碳化矽泡沫陶瓷過濾器的研究與進展

碳化矽泡沫陶瓷過濾器是20世紀70年代發展起來的一種新型陶瓷材料☁₪₪，其體積密度很高☁₪₪，孔隙率很高││↟₪。它具有三維網路結構││↟₪。它具有滲透性好◕·₪₪、比表面積大◕·₪₪、密度低◕·₪₪、耐高溫◕·₪₪、耐腐蝕等優點││↟₪。熔融金屬過濾◕·₪₪、催化劑載體◕·₪₪、自動氣體淨化◕·₪₪、吸聲降噪等領域以及感測器◕·₪₪、生物材料等新領域得到了廣泛的應用││↟₪。特別是在鐵的生產過程中起著非常重要的作用││↟₪。在工業生產中☁₪₪，在鋼鐵生產中☁₪₪，碳化矽過濾陶瓷常被用作過濾材料││↟₪。它不僅能將大部分小的固溶體過濾成金屬流體☁₪₪，而且能濾除渣氣☁₪₪，減緩金屬液的流速││↟₪。它能顯著改善鑄件的組織和力學效能☁₪₪，提高鑄件的質量☁₪₪，提高緻密性☁₪₪，降低產品率n☁₪₪，減少切削過程中的刀具磨損││↟₪。

碳化矽粉末製備技術

目前☁₪₪，德國和國外的金屬過濾器用泡沫陶瓷主要以A120◕·₪₪、Corderit mullit和Si為原料││↟₪。如碳熱還原法鑄造過濾網由於其優異的溫度效能◕·₪₪、高的導熱性◕·₪₪、良好的抗熱震性和化學穩定性☁₪₪，ST-碳化矽泡沫陶瓷過濾器材料已成為生產過濾用高溫鑄鐵和鋼水的首選材料││↟₪。碳化矽是一種具有很強共價鍵的人造非氧化物陶瓷││↟₪。它是由貝澤利烏斯建立的││↟₪。高效能C材料（如β-碳化矽泡沫陶瓷過濾器粉末◕·₪₪、碳化矽泡沫陶瓷過濾器模具和複合材料）具有技術含量高◕·₪₪、附加值高的特點││↟₪。超細粉體碳化矽泡沫陶瓷過濾器以其耐高溫◕·₪₪、高導熱◕·₪₪、高耐磨◕·₪₪、耐腐蝕等特點☁₪₪，廣泛應用於航空航天◕·₪₪、汽車◕·₪₪、機械◕·₪₪、化工等領域││↟₪。

1││↟₪。機械破碎

本發明的方法是在無外部熱量輸入的情況下☁₪₪，透過能量球磨的方法制備奈米粉體││↟₪。它可以使用球磨機◕·₪₪、振動磨◕·₪₪、行星磨◕·₪₪、砂磨◕·₪₪、流水作業機等機器││↟₪。研磨後的粉末粒度分佈較寬☁₪₪，增加了分級的難度││↟₪。有些人在一定的工藝條件下☁₪₪，研磨平均粒徑為7.3微米的粗碳化矽泡沫陶瓷過濾器砂││↟₪。18小時後☁₪₪，接受平均粒徑為04um的超細粉末☁₪₪，粉末的粒徑分佈小☁₪₪，氧質量小於15││↟₪。粉末可以透過化學反應直接合成││↟₪。採用MAS法可以合成一些奈米結構☁₪₪，合成溫度較低││↟₪。

縮短反應時間

2.2人工合成

在某些條件下☁₪₪，幾種物質發生化學反應☁₪₪，然後從產物中提取奈米粉末││↟₪。,氧化鋁碳化矽泡沫陶瓷過濾器根據原料的條件☁₪₪，可分為固相法◕·₪₪、液相法◕·₪₪、焊料法◕·₪₪、熱分解法◕·₪₪、氣相法◕·₪₪、W化學蒸發法◕·₪₪、等離子體法◕·₪₪、鐳射引導法等││↟₪。

