[发明专利]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

说明书

技术领域

本发明属于碳化硅蜂窝陶瓷滤芯材料制造领域，尤其涉及一种用于捕集柴油机排放尾气中颗粒物的捕集器滤芯的制造方法。

背景技术

柴油机是目前产业化应用的各种动力机械中热效率最高、能量利用率最好、最节能的机型，柴油车与目前汽油车相比具有燃油消耗低的特点。随着柴油机在机动车中所占比例的不断增长，柴油机排放污染问题也日益体现出来，在柴油机的排放成分中，除99.7%(75.7%的N₂、10%的CO₂、8%的水蒸气和6%的O₂)对人类无害外，其余0.3%(0.2%的NO、0.01%的NO₂、0.03%的HC、0.05%的CO、0.01%的SO₂和小于0.01%的PM)都是有害物质，它是形成酸雨和破坏臭氧层的罪魁祸首。最近二十多年来，柴油发动机排放的颗粒物（PM）对大气的污染已经引起了研究部门和政府有关部门越来越多的关注。这是因为PM被有机溶剂萃取后，其馏分(SOF)中多环芳烃化合物(PAC)中的一部分被发现是致癌的，PM大小在10μm左右，其中90%颗粒物小于1μm，可被人体吸入，造成慢性气管炎和肺气肿。蜂窝陶瓷滤芯已经广泛被用来作为柴油机碳颗粒物捕集器（DPF）来过滤净化包括像柴油发动机的尾气这样的流动烟尘中的颗粒物。

碳颗粒捕集器是一种有效地后处理技术，安装在柴油发动机的排气管路上，排气通过时颗粒物被滤芯捕集，并在堆积在滤芯体内，随着颗粒物堆积量增多，用燃烧法、电加热等方法将过滤体内堆积的颗粒物除去，即将过滤体再生。颗粒过滤器的关键技术包括滤芯材料的选择和再生技术的选择。

滤芯材料的结构和性能对整个颗粒捕集系统的性能有很大的影响，就蜂窝陶瓷滤芯材料而言，堇青石和碳化硅材料是目前最主要的材料，碳化硅材料与堇青石比较具有更突出的热稳定性和化学稳定性，越来越受到人们的广泛重视。而在我们国内目前仅有少量的堇青石材料过滤体，虽然也有研究机构在开发重结晶碳化硅材料和反应烧结碳化硅材料的过滤体，但最终的烧结温度均在1600℃到2200℃的范围内进行煅烧。其烧成成本很高，一种烧结温度低、使用温度高、高的孔隙率、高温强度高、使用寿命长、生产成本低的碳化硅材料蜂窝陶瓷滤芯是人们所期待的。

发明内容

本发明为解决公知技术中存在的技术问题而提供一种烧结温度低、使用温度高、高的孔隙率、高温强度高、使用寿命长的用于捕集柴油机排放颗粒物的碳化硅材料蜂窝状陶瓷滤芯。

本发明为解决公知技术中存在的技术问题所采取的技术方案是：包括以下步骤，

（1）称取主料，称取平均粒径为48μm的黑碳化硅A和平均粒径为2μm的黑碳化硅B，A与B的重量比为61.5：20；称取金属硅粉，黑碳化硅粉总量与金属硅粉的重量比为81.5：18.5；

（2）将黑碳化硅粉与金属硅粉放入干粉混合机中混合均匀，得到干粉混合料；

（3）称取烧结助剂和脱蜡增强助剂，其中烧结助剂的重量为上述干粉混合料的3.5%，脱蜡增强助剂的重量为上述干粉混合料的14.5%；

（4）将上述的烧结助剂和脱蜡增强助剂与适量水加入到搅拌机中搅拌均匀，充分溶解得到液态混合料，其中水量为上述干粉混合料的25%-30%；

（5）将上述得到的干粉混合料和液态混合料加入到捏合机中进行捏合，捏合时间为30min；

（6）在捏合的过程中加入成型助剂、润滑剂和造孔剂，其中成型助剂的重量为上述干粉混合料的3%-4%，润滑剂的重量为上述干粉混合料的3%-4%，造孔剂的重量为上述干粉混合料的2.5%-3%；

（7）将上述混合物放入真空练泥机中练泥两遍，得到塑性良好的泥段；

（8）将上述泥段放入陈腐室中进行陈腐8h；

（9）挤压成型，将泥料挤出成型并切割形成素坯；

（10）干燥，将切割得到的素坯进行干燥；

（11）烧成，将干燥后的素坯在氧化炉中进行烧成，去除其中的有机成分；

（12）烧结，将上述得到的产品放入真空气氛炉中进行烧结，得到成品。

本发明还可以采用如下技术方案：

所述金属硅粉的细度为325目。

所述烧结助剂为粉煤灰空心微珠。

所述脱蜡增强助剂为18%-20%的氧化铝溶胶。

所述成型助剂为羟甲基纤维素，所述润滑剂为豆油，粘度均为12000。

所述造孔剂为有机泡沫小球，其粒径小于50μm。