[发明专利]由再结晶碳化硅制成的浸渍泡沫陶瓷

说明书

技术领域

本发明涉及包含浸渍多孔泡沫陶瓷的多孔陶瓷部件，涉及获得这 样的部件的方法，并且涉及这样的部件的用途。

背景技术

多孔泡沫陶瓷(ceramic foam)是已知的以低密度(5～50％的理 论密度)为特征的多孔产品。它们可以由大多数陶瓷粉末制成，特别 是氧化铝、碳化硅、氧化锆等。

存在几种使得可以获得多孔泡沫陶瓷的制造方法。

这些方法中最简单的方法包括在要压制的陶瓷浆料或混合物中添 加造孔剂。整个单元被成形，随后经受燃烧造孔剂的固化周期。在燃 烧的同时，造孔剂提供孔隙率的范围。例如在专利EP1,140,731B1 中描述了这种方法。它存在由于造孔剂的高温分解而导致废气(可能 有毒)的缺点。另外，因为废气因此难以达到目的(必须能够以均匀 (homogeneous)的方式排出气体)，所以难以制造厚的部件。

另一种技术是复制聚合物泡沫，例如聚氨酯。这种泡沫覆盖有陶 瓷浆料。整个单元随后经受燃烧聚氨酯泡沫并烧结泡沫陶瓷的固化周 期，该泡沫陶瓷的结构是由初始聚氨酯泡沫引起的。例如在专利US 4,024,212中描述了这种方法。发现了与废气有关的缺点(在燃烧的 同时，聚氨酯释放出危险的C-N键合气体)。另外，难以制造具有尺 寸小于200μm的孔隙的部件。

一种替代技术是通过用陶瓷浆料的各种添加剂之间的化学反应来 形成气体而产生孔隙率。例如在专利US5,643,512或US5,705,448 中描述了这种方法。再一次发现了与废气有关的缺点。此外，必须将 泡沫固结技术与这种方法结合。

一种技术是通过搅拌来将气体机械地引入到浆料中。再一次地， 这种方法必须与泡沫固结技术结合，以便避免气泡的聚并或液相的脱 排。

在可以用于实现上述最后两种技术的泡沫固结技术之中，还存在几 种可能性。

第一种解决方案是将可聚合单体与陶瓷浆料混合。在特殊条件 下，单体的聚合导致泡沫的固结。例如在专利EP 759,020 B1中描述 了这种方法。另一方面，可用单体的高成本以及控制聚合条件方面的 困难，妨碍了这种技术在工业上的发展。

第二种解决方案是交联陶瓷浆料中的聚合物。与前面的技术一 样，这种交联导致泡沫的固结。例如在专利EP330,963中描述了这种 方法。另一方面，可用交联剂的高成本以及控制交联条件方面的困 难，妨碍了这种技术在工业上的发展。

专利申请EP1,329,439A1中描述了用于制造多孔陶瓷的更新方 法。这种方法包含以下步骤：

1)制备陶瓷粉末在分散剂中的悬浮液，

2)制备称为“水状胶体”、并且保持在比溶液的胶凝温度更高的 温度下的含有生物凝胶的溶液，

3)将所述悬浮液与所述溶液混合，添加发泡剂，直到获得泡沫， 保持足够高的温度以避免生物凝胶的胶凝，

4)在模具中烧注泡沫，

5)冷却，直到生物凝胶的胶凝，

6)干燥、焙烧并烧结所获得的泡沫。

用生物凝胶来固结泡沫使得可以避免之前所述的毒性问题。但 是，结果证明如果模具中所烧注的泡沫具有大于60mm的厚度，则该 泡沫不具有均匀结构。此外，根据这种方法，最终混合物中有大量的 水(45～50重量％)，这导致难以干燥，特别是对于大型部件。因 此，不可能制造具有这样尺寸的均匀结构的多孔陶瓷部件。

由Sa int-Goba in公司，European Centre for Research and Studies所提交的编号为FR0408330的法国专利申请描述了用于制造 具有大于或等于60mm的尺寸并具有均匀密度的多孔泡沫陶瓷部件的 方法。

为此，FR0408330提供了制造多孔陶瓷部件的方法，其包括以下 连续步骤：

a)在比所述胶凝剂的胶凝温度高的混合温度下，制备含有悬浮的 陶瓷粉末、至少一种胶凝剂和至少一种发泡剂的混合物M，

b)在比所述胶凝温度高的发泡温度下剪切所述混合物M，直到获 得泡沫，

c)通过在比所述胶凝剂的胶凝温度低的温度下冷却所述混合物M 来胶凝所述泡沫，

d)干燥所述胶凝的泡沫以致获得预成型件，

e)烧结所述预成型件以致获得烧结的泡沫陶瓷。