CN1730431A - 一种堇青石质蜂窝陶瓷及其制备方法 - Google Patents

一种堇青石质蜂窝陶瓷及其制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN1730431A
CN1730431A CN 200410053551 CN200410053551A CN1730431A CN 1730431 A CN1730431 A CN 1730431A CN 200410053551 CN200410053551 CN 200410053551 CN 200410053551 A CN200410053551 A CN 200410053551A CN 1730431 A CN1730431 A CN 1730431A
Authority
CN
China
Prior art keywords
cordierite
preparation
quality honeycombed
honeycombed ceramics
aluminum oxide
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.)
Pending
Application number
CN 200410053551
Other languages
English (en)
Inventor
胡丽华
俞浩
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.)
SHENTAI SHENTAI NEW INORGANIC MATERIAL CO Ltd
Original Assignee
SHENTAI SHENTAI NEW INORGANIC MATERIAL 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 SHENTAI SHENTAI NEW INORGANIC MATERIAL CO Ltd filed Critical SHENTAI SHENTAI NEW INORGANIC MATERIAL CO Ltd
Priority to CN 200410053551 priority Critical patent/CN1730431A/zh
Publication of CN1730431A publication Critical patent/CN1730431A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Landscapes

  • Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
  • Press-Shaping Or Shaping Using Conveyers (AREA)

Abstract

一种堇青石质蜂窝陶瓷，它是以合成堇青石原料加入粘和剂、烧失剂，经混合拌料、练泥、挤出、干燥，在1280～1320℃烧制而成。其特征在于成型时采用的原料是全合成堇青石原料，成型工艺为挤出工艺，干燥采用隧道式定型干燥与箱式干燥炉结合。其制备方法包括如下步骤：将粘土、滑石、氧化铝、轻烧镁粉在球磨中湿磨至小于320目的粉粒，球磨后的粉料经压滤及真空练泥后成为泥块，坯体在倒焰窑中合成即为堇青石材料；然后将合成后的堇青石再度细磨到所需粒度；再将细磨后的堇青石粉料加入以MC或PVA为主要成分的粘和剂，经挤出成型的工艺流程，即可生产出蜂窝陶瓷。主要应用于汽车尾气催化净化、工业窑炉除尘蓄热、石油催化裂化等行业。

