CN110483094B - 汽油机用蜂窝陶瓷过滤体的制备方法及蜂窝陶瓷过滤体 - Google Patents

汽油机用蜂窝陶瓷过滤体的制备方法及蜂窝陶瓷过滤体 Download PDF

Info

Publication number
CN110483094B
CN110483094B CN201910687206.9A CN201910687206A CN110483094B CN 110483094 B CN110483094 B CN 110483094B CN 201910687206 A CN201910687206 A CN 201910687206A CN 110483094 B CN110483094 B CN 110483094B
Authority
CN
China
Prior art keywords
parts
particle size
average particle
honeycomb ceramic
hole
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201910687206.9A
Other languages
English (en)
Other versions
CN110483094A (zh
Inventor
孔秋民
孔贵荣
孔亮明
陈明祥
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
NANJING KERUI SPECIAL CERAMICS CO Ltd
Original Assignee
NANJING KERUI SPECIAL CERAMICS CO Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by NANJING KERUI SPECIAL CERAMICS CO Ltd filed Critical NANJING KERUI SPECIAL CERAMICS CO Ltd
Priority to CN201910687206.9A priority Critical patent/CN110483094B/zh
Publication of CN110483094A publication Critical patent/CN110483094A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN110483094B publication Critical patent/CN110483094B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D39/00—Filtering material for liquid or gaseous fluids
    • B01D39/14—Other self-supporting filtering material ; Other filtering material
    • B01D39/20—Other self-supporting filtering material ; Other filtering material of inorganic material, e.g. asbestos paper, metallic filtering material of non-woven wires
    • B01D39/2068—Other inorganic materials, e.g. ceramics
    • B01D39/2093—Ceramic foam
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/36—Removing material
    • B23K26/38—Removing material by boring or cutting
    • B23K26/382—Removing material by boring or cutting by boring
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/36—Removing material
    • B23K26/40—Removing material taking account of the properties of the material involved
    • B23K26/402—Removing material taking account of the properties of the material involved involving non-metallic material, e.g. isolators
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B33/00—Clay-wares
    • C04B33/02—Preparing or treating the raw materials individually or as batches
    • C04B33/04—Clay; Kaolin
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B33/00—Clay-wares
    • C04B33/02—Preparing or treating the raw materials individually or as batches
    • C04B33/13—Compounding ingredients
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B38/00—Porous mortars, concrete, artificial stone or ceramic ware; Preparation thereof
    • C04B38/08—Porous mortars, concrete, artificial stone or ceramic ware; Preparation thereof by adding porous substances
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2239/00—Aspects relating to filtering material for liquid or gaseous fluids
    • B01D2239/10—Filtering material manufacturing
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
    • C04B2235/32—Metal oxides, mixed metal oxides, or oxide-forming salts thereof, e.g. carbonates, nitrates, (oxy)hydroxides, chlorides
    • C04B2235/3217—Aluminum oxide or oxide forming salts thereof, e.g. bauxite, alpha-alumina
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
    • C04B2235/34—Non-metal oxides, non-metal mixed oxides, or salts thereof that form the non-metal oxides upon heating, e.g. carbonates, nitrates, (oxy)hydroxides, chlorides
    • C04B2235/3418—Silicon oxide, silicic acids, or oxide forming salts thereof, e.g. silica sol, fused silica, silica fume, cristobalite, quartz or flint
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
    • C04B2235/42—Non metallic elements added as constituents or additives, e.g. sulfur, phosphor, selenium or tellurium
    • C04B2235/422—Carbon
    • C04B2235/425—Graphite
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
    • C04B2235/48—Organic compounds becoming part of a ceramic after heat treatment, e.g. carbonising phenol resins
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/50—Constituents or additives of the starting mixture chosen for their shape or used because of their shape or their physical appearance
    • C04B2235/54—Particle size related information
    • C04B2235/5418—Particle size related information expressed by the size of the particles or aggregates thereof
    • C04B2235/5436—Particle size related information expressed by the size of the particles or aggregates thereof micrometer sized, i.e. from 1 to 100 micron
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/50—Constituents or additives of the starting mixture chosen for their shape or used because of their shape or their physical appearance
    • C04B2235/54—Particle size related information
    • C04B2235/5418—Particle size related information expressed by the size of the particles or aggregates thereof
    • C04B2235/5445—Particle size related information expressed by the size of the particles or aggregates thereof submicron sized, i.e. from 0,1 to 1 micron
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/65—Aspects relating to heat treatments of ceramic bodies such as green ceramics or pre-sintered ceramics, e.g. burning, sintering or melting processes
    • C04B2235/656—Aspects relating to heat treatments of ceramic bodies such as green ceramics or pre-sintered ceramics, e.g. burning, sintering or melting processes characterised by specific heating conditions during heat treatment
    • C04B2235/6562—Heating rate

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Dispersion Chemistry (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Geology (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Filtering Materials (AREA)
  • Press-Shaping Or Shaping Using Conveyers (AREA)
  • Devices For Post-Treatments, Processing, Supply, Discharge, And Other Processes (AREA)

Abstract

本发明公开一种汽油机用蜂窝陶瓷过滤体的制备方法，将煅烧高岭土、片状生高岭土、片状滑石、熔融硅微粉、氧化铝、造孔剂、粘结剂、润滑剂和水混合均匀制备坯料，将坯料进行真空练制后陈腐后挤出成型，得到带孔道的湿坯体，将湿坯体干燥得到干坯体，再将干坯体进行交叉堵孔、干燥、植皮和修边，最后烧成得到汽油机用蜂窝陶瓷过滤体；交叉堵孔包括干坯体一侧端面激光开孔、堵孔、另一侧端面激光开孔、堵孔的步骤，两次堵孔后位于两侧端面上的孔不形成通孔。本发明使用激光自动开孔来代替人工手工烫孔，大幅提高生产效率、降低生产成本、提高开孔精度和开孔的一致性。

Description

汽油机用蜂窝陶瓷过滤体的制备方法及蜂窝陶瓷过滤体
技术领域
本发明属于陶瓷过滤器领域，具体涉及一种汽油机用蜂窝陶瓷过滤体的制备方法及制备的蜂窝陶瓷过滤体。
背景技术
随着国六排放标准的实施，汽油机的颗粒物排放是汽车排放物中需要控制的污染物之一，汽油机相对于柴油机，尾气微粒小，发动机转速高，废气排出流速快。因此用于汽油机的蜂窝陶瓷过滤体的材料需要具备较大的比表面积、高孔隙率、大的平均孔径、低的初始背压和高的热冲击性能。现有的用于汽油机的蜂窝陶瓷过滤体的制备工艺通常包括：原料混合、捏合塑化、练泥、挤压成型、烧制、交叉堵孔、干燥、植皮修边、烧成。其中的交叉堵孔步骤中还包括了交替烫孔开孔的步骤，而交替烫孔开孔步骤通常采用人工手工作业，效率低、精度差、成本高，而急需得到改进。另外，目前普遍使用普通石墨粉作为造孔剂的原料，导致制备的蜂窝陶瓷过滤体孔隙率偏低，而需要加以解决。
发明内容
本发明为了解决上述人工手工作业进行开孔而效率低、精度差、成本高的问题，而提供一种采用激光灼烧法的汽油机用蜂窝陶瓷过滤体的制备方法及蜂窝陶瓷过滤体。
本发明所述的汽油机用蜂窝陶瓷过滤体的制备方法，是将如下质量份的组分混合均匀制备坯料，将坯料进行真空练制后陈腐48～72h，然后挤出成型得到带孔道的湿坯体，将湿坯体干燥得到干坯体，再将干坯体进行交叉堵孔、干燥、植皮和修边，最后烧成得到汽油机用蜂窝陶瓷过滤体；
