低温固相烧成碳化硅泡沫陶瓷及其制备方法 |
|||||||
| 申请号 | CN201610182278.4 | 申请日 | 2016-03-28 | 公开(公告)号 | CN105801163A | 公开(公告)日 | 2016-07-27 |
| 申请人 | 贵州师范大学; | 发明人 | 黎阳; 孙文飞; | ||||
| 摘要 | 本 发明 公开了一种低温固相烧成 碳 化 硅 泡沫 陶瓷及其制备方法，按 质量 份数计算，碳化硅微粉颗粒45?60份和粘结剂25?45份为制备原料;聚 氨 酯海绵为模板。本发明利用 磷酸 二氢 铝 作为粘结剂来制备SiC泡沫陶瓷，它能实现泡沫陶瓷的低成本低温制备。明所制得的碳化硅泡沫陶瓷具有烧成 温度 低，抗折强度高、孔隙率高，平均孔径在0.3～3.5mm之间且 孔径分布 均匀的特点。本发明的制备方法可以大大降低成本、且工艺实施简单、容易过度到大批量生产，有效地避免了传统碳化硅泡沫陶瓷制备工艺复杂，烧成温度高的难题。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种低温固相烧成碳化硅泡沫陶瓷，其特征在于：以聚氨酯海绵为泡沫陶瓷模板，浆料的组成按质量份数计算包括碳化硅微粉颗粒45-60份及粘结剂25-45份。 |
||||||
| 说明书全文 | 低温固相烧成碳化硅泡沫陶瓷及其制备方法技术领域[0001] 本发明属于陶瓷材料制备技术领域，涉及一种低温固相烧成碳化硅泡沫陶瓷及其制备方法。 背景技术[0002] 碳化硅泡沫陶瓷因其三维立体网络骨架和贯通气孔结构，具有密度低、强度高、孔隙率高、渗透性高、比表面积大、抗腐蚀、抗氧化、隔热性良好、抗热震次数和耐高温性优异等特点，已广泛应用于过滤、吸音、化工填料、生物陶瓷和催化剂载体等领域。碳化硅是一种具有强共价键的无机非金属材料，与氧化物相比，它有好的热导率、抗热震性和耐磨性。介于碳化硅泡沫陶瓷材料在低温下很难烧成，即便添加烧成助剂，大多烧成温度都在1400℃以上，聚碳硅烷虽能满足低温下烧成，但产品线收缩率大、成本极高，限制了其应用。 发明内容[0006] 所述聚氨酯海绵开气孔率>99%，孔径为0.2～3.5mm。 [0007] 所述碳化硅微粉颗粒为α-SiC 微粉或β-SiC微粉，粒度为0.3-20μm，纯度为98.2%以上。 [0009] 低温固相烧成碳化硅泡沫陶瓷的制备方法，按上述质量份数取各组分；将碳化硅微粉颗粒与粘结剂混合后，充分搅拌后困料24小时，获得预制体浆料；然后用聚氨酯泡沫在预制体浆料中进行挂浆，用辊压机以3:1～6:1的挤压比去除聚氨酯海绵上多余的浆料后，得到泡沫预制体，将泡沫预制体放在45～55℃恒温烘箱中干燥40-55h后，再将干燥后的泡沫预制体置于箱式炉内，在空气或惰性气氛中以100～200℃/h升温速率升温至700～1000℃，保温2h，随炉自然冷却至室温得到碳化硅泡沫陶瓷。 [0010] 所述的惰性气氛为氮气、氩气或氦气。 [0011] 碳化硅微粉颗粒与粘结剂混合后，加入去离子水，使浆料中粘结剂的质量百分比调整为25～45%，碳化硅的质量百分比调整为45～60%。 [0012] 由于采用了上述技术方案，与现有技术相比，本发明利用磷酸二氢铝作为粘结剂来制备SiC泡沫陶瓷，它能实现泡沫陶瓷的低成本低温制备。明所制得的碳化硅泡沫陶瓷具有烧成温度低，抗折强度高、孔隙率高，平均孔径在0.3～3.5mm之间且孔径分布均匀的特点。本发明的制备方法可以大大降低成本、且工艺实施简单、容易过度到大批量生产，有效地避免了传统碳化硅泡沫陶瓷制备工艺复杂，烧成温度高的难题。附图说明 [0013] 附图1为本发明的实施例1的产品的微观结构图；附图2为本发明的实施例3的产品的微观结构图。 