【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于碳化硅泡沫陶瓷，具体涉及一种制备异形小孔径碳化硅泡沫陶瓷的装置及方法。
技术介绍
1、碳化硅泡沫陶瓷具有特殊的开放式三维网络骨架结构，具有比表面积大、孔隙率高、机械强度高、低密度、耐高温、耐金属熔体侵蚀、抗热震性好、耐腐蚀和热传导率低等优良特性，广泛应用于冶金、化工、能源、生物、电子和环保等领域，例如高温金属熔体过滤、耐热隔热材料、生物陶瓷材料、吸声减噪材料和催化剂载体等。
2、目前，有机泡沫浸渍法制备泡沫陶瓷是工业化应用最广泛的一种方法，通过对聚氨基甲酸酯海绵模板进行预处理、海绵挂浆、快速烘干和烧结成型，获得泡沫陶瓷成品。该方法优点在于工艺流程简单、设备需求少、操作简便、生产成本低和陶瓷成品孔隙率高等，但是该方法的缺点在于挂浆处理时传统的板压式和辊压式等排浆方法无法将浆料均匀地从各个面排出和挤压海绵后各个面的回弹程度差距较大，尤其是在生产小孔径泡沫陶瓷时很容易造成局部堵孔较多的现象，且无法对异形海绵进行均匀上浆，这在很大程度上影响了泡沫陶瓷成品的性能和生产效率。
3、小孔径泡沫陶瓷的生产过程中经常出现较多的堵孔，可通过加入适量的发泡剂解决，发泡剂在高温阶段通过发生分解和氧化等反应释放出大量气体，有效消除泡沫陶瓷的部分堵孔，从而增加泡沫陶瓷成品的气孔率。
4、泡沫陶瓷的烧结过程主要分为低温烧结阶段和高温烧结阶段，低温烧结阶段的主要目的是让聚氨基甲酸酯海绵分解挥发和有机粘结剂分解，若升温速率过快则会因为分解产物挥发速率过快而损坏陶瓷胚体和造成局部塌陷，尤其对于小孔径泡沫陶瓷的影响较
技术实现思路
1、本专利技术的第一目的是提供一种多功能性的制备泡沫陶瓷装置，对于异形海绵胚体可实现均匀上浆，提高泡沫陶瓷成品的性能，并且可将挂浆过程中产生的多余浆料进行回收利用。本专利技术的第二目的是提供一种可有效减少异形小孔径泡沫陶瓷堵孔的方法，使其具有较高的气孔率和较好的气孔分布。本专利技术的第三目的是提供一种可用于泡沫陶瓷高温烧结过程中的支架装置，减少泡沫陶瓷在高温烧结过程中因温度不均匀而造成局部收缩过多的现象。
2、本专利技术的制备异形碳化硅泡沫陶瓷的装置，包括挂浆装置和烧结支架装置，挂浆装置由底板、网格盖板、轨道槽、顶盖、中通、底槽和海绵碎块组成；底板外型为长方体，内部设有一号通道和四个凹槽，四个凹槽尺寸与轨道槽尺寸相配合；四个轨道槽固定后与网格盖板相配合；上方网格盖板的下表面与顶盖的上表面相连接组成一体结构，下方网格盖板的上表面与底槽相连接组成一体结构；顶盖、中通和底槽组合成外型为圆柱体，内部形成二号通道的空间结构；待挂浆海绵放置于二号通道的中心位置，海绵碎块填充剩下的空间，海绵碎块尺寸根据挂浆海绵孔径大小决定，为避免在排浆的过程中，海绵碎块进入挂浆海绵的孔隙中，海绵碎块的尺寸应大于挂浆海绵的孔径尺寸；烧结支架装置由四个陶瓷支架组成，外形为四棱锥体。
3、上述装置中，底板、网格盖板、顶盖、中通和底槽的中轴线重合。
4、上述装置中，顶盖和底槽的尺寸和结构相同。
5、上述装置中，上方网格盖板和下方网格盖板的材质、形状和尺寸均相同。
6、上述装置中，底槽的最外侧高度为最内侧高度的1.5～3倍，底槽的外侧直径为内侧直径的1.2～1.6倍。
7、上述装置中，中通的内侧高度为底槽内侧高度的4～6倍，中通外侧高度为底槽外侧高度的2～2.5倍，中通外侧直径为其内侧直径的1.2～1.4倍。
8、上述装置中，网格盖板的边长为顶盖直径的1.5～2倍。
9、上述装置中，四个轨道槽组成轨道的宽度与网格盖板边长相等。
10、上述装置中，底板宽度为一号通道的宽度的1.1～1.3倍，底板高度为一号通道的高度的1.5～2倍。
11、上述装置中，陶瓷支架的高度为底面宽度的1～1.2倍，底面为正方形，材质为氧化锆。
12、上述装置中，底板、轨道槽的材质为聚乙烯塑料。
