專利名稱：一種高熱導(dǎo)率、超低膨脹系數(shù)的蜂窩多孔陶瓷的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及硅酸鹽工業(yè)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及陶瓷生產(chǎn)制備領(lǐng)域，利用該技術(shù)生產(chǎn)的陶瓷主要應(yīng)用于化工和內(nèi)燃機(jī)氣體催化支撐體、氣體過濾、蓄熱體材料、耐磨材料、防彈裝甲材料等方面。
背景技術(shù)：
蜂窩多孔陶瓷是一種結(jié)構(gòu)似蜂窩形狀的多孔陶瓷產(chǎn)品，具有廣泛的用途，其中用量較大的領(lǐng)域為汽車尾氣凈化和脫硫脫硝催化劑支撐體，如公開號為CN1457920、CN1413769、CN1401416、CN102424569A等的中國專利，均公開了多孔陶瓷方面的相關(guān)技術(shù)。蜂窩多孔陶瓷作為各種催化劑支撐體或高溫氣體過濾材料時，需要應(yīng)對溫度急劇變化，陶瓷發(fā)生不會破裂，即耐熱沖擊力，其衡量重要參數(shù)為陶瓷熱膨脹系數(shù)和導(dǎo)熱率的大小。很多發(fā)明專利提出降低蜂窩多孔陶瓷熱膨脹系數(shù)和提高蜂窩多孔陶瓷熱導(dǎo)率方法、成型工藝、配方，如公開號為 CN102424569A、CN102365119A、CN101374786、CN102249656A、CN102731106A、CN144778等專利。雖然以上這些專利多從配方角度提出降低蜂窩多孔陶瓷熱膨脹系數(shù)方法，如使用堇青石作為陶瓷主晶相，陶瓷成型時加入石墨粉末或羥丙基甲基纖維素，或配方中加入鎢酸鋯、鋰輝石及石英粉，達(dá)到降低熱膨脹系數(shù)的目的，如中國專利CN102249656A、CN1903796、CN1785895等，但存在很多局限如低膨脹率溫度范圍窄、實際工藝過程缺乏可操作性及蜂窩多孔陶瓷的熱導(dǎo)率沒有得到顯著提高等一系列問題。另外，一些中國專利如CN102276287A、CN101550022等及文獻(xiàn)所代表的蜂窩多孔陶瓷成型工藝存在著添加劑種類繁多，工藝復(fù)雜等問題且缺乏具體可操作的燒成工藝。如何使細(xì)度達(dá)0.3 5微米極易團(tuán)聚顆粒和配比只有0.1%的配料稱量精確及混合均勻，獲得成分均一的泥料，得到膨脹系數(shù)、熱導(dǎo)率、礦物化學(xué)成分一致的蜂窩多孔陶瓷是各個廠家必須良好解決的問題。一些中國專利如CN101074161、CN102399082A、CN101374786、CN101565324提出采用球磨、多次煉泥、陳腐等方式均化泥料，雖然這些方式在一定程度上可以起到均化泥料，但帶來很多弊病，如球磨破壞了粒度級配和有機(jī)添加劑高分子的鏈長，和采用單純攪拌混合、多次煉泥不能完全有效打開礦物團(tuán)聚顆?；旌暇鶆?，同樣也破壞了有機(jī)添加劑聞分子的鏈長等。且中國專利CN102365119A、CN101460230、CN101374786、CN101646637 和很多國內(nèi)外文獻(xiàn)等提出了堇青石蜂窩多孔陶瓷制造方式，皆為擠壓成型，雖然擠壓成型可以有利礦物晶體定向排列，有助于形成高度定向排列的堇青石晶體，有利降低堇青石蜂窩多孔陶瓷但上述專利都缺乏如何使礦物晶體高度定向排列的工藝方法、技術(shù)及流程等。因此，必須尋找一種新的堇青石蜂窩多孔陶瓷制備工藝和制備配方，獲得寬溫度范圍內(nèi)低熱膨脹、高熱導(dǎo)率 窩陶瓷，其工藝流程和配方要求簡單、經(jīng)濟(jì)環(huán)保且具高度可操作性
