一种多孔碳化硅陶瓷及其制备方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN112939606A(43)申请公布日2021.06.11(21)申请号202110292870.0(22)申请日2021.03.18(71)申请人西安交通大学地址710049陕西省西安市咸宁西路28号(72)发明人王红洁王以强苏磊彭康(74)专利代理机构西安通大专利代理有限责任公司61200代理人范巍(51)Int.Cl.C04B35/565(2006.01)C04B38/06(2006.01)权利要求书1页说明书4页附图2页(54)发明名称一种多孔碳化硅陶瓷及其制备方法(57)摘要本发明公开了一种多孔碳化硅陶瓷及其制备方法，属于碳化硅陶瓷材料制备技术领域。其制备过程如下：1)以SiC粉、混合树脂溶液、碳化硼为原料，充分球磨混合均匀后制成生粉，经造粒、模压、冷等静压后制成生坯；2)将生坯在真空条件下以小于100℃/h的升温速度升至700～900℃，保温2～4h并随炉冷却，使其中的混合树脂充分碳化留下孔隙；3)在常压保护气氛下以200～300℃/h的升温速度升至2000～2200℃，随炉冷却后移至空气炉中在400～500℃下煅烧除去多余的碳，即得到该多孔碳化硅陶瓷。本发明制备过程中避免了液相的生成，晶界纯净，其不仅具有良好的常温力学性能，耐高温性能、抗热震性能也比较优异，大大提升高温条件下多孔陶瓷材料性能的稳定性。CN112939606ACN112939606A权利要求书1/1页1.一种多孔碳化硅陶瓷的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：1)将混合树脂溶液、SiC粉及碳化硼混合均匀，制得陶瓷粉混合液，然后干燥、过筛制成生粉；将生粉经过低压力模压、破碎后过筛、造粒；造粒后的粉体先在60～110MPa的压力下压制，然后在150～250MPa的压力下压制，制得生坯；2)将生坯在真空条件下以小于100℃/h的升温速度缓慢升至700～900℃，保温2～4h后冷却，使生坯中SiC颗粒间的树脂类有机物充分分解、碳化，留下孔隙；3)将经步骤2)碳化处理后的生坯在常压保护气氛下，以200～300℃/h的升温速度升至2000～2200℃，保温2～4h后冷却，将冷却后的烧结体在400～500℃下煅烧除去多余的碳，制得高纯度的多孔碳化硅陶瓷。2.根据权利要求1所述的多孔碳化硅陶瓷的制备方法，其特征在于，步骤1)中，所述混合树脂溶液，是以乙醇或水作为溶剂，由环氧树脂或石蜡与酚醛树脂一起作为溶质配制而成，其中酚醛树脂占溶质质量的90％以上，且溶质与溶剂质量比为1：(28～32)。3.根据权利要求1所述的多孔碳化硅陶瓷的制备方法，其特征在于，所述陶瓷粉混合液中，各组分按以下质量百分比组成：混合树脂溶液占18～30％、SiC粉占70～82％、碳化硼占0.1～0.5％。4.根据权利要求1或3所述的多孔碳化硅陶瓷的制备方法，其特征在于，所述SiC粉采用粒径0.5～2μm的α相SiC粉，所述碳化硼采用为粒径0.1μm的晶态粉末。5.根据权利要求1所述的多孔碳化硅陶瓷的制备方法，其特征在于，步骤1)中，将混合树脂溶液、SiC粉及碳化硼混合后球磨处理12h制得陶瓷粉混合液；制得的生粉经过低压力模压、破碎后过40～60目筛。6.根据权利要求1所述的多孔碳化硅陶瓷的制备方法，其特征在于，步骤1)中，通过控制混合树脂溶液添加量和冷等静压压力，得到不同气孔率与连通状态的多孔碳化硅陶瓷。7.采用权利要求1～6中任意一项所述的多孔碳化硅陶瓷的制备方法制得的多孔碳化硅陶瓷，其特征在于，该多孔碳化硅陶瓷的孔隙相互连通，孔径为3～10μm，气孔率在8％～35％之间，晶粒直径在5～20μm之间，碳化硅纯度在98％以上。8.根据权利要求7所述的多孔碳化硅陶瓷，其特征在于，该多孔碳化硅陶瓷中SiC晶体结构为纯净的六方的6H‑SiC。9.根据权利要求7所述的多孔碳化硅陶瓷，其特征在于，该多孔碳化硅陶瓷的弯曲强度根据气孔率的不同分布在120～180MPa范围内，且经1200℃一次热震后弯曲强度衰减在3％以下。10.权利要求6～9中任意一项所述的多孔碳化硅陶瓷作为高温过滤陶瓷的应用。2CN112939606A说明书1/4页一种多孔碳化硅陶瓷及其制备方法技术领域[0001]本发明属于多孔陶瓷领域，涉及一种多孔碳化硅陶瓷及其制备方法和应用。背景技术[0002]多孔陶瓷是一种经坯体成型、高温烧结等步骤制成，在其内部保留有很多孔隙的陶瓷材料。这些孔隙的大小，互相间的连通性均可调节；并且陶瓷本身又有良好的耐高温、耐腐蚀、生物惰性等特性，使得多孔陶瓷在隔热、消音、过滤等领域得到广泛应用。其中，碳化硅多孔陶瓷又有优于多数氧化物陶瓷的机械强度、热稳定性和耐化学腐蚀性，可以适应高温、强腐蚀等严苛环境，应用面更广。[0003]根据结合相的不