堇青石多孔陶瓷蜂窝体制品制造技术

本文描述了用作微粒过滤器的多孔陶瓷蜂窝体制品及其制造方法。所述多孔陶瓷蜂窝体制品包括烧制的堇青石体。所述烧制的堇青石体在接触微裂条件之前的微裂纹参数(Nb3)为约0.05‑0.25。待接触微裂条件后，所述烧制的堇青石体的微裂纹参数(Nb3)与接触微裂条件之前的微裂纹参数相比至少高20％。所述烧制的堇青石体在接触微裂条件之前在约25‑800℃内其热膨胀系数(CTE)为约7.0x10‑7‑15.0x10‑7/℃，并且在接触微裂条件之后在约25‑800℃内所述热膨胀系数为约1.0x10‑7‑10.0x10‑7/℃。所述微裂纹参数可包括热循环或化学处理。

【技术实现步骤摘要】
本专利技术专利申请是国际申请号为PCT/US2011/038030，国际申请日为2011年5月26日，进入中国国家阶段的申请号为201180026267.2，专利技术名称为“堇青石多孔陶瓷蜂窝体制品”的专利技术专利申请的分案申请。要求在先提交的美国申请的权益本申请要求2010年5月28日提交的美国专利申请第12/789,833号的优先权，其内容通过参考结合于此。相关申请本申请涉及2010年5月28日提交的题为“形成陶瓷蜂窝体制品的方法”(\METHODS FOR FORMING CERAMIC HONEYCOMB ARTICLES\)的美国专利申请第12/789,945号，该专利申请全文通过参考结合于此。背景
本专利技术一般涉及多孔陶瓷蜂窝体制品，更具体而言，本专利技术涉及用作过滤材料的堇青石多孔陶瓷蜂窝体制品。技术背景陶瓷蜂窝体制品广泛用作车辆排气系统中的抗污染设备，既用作汽车中的催化转化器基材，又用作柴油动力车辆中的微粒过滤器。用于这些应用的陶瓷蜂窝体制品是由薄的多孔陶瓷壁的矩阵形成，该多孔陶瓷壁限定了多个平行的气体传导通道。在用作含有汽油发动机的汽车中的催化基材的陶瓷蜂窝体制品中，气体传导通道在两端都是开放的。将催化涂料施用在所述壁的外表面。流经通道的废气在壁的表面上与催化涂层接触。这些蜂窝体制品称作流通型基材。在柴油机系统中，废气也在壁的表面上与催化涂层接触。在柴油机应用中，陶瓷蜂窝体制品
还在交替的气体传导通道中具有端塞，以迫使废气通过多孔通道壁，用来在废气排放之前捕获并过滤出烟炱和灰微粒。这些陶瓷蜂窝体基材称作陶瓷壁流式微粒过滤器，更具体而言，称作柴油机微粒过滤器。用于汽车和柴油机应用中的蜂窝体制品经历的极端温度波动使得陶瓷蜂窝体制品易于发生温度诱导的开裂，其将导致蜂窝体制品的劣化。因此，需要不易受热诱导而产生裂纹的替代多孔陶瓷蜂窝体制品以及制造该制品的替代方法。
技术实现思路
根据一个实施方式，多孔陶瓷蜂窝体制品包括烧制的堇青石体，所述堇青石体在接触微裂条件之前，其微裂纹参数(Nb3)为约0.05-0.25。在接触微裂条件后，所述烧制的堇青石体的微裂纹参数(Nb3)比接触微裂条件之前的堇青石体的微裂纹参数至少高20％。此类多孔陶瓷蜂窝体制品可用于过滤汽车尾气流中的微粒物质。在另一个实施方式中，多孔陶瓷蜂窝体制品包括烧制的堇青石体，所述堇青石体在接触微裂条件之前，其微裂纹参数(Nb3)为约0.05-0.25，在约25-800℃内热膨胀系数(CTE)为约7.0x10-7-15.0x10-7/℃，且df为小于或等于约0.4，其中df＝(d50-d10)/d50。在接触微裂条件后，相同的烧制的堇青石体的微裂纹参数(Nb3)比接触微裂条件之前的微裂纹参数至少高20％，在约25-800℃内热膨胀系数(CTE)为约1.0x10-7-10.0x10-7/℃，且df为小于或等于约0.4。在另一个实施方式中，多孔陶瓷蜂窝体制品包括烧制的堇青石体，所述堇青石体在接触微裂条件之前，其微裂纹参数(Nb3)为约0.05-0.25，在约25-800℃内热膨胀系数(CTE)为约7.0x10-7-15.0x10-7/℃，且表面孔隙率为约38-45％。在接触微裂条件后，相同的烧制的堇青石体的微裂纹参数(Nb3)比接触微裂条件之前的微裂纹参数至少高20％，在约25-800℃内热膨胀系数(CTE)为约1.0x10-7-10.0x10-7/℃，且表面孔隙率为约38-45％。在以下的详细描述中提出了本专利技术的其他特征和优点，其中的部分特征和优点对本领域的技术人员而言，根据所作描述就容易看出，或者通过实施包括以下详细描述、权利要求书以及附图在内的本文所述的各种实施方式而被认识。应理解，前面的一般性描述和以下的详细描述介绍了各种实施方式，用来提供理解要求保护的主题的性质和特性的总体评述或框架。包括的附图提供了对各
种实施方式的进一步的理解，附图被结合在本说明书中并构成说明书的一部分。附图以图示形式说明了本文所述的各种实施方式，并与说明书一起用来解释要求保护的主题的原理和操作。附图说明图1示意性地描述了根据本文所显示和描述的一个或多个实施方式的多孔陶瓷蜂窝体制品；图2示意性地描述了根据本文所显示和描述的一个或多个实施方式的多孔陶瓷蜂窝体制品；图3是根据本文所显示和描述的一个或多个实施方式的烧制的多孔陶瓷蜂窝体制品在接触微裂条件之前的SEM显微图；图4是根据本文所显示和描述的一个或多个实施方式的烧制的多孔陶瓷蜂窝体制品在接触微裂条件之后的SEM显微图；图5是根据本文所显示和描述的一个或多个实施方式的穿过烧制的多孔陶瓷蜂窝体制品主体的抛光轴向截面50倍放大的SEM显微图；图6是根据本文所显示和描述的一个或多个实施方式的穿过烧制的多孔陶瓷蜂窝体制品主体的抛光轴向截面250倍放大的SEM显微图；图7是根据本文所显示和描述的一个或多个实施方式的烧制的多孔陶瓷蜂窝体制品表面50倍放大的SEM显微图；图8是根据本文所显示和描述的一个或多个实施方式的烧制的多孔陶瓷蜂窝体制品表面250倍放大的SEM显微图；图9是根据本文所显示和描述的一个或多个实施方式的烧制的多孔陶瓷蜂窝体制品表面500倍放大的SEM显微图；以及图10图示性地描述了根据本文所显示和描述的一个或多个实施方式制造多孔陶瓷蜂窝体的示例性烧制方案。具体实施方式下面详细参考多孔陶瓷蜂窝体制品的各种实施方式，这些实施方式的例子在附图中示出。只要有可能，在所有附图中使用相同的附图标记来表示相同或类似的部分。图1显示多孔陶瓷蜂窝体制品的一个实施方式的示意图。该多孔陶瓷蜂窝体制品由堇青石陶瓷材料构成，该材料的微裂纹参数Nb3较低，在烧制后和接
触微裂条件之前在约25-800℃的温度范围内CTE较高，并且热冲击极限(TSL)较低。待多孔陶瓷蜂窝体制品接触微裂条件后，该多孔陶瓷蜂窝体制品的微裂纹参数提高至少20％，该多孔陶瓷蜂窝体制品的CTE在约25-800℃温度范围内降低，且该多孔陶瓷制品的TSL提高。本文所述的多孔陶瓷蜂窝体制品可在没有使用预先钝化涂层的情况下进行修补基面涂覆(washcoat)。本文将详细描述多孔陶瓷蜂窝体制品以及制造多孔陶瓷蜂窝体制品的方法。如本文中所用，单数形式的“一个”、“一种”和“该”包括复数指代形式，除非文中另有明确说明。因此，例如当描述“二氧化硅形成源”或“氧化铝形成源”的时候，可以涉及包括两个或更多个所述形成源的方面，除非文中明确地有相反的说明。如本文所用，除非有具体的相反表示，有机组分的“重量％”或“重量百分数”是以包含该组分的总无机物的总重量为基准的。在本文中，所有的有机加入组分，例如成孔剂和粘合剂都是以所用无机组分为100％计而额外加入的。如上述简要讨论，我们发现由本文所述的堇青石多孔陶瓷蜂窝体制品制造的过滤器在烧制后在约25-800℃的温度范围内其CTE较高且相应的热冲击极限(TSL)低。然而，在接触微裂条件后，本文所述多孔陶瓷堇青石蜂窝体制品在约25-800℃的温度范围内的CTE较低，且热冲击极限(TSL)较高。应理解，除非另有说明，本文所用的CTE是在指定的温度范围内在所述制品的至少一个方向上的热膨胀系数。在接触微裂条件后本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种多孔陶瓷蜂窝体制品，其包括：烧制的堇青石体，其初烧制的微裂纹参数(Nb3)为约0.08‑0.25；所述烧制的堇青石体还具有初烧制的和接触微裂条件后的df，所述df为小于或等于约0.3，其中df＝(d50‑d10)/d50；以及所述烧制的堇青石体还具有初烧制的和接触微裂条件后的db，所述db为小于或等于约1.5，其中db＝(d90‑d10)/d50。

