一种高抗弯强度的多孔碳化硅陶瓷及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及陶瓷材料技术领域，具体是一种高抗弯强度的多孔碳化硅陶瓷及其制 备方法。
【背景技术】
[0002] 随着近代科学技术的发展，近百年来又出现了许多新的陶瓷品种。它们不再使用 或很少使用粘土、长石、石英等传统陶瓷原料，而是使用其他特殊原料，甚至扩大到非硅酸 盐，非氧化物的范围，并且出现了许多新的工艺。美国和欧洲一些国家的文献已将 "Ceramic"一词理解为各种无机非金属固体材料的通称。因此陶瓷的含义实际上已远远超 越过去狭窄的传统观念了。碳化硅陶瓷就是一种新的陶瓷品种。
[0003]碳化硅陶瓷不仅具有优良的常温力学性能，如高的抗弯强度、优良的抗氧化性、良 好的耐腐蚀性、高的抗磨损以及低的摩擦系数，而且高温力学性能(强度、抗蠕变性等)是已 知陶瓷材料中最佳的。热压烧结、无压烧结、热等静压烧结的碳化硅陶瓷材料，其高温强度 可一直维持到1600°C，是陶瓷材料中高温强度最好的材料。抗氧化性也是所有非氧化物陶 瓷中最好的。因此，碳化硅陶瓷在石油、化工、微电子、汽车、航天、航空、造纸、激光、矿业及 原子能等工业领域获得了广泛的应用。
[0004] 多孔碳化硅陶瓷是指一种经高温烧成，具有大量彼此连通气孔的陶瓷材料，在过 滤材料、催化剂载体等方面应用广泛。相比于有机过滤材料，多孔碳化硅陶瓷作为过滤材料 应用于污水处理、高温气体除尘等环保领域，具有化学稳定性好、耐高温、抗微生物侵蚀、可 反向冲洗、膜孔不变形、分离效率高、抗污染能力强、操作简便、易清洗等诸多优势，将成为 环保领域中膜分离技术的关键组成材料与发展趋势。但现有的多孔碳化硅陶瓷材料的抗弯 强度有限，使用该材料制备的过滤材料、催化剂载体等，在使用过程中容易损坏。研发一种 抗弯强度更高的多孔碳化硅陶瓷材料必将受到市场的欢迎。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的在于提供一种高抗弯强度的多孔碳化硅陶瓷及其制备方法，以解决 上述【背景技术】中提出的问题。
[0006] 为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
[0007] 一种高抗弯强度的多孔碳化硅陶瓷，由以下按照重量份的原料组成：粒度为80-120μπι的碳化硅细粉45-52份、粒度为120-160μπι的碳化硅中粉36-40份、粒度为160-200的碳 化硅粗粉15-18份、氮化钽粉末12-16份、硼化钨粉末8-14份、活性炭粉末9-12份、环氧树脂 5-8份、妈粉4-6份。
[0008] 作为本发明进一步的方案：由以下按照重量份的原料组成:粒度为80-120μπι的碳 化硅细粉46-50份、粒度为120-160μπι的碳化硅中粉37-39份、粒度为160-200的碳化硅粗粉 16-17份、氮化钽粉末13-15份、硼化钨粉末9-13份、活性炭粉末10-11份、环氧树脂6-7份、钨 粉5-6份。
[0009] 作为本发明再进一步的方案：由以下按照重量份的原料组成:粒度为100μπι的碳化 硅细粉48份、粒度为140μπι的碳化硅中粉38份、粒度为180的碳化硅粗粉17份、氮化钽粉末14 份、硼化钨粉末11份、活性炭粉末11份、环氧树脂6份、钨粉5份。
[0010] 所述高抗弯强度的多孔碳化硅陶瓷的制备方法，步骤如下：
[0011] 1)称取碳化硅细粉、碳化硅中粉和碳化硅粗粉，混合均匀后，放入至电阻炉内，在 750-820 °C下加热3-5h，获得预处理碳化硅混合粉末；
[0012] 2)称取氮化钽粉末和硼化钨粉末，球磨混合6-8h，获得第一混合粉末；
[0013] 3)将第一混合粉末在氮气氛围下常压烧结，烧结温度为1550-1580 °C，获得烧结 料；
