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一种薄壁蜂窝陶瓷载体的制备方法

作者:admin    来源:金鼎工业资源网       更新时间:2019/7/30 星期二

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(19)中华人民共和国国家知识产权局

(12)发明专利申请


( 21 )申请号 201811627592 .4
( 22)申请日 2018 .12 .28
(71 )申请人 凯龙蓝烽新材料科技有限公司
地址 212132 江苏省镇江市新区大港金港 大道78号
(72)发明人 孙敏 朱叶凡 朱增赞 郭耘
詹望成 张志刚  彭红 金臣奇 王春艳 孙伟 徐迪
(74 )专利代理机构 南京钟山专利代理有限公司 32252
代理人 李小静
( 51 )Int .Cl .

C04B 38/00( 2006 .01 )
C04B 33/13( 2006 .01 )
C04B 33/04( 2006 .01 )

( 54 )发明名称
一种薄壁蜂窝陶瓷载体的制备方法
( 57 )摘要
本发明公开了一种薄壁蜂窝陶瓷载体的制 备方法,包括以下步骤:(1 )粉体原料配制;( 2 )泥 料制备 ;( 3 )泥坯制备 ;( 4 )挤出成型 ;( 5 )干燥定 型;( 6 )坯体加工;( 7 )高温烧成 ;( 8 )打磨;( 9 )植 皮。本发明通过加入片状勃姆石提高成型过程中 原材料颗粒的定向排列 ,大幅度降 低热膨胀系 数,适用于国六以上排放标准。

 

 

 


权 利 要 求 书 1/1 页

 

1 .一种薄壁蜂窝陶瓷载体的制备方法,其特征在于包括以下步骤: 步骤一,粉体原料配制:将平均粒径5μm的6~8wt%片状生高岭土、平均粒径3μm的22~
24wt%煅烧高岭土、平均粒径12μm的35~45wt%板状滑石粉、径厚比为2~10且平均粒径5μ m的15~20wt%片状勃姆石和平均粒径3μm的10~15wt%熔融硅微粉均匀混合,得混合物I, 再称取混合物I总重量3~5wt%甲基纤维素均匀混合;
步骤二,泥料制备:将步骤一混合均匀的粉体原料放入捏合机中进行揉搓,再加入上述 粉体原料总重量0 .5~1 .0wt%油酸、0 .5~0 .8wt% 月桂酸钾、3 .0~5 .0wt%合成基础油和 28~32wt%水,粉体原料逐渐变成具有可塑性的泥块即完成泥料制备;
步骤三,泥坯制备:将步骤二得到的泥块放入真空练泥机中进行真空练泥,练泥过程中 真空度为-0 .095MPa,得到与成型机料筒规格匹配的泥坯;
步骤四 ,挤出成型 :将步骤三得到的 泥坯放入真空挤出机中 ,通过模具挤出直径为 190mm、壁厚≤0 .11mm的蜂窝陶瓷素坯;
步骤五,干燥定型:将步骤四得到的蜂窝陶瓷素坯放入微波网带炉中进行微波干燥,直 到干燥完成坯体中的含水率≤2%,将干燥后的坯体冷却至室温;
步骤六,坯体加工:将步骤五得到的干燥后的坯体按照烧成收缩比例放尺后,将两端多 余部分切割掉,并用压缩空气将切割后坯体孔道中残留的粉尘吹扫干净;
步骤七,高温烧成:将步骤六得到的加工好的蜂窝陶瓷素坯放入窑炉中进行烧成,烧成 周期为80~110小时,烧成温度为1390~1410℃,保温时间为4~6小时,得到蜂窝陶瓷半成 品;
步骤八,打磨:将步骤七得到的蜂窝陶瓷半成品放置在外圆研磨机上,将其研磨成比成 品直径小2 .0mm的没有外皮的蜂窝陶瓷载体;
步骤九,植皮:将步骤八得到的没有外皮的蜂窝陶瓷载体放置在植皮机上,在研磨后半 成品的侧面涂覆上一层厚度为1 .0mm的外皮,得到薄壁蜂窝陶瓷成品。


一种薄壁蜂窝陶瓷载体的制备方法

技术领域
[0001] 本发明涉及蜂窝陶瓷载体制造领域,具体为一种机动车用薄壁蜂窝陶瓷载体的制 备方法。

背景技术
[0002] 随着国家机动车环保标准的升级,为满足国V甚至国VI更为苛刻的排放标准,应用 于机动车尾气净化的催化剂对催化剂载体提出了更高的要求。
[0003] 目前生产的堇青石蜂窝陶瓷具有较低的热膨胀性和较高的机械强度,但是其抗热 震性不够。中国发明专利CN102424569B的专利文献公开了一种抗热震性薄壁堇青石蜂窝陶 瓷及其制备方法,该法制备得到的催化剂载体的机械强度高、孔隙率适中、膨胀系数<0 .8* 10-6/℃(室温-800℃) ,热震性为750℃三次不裂,满足欧Ⅳ排放标准。如何进一步降低载体 的热膨胀系数成了薄壁蜂窝陶瓷载体的研究方向。

