[发明专利]一种合成氧化铝-碳化钛导电蜂窝陶瓷的方法

说明书

技术领域

本发明属于陶瓷材料领域，涉及一种蜂窝陶瓷合成方法，具体涉及一种合成氧化铝-碳化钛导电蜂窝陶瓷的方法。

背景技术

氧化铝-碳化钛复相陶瓷材料是由Al₂O₃基体及分布在其中的TiC颗粒两相组成的多晶体。Al₂O₃陶瓷具有高硬度、良好的耐磨性、抗氧化性和化学稳定性，而TiC具有高熔点、高硬度、良好的导电性，当渗入的TiC颗粒在Al₂O₃基体中达到渗流态时，整个复合陶瓷就具有导电性。

该复合陶瓷材料目前主要用作高温发热体、导电火花塞、比电阻可控的点火器和耐磨材料。随着汽车数量的高速增长，尾气污染急剧上升，目前行之有效的方法是采用机后尾气净化处理的方法，且广泛使用的催化载体是堇青石蜂窝陶瓷。但该体系热容量大，加热升温慢，又是电的不良导体，在汽车启动初期，催化剂起不到催化净化作用。以氧化铝-碳化钛导电体系为催化剂载体在汽车尾气治理方面可望达到零污染零排放的目的，是较理想的尾气净化载体材料。同时这类材料也非常适合于流体过滤和制造柴油机的烟尘捕集器。

目前，制备氧化铝-碳化钛复合陶瓷材料的方法，主要是以Al₂O₃和TiC为原料，采用热压烧结、热等静压烧结、放电等离子体烧结法等，这些工艺相对复杂，成本较高。

发明内容

为了克服现有的氧化铝-碳化钛复合陶瓷材料合成方法的不足，本发明提供了一种高效节能的合成氧化铝-碳化钛导电蜂窝陶瓷的方法。

本发明以廉价的石墨、TiO₂、Al为原料，经成型后用SHS技术合成氧化铝-碳化钛导电性复相蜂窝陶瓷，自蔓延高温合成是利用反应物之间高的化学反应热的自加热和自传导作用来合成材料的技术，反应物一旦被引燃会自动向尚未反应的区域传播，直至完全反应。

化学反应式为：4Al+3C+3TiO₂+XAl₂O₃→3TiC+（2+X）Al₂O₃。

在反应原料中外加一部分Al₂O₃作为稀释剂，用于调整合成过程燃烧温度和材料的结构和性能。

采用本发明的合成氧化铝-碳化钛导电蜂窝陶瓷的方法制备的多孔陶瓷材料总气孔率在75-78％之间，开口气孔率在60-72％之间，这种结构有利于气体在载体内的流动，可大大提高气体净化率，轴向抗压强度在10-20MPa之间，该方法原料低廉，工艺简单。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明的合成氧化铝-碳化钛导电蜂窝陶瓷的方法进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。

试验原料为分析纯的Al粉、TiO₂粉、Al₂O₃粉和化学纯的石墨粉，粉末粒度均为200目，润滑剂及自制粘结剂若干。

按照下述的化学反应式的剂量称取原料：4Al+3C+3TiO₂→3TiC+2Al₂O₃，在分散机上均匀混合后待用；加入15wt的Al₂O₃稀释剂，再次在分散机上混合均匀；取反应粉末原料若干，与粘结剂、水和润滑剂混合，并用搅拌机搅拌均匀，陈化一段时间后进行混泥；在压力机上用模具挤压成生坯；生坯经初期自然干燥后，在电炉中进一步干燥，升温速度为1-3℃/min，220-280℃保温1-3小时，再350-450℃保温4-6小时后随炉冷；用电弧点火装置在样品一端点火，合成所需样品。

实施例1