用碳化硅超細粉,尤其是使用含有游離碳的碳化硅超細粉在制備漿料過程中,往往出現碳化硅超細粉團聚在一起打不開、流動性很差、還沒有觸變性等問題。因此我們又在使用何種分散劑以打開碳化硅超細粉的團聚進行了大量的研究。最終發現使用主要化學成份是氨基醇的分散劑,對于打開碳化硅超細粉的團聚非常有效,但塑性及觸變性又較差。因此,我們又試用了很多方法,提高碳化硅超細粉漿料的塑性和觸變性。經反復比較試驗,發現使用主要化學成份是多糖高聚物或纖維素衍生物的增塑劑,與使用了主要化學成份是氨基醇的分散劑相配合,對于打開高純度碳化硅超細粉陶瓷漿料的團聚并提高碳化硅超細粉漿料的固含量、塑性及觸變性比較有利。
[0019]隨即,我們對其進行了大量的研究,發現當使用糖燒蝕后的殘碳作為燒結助劑,再添加合適的、一定量的碳化硼微粉,使用聚乙烯醇水溶液作為粘接劑,用氨基醇對漿料進行分散,用多糖高聚物或纖維素衍生物對漿料增塑,之后與聚氨酯泡沫復合制備成碳化硅泡沫陶瓷骨架,在氬氣氣氛下無壓燒結制備碳化硅泡沫陶瓷是有利的。因為,糖可以溶解到聚乙烯醇水溶液中,均勻的包覆在每一個碳化硅超微粉的表面,非常利于碳化硅陶瓷燒結時的引碳,提高碳化硅陶瓷燒結時的活性。因此給予這一發現發明出了兼具固含量高、流動性好、高觸變、低粘度等優點,并且殘碳均勻分散的、可制備泡沫陶瓷燒結體的碳化硅陶瓷漿料。進而采用該陶瓷漿料,利用無壓燒結的方法可以制備碳化硅固相含量高的碳化硅泡沫陶瓷。
[0020]與現有技術相比,本發明所取得的有益效果如下:
(I)本發明采用以糖燒蝕后的殘碳為燒結助劑,可以準確穩定地在碳化硅漿料中引入確定含量的碳,并且糖價格低廉,易于儲存和運輸,提高了制備和存貯過程中的安全性。
[0021](2)本發明采用真空球磨工藝可制備出固相含量大于70 wt.%的碳化硅漿料。其漿料粘度明顯降低,觸變性明顯提高,流動性和分散穩定性好,無氣泡。從外觀看,漿料非常細膩,有光澤。特別適用于前軀體法制備SiC泡沫陶瓷。
[0022](3)糖在球磨過程中,形成糖的水溶液,均勻的包覆在漿料的表面,燒蝕過程中的殘碳易于與碳化硅粉體表面的S12反應,提高了碳化硅的燒結活性。
[0023](4)本發明中提出的分散劑和增塑劑具有2個優點:其一,分散劑可以均勻吸附在粉體,減少粉體團聚,提高料漿的固相含量;其二,增塑劑可以減少甚至消除碳化硅漿料在干燥過程中的裂紋。陶瓷坯體可用微波、紅外等設備干燥而不會有裂紋,燒結時沒有有機物排放,經濟環保。
[0024](5)本發明的方法步驟簡單,安全性高,經濟環保,所制備的碳化硅泡沫陶瓷具備固相含量高,致密性好的特點。
【具體實施方式】
[0025]以下結合具體實施例對本發明進行進一步詳細的敘述。
[0026]實施例1:用綿白糖燒蝕后的殘碳作為燒結助劑,其具體實施步驟為:
(1)原料為:平均粒徑0.45 μ m、純度95~99.5%,平均粒度3 μ m的碳化硅9800g ;純度85-95%的碳化硼粉末150g,食用綿白糖1500g放入球磨桶內,加入氧化鋁球磨球,球磨球和粉料的重量比為2:1;
(2)然后加入分散劑2g、增塑劑2g、羧甲基纖維素(CMC)10g、粘結劑420g、消泡劑5g。分散劑為N,N- 二甲基-2-( 二苯甲氧基)乙胺,增塑劑為纖維素乙酸酯,消泡劑的牌號為BYK603,粘結劑為4%的2088聚乙烯醇水溶液,配制成固相含量為78 wt.%的漿料;向漿料中加入0.12mol/l的氨水,將漿料pH值調至10.5,抽真空,保持球磨桶內的真空度為700Pa,在60r/min轉速下球磨8h,得到均勾的楽料;
(3)聚氨酯泡沫的孔徑為5?50ppi,表面使用重量百分比為0.05?2.0%羧甲基纖維素水溶液進行植絨處理;將真空球磨后均勻的SiC漿料與表面處理后的聚氨酯泡沫輥壓復合、干燥、噴淋、再干燥,得到碳化硅泡沫陶瓷預制塊;
(4)在2050°C保溫2h,無壓燒結制得固相含量95~99.5%的碳化硅泡沫陶瓷。
[0027]實施例2:用葡萄糖燒蝕后的殘碳作為燒結助劑,其具體實施步驟為:
(1)原料為:平均粒徑0.40 μ m、純度95~99.5%,平均粒度5 μ m的碳化硅9800g ;純度85-95%的碳化硼粉末170g,食用葡萄糖2000g放入球磨桶內,加入氧化鋁球磨球,球磨球和粉料的重量比為2:1;