【技术特征摘要】
2010.05.28 US 12/789,8331.一种多孔陶瓷蜂窝体制品，其包括：烧制的堇青石体，其初烧制的微裂纹参数(Nb3)为约0.08-0.25；所述烧制的堇青石体还具有初烧制的和接触微裂条件后的df，所述df为小于或等于约0.3，其中df＝(d50-d10)/d50；以及所述烧制的堇青石体还具有初烧制的和接触微裂条件后的db，所述db为小于或等于约1.5，其中db＝(d90-d10)/d50。2.如权利要求1所述的多孔陶瓷蜂窝体制品，其特征在于，所述微裂条件包括热循环。3.如权利要求2所述的多孔陶瓷蜂窝体制品，其特征在于，在热循环过程中，所述烧制的堇青石体达到至少为400℃的峰值温度。4.如权利要求3所述的多孔陶瓷蜂窝体制品，其特征在于，待所述烧制的堇青石体达到所述峰值温度后，以至少200℃/小时的速率使所述烧制的堇青石体冷却。5.如权利要求2所述的多孔陶瓷蜂窝体制品，其特征在于，在向所述烧制的堇青石体施涂修补基面涂料后进行所述热循环。6.如权利要求1所述的多孔陶瓷蜂窝体制品，其特征在于...

【专利技术属性】
技术研发人员：缪卫国，王建国，
申请(专利权)人：康宁股份有限公司，
类型：发明
国别省市：美国;US