多孔碳化硅陶瓷的制备时应注意的事项
碳化硅晶体是高强度共价键结合的晶体,自扩散系数很低,且碳化硅在一般压力和温度条件下,不出现液相,决定了碳化硅陶瓷坯体具有难以烧成致密的特点,需要添加各种烧结助剂辅助烧成,因此烧结助剂成为多孔碳化硅烧成工艺研究的重点之一。
在制备多孔碳化硅陶瓷过程,为提高气孔率,需要添加提高陶瓷气孔率的物质,即俗称的造孔剂或发泡剂。因此,在制备多孔碳化硅陶瓷烧成工艺研究中,造孔剂(发泡剂)是人们一直研究关注的另一重点。
目前得到广泛应用的造孔剂(发泡剂)主要有如下几种:锯末、碳粉、石墨、淀粉、糊精、酵母粉、硅粉、树脂颗粒等。有机造孔剂因其密度小、造孔效率高、易消除的优点,得到了更广泛的应用,而无机造孔剂仅占少数。根据造孔剂在多孔碳化硅陶瓷制备过程中成孔机理机制的差异,分为如下4类:
一、挥发性造孔剂:仅在成型过程中占有体积空间,且不与坯体其中他原料发生化学反应,干燥或是烧成过程迅速挥发的物质,如萘、醌、冰(冷冻干燥)等。
二、烧失性造孔剂:造孔剂在烧成过程,脱去大部分质量,留下空隙,如石蜡、淀粉、糊精、木炭、锯末、煤粉、酵母粉等,是制造多孔碳化硅陶瓷中,应用更早的造孔剂和应用更广泛的造孔剂。
三、反应性造孔剂:即造孔剂在造孔过程中与坯体原料发生反应,如高炭树脂、凝胶颗粒等。
四、膨胀性造孔剂:通常被称为发泡剂,即造孔剂所成空隙大于其原始颗粒(液体)体积,如聚氨酯粉末、土温80(聚氧乙烯山梨醇酐单油酸酯)和洗洁精(C34H62O11)等。
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