[发明专利]碳化硅基多孔物体及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种陶瓷多孔物体及其制备方法；更具体而言，涉及一种碳化硅基多孔物体及其制备方法，其中该多孔物体在限定该多孔物体中的孔的表面上包括具有针状的针状颗粒。

背景技术

柴油机、发电机和焚化炉产生的废气包括大量的细炭黑颗粒。特别是，由于柴油机采用共轨系统(common rail system)，纳米大小的超细颗粒的排放大幅度增加。因此，为了有效地去除所述颗粒，提出了一种通过使用安装在废气管中的多孔过滤器而除去细炭黑颗粒的后处理装置。针对后处理装置中所用的多孔过滤器，已研究了多种材料，包括堇青石、富铝红柱石、氧化铝、碳化硅(SiC)或氮化铝(AlN)。其中，碳化硅具有高耐热性、高机械强度和高热导率，特别有用。

日本未审查专利公布文本No.2002-359128公开了一种制备碳化硅(SiC)多孔物体的方法，包括使用硅(Si)、铝(Al)和碱土金属的氧化物粘结碳化硅(SiC)颗粒。

然而，日本未审查专利公布文本No.2002-359128所公开的方法具有孔的尺寸较大(为数十μm)的缺点，因此纳米大小的超细炭黑颗粒不能有效地吸附，从而不良地降低了过滤性能。

发明内容

本发明待解决的技术问题

在考虑了相关技术领域所遇到的上述问题的情况下作出本发明，本发明的一个目的是提供一种具有优良抗热冲击性能和提高的过滤性能的碳化硅基多孔物体及其制备方法。

技术方案

根据本发明的一个方面，提供了一种碳化硅基多孔物体。该碳化硅基多孔物体可通过煅烧纯度95％至99％的碳化硅和/或硅颗粒形成，并且可包括在限定多孔物体中的孔的表面上长出的具有针状的Si-N-或Si-N-O-基针状颗粒。

根据本发明的另一个方面，提供了一种制备碳化硅基多孔物体的方法。

该方法可包括使用纯度95％至99％的碳化硅颗粒形成预模制产品，以及在0.5atm至2atm分压的氮气氛下于窑内热处理所述预模制产品，从而在限定多孔物体中的孔的表面上生长出具有针状的Si-N-或Si-N-O-基针状颗粒。

照此，所述热处理可在1400℃至1600℃的温度进行20分钟至60分钟的一段时间。

有益效果

根据本发明，具有优良抗热冲击性能和改善的过滤性能的碳化硅基多孔物体可通过控制材料颗粒的纯度和通过在限定多孔物体中的孔的表面上形成针状颗粒来提供。

附图说明

图1示出了一种本发明的碳化硅基多孔物体，其包括彼此粘结的主材料颗粒并能过滤细炭黑颗粒。

具体实施方式

下文，参照附图，对本发明的优选实施方案进行详细描述。然而，本发明不限于本文中所公开的实例而可具有多种具体实施方案。此外，提供本发明实例的目的是为了更透彻地理解所公开的内容并充分地将本发明的精神传达给本领域普通技术人员。

在本发明中，SiC和/或Si被用作主材料颗粒，它们不使用另外的氧化物、而是通过主材料颗粒中所含杂质的高温熔化、同时控制主材料颗粒的纯度而彼此粘结。此外，为了有效地吸附和过滤纳米大小的细炭黑颗粒，在主材料颗粒的表面上形成多个细针状颗粒，以由此引起细炭黑颗粒的吸附，从而提高过滤效率。

图1示出了一种本发明的碳化硅基多孔物体，其包括彼此粘结的主材料颗粒并能过滤细炭黑颗粒。

如图1中所示，在包含SiC和/或Si的主材料颗粒1的情况下，用于工业目的的产品含有氧化物杂质，例如SiO₂、Fe₂O₃、Al₂O₃、K₂O和Na₂O。主材料颗粒1的纯度根据杂质的量而确定。当主材料颗粒1的纯度小于95％时，杂质的量太大，从而在高温煅烧过程中杂质熔融而形成的粘结杂质相2的量增加，因此降低了抗热冲击性能。另一方面，当纯度大于99％时，杂质的量太小，从而粘结杂质相2不能以足够大的量形成以使颗粒相互粘结，从而不良地降低抗热冲击性能。