CN106478133A - 氮化硅、碳化钛结合六硼化镧泡沫陶瓷的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提出了一种氮化硅、碳化钛结合六硼化镧泡沫陶瓷的制备方法，包括以下步骤：1)陶瓷浆料制备：将陶瓷粉料加入浓度为0.3～0.9wt％甲基纤维素溶液40～60wt％均匀混合制成陶瓷浆料，其中，陶瓷浆料由30～40wt％六硼化镧、10～20wt％氮化硅、20～40wt％二氧化钛与20～40wt％酚醛树脂组成；2)将陶瓷浆料浸渍在聚氨酯泡沫上，在真空环境下真空浸渍20～30min，然后将浸渍后的聚氨酯泡沫在温度为100～120℃时干燥8～12h；3)然后进行低温烧结去除聚氨酯泡沫；高温烧结得到泡沫陶瓷。该方法制备的泡沫陶瓷具有低膨胀、耐腐蚀、高强度与耐高温的三维立体网状骨架结构。

Description

氮化硅、碳化钛结合六硼化镧泡沫陶瓷的制备方法
技术领域
本发明属于多孔陶瓷制备技术领域，具体涉及一种氮化硅、碳化钛结合六硼化镧泡沫陶瓷的制备方法。
背景技术
泡沫陶瓷材料具有高的孔隙率，低的热导率、大的比表面积、高硬度、耐磨损、耐高温、耐腐蚀等优异的性能。碳化钛是典型的过渡金属碳化物，它具有离子键、共价键和金属键，因此碳化钛具有高硬度、高熔点、耐磨损以及导电性等基本特征。因此，碳化钛泡沫陶瓷材料可作为过滤装置、分离器、热绝缘体、生物陶瓷、热交换器及催化剂载体等多种元部件应用在环境保护、能源化工、航空航天及生物医用材料等多个领域，在科技与经济发展中起到了重要的作用。
然而，泡沫碳化钛陶瓷的制备方法较少，主要以金属钼、钴、镍为粘结剂制备碳化钛泡沫陶瓷，该方法所制备的碳化钛泡沫陶瓷强度较低，且成本较高，影响碳化钛泡沫陶瓷的实际应用。目前使用的氧化铝泡沫陶瓷、硼化二钨泡沫陶瓷普遍存在使用温度低、抗热冲击性能差等问题，已无法满足大型特种钢铸件连续铸造的需要。
发明内容
本发明提出一种氮化硅、碳化钛结合六硼化镧泡沫陶瓷的制备方法，该方法制备的泡沫陶瓷具有低膨胀、耐腐蚀、高强度与耐高温的三维立体网状骨架结构。
本发明的技术方案是这样实现的：
一种氮化硅、碳化钛结合六硼化镧泡沫陶瓷的制备方法，包括以下步骤：
1)陶瓷浆料制备：将陶瓷粉料加入浓度为0.3～0.9wt％甲基纤维素溶液40～60wt％均匀混合制成陶瓷浆料，其中，陶瓷浆料由30～40wt％六硼化镧、10～20wt％氮化硅、20～40wt％二氧化钛与20～40wt％酚醛树脂组成；
2)将陶瓷浆料浸渍在聚氨酯泡沫上，在真空环境下真空浸渍20～30min，然后将浸渍后的聚氨酯泡沫在温度为100～120℃时干燥8～12h；
3)将步骤2)得到的聚氨酯泡沫进行低温烧结，在真空环境下进行低温烧结，以5℃每分钟的速率升温至600℃，然后以1～2℃每分钟的速率升温至800℃，保温时间为2～3h，去除聚氨酯泡沫；
4)得到骨架进行高温烧结，高温烧结在真空环境下进行，升温过程中，在950℃保温1～2h，1300℃保温0.5～1h；在1400℃～1600℃烧结温度下保温2～4h；降温过程中，在1200℃和900℃分别保温0.5～1h，得到氮化硅、碳化钛结合六硼化镧泡沫陶瓷。
进一步，步骤2)的聚氨酯泡沫需要先进行预处理，预处理方法：用洗涤剂清洗表面，再在pH值为8.5～10的碱溶液中浸泡20～30min，最后用质量分数为0.5％的羧甲基纤维素和5％的硅溶胶溶液做表面活性处理。
进一步，聚氨酯泡沫的孔径大小为30PPI～10PPI。
本发明有益效果：
