[发明专利]一种采用煤泥作为造孔剂制备定向多孔SiC陶瓷方法

说明书

本发明公开了一种采用煤泥作为造孔剂制备定向多孔SiC陶瓷方法，属于多孔陶瓷技术领域。采用SiC粉料作为原料，添加不同含量煤泥作为造孔剂，经湿法混料后经干压成型得到坯体，将坯体干燥、烧结后得到定向多孔SiC陶瓷。本发明采用煤泥作为造孔剂，升温至重烧结温度过程中，煤泥内部形成的多孔碳补充了其他造孔剂造成的碳缺失，促进了相对密度的提高。低熔点挥发性物质和反应生成的SiC可以促进定向多孔形成，形成光滑柱状组织。本发明原料易得、成本低，制造工艺简单。制得的多孔陶瓷具有气孔定向分布特征，具有较高相对密度和轴向抗折强度。

技术领域

本发明属于多孔陶瓷技术领域，具体涉及一种采用煤泥作为造孔剂制备定向多孔SiC陶瓷方法。

背景技术

定向多孔SiC陶瓷以其特殊的气孔定向分布特征而受到了广泛关注，尤其是在技术熔体过滤、燃烧反应器及芯片等高技术领域都有着举足轻重作用，而目前传统的定向多孔SiC陶瓷制备方法（诸如冷冻干燥法、挤出成型和模板法等）制备的定向多孔陶瓷相对密度不高、强度较低，大大限制了这类多孔陶瓷的应用。专利CN101323524以SiC、碳粉、硅粉和氧化硅为原料，利用炉内沿轴向存在温差分布制备了定向多孔SiC陶瓷，但是这种颗粒松散堆积制备得到的多孔陶瓷同样强度也比较低，刘光亮、刘波波等先后采用SiO₂和Si₃N₄作为造孔剂制备了气孔具有定向分布特征的定向多孔SiC陶瓷，申请人采用Fe₂O₃作为造孔剂干压成型烧结后制备了孔筋密度和强度很高的定向多孔SiC陶瓷，并且通过调节造孔剂含量实现了孔径尺寸控制。然而这种温度场的梯度分布导致试样底部高温区域产生了大量Si₂C和SiC₂，携带大量碳元素进行挥发，导致底部碳缺失，最终样底部与顶部气孔结构差异较大，也限制了这类材料应用，因而寻求一类既可以提供碳源，又可以促进定向孔形成的造孔剂比较重要。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供了一种采用煤泥作为造孔剂制备定向多孔SiC陶瓷方法，一方面利用煤泥高温热解形成的多孔碳提供碳源，另一方面利用煤泥中大量氧化硅成分作为造孔剂，具体通过以下技术方案来实现：

本发明公开了一种采用煤泥作为造孔剂制备定向多孔SiC陶瓷方法，分为以下步骤：

1）添加15-35%煤泥至SiC粉料中进行湿法混料，浆料干燥后加入适量5% PVB水溶液，造粒后进行干压成型，得到坯体；

2）坯体干燥后进行重烧结即得到定向多孔SiC陶瓷。

优选地，混料后的粒度尺寸为320目。

优选地，湿法混料的时间为12h。

优选地，干压成型的压力为5吨。

优选地，步骤3）中，干燥的温度为120℃，干燥的时间为12h。

优选地，烧结是在氩气气氛、0.8MPa的炉压下自室温起以100ºC/min的升温速度升至2150℃，保温2h，再以10ºC/min的降温速度冷却至室温。

本发明还公开了采用上述方法制备的定向多孔SiC陶瓷。

与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：

本发明定向多孔SiC陶瓷的方法中，煤泥主要成分是SiO₂和Al₂O₃以及较高含量碳元素，升温至1000℃碳元素转换为多孔碳，升温至1600℃多孔碳又与氧化硅反应生成SiC，升温至2100℃氧化铝及其他成分挥发，残余大量细小颗粒SiC和大量多孔碳。挥发性物质和反应生成的SiC可以促进定向多孔形成，而大量残余多孔碳可以提高相对密度，为试样底部提供碳源，阻止试样底部大量碳流失，保证试样底部和顶部结构的一致性。

附图说明

图1是本发明实施例3制得的定向多孔SiC陶瓷轴向微观形貌图。

具体实施方式