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于提供一種蜂窩多孔陶瓷為具有低熱膨脹系數(shù)或負(fù)膨脹系數(shù)的堇青石相的蜂窩多孔陶瓷，其具有以下性質(zhì):在-30 1200°C溫度范圍內(nèi)的低膨脹系數(shù)或負(fù)膨脹系數(shù)為一 2X10 —6 / °C 0.6X10 —6 / 0C ；20 1000°C 的熱導(dǎo)率為 2.4 5.0ff/m.K ；陶瓷坯體的成型膨脹率、干燥收縮率和燒成收縮率達(dá)到總收縮率< 2.5%,尺寸> 350毫米、高度> 200毫米，具有良好的催化劑涂覆性能和力學(xué)性能；堇青石相的蜂窩多孔陶瓷具有沿軸方向高度定向片狀堇青石結(jié)構(gòu)，且堇青石相的蜂窩多孔陶瓷晶體之間充以 不同溫度范圍內(nèi)具有低膨脹系數(shù)或負(fù)膨脹系數(shù)的礦物晶體，其軸向彎曲強(qiáng)度和徑向彎曲強(qiáng)度比> 4，軸向和徑向方向主要衍射峰強(qiáng)度比> 5。本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題采用以下技術(shù)方案來實現(xiàn):一種高熱導(dǎo)率、超低膨脹系數(shù)的蜂窩多孔陶瓷，由主料和燒成助劑組成，所述的主料和燒成助劑的質(zhì)量比為100:1 5，所述的主料由以下質(zhì)量百分比的組分組成，
滑石4()-5()wt, %
氧化鋁10-25wt %
局嶺土1 ()_2 ow I %
煅燒高嶺土 5-15wt %
石英5-15wt %。所述的燒成助劑是由占主料質(zhì)量百分比為:0 0.8wt%的稀土混合物、O lwt%的氧化錯、O lwt%的磷鶴酸鉀、O lwt%的鉀長石、O 2wt%的非晶態(tài)石英顆粒、2 5wt%的成型粘結(jié)劑、5 IOwt %的潤滑劑中的一種或多種組合而成。所述的成型粘結(jié)劑為聚氧乙烯樹脂，所述的聚氧乙烯樹脂采用分子量為600-40000的聚氧乙烯樹脂。所述的潤滑劑為菜籽油或花生油。一種高熱導(dǎo)率、超低膨脹系數(shù)的蜂窩多孔陶瓷制備工藝，包括如下工藝步驟，(1)首先采用精度為0.0lg的電子稱，分多次配量稱量主料，燒成助劑采用精度精度0.0Olg的天平稱量，先將燒成助劑中的稀土混合物、磷鎢酸鉀、硅鎢酸或鉀長石、氧化鋯及非晶態(tài)石英顆粒和一部分的主料進(jìn)行初次混合形成一次混合物，然后將一次混合物再與部分主料混合形成二次混合物，然后將二次混合物與其余的主料進(jìn)行高速無重力混合，混合后經(jīng)檢查合格后放料入攪拌式高速混機(jī)；(2)將分子量為600的聚氧乙烯樹脂與溫度為60 80° C水混合，配置成濃度為0.5 0.8wt% 溶液；(3)將0.5 0.8wt%聚氧乙烯樹脂溶液加入至攪拌式高速混機(jī)，形成含水35 42%的均勻漿料，放入漿料池，再進(jìn)行攪拌混合；
(4)料漿送入噴霧干燥塔進(jìn)行噴干造粒，粒徑8 20微米，含水率4 5%，送入小型陳腐均化倉進(jìn)行48 72小時均化陳腐；(5)將分子量為20000-40000的聚氧乙烯樹脂與溫度為60 80° C水混合，配置成濃度為0.8 1.2%聚氧乙烯樹脂溶液；(6)均化后的料粉加入0.8 1.2%聚氧乙烯樹脂溶液和菜籽油或花生油高速混合形成含水24 25%和含油8%的泥料，泥料經(jīng)高速捏泥機(jī)、高壓煉泥機(jī)捏泥和煉泥獲得均勻的泥料；(7)泥料經(jīng)8 12小時陳腐均化，送入泥料通過高壓擠出機(jī)的長度達(dá)2.2-2.4米高壓(20MPa)定向擠壓流道和晶體定向梳理模具及蜂窩多孔模具獲得礦物晶體高度定向排列的蜂窩多孔陶瓷生坯，經(jīng)微波一熱風(fēng)聯(lián)合干燥后軸向抗壓強(qiáng)度:軸向抗壓強(qiáng)度> 4-4.5 ；(8)干燥后的坯體送入梭式窯中燒成，燒成曲線如下:0 600°C采用氧氣濃度彡8vol%,升溫速度0.5-20C /分；600 800°C以1-2°C /分升溫；800°C 1390°C以1-40C /分快速升溫，1390°C保溫4 10小時；1390°C 1200°C以5_20°C /分快速降溫，再以1_5°C /分升溫至1250°C，保溫2-7小時進(jìn)行高溫晶化；再以10_20°C /分快速冷卻至1000°C，1000°C 500°C以3-8°C /分冷卻；最后5_20°C /分快速冷至室溫，獲得堇青石蜂窩多孔陶瓷；(9)燒成獲得具有高度定向結(jié)構(gòu)、低膨脹系數(shù)的片狀堇青石的堇青石蜂窩多孔陶瓷;( 10)堇青石蜂窩多孔陶瓷表面包漿和包皮的制作采用凝石技術(shù)進(jìn)行操作，具體操作方法為:按質(zhì)量百分比計算,取堇青石粉85wt%、氧化娃-氧化招膠10%及氯氧鎂5%,再加入濃度0.8wt%PVA溶液，制成含水35 40wt%漿料，再涂覆在堇青石蜂窩多孔陶瓷外皮后，在空氣經(jīng)24小時后自動固化，無需加熱。本發(fā)明采用類似土木工程領(lǐng) 域使用的凝石技術(shù)獲得無需燒結(jié)的致密(吸水率(2%)、高強(qiáng)度外皮，堇青石蜂窩多孔陶瓷表面包漿，此配方主要礦物化學(xué)成分為堇青石、無定型氧化硅-氧化鋁、氯氧鎂等，制成漿料涂覆堇青石蜂窩多孔陶瓷外皮后，在空氣經(jīng)24 48小時后自動固化，無需加熱，節(jié)能省工，且熱膨脹系數(shù)和與堇青石蜂窩多孔陶瓷類似，抗熱沖擊性好；此外，采用此技術(shù)獲得外皮具有高度化學(xué)穩(wěn)定性，耐酸性和耐水性優(yōu)良。本發(fā)明的有益效果是:1、可獲得低熱膨脹系數(shù)或負(fù)膨脹系數(shù)的堇青石蜂窩多孔陶瓷，具有一 30 1200°C 內(nèi)低熱膨脹系數(shù)(一2X10 — 6 /°C 0.6X10 — 6 /°C)、高熱導(dǎo)率(20 1000°C，
2.4 5.0ff/m.K)、可獲得尺寸彡350毫米、高度彡200毫米的大尺寸堇青石蜂窩多孔陶瓷，具有良好的催化劑涂覆性能和力學(xué)性能。2、獲得堇青石蜂窩多孔陶瓷具有沿軸方向高度定向片狀堇青石結(jié)構(gòu)，且堇青石晶體之間充以不同溫度范圍內(nèi)具有低膨脹系數(shù)或負(fù)膨脹系數(shù)的礦物晶體如白榴石、石英、重稀土一鎢酸鹽一磷酸鹽晶體或極微量稀土一鎢酸鹽玻璃、稀土一磷酸鹽玻璃。其軸向彎曲強(qiáng)度和徑向彎曲強(qiáng)度比大于4，軸向和徑向方向主要衍射峰強(qiáng)度比> 5，陶瓷晶體沿軸向高度定向排列導(dǎo)致堇青石蜂窩多孔陶瓷物理、化學(xué)性能高度各向異性。3、采用高精度配料、包裹混料均化技術(shù),可使細(xì)度達(dá)0.3 5微米極易團(tuán)聚顆粒和配比只有0.1 %添加劑的配料稱量精確及混合均勻，獲得成分均一的泥料:配料相對誤差平均值< 0.05%，混合均勻度變異系數(shù)< 1%，混合均勻度彡99.4%，即一種高度均勻的泥料；此外，噴霧干燥后的顆粒< 80微米，不會發(fā)生團(tuán)聚和極易二次分散，可以應(yīng)用于制備900孔/平方英寸的泥料。4、本發(fā)明采用不同分子量的聚氧乙烯樹脂作為成型粘結(jié)劑、潤滑劑、表面包裹改性劑，以菜籽油、花生油等天然油類作為成型潤滑劑，成型過程環(huán)保，且在干燥或燒成過程中聚氧乙烯樹脂或菜籽油、花生油的揮發(fā)或分解物，無毒無害，可以確保燒成或干燥過程的環(huán)保性和安全性。此外，使用不同分子量的聚氧乙烯樹脂和菜籽油、花生油等天然油類可以使干燥、燒成過程中的物質(zhì)分解或揮發(fā)溫度范圍變寬、收縮變小和陶瓷致密度的提高，有利于干燥或燒成的成品率提高。