蜂窝陶瓷、其制备方法、应用及蜂窝过滤器技术

本发明专利技术公开了一种蜂窝陶瓷、其制备方法、应用及蜂窝过滤器，属于蜂窝陶瓷技术领域。蜂窝陶瓷的孔隙率为35％

【技术实现步骤摘要】
蜂窝陶瓷、其制备方法、应用及蜂窝过滤器


[0001]本专利技术属于蜂窝陶瓷
，尤其涉及一种蜂窝陶瓷、其制备方法、应用及蜂窝过滤器。

技术介绍

[0002]随着科技飞速发展，道路上的汽车也随之增多，然而，从柴油发动机等内燃机、各种燃烧装置等排出的气体中含有大量的颗粒状物质，如烟灰。如果将这些污染物直接排入大气中，则会引起严重的环境污染，所以在废气的流路中装载捕集颗粒物、处理废气用的过滤装置是十分有必要的。为了捕集汽车的废气、废弃物在焚烧时产生的氮氧化物(NOx)、一氧化碳(CO)等有害物质以及其中所含的尘埃、其他粒子状物质，可以在汽车中使用由蜂窝陶瓷结构体构成的蜂窝过滤器，如柴油机颗粒过滤器(以下，也称为“DPF”)，用于作为净化用的催化剂载体和捕集尾气中的微粒状物质，可以有效地去除从内燃机排出的煤烟等粒子状物质。但是，现有多数陶瓷蜂窝结构体的隔壁薄，孔隙率高，所以存在机械强度小，捕集效率低的问题。
[0003]中国CN108386254A公开了一种封孔蜂窝结构体，其隔壁由包含碳化硅的材料构成，通过压汞法测定的隔壁的气孔率为42
‑
52％，隔壁的厚度为0.15
‑
0.36mm，该蜂窝结构体孔隙率适中，其捕集性能优异、并且能够降低压力损失的增加率。
[0004]然而，上述专利所提出的蜂窝陶瓷体仍然存在强度较低的问题，因此，其无法真正克服现有蜂窝陶瓷体因强度与孔隙率低而造成应用范围受限的问题。

