专利名称：：碳化硅基多孔物体及其制备方法
技术领域：
：本发明涉及一种陶瓷多孔物体及其制备方法；更具体而言，涉及一种碳化硅基多孔物体及其制备方法，其中该多孔物体在限定该多孔物体中的孔的表面上包括具有针状的针状颗粒。
背景技术：
：柴油机、发电机和焚化炉产生的废气包括大量的细炭黑颗粒。特别是，由于柴油机采用共轨系统(commonrailsystem),纳米大小的超细颗粒的排放大幅度增加。因此，为了有效地去除所述颗粒，提出了一种通过使用安装在废气管中的多孔过滤器而除去细炭黑颗粒的后处理装置。针对后处理装置中所用的多孔过滤器，已研究了多种材料，包括堇青石、富铝红柱石、氧化铝、碳化硅(SiC)或氮化铝(A1N)。其中，碳化硅具有高耐热性、高机械强度和高热导率，特别有用。曰本未审查专利7>布文本No.2002-3591287>开了一种制备碳化硅(SiC)多孔物体的方法，包括使用硅(Si)、铝(Al)和碱土金属的氧化物粘结碳化硅(SiC)颗粒。然而，日本未审查专利公布文本No.2002-359128所公开的方法具有孔的尺寸较大(为数十nm)的缺点，因此纳米大小的超细炭黑颗粒不能有效地吸附，从而不良地降低了过滤性能
发明内容本发明待解决的技术问题在考虑了相关
技术领域：
所遇到的上迷问题的情况下作出本发明，本发明的一个目的是提供一种具有优良抗热冲击性能和提高的过滤性能的碳化硅基多孔物体及其制备方法。技术方案根据本发明的一个方面，提供了一种碳化硅基多孔物体。该碳化硅基多孔物体可通过煅烧纯度95%至99%的碳化硅和/或硅颗粒形成，并且可包括在限定多孔物体中的孔的表面上长出的具有针状的Si-N-或Si-N-O-基针状颗粒。根据本发明的另一个方面，提供了一种制备碳化硅基多孔物体的方法。该方法可包括使用纯度95%至99%的碳化硅颗粒形成预模制产品，以及在0.5atm至2atm分压的氮气氛下于窑内热处理所述预模制产品，从而在限定多孔物体中的孔的表面上生长出具有针状的Si-N-或Si-N-O-基针状颗粒。照此，所述热处理可在1400t:至16001C的温度进行20分钟至60分钟的一段时间。有益效果根据本发明，具有优良抗热冲击性能和改善的过滤性能的碳化硅基多孔物体可通过控制材料颗粒的纯度和通过在限定多孔物体中的孔的表面上形成针状颗粒来提供。图1示出了一种本发明的碳化硅基多孔物体，其包括彼此粘结的主材料颗粒并能过滤细炭黑颗粒。具体实施例方式下文，参照附图，对本发明的优选实施方案进行详细描述。然而，本发明不限于本文中所公开的实例而可具有多种具体实施方案。此外，提供本发明实例的目的是为了更透彻地理解所公开的内容并充分地将本发明的精神传达给本领域普通技术人员。在本发明中，SiC和/或Si被用作主材料颗粒，它们不使用另外的氧化物、而是通过主材料颗粒中所含杂质的高温熔化、同时控制主材料颗粒的纯度而彼此粘结。此外，为了有效地吸附和过滤纳米大小的细炭黑颗粒，在主材料颗粒的表面上形成多个细针状颗粒，以由此引起细炭黑颗粒的吸附，从而提高过滤效率。图1示出了一种本发明的碳化硅基多孔物体，其包括彼此粘结的主材料颗粒并能过滤细炭黑颗粒。如图1中所示，在包含SiC和/或Si的主材料颗粒1的情况下，用于工业目的的产品含有氧化物杂质，例如Si02、Fe203、A1203、K20和Na20。主材料颗粒1的纯度根据杂质的量而确定。当主材料颗粒1的纯度小于95%时，杂质的量太大，从而在高温煅烧过程中杂质熔融而形成的粘结杂质相2的量增加，因此降低了抗热冲击性能。另一方面，当纯度大于99%时，杂质的量太小，从而粘结杂质相2不能以足够大的量形成以使颗粒相互粘结，从而不良地降低抗热沖击性能。颗粒(如SiC和Si)与氮气(N2)发生反应，从而生成Si-N-或Si-N-O-基针状颗粒3。所述针状颗粒3具有纳米大小的细针状并生成于主成分材料的表面上，即在限定通过热处理而形成的多孔物体中的孔的表面上。当所有主材料颗粒1转化为针状颗粒3时，孔径显著减小并且废气流5被堵塞。因此，控制上述转化是重要的。此外，在接近针状颗粒3处，废气流是湍动的。照此，由于漂浮的细炭黑颗粒4被致使向针状颗粒3的表面流动，细炭黑颗粒4被吸附于针状颗粒3上，同时与针状颗粒碰撞。在本发明制备碳化硅基多孔物体的方法中，纯度95%至99%的碳化硅基颗粒被用作主材料颗粒从而制备预模制产品，所述产品然后在窑内进行热处理。在热处理过程中，材料颗粒向针状颗粒3的转化率通过以下两个因素确定热处理时作为气氛气体待供给的氮气的分压和热处理条件。即，当氮气的分压小于0.5atm时，通过分解和硝酸化作用而进行的主材料颗粒1向Si-N-或Si-N-O-基针状颗粒3的转化率低。另一方面，当分压大于2atm时，硝酸化作用快速发生，从而不良地所获得的针状颗粒3堵塞了孔。因而，在热处理时，氮气分压优选O.5atm至2atm。此外，当热处理的温度低于1400匸或反应时间短于20分钟时，难以充分形成针状颗粒3，从而过滤效率低或主材料颗粒微弱粘结，导致抗热冲击性能降低。另一方面，当热处理的温度高于1600X:或反应时间长于60分钟时，针状颗粒3快速生长，从而堵塞孔，不良地降低了过滤效率。因此，热处理的温度优选1400x:至1600t:，并且热处理时间优选20分钟至60分钟。<实验实施例>根据本发明，碳化硅基多孔物体通过以下实施例和对比实施例制备，并评价其抗热冲击性能和过滤性能。各自具有预定纯度的SiC和Si颗粒与粘结剂和水进行混合，在此之后将该混合物挤出，从而制备具有蜂窝结构形状的预模制产品。将预模制产品在IOO"C干燥，置于窑中，然后进行热处理。如下评价通过以上方法制备的多孔物体的抗热冲击性能。即，将该多孔物体置于1200^C的电炉中，留在其中30分钟，然后用水冷却，并将上述步骤重复四次。测量试样在热冲击试验前后的弯曲强度，并使用其比值计算试样的抗热沖击性能。此外，细炭黑颗粒的过滤性能如下评价。即，将所制备多孔物体的整个表面暴露于含i体积。/。碳颗粒(平均粒径0.1jam)的氩气流，该气流以200ml通量流动30分钟；在此之后测量多孔物体的重量并确定由于碳颗粒吸附而造成的重量增量，从而计算过滤效率。下表1示出了实施例和对比实施例的碳化硅基多孔物体的制备条件以及所制备多孔物体的抗热冲击性能和过滤指数。将抗热冲击性能指数和过滤指数转化为百分比，其中分别将对比实施例1和6的试样的结果设为等于100的标准，如下表1所示。表1<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>正如可从表1中看出，本发明实施例中所制备的碳化硅基多孔物体具有高过滤效率和抗热冲击性能。相比之下，对比实施例中所制备的碳化硅基多孔物体既不满足过滤效率也不满足抗热冲击性能。产业实用性根据本发明，可提供一种具有优良抗热沖击性能和提高的过滤性能的碳化硅基多孔物体，从而大幅度地提高多孔过滤器在产业目的方面的性能。权利要求1.一种碳化硅基多孔物体，其通过煅烧纯度95％至99％的碳化硅基颗粒形成，并且包括在限定该多孔物体中的孔的表面上长出的具有针状的Si-N-或Si-N-O-基针状颗粒。2.权利要求1的碳化硅基多孔物体，其中所述碳化硅基颗粒包括SiC和/或Si颗氺立。3.—种制备碳化硅基多孔物体的方法，该方法包括使用纯度95%至99%的碳化硅基颗粒形成预模制产物；以及在O.5atm至2atm分压的氮气氛下于窑内热处理所述预模制产物，从而在限定多孔物体中的孔的表面上生长出具有针状的Si-N-或Si-N-0-基针状颗粒。4.权利要求3的方法，其中所述碳化硅基颗粒包括SiC和/或Si颗粒。5.权利要求3的方法，其中所述热处理在1400X:至1600X:的温度进行20分钟至60分钟的一段时间。全文摘要公开了一种碳化硅基多孔物体及其制备方法。该碳化硅基多孔物体通过煅烧碳化硅基颗粒形成，并且包括在限定多孔物体中的孔的表面上长出的具有针状的Si-N-或Si-N-O-基针状颗粒。此外，制备碳化硅基多孔物体的方法包括使用纯度95％至99％的碳化硅基颗粒形成预模制产品，以及在0.5atm至2atm分压的氮气氛下于窑内热处理所述预模制产品，从而在限定多孔物体中的孔的表面上生长出具有针状的Si-N-或Si-N-O-基针状颗粒。文档编号C04B38/00GK101641306SQ200780052271公开日2010年2月3日申请日期2007年3月22日优先权日2007年3月22日发明者洪璂坤,赵纹硅,郑斗和申请人:Posco公司;浦项产业科学研究院