(2)然后加入分散劑5g、增塑劑3g、羧甲基纖維素(CMC)5g、粘結劑450g、消泡劑7g。分散劑為羥苯乙醇胺,增塑劑為甲基纖維素,消泡劑的牌號為BYK030,粘結劑為5%的1799聚乙烯醇水溶液,配制成固相含量為75 wt.%的漿料;向漿料中加入0.12mol/l的氨水,將漿料pH值調至10.5,抽真空,保持球磨桶內的真空度為1000 Pa,在60r/min轉速下球磨9h,得到均勻的漿料;
(3)聚氨酯泡沫的孔徑為5?50ppi,表面使用重量百分比為0.05?2.0%羧甲基纖維素水溶液進行植絨處理;將真空球磨后均勻的SiC漿料與表面處理后的聚氨酯泡沫輥壓復合、干燥、噴淋、再干燥,得到碳化硅泡沫陶瓷預制塊,
(4)在2100°C保溫2h,無壓燒結制得固相含量95~99.5%的碳化硅泡沫陶瓷。
[0028]實施例3:用淀粉燒蝕后的殘碳作為燒結助劑,其具體實施步驟為:
(1)原料為:平均粒徑0.50 μ m、純度95~99.5%,平均粒度2 μ m的碳化硅9900g ;純度80-90%的碳化硼粉末85g,食用淀粉1700g放入球磨桶內,加入氧化鋁球磨球,球磨球和粉料的重量比為2:1;
(2)然后加入分散劑3g、增塑劑2g、羧甲基纖維素(CMC)3g、粘結劑500g、消泡劑5g。分散劑為N,N-二甲基-2-( 二苯甲氧基)乙胺,增塑劑為甲基纖維素,消泡劑的牌號為BYK065,粘結劑為3%的2099聚乙烯醇水溶液,配制成固相含量為80 wt.%的漿料;向漿料中加入0.13mol/l的氨水,將漿料pH值調至12,抽真空,保持球磨桶內的真空度為500 Pa,在60r/min轉速下球磨12h,得到均勾的楽料;
(3)聚氨酯泡沫的孔徑為5?50ppi,表面使用重量百分比為0.05?2.0%羧甲基纖維素水溶液進行植絨處理;將真空球磨后均勻的SiC漿料與表面處理后的聚氨酯泡沫輥壓復合、干燥、噴淋、再干燥,得到碳化硅泡沫陶瓷預制塊;
(4)在2150°C保溫3h,無壓燒結制得固相含量95~99.5%的碳化硅泡沫陶瓷。
[0029]實施例4:用蔗糖燒蝕后的殘碳作為燒結助劑,其具體實施步驟為:
(1)原料為:平均粒徑0.45 μ m、純度95~99.5%,平均粒度3 μ m的碳化硅9700g ;純度85-95%的碳化硼粉末220g,食用蔗糖1600g放入球磨桶內,加入氧化鋁球磨球,球磨球和粉料的重量比為2:1;
(2)然后加入分散劑4g、增塑劑3g、羧甲基纖維素(CMC)5g、粘結劑400g、消泡劑4g。分散劑為羥苯乙醇胺,增塑劑為纖維素乙酸酯,消泡劑的牌號為BYK028,粘結劑為6%的1788聚乙烯醇水溶液,配制成固相含量為75 wt.%的漿料;向漿料中加入0.lmol/1的氨水,將漿料pH值調至10,抽真空,保持球磨桶內的真空度為500 Pa,在60r/min轉速下球磨8h,得到均勻的漿料;
(3)聚氨酯泡沫的孔徑為5?50ppi,表面使用重量百分比為0.05?2.0%羧甲基纖維素水溶液進行植絨處理;將真空球磨后均勻的SiC漿料與表面處理后的聚氨酯泡沫輥壓復合、干燥、噴淋、再干燥,得到碳化硅泡沫陶瓷預制塊;
(4)在2050°C保溫2h,無壓燒結制得固相含量95~99.5%的碳化硅泡沫陶瓷。
[0030]對比例1:同樣是用綿白糖燒蝕后的殘碳作為燒結助劑,其具體實施步驟為:
(1)原料為:平均粒徑0.45 μ m、純度95~99.5%,平均粒度3 μ m的碳化硅9800g ;純度85-95%的碳化硼粉末150g,食用綿白糖1500g放入球磨桶內,加入氧化鋁球磨球,球磨球和粉料的重量比為2:1;
(2)然后加入分散劑2g、增塑劑2g、羧甲基纖維素(CMC)10g、粘結劑420g、消泡劑5g。在配制成固相含量為78 wt.%的漿料的過程中,加入六偏磷酸鈉作為分散劑,纖維素乙酸酯為增塑劑,消泡劑的牌號為BYK603,粘結劑為4%的2088聚乙烯醇水溶液;向漿料中加Λ 0.12mol/l的氨水,將漿料pH值調至10.5,抽真空,保持球磨桶內的真空度為700 Pa,在60r/min轉速下球磨8h。結果,打開球磨桶,卻發現漿料出現很強的團聚現象,即使加入更多的分散劑,團聚也無法有效打開。也就是說使