技术实现思路

[0005]针对现有技术存在的不足之处，本专利技术所要解决的技术问题是克服现有蜂窝陶瓷体因强度与孔隙率低而造成应用范围受限的问题，提出一种能够兼顾高强度和适中的孔隙率的蜂窝陶瓷、其制备方法、应用及蜂窝过滤器。
[0006]为解决所述技术问题，本专利技术采用的技术方案为：
[0007]本专利技术一方面提供一种蜂窝陶瓷，所述蜂窝陶瓷的孔隙率为35％
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50％，抗弯强度为5
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15MPa；所述蜂窝陶瓷中硅与碳化硅接触角为110
‑
140度。
[0008]优选的，制备所述蜂窝陶瓷的原料包括碳化硅、金属硅粉及烧结助剂；
[0009]所述烧结助剂包括氧化铝、碳酸锶、氢氧化镁；
[0010]所述氧化铝的粒径为1
‑
15um，所述碳酸锶的粒径为0.5
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20um，所述氢氧化镁的粒径为1
‑
15um。
[0011]优选的，制备所述蜂窝陶瓷的原料由碳化硅、金属硅粉及烧结助剂组成；所述烧结助剂由氧化铝、碳酸锶、氢氧化镁组成。
[0012]优选的，所述所述烧结助剂通过球磨法制备得到。
[0013]优选的，球磨转速为250
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400r/min，时长为25
‑
50min。
[0014]优选的，球磨设备为行星式球磨机。
[0015]本专利技术另一方面提供上述任一技术方案所述的蜂窝陶瓷的制备方法，包括：将氧化铝、碳酸锶、氢氧化镁球磨预分散后，再和碳化硅，金属硅粉充分混合，进行练泥、挤出成型，得到单元条；将所述单元条干燥、切割并堵孔；然后，再脱脂、烧成、氧化处理；最后，拼接、磨削并植皮，制成所述蜂窝陶瓷。
[0016]本专利技术还提供了上述任一技术方案所述蜂窝陶瓷在尾气处理方面的应用。
[0017]本专利技术最后提供一种蜂窝过滤器，由上述任一技术方案所述蜂窝陶瓷制备得到。
[0018]与现有技术相比，本专利技术的有益效果在于：
[0019]本专利技术提供一种蜂窝陶瓷，其中，硅与碳化硅接触角减小20
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30度，硅更好的浸润在碳化硅颗粒之间；蜂窝陶瓷的孔隙率达到35％
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50％，抗弯强度达到5
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15MPa；
[0020]本专利技术还提供一种蜂窝陶瓷的制备方法，方法简单，不需要增加其他种类的原材料，也不需要复杂的加工工艺，制备得到的蜂窝陶瓷产品质量稳定，一致性良好，成品率≥99％；
[0021]本专利技术还提供一种蜂窝过滤器，兼顾高强度和适中的孔隙率，具有捕集效率，且不增加汽车油耗的特点。
具体实施方式
[0022]下面将对本专利技术具体实施例中的技术方案进行详细、完整的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术总的技术方案的部分具体实施方式，而非全部的实施方式。基于本专利技术的总的构思，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都落于本专利技术保护的范围。
[0023]本专利技术一方面提供一种蜂窝陶瓷，所述蜂窝陶瓷的孔隙率为35％
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50％，抗弯强度为5
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15MPa，所述蜂窝陶瓷中硅与碳化硅接触角为110
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140度。本实施例提供的蜂窝陶瓷具有兼顾高强度和适中的孔隙率的特点，将其应用于蜂窝过滤器时，具有捕集效率，且不增加汽车油耗的特点。需要说明的是，本技术方案限定了蜂窝陶瓷的孔隙率，原因在于，孔隙率过高，会导致大细孔的容积增加，捕集效率降低；而孔隙率过低，则会导致碳化硅DPF的背压增加，使汽车油耗增加。本技术方案同时进一步限定了蜂窝陶瓷中硅与碳化硅接触角，该接触角减小20
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30度，硅更好的浸润在碳化硅颗粒之间，增强蜂窝陶瓷结构体的力学性能，有效控制吸水率和孔隙率。
[0024]在一优选实施例中，制备所述蜂窝陶瓷的原料包括碳化硅、金属硅粉及烧结助剂；所述烧结助剂包括氧化铝、碳酸锶、氢氧化镁；所述氧化铝的粒径为1
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15um，所述碳酸锶的粒径为0.5
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20um，所述氢氧化镁的粒径为1
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15um。该实施例通过限定烧结助剂的粒度，提高蜂窝陶瓷结构体单元条的机械性能和孔隙率，从而提升蜂窝陶瓷的产品性能。其中，氧化铝以Al2O3计，碳酸锶以SrCO3计，氢氧化镁以Mg(OH)2计。需要说明的是，通过限定烧结助剂的种类与粒度，可以在烧结时与硅表面的二氧化硅反应，增加硅的润湿性，可以使硅更好的浸润在碳化硅颗粒之间，增加蜂窝陶瓷结构体的机械强度。进一步的，本申请技术方案限定了烧结助剂包括氧化铝、碳酸锶，其与其余组分配合不仅能起到增加硅的润湿性，可以使硅更好的浸润在碳化硅颗粒之间，增加蜂窝陶瓷结构体的机械强度，同时其耐酸化能力较强，在酸化过程中仍能保留很好的性能。
[0025]另外，氧化铝、碳酸锶、氢氧化镁的粒度需要进行合适的匹配，才可获得机械强度较高的烧结体。可以理解的是，氧化铝的粒径还可以是2um、3um、4um、5um、6um、7um、8um、
9um、10um、11um、12um、13um、14um及其范围内的任意点值，碳酸锶的粒径还可以是1um、2um、3um、4um、5um、6um、7um、8um、9um、10um、11um、12um、13um、14um、15um、16um、17um、18um、19um及其范围内的任意点值，氢氧化镁的粒径还可以是2um、3um、4um、5um、6um、本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种蜂窝陶瓷，其特征在于，所述蜂窝陶瓷的孔隙率为35％
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50％，抗弯强度为5
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15MPa；所述蜂窝陶瓷中硅与碳化硅接触角为110
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140度。2.根据权利要求1所述的蜂窝陶瓷，其特征在于，制备所述蜂窝陶瓷的原料包括碳化硅、金属硅粉及烧结助剂；所述烧结助剂包括氧化铝、碳酸锶、氢氧化镁；所述氧化铝的粒径为1
‑
15um，所述碳酸锶的粒径为0.5
‑
20um，所述氢氧化镁的粒径为1
‑
15um。3.根据权利要求2所述的蜂窝陶瓷，其特征在于，制备所述蜂窝陶瓷的原料由碳化硅、金属硅粉及烧结助剂组成；所述烧结助剂由氧化铝、碳酸锶、氢氧化镁组成。4.根据权利要求2或3所述的蜂窝陶瓷，其特征在于，所述所述烧结助...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱恒，王建业，王键，
申请(专利权)人：山东国瓷功能材料股份有限公司，
类型：发明
国别省市：