陶瓷蜂窝构造体的制造方法技术

本发明专利技术提供一种陶瓷蜂窝构造体的制造方法，成形具有挤出成形陶瓷坯土而使外周壁与蜂窝单元壁一体化的蜂窝构造的陶瓷蜂窝构造体，除去所述成形体或对所述成形体进行烧结而得的烧结体的外周壁与其附近的蜂窝单元壁，利用涂材覆盖露出的轴线方向凹槽而形成外周壁层，其中，在所述外周壁层与所述凹槽之间的至少一部分上形成应力释放部。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及可以防止从外周壁层的蜂窝主体上剥离或产生裂纹的，特别是涉及即使用于在高温下容易受到热冲击的排气净化用催化转化器或吸收微粒子用过滤器中也不产生裂纹、并且即使对于振动等也不会发生破碎等具有足够机械强度的。
技术介绍
从保护地区乃至整个地球的环境来看，为了除去柴油机的排气中的石墨微粒子等的有害物质，目前使用基于陶瓷蜂窝构造体的排气净化用催化转化器或吸收微粒子用过滤器。如图1所示，蜂窝构造体1具有一体化的外周壁3和形成多个蜂窝单元6的蜂窝单元壁4。蜂窝构造体1，通过配置于金属制收纳容器(未图示)的内周面与蜂窝构造体1的外周壁3之间的夹持部件而被牢固地夹持。蜂窝构造体1，以往是通过以下的工序制备。将搅拌堇青石生成原料粉末、成形助剂、造孔剂以及水所得的陶瓷坯土挤出成形，得到具有外周壁3和蜂窝单元壁4一体化的蜂窝构造的成形体。干燥该成形体，进而通过加热除去成形体中的粘接剂等的成形助剂等后，通过烧结使其具有规定的形状和强度，从而得到由具有微细气孔的外周壁3和蜂窝单元壁4一体化构成的蜂窝构造体1。但是，在制造例如外径为150mm以上、长度为150mm以上的柴油机用大型陶瓷蜂窝构造体或者制造蜂窝单元壁4的厚度在0.2mm以下的薄型蜂窝构造体时，由于成形体过重或强度不足，不能支撑自重，而存在外周壁3附近的蜂窝单元壁4歪曲或变形的问题。作为解决该问题的方法，日本国专利第2,604,876号公开了以下形成外周壁层的方法，即，将搅拌堇青石原料、成形助剂和/或造孔剂所得的陶瓷坯土挤出成形，干燥和烧结，在形成具有蜂窝构造的烧结体后，通过磨削加工除去具有该蜂窝构造的烧结体的外周壁3和其附近的蜂窝单元壁，在露出的蜂窝单元壁上涂布涂材后进行干燥和固化，从而形成外周壁层。在该方法中，由于通过磨削加工除去具有该蜂窝构造的烧结体的外周壁3和其附近的蜂窝单元壁4，因此可以除去外周壁3和其附近的变形蜂窝单元。具有蜂窝构造的烧结体的圆度即使很低，由于是在通过磨削加工、提高圆度后而形成外周壁层，因此也可以提高尺寸精度。若使用含有陶瓷纤维和无机粘合剂的涂材，还可以形成高强度的外周壁层。另外，作为改善外周壁层的耐剥离性后的陶瓷蜂窝构造体，日本国专利第2,613,729号中公开了外周壁层由堇青石粒子和/或陶瓷纤维、以及由胶态的二氧化硅或胶态的氧化铝构成的非晶质氧化物基质构成的陶瓷蜂窝构造体。陶瓷蜂窝构造体1的一例构造如图2和图3所示。陶瓷蜂窝主体10，具有被蜂窝单元壁4隔开的多个蜂窝单元6以及在陶瓷蜂窝主体10的最外周上形成的轴线方向凹槽14，通过在凹槽14上涂敷涂材并设置外周壁层12，可以防止在使用过程中外周壁层12剥离，同时还能够抑制蜂窝构造体1的热冲击强度的降低。但是，在使用日本国专利第2,604,876号以及日本国专利第2,613,729号中记载的陶瓷蜂窝构造体作为排气净化用的催化转化器以及吸收微粒子用过滤器时，已知存在以下问题。在使用陶瓷蜂窝构造体作为催化剂载体以及吸收微粒子用过滤器时，陶瓷蜂窝构造体，在金属制容器内通过支撑部件被牢固夹持。由于在陶瓷蜂窝构造体的多个流通孔内流通高温排气，因此尤其在始动时局部产生急剧的温度上升，由于陶瓷蜂窝主体中心部与外周壁层之间的温度差而使得在陶瓷蜂窝构造体中产生热应力，因此在外周壁层上产生裂纹。另外，在作为吸收微粒子用过滤器使用时，由于燃烧堆积在过滤器上的微粒子而进行再生处理中的热，尤其是在微粒子堆积较多的陶瓷蜂窝构造体的中心部位附近产生局部温度升高，也有因热应力而使外周壁层上产生裂纹的问题。若在外周壁层上产生裂纹并且该裂纹一直延伸到蜂窝单元壁上，则蜂窝单元壁脱落而使排气的净化性能降低，或者入口侧与出口侧连通而使微粒子的吸收率下降。