碳化硅制作多孔陶瓷方法
碳化硅多孔陶瓷制备工艺研究
碳化硅多孔陶瓷制备工艺研究作者：亢春永来源：《文化产业》2015年第05期摘要：多孔碳化硅陶瓷的耐磨性、高温强度、抗热震性以及耐腐蚀性与传统陶瓷相比有着明显的优势，因此引起了广泛的关注。
随着现代科技的不断发展，此类材料广泛应用于过滤分离、环境保护、吸声降噪、航空航天、生物医学和能源化工等各个领域。
本文结合笔者工作经验，对比多孔碳化硅陶瓷传统制备和现代制备工艺，对相关制备工艺作出展望。
关键词：碳化硅；多孔陶瓷；制备工艺；中图分类号： TM281+.1 文献标识码：A 文章编号：一、传统工艺制备（一）有机泡沫浸渍法应用该项制备工艺以有机泡沫为骨架，完成浸浆、干燥工序后，经过高温烧制完成。
有机物在陶瓷烧制的过程中挥发，留下网络结构的陶瓷体。
这项工艺的特殊之处在于制备好的浆料能够均匀地覆盖在开孔三维网状骨架机构的有泡沫体上，经过干燥烧制后，有机泡沫层消失，留下网眼型的孔隙。
设备少、工艺过程简单、成本低是该项制备工艺的优点。
这种工艺烧制出来的陶瓷孔隙度高且气孔之间相互贯通，工业化生产应用广泛。
水基浆料的应用既满足了现代环保制作要求，同时也降低了制作成本。
但这种制造工艺也存在一定缺陷，由于水基浆料和有机泡沫材料的兼容性不够，制品强度无法保证。
要想改善碳化硅泡沫陶瓷的力学性能，减少挂浆陶瓷胚体在加工过程中出现涂盖不均和孔筋裸露的现象发生，可以通过液相渗硅、增加挂浆量或改进烧成工艺实现。
挂浆量的增加可以在陶瓷浆料中添加粘结剂、分散剂、流变剂、浆料表面活性剂等一系列添加剂来增加有机泡沫的粘附性能。
（二）造孔剂添加法应用这种工艺在陶瓷配料中加入造孔剂，造孔剂占据胚体孔隙中占据一定空间，烧结工序完成后，造孔剂脱离胚体，原先占据的空间形成气孔，为碳化硅泡沫陶瓷的制备做好准备。
这项工艺的优点在于，通过温度和时间的改变可控制调整产品的强度和空隙率。
普通工艺烧制时，烧成温度过高时，形成液增多，闭口气孔增加，孔隙率过低，达不到要求；烧制温度过低时，液相量减小，产品强度无法满足要求。
碳化硅多孔陶瓷制备技术研究进展
Ｄｅ ｅｏ ｍ ｅ ｆＰｏ ｏ ｓＳｉ Ｃｅ ａ ｉｓＰｒ ｐａ ａ ｉｎ Ｔｅ ｈｎ ｌ ｇ ｖ ｌ ｐ ｎｔｏ ｒ ｕ Ｃ ｒ ｍ ｃ ｅ ｒ ｔｏ ｃ ｏ ｏ ｙ
ＺＨＯＵ ａ ｇ ａ ｇ， ＡＮＧ ｉＬＩ Ｈｏ ｇ ｈ ａ ， ｉ Ｘｉｎ ｙ ｎ Ｗ Ｈｕ ， Ｕ ｎ ｚ ｕ ｎ ＬＩ ｅ Ｊ
用领域也具有潜在的应用前景 。碳化硅多孔陶瓷材料的应用 已 遍及冶金 、 化工、 电子 、 能源 、 航空 、 环保 、 物等 多个 领域ｌ 。 生 ＿ ８ ］
寸一定 的条件下 ， 随造孔剂 含量的增加 ， 显气孔 率增 大 ， 而体 积
密度 与抗压 强度则减小 ］ 。
随着对碳化硅多孔陶瓷工业需求的增多及对材料使用 目的
维普资讯
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材料 导报
２０ ０ ７年 ５月 第 ２ 卷 专辑 Ⅷ １
碳化 硅 多孔 陶瓷 制备 技 术研 究进 展
周 向阳 ， 辉 ， 王 刘宏 专 ， 劫 李
（ 中南大学 冶金科学 与工程学 院 ， 长沙 ４０ ８ ） １ ０ ３
杂、 气孔结构各异 的制 品 ， 工艺过程 简单 ， 添加剂少 ， 成本 较低 ； 缺点是难以制取高气孔率制品 ， 气孔分布均匀性较差 ， 对造孔剂
摘 要 分 别 对 碳 化 硅 多孔 陶瓷 的 主 要 制 备 方 法 进 行 了 阐述 ， 析 了这 些制 备 方 法 的主 要 优 缺 点 ， 分 并指 出将 来 的
研 究重点应是 高性 能碳化硅 多孔 陶瓷 的低成本制备技术及其 应用领域 的进 一步拓展 。另外， 各种制备 工艺条件 同碳 化硅 多孔 陶瓷性能之 间的内在联 系研 究也应该进一步深化 。 关键词 碳化硅多孔陶瓷 制备技术 低成本
SiC多孔陶瓷的研究与制备
S1C多孔陶瓷的研究与制备江超余少华余开明(中国轻工业陶瓷研究所江西景德镇333000)摘要采用添加造孔剂法制备SiC多孔陶瓷。
笔者研究了2种造孔剂对多孔陶瓷的吸水率、气孔率、体积密度以及抗折强度的影响，还研究了4种烧成温度对SiC多孔陶瓷的性能影响。
实验结果表明：当配方组成为SiC85%、苏州土5%、造孔剂10%,外加5%的PVA,在20MPa的压力下干压成形，于四组不同温度下烧成，在1280C下，10%的木屑和炭粉分别作为造孔剂的SiC多孔陶瓷的气孔率为32.37%和40.21%,其中以10%的木屑为造孔剂的SiC多孔陶瓷抗折强度可达55.29MPa。