所述组分为：煅烧高岭土20～30份、平均粒径≤5μm；片状生高岭土10～15份、平均粒径≤2μm；片状滑石35～45份、平均粒径为20～25μm；熔融硅微粉10～15份、平均粒径≤5μm；氧化铝10～15份、平均粒径≤5μm；包含平均粒径为20～30μm的膨胀石墨粉8～12份、平均粒径为25～50μm的有机高分子塑料粒子8～10份及平均粒径为10～15μm的核桃壳粉5～6份构成的造孔剂；粘结剂5～8份；润滑剂2～4份；水25～35份；
所述交叉堵孔包括干坯体一侧端面激光开孔、堵孔、另一侧端面激光开孔、堵孔的步骤，两次堵孔后位于两侧端面上的孔不形成通孔；
所述激光开孔的步骤如下：先使用CCD相机拍照视觉图像处理系统对所述干坯体带孔道的一侧端面拍照进行孔中心坐标提取并将信息传回主控制电路；接着在端面上贴膜将孔盖住；然后CMM激光扫描头根据所述孔中心坐标的信息扫描贴膜的端面内的待开孔的中心坐标并将信息传给激光发射器进行开孔。
进一步地，所述粘结剂选自羟基甲基纤维素或羟基乙基纤维素的任一种；所述润滑剂选自月桂酸、硬脂酸、植物油酸、乳化石蜡的任一种。
进一步地，所述真空的真空度为0.09MPa以下，所述挤出使用挤压机的模具进行，模具壁厚度为0.19～0.22mm，孔密度为280～320孔/平方英寸，所述干燥使用微波进行。
进一步地，所述烧成的工艺为：以3～5℃/h升温至300℃,再以1～2℃/min升温至400℃，再以2～3℃/min升温至600℃，再以5～8℃/min升温至1100℃，再以6～10℃/min升温至1410℃时，保温5～7h后自然冷却至100℃以下出窑。
本发明还提供一种汽油机用蜂窝陶瓷过滤体，其使用所述的制备方法制得。
有益效果：本发明通过在交叉堵孔步骤中使用激光自动开孔来代替人工手工烫孔，大幅提高生产效率、降低生产成本、提高开孔精度和开孔的一致性，提高产品的质量；通过在成分中采用膨胀石墨粉，使孔径、孔隙率在原基础上有效提高了20％左右。
附图说明
图1是蜂窝陶瓷贴膜激光开孔机的结构示意图；
图2是蜂窝陶瓷上表面的网格示意图；
图3是蜂窝陶瓷上表面开孔布置图的剖切图。
具体实施方式
下面结合附图通过实施例对本发明技术方案进行详细说明，但是本发明的保护范围不局限于所述实施例。
实施例1
本发明的汽油机用蜂窝陶瓷过滤体的原料组成按质量份计如下：
煅烧高岭土25份、平均粒径≤5μm、片状生高岭土12份、平均粒径≤2μm；片状滑石40份、平均粒径为20～25μm；熔融硅微粉12份、平均粒径≤5μm；氧化铝12份、平均粒径≤5μm；包含平均粒径为10～20μm的膨胀石墨粉10份、平均粒径为25～50μm的有机高分子塑料粒子10份及平均粒径为15～30μm的核桃壳粉5份的造孔剂；作为粘结剂的羟基甲基纤维素6份；作为润滑剂的月桂酸3份；水30份。
将上述煅烧高岭土、生高岭土、滑石粉、熔融硅微粉与氧化铝在无重力混料机中均匀混合20分钟，混合后原料再与上述膨胀石墨粉、核桃壳粉、有机高分子塑料粒子混合15分钟，然后加入上述粘结剂、润滑剂及水在捏合机(湖南鹤壁)中捏合10分钟，在真空度为0.09MPa以下的条件下使用真空练泥机脱气练制3次，在20℃条件下将泥料陈腐60h，得到塑性泥料。
将得到的塑性泥料使用液压挤出机进行挤出，挤压机的模具横截面为圆形、直径为180mm(考虑到烧成收缩率，烧成前坯体直径要大于成品直径)、壁厚度为0.20mm、孔密度为290孔/平方英寸，塑性泥料经模具挤出后切割成规定长度的湿坯体，使用工业微波炉干燥10分钟后得到柱状蜂窝陶瓷干坯体。