5、采用礦物晶體 高度定向排列成型技術(shù)，泥料通過高壓擠出機(jī)的長度達(dá)2 2.4米高壓(15 20MPa)定向擠壓流道和晶體定向梳理模具及蜂窩多孔模具獲得礦物晶體高度定向排列的蜂窩多孔陶瓷生坯，干燥后軸向抗壓強(qiáng)度:軸向抗壓強(qiáng)度> 3。6、采用配方顆粒等級分布控制技術(shù)和配方添加劑技術(shù)及高真空穩(wěn)定控制技術(shù)，陶瓷坯體的成型膨脹率、干燥收縮率和燒成收縮率達(dá)到總收縮率< 2.5%，獲的堇青石蜂窩多孔陶瓷(尺寸> 350毫米、高度> 200毫米)軸向尺寸偏差< 土 0.1毫米，徑向尺寸偏^ ±0.2暈米。7、本發(fā)明采用使用的凝石技術(shù)獲得無需燒結(jié)堇青石蜂窩多孔陶瓷致密外皮:吸水率彡2%、硬度>5H，完全固化時間24 48小時，表干彡5分鐘，實干彡30分鐘(溫度25° C、空氣濕度彡70%)，耐O 600° C抗熱震試驗彡8次。
具體實施例方式為了使本發(fā)明實現(xiàn)的技術(shù)手段、創(chuàng)作特征、達(dá)成目的與功效易于明白了解，下面結(jié)合具體實施例，進(jìn)一步闡述本發(fā)明。實施例1(I)主料配置:滑石43wt%、氧化鋁19%、高嶺土 18wt%，煅燒高嶺土 llwt%、石英9wt% ;燒成助劑配置(按占主料的質(zhì)量百分比計算):0.5 wt%稀土混合物、0.lwt%磷鶴酸鉀、0.1 wt%氧化錯、2wt%非晶態(tài)石英顆粒、2wt%分子量為600的聚氧乙烯樹脂、2wt%分子量為20000的聚氧乙烯樹脂及5被％菜籽油。(2)批次總重量為500kg，采用精度0.0lg的電子稱，分5次配量稱量每次100kg，而添加劑采用精度精度0.0Olg的天平稱量。添加劑先和5kg的主料進(jìn)行初次混合，然后再與IOOkg的主料混合,然后與其余的料進(jìn)行高速無重力混合,混合后經(jīng)檢查合格后放料入攪拌式高速混機(jī)。(3)將分子量為600的聚氧乙烯樹脂與溫度為60 80° C水混合，配置成濃度為0.5 0.8wt% 溶液。(4)將聚氧乙烯樹脂溶液加入至攪拌式高速混機(jī)，形成含水35 42%的均勻漿料，放入漿料池，再進(jìn)行攪拌混合。(5)料漿送入噴霧干燥塔進(jìn)行噴干造粒，粒徑8 10微米，含水率4 5%，送入小型陳腐均化倉進(jìn)行48 72小時均化陳腐。
(6)將分子量為20000的聚氧乙烯樹脂與溫度為60 80° C水混合，配置成濃度為0.8 1.2wt%聚氧乙烯樹脂溶液。(7)均化后的料粉加入聚氧乙烯樹脂溶液和菜籽油高速混合形成含水24 25%和含油8%的泥料。泥料經(jīng)高速捏泥機(jī)、高壓煉泥機(jī)捏泥和煉泥獲得均勻的泥料。(8)泥料經(jīng)8 12小時陳腐均化，送入泥料通過高壓擠出機(jī)的長度達(dá)2.4米高壓(20MPa)定向擠壓流道和晶體定向梳理模具及蜂窩多孔模具獲得礦物晶體高度定向排列的蜂窩多孔陶瓷生坯，經(jīng)微波一熱風(fēng)聯(lián)合干燥后軸向抗壓強(qiáng)度:軸向抗壓強(qiáng)度> 4.5。(9)干燥后的坯體送入體積為2米3的梭式窯中燒成。燒成曲線如下:O 600°C采用氧氣濃度彡5vol%)，升溫速度2V /分；600 800°C以2°C /分升溫；800°C 1390°C以4°C /分快速升溫1390°C，保溫4 8小時；1390°C 1200°C以20°C /分快速降溫，再以5°C /分升溫至1250°C，保溫2小時進(jìn)行高溫晶化；再以20°C /分快速冷卻至1000°C，1000°C 500°C以5°C /分冷卻；最后10°C /分快速冷至室溫，獲得堇青石蜂窩多孔陶瓷。(10)獲得800孔/平方英寸、直徑420毫米、高180毫米的堇青石蜂窩多孔陶瓷，一30 1200°C內(nèi)熱膨脹系數(shù)一2X10 — 6 /°C、20 1000°C的熱導(dǎo)率5.0W/m.K。(11)堇青石蜂窩多孔陶瓷表面包漿和包皮的制作:堇青石粉85wt%、氧化硅-氧化鋁膠10%、氯氧鎂5%，再加入濃度0.8wt%PVA溶液，制成含水35 40wt%漿料，再涂覆堇青石蜂窩多孔陶瓷外皮后，在空氣經(jīng)24小時后自動固化，無需加熱。