2.2.1 caropheral還原法

這種方法是艾奇遜最先發明的││↟₪。在艾奇遜電爐中☁₪₪，用碳還原石英砂中的矽製備碳化矽泡沫陶瓷過濾器││↟₪。該方法的實質是高溫強電場作用下的電化學反應││↟₪。C-顆粒為厚Si02（S）+3C（S）碳化矽泡沫陶瓷過濾器（β）+2C0（G）☁₪₪，隨著微波與固體化學物質的有效和特殊結合作用逐漸消除││↟₪。微波加熱合成技術日趨成熟││↟₪。L.樹脂是否使用熱解碳和高純度Si0奈米粉為原料☁₪₪，微波乙醚為熱源☁₪₪，生產出50-80 mm的粒徑和98◕·◕₪│？在較低的溫度和極短的時間內具有高純度的碳化矽泡沫陶瓷過濾器粉末││↟₪。

2.2.2g與S的直接反應

該方法是自重複高溫合成（SFS）的一種應用☁₪₪，它利用外部熱源點燃反應體☁₪₪，在合成過程中利用材料的化學反應熱保持合成過程││↟₪。不需要具有能耗低◕·₪₪、裝置工藝簡單◕·₪₪、生產率高等優點的外部熱源││↟₪。其缺點是自發反應難以控制││↟₪。

2.2.3凝膠法（溶膠-凝膠法）

氧化矽的前體是用液體化學試劑生產的││↟₪。它在低溫下溶解在溶劑中形成均勻的溶液││↟₪。在烷氧基與適當的鞣劑水解和聚合後☁₪₪，形成均勻穩定的溶液││↟₪。在長時間儲存或乾燥後☁₪₪，矽和C的混合物或組合在分子水平上冷凝││↟₪。採用連續加熱的方法☁₪₪，製備出混合均勻◕·₪₪、粒徑細小的Si0和C兩相混合物││↟₪。在操作過程中☁₪₪，該方法易於實現新增I型微量元素☁₪₪，混合均勻性好││↟₪。然而☁₪₪，在製程產物中發現殘餘的羥基和有機溶劑其缺點是對人體有害☁₪₪，原料成本高☁₪₪，在處理過程中收縮大││↟₪。

2.2.4.聚合物熱分解

有機聚合物高溫分解是製備碳化矽的有效技術││↟₪。將凝膠聚矽氧烷加熱分解釋放出小單體☁₪₪，最終形成Si02和C☁₪₪，再經碳還原得到碳化矽泡沫陶瓷過濾器粉體││↟₪。聚矽烷或聚碳矽烷形成小單體骨架☁₪₪，最終形成SC粉體││↟₪。該方法易於控制☁₪₪，重現性好││↟₪。它適於乘法││↟₪。

鐳射誘導氣相CVD

利用鐳射作為快速熱源☁₪₪，快速吸收和傳遞氣相反應分子內的能量☁₪₪，並能及時完成氣相反應的核和生長││↟₪。分離◕·₪₪、最小汙染是保持高純度超細粉體穩定的重要手段││↟₪。鐳射效率低☁₪₪，電耗高☁₪₪，投資大☁₪₪，難以大規模生產││↟₪。

2.3.碳化矽泡沫陶瓷過濾器和形狀

在我的粉末準備好之後☁₪₪，下一個重要的步驟就是配料││↟₪。汙泥的組成主要由泡沫陶瓷產品的效能要求決定☁₪₪，泡沫陶瓷產品主要由碳化矽和氧化鋁組成││↟₪。所用的粘合劑有矽酸鹽◕·₪₪、硼酸鹽◕·₪₪、磷酸鹽和AI（OH）3◕·₪₪、溶膠和Si0膠體││↟₪。此外☁₪₪，還使用有機粘合劑││↟₪。該液體用於改善汙泥的觸變性☁₪₪，使汙泥在泡沫浸透時均勻地包覆在泡沫網路中☁₪₪，並在泡沫中具有足夠的粘度││↟₪。通常火山物質主要是天然粘土☁₪₪，其含量通常為0.5◕·◕₪│？五││↟₪。新增消泡劑的目的是將泡沫新增到泡沫◕·₪₪、酒精或樹脂等中││↟₪。目前由碳化矽泡沫製成的陶瓷過濾器主要用於聚乙二醇的孔形成技術◕·₪₪、有機發泡◕·₪₪、發泡◕·₪₪、單凝膠方法◕·₪₪、注射成型◕·₪₪、封閉高溫合成││↟₪。