接着，使用激光开孔机采用激光灼烧法对柱状蜂窝陶瓷干坯体进行开孔。所用的激光开孔机的整机尺寸为1400mm*1000mm*1600mm，如图1所示，包括：支架台11、数控滑台10、产品装夹装置8、环形光源3、CCD相机1、CMM激光扫描头、激光发射器2和主控制电路。
支架台11置于地面之上，数控滑台10水平设置于支架台11上，数控滑台10下部通过螺栓固定在支撑台11上，数控滑台10上部的水平滑台9，通过可调水平台调节螺栓调整，使可调水平台水泡居中，确保水平滑台9始终处于水平状态。这样能确保放置在水平数控滑台上的柱状蜂窝陶瓷干坯体6能平稳、快速地运送到指定的区域。
产品装夹装置8固定在数控滑台10的水平滑台9上。产品装夹装置8包括固定“V”型块、活动“V”型块和气缸，固定“V”型块和气缸都设置在数控滑台10的水平滑台9上，活动“V”型块设置在气缸活塞杆上，活动“V”型块和固定“V”型块位于同一直线上，活动“V”型块和固定“V”型块的V型夹口相对设置。产品装夹装置8装夹蜂窝陶瓷干坯体6，可调节气缸的装夹气压在一定的安全数值，避免夹松了不稳固，夹紧了损坏产品，同时达到了稳固、快速的目的。
蜂窝陶瓷干坯体6通过产品装夹装置8固定在数控滑台10的水平滑台9上，通过数控滑台10的水平滑台9将其平稳、精确、快速地运送到指定的区域进行开孔作业，而不需要移动激光发射器来进行切割、开孔作业，避免了移动过程中的晃动等因素造成的差错。
上述数控滑台10为外购件，数控滑台行程：X＝400mm，Y＝400mm(如果零件直径变大，行程需要相应改动)，数控滑台10的X轴、Y轴方向均选用伺服电机控制行程、移动精度达到0.001mm，确保了将蜂窝陶瓷干坯体6平稳、精确、快速地运送到指定的区域进行开孔作业。
如图1所示，CCD相机1通过相机支架4和第一水平横杆15悬于数控滑台10的上方，环形光源3通过第二水平横杆16设置在相机支架4上并位于CCD相机1与数控滑台10之间。相机支架4竖直在支架台11上，第一水平横杆15和第二水平横杆16一端都固定在相机支架4上，CCD相机1设置在第一水平横杆15的自由端端部，环形光源3设置在第二水平横杆16的自由端端部。
CCD相机1电连接主控制电路，CCD相机1本身的拍照视觉图像处理系统根据立起的柱状蜂窝陶瓷干坯体6上表面的尺寸以及预设开孔尺寸将蜂窝陶瓷干坯体6的上表面分割成多个网格，实现蜂窝陶瓷干坯体6上表面上孔的中心坐标的提取并将信息传回主控制电路。
CCD相机为已知技术且为外购件；而CCD相机本身的拍照视觉图像处理系统也是已知技术，拍照视觉图像处理系统根据蜂窝陶瓷干坯体6的上表面的尺寸以及预设开孔尺寸将蜂窝陶瓷表面分割成多个网格，如图2所示。实现蜂窝陶瓷干坯体6的上表面上孔的中心坐标的提取并将信息传回主控制电路。CCD相机拍照视觉图像处理系统，就是用利用机器代替人眼和大脑，来做判断、测量和识别，实现将蜂窝陶瓷表面上孔的中心坐标的提取，进行高精度视觉定位。
