[发明专利]一种挤出成型低温制备多孔碳化硅陶瓷管的方法

说明书

本发明涉及一种挤出成型低温制备大孔径多孔碳化硅陶瓷管的方法。基于CN 105884394低温制备多孔碳化硅支撑体的方法，将陶瓷粉料通过添加润滑剂、水及增塑剂得到塑性较好的陶瓷泥料，然后进行真空练泥，挤出成型、干燥，最后在1150℃的较低温度下烧结得到管状的碳化硅多孔陶瓷支撑体。本发明将不同管型的挤出与塑性指数进行匹配，具有生产效率高，成品率高，且制备的陶瓷管具有较高的强度及气体渗透性能等优点，可应用于高温气固分离领域。

技术领域

本发明涉及一种挤出成型低温制备多孔碳化硅陶瓷管的方法，属于多孔陶瓷制备技术领域。

背景技术

碳化硅陶瓷膜具有较好的机械强度，优异的耐腐蚀性能以及抗氧化性能，是陶瓷材料中高温力学性能（抗热震、抗蠕变性）最好的材料之一，用作高温烟尘过滤器具有独特的优势。目前碳化硅陶瓷面临的问题主要是烧结温度高导致的成本较高；生产周期长，生产效率低。因此降低烧结温度，选择合适的生产工艺，提高生产效率具有重要意义。

研究表明通过采用原位反应烧结可以有效降低烧结温度，通过添加烧结助剂如Al₂O₃，Al₂O₃-Y₂O₃，ZrO₂等，基础专利CN 105884394采用十二烷基苯磺酸钠和氧化锆作为烧结助剂，成功将烧结温度降低至1150℃。

在生产工艺方面，常见的管式陶瓷成型技术有等静压成型、注浆成型、挤出成型等，其中等静压成型适用于压制大件且细长的制品，可以任意调节成型压力，压制的产品质量高，烧成收缩小，坯件致密，不易变形。专利CN 106588021 A提供一种冷等静压成型制备碳化硅陶瓷的方法，其特征在于采用粒径比为200 μm：60 μm：15 μm：1 μm=0.55:0.2:0.2:0.05的碳化硅为骨料，在220 MPa下压制成坯体，1700℃下烧结得到产品。但是等静压生产不能连续造成产率较低。注浆成型工艺是靠石膏模吸水法成型，操作简单。专利CN107244920 A提供了一种碳化硅注浆成型烧结的方法，其特征在于采用亚微米级的碳化硅粉体，以Al₂O₃和Y₂O₃为烧结助剂，泥料陈腐12 h后成型，在1800℃下进行烧结。但是其生产周期长，坯体烧成收缩变形较大，且上下壁厚容易出现偏差，生产效率较低，成本较高。而挤出成型与其它成型技术相比具有生产率较高，可连续性生产等优点。专利CN 105461306 A，采用粒径为40 μm的碳化硅作为骨料进行挤出成型，产品强度在室温达到306 MPa，由于游离硅的存在其抗腐蚀性较差。专利CN 101560104 A涉及一种碳化硅管或棒的制备方法，采用粒径0.5 μm的碳化硅为骨料，在2100℃下烧结得到密度3.14 g/cm³，抗弯强度490 Mpa的陶瓷。受原料塑性影响，挤出成型采用的粒径都比较小，烧成的陶瓷孔径偏小造成气通量比较小。目前用于气固分离碳化硅陶瓷管的制备相关文献较少。

发明内容

本发明目的是提供一种高效的挤出成型制备多孔碳化硅陶瓷管的方法；基于CN105884394低温制备多孔碳化硅支撑体的配方，通过调节塑性指数来制备不同管型的支撑体，且该成型方法在生产上具有效率高，成品率高，耗能少的优点，烧结温度低，烧得的陶瓷成品具有结构均匀，强度高，渗透性好等优点。

本发明的技术方案如下：

一种挤出成型低温制备多孔碳化硅陶瓷管的方法，包括如下步骤，

（1）将碳化硅，造孔剂，烧结助剂，粘结剂按一定比例置于三维混料机中混合12~24 h，转速40~60 r/min；

（2）在混合后的粉料中加入增塑剂、润滑剂、水，按一定比例在高速搅拌机中进行搅拌0.5 ~1h，搅拌速度240~360 r/min；

（3）将步骤2制得的湿料，进行真空练泥，得到塑性较好的泥柱；