實施例2(I)主料配置:滑石43wt%、氧化鋁20%、高嶺土 17%，煅燒高嶺土 10wt%、石英10% ；燒成助劑配置(按占主料的質(zhì)量百分比計算):0.5 wt%稀土混合物、0.lwt%磷鎢酸鉀、0.1wt%氧化錯、1.5wt%非晶態(tài)石英顆粒、2wt%分子量為800的聚氧乙烯樹脂、2wt%分子量為40000的聚氧乙烯樹脂及5wt%花生油。(2)批次總重量為100kg，采用精度0.0lg的電子稱，分4次配量稱量每次25kg，而添加劑采用精度精度0.0Olg的天平稱量。添加劑先和Ikg的主料進(jìn)行初次混合，然后再與25kg的主料混合,然后與其余的料進(jìn)行高速無重力混合,混合后經(jīng)檢查合格后放料入攪拌式高速混機(jī)。(3)將分子量為800的聚氧乙烯樹脂與溫度為60 80° C水混合，配置成濃度為
0.5 0.8wt% 溶液。(4)將聚氧乙烯樹脂溶液加入至攪拌式高速混機(jī)，形成含水35 42%的均勻漿料，放入漿料池，再進(jìn)行攪拌混合。(5)料漿送入噴霧干燥塔進(jìn)行噴干造粒，粒徑15微米，含水率4 5%，送入小型陳腐均化倉進(jìn)行48小時均化陳腐。(6)將分子量為40000的聚氧乙烯樹脂與溫度為60 80° C水混合，配置成濃度為0.8 1.2wt%聚氧乙烯樹脂溶液。(7)均化后的料粉加入聚氧乙烯樹脂溶液和花生油高速混合形成含水24 25%和含油8%的泥料。泥料經(jīng)高速捏泥機(jī)、高壓煉泥機(jī)捏泥和煉泥獲得均勻的泥料。(8)泥料經(jīng)12小時陳腐均化，送入泥料通過高壓擠出機(jī)的長度達(dá)2.2米高壓(18MPa)定向擠壓流道和晶體定向梳理模具及蜂窩多孔模具獲得礦物晶體高度定向排列的蜂窩多孔陶瓷生坯，經(jīng)微波一熱風(fēng)聯(lián)合干燥后軸向抗壓強(qiáng)度:軸向抗壓強(qiáng)度> 4。
(9)干燥后的坯體送入體積為8米3的梭式窯中燒成。燒成曲線如下:O 600°C采用氧氣濃度彡5vol%，氣溫速度；600 800°C以2°C /分升溫；800°C 1390°C以4°C /分快速升溫1390 V，保溫4 8小時；1390°C 1200 V以20°C /分快速降溫，再以5°C /分升溫至1250°C，保溫2小時進(jìn)行高溫晶化；再以10°C /分快速冷卻至1000°C，1000°C 500°C以5°C /分冷卻；最后10°C /分快速冷至室溫，獲得產(chǎn)品。(10)獲得600孔/平方英寸、直徑350毫米、高240毫米的堇青石蜂窩多孔陶瓷，一30 1200°C 內(nèi)熱膨脹系數(shù)(λ 3X10 — 6 /°C、20 1000°C熱導(dǎo)率 3W/m.K。(11)堇青石蜂窩多孔陶瓷表面包漿和包皮的制作:堇青石粉85wt%、氧化硅-氧化鋁膠10%、氯氧鎂5%，再加入濃度0.8wt%PVA溶液，制成含水35 40wt%漿料，再涂覆堇青石蜂窩多孔陶瓷外皮后，在空氣經(jīng)24小時后自動固化，無需加熱。實施例3(I)主料配置:滑石42wt%、氧化鋁20%、高嶺土 18%，煅燒高嶺土 IIwt %、石英wt9% ；燒成助劑配置(按占主料的質(zhì)量百分比計算):0.5 wt%稀土混合物、0.lwt%娃鶴酸、1￥1:%的鉀長石、0.1 wt%氧化錯、lwt%非晶態(tài)石英顆粒、2wt%分子量為1000的聚氧乙烯樹脂、2wt%分子量為40000的聚氧乙烯樹脂及5wt%菜籽油。