环形光源3照射在蜂窝陶瓷表面形成区域，蜂窝陶瓷干坯体6被数控滑台10带到CCD相机1及环形光源3区域进行拍照，识别出孔中心坐标。CCD相机为500万像素，可自动变焦，可根据蜂窝陶瓷干坯体6的高低、大小自动变焦拍照，无需上、下移动相机就可达到高清晰度效果。
如图1所示，激光发射器2和CMM激光扫描头均通过伺服滑台13和激光支架12悬于数控滑台10的上方，相机支架4和激光支架12分别竖直设置在支架台11上的两端端面上；CMM激光扫描头电连接主控制电路，激光发射器2电连接CMM激光扫描头；CMM激光扫描头根据传回到主控制电路的孔中心坐标的信息扫描蜂窝陶瓷干坯体6的上表面上网格内的待开孔的中心坐标并将信息传给激光发射器2有序进行开孔作业。
如图1所示，伺服滑台13设置在激光支架12的顶部，激光发射器2和CMM激光扫描头均通过第三横杆17设置在伺服滑台13的滑块上。伺服滑台的行程为0～200mm，可以根据蜂窝陶瓷干坯体6的高度，调节CMM激光扫描头、激光发射器与蜂窝陶瓷干坯体6圆形端面的高度，确保了开孔大小的一致性。
上述CMM激光扫描头和激光发射器2的固定设置，改变了其它行业传统的移动激光发射器来进行切割、开孔作业，同时采用高精度水平数控滑台10左、右移动，高度变动采用伺服滑台13升降一次定位，避免了移动过程中的晃动等因素造成的差错。
CMM激光扫描头为已知技术；CMM激光扫描头具有常规的激光扫描测量功能，还具有三维影像测量功能，尤其适合测量结构复杂，并包含孔位特征的工件，如蜂窝陶瓷网格孔结构等。CMM激光扫描头扫描蜂窝陶瓷干坯体6的上表面上网格内的待开孔的中心坐标并将信息传给激光发射器有序进行开孔作业。
激光发射器为已知技术；激光发射器的开孔速度为100孔/秒，功率为1.2KW，可以根据开孔的大小自动调节，通过激光发射器射出的高功率密度激光束照射在贴膜上，使材料很快被加热至汽化温度，蒸发形成了大小均匀的孔洞，从而保证了开孔的精度及质量。
上述主控制电路为已知技术，在现有技术中激光开孔机内均有主控制电路。
简单来说，产品装夹装置8夹住立起的柱状蜂窝陶瓷干坯体6送到CCD相机1区域，调节好环形光源3，CCD相机1对上述蜂窝陶瓷干坯体6有孔的上表面进行拍照提取孔中心坐标信息并传回主控制电路后，用透明胶带贴在已拍照的一面将孔盖住。接着，CMM激光扫描头根据孔中心坐标的信息扫描贴有透明胶带的上表面上网格内的待开孔的中心坐标并将信息传给激光发射器2，并按照预设的方式开孔，例如如图3所示，黑色代表开孔，白色代表不开孔。
在激光自动开孔后，将上述煅烧高岭土、片状生高岭土、片状滑石、熔融硅微粉、氧化铝及粘结剂、润滑剂、水按上述质量份均匀混合制备成塑性泥料饼(不含造孔剂，直径略大于坯体圆形端面直径、厚度为12mm)，平铺在坯体的开孔后的圆形端面上；在挤压机作用下泥料被压入所开的孔内，堵孔层厚度为7mm。
接着，再按照上述激光开孔方式，对蜂窝陶瓷干坯体6的另一个有孔的圆形端面也进行激光交替开孔、堵孔，然后使用微波进行干燥10分钟。所谓激光交替开孔，是指激光对每个圆形端面的开孔都是间隔一个孔进行，并且在一个圆形端面上开孔后，在开出的孔所对应的另一个圆形端面上的部位不进行开孔，也就是说每个孔道在开孔和最后的堵孔后都是一端开孔，另一端封闭。