关键词SiC多孔陶瓷造孔剂性能中图分类号:TQ174.75文献标识码:A文章编号：1002—2872(2020)12—0029—04Research And Preparation of SiC Porous CeramicsJIANG t Chao,YU Shaohua,YU Kaiming(Ceramic Research Institute of Light Industry of China,Jiangxi,Jingdczhcn, 333000,China)Abstract：SiC porous ceramics were prepared by adding porosity agent.'The effects of two kinds of pore making agents on waterabsorption,porosity,volumedensityandflexuralstrengthofporousceramicswerestudied.Thee f ectsoffourfiring temperaturesonthepropertiesofSiCporousceramicswerealsostudied.Experimentalresultsshowthatwhentheformula composition of SiC85%,Suzhou soil,pore—forming agent10%,5%and5%of PVA,under the pressure of20MPa dry pressing molding,in four groups of firing at different temperatures and under1280°C,10%of sawdust and coal powder as pore—forming agent,respectively,the porosity of porous SiC ceramics were32.37%and40.31%,of which10%of saw dustaspore—formingagentoftheSiCporousceramicsflexuralstrengthof55.29MPa.Keywords:SiCporousceramics;Poreformer;Performance前言SiC多孔陶瓷是一种内部结构中有很多气孔的新型功能材料。
多孔SiC陶瓷的制备与应用
多孔SiC陶瓷的制备与应用摘要多孔SiC陶瓷具有高温强度高、抗氧化、耐磨蚀、抗热震、较高的热导率及微波吸收能力等特点，在过滤材料、复合材料骨架、催化剂载体和吸声材料方面应用广泛。
本文从产业化及应用的视角，综述多孔SiC陶瓷的多种制备技术及工艺特点，介绍多孔SiC陶瓷的应用情况，展望其发展方向并提出技术发展建议。
关键词多孔陶瓷;SiC;制备技术;应用0 前言多孔陶瓷是指经过特殊成型和高温烧结工艺制备的一种具有较多孔洞的无机非金属材料[1]，具有耐高温、开口孔隙率高、比表面积大、孔结构可控等特点，因而在吸附、分离、过滤、分散、渗透、换热隔热、吸声、隔音、催化载体、传感以及生物医学等方面都有着广泛的应用[2]。
商业化的多孔陶瓷以SiC、SiO2、Al2O3等材质为主。
多孔SiC陶瓷还具有高温强度高、抗氧化、耐磨蚀、抗热震好、比重小、较高的热导率及微波吸收能力等特点，在过滤材料、催化剂载体、吸声材料和复合材料骨架材料方面应用广泛。
本文以多孔SiC陶瓷材料为例，从产业化及应用的视角，综述多孔陶瓷的多种制备方法以及工艺特点，介绍其应用，并为高性能多孔SiC陶瓷的发展和应用提出了建议。
1 制备技术本文根据多孔陶瓷孔隙成因及成型工艺特点，将其制备方法分为：造孔剂法、有机泡沫浸渍法、3D打印法、模板法以及其他方法，详述如下：1.1 造孔剂法造孔剂法基本原理是在陶瓷配料中添加可烧失的造孔剂，利用造孔剂在陶瓷坯体中占据一定空间，经过排塑和高温烧结等方法让造孔剂离开基体从而形成孔隙，从而得到多孔陶瓷。
造孔剂法制备多孔陶瓷的工艺流程与传统的陶瓷工艺类似，主要有混料、成型和烧结等工序，成型工艺可以选用模压、挤压、等静压、注射和注浆等。
多孔陶瓷中气孔的大小、形状和孔隙率决定于造孔剂颗粒的大小、形态以及用量，因此关键在于造孔剂的种类和用量的选用。
郭兴忠[3]等采用淀粉为造孔剂，氧化铝和氧化钇为烧结助剂，以传统造粒粉模压工艺成型，制备了多孔SiC陶瓷，發现高造孔剂含量是可以产生大的气孔和较高的气孔率，通过调节造孔剂用量可以控制和调节孔结构，淀粉对多孔碳化硅陶瓷的物相成分没有影响。
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碳化硅制作多孔陶瓷方法Silicon carbide (SiC) is a popular material for making porous ceramics due to its high temperature stability, chemical inertness, and thermal shock resistance. 碳化硅（SiC）是制作多孔陶瓷材料的主要材料之一，因为它具有高温稳定性、化学惰性和抗热震性。
There are several methods that can be used to make porous ceramics using silicon carbide. 有几种方法可以使用碳化硅制作多孔陶瓷。
