專利名稱：硼化物多孔陶瓷的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種硼化物多孔陶瓷的制備方法，屬于多孔陶瓷制備技術(shù)領(lǐng)域。
技術(shù)背景傳統(tǒng)多孔陶瓷是采用注漿、擠出、搗打和等靜壓等傳統(tǒng)的生產(chǎn)方法生產(chǎn)，靠顆粒堆積 和添加增孔劑的方法制備多孔陶瓷。由于生產(chǎn)工藝和技術(shù)的限制，生產(chǎn)的硼化物多孔陶瓷孔 徑和密度分布不均勻、強(qiáng)度低且生產(chǎn)成本高，在使用過程中容易產(chǎn)生應(yīng)力集中，導(dǎo)致開裂。 發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于提供一種能克服上述缺陷、制得多孔陶瓷孔徑分布均勻且生產(chǎn)成本 低、產(chǎn)品工作性能優(yōu)良的硼化物多孔陶瓷的制備方法，其技術(shù)方案為一種硼化物多孔陶瓷的制備方法，包括懸浮陶瓷漿料的制備、發(fā)泡、成型和燒成，其 中懸浮陶瓷漿料的制備是將有機(jī)單體按一定比例溶解于水中形成有機(jī)溶液，有機(jī)溶液與分散劑按一定比例混合后并調(diào)整所需的pH制得混合有機(jī)溶液，然后將粒度為0.2 5^m的硼化物 陶瓷粉體與混合有機(jī)溶液按一定比例充分混合制成懸浮陶瓷漿料，其特征在于懸浮陶瓷漿 料外加入一定量的表面活性劑在氮?dú)猸h(huán)境中強(qiáng)力攪拌一定時(shí)間形成氣孔直徑為5~600|_im的 氣泡，然后外加引發(fā)劑和催化劑繼續(xù)攪拌0.5-3分鐘得到多孔漿料，將多孔漿料注入非吸水 模具中，在氮?dú)獗Ｗo(hù)下室溫放置1分鐘 48小時(shí)，然后在60~ 150 'C的溫度下時(shí)間為IO分鐘 ~6小時(shí)固化成型，然后脫模干燥，使坯體的含水率低于0.5 wt %以下，將干燥后的坯體脫 脂，并在一定條件下燒成。所述的硼化物多孔陶瓷的制備方法，有機(jī)溶液由有機(jī)單體1 75wt。/。溶解于25~99 wt% 的水中而成，其中有機(jī)單體的組分為N， N-亞甲基丙烯酰胺和丙烯酰胺，其重量百分比為 1~10: 90 99，有機(jī)溶液與分散劑按重量百分比85~97: 3 15混合后，再將其pH值調(diào)整到 8~11，即制得混合有機(jī)溶液。所述的硼化物多孔陶瓷的制備方法，分散劑采用聚丙烯酸銨溶液，其濃度為 20~60wt%， pH值調(diào)整劑為40 60wt。/。氨水或者40 60wt。/。乳酸，即要降低混合有機(jī)溶液的 pH值，pH值調(diào)整劑采用40 60wt。/。乳酸，反之pH值調(diào)整劑采用40 60wt。/。氨水。所述的硼化物多孔陶瓷的制備方法，將陶瓷粉體與混合有機(jī)溶液按照重量百分比 60~90: 10 40混合后加球石研磨后，再真空處理至漿料中沒有氣泡逸出，制成均勻懸浮陶瓷漿料。所述的硼化物多孔陶瓷的制備方法，硼化物陶瓷粉體為1: 1硼化鉿-氮化硅粉體，或 1: l硼化鉿-碳化硅粉體，或h l硼化鋯-氮化硅粉體，或l: l硼化鋯-碳化硅粉體。所述的硼化物多孔陶瓷的制備方法，.表面活性劑為正己醇、正庚垸、垸基醇酰胺磷酸 脂、脂肪醇聚氧乙烯醚磷酸脂、辛基苯基聚氧乙烯醚、聚丙烯酸銨、聚氧乙烯山梨醇酐單油 酸酯、鼠李糖脂、十六烷苯磺酸的任一種，加入量為懸浮陶瓷漿料的0.1 2wt13/。。