使用自造陶瓷车床将经交叉堵孔的干坯体的圆柱体侧面剥除1.2mm的厚度后，得到的各孔道均一端开口、一端封闭的干坯体，清除经过剥除的外壁上的粉末，在坯体的上述外壁上刷涂一层上述粘结剂溶液。使用自造刮泥机将上述塑性泥料饼(不含造孔剂)紧密、均匀地贴附在坯体上述外壁上，使附着层厚度为1.7mm，将坯体再次微波干燥10分钟。然后将坯体用上述自造陶瓷车床对外层厚度进行刮边修整，确保坯体的圆整度，经刮边处理后的壁厚为1.2mm，圆整度偏差小于0.5mm。
最后进行高温烧成，烧成工艺为：以4℃/h升温至300℃,再以2℃/min升温至400℃，再以3℃/min升温至600℃，再以7℃/min升温至1100℃，再以8℃/min升温至1410℃时，保温6h后自然冷却至100℃以下，产品出窑得到高开孔精度和高开孔一致性的汽油机用蜂窝陶瓷过滤体1。
实施例2
将原料设为：煅烧高岭土20份、平均粒径≤5μm、片状生高岭土15份、平均粒径≤2μm；片状滑石38份、平均粒径为20～25μm；熔融硅微粉15份、平均粒径≤5μm；氧化铝10份、平均粒径≤5μm；包含平均粒径为10～20μm的膨胀石墨粉12份、平均粒径为25～50μm的有机高分子塑料粒子8份及平均粒径为15～30μm的核桃壳粉6份的造孔剂；作为粘结剂的羟基甲基纤维素6份；作为润滑剂的月桂酸3份；水30份；除此以外，以与实施例1相同的方式，获得汽油机用蜂窝陶瓷过滤体2。
实施例3
将原料设为：煅烧高岭土30份、平均粒径≤5μm、片状生高岭土10份、平均粒径≤2μm；片状滑石42份、平均粒径为20～25μm；熔融硅微粉10份、平均粒径≤5μm；氧化铝14份、平均粒径≤5μm；包含平均粒径为10～20μm的膨胀石墨粉8份、平均粒径为25～50μm的有机高分子塑料粒子10份及平均粒径为15～30μm的核桃壳粉5份的造孔剂；作为粘结剂的羟基甲基纤维素6份；作为润滑剂的月桂酸3份；水30份；除此以外，以与实施例1相同的方式，获得汽油机用蜂窝陶瓷过滤体3。
对比例1
将实施例1中的膨胀石墨变更为普通石墨粉，除此以外，以与实施例1相同的方式，获得汽油机用蜂窝陶瓷过滤体4。
对比例2
将实施例2中的膨胀石墨变更为普通石墨粉，除此以外，以与实施例2相同的方式，获得汽油机用蜂窝陶瓷过滤体5。
对比例3
将实施例3中的膨胀石墨变更为普通石墨粉，除此以外，以与实施例3相同的方式，获得汽油机用蜂窝陶瓷过滤体6。
性能测定
对制得的汽油机用蜂窝陶瓷过滤体1、2、3、4、5、6进行性能检测。
孔径和孔隙率：采用压汞法测定；
热膨胀系数：采用NETZSCH D11-402PC型热膨胀系数检测仪测定；
抗压强度：采用SGW数显式工程陶瓷抗压仪测定；
抗热冲击：利用马弗炉测定；
壁厚和孔密度：使用游标卡尺测量。
测得的各项性能指标如下表1所示：
表1
Figure GDA0002232251930000071
根据表1结果可知，使用膨胀石墨粉代替普通石墨粉，获得的汽油机用蜂窝陶瓷过滤体孔隙率同比可提高20％左右。
如上所述，尽管参照特定的优选实施例已经表示和表述了本发明，但其不得解释为对本发明自身的限制。在不脱离所附权利要求定义的本发明的精神和范围前提下，可对其在形式上和细节上作出各种变化。

