[发明专利]一种SiC多孔陶瓷的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及陶瓷的制备方法，尤其是涉及一种SiC多孔陶瓷的制备方法。

背景技术

多孔陶瓷材料具有十分广泛的应用前景，例如可以用作熔融金属或热气体的高温过滤器，医学上临床病菌等的微生物过滤，化学反应过程中的过滤膜，催化剂载体等。其中多孔碳化硅（SiC）陶瓷因为具有结构与物理化学性能稳定、耐高温氧化、耐酸碱腐蚀、导热性好、热膨胀系数小、抗热冲击性强、透气性好、低压降等优良性能，是首选的高温陶瓷过滤材料。高强度、高孔隙度、孔隙均匀的SiC多孔陶瓷对于防治雾霾天气、工厂高温气体净化、柴油机、汽车尾气处理，以及提高我国冶金厂熔融金属过滤、传感器、热交换器和催化剂载体等产业核心竞争力和国际竞争力具有非常重要的意义。

目前，制备碳化硅多孔陶瓷有多种工艺方法，包括添加发泡工艺，有机泡沫浸渍工艺，溶胶-凝胶工艺等。但这些方法制备的多孔陶瓷存在高孔隙度与高强度不能兼得（如有机泡沫浸渍法制备的SiC多孔陶瓷，一般孔隙度可达到70%~80%，但强度低于10MPa），孔隙形状不易控制和比表面积小等问题亟待解决。

发明内容

为了解决SiC多孔陶瓷存在孔隙度较低、孔隙形状不易控制等问题，本发明的目的在于提供抗弯强度高，孔隙度高且孔隙均匀的一种SiC多孔陶瓷的制备方法。

本发明是通过以下技术方案实现的，具体步骤如下：

a、按质量比例称量陶瓷粉料，包括作为基体的SiC微粉，作为粘结剂的酚醛树脂，作为助烧剂的Al₂O₃，以及作为造孔剂的PMMA微粉；

b、先将SiC微粉与Al₂O₃和酚醛树脂在球磨机中球磨8～12h，再将球磨后的混合粉料在烘箱中烘干；

c、将步骤b混合粉料与PMMA微粉加入混料机，混合10～30min；

d、将步骤c混合后的粉料用干压成型机压制成毛坯，毛坯在空气中放置1天，自然干燥,再在80℃烘箱中预处理5小时，然后再升温到110℃处理10小时得到干燥的坯体；

e、将步骤d的干燥后的坯体放入高温炉内，以3～8℃/min的速度升温到1300～1600℃，保温1～3h；

f、随炉自然冷却至常温，取出坯体，即得SiC多孔陶瓷。

所述的步骤a中陶瓷粉料，包括质量百分比为2.5%~8.8%的Al₂O₃，质量百分比为55%~80%的SiC微粉，质量百分比为10%~35%的PMMA微粉，质量百分比为1.2%~7.5%的酚醛树脂。

所述的步骤d中干压成型压力为50～180MPa。

所述的步骤e中烧结气氛为空气，压力为常压。 

所述的SiC微粉为墨绿色纳米SiC微粉，粒径范围为50~600nm。

所述的PMMA微粉，粒径为20~100um。

本发明具有的有益效果是：

本发明以墨绿色纳米SiC微粉为基体材料，采用常压烧结制备SiC多孔陶瓷，无需保护气，制得的陶瓷坯体均匀性好，抗弯强度高，孔隙度高且孔隙均匀，制备工艺简单、原料易得、无污染且能实现对气孔孔径的有效控制。本发明工艺简单、成本低、使用设备少，在汽车尾气、工厂废气的过滤除尘、发电厂煤气净化等方面具有广泛的应用前景。

具体实施方式

实施例1：

本实施例制备SiC多孔陶瓷步骤如下：

a、称量质量百分比为7.5%的Al₂O₃为助烧剂，质量百分比为60%的墨绿色纳米SiC微粉（粒径范围为50~150nm）为基体材料，质量百分比为30%的PMMA微粉为造孔剂（粒径范围为20~40μm），质量百分比为2.5%的酚醛树脂为粘结剂；

b、先将墨绿色纳米SiC微粉与Al₂O₃和酚醛树脂在球磨机中球磨8～12h，再将球磨后的混合粉料在烘箱中烘干；

c、将步骤b混合粉料与PMMA微粉加入混料机，混合10～30min；

d、将步骤c混合后的粉料用干压成型机压制成毛坯，毛坯在空气中放置1天，自然干燥,再在80℃烘箱中预处理5小时，然后再升温到110℃处理10小时得到干燥的坯体；

e、将步骤d的干燥后的坯体放入高温炉内，以3～8℃/min的速度升温到1300～1600℃，保温1～3h；