[发明专利]一种碳化硅复相多孔陶瓷的制备方法

说明书

本发明公开了一种碳化硅复相多孔陶瓷的制备方法，属于无机陶瓷材料技术领域。本发明先按原料组成称量各组分，将纳米碳化硅、纳米四氧化三铁、纳米氧化铝、氧化钙、氧化镁、助熔剂、无机粘结剂和无水乙醇搅拌混合均匀后，注模，压制成型，脱模，得坯料；将坯料于惰性气体保护状态下，缓慢升温预烧，冷却，得预烧料；以预烧料为阴极，石墨为阳极，熔盐为电解质，于惰性气体保护状态下高温电解，再将阴极取出，洗涤，干燥，得电解料；将电解料于惰性气体保护状态下，进行二次烧结，冷却，洗涤，干燥，即得碳化硅复相多孔陶瓷。本发明所得碳化硅复相多孔陶瓷具有优异的抗热震性能和断裂强度。

技术领域

本发明公开了一种碳化硅复相多孔陶瓷的制备方法，属于无机陶瓷材料技术领域。

背景技术

多孔陶瓷由于具有均匀分布的微孔或孔洞，孔隙率较高、体积密度小，还具有发达的比表面及其独特的物理表面特性，对液体和气体介质有选择的透过性，能量吸收或阻尼特性，加之陶瓷材料特有的耐高温、耐腐蚀、高的化学稳定性和尺寸稳定性，使多孔陶瓷这一绿色材料可以在气体液体过滤、净化分离，化工催化载体、吸声减震、高级保温材料、生物植入材料，特种墙体材料和传感器材料等多方面得到广泛的应用。孔隙率作为多孔陶瓷材料的一个主要技术指标，其对材料性能有较大的影响。一般来讲，高孔隙率的多孔陶瓷材料具有更好的隔热性能和过滤性能，因而其应用更加广泛。

由于孔隙是影响多孔陶瓷性能及其应用的主要因素，因此在目前比较成熟的多孔陶瓷制备方法的基础上，更加注重通过特殊方法控制孔隙的大小、形态，以提高材料性能，并相应地建立孔形成、长大模型，对孔隙形成的机理进行理论分析。

多孔陶瓷可分为2大类，即泡沫型和网眼型。泡沫型的多孔陶瓷的气孔是孤立的，其渗透率很低。而网眼型多孔陶瓷为开孔三维网状骨架结构，且气孔是相互贯通的，这种多孔陶瓷作为过滤材料具有的显著特点：为流体通过时压降小，比表面积大，与流体接触效率高，重量轻。因而这种多孔陶瓷被广泛用作高温烟气的处理、催化剂载体、固体热交换器和电极材料等。其制备方法有发泡法、溶胶-凝胶法、添加造孔剂法、有机泡沫浸渍法和化学气相沉积或渗透法。下面主要介绍添加造孔剂法。添加造孔剂法：该工艺通过在陶瓷配料中添加造孔剂，利用造孔剂在坯体中占据一定的空间，然后经烧结，造孔剂离开基体而成气孔来制备多孔陶瓷。这种制品既具有较高的气孔率（一般为50%左右），又具有很高的强度。该工艺的关键在于造孔剂的种类和用量的选择。对造孔剂的要求是在加热过程中易于排除；排除后在基体中无有害残留物；不与基体反应。所以造孔剂可分为无机物和有机物两类。无机造孔剂有碳酸铵、碳酸氢铵、氯化铵等高温可分解盐类以及其它可分解的化合物如Si3N4或无机碳如煤粉、碳粉等。有机造孔剂主要是一些天然纤维、高分子聚合物和有机酸等，如锯末、萘、淀粉、聚乙烯醇、尿素、甲基丙烯酸甲脂、聚氯乙烯、聚苯乙烯等。成孔剂颗粒的大小和形状决定了多孔陶瓷材料气孔的大小和形状，气孔率的高低取决于造孔剂的用量及烧结温度等。

多孔陶瓷因其多孔结构，必然造成材料本身力学性能的下降，并且随着孔隙率的提高，力学性能急剧下降。但是考虑到多孔陶瓷的应用，通过各种手段提高材料的力学性能已成为当今研究的重要方面。目前传统的碳化硅复相多孔陶瓷在制备过程中由于SiC和其它组分之间的结合力不足，导致产品的断裂强度和抗热震性能无法进一步提升，因此还需对其进行研究。

发明内容

本发明主要解决的技术问题是：针对传统碳化硅复相多孔陶瓷在制备过程中由于SiC和其它组分之间的结合力不足，导致产品的断裂强度和抗热震性能无法进一步提升的弊端，提供了一种碳化硅复相多孔陶瓷的制备方法。

为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：

（1）按重量份数计，依次取80～120份纳米碳化硅，10～12份纳米四氧化三铁，10～20份纳米氧化铝，8～10份氧化钙，8～10份氧化镁，3～5份助熔剂，20～30份无机粘结剂，40～100份无水乙醇，搅拌混合均匀后，注模，压制成型，脱模，得坯料；