Claims (4)

1.一种汽油机用蜂窝陶瓷过滤体的制备方法，其特征在于，将如下质量份的组分混合均匀制备坯料，将坯料进行真空练制后陈腐48～72h，然后挤出成型得到带孔道的湿坯体，将湿坯体干燥得到干坯体，再将干坯体进行交叉堵孔、干燥、植皮和修边，最后烧成得到汽油机用蜂窝陶瓷过滤体；
所述组分为：煅烧高岭土20～30份、平均粒径≤5μm；片状生高岭土10～15份、平均粒径≤2μm；片状滑石35～45份、平均粒径为20～25μm；熔融硅微粉10～15份、平均粒径≤5μm；氧化铝10～15份、平均粒径≤5μm；包含平均粒径为20～30μm的膨胀石墨粉8～12份、平均粒径为25～50μm的有机高分子塑料粒子8～10份及平均粒径为10～15μm的核桃壳粉5～6份构成的造孔剂；粘结剂5～8份；润滑剂2～4份；水25～35份；
所述交叉堵孔包括干坯体一侧端面激光开孔、堵孔、另一侧端面激光开孔、堵孔的步骤，两次堵孔后位于两侧端面上的孔不形成通孔；
所述激光开孔的步骤如下：先使用CCD相机拍照视觉图像处理系统对所述干坯体带孔道的一侧端面拍照进行孔中心坐标提取并将信息传回主控制电路；接着在端面上贴膜将孔盖住；然后CMM激光扫描头根据所述孔中心坐标的信息扫描贴膜的端面内的待开孔的中心坐标并将信息传给激光发射器进行开孔；
所述烧成的工艺为：以3～5℃/h升温至300℃， 再以1～2℃/min升温至400℃，再以2～3℃/min升温至600℃，再以5～8℃/min升温至1100℃，再以6～10℃/min升温至1410℃时，保温5～7h后自然冷却至100℃以下出窑。
2.根据权利要求1所述的汽油机用蜂窝陶瓷过滤体的制备方法，其特征在于，所述粘结剂选自羟基甲基纤维素或羟基乙基纤维素的任一种；所述润滑剂选自月桂酸、硬脂酸、植物油酸、乳化石蜡的任一种。
3.根据权利要求1所述的汽油机用蜂窝陶瓷过滤体的制备方法，其特征在于，所述真空的真空度为0.09MPa以下，所述挤出使用挤压机的模具进行，模具壁厚度为0.19～0.22mm，孔密度为280～320孔/平方英寸，所述干燥使用微波进行。
4.一种汽油机用蜂窝陶瓷过滤体，其特征在于，使用权利要求1至3中任一项所述的制备方法制得。
CN201910687206.9A 2019-07-29 2019-07-29 汽油机用蜂窝陶瓷过滤体的制备方法及蜂窝陶瓷过滤体 Active CN110483094B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910687206.9A CN110483094B (zh) 2019-07-29 2019-07-29 汽油机用蜂窝陶瓷过滤体的制备方法及蜂窝陶瓷过滤体

