在蜂窝整体材料中的气体成孔剂制造技术

可通过使用气体作为成孔剂制造多孔陶瓷制品，其中把气体注入到陶瓷前体批料中并混合。然后对混合物加压以使气体液化。在生坯的形成过程中保持压力，保持气体处于液化状态。在生坯形成之后除去压力，由此气体回到气态，在生坯中形成气孔。然后生坯可被烧结以制造多孔陶瓷制品。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】在蜂窝整体材料中的气体成孔剂与相关申请交叉引用本申请要求在2008年8月观日提交的美国申请系列号12/199829的优先权。
技术介绍
本专利技术一般涉及多孔陶瓷制品及其制造方法，具体涉及一种使用可压缩的气体作 为成孔剂来制造多孔陶瓷制品的方法。通过利用有机的成孔剂在陶瓷基体中造孔已经数十年了。一般的有机成孔剂，如 石墨、淀粉、米和软木具有400-900°C的大幅度放热曲线。这种放热曲线导致在煅烧过程中 的裂缝问题和非常平缓的缓变率。用有机的成孔剂一般地制出具有50% -60%孔隙率的陶 瓷衬底。随着市场的推动持续需要低成本和高孔隙率的陶瓷衬底。为了用常规的有机成孔 剂获得高的孔隙率，必须增加大量的材料。有时为了获得65%的孔隙率需要大于50%的有 机的成孔剂。另外，对于高的孔隙率要求，这些大量的有机的成孔剂负载不能产生相应结果 的孔隙率。人们还试用了不太常规的成孔剂，如过氧化氢。过氧化氢是液体，在湿法配料工艺 中加入，保持在成型和干燥步骤中，其中它的浓度、与其它的材料的相互作用和干燥条件导 致它会分解成α或νο2气体以在湿生坯中形成气孔。因此，提供一种成孔剂，使陶瓷衬底不使用颗粒成孔剂而具有更一致的和更大的 孔隙率，是合乎需要的。如果成孔剂不与其它影响流变学、批料流动性和挤出质量的批料相 互作用，或者通常地不导致如不均勻的干燥、比较久的干燥时间、和/或裂缝的干燥困难， 或者不使可以控制产生符合要求的气孔尺寸并且不需要“烧尽”周期的放热曲线需要更平 缓的缓变率和更久时间的烧成工艺变复杂，是同样合乎需要的。如果成孔剂产生具有比用 常规的颗粒成孔剂得到的更大的孔隙率的多孔陶瓷制品，这也是有利的。概要在本专利技术的一方面，提供一种用于产生多孔陶瓷制品的方法，包括步骤提供用于 形成多孔陶瓷制品的前体批料；在前体批料中注入气体并且混合气体和前体批料；对前体 批料和气体的混合物加压，其中压力足以使气体液化；保持压力使前体批料成型成生坯； 从生坯上除去压力并烧制生坯以生产多孔陶瓷制品。在本专利技术的另一方面，提供一种用于产生多孔陶瓷制品的方法，包括步骤提供无 机陶瓷形成成分、有机粘结剂和溶剂，混合无机陶瓷形成成分、有机粘结剂和溶剂以形成前 体批料；从前体批料中排出空气，在前体批料中注射二氧化碳气并且混合气体和前体批料； 对前体批料和二氧化碳混合物加压，其中压力至少约1650psi，保持压力使前体批料成型成 生坯，从生坯上除去压力并烧制生坯以生产多孔陶瓷制品。在本专利技术的更进一方面，提供一种由包括无机的陶瓷形成成分和二氧化碳的陶瓷 前体批料制成的多孔陶瓷制品，其中二氧化碳是通过对陶瓷前体批料施加至少1650psi的 压力液化的。本专利技术附加的特点和优点将在随后的详细说明中阐述，部分地说明对本领域技术CN 102131749 A说明书2/8页人员显而易见，或者通过实施描述于此的本专利技术来认识，包括随后的详细说明和权利要求。可以理解上文一般说明及其下详细说明二者都介绍了本专利技术的实施方式，目的是 按照要求提供用于理解本专利技术实质和特性的综述或者框架，用来说明各种实施方式和解释 本专利技术的原理与操作。详细说明广泛地，本专利技术提供一改进的方法用于制造多孔陶瓷制品，该多孔陶瓷制品例如 可以用在陶瓷过滤器应用中的。本方法用于生产多孔陶瓷制品，可包括步骤提供一种陶瓷 前体批料用于形成多孔陶瓷制品，其中陶瓷前体批料可以包括无机的陶瓷形成成分、有机 粘结剂和溶剂。此方法可以同时包括在陶瓷前体批料中注入气体并一起混合气体与前体批 料。然后压力可施加于陶瓷前体批料和气体混合物上。压力必须足以液化气体。根据非限 定性的例子，二氧化碳在至少1650psi的压力下液化。