发明内容
[0004]   本发明的目的在于提供一种薄壁蜂窝陶瓷载体的制备方法,以降低载体的热膨胀 系数,满足更高排放标准的要求。
[0005]   为了解决以上技术问题,本发明采用的具体技术方案如下:
[0006]   一种薄壁蜂窝陶瓷载体的制备方法,包括以下步骤:
[0007]   1 .一种薄壁蜂窝陶瓷载体的制备方法,其特征在于包括以下步骤:
[0008]   步骤一,粉体原料配制:将平均粒径5μm的6~8wt%片状生高岭土、平均粒径3μm的 22~24wt%煅烧高岭土、平均粒径12μm的35~45wt%板状滑石粉、径厚比为2~10且平均粒 径5μm的15~20wt%片状勃姆石和平均粒径3μm的 10~15wt%熔融硅微粉均匀混合,得混 合物I,再称取混合物I总重量3~5wt%甲基纤维素均匀混合;
[0009]   步骤二,泥料制备:将步骤一混合均匀的粉体原料放入捏合机中进行揉搓,再加入 上述粉体原料总重量0 .5~1 .0wt%油酸、0 .5~0 .8wt% 月桂酸钾、3 .0~ 5 .0wt%合成基础 油和28~32wt%水,粉体原料逐渐变成具有可塑性的泥块即完成泥料制备;
[0010]   步骤三,泥坯制备:将步骤二得到的泥块放入真空练泥机中进行真空练泥,练泥过 程中真空度为-0 .095MPa,得到与成型机料筒规格匹配的泥坯;
[0011]   步骤四,挤出成型:将步骤三得到的泥坯放入真空挤出机中,通过模具挤出直径为 190mm、壁厚≤0 .11mm的蜂窝陶瓷素坯;
[0012]   步骤五,干燥定型:将步骤四得到的蜂窝陶瓷素坯放入微波网带炉中进行微波干 燥,直到干燥完成坯体中的含水率≤2%,将干燥后的坯体冷却至室温;
[0013]   步骤六,坯体加工:将步骤五得到的干燥后的坯体按照烧成收缩比例放尺后,将两 端多余部分切割掉,并用压缩空气将切割后坯体孔道中残留的粉尘吹扫干净;
[0014] 步骤七,高温烧成:将步骤六得到的加工好的蜂窝陶瓷素坯放入窑炉中进行烧成, 烧成周期为80~110小时,烧成温度为1390~1410℃,保温时间为4~ 6小时,得到蜂窝陶瓷

半成品;
[0015] 步骤八,打磨:将步骤七得到的蜂窝陶瓷半成品放置在外圆研磨机上,将其研磨成 比成品直径小2 .0mm的没有外皮的蜂窝陶瓷载体;
[0016] 步骤九,植皮:将步骤八得到的没有外皮的蜂窝陶瓷载体放置在植皮机上,在研磨 后半成品的侧面涂覆上一层厚度为1 .0mm的外皮,得到薄壁蜂窝陶瓷成品。
[0017] 与现有技术相比本发明具有如下有益效果:
[0018] 1、本发明制备出的薄壁型蜂窝陶瓷载体具有更低的热膨胀系数;

