CN107721450A - 一种多孔陶瓷材料的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种多孔陶瓷材料的制备方法，包括以下步骤：(1)将碳纤维粉、气相白炭黑、活性铝硅酸盐、水、分散剂和粘结剂混合，得到浆料；(2)向所述浆料中加入氢氧化铝，并采用磁力搅拌1‑3天后，将浆料干燥，得到混合粉体；(3)将所述混合粉体在130‑150℃进行热压成型，得到生坯；(4)对所述生坯进行液相反应渗硅和烧结处理，得到多孔陶瓷材料。本发明的通过将碳纤维粉、气相白炭黑和活性铝硅酸盐以及氢氧化铝进行混合，避免了高温烧结下，碳纤维粉严重氧化反应导致陶瓷强度下降的问题，有效提高了多孔陶瓷材料的孔隙率。

Description

一种多孔陶瓷材料的制备方法
技术领域
本发明涉及新材料技术领域，具体涉及一种多孔陶瓷材料的制备方法。
背景技术
碳化硅陶瓷作为现代工程陶瓷之一，具有优良的耐化学腐蚀性、超高的机械强度和耐磨性。由于碳化硅为共价键化合物，烧结时原子扩散速率非常低，容易形成闭气孔，所以纯碳化硅陶瓷烧结非常困难，增加了烧结工艺的难度和成本。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种多孔陶瓷材料的制备方法。
本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种多孔陶瓷材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)将碳纤维粉、气相白炭黑、活性铝硅酸盐、水、分散剂和粘结剂混合，得到浆料；
(2)向所述浆料中加入氢氧化铝，并采用磁力搅拌1-3天后，将浆料干燥，得到混合粉体；
(3)将所述混合粉体在130-150℃进行热压成型，得到生坯；
(4)对所述生坯进行液相反应渗硅和烧结处理，得到多孔陶瓷材料。
本发明的有益效果是：本发明的通过将碳纤维粉、气相白炭黑和活性铝硅酸盐以及氢氧化铝进行混合，避免了高温烧结下，碳纤维粉严重氧化反应导致陶瓷强度下降的问题，有效提高了多孔陶瓷材料的孔隙率。
在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。
进一步，所述碳纤维粉、气相白炭黑、活性铝硅酸盐、水、分散剂、粘结剂和氢氧化铝的混合质量比为10:8:3:(5～10):4:3:2。
进一步，所述碳纤维粉的粒径为100-200μm。
进一步，步骤(3)中，热压成型压力为40-50Mpa，温度为200℃，保压时间为40min。
进一步，步骤(4)中，烧结处理具体为，先将生坯置于烧结炉内，将烧结炉以20-30℃/h的升温速率升温至600℃，并保温烧结2-3h；然后再以80-100℃的升温速率升温至1300℃，保温煅烧1-3h。
进一步，所述碳纤维粉的粒径为50-70微米。
进一步，所述粘结剂为聚乙烯醇，所述分散剂为聚丙烯酸铵。
具体实施方式
以下对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
实施例1
本实施例的一种多孔陶瓷材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)将碳纤维粉、气相白炭黑、活性铝硅酸盐、水、分散剂和粘结剂混合，得到浆料；
(2)向所述浆料中加入氢氧化铝，并采用磁力搅拌1-3天后，将浆料干燥，得到混合粉体；
(3)将所述混合粉体在130℃进行热压成型，得到生坯；
(4)对所述生坯进行液相反应渗硅和烧结处理，得到多孔陶瓷材料。
本实施例通过将碳纤维粉、气相白炭黑和活性铝硅酸盐以及氢氧化铝进行混合，避免了高温烧结下，碳纤维粉严重氧化反应导致陶瓷强度下降的问题，有效提高了多孔陶瓷材料的孔隙率。
本实施例的所述碳纤维粉、气相白炭黑、活性铝硅酸盐、水、分散剂、粘结剂和氢氧化铝的混合质量比为10:8:3:5:4:3:2。
本实施例的所述碳纤维粉的粒径为100μm。
本实施例步骤(3)中，热压成型压力为40Mpa，温度为200℃，保压时间为40min。
本实施例步骤(4)中，烧结处理具体为，先将生坯置于烧结炉内，将烧结炉以20℃/h的升温速率升温至600℃，并保温烧结2h；然后再以80℃的升温速率升温至1300℃，保温煅烧1h。
本实施例的所述碳纤维粉的粒径为50微米。
本实施例的所述粘结剂为聚乙烯醇，所述分散剂为聚丙烯酸铵。
实施例2
本实施例的一种多孔陶瓷材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)将碳纤维粉、气相白炭黑、活性铝硅酸盐、水、分散剂和粘结剂混合，得到浆料；
(2)向所述浆料中加入氢氧化铝，并采用磁力搅拌1-3天后，将浆料干燥，得到混合粉体；
(3)将所述混合粉体在140℃进行热压成型，得到生坯；
(4)对所述生坯进行液相反应渗硅和烧结处理，得到多孔陶瓷材料。
本实施例通过将碳纤维粉、气相白炭黑和活性铝硅酸盐以及氢氧化铝进行混合，避免了高温烧结下，碳纤维粉严重氧化反应导致陶瓷强度下降的问题，有效提高了多孔陶瓷材料的孔隙率。
本实施例的所述碳纤维粉、气相白炭黑、活性铝硅酸盐、水、分散剂、粘结剂和氢氧化铝的混合质量比为10:8:3:8:4:3:2。
本实施例的所述碳纤维粉的粒径为150μm。
本实施例步骤(3)中，热压成型压力为45Mpa，温度为200℃，保压时间为40min。
本实施例步骤(4)中，烧结处理具体为，先将生坯置于烧结炉内，将烧结炉以25℃/h的升温速率升温至600℃，并保温烧结2.5h；然后再以90℃的升温速率升温至1300℃，保温煅烧2h。
本实施例的所述碳纤维粉的粒径为60微米。
本实施例的所述粘结剂为聚乙烯醇，所述分散剂为聚丙烯酸铵。
实施例3
本实施例的一种多孔陶瓷材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)将碳纤维粉、气相白炭黑、活性铝硅酸盐、水、分散剂和粘结剂混合，得到浆料；
(2)向所述浆料中加入氢氧化铝，并采用磁力搅拌1-3天后，将浆料干燥，得到混合粉体；
(3)将所述混合粉体在150℃进行热压成型，得到生坯；
(4)对所述生坯进行液相反应渗硅和烧结处理，得到多孔陶瓷材料。
本实施例通过将碳纤维粉、气相白炭黑和活性铝硅酸盐以及氢氧化铝进行混合，避免了高温烧结下，碳纤维粉严重氧化反应导致陶瓷强度下降的问题，有效提高了多孔陶瓷材料的孔隙率。
本实施例的所述碳纤维粉、气相白炭黑、活性铝硅酸盐、水、分散剂、粘结剂和氢氧化铝的混合质量比为10:8:3:10:4:3:2。
本实施例的所述碳纤维粉的粒径为200μm。
本实施例步骤(3)中，热压成型压力为50Mpa，温度为200℃，保压时间为40min。
本实施例步骤(4)中，烧结处理具体为，先将生坯置于烧结炉内，将烧结炉以30℃/h的升温速率升温至600℃，并保温烧结3h；然后再以100℃的升温速率升温至1300℃，保温煅烧3h。
本实施例的所述碳纤维粉的粒径为70微米。
本实施例的所述粘结剂为聚乙烯醇，所述分散剂为聚丙烯酸铵。
对比例1
一种多孔陶瓷材料的制备方法，除了步骤(1)中不添加活性铝硅酸盐外，其他采用与实施例1相同的方法。
对比例2
一种多孔陶瓷材料的制备方法，除了步骤(1)中不添加氢氧化铝外，其他采用与实施例2相同的方法。
根据阿基米德定理测试实施例1-3和对比例1-2所得陶瓷材料的开口气孔率，结果如表1所示。
表1陶瓷材料的开口气孔率
开口气孔率(％)
实施例1 38.1
实施例2 36.5
实施例3 36.7
对比例1 25.1
对比例2 21.4
由表1可知，本实施例1-3所得陶瓷材料的开口气孔率明显高于对比例1-2所得陶瓷材料的开口气孔率。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，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 (7)

