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电致发热多孔陶瓷是以SiC为材质,利用反应烧结法制备而得的一种多孔陶瓷材料。其可采用有机泡沫浸渍法和有机网格堆积法等工艺制备而得。 本文以有机泡沫浸渍法为制备工艺,在前期实验的基础上补充了对聚氨酯海绵的预处理工艺。也补充进行了石油焦不同含量的泡沫陶瓷的研究。应用研究是进行加热自来水装置的设计,但是由于有机泡沫浸渍法制备的泡沫陶瓷气孔率大、孔壁较薄、孔筋较细,在钻孔焊接金属电极的过程中容易破坏泡沫陶瓷的整体骨架,因此该装置中选用有机网格堆积法制备的多孔陶瓷代替有机泡沫浸渍法制备的泡沫陶瓷作加热元件。装置应用过程中,为了防止流体和陶瓷加热元件的直接接触,实验中用溶胶—凝胶法进行氧化铝绝缘涂层的研究,涂层方法采用浸渍提拉法。应用XRD、SEM、EDS等手段,对有机泡沫浸渍法制备的泡沫陶瓷和应用研究中采用的有机网格堆积法制备的多孔陶瓷涂层后的微观结构和物相组成进行了分析和探讨。 有机泡沫浸渍法中浆料的制备是一个非常重要的环节,通过对石油焦不同含量的浆料性能进行研究,得出浆料性能最优时,酚醛树脂的醇溶液浓度不随石油焦含量的变化而变化,均为55.86%。但是醇溶液的总用量随着石油焦含量的增加而增加。 对聚氨酯海绵进行预处理后,海绵的孔筋表面变粗糙,挂浆量增加,制品的抗折强度也增大了,从原来的2—3MPa增大到5MPa左右。 通过对石油焦不同含量的泡沫陶瓷进行研究,实验发现随着石油焦含量的增加泡沫陶瓷的电性能增强,力学性能先增大后减小,在石油焦含量为50%时抗折强度最大。对相同石油焦含量的泡沫陶瓷制品来说,随着渗硅量的增加,制品的电性能和力学性能都增强,但是当渗硅量过大时,气孔率急剧变小,出现明显的堵孔现象。因此当石油焦含量为50%时,最佳的渗硅量是试样中碳含量的2.4—2.6倍。 应用研究中的装置其最大特点是水在流动的过程中被加热,加热温度可以达到50℃。陶瓷的发热功率最高为655瓦特,平均发热功率为325瓦特左右。 在绝缘涂层的研究中,从涂层后多孔陶瓷基体的SEM照片中可以看出,多孔陶瓷的孔壁和孔筋等易和外界接触的地方都有氧化铝的涂覆,涂层的厚度约为0.02~