Description

一种堇青石质蜂窝陶瓷及其制备方法
技术领域
本发明所属于硅酸盐材料、工业陶瓷领域，特别涉及汽车尾气净化用陶瓷的制备方法。
背景技术
汽车尾气排放是大气污染的主要原因。汽车尾气的治理问题，世界各国过去和现在均进行了大量的研究。目前最有效的方法是采用“电喷技术加三元催化净化”，其中三元催化净化器的作用是使汽车尾气通过催化剂的作用，使有害气体(CO、HxCy、NOx)氧化还原成CO2、O2、H2O、N2等后排放到大气中，达到净化尾气的作用。汽车尾气三元催化净化器是由陶瓷载体、催化剂、净化器外壳三大件组成。载体采用蜂窝陶瓷，其单位面积的孔数、孔壁厚度及其理化性能(包括流动阻力、热震温度、机械强度、吸水率等等)与净化器的净化效率、使用寿命有关。特别是载体的强度指标，影响到三元催化净化器的最终使用寿命，而三元催化净化器在排气管中碎裂将严重影响汽车的使用；在目前中国及亚洲地区的路况不如欧美地区的情况下，载体的强度要求特别受到重视。为确保蜂窝陶瓷载体在实际中的应用，其应当具备以下特点：
1.具有足够小的热膨胀系数：由于发动机在启动及停止时温度急剧变化，对载体的抗热冲击性能要求极高，因此，具有足够小的热膨胀的材料才能满足剧烈的热冲击；
2.具有良好的机械强度：汽车在路上行驶时由于路面因素带来的高速震动使汽车排气管受到较大的冲击，同时，路上的小石块等丢弃物也会对排气管进行撞击，而一但载体发生破碎，会影响尾气的排放，严重的会堵塞排气管导致汽车无法行驶；
3.稳定可控的吸水率：由于目前采用的催化剂一般是以贵金属加稀土材料配制的溶液，催化剂涂敷在陶瓷载体表面，利用载体极大的表面积进行催化作用，而催化剂在载体表面的涂敷数量是净化器使用寿命的关键因素之一，因此，具有稳定可控的吸水率可以保证载体催化剂的最终涂敷量的一致和稳定；
4.单位面积的孔数和孔壁厚度：单位面积的孔数越多、孔壁越薄，其比表面积也越大，催化效果越好；
目前，蜂窝陶瓷载体的生产工艺主要采用以粘土、滑石、氧化铝等原料直接成型，或者采用部分合成的堇青石原料加粘土、滑石、氧化铝直接成型(见表1)。该方法生产的蜂窝陶瓷载体的主要优点是热膨胀系数较小、外型尺寸较易控制，但缺点是机械强度较低、吸水率不易控制。相对来说，该载体不太适合在中国及其它亚太国家等路况条件不佳的地区使用。
                        表1
                 原料类型
全生料   生料加部分合成堇青石  全合成堇青石
 Al2O3  ％   34.84   33.49  34.35
 MgO    ％   13.45   14.76  14.32
 SiO2   ％   50.39   50.13  49.67
 常温耐压强度MPa   ≥10   ≥12  ≥18
吸水率 ％ 13～23 29～36  20～30可在±2的范围内调控
发明内容
本发明的目的是提供一种堇青石质蜂窝陶瓷及其制备方法，该堇青石质蜂窝陶瓷性能好，热稳定性好，耐压强度高，吸水率稳定可控，具有较高使用寿命。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：采用全合成堇青石原料，加入合适的粘和剂、烧失剂，经过混合、陈腐、真空练泥、挤出、干燥，再经烧制而成。
本发明的一种堇青石质蜂窝陶瓷，其采用的原料成分为(质量百分比)：
粘土(氧化铝≥30％)        40～48％
滑石(氧化镁≥30％)        32～38％
氧化铝(氧化铝≥98％)      12～21％
轻烧镁粉(氧化镁≥98％)    5～10％。
本发明的堇青石质蜂窝陶瓷的制备方法，其特征是，包括如下步骤：
其原料成分为(质量百分比)
粘土(氧化铝≥30％)        40～48％
滑石(氧化镁≥30％)        32～38％
氧化铝(氧化铝≥98％)      12～21％
轻烧镁粉(氧化镁≥98％)    5～10％
堇青石原料预合成，将上述原料混合，经煅烧，煅烧温度1350～1400℃，合成所得即为堇青石合成料；
将煅烧预合成的堇青石原料细磨粉碎，加入粘和剂及烧失剂进行混合；
混合后的原料经陈腐处理、真空练泥、成型、干燥、烧成，即可制得堇青石质蜂窝陶瓷。
其中，所述的粘土颗粒度＜5μm，滑石颗粒度＜325目，氧化铝颗粒度＜500目，轻烧镁粉颗粒度＜500目。
