一种利用工业硅基废渣制备碳化硅闭孔陶瓷及其制备方法.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CN109133935A(43)申请公布日2019.01.04(21)申请号201811099175.7(22)申请日2018.09.20(71)申请人东北大学地址110819辽宁省沈阳市和平区文化路3号巷11号(72)发明人马北越张亚然高陟苏畅任鑫明于敬雨吴桦于景坤(74)专利代理机构沈阳东大知识产权代理有限公司21109代理人宁佳(51)Int.Cl.C04B35/573(2006.01)C04B35/622(2006.01)C04B38/06(2006.01)C04B38/02(2006.01)权利要求书2页说明书6页附图2页(54)发明名称一种利用工业硅基废渣制备碳化硅闭孔陶瓷及其制备方法(57)摘要本发明的一种利用工业硅基废渣制备碳化硅闭孔陶瓷及其制备方法，碳化硅闭孔陶瓷包括的组分及质量配比为，工业硅基废渣∶还原剂∶粘结剂∶烧结助剂∶造孔剂＝100∶(30～60)∶(3～5)∶(5～60)∶(5～60)。制备步骤为：(1)按配比，工业硅基废渣∶还原剂∶粘结剂∶烧结助剂∶造孔剂＝100∶(30～60)∶(3～5)(5～60)(5～60)，将物料混合均匀，球磨得混匀物料；(2)将混匀物料干压成型，并干燥；(3)将干燥后物料置于高温炉中，于还原气氛下烧结并保温一定时间，制得利用工业硅基废渣制备碳化硅闭孔陶瓷，其显气孔率为30～55％，闭口气孔率为12～20％，常温抗压强度为106～140MPa，抗热震性为103～111次，热导率为0.40～0.69w/(m·K)。CN109133935ACN109133935A权利要求书1/2页1.一种利用工业硅基废渣制备碳化硅闭孔陶瓷，其特征在于，包括的组分及质量配比为：工业硅基废渣∶还原剂∶粘结剂∶烧结助剂∶造孔剂＝100∶(30～60)∶(3～5)∶(5～60)∶(5～60)。2.根据权利要求1所述的利用工业硅基废渣制备碳化硅闭孔陶瓷，其特征在于，所述的工业硅基废渣为煤矸石、铁矿石尾矿、多晶硅切割废料或稻壳灰中的一种或几种；所述的还原剂为炭黑、优质煤或活性炭中的一种或多种；所述的粘结剂为酚醛树脂、水玻璃、磷酸二氢铝或聚乙烯醇中的一种或多种；所述的烧结助剂为钾长石、钠长石或钙长石中的一种或多种；所述的造孔剂为淀粉、石墨、碳酸氢铵或氯化铵中的一种或多种。3.根据权利要求1所述的利用工业硅基废渣制备碳化硅闭孔陶瓷，其特征在于，所述的碳化硅闭孔陶瓷显气孔率为30～55％，闭口气孔率为12～20％，常温抗压强度为106～140MPa，抗热震性为103～111次，热导率为0.40～0.69w/(m·K)。4.根据权利要求3所述的利用工业硅基废渣制备碳化硅闭孔陶瓷，其特征在于，所述的碳化硅闭孔陶瓷的抗热震性能以空冷的循环次数来表征，具体操作：在1000℃的高温炉加热15min后，空冷10min为1次；然后再放回炉中于1000℃保温15min后空冷10min，如此循环操作直至试样碎裂。5.权利要求1所述的一种利用工业硅基废渣制备碳化硅闭孔陶瓷的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1，原料混合：按配比，工业硅基废渣∶还原剂∶粘结剂∶烧结助剂∶造孔剂＝100∶(30～60)∶(3～5)(5～60)(5～60)，将物料混合均匀，球磨得混匀物料；步骤2，干压成型：将混匀物料干压成型，并干燥；步骤3，高温烧结：将干燥后物料置于高温炉中，于还原气氛下烧结并保温一定时间，制得利用工业硅基废渣制备碳化硅闭孔陶瓷。6.根据权利要求5所述的利用工业硅基废渣制备碳化硅闭孔陶瓷的制备方法，其特征在于，所述的步骤1中，工业硅基废渣在混合前经高温煅烧与粉碎过筛处理，用于去除工业硅基废渣中的杂质，制得硅基熟料后按配比混合。7.根据权利要求5所述的利用工业硅基废渣制备碳化硅闭孔陶瓷的制备方法，其特征在于，所述的步骤1中，所述的煅烧操作在煅烧炉中进行，煅烧温度为900℃，煅烧时间为5h，所述的煅烧炉为在无保护气氛下使用的箱式电阻丝炉、硅碳棒炉、硅钼棒炉和隧道窑中的一种；所述的粉碎过筛处理过程为：采用颚式破碎机粉碎处理，粉末经200目筛后，制得硅基熟料。8.根据权利要求5所述的利用工业硅基废渣制备碳化硅闭孔陶瓷的制备方法，其特征在于，所述的步骤1中，所述的硅基熟料和还原剂在物料混合之前，经过球磨处理，硅基熟料和还原剂球磨采用的设备为行星式球磨机，以200～600r·min-1转速单向运行5～10h；所有物料混合后的球磨采用的设备为行星式球磨机，以300r·min-1转速单向运行5h。9.根据权利要求5所述的利用工业硅基废渣制备碳化硅闭孔陶瓷的制备方法，其特征在于，所述的步骤2中，所用成型压力为50～300MPa，保压时间为3～5min；所所述的干燥操2CN1