碳化矽蜂窩陶瓷是以碳化矽（sic）為主要成分的蜂窩式陶瓷。
基本介紹
- 中文名：碳化矽蜂窩陶瓷
- 外文名：Silicon carbide honeycomb ceramics
- 別稱：矽化碳蜂窩陶瓷
- 主要成分：矽化碳
- 高溫強度：1600℃以下
- 水溶性：不溶
- 套用：小型汽車尾氣淨化
- 作用：多孔陶瓷骨料
碳化矽蜂窩陶瓷是以碳化矽（sic）為主要成分的蜂窩式陶瓷。
碳化矽（sic）陶瓷蜂窩不僅具有優良的常溫力學性能，如高的抗彎強度、優良的抗氧化性、良好的耐腐蝕性、高的抗磨損以及低的摩擦係數，而且高溫力學性能(強度、抗蠕變性等)是已知陶瓷材料中最佳的。熱壓燒結、無壓燒結、熱等靜壓燒結的材料，其高溫強度可一直維持到1600℃，是陶瓷材料中高溫強度最好的材料。抗氧化性也是所有非氧化物陶瓷中最好的。碳化矽（sic蜂窩）陶瓷的缺點是斷裂韌性較低，即脆性較大，為此近幾年以碳化矽（sic）蜂窩陶瓷為基的復相陶瓷，如纖維(或晶須)補強、異相顆粒彌散強化、以及梯度功能材料相繼出現，改善了單體材料的韌性和強度。碳化矽（sic）蜂窩陶瓷在石油、化工、微電子、汽車、航天、航空、造紙、雷射、礦業及原子能等工業領域獲得了廣泛的套用。
碳化矽蜂窩陶瓷是近一年來開發的一種結構似蜂窩形狀的新型陶瓷產品。由最早使用在小型汽車尾氣淨化到今天廣泛套用在化工、電力、冶金、石油、電子電器、機械等工業中，而且越來越廣泛，發展前景相當可觀。
汽車用碳化矽蜂窩陶瓷涉及一種用於高效捕集柴油機排放微粒的高純碳化矽蜂窩狀陶瓷捕集器，選用純碳化矽作為多孔陶瓷骨料，以納米碳化矽為燒結助劑，陶瓷骨料與燒結助劑比例控制在100∶1～15；以甲基纖維素與桐油等有機物作為結合劑和塑性成型劑且與適量水調配，且有機物與水的比例控制在1∶1～3的範圍內；採用擠出成型工藝獲得擠出的素坯，通過調節有機結合劑和成型劑的配比與用量，控制非固相含量在13～31%；採用先微波加熱再烘箱乾燥排除素坯中的水分；採用常規加熱方式排除素坯中的有機物成分；採用常壓燒結，通過改變微米級粒子的平均尺寸、改變納米燒結助劑添加量、改變燒成溫度，實現調節和改變蜂窩陶瓷材料氣孔為連通網狀分布。
蜂窩陶瓷無數相等的孔組成的各種形狀，目前最大的孔數已達到了每平方厘米20～40，密度每立方厘米4～6克，吸水率最高達20%以上。由於多孔薄壁的特點，大大增加了載體的幾何表面積和改善了抗熱衝擊性能，目前生產的產品，其網狀孔以三角和四方為主，三角比四方承受力好得多，孔數也多些，這一點作為催化載體尤其重要。隨著單位面積孔數的提高和載體孔壁厚度的減少，陶瓷載體的抗熱衝擊趨勢是提高的，熱衝擊破壞的溫度也是提高的。因此蜂窩陶瓷必須要降低膨脹係數和提高單位面積的孔數。熱膨脹係數是主要性能指標，當前國外水平是α25－1000℃≤1.0×10－6℃－1，與國內對比有一定差距，不過這差距越來越小。最早生產蜂窩陶瓷的原料主要是高嶺土、滑石、鋁粉、粘土等，而今天已突破了，尤其是硅藻土、沸石、膨脹土以及耐火材料的套用，蜂窩陶瓷套用日益廣泛，性能越來越好。
除了用於燒結成型的蜂窩陶瓷外，還出現了不燒結的蜂窩陶瓷，這大大提高了催化性能的活性。不僅外觀尺寸由最小的球環形狀發展到大尺寸的立柱和方形和圓形。根據模具設計的不同；可以製作成不同尺寸不同形狀不同結構的蜂窩陶瓷。如用在石化行業煉油空氣吸附乾燥的分子篩催化劑，尺寸高達0.8m，寬0.25m的正方形，孔數每平方厘米達到25，從原料、工藝以及機械製造方面都有了很大的變化。尤其是生產工藝有了很大提高。作為催化劑的蜂窩陶瓷要求在製造成型時不開裂，有機成分必須釋放乾淨，除了耐磨性能外還要求有一定的機械強度，再生回用多次。
蜂窩陶瓷主要產品有蓄熱填料、活性炭、活性氧化鋁、分子篩、瓷料球、塔填料和催化劑等數十種產品，蓄熱填料的蜂窩陶瓷熱容量J/kgk1000以上，使用溫度≥1700℃，在加熱爐、烘烤器、均熱爐、裂解爐等窯爐中可節省燃料達40%以上，產量提高15%以上，排放煙氣溫度低於150℃。
活性炭粉末或顆粒製成蜂窩陶瓷形狀後，大大提高了水處理的淨化和廢水處理能力，尤其在醫藥工業中抗菌素、激素、維生素、核酸針劑及各種針劑，藥物等的脫水脫色去雜質等。
蜂窩陶瓷填料比其它形狀填料的比表面積更大，強度更好等優點，可使汽液分布更均勻，床層阻力降低，效果更好，且可延長使用壽命，在石化、製藥和精細化工行業中作填料效果相當好。
蜂窩陶瓷用在催化劑方面更具優勢。以蜂窩狀陶瓷材料為載體，採用獨特的塗層材料，以貴金屬，稀土金屬及過渡金屬製備，因而具有高的催化活性，良好的熱穩定性，長的使用壽命，高強度等優點。
用於催化裂化的蜂窩陶瓷正在取代現有的產品。催化裂化用200～500℃之間的重餾分油為原料（包括減壓餾分，直餾輕柴油、焦化蠟油等），以矽鋁酸鹽為催化劑，反應溫度在450～550℃之間（隨反應器類型而異）。它產量大（每個大型催化裂化裝置，每年裂化油品百萬噸以上），技術條件要求高（例如，催化劑每接觸油幾分鐘甚至幾秒鐘就要再生，每分鐘流過流化床催化劑達10t或更多）隨著催化活性的提高，為了加快再生速度，要求更加苛刻的再生條件。例如600～650℃，甚至700℃，催化劑消耗量大，每噸進料油消耗0.3～0.6kg催化劑，催化劑力學強度差的，消耗的還要大得多。這要求著催化劑活性、選擇性、穩定性的稍微提高，對生產實際將具有重大意義。正因為如此，蜂窩陶瓷催化劑也在不斷推陳出新，市場需求也越來越大，這些催化裂化用的催化劑被蜂窩陶瓷催化劑所代替，大尺寸多孔數的蜂窩陶瓷催化劑已嶄露頭角，有著強勁的發展勢頭。
