种抗氧化碳化硅陶瓷蜂窝陶瓷专利

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1、一种低膨胀高抗氧化性碳化硅多孔陶瓷及其制备工艺摘要：本发明为一种低膨胀系数、高抗氧化性、高孔隙率碳化硅多孔陶瓷配方及其制备方法。将片状、不同粒度的碳化硅颗粒和各种添加剂混合，然后挤压成型、干燥、烧结制备蜂窝陶瓷，其主要特征是在碳化硅晶体表面覆盖有致密抗氧化性薄膜层，碳化硅晶体呈片状或柱状晶体定向排列、陶瓷整体有低的热膨胀系数1.2～2.5×10-6（0～1200℃）和其碳化硅晶体表面覆盖层与碳化硅热膨胀系数的差异较小（0～1200℃，碳化硅晶体与其表面覆盖层的热膨胀系数比在0.7～1.2），且具有较高的导热率（35～50

2、W/mK），高抗氧化性（干燥空气中，气流速度5～10L／，600～1400℃，初次72小时氧化增重率≤0.3wt％）及高达60～85vol％孔隙率。此外，本发明还具有的特征为配方制备工艺独特、生产过程无污染和良好的工艺过程可操作性的特点。一、发明的名称一种低膨胀高抗氧化性碳化硅多孔陶瓷及其制备工艺二、技术领域本发明属环保材料和工业陶瓷生产技术领域，如轻质耐火材料、多孔建筑陶瓷、高级汽车陶瓷生产制备领域，利用该技术生产的陶瓷主要应用于建筑材料、气体过滤、蓄热体材料、耐磨材料、复合材料陶瓷基体等方面。三、背景技术碳化硅陶瓷因

3、具有一定的抗氧化能力、较高的强度，因此在工业中得到了广泛的应用。目前，关于制备碳化硅多孔陶瓷的专利资料数据很多，如专利CN200610008498.1、CN201310024015、CN200610139196、CN200610023389.7、CN200510010967.9、CN201310024015.7、CN200610139183、CN200610139196、CN200610139181等分别以纳米碳化硅、碳化硼、滑石、高岭土、硅微粉、氧化铝作为烧结助剂制备碳化硅多孔陶瓷，虽然比添加普通粘土烧结的碳化硅多孔陶

4、瓷，因其碳化硅晶体与其表面覆盖相和粘结相的均匀性分布均匀致密，碳化硅晶体的抗氧化性得到提高，但未能解决碳化硅晶体与其表面的覆盖层、粘结间的存在的热导率、热膨胀系数巨大差异，如添加10纳米碳化硅、滑石、高岭土、硅微粉、氧化铝，高温烧成后，碳化硅晶体覆盖相和粘结相为二氧化硅、堇青石、莫来石、氧化铝，在使用过程中因温度变化则覆盖层和粘结相内部或与碳化硅晶体间产生微裂纹，导致氧气沿裂纹渗入，碳化硅晶体氧化，则碳化硅晶体表面抗氧化覆盖层则部分失效和碳化硅晶体间出现裂纹强度变弱及碳化硅陶瓷的体积发生膨胀，最终导致碳化硅陶瓷损坏和寿命

5、丧失。此外，对于碳化硅陶瓷专利例如CN201210024358.9、CN201210200114.1、CN1654432A则采用非氧化气氛下烧成，采用碳化硼、硅、氮化硅、三氧化二铝作为碳化硅晶体表面的覆盖层和晶体之间的粘结剂，依然存在着碳化硅表面覆盖层抵抗氧气氧化和渗透性不足，和因温度变化致覆盖层和粘结相内部或与碳化硅晶体间产生微裂纹的现象，同样存在因碳化硅和覆盖层被氧化导致陶瓷坯体膨胀而发生破坏，如：硅氧化为二氧化硅，体积发生膨胀；而碳化硼被氧化为氧化硼则加速了碳化硅晶体的分解氧化的速度；在非氧化气氛（氮气气氛下）下以

6、三氧化二铝作为烧结助剂和粘结相，在烧结过程会有在空气中易氧化分解的氮化铝产生，导致获得碳化硅陶瓷抗氧化性能裂化，尤其是碳化硅多孔陶瓷。此外，以上专利和其他专利很少有专利提出自己制备的碳化硅陶瓷的抗氧化性能指标和提高抗氧化性的具体实际操作的制备工艺方法。因此，减小碳化硅晶体之间粘结相和表面覆盖层的与碳化硅晶体在热膨胀系数、热导率的差异和提高陶瓷抗热震性，减少裂纹的产生以提高碳化硅陶瓷抗氧化性能和机械性能。对于碳化硅多孔陶瓷的而言，不仅要提高其抗氧化性能，还要兼顾其气孔率和热膨胀系数，虽然气孔率可以适当降低热膨胀系数，但气孔

7、率和抗氧化性能在某些方面是矛盾的，因为气孔率提高了碳化硅晶体与氧化介质接触面积和接触几率。而碳化硅多孔陶瓷气孔率和所用造孔剂和粘结剂的种类品质密切相关，其抗氧化性能和热膨胀系数与也造孔剂、粘结剂的形貌、残留物有一定密切关系，如常用造孔剂石墨粉所造孔为细扁长形孔、残留氧化铁和氧化铝等杂质，对热膨胀系数在一定范围内降低，但若残留的氧化铁过多则促进了碳化硅晶体的氧化，目前多数专利和文献资料尚未涉及，但本专利在选择造孔剂和粘结剂方面进行了大量的研究和试验，选用了10含有高磷、低氧化钾和低氧化钠残留的棉花秸秆颗粒、核桃壳炭及高氧化

8、钒残留的石油焦，而不是普通的棉花秸秆、核桃壳炭、石油焦作为造孔剂，以区别其他专利和资料资料提出的造孔剂石油焦、炭粉、活性炭、秸秆颗粒等，此种造孔剂不仅具造孔作用，还可以改善碳化硅晶体覆盖层和粘结相性能如降低热膨胀系数、提高抗热震性等，而目前现有的多数其专利如专利CN200510010967.9、CN201110327