One such method involves the use of sacrificial templates, where a material is used as a template, and then removed, leaving behind the porous structure. 其中一种方法涉及使用牺牲模板，其中一种材料被用作模板，然后被去除，留下多孔结构。
Another method is the foam impregnation technique, where a pre-made foam structure is impregnated with a silicon carbide slurry and then fired to create the porous ceramic. 另一种方法是泡沫浸渍技术，其中预制泡沫结构被浸渍硅 carbide浆料，然后烧结成多孔陶瓷。
Each method has its advantages and disadvantages, and the choice of method depends on the specific requirements of the application. 每种方法都有其优缺点，选择方法取决于具体应用的要求。
In this article, we will explore the process of making porous ceramics using silicon carbide, the different methods that can be used, and the potential applications of porous silicon carbide ceramics. 在本文中，我们将探讨使用碳化硅制作多孔陶瓷的过程，可使用的不同方法以及多孔碳化硅陶瓷的潜在应用。
The first step in making porous ceramics using silicon carbide is the preparation of the silicon carbide powder. 制作多孔陶瓷使用碳化硅的第一步是准备碳化硅粉末。
This involves crushing and grinding raw silicon carbide into a fine powder, which will be used to make the slurry or foam required for the specific method being used. 这涉及将原始碳化硅粉末粉碎和研磨成细粉，该细粉将用于制作所使用的具体方法所需的浆料或泡沫。
The next step is to prepare the slurry or foam, depending on the method being used. 接下来的一步是根据所使用的方法准备浆料或泡沫。
For the sacrificial template method, the silicon carbide powder is mixed with a binder and formed into a slurry, which is then cast into the template. 对于牺牲模板的方法，碳化硅粉末与粘合剂混合并形成浆料，然后浇注到模板中。
For the foam impregnation method, the pre-made foam structure is soaked in a silicon carbide slurry, which fills the pores of the foam. 对于泡沫浸渍法，预制泡沫结构被浸泡在碳化硅浆料中，填满泡沫的孔隙。
Once the slurry or foam has been prepared, the next step is to remove the template or foam, leaving behind the porous silicon carbide structure. 一旦准备好了浆料或泡沫，下一步就是去除模板或泡沫，留下多孔碳化硅结构。
This is typically done through a process of drying and firing, where the template material is burned away or the foam is burned off, leaving behind the porous structure. 这通常通过干燥和烧结的过程来完成，其中模板材料被燃烧掉或泡沫被燃烧掉，留下多孔结构。
There are several advantages to using silicon carbide for making porous ceramics. 使用碳化硅制作多孔陶瓷有几种优势。
