一种制备氮化硅蜂窝陶瓷的方法.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN115466132A(43)申请公布日2022.12.13(21)申请号202110651051.0B01D39/20(2006.01)(22)申请日2021.06.10(71)申请人阜阳师范大学地址236037安徽省阜阳市清河西路100号(72)发明人姜广鹏陶栋梁王永忠罗春华殷榕灿(74)专利代理机构北京康思博达知识产权代理事务所(普通合伙)11426专利代理师张玉玲范国锋(51)Int.Cl.C04B38/00(2006.01)C04B35/584(2006.01)C04B35/622(2006.01)C04B35/636(2006.01)C04B35/64(2006.01)权利要求书1页说明书6页附图1页(54)发明名称一种制备氮化硅蜂窝陶瓷的方法(57)摘要本发明公开了一种制备氮化硅蜂窝陶瓷的方法，该方法以氮化硅的材料基体，将其与凹凸棒土、金属氧化物、粘结剂、水和润滑油共混，经挤压、干燥、烧结，最终得到气孔率可控、抗弯强度优良的氮化硅蜂窝陶瓷。本发明中，凹凸棒土的加入不仅提高了蜂窝生坯的强度，也显著缩短了排胶时间，根据本发明方法制得的氮化硅蜂窝陶瓷的抗弯强度可高达132MPa，提高了良品率，特别适用于高温气氛及腐蚀性气氛下的气体分离用过滤器的基体材料，在汽车尾气处理领域具有广阔的应用前景。CN115466132ACN115466132A权利要求书1/1页1.制备氮化硅蜂窝陶瓷的方法，其特征在于，所述方法包括：步骤1，混料，得到泥料；步骤2，将泥料烧结处理。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤1中，以氮化硅粉末为基体材料，以助烧剂、粘结剂、黏土矿物、水和润滑油为助剂，进行混料。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述助烧剂优选为金属氧化物；所述粘结剂为有机粘结剂；所述黏土矿物包括凹凸棒土、海泡石、高岭土、蒙脱石中的任意一种或几种。4.根据权利要求2或3所述的方法，其特征在于，混料时，原料的重量配比为：氮化硅为50～70wt％，助烧剂为0～5wt％，粘结剂为0～3wt％，黏土矿物为3～15wt％，润滑油为1～7wt％，水为15～30wt％。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，将氮化硅、助烧剂、黏土矿物、粘结剂干混，然后加入水和润滑油，练泥10～60min，得到混合均匀的泥料。6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤2中，烧结处理前，优选将泥料进行挤压、干燥、排出有机物处理。7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述排出有机物处理的温度为500～700℃。8.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，烧结处理的温度为1500～2000℃，烧结处理的时间为0.1～6h。9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述烧结在惰性气体气氛中进行。10.氮化硅蜂窝陶瓷，优选根据权利要求1～9之一所述的方法制得，所述氮化硅蜂窝陶瓷的抗弯强度为50～180MPa，优选为60～150MPa，更优选为100～140MPa。2CN115466132A说明书1/6页一种制备氮化硅蜂窝陶瓷的方法技术领域[0001]本发明属于蜂窝陶瓷材料技术领域，涉及一种制备蜂窝陶瓷的方法，具体涉及一种通过改进工艺配方制备氮化硅蜂窝陶瓷的方法。背景技术[0002]蜂窝构造非常精巧，它是由无数个大小相同的房孔组成，每个房孔都被其它房孔包围，两个房孔之间只隔着一堵蜡制的墙。因为具有重量轻、节省材料、比表面积大、力学性能突出等一系列优点，在许多领域有着广泛的应用。特别在环保领域，有望应用于各种液体和气体的过滤，如工业用水、生活用水处理和污水净化，油类的分离过滤以及有机溶液、酸碱溶液、一些黏性液体和焦炉煤气、甲烷等气体的分离等方面。[0003]氮化硅蜂窝陶瓷，尤其是烧成后含有大量β‑Si3N4棒状结构的氮化硅蜂窝陶瓷综合了蜂窝陶瓷和氮化硅陶瓷的优点，具有体积密度小、硬度强度高、耐高温、耐腐蚀、抗热震性好、化学稳定性高等一系列优异性能。由于氮化硅蜂窝陶瓷由于其较大的比表面积而具有良好的吸附性能和活性，可作为催化剂载体，当被催化剂覆盖后，可以增加有效接触面积，提高催化效果。这种蜂窝陶瓷还可用于制造微粒捕集器和熔融金属过滤，其耐久性能得到进一步提高。[0004]要制备高性能的氮化硅蜂窝陶瓷，通常要经过泥料制备，挤出成型，排胶，烧结等工艺步骤。在泥料制备中通常加入较多的有机粘结剂粘结陶瓷粉料，得到可塑性较好的泥料，如CN103449840B、CN1785894A所述的方法。但这样做经常带来的问题是需要专门的排胶工艺去除有机粘结剂，排胶工艺过程中升温必须缓慢，以避免裂纹等缺陷产生，这导致工艺漫长，生产效率下降等问题。此外蜂窝陶瓷在挤出后和排胶后的生坯强度很低，容易在后续操作中遭到破坏。发明