一种多孔碳化硅蜂窝陶瓷及其制备方法.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CN113277871A(43)申请公布日2021.08.20(21)申请号202010101080.5B01J27/224(2006.01)(22)申请日2020.02.19B01J35/04(2006.01)B01J32/00(2006.01)(71)申请人中国科学院金属研究所地址110016辽宁省沈阳市沈河区文化路72号(72)发明人杨振明田冲高勇张劲松(74)专利代理机构沈阳优普达知识产权代理事务所(特殊普通合伙)21234代理人张志伟(51)Int.Cl.C04B38/00(2006.01)C04B35/565(2006.01)C04B35/622(2006.01)C04B41/85(2006.01)C04B41/87(2006.01)权利要求书2页说明书7页附图2页(54)发明名称一种多孔碳化硅蜂窝陶瓷及其制备方法(57)摘要本发明涉及多孔陶瓷领域，具体为一种多孔碳化硅蜂窝陶瓷及其制备方法。该蜂窝陶瓷为具有波纹几何形状及平板形状的碳化硅多孔板交替叠加组合而成，碳化硅多孔板的孔密度在5PPI～200PPI之间。波纹形状是三角形，三角形顶角可以为尖锐形状，亦可为由三角形变形而来的波纹形状等。本发明中有机纤维丝网经涂覆浆料后热压成型为波纹板或者平板，将波纹板与平板以交替堆垛的方式粘接在一起，再经热解、反应渗硅可得到碳化硅蜂窝陶瓷。本发明得到的多孔碳化硅蜂窝陶瓷不仅在轴向保持现有蜂窝陶瓷的直通道结构，而且在通道壁面上具有大量孔洞，具有高比表面积、低压降、温场均匀、耐腐蚀、涂层负载牢固等特点。CN113277871ACN113277871A权利要求书1/2页1.一种多孔碳化硅蜂窝陶瓷，其特征在于，该蜂窝陶瓷是分别由波纹几何形状的碳化硅多孔板及平板状碳化硅多孔板交替堆垛组合而成，波纹板与平板粘接后形成平行排列的直通道，在通道壁面上存在孔洞结构。2.按照权利要求1所述的多孔碳化硅蜂窝陶瓷，其特征在于，直通道截面形状为三角形或波纹状，直通道的密度为5PPI～300PPI。3.按照权利要求1所述的多孔碳化硅蜂窝陶瓷，其特征在于，通道壁上有孔洞结构，孔洞的密度为5PPI～200PPI，孔形状为圆形、三角形、四边形或六边形。4.按照权利要求1所述的多孔碳化硅蜂窝陶瓷，其特征在于，按质量百分比计，碳化硅含量为70wt％～95wt％，其余为硅或者碳。5.一种权利要求1至4之一所述的多孔碳化硅蜂窝陶瓷的制备方法，其特征在于，多孔碳化硅蜂窝陶瓷通过以下过程制备：(1)原料准备将固体颗粒粉末、高分子材料、固化剂按质量百分比例为(80wt％～10wt％)∶(15wt％～85wt％)∶(1wt％～10wt％)共混于有机溶剂中，充分混匀后得陶瓷料浆，其中有机溶剂的含量为5wt％～60wt％；将陶瓷料浆利用喷涂或者浸渍的方式涂覆在有机网上，50℃热风烘干备用；其中，固体颗粒粉末是碳化硅粉、硅粉或者二者混合粉末，高分子材料选用环氧树脂、酚醛树脂、呋喃树脂、糠醛树脂之一种或两种以上，固化剂为：对甲苯磺酸、六次甲基四胺、草酸、柠檬酸中的一种或两种以上的混合，有机溶剂为乙醇、乙二醇、甲醛、丙酮的一种或两种以上的混合，有机网材质为聚乙烯、聚苯乙烯、聚氨酯、聚丙烯、聚氯乙烯、氨纶、锦纶、涤纶或尼龙，网孔由编织工艺直接得到，或者通过打孔方式得到，孔密度在5PPI～200PPI之间；(2)成型波纹成型：将上述涂覆并干燥后的有机网通过瓦楞辊或者平板瓦楞模具热压成型，热压温度为50℃～150℃；平板成型：将上述涂覆并干燥后的有机网置于两个金属平板模具间热压成型，热压温度为50℃～150℃；(3)再涂覆将步骤(2)得到的丝网波纹板继续采用喷涂或浸渍的方式反复涂覆陶瓷涂浆料两次以上，每次涂覆后经50℃～150℃热风烘干固化，控制波纹板面密度在0.05～0.2g/cm2之间，根据不同孔径及强度要求设计设定，得多孔波纹板及多孔平板前驱体；(4)采用同种料浆作为粘接剂，将多孔波纹板前驱体及多孔平板前驱体交替堆垛粘接在一起，粘接时保持不同层的通道彼此平行，得到多孔蜂窝陶瓷前驱体；(5)多孔蜂窝陶瓷前驱体经热解、熔渗烧结后得到多孔碳化硅蜂窝陶瓷。6.按照权利要求5所述的的多孔碳化硅蜂窝陶瓷的制备方法，其特征在于，步骤(5)中，热解的工艺过程和工艺参数如下：氩气、氮气或其它惰性气体的保护气氛，或者在真空条件下，升温速率每分钟2～15℃，升温至700～1100℃，保温0.5～2小时；熔渗烧结的工艺过程和工艺参数如下：熔渗反应烧结中选用的原料为硅，在真空、氩气或其它惰性气体的保护气氛下进行渗硅烧结，升温速率为每分钟2～10℃，烧结温度为：1400℃～1800℃，保温0.1～22CN113277871A权利要求书2/2页小