One of the main advantages is the high temperature stability of silicon carbide. 其中一个主要的优势是碳化硅的高温稳定性。
This makes it ideal for applications where the porous ceramic will be exposed to high temperatures, such as in gas filtration or catalysis. 这使其成为多孔陶瓷将暴露在高温下的应用的理想选择，例如在气体过滤或催化中。
Additionally, silicon carbide is chemically inert, meaning it will not react with the substances it comes into contact with. 此外，碳化硅具有化学惰性，这意味着它不会与其接触的物质发生反应。
This is important for applications where the porous ceramic will be used in corrosive environments. 这对于多孔陶瓷将在腐蚀性环境中使用的应用非常重要。
Furthermore, silicon carbide has excellent thermal shock resistance, which means it can withstand rapid changes in temperature without cracking or breaking. 此外，碳化硅具有出色的抗热震性，这意味着它可以在温度迅速变化时不会开裂或破裂。
This makes it suitable forapplications where the porous ceramic will be subject to rapid temperature fluctuations, such as in thermal energy storage. 这使其适用于多孔陶瓷将受到快速温度波动的应用，例如在热能储存中。
In addition to its material properties, silicon carbide offers flexibility in terms of the methods that can be used to make porous ceramics. 除了其材料性能外，碳化硅在制作多孔陶瓷的方法方面提供了灵活性。
The sacrificial template method is a versatile approach that can be used to create a wide range of pore structures and sizes, depending on the template material and processing conditions. 牺牲模板法是一种多功能的方法，可以根据模板材料和加工条件创造各种孔洞结构和尺寸。
This makes it suitable for applications where precise control over the pore structure is required, such as in membrane filtration. 这使其适用于需要对孔结构进行精确控制的应用，如膜过滤。
On the other hand, the foam impregnation method offers a simpler and more cost-effective approach for creating porous ceramics, especially for large-scale production. 另一方面，泡沫浸渍法为制造多孔陶瓷提供了一种更简单、成本更低的方法，尤其是大规模生产时。
This method can also be used to create complex and intricate pore structures by using different foam materials and impregnation techniques. 该方法还可通过使用不同的泡沫材料和浸渍技术创造复杂、错综复杂的孔结构。
Overall, the ability tochoose from a variety of methods allows for greater flexibility and customization in the production of porous silicon carbide ceramics. 总的来说，可以从各种方法中选择允许在生产多孔碳化硅陶瓷时拥有更大的灵活性和定制性。