所述的堇青石粉料的粉碎后颗粒度小于300目。
所述的粘和剂外加量为11～16％，其包含油酸、亚油酸、甲基纤维素；所述的烧失剂包括甲基纤维素、糊精中的一种或一种以上。
另，堇青石原料细磨粉碎混合时还可加入增塑剂，如PVA、桐油中的一种或一种以上。成型工艺采用挤出成型；
干燥方法采用远红外隧道式定型干燥与箱式干燥炉结合。
由于该产品蜂窝状的结构使坯体内部水分扩散速度与表面水分的蒸发速度不同，采用远红外隧道式干燥，通过远红外灯管的合理布局，使热能的红外同时辐射到蜂窝状结构的内部表面和产品的外表面，以使水分快速加热蒸发，使产品外形得到保证，产品外形完整；再采用箱式干燥炉使产品内部热能均匀，使水分缓慢蒸发，保证了产品的充分干燥。
干燥后烧成的烧成温度1280～1320℃。
成型工艺中的陈腐处理过程是由于合成堇青石是一种瘠性材料，为增加其塑性，而添加了甲基纤维素、油酸、亚油酸、PVA等，这些成分在混合过程中无法很快达到均匀分布，因而采用陈腐处理可使水分及油性结合剂均匀分布，使堇青石原料较好的被结合剂包裹好，达到增加材料塑性的目的。
成型工艺中的真空练泥的目的是将堇青石泥团中的气体排除、并使泥团中的水分进一步均匀。
本发明利用预合成的堇青石原料的成分稳定可控、烧成收缩小等优点，使制得的蜂窝陶瓷具有强度高、吸水率稳定等优点。由于预合成的堇青石原料在成品烧结过程中的收缩小，因而其吸水率(也就是制品的显气孔率)的控制主要通过烧失剂和粘和剂的数量及成分来控制，所以可以针对不同产品来选择；由于纯堇青石材料的烧成温度非常窄，仅有20℃烧成温度过高或过低而预合成的堇青石原料在成型前即可确定其堇青石相成分的比例，因而在选择烧成温度时可以预先确定并加以控制，使得产品的强度达到最大化。
本发明的有益效果
本发明由于采用上述技术方案制成的堇青石质蜂窝陶瓷强度高、吸水率稳定等优点，在道路状况不佳的国家的汽车上使用，具有较长的使用寿命。目前在国内新车上使用寿命达8万公里以上。
附图说明
图1为本发明的流程图。
具体实施方式
实施例见表2，其制备方法是(参见图1)：
将原料按规定配比、细度先进行预合成：配料→球磨混合→滤泥→真空练泥→干燥→煅烧→细磨，通过以上步骤所得即为堇青石预合成料；将预合成的堇青石原料加入含亚油酸、油酸、甲基纤维素组成的粘和剂，经过混合→陈腐→真空练泥→挤出→干燥→烧成，即可。
表2
配比                         实施例
  1   2   3   4   5   6
  堇青青石   粘土＜5μm   40.5   43.65   44.29   41.56   46.85   47.58
  滑石＜325目   35.6   33.16   37.71   32.17   33.18   34.09
氧化铝＜500目 16.57 16.98 12.39 18.91 12.38 12.08
  轻烧镁粉＜500目   7.33   6.21   5.61   7.36   7.59   6.25
  粘和剂(甲基纤维素)％外加   6   6   8   7   7.5   5.5
  烧成温度℃   1315   1310   1290   1280   1290   1300
堇青石质蜂窝陶瓷的物理性能见表3，根据大量的数据分析，在本发明设计的范围内，产品的性能指标在一定的可控范围内波动，而且该指标远高于由全生料(即直接由粘土、滑石、氧化铝等)、部分生料加部分预合成堇青石原料制得的产品，而产品的热膨胀系数等关键指标也较为理想。
                            表3
物理性能指标                             实施例
  1   2   3   4   5   6
  耐压强度Mpa   24.3   23.6   22.8   20.5   19.6   22.1
  吸水率％   21.41   22.31   22.59   24.89   25.23   21.31
  热膨胀系数10-6/℃   1.56   1.54   1.58   1.60   1.59   1.57
  荷重软化温度(T2)℃   ≥1360   ≥1360   ≥1360   ≥1360   ≥1360   ≥1360

