碳化硅质蜂窝结构体的制造方法技术

本发明专利技术提供一种碳化硅质蜂窝结构体的制造方法，其能够使烧成炉的工作效率提高，并能够实现烧成用构件的长寿命化。碳化硅质蜂窝结构体的制造方法(1)具备下述烧成工序(S1)：将经挤出成形的包含碳化硅质成分的蜂窝成形体(2)与烧成用构件(3)一起导入烧成炉(4)中并进行烧成，制造碳化硅质蜂窝结构体，烧成用构件(3)使用氧化铝含有率为70wt％以上的陶瓷材料而形成，烧成工序(S1)进一步具备：非活性气体供给工序(S2)，向烧成炉(4)的炉内空间(5)供给氩气(8)；以及气体添加工序(S3)，向炉内空间(5)添加作为还原性气体(11)的甲烷气体。

【技术实现步骤摘要】
碳化硅质蜂窝结构体的制造方法
本专利技术涉及一种碳化硅质蜂窝结构体的制造方法。进一步详细地说，涉及一种使烧成炉的工作效率提高，并且能够实现与蜂窝成形体一起导入烧成炉炉内空间中的烧成用构件的长寿命化的碳化硅质蜂窝结构体的制造方法。
技术介绍
以往，陶瓷制蜂窝结构体被用于汽车废气净化用催化剂载体、柴油颗粒过滤器、或者燃烧装置用蓄热体等广泛的用途。陶瓷制蜂窝结构体(以下，简称为“蜂窝结构体”。)如下制造：使用挤出成形机将成形材料(坯土)挤出成所希望的蜂窝形状后，在预定的烧成条件下烧成。这里，作为蜂窝结构体的材料，除了如堇青石质那样热膨胀系数非常小的陶瓷材料以外，有时也使用例如包含碳化硅质成分的耐热性非常高的碳化硅质的陶瓷材料。特别是，柴油颗粒过滤器由于在将捕集的柴油微粒焚烧而进行再生时暴露于高温，因此往往采用使用了耐热性高的上述碳化硅的碳化硅质蜂窝结构体(Si/SiC蜂窝结构体)。包含碳化硅质成分的陶瓷材料具有耐热性高等优异的优点，但另一方面，热膨胀系数比堇青石质等大，存在因为过滤器的燃烧再生时的高温等而引起热应力破坏的可能性。为了防止这些不良状况，将过滤器分割成小块来进行制造。例如，通过将挤出成形为四边形状的蜂窝成形体烧成，制作蜂窝单元(蜂窝烧成体)，将所得的多个蜂窝单元组合，利用接合材接合来形成一个大的块状的蜂窝结构体(蜂窝块体)。然后，通过对蜂窝块体的外周面进行磨削加工，在经磨削的外周面涂布外周涂层材料而形成外周壁，从而制造大的蜂窝直径的蜂窝结构体。此时，将蜂窝成形体烧成的烧成工序中，使用下述三个烧成炉。即，用于将蜂窝成形体中所含的有机物、碳化物等在正式烧成前在较低温度(例如，500℃左右)且在大气下加热而除去的脱粘合剂炉；在脱粘合剂炉之后在高温的烧成温度且在氩气等非活性气体气氛下长时间加热的正式烧成炉；用于在正式烧成炉之后通过在大气下氧化从而在蜂窝烧成体的表面形成保护膜的氧化炉。通过经过采用各个烧成炉进行的烧成工序(脱粘合剂工序、正式烧成工序和氧化工序)，完成作为蜂窝单元的蜂窝烧成体的烧成。这里，在非活性气体气氛下进行的烧成工序(正式烧成工序)中使用的烧成炉100中，以提高生产率为目的，一次性集中导入多个四棱柱状的蜂窝成形体101(参照图7)。因此，使用将台板102、搁板103、框体104和顶板105等烧成用构件106(所谓“窑具”)层叠而构建的层叠体107，并将多个蜂窝成形体101以并排设置的状态收容于该层叠体107的内部。在该状态下导入烧成炉100的炉内空间108中，实施高温下的烧成。关于层叠体107的构成，进一步详述而言，在配置于最下部的平板状的台板102上载置矩形状的搁板103，进一步在该搁板103的搁板面(上表面)上将多个蜂窝成形体101以排列的状态载置。然后，将方筒状的框体104以包围所载置的蜂窝成形体101的方式载置于上述搁板面，其中，所述框体以比蜂窝成形体101的成形体高度高的框高度形成。然后，在所载置的框体104的框体上表面上载置新的搁板103。将该操作重复进行，在最上层的框体104的框体上表面上设置顶板105，从而构成将烧成用构件106多层堆叠而得到的层叠体107。如上所述，通过使用框体104，可以构建将所述蜂窝成形体上下载置而得到的层叠体107。该烧成用构件106(层叠体107)有时使用包含氮化硅(Si3N4)等氮化物的氮化物结合碳化硅作为主要材料。包含该氮化物结合碳化硅的烧成用构件106有时因为暴露于烧成工序时的高温而导致其一部分逐渐分解，作为SiO蒸气那样的分解物109而存在于炉内空间108。分解物109与在调整为氩气等非活性气体气氛下的炉内空间108内残存的氧成分110反应，作为将该氧成分110从炉内空间108除去的所谓“吸氧剂”而发挥作用。其结果是，具备使得烧成炉100的炉内空间108的低氧状态稳定这样的优异的优点。因此，多使用以上述氮化物结合碳化硅为材料的烧成用构件106。另一方面，进行如下操作：在将如蜂窝成形体那样的陶瓷成形体在非氧化气氛中烧成时，在非活性气体中添加还原性气体。