一种导电碳化硅‑铁复合多孔陶瓷的制备方法，属于金属‑陶瓷材料及多孔陶瓷制备技术领域。具体制备方法为：首先，根据氧化铁的含量配置还原剂碳粉，按照设定配比，将原料工业碳化硅粉、氧化铁粉、碳粉湿法球磨，充分干燥后，再添加结合剂酚醛树脂，并充分混匀；然后，施加50～200MPa的压强，制得素坯；最后，将试样置于高温炉中烧结，得到碳化硅‑铁复合多孔陶瓷。该方法解决了汽车尾气催化剂载体冷启动起燃慢的问题，减少了冷启动开始几分钟内有害物质的排放量，保护了大气环境。该制备过程操作简单，原料廉价易得，降低了成本，提高了社会效益和环保效益。
1.一种导电碳化硅-铁复合多孔陶瓷的制备方法，其特征在于，按以下步骤进行：步骤1：球磨混料
(1)根据氧化铁的含量配置还原剂碳粉，所述的还原剂碳粉应将氧化铁全部还原为铁单质；
(2)按照设定配比，将原料工业碳化硅粉、氧化铁粉、碳粉湿法球磨；
(3)球磨后的原料干燥，再添加结合剂酚醛树脂，充分混匀；结合剂添加量为3％～5％；
施加50～200MPa的压强，制得素坯；并充分干燥；
将素坯置于高温炉中烧结，得到碳化硅-铁复合多孔陶瓷；烧结温度为1400℃～1700℃，烧结时间为2～10h。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的步骤1中，所述的碳粉为活性炭、石墨、炭黑、焦炭或煤粉。
3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，使用还原剂碳粉的同时，添加适量的铁纤维增强碳化硅-铁多孔陶瓷。
4.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述的湿法球磨中，添加无水乙醇或去离子水。
5.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述的湿法球磨中，添加无水乙醇或去离子水。
6.如权利要求1或2或5所述的方法，其特征在于，所述的步骤1(2)中，所述球磨设备为行星式球磨机，以200～400r·min-1转速单向运行5～8h。
7.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述的步骤1(2)中，所述球磨设备为行星式球磨机，以200～400r·min-1转速单向运行5～8h。
8.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述的步骤1(2)中，所述球磨设备为行星式球磨机，以200～400r·min-1转速单向运行5～8h。
9.如权利要求1或2或5或7或8所述的方法，其特征在于，所述的保护气为Ar气。
10.如权利要求9所述的方法，其特征在于，所述的高温炉为可通气氛的箱式电阻炉、管式电阻炉、隧道窑中的一种。
一种导电碳化硅-铁复合多孔陶瓷的制备方法
技术领域
[0001] 本发明属于金属陶瓷复合材料制备技术领域，涉及一种应用于汽车尾气催化剂载体的导电多孔陶瓷的制备方法。
背景技术
[0002] 随着汽车行业的不断发展，汽车尾气排放已成为是大气污染的主要来源。由于多孔陶瓷具有比表面积高、热稳定好、耐热、无毒等特点，可作为汽车尾气催化剂载体使用。在其表面涂覆一层活性氧化铝和贵金属催化剂后，可使汽油燃烧过程中排出的CO、NOx和CxHy等有害气体转化为无毒的CO2、N2和H2O。
[0003] 目前普遍应用的堇青石蜂窝陶瓷不导电，只能依靠发动机排气和反应放热来催化，造成冷启动前60s燃料燃烧不充分，释放大量的CxHy和CO。因此，减少汽车冷启动后1～3min的尾气排放污染物是降低汽车排放污染的关键。
[0004] SiC多孔陶瓷呈三维连通网状结构，具有优异的耐腐蚀性与抗热震性，其抗热震性优于堇青石蜂窝陶瓷，特别适用于温度急剧变化的场合。而金属具有较高的导电性。通过在SiC多孔陶瓷的制备中，添加导电性良好的金属成分，从而得到的高强导电的复合多孔陶瓷。使得催化剂在较短时间内就达到催化剂的起燃温度，能够有效减少冷启动开始几分钟内有害物质的排放量。
发明内容
[0005] 为了解决汽车尾气催化剂载体冷启动起燃慢的问题，本发明提出了一种导电碳化硅-铁复合多孔陶瓷的制备方法。该方法根据氧化铁的含量配置适量的还原剂碳粉，按照设配比，将工业碳化硅粉、氧化铁粉、碳粉湿法球磨，干燥12h后，再添加结合剂酚醛树脂，混匀，成型，置于高温炉中烧结，得到碳化硅-铁复合多孔陶瓷。
[0006] 一种导电碳化硅-铁复合多孔陶瓷的制备方法，按以下步骤进行：
[0007] 步骤1：球磨混料
[0008] (1)根据氧化铁的含量配置还原剂碳粉；所述的还原剂碳粉应将氧化铁全部还原为铁单质；
[0009] (2)按照设计配比，将原料工业碳化硅粉、氧化铁粉、碳粉湿法进行球磨；
[0010] (3)球磨后的原料在干燥箱中干燥，再添加结合剂酚醛树脂，充分混匀。所述的结合剂添加量为3％～5％；
[0011] 步骤2：成型与干燥
[0012] 施加50～200MPa的压强，制得素坯；并充分干燥。
[0013] 步骤3：高温烧结
[0014] 将素坯置于高温炉中烧结，得到碳化硅-铁复合多孔陶瓷。烧结温度为1400℃～1700℃，
[0015] 烧结时间为2～10h。
[0016] 所述的步骤1(1)中，所述的碳粉优选为活性炭、石墨、炭黑、焦炭或煤粉；
[0017] 所述的适量还原剂碳粉的同时，可添加适量的铁纤维增强碳化硅-铁多孔陶瓷的强度。
[0018] 所述的步骤1(2)中，所述的湿法球磨中，优选添加无水乙醇、去离子水；
[0019] 所述球磨设备为行星式球磨机，以200～400r·min-1转速单向运行5～8h；
[0020] 所述的步骤1(3)中，所述的干燥时间为10～20h。
[0021] 所述的步骤2中，所述的成型方式为模压成型、等静压成型。
[0022] 所述的步骤3中，所用保护气为高纯度的Ar气。
[0023] 所述的步骤3中，高温炉为可通气氛的箱式电阻炉、管式电阻炉和隧道窑。
[0024] 本发明的有益效果是：本发明解决了汽车尾气催化剂载体冷启动起燃慢的问题，减少了冷启动开始几分钟内有害物质的排放量，保护了大气环境。工艺简化，能耗低，易于实现工业化生产。本发明采用工业碳化硅粉、氧化铁粉为主要原料，制备过程操作简单，原料廉价易得，降低了成本，提高了效益，且适合多种碳化硅-金属复合多孔陶瓷的生产。
附图说明
[0025] 图1是本发明的工艺流程图。
具体实施方式
[0026] 下面结合实施例对本发明作进一步的详细说明，但本发明并不局限于以下实施例，所述只是适用本发明的部分实例。
[0027] 以下实施例中，除特别说明，原料均来自市购。
[0028] 以下实施例中，一种导电碳化硅-铁复合多孔陶瓷的制备方法工艺流程图见图1。
[0029] 实施例1
[0030] 一种导电碳化硅-铁复合多孔陶瓷的制备方法，按以下步骤进行：
[0031] 步骤1：球磨混料
[0032] (1)根据氧化铁的含量配置还原剂活性炭，其中，活性炭的质量为氧化铁粉质量的30％；
[0033] (2)按照实验配比，将原料工业碳化硅粉、氧化铁粉、活性炭湿法球磨；
[0034] (3)球磨后的原料在干燥箱中于120℃下干燥12h，再添加质量分数为5％的结合剂酚醛树脂，于研钵中手磨混匀。
[0035] 步骤2：成型与干燥
[0036] 施加50～200MPa的压强，得到Φ15×15的柱状试样，并在120℃下干燥12h；
[0037] 步骤3：高温烧结
[0038] 将Φ15×15的柱状试样置于高温炉中于1550℃下烧结4h，得到碳化硅-铁复合多孔陶瓷。
[0039] 经检测，所得的碳化硅-铁复合多孔陶瓷的物相组成为β-SiC、Fe3Si，气孔率为48.01％，常温抗压强度为2.30MPa。物相组成中存在的Fe3Si是电的良导体，提高了碳化硅(β-SiC)多孔陶瓷的电导率。
[0040] 实施例2
[0041] 一种导电碳化硅-铁复合多孔陶瓷的制备方法，同实施例1，不同之处在于，所需的还原剂碳粉为石墨，其中，石墨含量为氧化铁粉质量的30％。
[0042] 经检测，所得的碳化硅-铁复合多孔陶瓷的物相组成为β-SiC和Fe3Si，气孔率为54.08％，常温抗压强度为1.85MPa。物相组成Fe3Si是电的良导体，提高了碳化硅(β-SiC)多孔陶瓷的电导率。
[0043] 实施例3
[0044] 一种导电碳化硅-铁复合多孔陶瓷的制备方法，同实施例1，不同之处在于：
[0045] (1)所需的还原剂碳粉为石墨，其中，石墨含量为氧化铁质量的百分比为40％。
[0046] (2)步骤3中，烧结温度为1500℃。
[0047] 经检测，所得的碳化硅-铁复合多孔陶瓷的物相组成为β-SiC、Fe3C，气孔率为58.24％，常温抗压强度为1.66MPa，制品中存在电的良导体Fe3C与少量未反应的石墨C，提高了碳化硅(β-SiC)多孔陶瓷的电导率。
