冷等靜壓法制備大孔徑多孔陶瓷管研究.pdf

1、陶瓷過(guò)濾器具有耐高溫、耐有機(jī)溶劑和強(qiáng)酸堿腐蝕、易反向脈沖沖洗再生、過(guò)濾精度高等特點(diǎn)，在新能源開(kāi)發(fā)、催化劑載體、高效分離等領(lǐng)域應(yīng)用前景廣闊。多孔陶瓷管是陶瓷過(guò)濾器的核心部件，要除去煙氣中的塵粒，要求陶瓷管能適應(yīng)煙道環(huán)境、熱應(yīng)力等惡劣條件，并具有高除塵效率、高氣流量，低壓降的特點(diǎn)。本課題研究孔徑大于50μm，過(guò)濾精度10μm，并具有一定抗彎強(qiáng)度的氧化物(剛玉質(zhì))、非氧化物(SiC質(zhì))多孔陶瓷管，分別以剛玉粉和SiC粉為骨料，加少量碳黑為造孔

2、劑，采用冷等靜壓法制備大孔徑多孔陶瓷管。 (1)研究了以粗顆粒為骨料，使用冷等靜壓法成型大孔徑多孔陶瓷管的工藝。根據(jù)目標(biāo)坯體形狀尺寸和粉料的壓縮比，結(jié)合冷等靜壓法的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)了外壓法、內(nèi)壓法成型模具；探討了骨料粒度、成型壓力、脫模方式、干燥方法等對(duì)坯體性能的影響；總結(jié)了常見(jiàn)的坯體缺陷，包括頸部不均勻，內(nèi)孔偏心，端頭掉角，中間斷裂等，并簡(jiǎn)要分析了導(dǎo)致這些缺陷的原因。 (2)以平均粒徑220μm的剛玉粉為骨料，加入少量的碳黑

3、為造孔劑，采用冷等靜壓成型法，經(jīng)過(guò)1400℃燒成，制備出φ60mm×φ40mm×1000mm的多孔陶瓷管，平均孔徑為70μm，存在大量孔徑大于200μm的氣孔，抗彎強(qiáng)度超過(guò)20MPa。利用自制簡(jiǎn)易裝置，初步研究了流量-壓降曲線。研究表明：造孔劑碳黑可以促進(jìn)骨料的重排，形成穩(wěn)定的骨架結(jié)構(gòu)，添加量為5wt.％、10wt.％時(shí)的平均孔徑分別為65μm、70μm，有效提高制品中大于50μm的氣孔含量，當(dāng)碳黑添加量為5wt.％時(shí)，制品的抗彎強(qiáng)度最

4、高，隨后強(qiáng)度下降；羧甲基纖維素鈉(CMC)添加量為10wt.％時(shí)效果最佳，添加量過(guò)大時(shí)，坯體與模具的粘結(jié)作用導(dǎo)致脫模困難。 (3)分別以A(180-150μm，90目)，B(250-212μm，70目)，C(300-250μm，60目)，D(355-300μm，54目)SiC為骨料，制備了φ60mm×φ40mm×400mm多孔陶瓷管，研究了骨料粒度、造孔劑、成型劑、結(jié)合劑、燒成制度等因素對(duì)材料性能的影響。結(jié)果表明：制品經(jīng)1200

5、℃燒成后孔徑主要分布在20～40μm之間，平均孔徑30μm，大尺寸氣孔(d>100pm)的含量提高；1150℃保溫120min時(shí)，結(jié)合強(qiáng)度較低，表面脫落嚴(yán)重；1300℃保溫120min時(shí)，制品表面玻璃化嚴(yán)重，孔隙率下降，但由于SiC氧化發(fā)生局部強(qiáng)化，制品的抗彎強(qiáng)度提高；造孔劑碳黑在800℃氧化形成CO2排出，在樣品表面形成圓形、開(kāi)口氣孔，1300℃燒成時(shí)，氣孔偏離圓形；高嶺土在高溫下的脫水和分解增加了孔洞的體積，同時(shí)也增大了形成連通孔的