多孔碳化硅陶瓷及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种多孔碳化硅陶瓷及其制备方法。该制备方法包括如下步骤：将碳化硅、氢氧化铝、气相白炭黑、水、分散剂和粘结剂混合，得到浆料，其中，氢氧化铝与所述气相白炭黑的质量之和占碳化硅、所述氢氧化铝和气相白炭黑的质量之和的5～30％，且氢氧化铝与气相白炭黑的摩尔比为2～5:1；将浆料干燥，得到混合粉体；将混合粉体成型，得到生坯；在空气气氛下，将生坯于1310～1340℃烧结，得到多孔碳化硅陶瓷。采用上述制备方法能够在较低的烧结温度下制备出抗弯较好的多孔碳化硅陶瓷。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术设及材料领域，特别设及一种多孔碳化娃陶瓷及其制备方法。
技术介绍
由于碳化娃为共价键化合物，烧结时原子扩散速率非常低，所W纯碳化娃陶瓷的 烧结非常困难，烧结溫度一般超过2000°C，且通常还需要采用热压烧结工艺。然而，对于多 孔碳化娃陶瓷，过高的烧结溫度将降低气孔率，并容易形成闭气孔，目前一般是通过添加烧 结助剂来降低多孔碳化娃陶瓷的烧结溫度，比如添加能形成低溫烙融液相的玻璃类物质能 将多孔碳化娃陶瓷的烧结溫度降低到1500°c W下，如此高的溫度下不能在空气中烧结，否 则容易导致碳化娃过度氧化，进而使多孔碳化娃陶瓷的抗弯强度下降，必须在真空或气氛 保护下烧结，增加了烧结工艺的难度和成本。
技术实现思路
基于此，有必要提供一种抗弯较好且烧结溫度较低的多孔碳化娃陶瓷的制备方 法。 此外，还提供一种由上述多孔碳化娃陶瓷的制备方法制备得到的多孔碳化娃陶 瓷。 阳〇化]一种多孔碳化娃陶瓷的制备方法，包括如下步骤： 将碳化娃、氨氧化侣、气相白炭黑、水、分散剂和粘结剂混合，得到浆料，其中，所述 氨氧化侣与所述气相白炭黑的质量之和占所述碳化娃、所述氨氧化侣和所述气相白炭黑的 质量之和的5~30%，且所述氨氧化侣与所述气相白炭黑的摩尔比为2~5:1 ; 将所述浆料干燥，得到混合粉体；[000引将所述混合粉体成型，得到生巧；及 在空气气氛下，将所述生巧于1310~1340°C烧结，得到多孔碳化娃陶瓷。 在其中一个实施例中，将所述碳化娃、所述氨氧化侣、所述气相白炭黑、所述水、所 述分散剂和所述粘结剂混合的步骤为：将所述分散剂、所述粘结剂和所述水混合，得到预配 液，再将所述碳化娃、所述氨氧化侣、所述气相白炭黑与所述预配液球磨混合20~30小时。 在其中一个实施例中，所述球磨混合的步骤中，所述碳化娃、所述氨氧化侣和所述 气相白炭黑的质量之和与磨介的质量的比为1:1~5。 在其中一个实施例中，所述碳化娃、所述氨氧化侣和所述气相白炭黑的质量之和 与所述水的质量的比为1:0. 8~1。在其中一个实施例中，所述分散剂选自巧樣酸氨、聚丙締酸锭及聚乙二醇中的至 少一种，所述分散剂的质量为所述碳化娃、所述氨氧化侣和所述气相白炭黑的质量之和的 0. 5 ~2%。 在其中一个实施例中，所述粘结剂选自径甲基纤维素及聚乙締醇中的至少一种， 所述粘结剂的质量为所述碳化娃、所述氨氧化侣和所述气相白炭黑的质量之和的0. 5~ 2%。[001引在其中一个实施例中，所述氨氧化侣与所述气相白炭黑的摩尔比为3~4:1。 在其中一个实施例中，将所述生巧于1310~1340°C烧结的步骤具体为：W30~ 60°C/小时的升溫速率将所述生巧从室溫升溫至500~700°C，并保溫般烧1~2小时；然 后W50~200°C/小时的升溫速率升溫至1000~1100°C保溫；再W30~60°C/小时的 升溫速率升溫至1310~1340°C，并保溫烧结1~5小时。 在其中一个实施例中，所述碳化娃的粒径为10~150微米。 一种根据上述多孔碳化娃陶瓷的制备方法制备得到的多孔碳化娃陶瓷。 