在制造外径为150mm以上、长度为150mm以上的大型蜂窝构造体或蜂窝单元壁厚度为0.15mm以下的薄壁蜂窝构造体时，则挤出成形体中，在外周壁附近的蜂窝单元上产生歪曲或变形的不良现象较多，其结果，具有伴随成形以及干燥的残留应力。若在具有这种不良现象的情况下直接进行烧结，则要从不良地方释放残留应力，从而产生裂纹，有可能扩延至整个烧结体。即使除去烧结体的外周壁及其附近的蜂窝单元壁，也不能完全除去该裂纹，从而使制造成品率下降。另外，由于陶瓷蜂窝烧结体硬且脆，因此，如图4所示，在构成凹槽14的最外周的蜂窝单元壁4上容易产生残缺4a，容易形成蜂窝单元壁4的一部分残缺的不完全凹槽14a。由于外周的凹槽14与蜂窝单元壁4的接触面积小，因此蜂窝构造体1的等压强度降低或容易引起外周壁层12的剥离。若作为催化转化器或吸收微粒子用过滤器，使用这种蜂窝构造体，则由于发动机振动或路面振动，外周壁层从蜂窝构造体上剥离，在储存容器内不能确保适宜的夹持力，因此蜂窝构造体在储存容器内移动，从而可能产生蜂窝构造体的破损。在日本国专利第2,604,876号中，为了除去陶瓷蜂窝烧结体的外周壁，使用以圆周速度为750～2100m/分高速旋转的砂轮，以0.7～0.9mm/分的加工速度进行磨削加工。但是，在磨削加工蜂窝构造体的蜂窝单元壁时，由于是加工工具断续冲突的断续加工，因此不得不较少地控制进给或切入等的加工量，这样加工时间就变长。另外由于烧结体硬且脆，因此作为磨削砂轮有必要使用象金刚石砂轮那样的高价砂轮。另外，在上述以往技术中，由于在由堇青石构成的蜂窝主体的外周面上涂布由堇青石粒子以及无机粘接剂构成的涂材而形成外周壁层，因此外周壁层的热膨胀系数要比蜂窝主体的大，在外周壁层的干燥以及烧结后，会在外周壁层上残留拉伸应力，在蜂窝单元壁上残留压缩应力。外周壁层的热膨胀系数变得比蜂窝主体大的理由，是由于原料中的陶土粒子(六角板状结晶)通过挤出成形用口模的狭窄狭缝而取向于狭缝面内(壁内)，对于通过烧结而形成的陶土粒子的取向方向，六角柱状的堇青石结晶取向为直角，所以相对于蜂窝单元壁的热膨胀系数小而外周壁层由无规取向的堇青石粒子以及热膨胀系数大的无机粘接剂构成。为了收纳在容器内，在夹持蜂窝构造体时，有时也在外周壁层产生拉伸应力。若以拉伸应力作用于外周壁层的状态使蜂窝构造体的中心部的温度急剧上升，则因蜂窝单元壁于外周壁层的温度差，外周壁层内的拉伸应力会增大，在外周壁层上也容易产生裂纹。
技术实现思路
因此，本专利技术的目的是提供在蜂窝单元壁上很难延伸基于热冲击而产生的裂纹、具有优良的耐热冲击性以及可靠性的。本专利技术的另一目的是提供在作为排气净化用催化转化器或吸收微粒子用过滤器使用时，不易产生伴随热应力的裂纹。本专利技术的又一目的是提供外周壁层与蜂窝主体难以剥离、具有优良的等压强度并且能够高效地进行制造的。本专利技术的第一陶瓷蜂窝构造体，包括具有外周的轴线方向凹槽以及在所述凹槽内侧形成多个流通孔的蜂窝单元壁的陶瓷蜂窝主体，和覆盖所述凹槽的外周壁层，其特征在于，在所述外周壁层与所述凹槽之间的至少一部分或者在所述外周壁层以及所述外周壁层与所述凹槽之间的至少一部分上具有应力释放部。所述应力释放部可以含有在外面开口地形成于所述外周壁层上的空隙部，优选形成于所述外周壁层与所述凹槽之间的空隙部或者形成于所述外周壁层以及所述外周壁层与所述凹槽之间的空隙部。在所述外周壁层与所述凹槽之间的至少一部分上具有应力释放部的情况下，优选所述应力释放部是形成于所述本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种陶瓷蜂窝构造体的制造方法，成形具有挤出成形陶瓷坯土而使外周壁与蜂窝单元壁一体化的蜂窝构造的陶瓷蜂窝构造体，除去所述成形体或对所述成形体进行烧结而得的烧结体的外周壁与其附近的蜂窝单元壁，利用涂材覆盖露出的轴线方向凹槽而形成外周壁层，其中，在所述外周壁层与所述凹槽之间的至少一部分上形成应力释放部。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：诹访部博久，大坪靖彦，木村聪明，
申请(专利权)人：日立金属株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]