Claims (10)

1.一种堇青石质蜂窝陶瓷，其采用的原料成分为(质量百分比)：
粘土(氧化铝≥30％)        40～48％
滑石(氧化镁≥30％)        32～38％
氧化铝(氧化铝≥98％)      12～21％
轻烧镁粉(氧化镁≥98％)    5～10％。
2.一种堇青石质蜂窝陶瓷的制备方法，其特征是，包括如下步骤：
其原料成分为(质量百分比)
粘土(氧化铝≥30％)        40～48％
滑石(氧化镁≥30％)        32～38％
氧化铝(氧化铝≥98％)      12～21％
轻烧镁粉(氧化镁≥98％)    5～10％
预合成，将上述原料混合，经煅烧，煅烧温度1350～1400℃，合成所得即为堇青石合成料；
将煅烧合成的堇青石原料细磨粉碎，加入粘和剂及烧失剂进行混合；
混合后的原料经陈腐处理、真空练泥、成型、干燥、烧成，即可制得堇青石质蜂窝陶瓷。
3.如权利要求2所述的堇青石质蜂窝陶瓷的制备方法，其特征是，所述的粘土颗粒度＜5μm，滑石颗粒度＜325目，氧化铝颗粒度＜500目，轻烧镁粉颗粒度＜500目。
4.如权利要求2所述的堇青石质蜂窝陶瓷的制备方法，其特征是，所述的堇青石粉料的细磨粉碎后颗粒度小于300目。
5.如权利要求2所述的堇青石质蜂窝陶瓷的制备方法，其特征是，所述的粘和剂包含油酸、亚油酸、甲基纤维素。
6.如权利要求2所述的堇青石质蜂窝陶瓷的制备方法，其特征是，所述的烧失剂包括甲基纤维素、糊精中的一种或一种以上。
7.如权利要求2所述的堇青石质蜂窝陶瓷的制备方法，其特征是，堇青石原料细磨粉碎混合时还可加入增塑剂，如PVA、桐油中的一种或一种以上。
8.如权利要求2所述的堇青石质蜂窝陶瓷的制备方法，其特征是，成型工序采用挤出成型。
9.如权利要求2所述的堇青石质蜂窝陶瓷的制备方法，其特征是，干燥方法采用远红外隧道式定型干燥与箱式干燥炉结合。
10.如权利要求2所述的堇青石质蜂窝陶瓷的制备方法，其特征是，烧成温度1280～1320℃。
CN 200410053551 2004-08-06 2004-08-06 一种堇青石质蜂窝陶瓷及其制备方法 Pending CN1730431A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN 200410053551 CN1730431A (zh) 2004-08-06 2004-08-06 一种堇青石质蜂窝陶瓷及其制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN 200410053551 CN1730431A (zh) 2004-08-06 2004-08-06 一种堇青石质蜂窝陶瓷及其制备方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN1730431A true CN1730431A (zh) 2006-02-08

Family

ID=35962857

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN 200410053551 Pending CN1730431A (zh) 2004-08-06 2004-08-06 一种堇青石质蜂窝陶瓷及其制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN1730431A (zh)

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101797506A (zh) * 2010-03-16 2010-08-11 昆明理工大学 一种催化净化蓄热材料及其蓄热燃烧方法
CN107228390A (zh) * 2017-04-15 2017-10-03 巴州白云工贸有限责任公司 一种红外线陶瓷片、环保节能炉灶及其制备方法
CN109608182A (zh) * 2019-01-28 2019-04-12 佛山石湾鹰牌陶瓷有限公司 制备耐热陶瓷板的方法
CN109704740A (zh) * 2019-01-28 2019-05-03 佛山石湾鹰牌陶瓷有限公司 制备低膨胀耐热陶瓷板的方法
CN116023126A (zh) * 2023-02-17 2023-04-28 山东奥福环保科技股份有限公司 一种高孔隙率大孔径的蜂窝陶瓷载体及其制备方法
CN116283213A (zh) * 2022-12-14 2023-06-23 中国科学院合肥物质科学研究院 一种堇青石及其制备方法
EP4269109A3 (en) * 2015-10-09 2024-02-07 Ossiform ApS Process for 3d printing, use of a suspension for 3d-printing and a 3d-printer
US11999075B2 (en) 2020-08-07 2024-06-04 Corning Incorporated Systems and methods for reducing surface oil streaks on wet extrudate by irradiation