13、上述装置中，网格盖板的材质为不锈钢。
14、上述装置中，顶盖、中通和底槽的材质为网状尼龙，具备一定的柔韧性，既可以在挤压的过程中收缩，也可以在多次使用的过程使浆料透过排出。
15、上述装置中，海绵碎块的材质为聚氨基甲酸酯海绵。
16、上述装置中，在多次使用后，排出的多余浆料会从上向下流出，在装置底部留出一号通道的空间用于回收浆料，再次利用。浆料从下面装置流出后不会过多地堆积在上面的装置上，影响下一次挂浆。
17、本专利技术的制备泡沫陶瓷的方法是采用所述制备泡沫陶瓷的装置实现，按以下方案进行：
18、(1)将未处理海绵进行碱液腐蚀处理和表面活化处理，制成待挂浆海绵；海绵形状多样化，其整体尺寸应小于二号通道的空间结构；
19、(2)制备浆料：浆料组分按质量分数sic粉末75份，sio2 5份，高岭土10份，膨润土5份，滑石粉5份，质量浓度为30％硅溶胶溶液8份，质量浓度为1％羧甲基纤维素0.3份，质量浓度为3％聚丙烯酰胺0.4份，质量浓度为5％聚乙烯醇1～5份，去离子水60～70份，发泡剂2～4份，正丁醇0.5份；将上述全部组分球磨12～16h后混合均匀制成浆料；
20、(3)将四个轨道槽安装固定在底板的四个角，将一个网格盖板上表面与底槽下表面连接组合并放置在底板上作为支撑平面，将中通放置于底槽的上方；
21、(4)将待挂浆海绵浸入浆料中，反复挤压使海绵能够充分地吸收浆料，形成吸浆海绵；
22、(5)将吸浆海绵取出，放置于二号通道的中心位置并利用海绵碎块对吸浆海绵与顶盖、中通、底槽的间隙进行填充处理；
23、(6)将一个网格盖板下表面与顶盖上表面连接组合并放置于中通的上方，此时由于四个轨道槽的存在，网格盖板可自由地上下平行移动，将上方网格盖板向下平移至顶盖和中通相贴合的位置；
24、(7)向下按压上方网格盖板至原始高度的1/4～1/5位置，保持5s以上，此时吸浆海绵的各个面均能受到一定的压缩，使部分浆料从吸浆海绵的各个面排出，排出的浆料将留在海绵碎块、顶盖、中通、底槽和底板上，将上方网格盖板向上移动，此时海绵的各个面均有一定程度的回弹；未被挤压出去的浆料将挂在海绵孔筋上，形成堵孔少且海绵各部分挂浆均匀的挂浆海绵；
25、(8)将挂浆海绵取出放入烘箱进行烘干处理，制成泡沫陶瓷胚体；将泡沫陶瓷胚体置于坩埚内并用陶瓷支架使泡沫陶瓷处于悬空状态，盖上盖板；将坩埚放入马弗炉内进行一次低温慢速烧结，烧结后随炉冷却至室温，获得泡沫陶瓷半成品；然后再次升温进行二次高温快速烧结，烧结后随炉冷却至室温，获得泡沫陶瓷成品。
26、上述步骤(1)中，未处理海绵为聚氨本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种制备异形碳化硅泡沫陶瓷的装置，其特征在于，主要由挂浆装置和烧结支架装置组成，挂浆装置由底板(1)、网格盖板(2)、轨道槽(3)、顶盖(4)、中通(5)、底槽(6)和海绵碎块(7)组成；底板(1)内部设有一号通道(8)和四个凹槽，四个凹槽尺寸与轨道槽(3)尺寸相配合；四个轨道槽(3)固定后与网格盖板(2)相配合，上方网格盖板(2)的下表面与顶盖(4)的上表面相连接组成一体结构，下方网格盖板(2)的上表面与底槽(6)相连接组成一体结构；顶盖(4)、中通(5)和底槽(6)组合成外型为圆柱体，内部形成二号通道(9)的空间结构；待挂浆海绵放置于形成的二号通道(9)内，海绵碎块(7)填充剩下的空间；烧结支架装置由四个陶瓷支架组成，外形为四棱锥体。
2.根据权利要求1所述的一种制备异形碳化硅泡沫陶瓷的装置，其特征在于，中通(5)的内侧高度为底槽(6)内侧高度的4～6倍，中通(5)外侧高度为底槽(6)外侧高度的2～2.5倍，中通(5)外侧直径为其内侧直径的1.2～1.4倍。
3.根据权利要求1所述的一种制备异形碳化硅泡沫陶瓷的装置，其特征在于，底槽(6)的最外侧高