所述的硼化物多孔陶瓷的制備方法，引發(fā)劑采用濃度為1 ~ 5 wt%的過硫酸銨溶液， 加入量為外加0.01~0.2wt%，催化劑采用N,N,N,N-四甲基已二胺，加入量為外加 0.01~0.2wt%。所述的硼化物多孔陶瓷的制備方法，加有發(fā)泡劑的懸浮陶瓷漿料在氮?dú)猸h(huán)境中強(qiáng)力攪 拌1 20分鐘，使懸浮陶瓷漿料充分發(fā)泡。所述的氮化硅多孔陶瓷的制備方法，坯體的脫脂溫度為600。C 130(TC，脫脂時(shí)間不 低于0.5小時(shí)，然后在1600 210(TC的溫度范圍內(nèi)、在氫氣或氬氣或氮?dú)鈿夥罩袩?0~180 分鐘，制得硼化物多孔陶瓷。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，其優(yōu)點(diǎn)為由于陶瓷粉體在懸浮陶瓷漿料中分布均勻，且采 用特殊的發(fā)泡原理，使制得的多孔漿料氣泡多且大小、分布均勻，由其制成的硼化物多孔陶 瓷坯體顯微結(jié)構(gòu)、密度均勻，最后制得的硼化物多孔陶瓷成品率高。
具體實(shí)施方式
實(shí)施例l步驟為:1、制備陶瓷粉體粒度為0.5pm的l: l硼化鉿-氮化硅粉體均勻混合制得。2、制備混合有機(jī)溶液將N， N-亞甲基丙烯酰胺與丙烯酰胺以2: 98重量百分比混合 制得的有機(jī)單體溶入水中，有機(jī)單體與水的重量百分比為5: 95，制得有機(jī)溶液，再將有機(jī) 溶液與濃度為40wt。/。的聚丙烯酸銨溶液分散劑以9: 1的重量比混合，然后用濃度為50wt% 的氨水將混合液的pH值調(diào)整到9，即制得混合有機(jī)溶液。3、制備懸浮陶瓷漿料將步驟1所得的陶瓷粉體與步驟2制得的混合有機(jī)溶液按照 4: 1的重量比混合后加球石研磨后，再真空處理至漿料中沒有氣泡逸出，制成均勻懸浮陶瓷漿料，即硼化鉿-氮化硅懸浮陶瓷漿料。4、 成型將懸浮陶瓷漿料外加0.1wtW的聚丙烯酸銨在氮?dú)獗Ｗo(hù)下、攪拌速度為200轉(zhuǎn) /分鐘的轉(zhuǎn)速強(qiáng)力攪拌4分鐘，然后外加0.01wt。/。的濃度為4wtM的引發(fā)劑過硫酸銨溶液和 0.01 wtn/。的N,N,N,N-四甲基已二胺催化劑，再攪拌3分鐘得到多孔漿料，然后多孔漿料注入 到非吸水模具內(nèi)，在氮?dú)獗Ｗo(hù)下室溫放置48小時(shí)后在溫度60°C、時(shí)間為6小時(shí)的條件下固 化成型，然后脫模干燥至含水率低于0.5wt。/。以下，形成硼化鉿-氮化硅多孔陶瓷坯體。5、 坯體脫脂硼化鉿-氮化硅坯體的脫脂溫度為60(TC，脫脂時(shí)間不低于0.5小時(shí)。6、 燒成將脫脂后的坯體在170(TC、氮?dú)鈿夥罩袩?0分鐘，制得硼化鉿-氮化硅多 孔陶瓷。實(shí)驗(yàn)所用的配料原料的純度均為工業(yè)純。所獲得硼化鉿-氮化硅多孔陶瓷強(qiáng)度為lOMPa，密度為2.0g/cm3。實(shí)施例2: 步驟為1、 制備陶瓷粉體粒度為2pm的l: l硼化鉿-碳化硅粉體均勻混合制得。2、 制備混合有機(jī)溶液將N， N-亞甲基丙烯酰胺與丙烯酰胺以5: 95重量百分比混合 制得的有機(jī)單體溶入水中，有機(jī)單體與水的重量比為1: 4，制得有機(jī)溶液，再將有機(jī)溶液與濃度為60wt。