[发明专利]一种高强度碳化硼多孔陶瓷的制备方法

说明书

本发明公开了一种高强度碳化硼多孔陶瓷的制备方法，包括以下步骤：(1)原料配比：碳化硼粉体80～95wt％、悬浮剂0～3.0wt％、结合剂3～15wt％、烧结助剂5～12wt％、润滑剂0～12wt％；(2)将上述原料中加入的蒸馏水，在球磨或搅拌磨中混合后，得到碳化硼浆料，碳化硼浆料中1号碳化硼颗粒和2号碳化硼颗粒均匀分布并悬浮；(3)将上述的碳化硼浆料进行喷雾造粒，并进行干燥，得到有流动性的碳化硼粉体；(4)将上述碳化硼粉体成型，得到碳化硼素坯；(5)将上述碳化硼素坯放入真空或气氛无压烧结炉中。该方法能克服闭气孔多，陶瓷基体成分复杂，强度低等弱点，让碳化硼能够具有更加广泛的应用。

技术领域

本发明属于陶瓷成型技术领域，涉及一种高强度碳化硼多孔陶瓷的制备方法。

背景技术

多孔陶瓷材料作为一种新型材料，因其独特的结构特点，在实际应用中被广泛使用。例如，在冶金工业中，被用作熔融金属或热气体的高温过滤器，在医学上，又常临床病菌等的微生物过滤，多孔陶瓷材料还常在化学反应过程中的作为过滤膜，催化剂或者酶的载体使用，或作为新型陶瓷-金属复合材料的基体等。所以多孔材料无论是在工业生产、环境治理、医疗卫生等方面都起到了不能忽视的作用。因此，研究开发新型多孔陶瓷材料，并使其能够做到大规模生产，具有十分重要的现实意义。

碳化硼是一种性能十分优良的陶瓷材，它具有低密度、高强度、抗腐蚀、抗氧化、和耐高温性等物化性能。通过人为调控后使碳化硼具有一定的孔隙率，制备得到新型的碳化硼多孔陶瓷。制备得到的碳化硼多孔陶不但保持了其低密度、高强度的特点，而且因其高孔隙率、高渗透性、比表面积大、良好的隔热性等特点，可被广泛用于高温气体净化器、柴油机排放的固体颗粒过滤器、熔融金属过滤器、热交换器、传感器、 保温和隔音材料、汽车尾气的催化剂载体等，在现代工业领域具有广阔的应用前景。目前多孔陶瓷制备方法常用的是造孔剂法，其原理是在陶瓷烧结过程中，由于所加入的造孔剂的挥发，在烧结后的陶瓷内部形成孔隙。常用的造孔剂有无机类的加碳造孔，有机物淀粉、纤维素等。这种方法所制备的多孔陶瓷孔隙率低，陶瓷内部具有大量的闭气孔。而为了提高其孔隙率，往往需要加入大量的造孔剂，这样不但增大的成本，而且使陶瓷的强度急剧下降。关于多孔陶瓷造孔技术的专利已有较多报道。如CN 102219543 A 报道了一种可用作高温烟尘过滤器的碳化硅多孔陶瓷的制备方法。CN 103910535 A 公布了一种以氧化铝、氮化铝、二氧化硅为陶瓷基体的多孔陶瓷散热片及制备方法。CN 105645986 A以氮化钽、硼化钨等无烧结助剂制备了高强碳化硅陶瓷。CN 102503521 B而利用聚碳硅烷高温裂解实现造孔来制备高强碳化硅多孔陶瓷。各类专利虽然在多孔陶瓷及应用方面取得很好进展，但通常制备多孔陶瓷时需要以有机辅料作为造孔原料，所得到的多孔陶瓷的基体材料成分较多，闭孔气孔多，孔隙分布不均制备方法较复杂等。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，提供一种能克服闭气孔多，陶瓷基体成分复杂，强度低等弱点，让碳化硼能够具有更加广泛的应用的高强度碳化硼多孔陶瓷的制备方法。

本发明的技术方案是，提供一种具有以下步骤的高强度碳化硼多孔陶瓷的制备方法，包括以下步骤：（1）原料配比：包括以下各组分：

碳化硼粉体80～95 wt%、

悬浮剂0～3.0 wt%、

结合剂3～15 wt%、

烧结助剂5～12 wt% 、

润滑剂0～12 wt%；

以上各组分之和为100％；

其中碳化硼粉体包含两种：第一种为1号碳化硼颗粒，尺寸范围0.1～10µm ，第二种为2号碳化硼颗粒，尺寸范围5～300µm ；

（2）将上述原料中加入的蒸馏水，在球磨或搅拌磨中混合后，得到碳化硼浆料，碳化硼浆料中1号碳化硼颗粒和2号碳化硼颗粒均匀分布并悬浮；