[发明专利]一种废料3D打印制备碳化硅陶瓷的方法及碳化硅陶瓷

权利要求书

1.一种废料3D打印制备碳化硅陶瓷的方法，其特征在于，包括下列步骤：

S1：将木质废料依次经过碳化、粉碎后得到木质碳粉；

S2：将所述木质碳粉与粘结剂混合，通过3D打印成形得到木质碳坯体；

S3：将含碳废料溶于有机溶剂中得到含碳溶液，将所述木质碳坯体浸入所述含碳溶液中进行溶液浸渍热解得到木质碳预制体；

S4：通过加热使含硅废料中硅蒸发得到气相硅，将所述木质碳预制体在气相硅中进行烧结得到碳化硅陶瓷。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤S1中，所述木质废料为稻壳、秸秆、落叶、枯草、树枝、木块和木屑中的一种或几种。

3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述的木质碳粉的粒径为0.5～100微米；所述的3D打印成形为立体光固化成形、粉末床熔融成形、材料挤出成形或粘结剂喷射成形。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述含碳废料为石油沥青和/或煤焦沥青，所述有机溶剂为汽油、柴油、煤油、二甲苯、甲苯、二硫化碳、四氯化碳和正己烷中的一种或多种；所述含碳废料与有机溶剂的质量比为(1～5)：5。

5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述溶液浸渍热解具体包括：将所述木质碳坯体浸入含碳溶液中，在真空浸渍罐中抽真空至0～200Pa，保压15～60min后移至真空气氛碳化炉中，通入保护气体，以0.1～5℃/min的升温速率加热至800～1200℃，保温2～10h后获得木质碳预制体。

6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：通过重复步骤S3的次数来调节木质碳预制体的孔隙率，重复步骤S3的次数越多，所述木质碳预制体的孔隙率越小，所述木质碳预制体的孔隙率为35～80％。

7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤S4中，所述含硅废料为硅泥废料和/或煤灰；所述含硅废料与木质碳预制体的质量比为(2.5～5.5)：1。

8.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤S4具体为：将含硅废料在100～200℃的烘箱中保温10～24h烘干，经烘干后的含硅废料铺放在坩埚底部，将木质碳预制体放于坩埚中的支撑体上；将坩埚放入真空气氛烧结炉中，通入保护气或抽真空，以5～10℃/min的升温速率加热至1300～1800℃，保温2～5h获得碳化硅陶瓷。

9.一种根据权利要求1-8任一项所述的方法制备得到的碳化硅陶瓷。

10.根据权利要求9所述的碳化硅陶瓷，其特征在于，所述碳化硅陶瓷的孔隙率为2～70％。