由于上述多孔碳化娃陶瓷的制备方法按照上述原料配比在碳化娃中引入氨氧化 侣和气相白炭黑，粒径细小的氨氧化侣与气相白炭黑粉体填充到微米级Al2〇3粉体的孔隙 之中，可缩小烧结物颗粒间隙；同时，在空气气氛烧结过程中，氨氧化侣分解得到氧化侣，运 种新生成的氧化侣W及气相白炭黑（化学成分为Si化）的烧结活性都很高，并且与碳化娃 表面生成的Si化存在化学反应，反应得到莫来石新物质，因此能明显的促进碳化娃多孔陶 瓷的烧结活性，降低烧结溫度，使得陶瓷的烧结溫度在1310~1340°C，避免了高烧结溫度 下碳化娃的严重氧化反应导致的陶瓷强度下降的问题；同时反应生成的莫来石也作为一种 粘结剂能够把碳化娃紧密的连接在一起，从而有效地提高了多孔碳化娃陶瓷的抗弯强度。【附图说明】 图1为一实施方式的多孔碳化娃陶瓷的制备方法的流程图。【具体实施方式】 为了便于理解本专利技术，下面将参照相关附图对本专利技术进行更全面的描述。附图中 给出了本专利技术的较佳的实施例。但是，本专利技术可WW许多不同的形式来实现，并不限于本文 所描述的实施例。相反地，提供运些实施例的目的是使对本专利技术的公开内容的理解更加透 彻全面。 如图1所示，一实施方式的多孔碳化娃陶瓷的制备方法，包括如下步骤：[002引步骤SllO:将碳化娃、氨氧化侣、气相白炭黑、水、分散剂和粘结剂混合，得到浆 料。 其中，氨氧化侣与气相白炭黑的质量之和占碳化娃、氨氧化侣和气相白炭黑的质 量之和的5~30%。其中，氨氧化侣与气相白炭黑的摩尔比为2~5:1。优选的，氨氧化侣与气相白炭 黑的摩尔比为3~4:1。 其中，气相白炭黑一般通过化学气相沉积（又称热解法、干法或燃烧法）法制 备得到。其原料一般为四氯化娃、氧气（或空气）和氨气，高溫下反应而成。反应式为：SiCl4+2H2+〇2-〉Si〇2+4肥1。空气和氨气分别经过加压、分离、冷却脱水、硅胶干燥、除尘过 滤后送入合成水解炉。将四氯化娃原料送至精馈塔精馈后，在蒸发器中加热蒸发，并W干 燥、过滤后的空气为载体，送至合成水解炉。四氯化娃在高溫下气化（火焰溫度1000~ ISO(TC)后，与一定量的氨和氧（或空气）在1800°C左右的高溫下进行气相水解；此时生成 的气相二氧化娃颗粒极细，与气体形成气溶胶，不易捕集，故使其先在聚集器中聚集成较大 颗粒，然后经旋风分离器收集，再送入脱酸炉，用含氮空气吹洗气相二氧化娃至PH值为4~ 6即为成品。因此，气相白炭黑的粒径很小，比表面积大，表面吸附力强。 因此，粒径细小的氨氧化侣与气相白炭黑粉体填充到微米级Al2〇3粉体的孔隙之 中，可缩小烧结物颗粒间隙；同时，在空气气氛烧结过程中，氨氧化侣分解得到氧化侣，运种 新生成的氧化侣W及气相白炭黑（化学成分为Si化）的烧结活性都很高，并且与碳化娃表 面生成的Si化存在化学反应，反应得到莫来石新物质，因此能明显的促进碳化娃多孔陶瓷 的烧结活性，降低烧结溫度，使得陶瓷的烧结溫度在1310~1340°C，避免了高烧结溫度下 碳化娃的严重氧化反应导致的陶瓷强度下降的问题；同时反应生成的莫来石也作为一种粘 结剂能够把碳化娃紧密的连接在一起。 其中，碳化娃的粒径为10~150微米。若碳化娃的粒径过小容易烧结成致密陶瓷， 得不到多孔陶瓷；而粒径过大，就会使得多孔陶瓷的强度明显下降。该粒径的碳化娃能够使 多孔陶瓷具有合适的孔隙率W及较好的强度。 其中，水优选为去离子水。碳化娃、氨氧化侣和气相白炭黑的质量之和与水的质量 的比为1:0. 8~1。 其中，分散剂选自巧樣酸氨、聚丙締酸锭及聚乙二醇中的当前第1页1 2 3 4 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种多孔碳化硅陶瓷的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：将碳化硅、氢氧化铝、气相白炭黑、水、分散剂和粘结剂混合，得到浆料，其中，所述氢氧化铝与所述气相白炭黑的质量之和占所述碳化硅、所述氢氧化铝和所述气相白炭黑的质量之和的5～30％，且所述氢氧化铝与所述气相白炭黑的摩尔比为2～5:1；将所述浆料干燥，得到混合粉体；将所述混合粉体成型，得到生坯；及在空气气氛下，将所述生坯于1310～1340℃烧结，得到多孔碳化硅陶瓷。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：林勇钊，向其军，谭毅成，
申请(专利权)人：深圳市商德先进陶瓷有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44