[发明专利]一种低粘度、高固含量的陶瓷浆料及其制备方法

说明书

本发明涉及一种低粘度、高固含量的陶瓷浆料及其制备方法，该陶瓷浆料制备方法如下：1)将碳化硅粉体、二氧化硅粉体、造孔剂、粘结剂混合球磨，得到粉体混合物，然后将所得粉体混合物与水混合，加入酸性溶液调节，再用蒸馏水洗涤干燥得到粉体材料；2)将粉体材料与高级脂肪酸、表面活性剂混合搅拌得到混合物，然后将所得混合物与pH值为10～11的碱性溶液混合搅拌均匀后得到低粘度、高固含量的陶瓷浆料。本发明提供的高固含量、低粘度碳化硅陶瓷浆料固含量可达55～70vol％，粘度可低至0.1～1Pa·s，能够满足多种成型工艺条件需要，解决了传统湿法成型工艺脱模困难问题，扩大了碳化硅陶瓷材料的使用范围。

技术领域

本发明属于陶瓷材料技术领域，涉及一种低粘度、高固含量的陶瓷浆料及其制备方法。

背景技术

进入21世纪以来，我国经济与社会进入了一个高速发展的阶段，但随之而来的是越来越多的污染。工业废气与汽车尾气的大量排放，造成了严重的大气污染，严重影响了人们的日常生产生活，在我国环保要求日益严格的今天，如何净化工业废气成为一个亟待解决的问题。由于废气中不仅含有大量粉尘，还含有二氧化硫、氮氧化物、卤素和碱金属等有害物质，使得废气处理具有极高的难度。采用多孔材料净化废气与尾气是一种高效、环保的废气处理技术，其中，碳化硅是一种发展潜力十分巨大的无机陶瓷材料，其晶形可分为菱面体与立方晶形两大类，两种晶形内部的碳硅原子均通过共价键结合，且在高温下立方晶形碳化硅可向菱面体碳化硅转化，这便使得碳化硅晶体结构类似金刚石，在高温下具有稳定的结构，从而在高温下具有如高强度、高硬度、耐腐蚀、抗氧化等优越性能，因此被广泛应用于汽车、航空、工业与半导体等领域。

陶瓷成型是制备碳化硅材料时不可或缺的一道关键工序，其很大程度上影响着碳化硅陶瓷材料的性能，成型工艺往往影响着陶瓷材料中缺陷的多少、尺寸与不均匀程度，进而影响着陶瓷材料微观结构的均一性、致密性及力学性能。传统的碳化硅陶瓷材料一般采用固相烧结制备，使用这种方法制备的碳化硅脆性大、难以加工、制备复杂形状部件时制作周期长，成品率低，而湿法成型工艺制备碳化硅陶瓷材料具有成品率高、产品均匀性好、产品成型形状不受限制的优点，其中注浆成型技术作为目前新开发的一种湿法成型工艺，其具有工艺简单，成型速度快，生坯密度高与坯料均匀性好等优点，但该成型工艺同时也对陶瓷浆料提出了更高的要求：(1)浆料粘度低(≤1Pa·s)，低粘度浆料可满足成型复杂形状陶瓷材料的需求；(2)浆料稳定性好，碳化硅粉体在浆料中分散均匀；(3)高固含量(体积固含量≥50％)，保证浆料固含量高的同时要保证浆料含水量尽量减少，这样有利于干燥时间，提高坯体密度与强度。研发适用于碳化硅陶瓷的低粘度、高固含量的陶瓷浆料是当前亟待解决的问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对现有技术中存在的上述不足，提供一种低粘度、高固含量的陶瓷浆料及其制备方法，该陶瓷浆料固含量可达55～70vol％，粘度可达0.1～1Pa·s，有利于坯体在干燥与烧成时减小干燥与收缩，提高制备产品的成品率，并且该陶瓷浆料流动性、分散性、耐腐蚀性、耐高温性均能达到要求，满足多种成型工艺条件需要。

为解决上述技术问题，本发明提供的技术方案是：

提供一种低粘度、高固含量的陶瓷浆料，其制备方法步骤如下：

1)将碳化硅粉体、二氧化硅粉体、造孔剂、粘结剂混合球磨，得到粉体混合物，然后将所得粉体混合物与水按质量比1：0.1～1混合，加入酸性溶液调节体系pH值≤1，搅拌8～10h，再用蒸馏水洗涤干燥得到粉体材料；

2)将步骤1)所得粉体材料与高级脂肪酸、表面活性剂按质量比1：1～3：1～3混合，搅拌5～20h后得到混合物，然后将所得混合物与pH值为10～11的碱性溶液按质量比1：0.1～0.5混合，搅拌均匀后得到低粘度、高固含量的陶瓷浆料。

按上述方案，所述陶瓷浆料固含量为55～70vol％，粘度为0.1～1Pa·s。