具体实施方式
[0019] 为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了,下面结合具体实施方式,对本 发明进一步详细说明。应该理解,这些描述只是示例性的,而并非要*本发明的范围。 [0020] 对比例
[0021] 步骤一,粉体原料配制:将6~8wt%片状生高岭土、22~24wt%煅烧高岭土、35~ 45wt%板状滑石粉、15~20wt%α氧化*和10~15wt%熔融硅微粉均匀混合,得混合物I, 同时称取混合物I总重量3~5wt%甲基纤维素作为粘结剂,将混合物I、粘结剂加入粉体混 合机中混合均匀,得到粉体原料;
[0022] 步骤二,泥料制备:将步骤一混合均匀的粉体原料放入捏合机中进行揉搓,再加入 粉体原料总重量28wt%水,粉体原料逐渐变成具有可塑性的泥块即完成泥料制备;
[0023] 步骤三,泥坯制备:将步骤二得到的泥块放入真空练泥机中进行真空练泥,练泥过 程中真空度为-0 .095MPa,得到与成型机料筒规格匹配的泥坯;
[0024] 步骤四,挤出成型:将步骤三得到的泥坯放入真空挤出机中,通过模具挤出直径为 190mm、壁厚≤0 .11mm的蜂窝陶瓷素坯;
[0025] 步骤五,干燥定型:将步骤四得到的蜂窝陶瓷素坯放入微波网带炉中进行微波干 燥,直到干燥完成坯体中的含水率≤2%,将干燥后的坯体冷却至室温;
[0026] 步骤六,坯体加工:将步骤五得到的干燥后的坯体按照烧成收缩比例放尺后,将两 端多余部分切割掉,并用压缩空气将切割后坯体孔道中残留的粉尘吹扫干净;
[0027] 步骤七,高温烧成:将步骤六得到的加工好的蜂窝陶瓷素坯放入窑炉中进行烧成, 烧成周期为80小时,烧成温度为1400℃,保温时间为4小时,得到蜂窝陶瓷半成品;
[0028] 步骤八,打磨:将步骤七得到的蜂窝陶瓷半成品放置在外圆研磨机上,将其研磨成 比成品直径小2 .0mm的没有外皮的蜂窝陶瓷载体;
[0029] 步骤九,植皮:将步骤八得到的没有外皮的蜂窝陶瓷载体放置在植皮机上,在研磨 后半成品的侧面涂覆上一层厚度为1 .0mm的外皮,得到薄壁蜂窝陶瓷成品。
[0030] 实施例1:
[0031] 步骤一,粉体原料配制:将平均粒径5μm的6wt%片状生高岭土、平均粒径 3μm的 24wt%煅烧高岭土、平均粒径12μm的35wt%板状滑石粉、径厚比 为2且平均粒径5μm的
15wt%片状勃姆石和平均粒径3μm的10wt%熔融硅微粉均匀混合,得混合物I,再称取混合 物I总重量5wt%甲基纤维素均匀混合;
[0032] 步骤二,泥料制备:将步骤一混合均匀的粉体原料放入捏合机中进行揉搓,再加入 上述粉体原料总重量0 .5wt%油酸、0 .5wt% 月桂酸钾、5 .0wt%合成基础油和30wt%水,粉

体原料逐渐变成具有可塑性的泥块即完成泥料制备;
[0033] 步骤三,泥坯制备:将步骤二得到的泥块放入真空练泥机中进行真空练泥,练泥过 程中真空度为-0 .095MPa,得到与成型机料筒规格匹配的泥坯;
[0034] 步骤四,挤出成型:将步骤三得到的泥坯放入真空挤出机中,通过模具挤出直径为 190mm、壁厚≤0 .11mm的蜂窝陶瓷素坯;
[0035] 步骤五,干燥定型:将步骤四得到的蜂窝陶瓷素坯放入微波网带炉中进行微波干 燥,直到干燥完成坯体中的含水率≤2%,将干燥后的坯体冷却至室温;
[0036] 步骤六,坯体加工:将步骤五得到的干燥后的坯体按照烧成收缩比例放尺后,将两 端多余部分切割掉,并用压缩空气将切割后坯体孔道中残留的粉尘吹扫干净;
[0037] 步骤七,高温烧成:将步骤六得到的加工好的蜂窝陶瓷素坯放入窑炉中进行烧成, 烧成周期为80小时,烧成温度为1410℃,保温时间为4小时,得到蜂窝陶瓷半成品;
[0038] 步骤八,打磨:将步骤七得到的蜂窝陶瓷半成品放置在外圆研磨机上,将其研磨成 比成品直径小2 .0mm的没有外皮的蜂窝陶瓷载体;
[0039] 步骤九,植皮:将步骤八得到的没有外皮的蜂窝陶瓷载体放置在植皮机上,在研磨 后半成品的侧面涂覆上一层厚度为1 .0mm的外皮,得到薄壁蜂窝陶瓷成品。
[0040]  实施例2:
[0041] 步骤一,粉体原料配制:将平均粒径5μm的7wt%片状生高岭土、平均粒径 3μm的 23wt%煅烧高岭土、平均粒径12μm的40wt%板状滑石粉、径厚比 为6且平均粒径5μm的
18wt%片状勃姆石和平均粒径3μm的12wt%熔融硅微粉均匀混合,得混合物I,再称取混合 物I总重量4wt%甲基纤维素均匀混合;
[0042] 步骤二,泥料制备:将步骤一混合均匀的粉体原料放入捏合机中进行揉搓,再加入 上述粉体原料总重量0 .8wt%油酸、0 .6wt% 月桂酸钾、4 .0wt%合成基础油和28wt%水,粉 体原料逐渐变成具有可塑性的泥块即完成泥料制备;
[0043] 步骤三,泥坯制备:将步骤二得到的泥块放入真空练泥机中进行真空练泥,练泥过 程中真空度为-0 .095MPa,得到与成型机料筒规格匹配的泥坯;
[0044] 步骤四,挤出成型:将步骤三得到的泥坯放入真空挤出机中,通过模具挤出直径为 190mm、壁厚≤0 .11mm的蜂窝陶瓷素坯;
[0045] 步骤五,干燥定型:将步骤四得到的蜂窝陶瓷素坯放入微波网带炉中进行微波干 燥,直到干燥完成坯体中的含水率≤2%,将干燥后的坯体冷却至室温;
[0046] 步骤六,坯体加工:将步骤五得到的干燥后的坯体按照烧成收缩比例放尺后,将两 端多余部分切割掉,并用压缩空气将切割后坯体孔道中残留的粉尘吹扫干净;
[0047] 步骤七,高温烧成:将步骤六得到的加工好的蜂窝陶瓷素坯放入窑炉中进行烧成, 烧成周期为100小时,烧成温度为1400℃,保温时间为5小时,得到蜂窝陶瓷半成品;
[0048] 步骤八,打磨:将步骤七得到的蜂窝陶瓷半成品放置在外圆研磨机上,将其研磨成 比成品直径小2 .0mm的没有外皮的蜂窝陶瓷载体;
[0049] 步骤九,植皮:将步骤八得到的没有外皮的蜂窝陶瓷载体放置在植皮机上,在研磨 后半成品的侧面涂覆上一层厚度为1 .0mm的外皮,得到薄壁蜂窝陶瓷成品。
[0050]  实施例3:
[0051]   步骤一,粉体原料配制:将平均粒径5μm的8wt%片状生高岭土、平均粒径 3μm的

