本发明专利技术属于陶瓷材料制备工艺，涉及堇青石蜂窝陶瓷制备工艺。其工艺步骤为：配料－堇青石粉末合成－湿法成泥－真空炼泥－真空挤出－微波定型－烘箱干燥－坯体加工－高温烧结。本发明专利技术方法具有成本低、操作简便、适用性强、无环境污染等优点，适宜于工业化生产。堇青石蜂窝陶瓷作为催化剂的载体，广泛应用于工业有毒废气以及汽车尾气的净化，还可以用于陶瓷热交换器等。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于无机非金属材料领域，涉及到用作汽车尾气净化器的堇青石蜂窝陶瓷的制备方法。
技术介绍
堇青石由于具有低的热膨胀系数和介电性质，以及高的化学稳定性，堇青石陶瓷及玻璃瓷被广泛应用于对热震性和热膨胀要求严格的场合。长期以来一直适合于作为载体来支撑汽车上催化转化器的催化剂活性组分，其主要原因也是因为堇青石陶瓷具有良好的耐热冲击性。堇青石蜂窝陶瓷传统的制备方法是，将各种原料干粉与粘结剂，水、润滑剂直接混合，然后炼泥，挤出成型。其中，存在的问题是原料混合不均匀，泥坯需要加入较多的液体，固含量较低，坯体在干燥过程中收缩较大，易产生开裂。
技术实现思路
本专利技术的目的是，提出一种可提高泥坯的固相体积分数和坯体密度、减小坯体干燥过程中的收缩、克服传统干法练泥带来的泥坯成分偏析现象的制备堇青石蜂窝陶瓷的方法。本专利技术的技术方案是一种制备堇青石蜂窝陶瓷的方法，其特征在于，具体步骤如下1、合成堇青石粉末；1.1、配料，根据堇青石的理论组成，准确称量各种陶瓷粉体，原料分别为能够生成氧化铝、二氧化硅和氧化镁的物质，根据堇青石的理论组成，准确称量各种陶瓷粉体，原料分别为能够生成氧化铝、二氧化硅和氧化镁的物质，本专利技术配方采用下述三种原料配比之一1.1.1、10％～20％的高纯滑石、15％～25％碳酸镁、余量为煅烧高岭土；1.1.2、10％～20％的α-Al2O3粉、40％～50％的高纯滑石、余量为煅烧高岭土；1.1.3、35～45％的绿泥石、余量为煅烧高岭土；1.2、球磨，按照每公斤原料干粉加1～2公斤去离子水或者蒸馏水的比例，另外加入占陶瓷粉体重量0.5～2wt％的中性分散剂JA282，一起放入球磨罐中进行湿法混合，球料比为0.8∶1～3∶1，球磨方式可以为下述方式之一滚筒磨、砂磨、搅拌磨，球磨时间为1～30h；1.3、干燥，将混合充分的泥浆倒出，放在烘箱中进行干燥，干燥温度为50～200℃；或者进行喷雾干燥；干燥后获得混合均匀、干燥的原料混合粉末；1.4、煅烧合成，将上述混合陶瓷粉末装在耐火匣钵中，或者将干粉压成方砖后放入窑炉中进行煅烧合成，煅烧温度为1300～1400℃，保温时间为1～6h；1.5、过筛，煅烧合成后冷却出炉，进行粉碎，粉碎后的粉末过120目筛网，最终粉碎到中位径2～20μm；2、制备陶瓷泥坯；2.1、配料；原料粉末采用如下配方60～100wt％的堇青石孰料和0～40wt％的生料粉，首先，向原料粉末中加入占原料粉末重量3～8wt％的羟丙基甲基纤维素或者甲基纤维素或者乙基纤维素，充分混合后，依次加入下属物质占原料粉末重量3～8wt％的润滑剂，为下述物质之一桐油或者水溶性石蜡乳液；占原料粉末重量0.5～2wt％的减水剂，为下述物质之一聚丙烯酸盐或者聚甲基丙烯酸盐或者羰酸盐或者柠檬酸盐；占原料粉末重量0.5～2wt％的增塑剂，为下述物质之一水溶性丙烯酸类乳液或者甘油，最后，加入占原料粉末重量20～30wt％的去离子水，充分混合；2.2、湿法炼泥；按照本专利技术人申请的“一种蜂窝陶瓷泥坯制备方法”200510008796.6中所叙述的方法进行湿法炼泥；3、真空炼泥；将上述经过湿法炼泥的泥坯放入双轴卧式真空炼泥机中进行真空炼泥，其中，主轴转速10～20r/min，真空度96latm)混炼时间为1～5小时，混炼中间如果泥坯发热高于40℃时，应立刻停止，等凉下来后继续炼泥；4、泥坯陈腐；将经过真空炼泥的泥坯用塑料薄膜裹住，放于阴凉潮湿的环境下进行陈腐，时间为10～72h； 