一种微波原位烧结技术制备碳化硅多孔陶瓷的方法.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CN106565245A(43)申请公布日2017.04.19(21)申请号201610910708.XC04B38/06(2006.01)(22)申请日2016.10.19(71)申请人张家港市东大工业技术研究院地址215628江苏省苏州市张家港市南丰镇民丰南路76号张家港市东大工业技术研究院(72)发明人王继刚余永志周清张浩张安蕾顾永攀(74)专利代理机构无锡中瑞知识产权代理有限公司32259代理人倪歆晨(51)Int.Cl.C04B35/565(2006.01)C04B35/64(2006.01)C04B35/65(2006.01)权利要求书1页说明书6页附图1页(54)发明名称一种微波原位烧结技术制备碳化硅多孔陶瓷的方法(57)摘要本发明提供一种微波原位烧结技术制备碳化硅多孔陶瓷的方法，制备过程包括如下步骤：将包括碳源和硅源的主料以及包括助烧剂和粘结剂的辅料经过球磨混合及热压，得到素坯；再将素坯置于高能微波炉谐振腔中，利用微波辐照加热制备碳化硅多孔陶瓷；所述碳源为活性炭或石墨中的一种；所述硅源为硅粉和/或纳米二氧化硅；所述助烧剂包括高岭土、氧化铝或碳化硼粉末中的一种或几种；所述粘结剂为热塑性酚醛树脂；得到的碳化硅多孔陶瓷具有良好的三维孔隙结构、均匀的孔隙分布和高的抗折强度，能够被应用在汽车尾气处理催化剂载体、高温气体净化器和热交换器等领域。CN106565245ACN106565245A权利要求书1/1页1.一种微波原位烧结技术制备碳化硅多孔陶瓷的方法，其特征在于，制备过程包括如下步骤：将包括碳源和硅源的主料以及包括助烧剂和粘结剂的辅料经过球磨混合及热压，得到素坯；再将素坯置于高能微波炉谐振腔中，利用微波辐照加热制备碳化硅多孔陶瓷；所述碳源为活性炭或石墨中的一种；所述硅源为硅粉和/或纳米二氧化硅；所述助烧剂包括高岭土、氧化铝或碳化硼粉末中的一种或几种；所述粘结剂为热塑性酚醛树脂。2.根据权利要求1所述的一种微波原位烧结技术制备碳化硅多孔陶瓷的方法，其特征在于：所述碳源中的C原子和硅源中Si原子的摩尔比为1:1，助烧剂的添加量为主料质量的0.5～5wt％；所述粘结剂的加入量为主料质量的4～10wt％。3.根据权利要求1或2所述的一种微波原位烧结技术制备碳化硅多孔陶瓷的方法，其特征在于：所述球磨混合使用玛瑙球作为研磨球，主料与玛瑙球的质量比为1:2，利用500rpm的转速球磨1～4h。4.根据权利要求1或2所述的一种微波原位烧结技术制备碳化硅多孔陶瓷的方法，其特征在于：所述热压为将球磨混合好的主料和辅料在不小于100℃和100MPa条件下热压至少10min，得到具有一定强度和韧性的素坯。5.根据权利要求1或2所述的一种微波原位烧结技术制备碳化硅多孔陶瓷的方法，其特征在于：所述的微波炉谐振腔内真空度为10～40kPa。6.根据权利要求1所述的一种微波原位烧结技术制备碳化硅多孔陶瓷的方法，其特征在于：所述微波辐照加热过程中，微波功率为5～10kW。7.根据权利要求1所述的一种微波原位烧结技术制备碳化硅多孔陶瓷的方法，其特征在于：所述微波炉谐振腔温度为1400～1650℃。8.根据权利要求1所述的一种微波原位烧结技术制备碳化硅多孔陶瓷的方法，其特征在于：所述保温反应时间为1～3h。2CN106565245A说明书1/6页一种微波原位烧结技术制备碳化硅多孔陶瓷的方法技术领域[0001]本发明涉及碳化硅多孔陶瓷的制备技术范畴，具体涉及一种基于高能微波技术制备具有三维交联孔隙结构的碳化硅多孔陶瓷的方法。背景技术[0002]碳化硅多孔陶瓷是一种新型功能和结构材料，由于具有低密度、高强度、大比表面积、突出的化学稳定性、优异的耐高温性和抗热震性、以及良好的隔热性等特点，被广泛应用于催化剂载体、热交换器、气液过滤和高级保温隔音材料等。[0003]目前，已经成功研发出了添加造孔剂法、液相烧结法、反应烧结法、模板法和溶胶凝胶法等多种制备碳化硅多孔陶瓷的方法。添加造孔剂法，可根据造孔剂种类和添加量，控制碳化硅多孔陶瓷的孔隙形貌、孔隙率和孔径等，工艺较为简单，但难以得到高孔隙率的制品，孔洞分布均匀性较差，对造孔剂的分散性要求高。另外，添加造孔剂法往往需要在高温下烧结，存在着耗能大、成本高和周期长等不足。液相烧结法能够降低烧结温度，加快烧结速率，但往往降低了碳化硅多孔陶瓷的强度和硬度；且在烧结的过程中容易变形，产物的孔隙率低。反应烧结法制备出的碳化硅多孔陶瓷致密度高，孔洞结构多样，力学性能好，缺点是产物中的硅、碳残留，会直接影响碳化硅陶瓷的抗氧化性能。另外，制品比较薄，工艺操作难度大。模板法能够根据模板的不同结构，制备不同孔隙结构和孔隙形貌的碳化硅多孔陶瓷，且能很好的保持多孔模板