22wt%煅烧高岭土、平均粒径12μm的45wt%板状滑石粉、径厚比为10 且平均粒径5μm的
20wt%片状勃姆石和平均粒径3μm的15wt%熔融硅微粉均匀混合,得混合物I,再称取混合 物I总重量3wt%甲基纤维素均匀混合;
[0052] 步骤二,泥料制备:将步骤一混合均匀的粉体原料放入捏合机中进行揉搓,再加入 上述粉体原料总重量1 .0wt%油酸、0 .8wt% 月桂酸钾、3 .0wt%合成基础油和32wt%水,粉 体原料逐渐变成具有可塑性的泥块即完成泥料制备;
[0053] 步骤三,泥坯制备:将步骤二得到的泥块放入真空练泥机中进行真空练泥,练泥过 程中真空度为-0 .095MPa,得到与成型机料筒规格匹配的泥坯;
[0054] 步骤四,挤出成型:将步骤三得到的泥坯放入真空挤出机中,通过模具挤出直径为 190mm、壁厚≤0 .11mm的蜂窝陶瓷素坯;
[0055] 步骤五,干燥定型:将步骤四得到的蜂窝陶瓷素坯放入微波网带炉中进行微波干 燥,直到干燥完成坯体中的含水率≤2%,将干燥后的坯体冷却至室温;
[0056] 步骤六,坯体加工:将步骤五得到的干燥后的坯体按照烧成收缩比例放尺后,将两 端多余部分切割掉,并用压缩空气将切割后坯体孔道中残留的粉尘吹扫干净;
[0057] 步骤七,高温烧成:将步骤六得到的加工好的蜂窝陶瓷素坯放入窑炉中进行烧成, 烧成周期为110小时,烧成温度为1390℃,保温时间为6小时,得到蜂窝陶瓷半成品;
[0058] 步骤八,打磨:将步骤七得到的蜂窝陶瓷半成品放置在外圆研磨机上,将其研磨成 比成品直径小2 .0mm的没有外皮的蜂窝陶瓷载体;
[0059] 步骤九,植皮:将步骤八得到的没有外皮的蜂窝陶瓷载体放置在植皮机上,在研磨 后半成品的侧面涂覆上一层厚度为1 .0mm的外皮,得到薄壁蜂窝陶瓷成品。
[0060] 将对比例和实施例1-3所得到的成品蜂窝载体测试热膨胀系数,实验结果如表1所 示。
[0061]  表1利用本发明方法制得的薄壁蜂窝陶瓷热膨胀系数结果


[0062]


[0063] 经过试验论证,通过加入片状勃姆石能提高原材料的定向排列,使热膨胀系数≤ 0 .6*10-6/℃。
[0064] 尽管已经详细描述了本发明的实施方式,但是应该理解的是,在不偏离本发明的 精神和范围的情况下,可以对本发明的实施方式做出各种改变、替换和变更。



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