一種低熱脹系數(shù)堇青石蜂窩陶瓷及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于陶瓷技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種低熱脹系數(shù)堇青石蜂窩陶瓷及其制備方 法。
【背景技術(shù)】
[0002] 堇青石蜂窩陶瓷是一種由印度石，而不是堇青石構(gòu)成的單相陶瓷。印度石與堇青 石為同質(zhì)二象關(guān)系，早期發(fā)明人將蜂窩陶瓷中的印度石誤判為堇青石，并以此冠名之；待后 人證明其中晶相是印度石而不是堇青石時，"堇青石蜂窩陶瓷"的名稱已被廣泛接受，后人 只好沿用之。
[0003] 堇青石蜂窩陶瓷是以柴油、汽油和天然氣等為燃料的機動車尾氣催化凈化裝置中 的核心部件，它既是催化劑的載體又是機動車尾氣的排放通道。汽車發(fā)動機出口的氣體溫 度在800°C 土，汽車發(fā)動機在使用中的頻繁啟動和熄火，使陶瓷載體長期反復(fù)承受從室溫 〃80(rC的熱震沖擊；如果抗熱震性（Λ T)差，蜂窩陶瓷載體很快就會碎裂，以致催化凈化 器失效。陶瓷的Λ T越高，其熱脹系數(shù)越低，故業(yè)內(nèi)通常用熱脹系數(shù)區(qū)別和表征蜂窩陶瓷的 Λ Τ。熱脹系數(shù)低的載體可緊靠汽車發(fā)動機出口，熱脹系數(shù)高的載體只能遠離汽車發(fā)動機出 口。然而，荷載催化劑的載體距離發(fā)動機出口越近，尾氣的凈化效率越高。
[0004] 在我國有所謂"熟料"和"生料"堇青石蜂窩陶瓷之分。前者是直接用印度石粉再 燒結(jié)而成，后者使用礦物原料和工業(yè)原料經(jīng)過高溫反應(yīng)燒結(jié)而成。目前，國內(nèi)外制造生料 堇青石蜂窩陶瓷所用無機原料是滑石、高嶺石、偏高嶺石和氧化鋁粉，或者滑石、高嶺石、偏 高嶺石、氧化鋁和石英粉等。國內(nèi)外制造堇青石蜂窩陶瓷的基本步驟是一樣的：①按配方 稱料、形成配合料，并充分混勻之；②在混勻的配合粉料中加入適量的水，并將之混煉成粘 性很好的筒狀泥料；③使筒狀泥料通過蜂窩陶瓷模具成型為蜂窩陶瓷坯體；④將坯體烘干 后，燒結(jié)成堇青石蜂窩陶瓷。由于所用的原料種類、原料特征、原料配比、配合料加工工藝和 陶瓷燒結(jié)制度等的不同，不同人制造的堇青石蜂窩陶瓷的熱脹系數(shù)各不相同。然而，堇青石 蜂窩陶瓷的熱脹系數(shù)越低，其適用范圍越廣。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的在于提供一種低熱脹系數(shù)堇青石蜂窩陶瓷及其制備方法。
[0006] 為實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案為：
[0007] -種低熱脹系數(shù)堇青石蜂窩陶瓷，其特征在于，由無機原料、羥丙基甲基纖維素 和硬脂酸鎂組成，所述無機原料的各組分配比按重量份數(shù)計為：滑石粉41~45,氧化鋁粉 0~35,氫氧化鋁粉42~0,石英粉和/或石英玻璃粉20~24,所述羥丙基甲基纖維素的 添加量為所述無機原料質(zhì)量的7%和所述硬脂酸鎂的添加量為所述無機原料質(zhì)量的2%。
[0008] 上述方案中，所述滑石粉的05。為15_25μπι，滑石顆粒為片狀，形態(tài)指數(shù) (MI)彡 0· 90,滑石組分中 CaO 含量彡 0· 15wt%，Na2OK2O 彡 0· 10wt%。
[0009] 上述方案中，所述氧化鋁粉的D5。彡2 μπι;氧化鋁組分中Na2O含量彡0. 25wt%。
[0010] 上述方案中，所述氫氧化鋁粉的D5。彡5 μL?;氫氧化鋁組分中Na2O含量 < 0· 2wt% 〇
[0011] 上述方案中，所述石英粉的D5。彡ΙμL?;石英組分中Na2O含量彡0.1 Owt %， K2O 彡 0. 20wt%。
[0012] 上述方案中，所述石英玻璃粉的D5。彡5 μπι;石英玻璃組分中Na2O含量 彡 0· IOwt %，K2O 彡 0· 20wt %。
[0013] -種低熱脹系數(shù)堇青石蜂窩陶瓷的制備方法，其特征在于，包括如下步驟：
[0014] (1)按各組分配比稱取原料，充分混勻后形成配合料，加入去離子水并在真空條件 下充分混煉成均勻的泥料；
[0015] (2)將混煉好的泥料投入陶瓷真空擠出機成型為蜂窩陶瓷坯體，并將濕胚微波烘 干；
[0016] (3)烘干后的蜂窩陶瓷坯體置于窯內(nèi)燒結(jié)后得到堇青石蜂窩陶瓷。
[0017] 上述方案中，所述真空條件的真空度為4X 10 2Pa~6X 10 2Pa。
[0018] 上述方案中，所述燒結(jié)的燒結(jié)制度為：溫度1400~1430°C，保溫8~12小時。
[0019] 上述方案中所述陶瓷真空擠出機為立式陶瓷真空擠出機或臥式陶瓷真空擠出機。