5、真空挤出；将经过陈腐的泥坯放入任意倾角真空挤出机中进行挤制，挤出机的真空度为96latm。泥坯在800KN的挤制压力下首先通过80目～120目的不锈钢筛网，以滤去颗粒状夹杂；然后，经过所需要孔密度的金属模具，获得所需要密度的堇青石蜂窝陶瓷素坯，最后，用钼丝切割成所需要长度的蜂窝陶瓷湿坯体；6、微波定型；蜂窝陶瓷坯体挤出后，迅速放入微波炉中进行定型干燥，微波炉可以选用“高火”或“中火”两档进行，根据微波炉的功率选取合适的微波时间，当选用“高火”时，微波时间为3～8min，其中选用“中火”时，微波时间为6～15min；7、坯体干燥；将微波定型后的蜂窝坯体放入烘箱中进行长时间的干燥处理，干燥温度为50℃～120℃，干透为止；8、坯体加工；将干燥充分的蜂窝陶瓷坯体进行端面加工，获得整齐的蜂窝端面；9、高温烧结；将加工好的完整蜂窝陶瓷坯体放入窑炉中进行高温烧结，最终烧结温度为1250℃～1420℃，保温时间为3～6h；10、通孔处理；用压缩空气对蜂窝孔进行通孔处理，清除孔内残留或混入的陶瓷颗粒，保证孔道畅通。本专利技术的优点是提出了一种蜂窝陶瓷制备的新方法，使之可适应于工业化生产要求。其优点主要表现为1、与国内外目前通用的蜂窝陶瓷制备方法相比，采用湿法料浆成泥法，在分散剂的作用下，提高了泥坯的固相体积分数，提高了坯体的密度，从而减小了坯体干燥过程中的收缩；同时也克服了传统干法练泥带来的泥坯成分偏析现，使得泥坯的成分，以及粘结剂、润滑剂的分散更为均匀。2、通过引入水溶性高分子乳液，其起到了(1)泥坯的辅助粘结剂；(2)乳液加热后固化，可以作为蜂窝成型后的定型剂；(3)坯体干燥过程中的防开裂等作用。具体实施例方式下面对本专利技术做进一步详细说明。本专利技术方法的工艺步骤如下1、合成堇青石粉末；1.1、配料，根据堇青石的理论组成，准确称量各种陶瓷粉体，原料分别为能够生成氧化铝、二氧化硅和氧化镁的物质，根据堇青石的理论组成，准确称量各种陶瓷粉体，原料分别为能够生成氧化铝、二氧化硅和氧化镁的物质，本专利技术配方采用下述三种原料配比之一1.1.1、10％～20％的高纯滑石、15％～25％碳酸镁、余量为煅烧高岭土；1.1.2、10％～20％的α-Al2O3，粉、40％～50％的高纯滑石、余量为煅烧高岭土；1.1.3、35～45％的绿泥石、余量为煅烧高岭土。1.2、球磨，按照每公斤原料干粉加1～2公斤去离子水或者蒸馏水的比例，另外加入占陶瓷粉体重量0.5～2wt％的中性分散剂JA282，一起放入球磨罐中进行湿法混合，球料比为0.8∶1～3∶1，球磨方式可以为下述方式之一滚筒磨、砂磨、搅拌磨，球磨时间为1～30h。1.3、干燥，将混合充分的泥浆倒出，放在烘箱中进行干燥，干燥温度为50～200℃；或者进行喷雾干燥；干燥后获得混合均匀、干燥的原料混合粉末。1.4、煅烧合成，将上述混合陶瓷粉末装在耐火匣钵中，或者将干粉压成方砖后放入窑炉中进行煅烧合成，煅烧温度为1300～1400℃，保温时间为1～6h。1.5、过筛，煅烧合成后冷却出炉，进行粉碎，粉碎后的粉末过120目筛网，最终粉碎到中位径2～20μm。