(2)批次總重量為1000kg，采用精度0.0lg的電子稱，分10次配量稱量每次100kg，而添加劑采用精度精度0.0Olg的天平稱量。添加劑先和IOkg的主料進(jìn)行初次混合，然后再與IOOkg的主料混合，然后與其余的料進(jìn)行高速無重力混合，混合后經(jīng)檢查合格后放料入攪拌式高速混機(jī)。(3)將分子量為1000的聚氧乙烯樹脂與溫度為60 80° C水混合，配置成濃度為0.5 0.8wt%溶液。

(4)將聚氧乙烯樹脂溶液加入至攪拌式高速混機(jī)，形成含水35 42%的均勻漿料，放入漿料池，再進(jìn)行攪拌混合。(5)料漿送入噴霧干燥塔進(jìn)行噴干造粒，粒徑10微米，含水率4 5%，送入小型陳腐均化倉進(jìn)行48 72小時均化陳腐。(6)將分子量為30000的聚氧乙烯樹脂與溫度為60 80° C水混合，配置成濃度為0.8 1.2wt%聚氧乙烯樹脂溶液。(7)均化后的料粉加入聚氧乙烯樹脂溶液和菜籽油高速混合形成含水24 25%和含油8%的泥料。泥料經(jīng)高速捏泥機(jī)、高壓煉泥機(jī)捏泥和煉泥獲得均勻的泥料。(8)泥料經(jīng)24小時陳腐均化，送入泥料通過高壓擠出機(jī)的長度達(dá)2.4米高壓(20MPa)定向擠壓流道和晶體定向梳理模具及蜂窩多孔模具獲得礦物晶體高度定向排列的蜂窩多孔陶瓷生坯，經(jīng)微波一熱風(fēng)聯(lián)合干燥后軸向抗壓強(qiáng)度:軸向抗壓強(qiáng)度> 4。(9)干燥后的坯體送入體積為15米3的梭式窯中燒成。燒成曲線如下:O 600°C采用氧氣濃度彡3vol%氣氛、0.5 1°C /分升溫；600 800°C以2°C /分升溫；800°C 1390°C，以3°C /分快速升溫1390°C保溫4 8小時；1390°C 1200°C以10°C /分快速降溫，再以3°C /分升溫至1250°C，保溫7小時進(jìn)行高溫晶化；再以10°C /分快速冷卻至1000°C，1000°C 500°C以3°C /分冷卻；最后5°C /分快速冷至室溫，獲得產(chǎn)品。(10)獲得400孔/平方英寸、直徑400毫米、高200毫米的堇青石蜂窩多孔陶瓷，具有一 30 1200°C內(nèi)熱膨脹系數(shù)一 I X 10 一6 / °C、20 1000°C熱導(dǎo)率4.0ff/m.K。
(11)堇青石蜂窩多孔陶瓷表面包漿和包皮的制作:堇青石粉85wt%、氧化硅-氧化鋁膠10%、氯氧鎂5%，再加入濃度0.8wt%PVA溶液，制成含水35 40wt%漿料，再涂覆堇青石蜂窩多孔陶瓷外皮后，在空氣經(jīng)24小時后自動固化，無需加熱。

以上顯示和描述了本發(fā)明的基本原理和主要特征和本發(fā)明的優(yōu)點。本行業(yè)的技術(shù)人員應(yīng)該了解，本發(fā)明不受上述實施例的限制，上述實施例和說明書中描述的只是說明本發(fā)明的原理，在不脫離本發(fā)明精神和范圍的前提下，本發(fā)明還會有各種變化和改進(jìn)，這些變化和改進(jìn)都落入要求保護(hù)的本發(fā)明范圍內(nèi)。本發(fā)明要求保護(hù)范圍由所附的權(quán)利要求書及其等效物界定。
權(quán)利要求
1.一種高熱導(dǎo)率、超低膨脹系數(shù)的蜂窩多孔陶瓷，其特征在于:所述的蜂窩多孔陶瓷為具有低膨脹系數(shù)或負(fù)膨脹系數(shù)的堇青石相的蜂窩多孔陶瓷，其具有以下性質(zhì): 在-30 1200°C溫度范圍內(nèi)的低膨脹系數(shù)或負(fù)膨脹系數(shù)為一 2X10 —6 / V .0.6X10 —6 / 0C ； 20 IOOO0C的熱導(dǎo)率為2.4 5.0ff/m.K ； 陶瓷坯體的成型膨脹率、干燥收縮率和燒成收縮率達(dá)到總收縮率< 2.5%, 尺寸> 350毫米、高度> 200毫米，具有良好的催化劑涂覆性能和力學(xué)性能； 堇青石相的蜂窩多孔陶瓷具有沿軸方向高度定向片狀堇青石結(jié)構(gòu)，且堇青石相的蜂窩多孔陶瓷晶體之間充以不同溫度范圍內(nèi)具有低膨脹系數(shù)或負(fù)膨脹系數(shù)的礦物晶體，其軸向彎曲強(qiáng)度和徑向彎曲強(qiáng)度比> 4，軸向和徑向方向主要衍射峰強(qiáng)度比> 5。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高熱導(dǎo)率、超低膨脹系數(shù)的蜂窩多孔陶瓷，其特征在于:所述的礦物晶體為白榴石、石英、重稀土一鎢酸鹽一磷酸鹽晶體或極微量稀土一鎢酸鹽玻璃、稀土一磷酸鹽玻璃。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種高熱導(dǎo)率、超低膨脹系數(shù)的蜂窩多孔陶瓷，其特征在于:所述的堇青石蜂窩多孔陶瓷晶體之間存在大量的微裂紋結(jié)構(gòu)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高熱導(dǎo)率、超低膨脹系數(shù)的蜂窩多孔陶瓷，其特征在于:所述的蜂窩多孔陶瓷由主料和燒成助劑組成，其主料與燒成助劑的質(zhì)量比為100:1-5。
5.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種高熱導(dǎo)率、超低膨脹系數(shù)的蜂窩多孔陶瓷，其特征在于:所述的主料由以下質(zhì)量百分比的組分組成，滑心，1()-5Ow L %氧化招10-2dwL %高嶺土10-25wt %煅燒高嶺土5_15wt %石英5-15wt %。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種高熱導(dǎo)率、超低膨脹系數(shù)的蜂窩多孔陶瓷，其特征在于:所述的燒成助劑是由占主料質(zhì)量百分比為:0 0.8wt%的稀土混合物、O lwt%的氧化錯、O lwt%的磷鶴酸鉀、O lwt%的鉀長石、O 2wt%的非晶態(tài)石英顆粒、2 5wt%的成型粘結(jié)劑、5 10wt%的潤滑劑中的一種或多種組合而成。
7.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種高熱導(dǎo)率、超低膨脹系數(shù)的蜂窩多孔陶瓷，其特征在于:所述的成型粘結(jié)劑為聚氧乙烯樹脂，所述的聚氧乙烯樹脂采用分子量為600-40000的聚氧乙烯樹脂。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種高熱導(dǎo)率、超低膨脹系數(shù)的蜂窩多孔陶瓷，其特征在于:所述的潤滑劑為菜籽油或花生油。
9.一種高熱導(dǎo)率、超低膨脹系數(shù)的蜂窩多孔陶瓷的制備工藝，其特征在于:包括以下步驟，a.首先采用精度為0.0lg的電子稱，分多次配量稱量主料，燒成助劑采用精度精度·0.0Olg的天平稱量，先將燒成助劑中的稀土混合物、磷鎢酸鉀、硅鎢酸或鉀長石、氧化鋯及非晶態(tài)石英顆粒和一部分的主料進(jìn)行初次混合形成一次混合物，然后將一次混合物再與部分主料混合形成二次混合物，然后將二次混合物與其余的主料進(jìn)行高速無重力混合，混合后經(jīng)檢查合格后放料入攪拌式高速混機(jī)； b.將分子量為600的聚氧乙烯樹脂與溫度為60 80°C水混合，配置成濃度為0.5 ·0.8wt% 溶液； c.