/。的聚丙烯酸銨溶液分散劑以97: 3的重量百分比混合，然后用濃度為60wt。/。 的氨水將混合液的pH值調(diào)整到10，即制得混合有機(jī)溶液。3、 制備懸浮陶瓷漿料將步驟1所得的陶瓷粉體與步驟2制得的混合有機(jī)溶液按照 7: 3的重量比混合后加球石研磨后，再真空處理至漿料中沒有氣泡逸出，制成均勻懸浮陶瓷漿料，即硼化鉿-碳化硅懸浮陶瓷漿料。4、 坯體成型將懸浮陶瓷漿料外加0.4wt。/。的垸基醇酰胺磷酸脂在氮?dú)獗Ｗo(hù)下、攪拌 速度為100轉(zhuǎn)/分鐘的轉(zhuǎn)速強(qiáng)力攪拌20分鐘，然后外加0.1wty。的濃度為2wt。/。的過硫酸銨溶 液引發(fā)劑和O.l wtM的N,N,N,N-四甲基己二胺催化劑，再攪拌1分鐘得到多孔漿料，然后將 多孔漿料注入到非吸水模具內(nèi)，在氮?dú)獗Ｗo(hù)下室溫放置24小時(shí)后，再在溫度90°C、時(shí)間1 小時(shí)的條件下固化成型，然后脫模干燥至含水率低于0.5wt。/。以下，形成硼化鉿-碳化硅多 孔陶瓷坯體。5、 坯體脫脂硼化鉿-碳化硅坯體的脫脂溫度為80(TC，脫脂時(shí)間不低于0.5小時(shí)。6、 燒成將脫脂后的坯體在200(TC、氫氣氣氛中燒制60分鐘，制得硼化鉿-碳化硅多 孔陶瓷。實(shí)驗(yàn)所用的配料原料的純度均為工業(yè)純。所獲得硼化鉿-碳化硅多孔陶瓷強(qiáng)度為12MPa，密度為2.1g/cm3。實(shí)施例3:步驟為1、 制備陶瓷粉體粒度為5pm的l: l硼化鋯-氮化硅粉體均勻混合制得。2、 制備混合有機(jī)溶液將N， N-亞甲基丙烯酰胺與丙烯酰胺以10: 90重量百分比混合制得的有機(jī)單體溶入水中，有機(jī)單體與水的重量百分比為70: 30，制得有機(jī)溶液，再將 有機(jī)溶液與濃度為20wtM的聚丙烯酸銨溶液分散劑以85: 15的重量百分比混合，然后用濃 度為40wt。/。的氨水將混合液的pH值調(diào)整到11 ，即制得混合有機(jī)溶液。3、 制備懸浮陶瓷漿料將步驟1所得的陶瓷粉體與步驟2制得的混合有機(jī)溶液按照 17: 3的重量比混合后加球石研磨后，再真空處理至漿料中沒有氣泡逸出，制成均勻懸浮陶瓷漿料，即硼化鋯-氮化硅懸浮陶瓷漿料。4、 坯體成型將懸浮陶瓷漿料外加lwtn/。的聚氧乙烯山梨醇酐單油酸酯在氮?dú)獗Ｗo(hù)下、攪拌速度為150轉(zhuǎn)/分鐘的轉(zhuǎn)速強(qiáng)力攪拌12分鐘，然后外加0.2wt。/。的濃度為lwt。/。的過 硫酸銨溶液引發(fā)劑和0.2 wt。/。的N,N,N,N-四甲基已二胺催化劑，再攪拌0.5分鐘得到多孔漿 料，然后將多孔漿料注入到非吸水模具內(nèi)，在氮?dú)獗Ｗo(hù)下室溫放置5分鐘后，再在溫度 90°C、時(shí)間30分鐘的條件下固化成型，然后脫模干燥至含水率低于0.5 wt。/。以下，形成硼 化鋯-氮化硅多孔陶瓷坯體。5、 坯體脫脂硼化鋯-氮化硅坯體的脫脂溫度為IIO(TC，脫脂時(shí)間不低于0.5小時(shí)。6、 燒成將脫脂后的坯體在160CTC、氫氣氣氛中燒制60分鐘，制得硼化鋯-氮化硅多 孔陶瓷。實(shí)驗(yàn)所用的配料原料的純度均為工業(yè)純。