[发明专利]一种莫来石晶须增强碳化硅多孔陶瓷的制备方法

说明书

本发明专利涉及一种莫来石晶须增强碳化硅多孔陶瓷的制备方法，以碳化硅粉和硅粉为原料，以硝酸铝作为铝源，氟化铵作为催化剂，淀粉作为结合剂及造孔剂，经预混、溶解、混炼、成型、干燥、烧成，得到具有莫来石晶须增强的碳化硅多孔陶瓷。在较低的温度下烧成，并在碳化硅颗粒之间形成莫来石晶须，增强了碳化硅多孔陶瓷的断裂韧性，进一步增强了碳化硅多孔陶瓷的抗折强度，从而得到高强度的碳化硅多孔陶瓷。

技术领域

本发明涉及无机化工技术领域，具体涉及一种莫来石晶须增强碳化硅多孔陶瓷的制备方法。

背景技术

多孔碳化硅陶瓷材料具有低密度、低热膨胀系数、耐高温、耐腐蚀、耐辐照、高渗透率以及抗氧化、抗热震等优点，广泛用作隔热材料、过滤材料、化学催化剂载体等。例如，在冶金领域，用作熔融金属过滤器、出铁槽、出钢口、冷滑轨和蒸馏器等；在硅酸盐生产领域，用作各种窑炉的内衬和匣钵等；在空间科学领域，用作火箭喷管和高温燃气透平叶片等；在核能领域，用作过滤器来过滤高温气冷堆燃料元件制备过程中产生的放射性废液和高温气冷堆中含有石墨颗粒的高温氦气等；在环境领域，被广泛用于过滤各种流体，尤其被视为柴油机尾气过滤器的最佳候选材料。

目前，制备多孔碳化硅陶瓷的方法主要有添加造孔剂法、模板复制法、发泡法、颗粒堆积法和溶胶凝胶法。例如，中国专利CN1369463报道了含反应合成碳硼铝化合物相的碳化硅陶瓷及其液相烧结法。中国专利CN101333112报道了制备多孔碳化硅陶瓷的燃烧合成法。CN101323524报道了一种定向排列孔碳化硅多孔陶瓷的制备方法。中国专利CN1442392报道了以酵母粉为造孔剂的多孔碳化硅陶瓷的制备方法。中国专利CN1769241报道了原位反应法制备莫来石结合的碳化硅多孔陶瓷。中国专利CN201780040U报道了碳化硅蜂窝陶瓷热交换器。中国专利CN1807356和CN101747078A报道了纳米碳化硅助剂烧结高纯碳化硅蜂窝陶瓷体的制造方法。

上述专利虽然在多孔碳化硅陶瓷材料及应用方面取得很好进展，虽然具有较高的气孔率和透气性，但是由于采用传统方法制备，其抗弯强度较差。因此，目前多孔碳化硅陶瓷材料的制备工艺极大限制了此类材料的应用。本发明针对现有的技术不足，提供了一种莫来石晶须增强碳化硅多孔陶瓷的制备方法。

发明内容

本发明提供了一种莫来石晶须增强碳化硅多孔陶瓷的制备方法，以碳化硅粉和硅粉为原料，以硝酸铝作为铝源，氟化铵作为催化剂，淀粉作为结合剂及造孔剂，经预混、溶解、混炼、成型、干燥、烧成，得到具有莫来石晶须增强的碳化硅多孔陶瓷。在较低的温度下烧成，并在碳化硅颗粒之间形成莫来石晶须，增强了碳化硅多孔陶瓷的断裂韧性，进一步增强了碳化硅多孔陶瓷的抗折强度，从而得到高强度的碳化硅多孔陶瓷。

为实现上述目的，本发明通过以下技术方案实现：

一种莫来石晶须增强碳化硅多孔陶瓷的制备方法，其特征在于：多孔陶瓷原料是由下述质量百分比的组分组成：

粒径小于0.045mm的碳化硅粉60-70wt%

粒径小于0.045mm的硅粉8-13wt%

粒径小于0.045mm的硝酸铝20-25wt%

粒径小于0.045mm的氟化铵2-8wt%

还包括占多孔陶瓷原料总质量5-10wt%的淀粉作为外加剂。

制备具有莫来石晶须增强碳化硅多孔陶瓷，具体操作步骤如下：

步骤一，预混，将上述碳化硅粉和硅粉，在搅拌机中进行充分搅拌，得混合粉料；

步骤二，溶解，将上述硝酸铝和氟化铵置于搅拌器中溶解于适量水，并持续搅拌，充分反应，得混合溶液。