[发明专利]一种低温烧结的碳化硅蜂窝陶瓷材料及制备方法

说明书

一种低温烧结的碳化硅蜂窝陶瓷材料及制备方法，所述方法包括：按量称取所需的组分，并将造孔剂和水通过搅拌混合成糊料；将碳化硅粉、陶瓷复合材料粉以及糊料进行搅拌混粉，然后加入润滑剂、分散剂、挤压助剂再进行搅拌，形成泥料；将泥料挤压成型，干燥后得到碳化硅蜂窝陶瓷坯体；对碳化硅蜂窝陶瓷依次进行错位堵孔形成碳化硅蜂窝陶瓷堵孔坯体；对碳化硅蜂窝陶瓷堵孔坯体装炉，将温度从室温升至900～1500℃，停止加热，随炉冷却至室温,制备出所需的碳化硅蜂窝陶瓷材料。本发明的方法，烧结温度低，降低了对烧结设备的要求，节省能源，降低消耗，环保有利；制备的碳化硅蜂窝陶瓷材料，具有低热膨胀系数、高机械强度等优点。

技术领域

本发明涉及一种陶瓷材料及其制造方法，尤其是一种碳化硅蜂窝陶瓷材料及其制造方法。

背景技术

随着汽车工业的快速发展，汽车尾气对环境的污染问题日益突出，我们所生活的环境中PM严重威胁到了人类健康。而柴油车微粒捕集器DPF是国际公认有效的柴油车尾气处理技术，也是目前国际上最实用的柴油机排气微粒处理技术之一。目前颗粒捕集器主要有一下三种：堇青石、碳化硅、钛酸铝三种，但目前运用最多为堇青石和碳化硅。

近年来，碳化硅材料由于优异的耐热、耐腐蚀、热膨胀系数低和高热导率作为一种新型的柴油车尾气颗粒物过滤材料获得了迅速发展，且碳化硅材料具有高孔隙、强热扩散能力的优点，可使过滤器内的温度场分布均匀，在相同积碳量再生时，碳化硅颗粒捕集器在再生过程中的再生效果和稳定效果都优于堇青石材料。此外，碳化硅颗粒捕集器的碳烟负载量远优于堇青石(碳化硅碳样负载为10-12g/L左右，堇青石为4-6g/L左右)。因此，碳化硅蜂窝陶瓷材料越来越受到人们的关注，且大量使用于汽车尾气进化处理中。

日本Ibiden公司在1993年率先研发出壁流式重结晶碳化硅(Recrystal-IizedSiC,RSiC)，并于2000年生产出RSiC-DPF作为尾气过滤材料和催化剂载体投入市场应用。RSiC材料是把SiC在2200℃高温下，用氦气等惰性气体进行保护，经蒸发，重结晶等过程烧制而成的。日本NGK公司在2000年成功研制了硅结合的碳化硅(SiC bonded by Si-metal,Si-SiC)，Si-SiC是把硅填充到SiC颗粒中间，在1800℃左右，用惰性气体进行保护，烧结而成。以上两种碳化硅陶瓷材由于其良好的使用性能，在尾气处理上有着良好的表现，但是由于他们生产工艺复杂，烧结温度高，控制复杂，对生产设备要求很苛刻，耗能太高，因此产品价格 居高不下，限制了载体的运用。

发明内容

为了解决现有技术存在的不足，本发明提供一种低温烧结的碳化硅蜂窝陶瓷材料及其制备方法，能够在较低的温度下制备出具有蜂窝结构、低热膨胀系数、高机械强度以及适宜的孔隙率和孔径分布的碳化硅蜂窝陶瓷材料。

为实现上述目的，本发明提供的碳化硅蜂窝陶瓷材料，包括碳化硅粉、陶瓷复合材料、造孔剂、润滑剂、分散剂、挤压助剂，以及水；

其中，所述陶瓷复合材料粉，进一步包括：氧化钛、金属铝和含硼化合物。

进一步地，按质量份计算，所述碳化硅粉100份、所述陶瓷复合材料粉4-50份、所述造孔剂10-35份、所述润滑剂1-5份、所述分散剂0.2-1份、所述挤压助剂0.2-1份、所述水23-40份。

进一步地，所述碳化硅粉为碳化硅质量百分比含量在99.0％以上的两种或两种以上颗粒度相差200目以上的不同碳化硅粉组成。

进一步地，所述陶瓷复合材料粉按质量份计算，所述氧化钛1-15份、所述含硼化合物1-20份、所述金属铝粉1-15。

进一步地，所述含硼化合物为硼砂、硼酸钠、碳化硼、硼化钛、硼酸、硼酸钾、氧化硼中的一种或多种。

进一步地，所述的造孔剂为面粉、石墨、土豆粉、淀粉、纤维素、石蜡、PMMA中的一种或多种，其中，所述纤维素为羧甲基纤维素、羟甲基纤维素中的一种或两种。