一種擠壓成型制備氮化硅蜂窩陶瓷的方法
【專利摘要】本發明公開了一種擠壓成型制備氮化硅蜂窩陶瓷的方法，按照重量份數計，將65-70份氮化硅粉、2-4份燒結助劑和2-3份粘結劑進行干混，然后相繼加入12-20份水和5-8份甘油輪碾15-25min得均勻的泥料，將泥料放入柱塞式模具中在常溫下擠壓，切割后40-50℃下烘干，干燥后于550-600℃下排膠，1700-1800℃，0.3-0.8MPa的氮氣環境下燒結1-3h即得。通過本發明的擠壓成形方法制備的氮化硅蜂窩陶瓷，燒結后的氣孔率為40%左右，在汽車尾氣處理領域有望取代傳統的堇青石蜂窩陶瓷。
【專利說明】一種擠壓成型制備氮化硅蜂窩陶瓷的方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于蜂窩陶瓷材料【技術領域】，涉及一種制備蜂窩陶瓷的方法，具體涉及一種擠壓成型制備氮化硅蜂窩陶瓷的方法。
【背景技術】
[0002]碳化硅多孔陶瓷是以碳化硅為主要成分的陶瓷，不僅具有優良的常溫力學性能，如高的抗彎強度、優良的抗氧化性、良好的耐腐蝕性、高的抗磨損以及低的摩擦系數，而且高溫力學性能，如強度、抗蠕變性等是已知陶瓷材料中最佳的。熱壓燒結、無壓燒結、熱等靜壓燒結的材料，其高溫強度可一直維持到1600°C，是陶瓷材料中高溫強度最好的材料。抗氧化性也是所有非氧化物陶瓷中最好的。碳化硅多孔陶瓷的缺點是斷裂韌性較低，即脆性較大，為此近幾年以碳化硅多孔陶瓷為基的復相陶瓷，如纖維或晶須補強、異相顆粒彌散強化、以及梯度功能材料相繼出現，改善了單體材料的韌性和強度。碳化硅多孔陶瓷在石油、化工、微電子、汽車、航天、航空、造紙、激光、礦業及原子能等工業領域獲得了廣泛的應用。
[0003]當前制備多孔氮化硅陶瓷主要有三種工藝路線:可控燒結法，改變燒結助劑種類、含量和燒結氣氛等；添加造孔劑法，如淀粉等；碳熱還原法，以二氧化硅為起始原料。利用前兩種方法很容易得到氣孔率在70%以下的多孔氮化硅陶瓷，而由于碳熱還原法反應過程中大約44%左右的質量損失，這種工藝更適合制備70%以上氣孔率的多孔氮化硅陶瓷。雖然以上三種工藝路線各有優點，然而從成形角度考慮，以前研究者主要利用干壓法來首先制備多孔氮化硅的坯體，但干壓法的主要問題是不利于制備具有復雜形狀的制品如蜂窩陶瓷。
【發明內容】
[0004]為了克服現有技術 的不足，本發明提供了一種擠壓成形制備氮化硅蜂窩陶瓷的方法。
[0005]本發明的擠壓成形制備氮化硅蜂窩陶瓷的方法采用下述技術方案:按照重量份數計，將65-70份氮化硅粉、2-4份燒結助劑和2-3份粘結劑進行干混，然后相繼加入12-20份水和5-8份甘油輪碾15-25min得均勻的泥料，將泥料放入柱塞式模具中在常溫下擠壓，切割后40-50°C下烘干，干燥后于550-600°C下排膠，1700-1800°C, 0.3-0.8MPa的氮氣環境下燒結l_3h。
[0006]所述的燒結助劑為氧化釔，粘結劑為甲基纖維素或桐油。
[0007]通過本發明的擠壓成形方法制備的氮化硅蜂窩陶瓷，燒結后的氣孔率為40%左右，在汽車尾氣處理領域有望取代傳統的堇青石蜂窩陶瓷。
【具體實施方式】
[0008]下面結合實施例對本發明的擠壓成形制備氮化硅蜂窩陶瓷的方法進行詳細闡述，以使本發明的優點和特征能更易于被本領域技術人員理解，從而對本發明的保護范圍做出更為清楚明確的界定。
[0009]本發明方法所用的原料氮化硅粉、氧化釔、甲基纖維素、桐油和甘油均為市場購得，其中氮化硅粉平均粒徑約為I微米，氧化釔、甲基纖維素、桐油和甘油均為化學純。
[0010]采用柱塞式擠壓模具，其料筒直徑為30mm，錐形模具的入口角度為32度。
[0011]實施例1
將氮化硅粉650g、燒結助劑氧化釔20g和粘結劑甲基纖維素20g進行干混，然后相繼加入120g水和50g甘油輪碾15min得均勻的泥料，將泥料放入柱塞式模具中在常溫下擠壓，切割后40°C下烘干，干燥后于550°C下排膠，1700°C,0.3MPa的氮氣環境下燒結3h。
[0012]實施例2
將氮化硅粉700g、燒結助劑氧化釔40g和粘結劑甲基纖維素30g進行干混，然后相繼加入200g水和80g甘油輪碾25min得均勻的泥料，將泥料放入柱塞式模具中在常溫下擠壓，切割后50°C下烘干，干燥后于600°C下排膠，1800°C，0.8MPa的氮氣環境下燒結lh。
[0013]實施例3
將氮化硅粉680g、燒結助劑氧化釔30g和粘結劑甲基纖維素25g進行干混，然后相繼加入150g水和60g甘油輪碾20min得均勻的泥料，將泥料放入柱塞式模具中在常溫下擠壓，切割后45°C下烘干，干燥后于580°C下排膠，1750°C,0.5MPa的氮氣環境下燒結2h。
[0014]實施例4
將氮化硅粉680g、燒結助劑氧化釔30g和粘結劑桐油25g進行干混，然后相繼加入150g水和60g甘油輪碾20min得均勻的泥料，將泥料放入柱塞式模具中在常溫下擠壓，切割后45°C下烘干，干燥后于580°C下排膠，1750°C,0.5MPa的氮氣環境下燒結2h。
[0015]由阿基米德排水法測試所得氮化硅蜂窩陶瓷的氣孔率，為38-41%不等。
[0016]上述實施例不以任何方式限制本發明，凡是采用等同替換或等效變換的方式獲得的技術方案均落在本發明的保護范圍內。
【權利要求】
1.一種擠壓成型制備氮化硅蜂窩陶瓷的方法，包括以下步驟:按照重量份數計，將.65-70份氮化硅粉、2-4份燒結助劑和2-3份粘結劑進行干混，然后相繼加入12-20份水和.5-8份甘油輪碾15-25min得均勻的泥料，將泥料放入柱塞式模具中在常溫下擠壓，切割后.40-50°C下烘干，干燥后于550-600°C下排膠，1700-1800°C,0.3-0.8MPa的氮氣環境下燒結l-3h。
2.根據權利要求1所述的擠壓成型制備氮化硅蜂窩陶瓷的方法，其特征在于:所述的燒結助劑為氧化釔。
3.根據權利要求1所述的擠壓成型制備氮化硅蜂窩陶瓷的方法，其特征在于:所述的粘結劑為甲基纖維素或桐油。
【文檔編號】C04B38/00GK103508749SQ201210200626
【公開日】2014年1月15日 申請日期:2012年6月18日 優先權日:2012年6月18日
【發明者】楊忠輝 申請人:蘇州忠輝蜂窩陶瓷有限公司