2.3.1.新增孔隙形狀

透過在陶瓷筐中加入孔形狀☁₪₪，在坯體中佔據一定的孔隙形狀☁₪₪，然後燒結後☁₪₪，從基材上去除孔隙形狀☁₪₪，並形成孔以製備泡沫陶瓷││↟₪。成孔劑的種類和用量是該方法的關鍵││↟₪。成孔劑可分為有機成孔物質和無機成孔物質││↟₪。碳酸鹽◕·₪₪、碳酸鈣◕·₪₪、碳酸銨◕·₪₪、碳酸銨等高溫可除鹽以及各種碳◕·₪₪、炭粉屬於無機孔隙形式；天然纖維◕·₪₪、高分子聚合物和有機酸屬於有機孔隙形式官員││↟₪。

2.3.2泡沫技術

發泡技術最重要的原理是在陶瓷粉末中加入合適的泡沫☁₪₪，透過化學反應產生揮發性氣體☁₪₪，產生泡沫☁₪₪，然後透過乾燥和燃燒產生泡沫││↟₪。泡沫陶瓷的生產是發泡的││↟₪。泡沫陶瓷的成型過程較為複雜☁₪₪，難以控制││↟₪。製備的泡沫陶瓷易受粉末和裂紋的影響☁₪₪，含有大量的封閉孔☁₪₪，在實際製備中很少使用││↟₪。

3.3有機床皂工藝

該方法的基本思想是↟│₪╃▩：首先將有機泡沫浸漬在陶瓷汙泥中☁₪₪，然後在乾燥和燃燒後從基質中分離出有機泡沫以獲得泡沫乳膏││↟₪。透過控制汙泥性質☁₪₪，最佳化無機結合體系☁₪₪，嚴格控制汙泥浸漬工藝☁₪₪，可製備高效能泡沫陶瓷產品││↟₪。該方法是目前泡沫陶瓷的理想製備方法││↟₪。然而☁₪₪，有機前驅體的浸漬方法明顯缺乏☁₪₪，即有機泡沫的Th H E掩模尺寸受到限制☁₪₪，在一定程度上限制了TH H E泡沫陶瓷的T H E孔徑和D結構││↟₪。E用作三維有機泡沫的載體││↟₪。首先☁₪₪，採用浸漬法制備了油松多孔結構☁₪₪，經過預處理和預處理☁₪₪，得到了具有一定強度的預製件││↟₪。形狀可以很好地解決這個問題││↟₪。

2.2.4凝膠（溶膠-凝膠）法

在明膠中☁₪₪，膠體顆粒用於凝膠化過程和凝膠和熱處理過程中的小孔隙以形成可控制的孔結構││↟₪。在溶膠轉化為懸浮液的過程中☁₪₪，體系的粘度迅速增加☁₪₪，穩定氣泡產生的孔徑分佈均勻的奈米多孔陶瓷材料已成為無機分離膜生產中最活躍的研究領域││↟₪。

2.3.5注塑

複合泡沫在泡沫粘結骨架表面形成塗層││↟₪。最後☁₪₪，在引發劑和催化劑的影響下☁₪₪，有機單體產生原位聚合反應☁₪₪，使汙泥固化││↟₪。u-汙泥和新增劑中的化學反應可以透過原位陶瓷汙泥冷凝成綠色物體的方式進行控制││↟₪。該方法可製備出機械強度高◕·₪₪、組織均勻◕·₪₪、結構緊湊的泡沫陶瓷││↟₪。根據材料效能要求☁₪₪，可自由調節││↟₪。同時可以實現複雜的設計☁₪₪，製備出形狀複雜◕·₪₪、要求特殊的陶瓷材料││↟₪。工藝簡單☁₪₪，適合批次生產││↟₪。