[0014] 4)将烧结料粉碎，获得烧结粉末，称取钨粉，将钨粉、烧结粉末和预处理碳化硅混 合粉末合并，干法球磨8-12h，获得混合原料；
[0015] 5)称取活性炭粉末和环氧树脂，加入至混合原料内，继续球磨6-9h，获得胚料；
[0016] 6)将胚料在120-150MPa的压力下干压成型，并在50-60°C的干燥室内干燥后，获得 素坯；
[0017] 7)将素坯放入真空烧结炉中，在真空、1600-1680°C下烧结1-2h，获得高抗弯强度 的多孔碳化硅陶瓷。
[0018] 与现有技术相比，本发明的有益效果是:本发明制备的高抗弯强度的多孔碳化硅 陶瓷，在保证孔隙率为47.3%以上时，其抗弯强度达到92.8-108.6MPa，从而大大提高了多 孔碳化硅陶瓷的抗弯强度，使用该高抗弯强度的多孔碳化硅陶瓷制造的各种器具，耐用性 好，使用寿命长，从而降低了使用成本。
【具体实施方式】
[0019] 下面结合【具体实施方式】对本发明的技术方案作进一步详细地说明。
[0020] 实施例1
[0021] -种高抗弯强度的多孔碳化硅陶瓷，由以下按照重量份的原料组成:粒度为80μπι 的碳化硅细粉45份、粒度为120μπι的碳化硅中粉36份、粒度为160的碳化硅粗粉15份、氮化钽 粉末12份、硼化钨粉末8份、活性炭粉末9份、环氧树脂5份、妈粉4份。
[0022] 本实施例中所述高抗弯强度的多孔碳化硅陶瓷的制备方法，步骤如下：
[0023] 1)称取碳化硅细粉、碳化硅中粉和碳化硅粗粉，混合均匀后，放入至电阻炉内，在 750 °C下加热3h，获得预处理碳化硅混合粉末；
[0024] 2)称取氮化钽粉末和硼化钨粉末，球磨混合6h，获得第一混合粉末；
[0025] 3)将第一混合粉末在氮气氛围下常压烧结，烧结温度为1550Γ，获得烧结料；
[0026] 4)将烧结料粉碎，获得烧结粉末，称取钨粉，将钨粉、烧结粉末和预处理碳化硅混 合粉末合并，干法球磨8h，获得混合原料；
[0027] 5)称取活性炭粉末和环氧树脂，加入至混合原料内，继续球磨6h，获得胚料；
[0028] 6)将胚料在120MPa的压力下干压成型，并在50°C的干燥室内干燥后，获得素坯；
[0029] 7)将素坯放入真空烧结炉中，在真空、1600°C下烧结lh，获得高抗弯强度的多孔碳 化硅陶瓷。
[0030] 实施例2
[0031] 一种高抗弯强度的多孔碳化硅陶瓷，由以下按照重量份的原料组成:粒度为120μπι 的碳化硅细粉5 2份、粒度为160μπι的碳化硅中粉40份、粒度为200的碳化硅粗粉18份、氮化钽 粉末16份、硼化钨粉末14份、活性炭粉末12份、环氧树脂8份、钨粉6份。
[0032] 本实施例中所述高抗弯强度的多孔碳化硅陶瓷的制备方法，步骤如下：
[0033] 1)称取碳化硅细粉、碳化硅中粉和碳化硅粗粉，混合均匀后，放入至电阻炉内，在 820 °C下加热5h，获得预处理碳化硅混合粉末；
[0034] 2)称取氮化钽粉末和硼化钨粉末，球磨混合8h，获得第一混合粉末；
[0035] 3)将第一混合粉末在氮气氛围下常压烧结，烧结温度为1580Γ，获得烧结料；
[0036] 4)将烧结料粉碎，获得烧结粉末，称取钨粉，将钨粉、烧结粉末和预处理碳化硅混 合粉末合并，干法球磨12h，获得混合原料；
[0037] 5)称取活性炭粉末和环氧树脂，加入至混合原料内，继续球磨9h，获得胚料；
[0038] 6)将胚料在150MPa的压力下干压成型，并在60°C的干燥室内干燥后，获得素坯；
[0039] 7)将素坯放入真空烧结炉中，在真空、1680°C下烧结2h，获得高抗弯强度的多孔碳 化硅陶瓷。
[0040] 实施例3
[0041] -种高抗弯强度的多孔碳化硅陶瓷，由以下按照重量份的原料组成:粒度为100μπι 的碳化硅细粉48份、粒度为140μπι的碳化硅中粉38份、粒度为180的碳化硅粗