[发明专利]一种蜂窝陶瓷颗粒过滤器及其制备方法

权利要求书

1.一种蜂窝陶瓷颗粒过滤器，包括三节由陶瓷制成的呈蜂窝状的次级颗粒过滤器，三节次级颗粒过滤器内均间隔设置有进气孔道和出气孔道，所有进气孔道的末端和出气孔道的始端均粘接有用于封堵孔道一端的碳化硅块（4），任意两个相邻孔道之间的孔壁上均分布有用于供气体通过并过滤气体中颗粒物的微孔，其特征在于：所述的三节次级颗粒过滤器沿气体从中依次流过的方向分为一级颗粒过滤器（1）、二级颗粒过滤器（2）和三级颗粒过滤器（3），三节次级颗粒过滤器在与气体流通方向垂直的平面上的截面形状相同，一级颗粒过滤器（1）的末端与二级颗粒过滤器（2）的始端对齐并贴合，一级颗粒过滤器（1）的出气孔道与二级颗粒过滤器（2）的进气孔道对齐并连通，二级颗粒过滤器（2）的末端与三级颗粒过滤器（3）的始端对齐并贴合，二级颗粒过滤器（2）的出气孔道与三级颗粒过滤器（3）的进气孔道对齐并连通；一级颗粒过滤器（1）进气孔道的末端和对应的二级颗粒过滤器（2）出气孔道的始端分别与同一块碳化硅块（4）的两端粘接，二级颗粒过滤器（2）进气孔道的末端和对应的三级颗粒过滤器（3）出气孔道的始端分别与同一块碳化硅块（4）的两端粘接，从而使三节次级颗粒过滤器依次粘接为一体；一级颗粒过滤器（1）中孔壁上的微孔直径为15-20μm，二级颗粒过滤器（2）中孔壁上的微孔直径为5-8μm，三级颗粒过滤器（3）中孔壁上的微孔直径为2-3μm；

所述的三节次级颗粒过滤器沿气体流通方向的长度相同；

所述的三节次级颗粒过滤器的外壁为直径相同的圆柱面。

2.制备如权利要求1所述的一种蜂窝陶瓷颗粒过滤器的方法，其特征在于：

一、制备与所述的三节次级颗粒过滤器分别对应的三节独立的蜂窝状陶瓷，制备一节独立的蜂窝状陶瓷的步骤如下：

步骤1、将按照重量份数称取的滑石粉60-65份、木节土15-18份、PMMA微球10-15份和鳞片石墨粉5-8份置于球磨机中进行球磨混合，采用无水乙醇为球磨介质，球磨时间24-36h，得到混合均匀的粉料，备用；

步骤2、采用去离子水配制质量百分比为3%的聚乙烯醇水溶液，备用；

步骤3、将按照重量份数称取的碳化硅粉55-60份、硅粉12-15份、桃木粉10-14份、步骤1得到的粉料9-12份和步骤2得到的聚乙烯醇水溶液4-6份进行混合，并搅拌均匀，得到糊状浆料，然后对糊状浆料进行真空干燥处理，得到粉料，备用；

步骤4、将步骤3得到的粉料置于预备的模具中压制成型，得到和所述的三节次级颗粒过滤器具有相同截面形状的蜂窝状坯体，备用；

步骤5、将步骤4得到的蜂窝状坯体和其模具一起置于真空烧结炉内，进行真空热压烧结成型，控制真空烧结炉内的温度以10-20℃/h的升温速率升至1300-1350℃，保温2-4h后以30-40℃/h的降温速率降至室温，控制真空烧结炉内的烧结压力为30-40MPa，保压时间3-5h；

步骤6、将步骤5中烧结完成的蜂窝状坯体从真空烧结炉内取出，然后进行表面处理，去除表面模壳材料，即得到一节独立的蜂窝状陶瓷；

按照上述步骤1-6，使用截面形状相同的模具分三次制备所述三节独立的蜂窝状陶瓷，三次制备过程的其中一次中，所用的碳化硅粉、硅粉、桃木粉以及该次制备中的步骤1得到的粉料的粒径均为15-20µm，从而制得与所述一级颗粒过滤器对应的、具有直径为15-20μm微孔的第一蜂窝状陶瓷；

三次制备过程的另一次中，所用的碳化硅粉、硅粉、桃木粉以及该次制备中的步骤1得到的粉料的粒径均为5-8μm，从而制得与所述二级颗粒过滤器对应的、具有直径为5-8μm微孔的第二蜂窝状陶瓷；

三次制备过程的剩余一次中，所用的碳化硅粉、硅粉、桃木粉以及该次制备中的步骤1得到的粉料的粒径均为2-3μm，从而制得与所述三级颗粒过滤器对应的、具有直径为2-3μm微孔的第三蜂窝状陶瓷；

二、将所制得的三节蜂窝状陶瓷用碳化硅块封堵并粘接，从而得到所述的蜂窝陶瓷颗粒过滤器，步骤如下：

步骤1、将环氧树脂搅拌均匀并加热到50-60℃，环氧树脂的粘度降低至500 mpa.s以下，备用；

步骤2、将步骤1得到的环氧树脂间隔涂抹在三节蜂窝状陶瓷中孔道两端的内壁上，涂抹的位置与所述蜂窝陶瓷颗粒过滤器中用碳化硅块粘接封堵的孔道位置对应；

步骤3、将步骤1得到的环氧树脂涂抹在预备的碳化硅块的表面，然后将已涂抹环氧树脂的碳化硅块装入并封堵第一蜂窝状陶瓷和第三蜂窝状陶瓷中的孔道在步骤2涂抹过环氧树脂的一端，第一蜂窝状陶瓷的两端和第三蜂窝状陶瓷的两端中，均有一端为碳化硅块完全装入孔道，使该端的碳化硅块的端面与蜂窝状陶瓷的端面对齐，另一端均为碳化硅块部分装入孔道，使所述另一端的碳化硅块从蜂窝状陶瓷的端面伸出，并且从第一蜂窝状陶瓷一端伸出的碳化硅块和从第二蜂窝状陶瓷一端伸出的碳化硅块分别与第二蜂窝状陶瓷的两端在步骤2涂抹过环氧树脂的孔道对应；

步骤4、将步骤3中从第一蜂窝状陶瓷和第二蜂窝状陶瓷的端面伸出的碳化硅块分别装入并封堵第二蜂窝状陶瓷的孔道在步骤2涂抹过环氧树脂的一端，使第一蜂窝状陶瓷和第三蜂窝状陶瓷分别与第二蜂窝状陶瓷的两端贴合，通过同时装入相邻两块蜂窝状陶瓷孔道中的碳化硅块的两端分别与相邻两块蜂窝状陶瓷粘接，使三节蜂窝状陶瓷组成所述蜂窝陶瓷颗粒过滤器的整体结构，备用；

步骤5、将步骤4中三节蜂窝状陶瓷组成的蜂窝陶瓷颗粒过滤器的整体结构置于预备的模具中，再将模具置于真空干燥箱内，真空干燥箱内的温度设置为600-650℃，保温2-3h；

步骤6、待模具自然冷却至室温后，将模具从真空干燥箱内取出，再将蜂窝陶瓷颗粒过滤器从模具内取出，表面清理，制备完成。