將0.5 0.8wt%聚氧乙烯樹脂溶液加入至攪拌式高速混機(jī)，形成含水35 42%的均勻漿料，放入漿料池，再進(jìn)行攪拌混合； d.料漿送入噴霧干燥塔進(jìn)行噴干造粒，粒徑8 20微米，含水率4 5%，送入小型陳腐均化倉進(jìn)行48 72小時均化陳腐； e.將分子量為20000-40000的聚氧乙烯樹脂與溫度為60 80°C水混合，配置成濃度為0.8 1.2%聚氧乙烯樹脂溶液； f.均化后的料粉加入0.8 1.2%聚氧乙烯樹脂溶液和菜籽油或花生油高速混合形成含水24 25%和含油8%的泥料，泥料經(jīng)高速捏泥機(jī)、高壓煉泥機(jī)捏泥和煉泥獲得均勻的泥料； g.泥料經(jīng)8 12小時陳腐均化，送入泥料通過高壓擠出機(jī)的長度達(dá)2.2-2.4米，高壓20MPa的定向擠壓流道和晶體定向梳理模具及蜂窩多孔模具獲得礦物晶體高度定向排列的蜂窩多孔陶瓷生坯，經(jīng)微波一熱風(fēng)聯(lián)合干燥后軸向抗壓強(qiáng)度:軸向抗壓強(qiáng)度> 4-4.5 ； h.干燥后的坯體送入梭式窯中燒成，燒成曲線如下:0 600°C采用氧氣濃度<8vol%，升溫速度0.5-20C /分；600 800°C以1_2°C /分升溫；800°C 1390°C以1-4°C /分快速升溫，1390°C保溫4 10小時；1390°C 1200°C以5-20°C /分快速降溫，再以1_5°C /分升溫至1250°C，保溫2-7小時進(jìn)行高溫晶化；再以10-20°C /分快速冷卻至1000°C，1000°C 500°C以3-8°C /分冷卻；最后5-20°C /分快速冷至室溫，獲得堇青石蜂窩多孔陶瓷；· 1.燒成獲得具有高度定向結(jié)構(gòu)、低膨脹系數(shù)的片狀堇青石的堇青石蜂窩多孔陶瓷； j.堇青石蜂窩多孔陶瓷表面包漿和包皮的制作采用凝石技術(shù)進(jìn)行操作，具體操作方法為: 按質(zhì)量百分比計算，取堇青石粉85wt%、氧化硅-氧化鋁膠10%及氯氧鎂5%，再加入濃度0.8wt%PVA溶液，制成含水35 40wt%漿料，再涂覆在堇青石蜂窩多孔陶瓷外皮后，在空氣經(jīng)24小時后自動固化，無需加熱。
10.根據(jù)權(quán)利要求1-11任一項所述的一種高熱導(dǎo)率、超低膨脹系數(shù)的蜂窩多孔陶瓷，其特征在于:所述的具有低膨脹系數(shù)或負(fù)膨脹系數(shù)的堇青石相的蜂窩多孔陶瓷在化工和內(nèi)燃機(jī)氣體催化支撐體、氣體過濾、蓄熱體材料、耐磨材料、防彈裝甲材料方面的應(yīng)用。
全文摘要
一種高熱導(dǎo)率、超低膨脹系數(shù)的蜂窩多孔陶瓷，涉及硅酸鹽工業(yè)技術(shù)領(lǐng)域，以稀土混合物、磷鎢酸鉀、氧化鋯及非晶態(tài)石英顆粒作為燒結(jié)助劑、膨脹系數(shù)和熱導(dǎo)率調(diào)節(jié)劑獲得陶瓷在寬溫度范圍內(nèi)的低熱膨脹系數(shù)甚至負(fù)膨脹系數(shù)及高熱導(dǎo)率，其結(jié)構(gòu)為高度定向片狀堇青石結(jié)構(gòu)，具有良好催化劑涂覆性能及力學(xué)強(qiáng)度；采用不同分子量的氧化乙烯為陶瓷成型粘結(jié)劑，以菜籽油或花生油等作為成型主潤滑劑，泥料通過高壓擠出機(jī)定向擠壓流道和晶體定向梳理模具及蜂窩多孔模具獲得晶體高度定向排列的生坯，然后采用特殊燒成曲線獲得陶瓷，整個陶瓷制備工藝流程和配方經(jīng)濟(jì)、穩(wěn)定和環(huán)保。
文檔編號C04B35/622GK103145439SQ201310055139
公開日2013年6月12日 申請日期2013年2月21日 優(yōu)先權(quán)日2013年2月21日
發(fā)明者陳桂香 申請人:安徽中鼎美達(dá)環(huán)保科技有限公司