CN1233444C - 低热膨胀系数蜂窝陶瓷体 - Google Patents
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Abstract
本发明属于硅酸盐工学，特殊工业陶瓷制备领域。本发明给出了制作低热膨胀系数蜂窝陶瓷体所用原料及配方，其主要组分为SiO2、Al2O3和Li；制作条件和要求，包括原料的予处理、粒度范围、烧制温度和恒温时间。本专利制作的蜂窝陶瓷体从室温至900℃之间最大热膨胀系数低于1.2×10-6/℃，耐热冲击、耐酸腐蚀、强度好。本蜂窝陶瓷体可有多种用途，尤其适用于作汽车尾气净化催化剂的载体。
Description
本专利属于硅酸盐工学，特殊工业陶瓷制备领域。为工业尾气，尤其是汽车尾气治理提供了一种具有优良性能的蜂窝陶瓷载体。
随着我国汽车保有量的增加，汽车尾气造成的大气污染日趋严重，导致大气质量、生态环境恶化，为控制和减少汽车尾气污染物的排放，内燃机专家从改进燃烧状况入手，化学工作者从尾气催化净化人手做了大量试验研究和开发。蜂窝陶瓷体就是用作汽车尾气净化催化剂的一种整体型载体，它的通气性能好、阻力小，优于粒状载体。用作汽车尾气的催化剂载体还必须具有强度好(抗震动)，耐热冲击(即热膨胀系数要小)的特性。
自七十年代起，国外对蜂窝陶瓷体就开始进行研制开发，至今已能大量生产性能优良的堇青石蜂窝陶瓷体。具有代表性的厂家如美国的康宁公司、日本的碍子公司。他们生产的堇青石蜂窝陶瓷体的热膨胀系数可以达到1.0×10-6/℃。国内八十年代初起步，已有多个厂家或公司能生产堇青石蜂窝陶瓷体，但热膨胀系数与国外产品相比还有差距，约为2.0×10-6/℃。经调研至今未见到以锂辉石矿粉为原料制作蜂窝陶瓷体的报导。“九五”期间，国内对制备蜂窝陶瓷体组织了攻关，其热膨胀系数的指标为1.35-1.5×10-6/℃。本专利以国产的锂辉石矿粉为主要原料，开辟了β-锂辉石结构的蜂窝陶瓷体。
本专利内容详细叙述如下：
1、原料及配方：
本蜂窝陶瓷体以锂辉右精矿粉为主要原料(可占50％-70％)，根据配方要求添加各主要组份所需的量进行调节。表1给出了原料配方。
表1.制作低热膨胀系数蜂窝陶瓷的原料组成
| 组份名称 | SiO2 | Alo3 | Li2O | MgO |
| 组份含量wt％ | 60-65 | 25-31 | 5.8-6.8 | 0.9-1.0 |
原料中某些杂质的限量：CaO＜0.2％ Na2O＜0.4％ Fe2O3＜0.4％
2、原料粒度要求：
原料在炼泥前，需进行粉碎至一定粒度，粒度范围以累积体积100％计算，＜5μm约占40％，＜50μm约占90％。
3、原料予处理
将原料各组份按配方要求混合后，经粉碎满足上述2的粒度范围、混合均匀、加水压成块(形状随意)，放入高温炉焙烧。焙烧温度1300-1400℃，恒温时间2-4小时，经予焙烧的原料冷却后需经再粉碎达到上述2的粒度范围要求。
4、成型
经予处理的原料，加入5-6wt％粘结剂(甲基纤维素)和25％的水，并酌情加入微量桐油，炼泥，而后挤压成型。
5、烧成温度与恒温时间
载体挤压成型后，应立即烘干，而后进行焙烧。焙烧温度为1100-1300℃恒温时间2-4小时。经大量试验证明，在上述条件下烧成的载体的主要性能，如热膨胀系数在环境温度到900℃之间的最大值小于1.2×10-6/℃。强度，吸水率无明显变化。
例1
所用原料：锂辉石精矿粉、SiO2微粉、Al2O3微粉及Li2O，MgO(试剂)
配方各组分含量为：SiO263％、Al2O328％、Li2O 6.4％、MgO 0.95％
原料经粉碎、混合、予处理、成型后在1220℃焙烧3小时。烧成的蜂窝陶瓷体经性能测定，热膨胀系数为1.16×10-6/℃，用10％硝酸溶液煮沸0.5小时后将体系再放置24小时后，液溶呈无色透明，强度＞60kg/(cm)2，吸水率为25％。
Claims (1)
1、一种用于工业、尤其是汽车尾气催化净化催化剂载体的β-锂辉石蜂窝陶瓷体，其特征是以锂辉石矿粉为主要原料，其用量可占50-70％，另用SiO2、Al2O3、Li2O及MgO调配，调配至原料主要成分含量为：SiO2 60-65wt％、Al2O325-31wt％、Li2O 5.8-6.8wt％、MgO 0.9-1.0wt％，原料经预处理，而后再粉碎至一定粒度范围，成型后在一定的温度下焙烧即成为具有β-锂辉石结构的蜂窝陶瓷体；其中所述预处理，即原料粉碎至一定粒度，＜50μm的颗粒约占90V％，混合均匀后，加水压成块，在1300-1400℃焙烧2-4小时，冷却至环境温度后，再将其粉碎成上述所需的粒度范围，即为制备蜂窝陶瓷体的材料；其中成型后所述焙烧温度为1100-1300℃，恒温时间为2-4小时，烧成的蜂窝陶瓷体呈β-锂辉石结构。
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