[其他]陶瓷材料的致密化方法

無效

• 申請號: 85107386
• 申請日: 1985-10-08
• 公開（公告）號: CN85107386A
• 公開（公告）日: 1986-10-01
• 發明（設計）人: 菲利普·L·巴尼伯格;瓦爾·J·克魯科尼斯
• 申請（專利權）人: 巴布考克和威爾科斯公司
• 主分類號: C04B41/82
• 分類號: C04B41/82
• 代理公司: 中國國際貿易促進委員會專利代理部
• 代理人: 全菁,吳大建

本發明涉及陶瓷材料，特別是更致密的陶瓷材料及其制造方法。

將低密度陶瓷體浸透使之致密化，一般是將陶瓷另件浸漬在化學溶液、稀漿或熔池中，這經常在真空下進行以促使去除吸附的空氣。為了獲得足夠的滲透性和致密性，通常需要多道浸漬。采用這些通用的浸漬技術來消除最后的一點孔隙率是極其困難的，或者說是不可能的，因為在浸漬處理期間，封閉了進入陶瓷體內部的通路。由于某些浸漬劑粘度較高或者稀漿的粒度相對于陶瓷體內存在的孔過大，也可能難以充分致密化。

超臨界流體是處在超出它們各自的熱力學臨界點條件下的致密氣體和液體。它們顯示出某些獨特的性質，使它們有條件用作浸漬處理的介質。它們具有較高的溶解能力，能溶解許多一般不可溶的物質;它們的溶解能力與壓力有關;它們有接近環境溫度的處理能力;并顯示出低粘度和高擴散性，并且不存在表面張力。對于任何某個具體的超臨界流體，在壓力足夠高的情況下，材料的等壓溶解度隨溫度而增加。在壓力較低的情況，被溶解的材料的溶解度隨溫度的變化則相反。在一給定溫度（超過流體的臨界溫度），降低壓力則使被溶解材料在該流體中的溶解度降低。

超臨界流體已被用于從糧食和其它原材料中回收某些物質。例如，美國專利No.3，806，619（Zosel）提出了將超臨界二氧化碳用于回收咖啡因。美國專利No.4，104，409（Vitzhum等）敘述了用超臨界二氧化碳及其它化合物從啤酒花中去除某些樹脂狀沉淀物。美國專利No.4，167，589（Vitzhum等）提出將超臨界流體，如二氧化碳，用于脫芳香、脫咖啡因茶的浸漬處理。美國專利No.4，354，922（Derbyshire等）提出將致密氣體溶劑（超過其臨界溫度和壓力呈超臨界流體狀態）用于萃取烴類重油組分。參考文獻提出，降低壓力（同時保持溫度高于臨界點）或升高溫度以便沉淀出溶解的烴類組分。以上說明超臨界流體可用于萃取通常為不可溶的物質，并把它們從基體物質中去除。Vitzhum等的589也指出超臨界二氧化碳可以吸收茶中某些芳香族化合物組份，繼而在離解時又能將這些芳香族化合物在茶中再沉積。美國專利No.4，241，112，（Kostandov等）提出在固體填充物表面上連續沉積金屬有機化合物催化劑。催化劑的第二層沉積組分是氣相或液相沉積物，同時在最初沉積的催化劑組分上發生烯烴的聚合反應，進行此反應的溫度在某些情況下在超臨界范圍內。

雖然超臨界技術已被證明特別適合用于糧食方面通過溶解作用去除某些組分，以及金屬有機化合物的沉積作用或芳香族化合物的再沉積作用，但卻沒有文獻資料介紹將這種技術用于多孔陶瓷結構的致密化。已發現超臨界流體具有很好的滲透性質，能夠很容易地滲入陶瓷材料中的較小的孔里，從而能改進陶瓷體的致密性。

本發明涉及使低密度陶瓷材料增加密度的方法。該方法包括：將陶瓷母體溶解在超臨界流體中;將低密度陶瓷材料用溶有陶瓷母體的流體進行滲透（也就是浸透）;以及降低陶瓷母體在流體中的溶解度以使陶瓷母體浸透（即沉積）到陶瓷材料的空隙位置中。

以下介紹最佳具體實例。

超臨界流體顯示出某些特性，這些特性能使它很好地用于陶瓷材料的處理工藝。眾所周知，當溫度和壓力分別超過它們相應的熱力學臨界點時，密實氣體對許多一般難溶的物質具有罕見的溶解能力。并且已觀察出這些物質在超臨界氣體中的溶解度與壓力有很大關系。此外，它還能溶解高分子量的化合物、聚合物和其它物質，超臨界流體具有一些有利的遷移性質，例如低粘度和高擴散性。再者它沒有表面張力，因而能改進流體的浸透使之進入亞微型大小的孔隙中。

根據本發明，業已發現幾種非氧化物和氧化物陶瓷母體材料在超臨界流體中是可溶的。這些母體材料的溶解度能夠可控變化，因而能分離幾種聚硅烷和聚碳硅烷。含硅聚合物相當于碳化硅和氮化硅，因而適合在本發明中采用。這類材料包括聚碳硅烷和聚碳硅氮烷。根據本發明和以下給出的實例，還發現多孔陶瓷體可以被含有溶解的陶瓷母體的超臨界流體滲透，母體材料可以沉積在整塊的和纖維狀的陶瓷體內部。

說明本發明實例的試驗結果匯總在表1，并在以下實例中進一步說明。

表1

超臨界流體的浸透試驗

試驗號????基體????浸漬劑????增重記錄

No.

1 “Saffil”（Al₂O₃）/RSSN UCC 19%

（37%的密度）????聚硅烷????28%

2????“Nicalon”Si????C纖維????異丙基氧化鋁????-