[发明专利]一种碳化硅泡沫陶瓷及其制备方法

说明书

本发明提供了一种碳化硅泡沫陶瓷的制备方法，包括以下步骤：S1，将碳化硅粉体、氧化铝粉体、聚乙烯醇、硅溶胶、聚丙烯酰胺、羧甲基纤维素钠，搅拌均匀，球磨处理，最后加入正丁醇，得到陶瓷浆料；S2，将聚氨酯泡沫模板进行预处理后浸入陶瓷浆料；再将聚氨酯泡沫模板干燥，得到陶瓷坯体；S3，将陶瓷坯体进行预烧结处理，得到陶瓷预烧体；S4，将二乙烯基苯、自由基引发剂、晶硅切割粉混合，超声处理，得到硅粉悬浮液；S5，将陶瓷预烧体浸入硅粉悬浮液中，在真空环境保持55～65min，取出陶瓷预烧体于90～110℃中干燥1.5～2.5h，进行表面交联固化反应，得到固化产物；S6，将固化产物进行高温烧结，即得所述的碳化硅泡沫陶瓷。该碳化硅泡沫陶瓷的机械性能好。

技术领域

本发明涉及一种碳化硅泡沫陶瓷及其制备方法，属于陶瓷制备技术领域。

背景技术

泡沫陶瓷是一种具有均匀三维网状结构的特殊多孔陶瓷，其孔道分布均匀、气孔率高、相对密度小、比表面积大、对液体和气体介质有选择透过性，具有较好的能量吸收和阻压特性以及优良的热、电、磁、光、化学等功能。碳化硅泡沫陶瓷除了拥有多孔陶瓷的特性外，还具有碳化硅本身的耐高温、抗氧化、耐酸碱腐蚀、热膨胀系数小、热导率大、硬度高、抗热震等优良性能以及半导体特性。目前，碳化硅泡沫陶瓷的应用已遍及冶金、化工、能源、电子、交通、机械、国防、环保、生物等多个领域。

目前，碳化硅泡沫陶瓷的最主要制备方法为有机泡沫浸渍法，通过对有机泡沫模板进行陶瓷浆料浸渍、干燥成型与高温烧结处理，能够得到碳化硅泡沫陶瓷材料。所得碳化硅泡沫陶瓷材料拥有贯通的网状开孔结构，孔隙率可达79％以上，杂质过滤效率较高。但是该法的存在缺陷：由于有机泡沫模板在高温烧结时分解排出，在陶瓷孔棱内部留下中空孔道，孔道直径可达几百微米，这种中空结构严重削弱了碳化硅泡沫陶瓷的机械性能，限制了碳化硅泡沫陶瓷的使用性能和耐用性。

硅切割粉，即为光伏产业中切割晶硅铸锭时产生的硅粉废料，硅切割粉的粒径及其微小，平均粒径(D50)可达几百纳米；硅切割粉中硅含量可达约90％，这其中包含大量的高纯硅料，若将其直接废弃，不仅是对高纯硅原料的极大浪费，而且在处理过程中还易造成环境污染，不符合绿色环保的发展理念。因此，寻求合理方法进行硅切割粉的回收利用成为企业和产业相关人员关注的热点，合理回收硅切割粉不仅能够减少环境污染，同时还具有极高的经济价值。但是，目前现有技术中还没有将硅切割粉应用到碳化硅泡沫陶瓷制备中的报道。

发明内容

本发明提供了一种碳化硅泡沫陶瓷及其制备方法，可以有效解决上述问题。

本发明是这样实现的：

一种碳化硅泡沫陶瓷的制备方法，包括以下步骤：

S1，将碳化硅粉体、氧化铝粉体混合均匀，再加入水，搅拌均匀；再加入聚乙烯醇、硅溶胶、聚丙烯酰胺、羧甲基纤维素钠，搅拌均匀，球磨处理，最后加入正丁醇，得到陶瓷浆料；

S2，将聚氨酯泡沫模板进行预处理后浸入步骤S1所得的陶瓷浆料，随后取出聚氨酯泡沫模板并挤压聚氨酯泡沫模板排出多余陶瓷浆料；再将聚氨酯泡沫模板干燥，得到陶瓷坯体；

S3，将步骤S2所得的陶瓷坯体进行预烧结处理，得到陶瓷预烧体；

S4，将二乙烯基苯、自由基引发剂、晶硅切割粉混合，超声处理，得到硅粉悬浮液；

S5，将步骤S3所得的陶瓷预烧体浸入步骤S4所得的硅粉悬浮液中，在真空环境保持55～65min，取出陶瓷预烧体于90～110℃中干燥1.5～2.5h，进行表面交联固化反应，得到固化产物；

S6，将步骤S5所得的固化产物进行高温烧结，即得所述的碳化硅泡沫陶瓷。

作为进一步改进的，所述碳化硅粉体、氧化铝粉体、水的质量比为1.0～1.4：0.5～0.8：1。