[发明专利]一种气孔率为32~40%的多孔陶瓷及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种气孔率为32～40％的多孔陶瓷及其制备方法和应用。该多孔陶瓷的原料按照质量百分比计包括：陶瓷粉体80～85％，粘结剂15～20％，添加剂粉体0.1～2％；添加剂粉体包括碳化钛、碳化钨、氮化硼和碳化硼中的至少一种；陶瓷粉体包括碳化硅、氧化铝、氧化镁和氧化锆中的至少一种。通过将多孔陶瓷的原料混合密炼、造粒、定型、脱脂和烧结后，得到该多孔陶瓷。本发明通过将少量碳化钛等作为添加剂，使得制得的多孔陶瓷同时具备良好的强度和气孔率，同时能够降低生产成本，更加环保，搭配提出的制备方法更加简单易行，制得的多孔陶瓷的气孔更加均匀，能够满足多孔陶瓷的多样化需求，能够更好的应用在过滤材料等领域中。

技术领域

本发明属于材料领域，具体涉及一种气孔率为32～40％的多孔陶瓷及其制备方法和应用。

背景技术

多孔陶瓷是一类在骨架支撑，过滤，保温，隔热，耐腐蚀等领域均有广泛应用的材料。一般的多孔陶瓷制备方法为干压法，通过在配方中按体积比例添加较多造孔剂以达到一定的气孔率，但添加过多的造孔剂一方面会影响多孔陶瓷的强度，另一方面会使得多孔陶瓷在脱脂烧结中需更长时间进行脱除从而带来成本的增加；同时，过多的造孔剂也会带来材料成本的增加，并使得排放的废气更多。此外，干压法本身也难以制备长径比偏大，或形状复杂的多孔陶瓷，容易会出现气孔分布不均的问题。

发明内容

本发明的目的是解决背景技术中的至少一个技术问题，提供一种多孔陶瓷及其制备方法，具体采用以下的技术方案：

一种多孔陶瓷，其原料按照质量百分比计包括：陶瓷粉体80～85％，粘结剂15～20％，添加剂粉体0.1～2％；所述添加剂粉体包括碳化钛、碳化钨、氮化硼和碳化硼中的至少一种；所述陶瓷粉体包括碳化硅、氧化铝、氧化镁和氧化锆中的至少一种。

发明人通过大量理论研究和实验探究发现，可以加入少量碳化钛、碳化钨、氮化硼和碳化硼中的至少一种作为制备多孔陶瓷的添加剂粉体，其在高温下与碳化硅、氧化铝、氧化镁和氧化锆等陶瓷粉体互不润湿，能够阻碍陶瓷粉体材料的晶体不断变大，从而能够保证多孔陶瓷具备较大的气孔率(32～40％)，同时具备良好的强度(25～40MPa)，很好的避免了造孔剂的添加所带来的种种弊端。制得的多孔陶瓷可以更好的应用在过滤材料、金属浸渗骨架材料和电子陶瓷领域中。

在一些优选的实施情况中，所述粘结剂包括聚甲醛、聚乙烯、聚丙烯和石蜡中的至少一种。

在一些优选的实施情况中，所述陶瓷粉体和所述添加剂粉体的粒径均为10～150μm，纯度均大于99％。

本发明还提供了一种多孔陶瓷的制备方法，包括以下步骤：

S1、将上述多孔陶瓷的原料混匀，于所述粘结剂的熔点温度下进行密炼，然后进行造粒得到混料颗粒；

S2、将所述混料颗粒加热熔融后，入模定型为中间产品；

S3、将所述中间产品脱脂，然后进行烧结得到所述多孔陶瓷。

本发明根据上述多孔陶瓷的配方，提出了一种配套的制备方法，其工艺简单，仅仅通过调整各原料的质量配比即可实现不同气孔率的多孔陶瓷的制备，也不存在传统干压法所具有的弊端。

在一些优选的实施情况中，在S1中，所述密炼的时间为0.5～2h。所述粘结剂的熔点温度可依据材料具体的物化性质知晓，密炼的具体操作可在密炼机等现有机械设备中进行。

在一些优选的实施情况中，在S1中，所述混料颗粒的直径为2～4mm，长度为2～4mm。造粒的具体操作可在造粒机等现有机械设备中进行。

在一些优选的实施情况中，在S3中，所述脱脂的具体过程为：将所述中间产品置于草酸蒸汽中10～20h进行脱脂，温度为120～140℃。

在一些优选的实施情况中，在S4中，所述烧结的时间为12～24h。具体烧结的温度可由本领域技术人员根据陶瓷粉体的材料性质来确定。