2.3.6.高溫自蔓延（SHS）合成工藝

高溫自避免合成（HTS）是一種強放熱的無機化學反應││↟₪。它的基本反應過程是提供必要的能量來誘導系統的區域性化學反應││↟₪。在系統自身高熱的支援下☁₪₪，燃燒波最終擴散到整個系統☁₪₪，SHS反應產物通常具有較高的孔隙率☁₪₪，用於製備多孔◕·₪₪、連續網路結構的陶瓷☁₪₪，此外☁₪₪，SHS反應產物的開孔率為透過新增孔模製備效能優良的陶瓷☁₪₪，可以進一步提高製品的效能││↟₪。

2.4燒結爐系統

透過比較不同的製備方法（見表2）☁₪₪，有機泡沫壓花是一種簡單易用◕·₪₪、成本低廉且適用於金屬過濾器的生產││↟₪。因此☁₪₪，該方法用於製備碳化矽泡沫陶瓷過濾器泡沫陶瓷膜││↟₪。劉炎等人討論了燒結溫度對產品效能的影響││↟₪。溫度為1400攝氏度☁₪₪，保質期為2小時││↟₪。如果燒結溫度升高☁₪₪，碳化矽泡沫陶瓷過濾器會被高度氧化☁₪₪，產生大量石英││↟₪。石英岩的轉化導致後續冷卻過程中的體積變化☁₪₪，導致泡沫陶瓷製品中的微裂紋☁₪₪，並降低產品的強度││↟₪。趙東梁等人（13）採用燃燒系統製備碳化矽泡沫陶瓷過濾器泡沫陶瓷☁₪₪，泡沫膏的抗壓強度達到3Pa││↟₪。注射成型工藝是將單體溶液與陶瓷粉◕·₪₪、引發劑◕·₪₪、催化劑透過球磨成均勻的汙泥☁₪₪，然後進行浸漬和縮聚││↟₪。

3 碳化矽泡沫陶瓷過濾器的效能

國外有機泡沫壓花法制備碳化矽泡沫陶瓷過濾器泡沫陶瓷的技術相對先進││↟₪。該技術裝置機械化◕·₪₪、自動化☁₪₪，可生產效能優良◕·₪₪、規格多樣的碳化矽泡沫陶瓷過濾器泡沫陶瓷產品☁₪₪，目前世界上最大的泡沫陶瓷生產廠家是ASPO和SEE☁₪₪，採用浸漬輥形◕·₪₪、微波乾燥││↟₪。綠色車身的G◕·₪₪、高溫線圈連續燃燒的計算機監控◕·₪₪、完整的E識別和封裝☁₪₪，以及整個生產過程都達到了很高的技術水平││↟₪。該公司擁有碳化矽泡沫陶瓷過濾器泡沫陶瓷☁₪₪，孔隙率為80◕·◕₪│？3-5Pa和1200℃的溫度已成功地在英國◕·₪₪、德國和瑞士開發││↟₪。目前☁₪₪，碳化矽泡沫陶瓷過濾器泡沫陶瓷是在中國用有機泡沫壓花法生產的☁₪₪，在G的效能和燒結系統方面取得了一些成功☁₪₪，但與其他國家相比☁₪₪，碳化矽泡沫陶瓷過濾器強度低││↟₪。燒結系統的汙泥性質和部分技術引數有待進一步提高││↟₪。

4結論

實驗室使用的碳化矽粉末通常直接從製造商處採購☁₪₪，主要採用固定相法生產││↟₪。碳化矽碳化矽泡沫陶瓷過濾器的生產成本低廉☁₪₪，使用方便││↟₪。泡沫陶瓷過濾體採用1400度釺焊☁₪₪，保質期為2h☁₪₪，由於其製造成本低☁₪₪，製造工藝簡單☁₪₪，力學效能好☁₪₪，因而引起了人們的廣泛關注和應用││↟₪。與國外泡沫產品相比☁₪₪，中國與其他國家仍存在一定差距││↟₪。陶瓷氈的研究是一個亟待解決的問題││↟₪。它不僅能滿足快速冷卻和熱壓機的效能要求☁₪₪，而且具有較高的使用溫度☁₪₪，提高了泡沫膏的強度☁₪₪，防止了陶瓷顆粒的出現☁₪₪，並改善了生產工藝☁₪₪，以生產泡沫乳膏││↟₪。在這方面☁₪₪，委員會必須能夠採取必要的措施││↟₪。