[0020] 本發(fā)明的有益效果如下：本發(fā)明在原料種類、原料特征、配方中原料的比例和燒 結(jié)溫度與時間上進行了特定的限定，制備得到的堇青石蜂窩陶瓷熱脹系數(shù)低，熱脹系數(shù)在 0. 65~0. 85X 10 6/°C (25~800°C )之間，成本較低，能用做國四尾氣排放標(biāo)準(zhǔn)之催化凈 化器的載體，是生產(chǎn)堇青石蜂窩陶瓷載體的一種選擇。
【具體實施方式】
[0021] 為了更好地理解本發(fā)明，下面結(jié)合實施例進一步闡明本發(fā)明的內(nèi)容，但本發(fā)明的 內(nèi)容不僅僅局限于下面的實施例。
[0022] 以下實施例中，所述滑石粉的仏。為15_25μπι，滑石顆粒為片狀，形態(tài)指數(shù) (MI)彡0· 90,滑石組分中CaO含量彡0· 15wt%，Na2OK2O彡0· 10wt% ;所述氧化鋁粉的 D5。彡2 μπι ;氧化鋁組分中Na 20含量彡0. 25wt% ;所述氫氧化鋁粉的D5。彡5 μπι;氫氧化鋁 組分中Na2O含量彡0· 2wt%;所述石英粉的D5。彡1 μπι;石英組分中Na2O含量彡0· 10wt%， K2O彡0· 20wt % ;所述石英玻璃粉的D5。彡5 μ m ;石英玻璃組分中Na 20含量彡0· IOwt %， K2O 彡 0. 20wt%。
[0023] 實施例1
[0024] -種低熱脹系數(shù)堇青石蜂窩陶瓷，由無機原料、羥丙基甲基纖維素和硬脂酸鎂組 成，所述無機原料的各組分配比按重量份數(shù)計為：滑石粉：41~45,氧化鋁粉：34~35,氫 氧化鋁粉：20~24,石英粉：20~24,所述羥丙基甲基纖維素的添加量為所述無機原料質(zhì) 量的7%和所述硬脂酸鎂的添加量為所述無機原料質(zhì)量的2%。
[0025] 上述低熱脹系數(shù)堇青石蜂窩陶瓷的制備方法，包括如下步驟：（1)按各組分配比 稱取原料，充分混勻后形成配合料，加入去離子水（質(zhì)量為無機原料質(zhì)量的35-38% )并 在真空條件下（真空度為6X10 2Pa)充分混煉成均勻的泥料；（2)將混煉好的泥料投入立 式陶瓷真空擠出機成型為蜂窩陶瓷坯體，濕坯經(jīng)微波烘干后，直接進入窯中燒結(jié)；燒結(jié)制度 為：1400~1430°C下保溫8小時，燒結(jié)后得到堇青石蜂窩陶瓷。
[0026] 本實施例制備得到的堇青石蜂窩陶瓷中印度石相的體積含量95% 土，雜晶相（尖 晶石+假藍寶石或莫來石）體積含量3% 土，玻璃相體積含量2% 土。制備得到的堇青石 蜂窩陶瓷的熱脹系數(shù)為（〇. 83±0. 04) X 10 6/°C (25~800°C )。
[0027] 實施例2
[0028] -種低熱脹系數(shù)堇青石蜂窩陶瓷，由無機原料、羥丙基甲基纖維素和硬脂酸鎂組 成，所述無機原料的各組分配比按重量份數(shù)計為：滑石粉41~45,氫氧化鋁粉38~42,石 英粉20~24,所述羥丙基甲基纖維素的添加量為所述無機原料質(zhì)量的7%和所述硬脂酸鎂 的添加量為所述無機原料質(zhì)量的2%。
[0029] 上述低熱脹系數(shù)堇青石蜂窩陶瓷的制備方法，包括如下步驟：（1)按各組分配比 稱取原料，充分混勻后形成配合料，加入去離子水（質(zhì)量為無機原料質(zhì)量的35% )并在真 空條件下（真空度為6X10 2Pa)充分混煉成均勻的泥料；（2)將混煉好的泥料投入臥式陶 瓷真空擠出機成型為蜂窩陶瓷坯體，濕坯經(jīng)微波烘干后，直接進入窯中燒結(jié)；燒結(jié)制度為： 1400~1430°C下保溫8小時，燒結(jié)后得到堇青石蜂窩陶瓷。
[0030] 本實施例制備得到的堇青石蜂窩陶瓷中印度石相的體積含量96% 土，雜晶相（尖 晶石+假藍寶石或莫來石）體積含量2. 5% 土，玻璃相體積含量1. 5% 土。燒成堇青石蜂 窩陶瓷的熱脹系數(shù)=(〇· 65±0· 04) X 10 6/°C (25 ~800°C )。
[0031] 實施例3
[0032] -種低熱脹系數(shù)堇青石蜂窩陶瓷，由無機原料、羥丙基甲基纖維素和硬脂酸鎂組 成，所述無機原料的各組分配比按重量份數(shù)計為：滑石粉41~45,氧化鋁粉10~15,氫氧 化鋁粉15~20,石英粉：20~24,所述羥丙基甲基纖維素的添加量為所述無機原料質(zhì)量的 7%和所述硬脂酸鎂的添加量為所述無機原料質(zhì)量的2%。
[0033] 上述低熱脹系數(shù)堇青石蜂窩陶瓷的制備方法，包括如下步驟：（1)按各組分配比 稱取原料，充分混勻后形成配合料，加入去離子水（質(zhì)量為無機原料質(zhì)量的30%~35% ) 并在真空條件下（真空度為5 X 10 2Pa)充分混煉成均勻的泥料；（2)將混煉好的泥料投入 臥式陶瓷真空擠出機成型為蜂窩陶瓷坯體，濕坯經(jīng)微波烘干后，直接進入窯中燒結(jié)；燒結(jié)制 度為：1400~143