前驱体、多孔介质燃烧器及制法、改善SiC抗氧化方法技术

一种前驱体、多孔介质燃烧器及制法、改善SiC抗氧化方法，属于碳化硅领域。前驱体包括：多孔的基体，该基体是碳化硅的材质；以及附着层。其中的附着层结合于基体，且附着层含有三氧化二铝、三氧化二铬和树脂。利用上述的前驱体通过反应烧结上述前驱体中的经过碳化的树脂可以转化为碳化硅。因此该前驱体可以使所获得多孔介质燃烧器的制作更简单、成本低廉且量产，更好地，所获得燃烧器的高温抗氧化性能得到改善。到改善。到改善。

【技术实现步骤摘要】
前驱体、多孔介质燃烧器及制法、改善SiC抗氧化方法


[0001]本申请涉及碳化硅材料领域，具体而言，涉及一种前驱体、多孔介质燃烧器及制法、改善SiC抗氧化方法。

技术介绍

[0002]碳化硅多孔陶瓷具有高强度、高导热率、耐高温、抗热震、抗氧化和耐腐蚀等优异性能，而且其还具备高孔隙率、高比表面积和低密度的特性。由此其非常适合应用于多孔介质燃烧器、高温气体净化器、热交换器、熔融金属过滤器和汽车三元催化器等。
[0003]在温度超过800℃的高温氧气环境中，碳化硅陶瓷会缓慢生成一层致密的SiO2保护膜。SiO2保护膜可以阻止氧气进一步与SiC反应。因此，碳化硅陶瓷具有优异的抗氧化性能。
[0004]但是，在较高温度(＞1300℃)氧气环境中持续使用，SiO2保护膜失效，从而使碳化硅陶瓷加速氧化和寿命缩短。
[0005]在多孔介质燃烧器领域中，人们希望碳化硅多孔陶瓷在1300℃以上的氧气环境中，能够持续使用1年以上。因此，提高碳化硅多孔陶瓷在高温环境的使用耐久性是十分必要的。

