[发明专利]多孔碳化硅陶瓷及其制备方法

说明书

本发明提出了制备多孔碳化硅陶瓷的方法，包括：将碳化硅粉末与复合粘结剂进行混炼，以便得到喂料；将喂料加热至120～160摄氏度进行注射成型，以便得到生坯；将生坯置入脱脂剂中，在40～60摄氏度下反应12～36小时，以便进行溶剂脱脂；将经过溶剂脱脂后的生坯置于马弗炉中，按第一温度控制程序进行热脱脂和预烧结；将经过热脱脂和预烧结的生坯置于烧结炉中，在真空或惰性气体条件下，按第二温度控制程序进行高温烧结，并得到多孔碳化硅陶瓷。利用该方法制备得到的多孔碳化硅陶瓷形状尺寸可控、孔隙率高、孔隙分布均匀且三维连通。

技术领域

本发明属于粉末冶金注射成型领域，具体而言，本发明涉及多孔碳化硅陶瓷及其制备方法。

背景技术

多孔碳化硅陶瓷，由于其具有孔隙率高、比表面积大、相对密度低、强度高、耐高温性强、耐磨损性强、化学稳定性好等特点，已在机械、能源、冶金、化工、电子和生物等领域得到广泛的利用。常见的碳化硅陶瓷制品有催化剂载体、透平叶片、过滤器、生物植入体、惰性泡沫填料等。目前多孔碳化硅陶瓷的制备主要采用碳化硅颗粒、粘结剂和造孔剂组成的复合物料在高温条件下烧制或者采用硅粉、碳源和发泡剂经过高温感应烧结而成。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种多孔碳化硅陶瓷及其制备方法，利用该方法制备得到的多孔碳化硅陶瓷形状尺寸可控、孔隙率高、孔隙分布均匀且三维连通。

根据本发明的一个方面，本发明提出了一种制备多孔碳化硅陶瓷的方法，包括：

将碳化硅粉末与复合粘结剂进行混炼，以便得到喂料；

将所述喂料加热至120～160摄氏度进行注射成型，以便得到生坯；

将所述生坯置入脱脂剂中，在40～60摄氏度下反应12～36小时，以便进行溶剂脱脂；

将经过所述溶剂脱脂后的生坯置于马弗炉中，按第一温度控制程序进行热脱脂和预烧结；

将经过所述热脱脂和预烧结的生坯置于烧结炉中，在真空或惰性气体条件下，按第二温度控制程序进行高温烧结，并得到所述多孔碳化硅陶瓷。

由此本发明上述实施例的制备多孔碳化硅陶瓷的方法采用粉末注射成型技术，可高效率地生产结构致密、机械性能良好且具有复杂形状的多孔碳化硅陶瓷零件。本发明将粉末注射成型技术应用于陶瓷材料的制备，不仅可以弥补精细陶瓷材料制备的不足，而且将会使得粉末注射成型技术获得更大的应用前景。

另外，根据本发明上述实施例的制备多孔碳化硅陶瓷的方法还可以具有如下附加的技术特征：

根据本发明的一些实施例，所述复合粘结剂为石蜡、聚丙烯、低密度聚乙烯、硬脂酸中的至少一种。

根据本发明的一些实施例，所述碳化硅粉末与所述复合粘结剂的质量比为30～50：70～50。

根据本发明的一些实施例，所述混炼是在130～150摄氏度的温度下进行。

根据本发明的一些实施例，所述脱脂剂为正己烷。

根据本发明的一些实施例，所述第一温度控制程序包括：

以2℃/min的升温速度升温至350～450摄氏度，并保温0.3～0.7小时；

以1℃/min的升温速度升温至500～550摄氏度，并保温0.5～1.5小时；

以5℃/min升温速度升温至1000～1200摄氏度，并保温1～3小时；以及

在所述马弗炉中自然冷却。

根据本发明的一些实施例，所述第一温度控制程序包括：