2、制备陶瓷泥坯；2.1、配料；原料粉末采用如下配方60～100wt％的堇青石孰料和0～40wt％的生料粉，首先，向原料粉末中加入占原料粉末重量3～8wt％的羟丙基甲基纤维素或者甲基纤维素或者乙基纤维素，充分混合后，依次加入下属物质占原料粉末重量3～8wt％的润滑剂，为下述物质之一桐油或者水溶性石蜡乳液；占原料粉末重量0.5～2wt％的减水剂，为下述物质之一聚丙烯酸盐或者聚甲基丙烯酸盐或者羰酸盐或者柠檬酸盐；占原料粉末重量0.5～2wt％的增塑剂，为下述物质之一水溶性丙烯酸类乳液或者甘油，本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种制备堇青石蜂窝陶瓷的方法，其特征在于，具体步骤如下：１．１、合成堇青石粉末；１．１．１、配料，根据堇青石的理论组成，准确称量各种陶瓷粉体，原料分别为能够生成氧化铝、二氧化硅和氧化镁的物质，根据堇青石的理论组成，准确称量各 种陶瓷粉体，原料分别为能够生成氧化铝、二氧化硅和氧化镁的物质，本专利技术配方采用下述三种原料配比之一：１．１．１．１、１０％～２０％的高纯滑石、１５％～２５％碳酸镁、余量为煅烧高岭土；１．１．１．２、１０％～２０％的α－Ａｌ↓［ ２］Ｏ↓［３］粉、４０％～５０％的高纯滑石、余量为煅烧高岭土；１．１．１．３、３５～４５％的绿泥石、余量为煅烧高岭土；１．１．２、球磨，按照每公斤原料干粉加１～２公斤去离子水或者蒸馏水的比例，另外加入占陶瓷粉体重量０．５～２ ｗｔ％的中性分散剂ＪＡ２８２，一起放入球磨罐中进行湿法混合，球料比为：０．８∶１～３∶１，球磨方式可以为下述方式之一：滚筒磨、砂磨、搅拌磨，球磨时间为：１～３０ｈ；１．１．３、干燥，将混合充分的泥浆倒出，放在烘箱中进行干燥，干燥温度 为：５０～２００℃；或者进行喷雾干燥；干燥后获得混合均匀、干燥的原料混合粉末；１．１．４、煅烧合成，将上述混合陶瓷粉末装在耐火匣钵中，或者将干粉压成方砖后放入窑炉中进行煅烧合成，煅烧温度为１３００～１４００℃，保温时间为：１～６ｈ； １．１．５、过筛，煅烧合成后冷却出炉，进行粉碎，粉碎后的粉末过１２０目筛网，最终粉碎到中位径２～２０μｍ；１．２、制备陶瓷泥坯；１．２．１、配料；原料粉末采用如下配方：６０～１００ｗｔ％的堇青石孰料和０～４０ｗｔ％的 生料粉，首先，向原料粉末中加入占原料粉末重量３～８ｗｔ％的羟丙基甲基纤维素或者甲基纤维素或者乙基纤维素，充分混合后，依次加入下属物质：占原料粉末重量３～８ｗｔ％的润滑剂，为下述物质之一：桐油或者水溶性石蜡乳液；占原料粉末重量 ０．５～２ｗｔ％的减水剂，为下述物质之一：聚丙烯酸盐或者聚甲基丙烯酸盐或者羰酸盐或者柠檬酸盐；占原料粉末重量０．５～２ｗｔ％的增塑剂，为下述物质之一：水溶性丙烯酸类乳液或者甘油，最后，加入占原料粉末重量２０～３０ｗｔ％的去离 子水，充分混合；１．２．２、湿法炼泥；按照本专利技术人申请的“一种蜂窝陶瓷泥坯制备方法”２００５１０００８７９６．６中所叙述的方法...
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：仝建峰，陈大明，李宝伟，刘晓光，华文君，
申请(专利权)人：中国航空工业第一集团公司北京航空材料研究院，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]
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