所獲得硼化鋯-氮化硅多孔陶瓷強(qiáng)度為15MPa，密度為2.6g/cm3。實(shí)施例4:步驟為1、 制備陶瓷粉體粒度為5pm的l: l硼化鋯-碳化硅粉體均勻混合制得。2、 制備混合有機(jī)溶液將N， N-亞甲基丙烯酰胺與丙烯酰胺以10:卯重量百分比混 合制得的有機(jī)單體溶入水中，有機(jī)單體與水的重量百分比為70: 30，制得有機(jī)溶液，再將 有機(jī)溶液與濃度為20wtn/。的聚丙烯酸銨溶液分散劑以85: 15的重量百分比混合，然后用濃 度為40wtM的氨水將混合液的pH值調(diào)整到11，即制得混合有機(jī)溶液。3、 制備懸浮陶瓷漿料將步驟1所得的陶瓷粉 與步驟2制得的混合有機(jī)溶液按照17: 3的重量比混合后加球石研磨后，再真空處理至漿料中沒有氣泡逸出，制成均勻懸浮陶 瓷漿料，即硼化鋯-碳化硅懸浮陶瓷漿料。4、 坯體成型將懸浮陶瓷漿料外加1.5wtM的鼠李糖脂在氮?dú)獗Ｗo(hù)下、攪拌速度為150轉(zhuǎn)/分鐘的轉(zhuǎn)速強(qiáng)力攪拌12分鐘，然后外加0.2wt。/c的濃度為lwty。的過硫酸銨溶液引發(fā)劑和 0.2 wt。/。的N,N,N,N-四甲基已二胺催化劑，再攪拌0.5分鐘得到多孔漿料，然后將多孔漿料 注入到非吸水模具內(nèi)，在氮?dú)獗Ｗo(hù)下室溫放置5分鐘后，再在溫度卯'C、時(shí)間30分鐘的條 件下固化成型，然后脫模干燥至含水率低于0.5wt。/。以下，形成硼化鋯-碳化硅多孔陶瓷坯體。5、 坯體脫脂硼化鋯-碳化硅坯體的脫脂溫度為130(TC，脫脂時(shí)間不低于0.5小時(shí)。6、 燒成將脫脂后的坯體在210(TC的溫度、在氫氣氣氛中燒制30分鐘，制得硼化鋯-碳化硅多孔陶瓷。實(shí)驗(yàn)所用的配料原料的純度均為工業(yè)純。所獲得硼化鋯-碳化硅多孔陶瓷強(qiáng)度為20MPa，密度為3.0g/cm3。
權(quán)利要求
1、一種硼化物多孔陶瓷的制備方法，包括懸浮陶瓷漿料的制備、發(fā)泡、成型和燒成，其中懸浮陶瓷漿料的制備是將有機(jī)單體按一定比例溶解于水中形成有機(jī)溶液，有機(jī)溶液與分散劑按一定比例混合后并調(diào)整所需的pH制得混合有機(jī)溶液，然后將粒度為0.2～5μm的硼化物陶瓷粉體與混合有機(jī)溶液按一定比例充分混合制成懸浮陶瓷漿料，其特征在于懸浮陶瓷漿料外加入一定量的表面活性劑在氮?dú)猸h(huán)境中強(qiáng)力攪拌一定時(shí)間形成氣孔直徑為5～600μm的氣泡，然后外加引發(fā)劑和催化劑繼續(xù)攪拌0.5～3分鐘得到多孔漿料，將多孔漿料注入非吸水模具中，在氮?dú)獗Ｗo(hù)下室溫放置1分鐘～48小時(shí)，然后在60～150℃的溫度下時(shí)間為10分鐘～6小時(shí)固化成型，然后脫模干燥，使坯體的含水率低于0.5wt％以下，將干燥后的坯體脫脂，并在一定條件下燒成。
2、 如權(quán)利要求1所述的硼化物多孔陶瓷的制備方法，其特征在于有機(jī)溶液由有機(jī)單 體1 75wty。溶解于25 99 wt。/。的水中而成，其中有機(jī)單體的組分為N， N-亞甲基丙烯酰胺和 丙烯酰胺，其重量百分比為1 10: 90 99，有機(jī)溶液與分散劑按重量百分比85 97: 3 15混 合后，再將其pH值調(diào)整到8 11，即制得混合有機(jī)溶液。
3、 如權(quán)利要求l或2所述的硼化物多孔陶瓷的制備方法，其特征在于分散劑采用聚 丙烯酸銨溶液，其濃度為20 60wt%， pH值調(diào)整劑為40 60wt。/。氨水或者40 60wt。/。乳酸， 即要降低混合有機(jī)溶液的pH值，pH值調(diào)整劑采用40~60城％乳酸，反之pH值調(diào)整劑采用 40 60wt。/。氨水。
4、 如權(quán)利要求1所述的硼化物多孔陶瓷的制備方法，其特征在于將陶瓷粉體與混合有機(jī)溶液按照重量百分比60~90: 10~40混合后加球石研磨后，再真空處理至漿料中沒有氣 泡逸出，制成均勻懸浮陶瓷漿料。
5、 如權(quán)利要求1所述的硼化物多孔陶瓷的制備方法，其特征在于硼化物陶瓷粉體為1: l硼化鉿-氮化硅粉體，1: l硼化鉿-碳化硅粉體，1: 1硼化鋯-氮化硅粉體，1: 1硼化鋯-碳化硅粉體的任一種。
6、 如權(quán)利要求1所述的硼化物多孔陶瓷的制備方法，其特征在于表面活性劑為正己 醇、正庚烷、垸基醇酰胺磷酸脂、脂肪醇聚氧乙烯醚磷酸脂、辛基苯基聚氧乙烯醚、聚丙烯 酸銨、聚氧乙烯山梨醇酐單油酸酯、鼠李糖脂、十六烷苯磺酸的任一種，加入量為懸浮陶瓷漿料的0.1~2wt%。
7、 如權(quán)利要求l所述的硼化物多孔陶瓷的制備方法，其特征在于引發(fā)劑采用濃度為l~5wt%的過硫酸銨溶液，加入量為外加0.01~0.2wt%，催化劑采用N,N,N,N-四甲基已二 胺，加入量為外加0.01~0.2wt%。
8、 如權(quán)利要求1所述的硼化物多孔陶瓷的制備方法，其特征在于加有發(fā)泡劑的懸浮 陶瓷漿料在氮?dú)猸h(huán)境中強(qiáng)力攪拌1~20分鐘，使懸浮陶瓷漿料充分發(fā)泡。
9、 如權(quán)利要求1所述的氮化硅多孔陶瓷的制備方法，其特征在于坯體的脫脂溫度為60(TC 130(TC，脫脂時(shí)間不低于0.5小時(shí)，然后在1600 210(TC的溫度范圍內(nèi)、在氫氣或氬 氣或氮?dú)鈿夥罩袩?0~180分鐘，制得硼化物多孔陶瓷。
全文摘要
本發(fā)明提供一種硼化物多孔陶瓷的制備方法，包括懸浮陶瓷漿料的制備、發(fā)泡、成型和燒成，其特征在于將制備的懸浮陶瓷漿料外加一定量發(fā)泡劑在氮?dú)猸h(huán)境中強(qiáng)力攪拌一定時(shí)間形成直徑為5～600μm的氣泡，然后外加引發(fā)劑和催化劑繼續(xù)攪拌0.5～3分鐘得到多孔漿料，將多孔漿料注入非吸水模具中，在氮?dú)獗Ｗo(hù)下室溫放置1分鐘～48小時(shí)，然后在60～150℃的溫度下時(shí)間為10分鐘～6小時(shí)固化成型，然后脫模干燥，使坯體的含水率低于0.5wt％以下，將干燥后的坯體脫脂，并在一定條件下燒成。由于陶瓷粉體在懸浮陶瓷漿料中分布均勻，且采用特殊的發(fā)泡原理，使制得的多孔漿料氣泡多且大小、分布均勻，由其制成的硼化物多孔陶瓷坯體顯微結(jié)構(gòu)、密度均勻，制得的硼化物多孔陶瓷成品率高。
文檔編號C04B35/58GK101591170SQ20081001671
公開日2009年12月2日 申請日期2008年5月30日 優(yōu)先權(quán)日2008年5月30日
發(fā)明者唐竹興, 田貴山 申請人:山東理工大學(xué)