1、本发明在高温烧结过程中，在950℃保温1～2h，1300℃保温0.5～1h；在1400℃～1600℃烧结温度下保温2～4h是为了使二氧化钛与酚醛树脂碳化生成的炭黑充分反应生成碳化钛，新生成的碳化钛、氮化硅结合六硼化镧制成氮化硅、碳化钛结合六硼化镧泡沫陶瓷。在两阶段反应过程中均有气体生成，这些气体会在泡沫陶瓷的孔筋上生成一些小的气孔，提高泡沫陶瓷的孔隙率。反应烧结生成的碳化钛组织彼此之间相互连接，以及碳化钛与六硼化镧结合连接形成紧密联系的整体，使最终的碳化钛泡沫陶瓷强度提高。
2、本发明以二氧化钛作为钛源，酚醛树脂为碳源，其原料价格低廉，生产工艺简单，易于推广应用。
3、由于聚氨酯泡沫孔径可变，因此本发明所制备的泡沫陶瓷孔径大小可控。
具体实施方式
实施例1
聚氨酯泡沫预处理方法：用洗涤剂清洗表面，再在pH值为10的碱溶液中浸泡20min，最后用质量分数为0.5％的羧甲基纤维素和5％的硅溶胶溶液做表面活性处理。聚氨酯泡沫的孔径大小为10PPI。
一种氮化硅、碳化钛结合六硼化镧泡沫陶瓷的制备方法，包括以下步骤：
1)陶瓷浆料制备：将陶瓷粉料加入浓度为0.3wt％甲基纤维素溶液40wt％均匀混合制成陶瓷浆料，其中，陶瓷浆料由30wt％六硼化镧、10wt％氮化硅、30wt％二氧化钛与30wt％酚醛树脂组成；
2)将陶瓷浆料浸渍在聚氨酯泡沫上，在真空环境下真空浸渍20min，然后将浸渍后的聚氨酯泡沫在温度为100℃时干燥12h；
3)将步骤2)得到的聚氨酯泡沫进行低温烧结，在真空环境下进行低温烧结，以5℃每分钟的速率升温至600℃，然后以1～2℃每分钟的速率升温至800℃，保温时间为2h，去除聚氨酯泡沫；
4)得到骨架进行高温烧结，高温烧结在真空环境下进行，升温过程中，在950℃保温1h，1300℃保温0.5h；在1400℃～1600℃烧结温度下保温2h；降温过程中，在1200℃和900℃分别保温0.5h，得到氮化硅、碳化钛结合六硼化镧泡沫陶瓷。
实施例2
聚氨酯泡沫预处理方法：用洗涤剂清洗表面，再在pH值为8.5的碱溶液中浸泡30min，最后用质量分数为0.5％的羧甲基纤维素和5％的硅溶胶溶液做表面活性处理。聚氨酯泡沫的孔径大小为20PPI。
一种氮化硅、碳化钛结合六硼化镧泡沫陶瓷的制备方法，包括以下步骤：
1)陶瓷浆料制备：将陶瓷粉料加入浓度为0.6wt％甲基纤维素溶液50wt％均匀混合制成陶瓷浆料，其中，陶瓷浆料由40wt％六硼化镧、20wt％氮化硅、20wt％二氧化钛与20wt％酚醛树脂组成；
2)将陶瓷浆料浸渍在聚氨酯泡沫上，在真空环境下真空浸渍25min，然后将浸渍后的聚氨酯泡沫在温度为110℃时干燥10h；
3)将步骤2)得到的聚氨酯泡沫进行低温烧结，在真空环境下进行低温烧结，以5℃每分钟的速率升温至600℃，然后以1～2℃每分钟的速率升温至800℃，保温时间为3h，去除聚氨酯泡沫；
4)得到骨架进行高温烧结，高温烧结在真空环境下进行，升温过程中，在950℃保温2h，1300℃保温1h；在1400℃～1600℃烧结温度下保温4h；降温过程中，在1200℃和900℃分别保温1h，得到氮化硅、碳化钛结合六硼化镧泡沫陶瓷。
实施例3
聚氨酯泡沫需要先进行预处理，预处理方法：用洗涤剂清洗表面，再在pH值为9的碱溶液中浸泡25min，最后用质量分数为0.5％的羧甲基纤维素和5％的硅溶胶溶液做表面活性处理。聚氨酯泡沫的孔径大小为30PPI。
一种氮化硅、碳化钛结合六硼化镧泡沫陶瓷的制备方法，包括以下步骤：
1)陶瓷浆料制备：将陶瓷粉料加入浓度为0.9wt％甲基纤维素溶液60wt％均匀混合制成陶瓷浆料，其中，陶瓷浆料由35wt％六硼化镧、15wt％氮化硅、20wt％二氧化钛与30wt％酚醛树脂组成；
2)将陶瓷浆料浸渍在聚氨酯泡沫上，在真空环境下真空浸渍30min，然后将浸渍后的聚氨酯泡沫在温度为120℃时干燥8h；
3)将步骤2)得到的聚氨酯泡沫进行低温烧结，在真空环境下进行低温烧结，以5℃每分钟的速率升温至600℃，然后以1～2℃每分钟的速率升温至800℃，保温时间为2.5h，去除聚氨酯泡沫；
4)得到骨架进行高温烧结，高温烧结在真空环境下进行，升温过程中，在950℃保温1.5h，1300℃保温1h；在1400℃～1600℃烧结温度下保温3h；降温过程中，在1200℃和900℃分别保温0.8h，得到氮化硅、碳化钛结合六硼化镧泡沫陶瓷。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种氮化硅、碳化钛结合六硼化镧泡沫陶瓷的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)陶瓷浆料制备：将陶瓷粉料加入浓度为0.3～0.9wt％甲基纤维素溶液40～60wt％均匀混合制成陶瓷浆料，其中，陶瓷浆料由30～40wt％六硼化镧、10～20wt％氮化硅、20～40wt％二氧化钛与20～40wt％酚醛树脂组成；
2)将陶瓷浆料浸渍在聚氨酯泡沫上，在真空环境下真空浸渍20～30min，然后将浸渍后的聚氨酯泡沫在温度为100～120℃时干燥8～12h；
3)将步骤2)得到的聚氨酯泡沫进行低温烧结，在真空环境下进行低温烧结，以5℃每分钟的速率升温至600℃，然后以1～2℃每分钟的速率升温至800℃，保温时间为2～3h，去除聚氨酯泡沫；
4)得到骨架进行高温烧结，高温烧结在真空环境下进行，升温过程中，在950℃保温1～2h，1300℃保温0.5～1h；在1400℃～1600℃烧结温度下保温2～4h；降温过程中，在1200℃和900℃分别保温0.5～1h，得到氮化硅、碳化钛结合六硼化镧泡沫陶瓷。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤2)的聚氨酯泡沫需要先进行预处理，预处理方法：用洗涤剂清洗表面，再在pH值为8.5～10的碱溶液中浸泡20～30min，最后用质量分数为0.5％的羧甲基纤维素和5％的硅溶胶溶液做表面活性处理。
3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，聚氨酯泡沫的孔径大小为30PPI～10PPI。
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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103253981A (zh) * 2013-04-25 2013-08-21 南昌大学 一种莫来石/碳化硅复相泡沫陶瓷的制备方法
CN104311102A (zh) * 2014-10-22 2015-01-28 山东理工大学 一种氮化硅、碳化硅结合六硼化镧泡沫陶瓷的制备方法

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103253981A (zh) * 2013-04-25 2013-08-21 南昌大学 一种莫来石/碳化硅复相泡沫陶瓷的制备方法
CN104311102A (zh) * 2014-10-22 2015-01-28 山东理工大学 一种氮化硅、碳化硅结合六硼化镧泡沫陶瓷的制备方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
株洲硬质合金厂: "《钢结硬质合金 第1版》", 31 August 1982, 北京：冶金工业出版社 *

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