[发明专利]制造堇青石陶瓷蜂窝结构的方法

说明书

技术领域

本发明涉及用于制造以堇青石作为晶相主成分的堇青石陶瓷蜂窝结构的方法。

背景技术

通常，堇青石陶瓷蜂窝结构体是以下列步骤制造的：制备合适的堇青石原料和成形剂；将成形剂加入到原堇青石的原料中；混合成形剂和合适的堇青石原料以得到原料配料；挤压原料配料以得到成形体；干燥成形体；烧结干燥后的成形体。在上述的堇青石陶瓷蜂窝结构体中，对于制造有低的热膨胀系数的堇青石陶瓷蜂窝结构的方法已公开在日本专利公开件No.5-82343中，例如使用平均粒度为5-100μm的滑石粉、平均粒度不大于2μm的氧化铝和平均粒度不大于15μm的高纯度无定形二氧化硅可制得孔隙度为30～42％、沿A-轴的热膨胀系数不大于0.3×10^-6/℃和沿B-轴的热膨胀系数不大于0.5×10^-6/℃的堇青石陶瓷蜂窝结构。此外，在日本专利公开件No.4-70053中还公开了一种堇青石陶瓷蜂窝结构，其孔隙度为30％、沿A-轴的热膨胀系数不大于0.8×10^-6/℃和沿B-轴的热膨胀系数不大于1.0×10^-6/℃。

近年，对生产肋厚不大于100μm的薄壁蜂窝结构有很高的需求。在这种情况下，为了容易载带催化剂，优选蜂窝结构的孔隙度不小于30％。此外，为了防止肋失效，必须排除粒度大于原料压模缝宽的粗颗粒。但是，在上述已知技术中，出现了下列问题。即用作原料之一的平均粒度不大于2μm的细氧化铝有降低热膨胀系数的优点。但另一方面，由于上述的氧化铝有强的颗粒结块特性，并且难以进行分粒，因此，不可能消除细氧化铝的粗颗粒。因此，在细氧化铝中残存在的氧化铝粗颗粒在利用压模的蜂窝结构成形步骤中会堵塞压模的缝。此外，因为细氧化铝有上述的细颗粒，就出现细氧化铝降低堇青石陶瓷蜂窝结构的孔隙度。另外，作为原料的高纯无定形二氧化硅有降低热膨胀系数的优点。但另一方面，与石英二氧化硅相比，高纯无定形二氧化硅有降低堇青石陶瓷蜂窝结构的孔隙度的缺点，并且价格也贵。

发明内容

本发明的目的是消除上述缺点，并提供一种制造堇青石陶瓷蜂窝结构的方法，该方法可廉价得到无肋失效和有低的热膨胀系数的薄壁蜂窝结构体。

按照本发明，制造堇青石陶瓷蜂窝结构的方法包括下列步骤：制备合适的堇青石原料和成形剂；将成形剂加入到合适的堇青石的原料中；混合成形剂和原料以得到原料配料；挤压原料配料以得到成形体；干燥成形体；烧结干燥后的成形体；从而得到的以堇青石晶相作为主成分的蜂窝结构体，其中，在烧结步骤中，至少从最大温度1300℃开始的温度下降速率不大于100℃/小时。

在本发明中，因为在烧结步骤中，至少从最大温度1300℃开始的温度下降速率不大于100℃/小时，所以可能廉价得到无肋失效和有低的膨胀系数的堇青石陶瓷蜂窝结构。

在本发明的优选实施方案中，在合适的堇青石的原料配料中采用石英，并且所用氧化铝的平均粒度大于2μm。在这种情况下，与按已知的制造方法得到的蜂窝结构体相比，可廉价得到蜂窝结构体。所制得的堇青石陶瓷蜂窝结构的特性为在40～800℃范围内，其沿A-轴的热膨胀系数不大于0.4×10^-6/℃，沿B-轴的热膨胀系数不大于0.6×10^-6/℃。在该优选实施方案中，由此所得的堇青石陶瓷蜂窝结构的特性为沿A-轴的热膨胀系数不大于0.3×10^-6/℃，沿B-轴的热膨胀系数不大于0.5×10^-6/℃。再则，该堇青石陶瓷蜂窝结构的孔隙度大于30％。此外，当采用月桂酸钾皂作为成形剂，并且从最大温度为1250℃开始的温度下降速率不大于50℃/时或在最大温度下的温度保持时间不小于6小时时，本发明可达更优选的方案。

附图简介

图1为按照本发明制造堇青石陶瓷蜂窝结构的方法的一种实施方案流程图。

本发明的最佳实施模式

图1为按照本发明制造堇青石陶瓷蜂窝结构的方法的一种实施方案流程图。将参照图1对按本发明的制造堇青石陶瓷蜂窝结构的方法进行描述。首先制备合适的堇青石的原料配料。该原料配料是由将成形剂如水溶性纤维素、表面活性剂和水加到包括如滑石粉、高岭土、煅烧高岭土、氧化铝、氢氧化铝、石英的合适的堇青石原料中，并将它们混合。然后，所得的原料配料用压模挤压，以得到有堇青石组合物的蜂窝成形体。之后，干燥所得的蜂窝成形体以得到干燥的蜂窝成形体。最后，烧结所得的干燥的蜂窝成形体以得到堇青石陶瓷蜂窝结构。