然后，在保持压力下，陶瓷前体批料 和气体混合物可成型成生坯。生坯成型完成后，撤去压力，液化的气体变成气态，在生坯中 形成气孔。最终干燥和烧成生坯以生产多孔陶瓷制品。使用包括至少一种在形成生坯之前可液化气体的成孔剂的另一个优点是在生坯 成型之后减少的压力可在较低的温度下产生气孔形成气体，该温度通常小于400°C。因此， 通过利用气体成孔剂可以提供超过常规的成孔剂的若干工艺优点，常规的成孔剂一般地需 要在烧制循环中较高的温度下的专用持续时间以便烧尽成孔剂，通过例如燃烧。在应用中， 本专利技术的孔形成气体当移除压力时膨胀，在较低的温度下产生气孔形成气体，该温度通常 低于400°C，由放出的气体形成得到的气孔显微结构在陶瓷制品中在大于1200°C的温度下 烧制后仍然保持。更进一步地，因为一旦在低的温度下释放压力，孔形成气体会膨胀，在干 燥成型的生坯的过程中可以形成期望的气孔显微结构，而不是在大于1200°C的温度下的烧 尽周期中。因此，可理解气体成孔剂在工艺过程中所需的烧制过程较短，能够例如通过减少 由于在常规的烧制过程中高的放热曲线造成的制品裂缝来提高强度。通过利用气体作为成孔剂是新颖的和令人惊奇的，因为人们预期通过放出气体留 下的空隙在干燥或者烧结过程中会崩溃。一种假设是气体妨碍颗粒压实形成空隙。在生坯 形成之后，通过例如挤出，高度填充和粘度系统防治任何进一步的流动来填充空隙。另一个 令人惊奇的结果是随着整体材料溢出模具，气体不会导致“爆米花(rice krispies)”。此 时一种假设是气体作为一种不可压缩的液体挤出通过模具，在挤出之后气体的放出是缓慢 和迟缓的，这样气体会扩散到表面导致突然破裂。在本专利技术的一个实施方式中，本专利技术的成孔剂可以是气体。当压力被施加于混合 有陶瓷前体批料的成孔剂时，气体可液化，然后在撤去压力后膨胀回一种气体，形成气孔。 施加于气体和陶瓷前体批料混合物上的压力是正常压力，在使用例如，但不限于挤压的方 法的生坯形成过程中发现。在一个说明性的实施方式中，气体是二氧化碳。二氧化碳是一种 便宜的、稳定的气体，可以在正常的模制或挤出工艺温度下在至少1650psi的压力下液化。 其它的气体，如氯也可以使用。本领域技术人员无需过度实验，通过查看气体的临界温度和 压力就能够确定什么气体是可用的。临界温度是指在此温度和高于此温度时，不管压力增 加多少，气体都不会液化。因此，具有临界温度低于0°C的气体对本专利技术可能不是有用的。在孔形成气体注入并与陶瓷前体批料混合之后，可对混合物施加足够的压力以液 化气体。一旦气体液化，陶瓷前体批料和气体的混合物可更进一步混合以生产一种均勻混合物，或者尽可能接近于一种均勻混合物。或者，陶瓷前体批料在注入气体成孔剂之前可处 于真空状态。处于真空状态的前体批料从前体批料中可除去空气，允许更高的气体成孔剂的容量。在随后的步骤中，当维持压力和气体仍然保持液化时，陶瓷前体批料可形成生坯。 在形成生坯之后，可以除去压力，允许气体回复到气态并随之膨胀形成气孔。接着，多孔的 生坯可烧制以形成多孔陶瓷制品。在另一个实施方式中，本专利技术的方法可更进一步包括步骤在烧制以前干燥生坯。 在一个示例性的实施方式中，生坯可在低于400°C，或者从约100°C到约350°C的温度下干 燥。在一个说明性的实施方式中，生坯通过微波烘燥干燥。生坯的干燥可提高成孔剂从液 体到气体和形成气孔的转化率。液化气体的膨胀率可通过控制干燥步骤的压力释放和温度 来控制。在更进一步的实施方式中，成孔剂可以任何有效本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种用于生产多孔陶瓷制品的方法，它包括以下步骤：提供一种前体批料，用于形成一种多孔陶瓷制品；在所述前体批料中注入气体并混合气体和前体批料；对所述前体批料和气体的混合物加压，其中，所述压力足以液化该气体；将所述前体批料成形成生坯，同时保持压力；从所述生坯除去压力；以及烧制所述生坯以生产多孔陶瓷制品。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：K·R·布伦达吉，
申请(专利权)人：康宁股份有限公司，
类型：发明
国别省市：US