技术实现思路

[0006]本申请提出了一种前驱体、多孔介质燃烧器及制法、改善SiC抗氧化方法。其能够改善碳化硅基的多孔介质燃烧器的高温抗氧化性能。
[0007]本申请是这样实现的：
[0008]在第一方面，本申请的示例提供了一种用于通过反应烧结制作多孔陶瓷燃烧器的前驱体。在反应烧结中发生残碳与硅反应形成碳化硅的反应，其中的残碳来自于所述前驱体的碳化，硅独立于前驱体所提供。
[0009]其中的前驱体包括：
[0010]多孔的基体，所述基体是碳化硅的材质；
[0011]附着层，结合于所述基体，所述附着层含有三氧化二铝、三氧化二铬和作为所述残碳的碳源的树脂。
[0012]根据本申请的一些示例，树脂包括酚醛树脂或环氧树脂；和/或，三氧化二铝包括α
‑
氧化铝、γ
‑
氧化铝、工业氧化铝和刚玉中的一种或组合，可选地，三氧化二铝以颗粒物的形式存在且D50粒径为0.5μm～2μm；和/或，三氧化二铬的D50粒径为0.5μm～2μm。
[0013]根据本申请的一些示例，树脂是酚醛树脂，且残碳率为大于等于35wt％；以质量计，三氧化二铝：三氧化二铬：树脂的值为(40～60):(10～20):(25～40)。
[0014]根据本申请的一些示例，附着层中还包括悬浮分散剂，悬浮分散剂包括蓖麻油、三油酸甘油酯、吐温20、有机膨润土中的一种或组合。
[0015]在第二方面，本申请示例提出了一种采用前述的前驱体烧结而成的多孔介质燃烧
器。
[0016]该多孔介质燃烧器包括基体和抗氧化层。
[0017]其中的基体为多孔碳化硅或来自于前驱体的多孔的基体；
[0018]其中的抗氧化层通过附着层通过与硅元素反应烧结而成，或者是处于混合且均相的碳化硅、三氧化二铝和三氧化二铬。
[0019]其中通过附着层通过与硅元素反应烧结而成是指，附着层通过与硅反应烧结而使附着层中的树脂碳化，且从而与处于气相的硅反应形成产物型碳化硅。
[0020]根据本申请的一些示例，抗氧化层含有莫来石晶相，莫来石晶相由产物型碳化硅中的碳化硅氧化而与来自于附着层中的三氧化二铝反应而成。
[0021]在第三方面，本申请示例提出了一种制作前述的多孔介质燃烧器的制作方法。
[0022]该方法包括：
[0023]提供，且前驱体中的有机物经历了碳化而形成残碳；
[0024]在加热的真空反应中，使经历了碳化的前驱体与硅接触并反应形成碳化硅。
[0025]根据本申请的一些示例，硅是气态形式提供；
[0026]和/或，残碳的部分量还残留于多孔介质燃烧器；
[0027]或/者，残碳全部转化为与硅反应形成的碳化硅中。
[0028]根据本申请的一些示例，方法还包括：在加热的真空反应中，使经历了碳化的前驱体与硅接触并反应形成碳化硅之后进行的氧化操作；
[0029]氧化操作包括：在氧气环境中，进行烧结使由残碳与硅反应形成的碳化硅中经过氧化形成二氧化硅，并与来自于附着层中的三氧化二铝反应生莫来石晶相。
[0030]在第四方面，本申请示例提出了一种提高碳化硅在1300℃以上的温度条件下的抗氧化性能的方法，方法包括：
[0031]通过挂浆的方式在碳化硅的表面结合并固化的附着层，附着层含有三氧化二铝、三氧化二铬和酚醛树脂；
[0032]使酚醛树脂碳化，形成残碳；以及
[0033]执行烧结操作；
[0034]通过烧结操作，残碳转化为第一产物或第二产物，其中第一产物是碳化硅，第二产物为来自第一产物中的第一部分量的碳化硅以及剩余量的碳化硅通过氧化形成的二氧化硅；
[0035]其中第一产物是在真空或非氧化性气氛中，残碳与硅气体反应而成；
[0036]其中，第二产物是在真空或非氧化性气氛中，残碳与硅气体反应形成全量碳化硅，然后在氧化性气氛中，全量碳化硅的表面部分通过氧化形成的二氧化硅和剩余部分的碳化硅。
[0037]在以上实现过程中，本申请实施例提供的多孔介质燃烧器，利用主要以氧化物形式存在的抗氧化层，因此，具有好的抗氧化性能—尤其是高温(例如大于1300℃)条件下的抗氧化性能。另外，由于制作上述的多孔介质的燃烧器中的前驱体含有碳化硅和Al2O3。碳化硅具有众多优异的性能，可以赋予燃烧器相对低温条件下的出色特性。虽然碳化硅在高温下仍会发生氧化，但是，由于本申请中采用了Al2O3，因此，氧化的碳化硅会与三氧化二铝反应形成莫来石晶相，并且Al2O3与Cr2O3在高温下可形成晶型致密的无限固溶体从而阻止氧
气的扩散渗透，从而很好地抑制碳化硅的继续氧化。同时，莫来石晶相与碳化硅的热膨胀系数接近，从而也可以避免受热时的膨胀差异所导致的开裂等问题。
附图说明
[0038]为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
[0039]图1为本申请实施例1中的多孔介质燃烧器的制作方法的流程示意图；
[0040]图2示出了图1中的获得多孔介质燃烧器的SEM照片。
具体实施方式
[0041]碳化硅具有多种优异的性能。因此，碳化硅被应用于诸多领域。其一个重要的应用领域是通过将其多孔化而应用于制作多孔介质燃烧器。
[0042]在上述的应用领域中，希望其具有理想的稳定性，例如耐氧化、耐腐蚀等。鉴于碳化硅所具有的特性，对基于其的燃烧器以高温环境中的抗氧化性能尤为重要。
[0043]专利技术认为提高碳化硅多孔陶瓷在高温氧气环境使用寿命的方式可以通过在碳化硅多孔陶瓷的表面形成涂层，并通过抑制氧的扩散渗入或与氧气反应生成致密氧化物保护层使本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于通过反应烧结制作多孔陶瓷燃烧器的前驱体，且在所述反应烧结中发生残碳与硅反应形成碳化硅的反应，所述残碳来自于所述前驱体的碳化，所述硅独立于所述前驱体所提供，其特征在于，所述前驱体包括：多孔的基体，所述基体是碳化硅的材质；附着层，结合于所述基体，所述附着层含有三氧化二铝、三氧化二铬和作为所述残碳的碳源的树脂。2.根据权利要求1所述的用于通过反应烧结制作多孔陶瓷燃烧器的前驱体，其特征在于，所述树脂包括酚醛树脂或环氧树脂；和/或，所述三氧化二铝包括α
‑
氧化铝、γ
‑
氧化铝、工业氧化铝和刚玉中的一种或组合，可选地，所述三氧化二铝以颗粒物的形式存在且D50粒径为0.5μm～2μm；和/或，所述三氧化二铬的D50粒径为0.5μm～2μm；和/或，所述树脂是酚醛树脂，且残碳率为大于等于35wt％；以质量计，所述三氧化二铝、所述三氧化二铬和所述树脂的比值为(40～60):(10～20):(25～40)。3.根据权利要求1或2所述的用于通过反应烧结制作多孔陶瓷燃烧器的前驱体，其特征在于，所述附着层中还包括悬浮分散剂，所述悬浮分散剂包括蓖麻油、三油酸甘油酯、吐温20、有机膨润土中的一种或组合。4.一种用于制作多孔陶瓷燃烧器的前驱体，其特征在于，所述前驱体包括：多孔的基体，所述基体是碳化硅的材质；附着层，结合于所述基体，所述附着层含有三氧化二铝、三氧化二铬和提供能够通过真空烧结以形成残碳的碳来源的树脂。5.一种采用根据权利要求1至4中任意一项所述的前驱体烧结而成的多孔介质燃烧器，其特征在于，所述多孔介质燃烧器包括：基体和抗氧化层；其中的基体为多孔碳化硅或来自于所述前驱体的多孔的基体；其中的所述抗氧化层来通过所述附着层通过与硅元素反应烧结而成，或者是处于混合且均相的碳化硅、三氧化二铝和三氧化二铬。6.根据权利要求5所述的多孔介质燃烧器，其特征在于，所述抗氧化层含有莫来石晶相；可选地，所述莫来石晶相由所...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴泽霖，任志恒，付超，朱凯，
申请(专利权)人：中科卓异环境科技东莞有限公司，
类型：发明
国别省市：