍內。

2.根據權利要求1所述的多孔碳化硅陶瓷的制備方法，其特征在于，所述SiC粉采用粒徑0.5～2μm的α相SiC粉，所述碳化硼采用為粒徑0.1μm的晶態粉末。

3.根據權利要求1所述的多孔碳化硅陶瓷的制備方法，其特征在于，步驟1)中，將混合樹脂溶液、SiC粉及碳化硼混合后球磨處理12h 制得陶瓷粉混合液；制得的生粉經過低壓力模壓、破碎后過40～60目篩。

4.根據權利要求1所述的多孔碳化硅陶瓷的制備方法，其特征在于，步驟1)中，通過控制混合樹脂溶液添加量和冷等靜壓壓力，得到不同氣孔率與連通狀態的多孔碳化硅陶瓷。

5.采用權利要求1～4中任意一項所述的多孔碳化硅陶瓷的制備方法制得的多孔碳化硅陶瓷，其特征在于，該多孔碳化硅陶瓷的孔隙相互連通，孔徑為3～10μm，氣孔率在8％～35％之間，晶粒直徑在5～20μm之間，碳化硅純度在98％以上。

6.根據權利要求5所述的多孔碳化硅陶瓷，其特征在于，該多孔碳化硅陶瓷中SiC晶體結構為純凈的六方的6H-SiC。

7.根據權利要求5所述的多孔碳化硅陶瓷，其特征在于，該多孔碳化硅陶瓷的彎曲強度根據氣孔率的不同分布在120～180MPa范圍內，且經1200℃一次熱震后彎曲強度衰減在3％以下。

8.權利要求5～7中任意一項所述的多孔碳化硅陶瓷作為高溫過濾陶瓷的應用。