[发明专利]一种高气体渗透率碳化硅多孔陶瓷材料及其制备方法

摘要

本发明涉及一种高气体渗透率碳化硅多孔陶瓷材料及其制备方法，属于多孔陶瓷制备领域。干法混合配置碳化硅混合粉体，在混合粉体中加入黏结剂聚乙烯醇水溶液并经过高速搅拌、震动筛分造粒、震动填料、冷等静压成型、干燥和程序升温烧结，制得高气体渗透率碳化硅多孔陶瓷材料。制备过程中原料的质量百分比组成为碳粉5~15%，陶瓷纤维2~10%，聚乙烯醇水溶液3~8%，其余为碳化硅。本发明通过向碳化硅粉体中加入陶瓷纤维和碳粉，从而制得高气体渗透性能的碳化硅多孔陶瓷材料，该材料在工业窑炉烟气处理、冶金、能源和节能环保等领域有广泛的应用前景。 1

主权项

1.一种高气体渗透率碳化硅多孔陶瓷材料的制备方法，其特征在于，制备步骤如下：

（1）将原料碳化硅、陶瓷纤维和碳粉置于三维混合机中充分混合24 h，得到混合粉体a；

（2）将混合粉体a放入高速搅拌机中并加入黏结剂聚乙烯醇水溶液，搅拌30 min，搅拌机转速1000 r/min，然后出料并进行震动筛分获得黏结剂含量均匀的造粒粉体b；

（3）将粉体b通过震动填料转入模具，放入冷等静压机制备碳化硅陶瓷生坯，然后在70 ºC的烘箱中烘干24 h，得烘干坯体c；

（4）将坯体c置于高温炉中程序升温烧结，最后自然冷却得到碳化硅多孔陶瓷材料。

2.如权利要求1所述的高气体渗透率碳化硅多孔陶瓷材料的制备方法，其特征在于，制备过程中原料的质量百分比分别为碳粉5 ~ 15 %，陶瓷纤维2 ~ 10 %，聚乙烯醇水溶液3 ~ 8 %，其余为碳化硅。

3.如权利要求1所述的高气体渗透率碳化硅多孔陶瓷材料的制备方法，其特征在于，所述的碳化硅平均粒径在100 ~ 300 μm，所述的碳粉平均粒径在20 ~ 80 μm。

4.如权利要求1所述的高气体渗透率碳化硅多孔陶瓷材料的制备方法，其特征在于，所述的陶瓷纤维直径在10 ~ 20 μm，陶瓷纤维长度分布在40 ~ 60 μm。

5.如权利要求1所述的高气体渗透率碳化硅多孔陶瓷材料的制备方法，其特征在于，所述的陶瓷纤维为莫来石纤维、氧化铝纤维、碳化硅纤维、硅酸铝纤维中的一种。

6.如权利要求1所述的高气体渗透率碳化硅多孔陶瓷材料的制备方法，其特征在于，所述的聚乙烯醇水溶液的质量浓度为5 ~ 10 %。

7.如权利要求1所述的高气体渗透率碳化硅多孔陶瓷材料的制备方法，其特征在于，步骤（3）中所述的震动填料频率50 Hz，粉体b的填入量为5.0 ~ 5.5 Kg，模具中粉体密度均匀且不偏心。

8.如权利要求1所述的高气体渗透率碳化硅多孔陶瓷材料的制备方法，其特征在于，步骤（3）中冷等静压机成型压力80 ~ 120 MPa，保压时间60 ~ 120 s。

9.如权利要求1所述的高气体渗透率碳化硅多孔陶瓷材料的制备方法，其特征在于，步骤（4）中程序升温烧结温度为：升温速率为2 ~ 3 ºC/min加热到500 ºC，保温2 h，再以2 ~ 4 ºC/min升温到1200 ºC，然后以1~ 2 ºC/min加热到1350 ~ 1550 ºC，保温时间2 ~ 6 h，再自然冷却降温。