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910687206.9A CN110483094B (zh) 2019-07-29 2019-07-29 汽油机用蜂窝陶瓷过滤体的制备方法及蜂窝陶瓷过滤体

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN110483094A CN110483094A (zh) 2019-11-22
CN110483094B true CN110483094B (zh) 2022-06-14

Family

ID=68548337

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201910687206.9A Active CN110483094B (zh) 2019-07-29 2019-07-29 汽油机用蜂窝陶瓷过滤体的制备方法及蜂窝陶瓷过滤体

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN110483094B (zh)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114394843B (zh) * 2021-12-03 2022-09-20 广东中旗新材料股份有限公司 一种用石英石废弃物制备的多孔陶瓷及其制备方法

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5686039A (en) * 1995-06-30 1997-11-11 Minnesota Mining And Manufacturing Company Methods of making a catalytic converter or diesel particulate filter
JP4361449B2 (ja) * 2004-09-24 2009-11-11 日本碍子株式会社 コーディエライト質ハニカム構造体の製造方法
CN100463722C (zh) * 2006-08-01 2009-02-25 贵州黄帝车辆净化器有限公司 壁流式蜂窝陶瓷载体坯堵孔方法
CN101265111A (zh) * 2007-11-01 2008-09-17 北京创导奥福精细陶瓷有限公司 一种柴油发动机用颗粒捕集器陶瓷过滤体的制作工艺
CN104987123A (zh) * 2008-02-29 2015-10-21 康宁股份有限公司 使用磨碎的坚果壳制造蜂窝体的方法和由此制得的蜂窝体
CN101612499B (zh) * 2009-07-22 2011-05-25 江苏高淳陶瓷股份有限公司 一种壁流式蜂窝陶瓷过滤体的制备方法
CN101612500B (zh) * 2009-07-22 2011-09-07 江苏高淳陶瓷股份有限公司 一种壁流式蜂窝陶瓷过滤体
CN101786202A (zh) * 2009-12-25 2010-07-28 苏州创元投资发展(集团)有限公司 壁流式蜂窝陶瓷滤芯激光切孔装置及使用方法
CN105503232A (zh) * 2015-12-01 2016-04-20 南京柯瑞特种陶瓷股份有限公司 一种壁流式SiC质蜂窝陶瓷过滤体的制备
CN105833620A (zh) * 2016-04-22 2016-08-10 南京柯瑞特种陶瓷股份有限公司 一种半通式蜂窝陶瓷颗粒物过滤器及其制备方法
CN108726995A (zh) * 2018-04-16 2018-11-02 司马云 一种中空结构板式陶瓷滤膜及其制备方法
CN109944662A (zh) * 2019-03-25 2019-06-28 山东国瓷功能材料股份有限公司 蜂窝结构体和蜂窝结构过滤器

Also Published As

Publication number Publication date
CN110483094A (zh) 2019-11-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Leo et al. Near‐net‐shaping methods for ceramic elements of (body) armor systems
US4379109A (en) Method of preparing a monolithic structure having flow channels
Tian et al. Process parameters analysis of direct laser sintering and post treatment of porcelain components using Taguchi's method
JPS62270457A (ja) 金属、セラミック粉末等の成形方法及びそのための組成物
CN105330266A (zh) 一种齿状异形陶瓷的制备方法
US11591265B2 (en) Batch compositions comprising pre-reacted inorganic particles and methods of manufacture of green bodies therefrom
CN110483094B (zh) 汽油机用蜂窝陶瓷过滤体的制备方法及蜂窝陶瓷过滤体
EP2634161A1 (en) Method for producing fired body and firing furnace used therefor
CN105856387A (zh) 二氧化锆陶瓷生坯的制备方法
US9174879B2 (en) Ceramic precursor batch composition and method of increasing ceramic precursor batch extrusion rate
CN105833620A (zh) 一种半通式蜂窝陶瓷颗粒物过滤器及其制备方法
US20070252310A1 (en) Method for manufacturing a plugged honeycomb filter with a single firing cycle
US6468325B1 (en) Method of making phosphate-based ceramic filters
CN109485409A (zh) 一种片式钛酸钡陶瓷材料的流延成型方法
DE3725138A1 (de) Verfahren zur herstellung keramischer formteile
JP2015224183A (ja) 多孔質セラミックスの製造方法および多孔質セラミックス
US9878958B2 (en) Dimensional control of ceramic structures via composition
JP4986606B2 (ja) 長尺中空状セラミック部材およびその製造方法
US8765049B2 (en) Control of clay crystallite size for shrinkage management
Larbot Ceramic processing techniques of support systems for membranes synthesis
CN1125003C (zh) 一种采用高分子聚合交联固化的多孔陶瓷挤压成型法
EP2479158A1 (en) Silicon carbide honeycomb and method of preparing the same
KR102549690B1 (ko) 다공성 필터용 세라믹 조성물과, 이를 이용하여 제조한 다공성 허니컴 세라믹 필터 및 필터 세그먼트
JP6425307B2 (ja) 熱膨張管理のための粘土結晶寸法の制御
JP2018065115A (ja) ハニカムフィルタ

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant