一種碳化硅蜂窩陶瓷泥料及煉泥方法
【專利說明】一種碳化硅蜂窩陶瓷泥料及煉泥方法 所屬技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明涉及碳化硅陶瓷材料，特別是一種碳化硅蜂窩陶瓷泥料及煉泥方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 碳化硅蜂窩陶瓷是近年來開發(fā)的一種結(jié)構(gòu)似蜂窩形狀的新型陶瓷產(chǎn)品。由最早 使用在小型汽車尾氣凈化到今天廣泛應(yīng)用在化工、電力、冶金、石油、電子電器、機(jī)械等工業(yè) 中，而且越來越廣泛陶瓷蜂窩不僅具有優(yōu)良的常溫力學(xué)性能，如高的抗彎強(qiáng)度、優(yōu)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(shù)，而且高溫力學(xué)性能（強(qiáng)度、抗蠕變 性等）是已知陶瓷材料中最佳的。專利申請?zhí)?00610106781. 8、名稱"壁流式蜂窩陶瓷載 體配料及拌泥方法"，該專利中的配料采用單一純碳化硅粉末，添加面粉水溶液充分?jǐn)嚢瑁?密封存儲保存。缺點：1.配料中作為蜂窩陶瓷孔道骨架的純碳化硅粉末粒度峰值單一，不 利于多元化孔徑通道的形成，無法獲得高捕集率的蜂窩陶瓷載體。2.攪拌方式易形成揚塵， 攪拌機(jī)滾桶易吸附質(zhì)量較輕的粉末，攪拌粉末混合不均勻。3.面粉混合溶液易形成團(tuán)聚現(xiàn) 象，且易沉淀。4.陳腐保存過程泥坯表面水分易揮發(fā)，形成的硬料顆粒易堵塞擠出模具，造 成部分蜂窩陶瓷通道壁拉傷或缺失。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的是解決現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，提供一種以不同粒徑的碳化硅粉末作 為孔道骨架，若干添加劑為輔料，混合成為高塑性和高粘性的一種碳化硅蜂窩陶瓷泥料及 煉泥方法。
[0004] 本發(fā)明的技術(shù)方案是：一種碳化硅蜂窩陶瓷泥料，其特征在于碳化硅蜂窩陶瓷泥 料是以重量百分比為5-20%的粒徑為0. 5-1. 5ym的碳化硅粉末，70-90%的粒徑為6-20ym 的碳化硅粉末和4-10%的粒徑為15-40ym的碳化硅為主料，輔料的重量百分比是以主料為 配重基數(shù)，其中：粘結(jié)劑為碳化硅主料重量的4-11%、造孔劑為碳化硅主料重量的6-10%、潤 滑劑為碳化硅主料重量的4-20%、高聚物脫模劑為碳化硅主料重量的0. 5-5%、水為碳化硅 主料重量的15-30%、增塑劑為碳化硅主料重量的1-5%。
[0005]上述粘結(jié)劑為純度在98%以上的羥丙基甲基纖維素、甲基纖維素、聚乙烯醇中的 一種或兩種以上的任意比例復(fù)配； 造孔劑為純度在98%以上、粒度在15-30微米的石墨、碳粉、煤粉中的一種或兩種以上 的任意比例復(fù)配； 潤滑劑為純度在99%以上的乙醇、桐油、機(jī)油中的一種或兩種以上的任意比例復(fù)配； 增塑劑為純度在98. 5 %以上的甘油、多元醇、乙基甲基硫酸銨中的一種或兩種以上的 任意比例復(fù)配。
[0006]水采用純水。
[0007]-種碳化硅蜂窩陶瓷泥料的煉泥方法，其煉泥步驟為： 1)混料：將三種不同粒徑的碳化硅主料加入攪拌機(jī)中，攪拌5-75分鐘； 2) 在碳化硅主料充分混合后，加入粘結(jié)劑、造孔劑，攪拌10-30分鐘后，加入潤滑劑、脫 模劑攪拌30-60分鐘，然后加入水和增塑劑，攪拌30-60分鐘后，將泥料裝袋、抽真空密封， 放置3-5天進(jìn)行陳腐； 3) 捏合煉泥：將上述陳腐后的泥料放入捏合機(jī)中進(jìn)行捏合煉泥，煉泥時間1-2小時后， 將泥料裝袋、抽真空密封，二次陳腐3-5天； 4) 擠壓成型：將二次陳腐后的泥料放入擠壓機(jī)中進(jìn)行擠壓成型。
[0008] 上述捏合煉泥過程中，每隔5-10分鐘調(diào)整捏合機(jī)的轉(zhuǎn)動方向。
[0009] 上述工藝步驟中的兩次陳腐過程是將泥料放置在不透光的室內(nèi)架子上，保持室內(nèi) 溫度在10-25°c左右，空氣濕度在40%-70%條件下靜置。
[0010] 本發(fā)明技術(shù)方案的優(yōu)點在于： (1) 使用不同粒徑的碳化硅粉末作為孔道骨架，有利于多元化孔徑通道的形成； (2) 采用石墨、碳粉、煤粉做為造孔劑，更有助于燒結(jié)形成微孔。
[0011] (3)泥料經(jīng)過兩次陳腐后捏合煉泥，使泥料更具有粘結(jié)性和塑性，增大了泥料的密 度，提高擠出蜂窩泥坯的通道質(zhì)量和數(shù)目。
[0012] 本發(fā)明以不同粒徑的碳化硅粉末作為孔道骨架，若干添加劑為輔料，混合成為高 塑性和高粘性的泥料，經(jīng)擠出、燒結(jié)，蜂窩陶瓷的各項性能有了大幅度的提高。例如顯氣孔 率現(xiàn)有技術(shù)的數(shù)值在15-35%，利用本技術(shù)方案獲得的產(chǎn)品為27 - 43%，吸水率現(xiàn)有技術(shù) 的數(shù)值在12-16%，利用本技術(shù)方案獲得的產(chǎn)品為16 - 19%，空隙率現(xiàn)有技術(shù)的數(shù)值在 42-55%，利用本技術(shù)方案獲得的產(chǎn)品為50-60%，抗壓強(qiáng)度A向現(xiàn)有技術(shù)的數(shù)值多12Mpa， 利用本技術(shù)方案獲得的產(chǎn)品數(shù)值為多15Mpa，抗壓強(qiáng)度B向現(xiàn)有技術(shù)的數(shù)值多3Mpa，利用本 技術(shù)方案獲得的產(chǎn)品數(shù)值為多5Mpa，熱抗震性檢測以6°C/min升溫至650°C，保溫30分鐘 后，取出在空氣中自然冷卻至溫室為一次，循環(huán)共3次，檢驗結(jié)果3次均無裂紋和破損。 [0013] 綜上所述，利用本發(fā)明提供的技術(shù)方案生產(chǎn)出的碳化硅蜂窩陶瓷產(chǎn)品的各項技術(shù) 指標(biāo)與現(xiàn)有技術(shù)相比有明顯的提尚。
【具體實施方式】
[0014] 以碳化硅主料100克為例，說明如下。
[0015] 實施例1 : 分別稱取粒度在6-20ym的碳化硅70克，粒度在15-40ym的碳化硅10克，粒度在 0. 5-1. 5ym的碳化硅20克。以上述原粉為配重基數(shù)，稱取羥丙基甲基纖維素4克、碳粉6 克、桐油20克、高聚物脫模劑5克、水30克、甘油5克備用，將甘油與水混合、攪拌成為甘油 水溶液。
[0016] 煉泥步驟如下： 1) 混料：將上述稱好的三種不同粒徑范圍的碳化硅主料加入攪拌機(jī)中，攪拌5分鐘，使 其混合均勻； 2) 在碳化硅主料充分混合后，加入上述稱取的羥丙基甲基纖維素、碳粉攪拌30分鐘 后，加入桐油、脫模劑攪拌40分鐘，然后加入甘油水溶液攪拌60分鐘后，將泥料取出、裝袋、 抽真空密封，放置在不透光的室內(nèi)架子上，保持室內(nèi)溫度在l〇°C左右，空氣濕度在40%左右 條件下靜置3天進(jìn)行陳腐； 3) 捏合煉泥：將上述陳腐3天后的泥料放入捏合機(jī)中進(jìn)行捏合煉泥，煉泥1小時后，將 泥料取出、裝袋、抽真空密封，二次陳腐5天，陳腐條件與第一次陳腐條件相同； 4) 擠壓成型：將二次陳腐后的泥料放入擠壓機(jī)中進(jìn)行擠壓成型。