Cited By (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101797506A (zh) * 2010-03-16 2010-08-11 昆明理工大学 一种催化净化蓄热材料及其蓄热燃烧方法
CN101797506B (zh) * 2010-03-16 2013-04-10 昆明理工大学 一种催化净化蓄热材料及其蓄热燃烧方法
EP4269109A3 (en) * 2015-10-09 2024-02-07 Ossiform ApS Process for 3d printing, use of a suspension for 3d-printing and a 3d-printer
CN107228390A (zh) * 2017-04-15 2017-10-03 巴州白云工贸有限责任公司 一种红外线陶瓷片、环保节能炉灶及其制备方法
CN109608182A (zh) * 2019-01-28 2019-04-12 佛山石湾鹰牌陶瓷有限公司 制备耐热陶瓷板的方法
CN109704740A (zh) * 2019-01-28 2019-05-03 佛山石湾鹰牌陶瓷有限公司 制备低膨胀耐热陶瓷板的方法
CN109608182B (zh) * 2019-01-28 2021-07-20 佛山石湾鹰牌陶瓷有限公司 制备耐热陶瓷板的方法
US11999075B2 (en) 2020-08-07 2024-06-04 Corning Incorporated Systems and methods for reducing surface oil streaks on wet extrudate by irradiation
CN116283213A (zh) * 2022-12-14 2023-06-23 中国科学院合肥物质科学研究院 一种堇青石及其制备方法
CN116283213B (zh) * 2022-12-14 2024-02-20 中国科学院合肥物质科学研究院 一种堇青石及其制备方法
CN116023126A (zh) * 2023-02-17 2023-04-28 山东奥福环保科技股份有限公司 一种高孔隙率大孔径的蜂窝陶瓷载体及其制备方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Yamuna et al. Kaolin-based cordierite for pollution control
CN101336215B (zh) 用来制造多孔堇青石陶瓷制品的批料组合物和制备多孔堇青石陶瓷制品的方法
CN1273411C (zh) 蜂窝构件及其制造方法
US6506336B1 (en) Fabrication of ultra-thinwall cordierite structures
EP1452512A1 (en) Method for producing porous ceramic article
JP4745963B2 (ja) ハニカム構造体の製造方法及びハニカム成形体
CN1856398A (zh) 高孔隙率蜂窝体和方法
KR20040099329A (ko) 고온에서 사용할 수 있는 스트론튬 펠드스파 알루미늄티타네이트
KR101792622B1 (ko) 세라믹 허니컴 구조체의 제조 방법
JPH02229773A (ja) ホスフェート含有セラミック構造およびその製造方法
CN1107546C (zh) 大孔径α－氧化铝及其制法和应用
CN1800097A (zh) 一种碳化硅─堇青石复合多孔陶瓷及其制备方法
CN1092619C (zh) 窑具
CN101074161A (zh) 一种钛酸铝－莫来石质蜂窝陶瓷及其制备方法
CN1730431A (zh) 一种堇青石质蜂窝陶瓷及其制备方法
CN113443914A (zh) 含碳化硅蜂窝结构体的制造方法
CN102701776A (zh) 一种柴油发动机排气碳化硅质颗粒捕集器滤芯的制造方法
US6562284B2 (en) Fabrication of ultra-thinwall cordierite structures
CN1033455A (zh) 堇青石质蜂窝陶瓷
CN101048352A (zh) 蜂窝结构体的制造方法以及蜂窝结构体
RU2764731C1 (ru) Материал на основе кордиерита для керамических субстратов и способ его получения
JP4455786B2 (ja) 多孔質材料の製造方法及びこれに用いる中空状顆粒の製造方法
CN105347775A (zh) 一种可用于柴油机颗粒捕集器的多孔莫来石陶瓷制备方法
WO2005005336A1 (en) Beta-spodumene ceramics for high temperature applications
JP2004292197A (ja) ハニカム構造体の製造方法

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
AD01 Patent right deemed abandoned
C20 Patent right or utility model deemed to be abandoned or is abandoned