[发明专利]一种ZrSiO4-SiC多孔陶瓷及其制备方法

说明书

本发明涉及一种ZrSiO4‑SiC多孔陶瓷及其制备方法。其技术方案是：先将质量比为1∶2的碳化硅细粉和含镍混合液置于球磨机中，混磨0.5~6小时，得混合浆料；再将混合浆料滤干，在110℃条件下干燥24小时，得到混合料块，将所述混合料块球磨至粒度为1~100μm，得混合粉体；然后将70~95wt%的混合粉体和5~30wt%的聚乙二醇颗粒混匀，压制成坯体；最后将所压制的坯体于1000~1800℃条件下保温1~6小时，冷却，即得ZrSiO4‑SiC多孔陶瓷。本发明制备的ZrSiO4‑SiC多孔陶瓷高温强度高、抗氧化性能好、耐磨蚀和热震稳定性高和比重小，能在高温下不被氧化，能从室温到1676℃的过程中都不会有晶型转变。

技术领域

本发明属于高温陶瓷技术领域。尤其涉及一种ZrSiO4-SiC多孔陶瓷及其制备方法。

背景技术

多孔陶瓷是一种经高温烧成，体内具有大量彼此相通气孔或闭合气孔的陶瓷材料。它的发展始于19世纪70年代，由于其优良的性能，多孔陶瓷已逐渐应用于冶金、化工、环保、能源和生物等多个领域。利用多孔陶瓷的均匀透过性，可以制造各种过滤器、分离装置、流体分布元件、混合元件、渗出元件和节流元件等等；利用多孔陶瓷高比表面积的特点，可以将其制成多孔电极、催化剂载体、热交换器、气体传感器等；利用多孔陶瓷吸收能量的性能，可以用作各种吸音材料、减震材料等；利用多孔陶瓷低的密度、低的热传导性能，可以制成各种保温材料和轻质结构材料等。

目前，可以在高温条件下使用的碳化硅多孔陶瓷具有高温强度高、抗氧化性能好、耐磨蚀和热震稳定性高、比重小、较高的热导率及微波吸收能力强等特点，在工业中有着广泛的应用。碳化硅多孔陶瓷的制备方法主要有：添加造孔剂法、发泡法、有机泡沫浸渍法和溶胶-凝胶法等。采用上述方法制备的碳化硅多孔陶瓷材料在不同的场合一般都有着较好的应用。

但是碳化硅多孔陶瓷在高温应用时，其表面会由于SiC的氧化而生成SiO2，虽然SiO2包裹在SiC颗粒表面，可以起到保护内部SiC不被氧化的作用，但是，在温度的变化过程中，碳化硅颗粒表面的SiO2（石英）会发生晶型转变，其晶型转变产生的体积效应会降低碳化硅多孔陶瓷的结构强度和一系列的热学和光学性能，对碳化硅多孔陶瓷材料的应用产生不利影响。

发明内容

本发明旨在克服现有技术不足，目的是提供一种ZrSiO4-SiC多孔陶瓷的制备方法，所制备的ZrSiO4-SiC多孔陶瓷高温强度高、抗氧化性能好、耐磨蚀和热震稳定性高和比重小，不仅能保护碳化硅在高温下不被氧化，避免SiC表面在使用过程中形成SiO2所带来的不利后果，且能从室温到1676℃过程中都不会有晶型转变。

为实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：先将质量比为1∶2的碳化硅细粉和含镍混合液置于球磨机中，混磨0.5~6小时，得混合浆料；再将混合浆料滤干，在110℃条件下干燥24小时，得到混合料块，将所述混合料块球磨至粒度为1~100μm，得混合粉体；然后将70~95wt%的混合粉体和5~30wt%的聚乙二醇颗粒混匀，压制成坯体；最后将所压制的坯体于1000~1800℃条件下保温1~6小时，冷却，即得ZrSiO4-SiC多孔陶瓷。

所述含镍混合液的制备方法是：先按Si和Zr的原子摩尔比为1∶1，将四氯化硅和四正丁氧基锆溶液混合，得混合溶液；再按混合溶液与硝酸镍的质量比为1∶（0.001~0.02），向混合溶液中加入硝酸镍，混合，即得含镍混合液。

所述碳化硅细粉中SiC含量≥97wt%；粒径为1~500μm。