1.一种多孔陶瓷材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将碳纤维粉、气相白炭黑、活性铝硅酸盐、水、分散剂和粘结剂混合，得到浆料；
(2)向所述浆料中加入氢氧化铝，并采用磁力搅拌1-3天后，将浆料干燥，得到混合粉体；
(3)将所述混合粉体在130-150℃进行热压成型，得到生坯；
(4)对所述生坯进行液相反应渗硅和烧结处理，得到多孔陶瓷材料。
2.根据权利要求1所述一种多孔陶瓷材料的制备方法，其特征在于，所述碳纤维粉、气相白炭黑、活性铝硅酸盐、水、分散剂、粘结剂和氢氧化铝的混合质量比为10:8:3:(5～10):4:3:2。
3.根据权利要求1或2所述一种多孔陶瓷材料的制备方法，其特征在于，所述碳纤维粉的粒径为100-200μm。
4.根据权利要求1或2所述一种多孔陶瓷材料的制备方法，其特征在于，步骤(3)中，热压成型压力为40-50Mpa，温度为200℃，保压时间为40min。
5.根据权利要求1或2所述一种多孔陶瓷材料的制备方法，其特征在于，步骤(4)中，烧结处理具体为，先将生坯置于烧结炉内，将烧结炉以20-30℃/h的升温速率升温至600℃，并保温烧结2-3h；然后再以80-100℃的升温速率升温至1300℃，保温煅烧1-3h。
6.根据权利要求1或2所述一种多孔陶瓷材料的制备方法，其特征在于，所述碳纤维粉的粒径为50-70微米。
7.根据权利要求1或2所述一种多孔陶瓷材料的制备方法，其特征在于，所述粘结剂为聚乙烯醇，所述分散剂为聚丙烯酸铵。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN112273116A (zh) * 2020-10-19 2021-01-29 西安工程大学 一种遗态结构炭修饰的遮阳网膜材料制备方法
CN113173798A (zh) * 2021-03-17 2021-07-27 南京航空航天大学 用于气浮轴承的多孔陶瓷及其制备方法和应用

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