4.根据权利要求1所述的一种制备异形碳化硅泡沫陶瓷的装置，其特征在于，底板(1)宽度为一号通道(8)的宽度的1.1～1.3倍，底板(1)高度为一号通道(8)的高度的1.5～2倍；陶瓷支架的高度为底面宽度的1～1.2倍，底面为正方形；材质为氧化锆。
5.一种制备异形碳化硅泡沫陶瓷的方法，其特征在于，采用权利要求1-4任一项所述的装置，包括以下步骤：
6.根据权利要求5所述的一种制备异形碳化硅泡沫陶瓷的方法，其特征在于，所述步骤(1)中，发泡剂主要成分为石墨和淀粉，比例分为三种：淀粉，20～40％淀粉+60～80％石墨，石墨。
7.根据权利要求5所述的一种制备异形碳化硅泡沫陶瓷的方法，其特征在于，所述步骤(1)的浆料组分中SiC为α-SiC，SiC粉末是将SiC过400目筛的筛下物料；所述步骤(2)中，待挂浆海绵为聚氨基甲酸酯海绵，孔径为10～60ppi。
8.根据权利要求5所述的一种制备异形碳化硅泡沫陶瓷的方法，其特征在于，所述步骤(2)中，将未处理海绵置于质量浓度为15～25％的氢氧化钠溶液中，并在50～60℃条件下水浴加热1～4h进行碱液腐蚀处理，取出海绵并用水冲洗残留在海绵表面的氢氧化钠，在100～120℃条件下烘干1～2h；将碱液腐蚀处理完成的海绵进行表面活化处理；具体为，首先置于质量浓度1％的羧甲基纤维素溶液中，在40～50℃条件下水浴加热2～4h，而后置于质量浓度为5％的聚乙烯醇溶液和质量浓度为30％的硅溶胶溶液的混合溶液中，在40～50℃条件下水浴加热2～4h，取出海绵后通过挤压的方式将海绵内部多余的溶液排除，室温下干燥2～4h。
9.根据权利要求5所述的一种制备异形碳化硅泡沫陶瓷的方法，其特征在于，所述步骤(5)中，一次低温慢速烧结是以1～2℃/min的升温速率加热至600℃±10℃，保温2～3h。
10.根据权利要求5所述的一种制备异形碳化硅泡沫陶瓷的方法，其特征在于，所述步骤(5)中，二次高温快速烧结是先以4～6℃/min的升温速率加热至1200±10℃，再以5～7℃/min的升温速率加热至1450±10℃，在1450±10℃条件下保温2～3h。
...【技术特征摘要】
1.一种制备异形碳化硅泡沫陶瓷的装置，其特征在于，主要由挂浆装置和烧结支架装置组成，挂浆装置由底板(1)、网格盖板(2)、轨道槽(3)、顶盖(4)、中通(5)、底槽(6)和海绵碎块(7)组成；底板(1)内部设有一号通道(8)和四个凹槽，四个凹槽尺寸与轨道槽(3)尺寸相配合；四个轨道槽(3)固定后与网格盖板(2)相配合，上方网格盖板(2)的下表面与顶盖(4)的上表面相连接组成一体结构，下方网格盖板(2)的上表面与底槽(6)相连接组成一体结构；顶盖(4)、中通(5)和底槽(6)组合成外型为圆柱体，内部形成二号通道(9)的空间结构；待挂浆海绵放置于形成的二号通道(9)内，海绵碎块(7)填充剩下的空间；烧结支架装置由四个陶瓷支架组成，外形为四棱锥体。
2.根据权利要求1所述的一种制备异形碳化硅泡沫陶瓷的装置，其特征在于，中通(5)的内侧高度为底槽(6)内侧高度的4～6倍，中通(5)外侧高度为底槽(6)外侧高度的2～2.5倍，中通(5)外侧直径为其内侧直径的1.2～1.4倍。
3.根据权利要求1所述的一种制备异形碳化硅泡沫陶瓷的装置，其特征在于，底槽(6)的最外侧高度为最内侧高度的1.5～3倍，底槽(6)的外侧直径为内侧直径的1.2～1.6倍。
4.根据权利要求1所述的一种制备异形碳化硅泡沫陶瓷的装置，其特征在于，底板(1)宽度为一号通道(8)的宽度的1.1～1.3倍，底板(1)高度为一号通道(8)的高度的1.5～2倍；陶瓷支架的高度为底面宽度的1～1.2倍，底面为正方形；材质为氧化锆。
5.一种制备异形碳化硅泡沫陶瓷的方法，其特征在于，采用权利要求1-4任一项所述的装置，包括以下步骤：
6.根据权利要求...
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。