[0017]實施例 2-4: 在實施例1的基礎(chǔ)上，改變主料和輔料的配比關(guān)系如下表，其余條件不變。
【主權(quán)項】
1. 一種碳化硅蜂窩陶瓷泥料，其特征在于碳化硅蜂窩陶瓷泥料是以重量百分比為 5-20%的粒徑為0. 5-1. 5 ym的碳化硅粉末，70-90%的粒徑為6-20 ym的碳化硅粉末和 4-10%的粒徑為15-40 ym的碳化硅為主料，輔料的重量百分比是以主料為配重基數(shù)，其 中：粘結(jié)劑為碳化硅主料重量的4-11%、造孔劑為碳化硅主料重量的6-10%、潤滑劑為碳化 硅主料重量的4-20%、高聚物脫模劑為碳化硅主料重量的0. 5-5%、水為碳化硅主料重量的 15-30%、增塑劑為碳化硅主料重量的1-5%。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種碳化硅蜂窩陶瓷泥料，其特征在于上述粘結(jié)劑為純度 在98%以上的羥丙基甲基纖維素、甲基纖維素、聚乙烯醇中的一種或兩種以上的任意比例 復(fù)配； 造孔劑為純度在98%以上、粒度在15-30微米的石墨、碳粉、煤粉中的一種或兩種以上 的任意比例復(fù)配； 潤滑劑為純度在99%以上的乙醇、桐油、機(jī)油中的一種或兩種以上的任意比例復(fù)配； 增塑劑為純度在98. 5 %以上的甘油、多元醇、乙基甲基硫酸銨中的一種或兩種以上的 任意比例復(fù)配； 水采用純水。
3. -種碳化硅蜂窩陶瓷泥料的煉泥方法，其煉泥步驟為： 1) 混料：將三種不同粒徑的碳化硅主料加入攪拌機(jī)中，攪拌5-75分鐘； 2) 在碳化硅主料充分混合后，加入粘結(jié)劑、造孔劑，攪拌10-30分鐘后，加入潤滑劑、脫 模劑攪拌30-60分鐘，然后加入水和增塑劑，攪拌30-60分鐘后，將泥料裝袋、抽真空密封， 放置3-5天進(jìn)行陳腐； 3) 捏合煉泥：將上述陳腐后的泥料放入捏合機(jī)中進(jìn)行捏合煉泥，煉泥時間1-2小時后， 將泥料裝袋、抽真空密封，二次陳腐3-5天； 4) 擠壓成型：將二次陳腐后的泥料放入擠壓機(jī)中進(jìn)行擠壓成型。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種碳化硅蜂窩陶瓷泥料的煉泥方法，其特征在于上述捏 合煉泥過程中，每隔5-10分鐘調(diào)整捏合機(jī)的轉(zhuǎn)動方向。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種碳化硅蜂窩陶瓷泥料的煉泥方法，其特征在于上述工 藝步驟中的兩次陳腐過程是將泥料放置在不透光的室內(nèi)架子上，保持室內(nèi)溫度在10_25°C 左右，空氣濕度在40%-70%條件下靜置。
【專利摘要】本發(fā)明涉及碳化硅陶瓷材料，特別是一種碳化硅蜂窩陶瓷泥料及煉泥方法，其中碳化硅蜂窩陶瓷泥料是由不同粒徑的碳化硅為主料，添加粘結(jié)劑、造孔劑、潤滑劑、高聚物脫模劑、水和增塑劑，通過混料、兩次陳腐等煉泥步驟后，可獲得具有高塑性和高粘性的用于生產(chǎn)碳化硅蜂窩陶瓷的泥料。利用本發(fā)明提供的技術(shù)方案生產(chǎn)出的碳化硅蜂窩陶瓷產(chǎn)品的各項技術(shù)指標(biāo)與現(xiàn)有技術(shù)相比有明顯的提高。
【IPC分類】C04B38-00, C04B35-565
【公開號】CN104876624
【申請?zhí)枴緾N201510263886
【發(fā)明人】姜偉, 張光榮, 彭程, 李曉臣
【申請人】寧夏機(jī)械研究院股份有限公司
【公開日】2015年9月2日
【申請日】2015年5月22日