[發明專利]一種低粘度、高固含量的陶瓷漿料及其制備方法

有效

• 申請號: 202110828205.9
• 申請日: 2021-07-22
• 公開（公告）號: CN113582699B
• 公開（公告）日: 2023-03-17
• 發明（設計）人: 沈凡;劉非易;徐慢;余泳幸;韋國蘇;聶昊龍;肖龍泉;張子藝;劉耀東
• 申請（專利權）人: 武漢工程大學
• 主分類號: C04B35/565
• 分類號: C04B35/565;C04B35/626;C04B38/06;B01D49/00
• 代理公司: 湖北武漢永嘉專利代理有限公司 42102
• 代理人: 崔友明;官群

本發明涉及一種低粘度、高固含量的陶瓷漿料及其制備方法，該陶瓷漿料制備方法如下：1)將碳化硅粉體、二氧化硅粉體、造孔劑、粘結劑混合球磨，得到粉體混合物，然后將所得粉體混合物與水混合，加入酸性溶液調節，再用蒸餾水洗滌干燥得到粉體材料；2)將粉體材料與高級脂肪酸、表面活性劑混合攪拌得到混合物，然后將所得混合物與pH值為10～11的堿性溶液混合攪拌均勻后得到低粘度、高固含量的陶瓷漿料。本發明提供的高固含量、低粘度碳化硅陶瓷漿料固含量可達55～70vol％，粘度可低至0.1～1Pa·s，能夠滿足多種成型工藝條件需要，解決了傳統濕法成型工藝脫模困難問題，擴大了碳化硅陶瓷材料的使用范圍。

技術領域

本發明屬于陶瓷材料技術領域，涉及一種低粘度、高固含量的陶瓷漿料及其制備方法。

背景技術

進入21世紀以來，我國經濟與社會進入了一個高速發展的階段，但隨之而來的是越來越多的污染。工業廢氣與汽車尾氣的大量排放，造成了嚴重的大氣污染，嚴重影響了人們的日常生產生活，在我國環保要求日益嚴格的今天，如何凈化工業廢氣成為一個亟待解決的問題。由于廢氣中不僅含有大量粉塵，還含有二氧化硫、氮氧化物、鹵素和堿金屬等有害物質，使得廢氣處理具有極高的難度。采用多孔材料凈化廢氣與尾氣是一種高效、環保的廢氣處理技術，其中，碳化硅是一種發展潛力十分巨大的無機陶瓷材料，其晶形可分為菱面體與立方晶形兩大類，兩種晶形內部的碳硅原子均通過共價鍵結合，且在高溫下立方晶形碳化硅可向菱面體碳化硅轉化，這便使得碳化硅晶體結構類似金剛石，在高溫下具有穩定的結構，從而在高溫下具有如高強度、高硬度、耐腐蝕、抗氧化等優越性能，因此被廣泛應用于汽車、航空、工業與半導體等領域。

陶瓷成型是制備碳化硅材料時不可或缺的一道關鍵工序，其很大程度上影響著碳化硅陶瓷材料的性能，成型工藝往往影響著陶瓷材料中缺陷的多少、尺寸與不均勻程度，進而影響著陶瓷材料微觀結構的均一性、致密性及力學性能。傳統的碳化硅陶瓷材料一般采用固相燒結制備，使用這種方法制備的碳化硅脆性大、難以加工、制備復雜形狀部件時制作周期長，成品率低，而濕法成型工藝制備碳化硅陶瓷材料具有成品率高、產品均勻性好、產品成型形狀不受限制的優點，其中注漿成型技術作為目前新開發的一種濕法成型工藝，其具有工藝簡單，成型速度快，生坯密度高與坯料均勻性好等優點，但該成型工藝同時也對陶瓷漿料提出了更高的要求：(1)漿料粘度低(≤1Pa·s)，低粘度漿料可滿足成型復雜形狀陶瓷材料的需求；(2)漿料穩定性好，碳化硅粉體在漿料中分散均勻；(3)高固含量(體積固含量≥50％)，保證漿料固含量高的同時要保證漿料含水量盡量減少，這樣有利于干燥時間，提高坯體密度與強度。研發適用于碳化硅陶瓷的低粘度、高固含量的陶瓷漿料是當前亟待解決的問題。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是針對現有技術中存在的上述不足，提供一種低粘度、高固含量的陶瓷漿料及其制備方法，該陶瓷漿料固含量可達55～70vol％，粘度可達0.1～1Pa·s，有利于坯體在干燥與燒成時減小干燥與收縮，提高制備產品的成品率，并且該陶瓷漿料流動性、分散性、耐腐蝕性、耐高溫性均能達到要求，滿足多種成型工藝條件需要。

為解決上述技術問題，本發明提供的技術方案是：

提供一種低粘度、高固含量的陶瓷漿料，其制備方法步驟如下：

1)將碳化硅粉體、二氧化硅粉體、造孔劑、粘結劑混合球磨，得到粉體混合物，然后將所得粉體混合物與水按質量比1：0.1～1混合，加入酸性溶液調節體系pH值≤1，攪拌8～10h，再用蒸餾水洗滌干燥得到粉體材料；

2)將步驟1)所得粉體材料與高級脂肪酸、表面活性劑按質量比1：1～3：1～3混合，攪拌5～20h后得到混合物，然后將所得混合物與pH值為10～11的堿性溶液按質量比1：0.1～0.5混合，攪拌均勻后得到低粘度、高固含量的陶瓷漿料。

按上述方案，所述陶瓷漿料固含量為55～70vol％，粘度為0.1～1Pa·s。