具体实施方式[0014] 下面结合附图对本发明作进一步的详细说明，但不作为对本发明的任何限制本发明的实施例1：低温固相烧成碳化硅泡沫陶瓷，按质量份数计算，碳化硅微粉颗粒60份及粘结剂40份为浆料的制备原料，聚氨酯海绵为模板；所述聚氨酯海绵开气孔率>99%，孔径为0.2～0.8mm；所述碳化硅微粉颗粒采用市售的α-SiC型号的产品，其平均粒度D50= 5μm，纯度为98.2%；所述的粘接剂为磷酸二氢铝溶液，磷酸二氢铝的质量百分比为80%。 [0015] 低温固相烧成碳化硅泡沫陶瓷的制备方法，按上述质量份数取各组分；将磷酸二氢铝溶液加入碳化硅微粉颗粒进行混合，充分搅拌后困料24小时，获得预制体浆料；将聚氨酯泡沫裁剪为50mm×15mm×15mm的长方体，将裁剪好的聚氨酯泡沫挤压排除空气后浸泡到预制体浆料中，让其自由伸展并不断搅拌挤压揉搓，使浆料均匀地涂挂在聚氨酯海绵上，捞出聚氨酯海绵，用辊压机以4:1的挤压比（指原始泡沫平均厚度与对辊间距的比值）去除聚氨酯海绵上多余的浆料后，得到泡沫预制体；将泡沫预制体放在50℃恒温烘箱中干燥48h，使其水份缓慢蒸发防止泡沫预制体变形，再将干燥后的泡沫预制体置于箱式炉内，在空气气氛中以100℃/h升温速率升温至800℃，保温2h，随炉自然冷却至室温得到碳化硅泡沫陶瓷。 [0016] 经检测，得到的产品体积密度为0.491g/cm3，抗折强度为1.24MPa。 [0017] 本发明的实施例2：低温固相烧成碳化硅泡沫陶瓷，按质量份数计算，碳化硅微粉颗粒60份及粘结剂30份为浆料的制备原料，聚氨酯海绵为模板；所述聚氨酯海绵开气孔率>99%，孔径为0.2～0.8mm；所述碳化硅微粉颗粒采用市售的α-SiC型号的产品，其平均粒度D50= 10μm，纯度为98.2%；所述的粘接剂为磷酸二氢铝溶液，磷酸二氢铝的质量百分比为80%。 [0018] 低温固相烧成碳化硅泡沫陶瓷的制备方法，按上述质量份数取各组分；将磷酸二氢铝溶液加入碳化硅微粉颗粒进行混合，并加入10份去离子水，充分搅拌后困料24小时，获得预制体浆料；将聚氨酯泡沫裁剪为50mm×15mm×15mm的长方体，将裁剪好的聚氨酯泡沫挤压排除空气后浸泡到预制体浆料中，让其自由伸展并不断搅拌挤压揉搓，使浆料均匀地涂挂在聚氨酯海绵上，捞出聚氨酯海绵，用辊压机以4:1的挤压比（指原始泡沫平均厚度与对辊间距的比值）去除聚氨酯海绵上多余的浆料后，得到泡沫预制体；将泡沫预制体放在50℃恒温烘箱中干燥48h，使其水份缓慢蒸发防止泡沫预制体变形，再将干燥后的泡沫预制体置于箱式炉内，在空气气氛中以100℃/h升温速率升温至800℃，保温2h，随炉自然冷却至室温得到碳化硅泡沫陶瓷。 [0019] 经检测，得到的产品体积密度为0.313g/cm3，抗弯强度为0.77MPa。 [0020] 本发明的实施例3：低温固相烧成碳化硅泡沫陶瓷，按质量份数计算，碳化硅微粉颗粒55份及粘结剂45份为浆料的制备原料，聚氨酯海绵为模板；所述聚氨酯海绵开气孔率>99%，孔径为0.2～0.8mm；所述碳化硅微粉颗粒采用市售的α-SiC型号的产品，其平均粒度D50= 5μm，纯度为98.2%；所述的粘接剂为磷酸二氢铝溶液，磷酸二氢铝的质量百分比为80%。 [0021] 低温固相烧成碳化硅泡沫陶瓷的制备方法，按上述质量份数取各组分；将磷酸二氢铝溶液加入碳化硅微粉颗粒进行混合，并加入10份去离子水，充分搅拌后困料24小时，获得预制体浆料；将聚氨酯泡沫裁剪为50mm×15mm×15mm的长方体，将裁剪好的聚氨酯泡沫挤压排除空气后浸泡到预制体浆料中，让其自由伸展并不断搅拌挤压揉搓，使浆料均匀地涂挂在聚氨酯海绵上，捞出聚氨酯海绵，用辊压机以4:1挤压比（指原始泡沫平均厚度与对辊间距的比值）为去除聚氨酯海绵上多余的浆料后，得到泡沫预制体；将泡沫预制体放在50℃恒温烘箱中干燥48h，使其水份缓慢蒸发防止泡沫预制体变形，再将干燥后的泡沫预制体置于箱式炉内，在惰性气氛中以200℃/h升温速率升温至1000℃，保温2h，随炉自然冷却至室温得到碳化硅泡沫陶瓷。 [0022] 经检测，得到的产品体积密度为0.393g/cm3，抗弯强度为2.06MPa，显气孔率为78.8%。 |
||||||
QQ群二维码
意见反馈
意见反馈