例如，已知如下方法：在由氮化铝成形体制造氮化铝烧结体的方法中，在脱粘合剂处理中使二氧化碳气体混入非活性气体中，进一步，在烧成处理中使氢气混入非活性气体中，在该状态下分别进行烧成处理(参照专利文献1)。进而，已知如下方法：使烧成气氛均匀，以降低形状、颜色、特性等的偏差为目的，添加降低烧成炉内的氧浓度的物质以制成均匀的陶瓷电子部件(参照专利文献2)，或者，在制造铁氧体烧结体的过程中，在非活性气体与还原性气体的混合气体的气氛下进行烧成(参照专利文献3)。现有技术文献专利文献专利文献1：日本特开平10-007465号公报专利文献2：日本特开平09-162017号公报专利文献3：日本特开2008-273809号公报
技术实现思路
专利技术所要解决的课题然而，以上述氮化物结合碳化硅为主要成分的烧成用构件(参照图7)的使用存在产生如下所述的不良状况的可能性。即，由于在每个烧成工序中重复使用，分解物109逐渐流出至炉内空间108，因此多次使用后的烧成用构件106与使用开始之前相比，有时其厚度、尺寸等会逐渐变小。其结果是，具有使用氮化物结合碳化硅的烧成用构件106的使用寿命缩短的缺点。进一步，通过分解得到的分解物109的一部分与残存于烧成炉100的炉内空间108中的氧成分110结合，例如，会生成二氧化硅等反应物111。该二氧化硅等反应物111虽然一部分经过气体排出孔112而从炉内空间108排出至炉外，但存在剩下的部分在烧成炉100的炉壁113等堆积的可能性(参照图7)。通过该反应物111的堆积，炉内空间108的炉内温度变得不均衡，从而存在难以在稳定的烧成条件下的烧成、或者烧成炉100内部的层叠体107与所堆积的反应物111等接触的可能性。此外，在连续烧成炉的情况下，也成为阻碍收容了蜂窝成形体101的层叠体107的水平方向移动的主要因素。因此，为了消除上述不良状况，需要定期停止烧成炉的工作，并除去堆积在炉壁113上的二氧化硅等反应物111等作业。其结果是，导致烧成炉100的工作停止，且反应物111的除去作业所花费的操作时间变长，有时导致烧成炉100的工作效率的降低，进一步对蜂窝结构体的制造效率带来很大影响。另一方面，在专利文献1～3所示的陶瓷成形体的情况下，虽然在非活性气体中添加还原性气体，但这些主要是以烧成后的陶瓷制品的变色、翘曲等主要制品品质的稳定化为目的，并不是用于实现本申请那样的烧成用构件的长寿命化、烧成炉的工作效率的提高，特别是并没有设想碳化硅质蜂窝结构体的制造。因此，本专利技术鉴于上述实际情况，将课题设为提供一种碳化硅质蜂窝结构体的制造方法，所述方法在包含碳化硅质成分的蜂窝结构体的制造中，能够实现烧成工序时的烧成炉的工作效率的提高，并且能够实现烧成时使用的烧成用构件的长寿命化。用于解决课题的方法根据本专利技术，提供以下所示的碳化硅质蜂窝结构体的制造方法。[1]一种碳化硅质蜂窝结构体的制造方法，其具备下述烧成工序：将经挤出成形的包含碳化硅质成分的蜂窝成形体与烧成用构件一起导入烧成炉中并进行烧成，制造碳化硅质蜂窝结构体，上述烧成用构件使用氧化铝含有率为70wt％以上的陶瓷材料而形成，上述烧成工序进一步具备：向上本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种碳化硅质蜂窝结构体的制造方法，其具备下述烧成工序：将经挤出成形的包含碳化硅质成分的蜂窝成形体与烧成用构件一起导入烧成炉中并进行烧成，制造碳化硅质蜂窝结构体，所述烧成用构件使用氧化铝含有率为70wt％以上的陶瓷材料而形成，所述烧成工序进一步具备：向所述烧成炉的炉内空间供给非活性气体的非活性气体供给工序，以及向所述炉内空间添加还原性气体的气体添加工序。

【技术特征摘要】
2017.03.17 JP 2017-0536871.一种碳化硅质蜂窝结构体的制造方法，其具备下述烧成工序：将经挤出成形的包含碳化硅质成分的蜂窝成形体与烧成用构件一起导入烧成炉中并进行烧成，制造碳化硅质蜂窝结构体，所述烧成用构件使用氧化铝含有率为70wt％以上的陶瓷材料而形成，所述烧成工序进一步具备：向所述烧成炉的炉内空间供给非活性气体的非活性气体供给工序，以及向所述炉内空间添加还原性气体的气体添加工序。2.根据权利要求1所述的碳化硅质蜂窝结构体的制造方法，其进一步具备生成将所述非活性气体和所述还原性气体混合而得的混合气体的气体混合工序，所述非活性气体供给工序和所述气体添加工序中，分别供给或添加所述混合气体。3.根据权利要求1所述的碳化硅质蜂窝...

【专利技术属性】
技术研发人员：井原尔史，吉田信也，岛田正人，龟井良之，
申请(专利权)人：日本碍子株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP