一种包含以下组分的形成陶瓷的批料混合物：无机批料，例如氧化铝源，氧化钛源和二氧化硅源；成孔剂组合，其包括具有不同组成的第一成孔剂和第二成孔剂；有机粘合剂；以及溶剂。还揭示了一种制备陶瓷制品的方法，该方法包括将所述无机批料与所述包含不同组成的第一和第二成孔剂的成孔剂组合相混合，加入有机粘合剂和溶剂，形成生坯；对所述生坯进行烧制。揭示了包含具有不同组成的第一和第二成孔剂的组合的生坯，还揭示了用来进行烧制以制备钛酸铝之类的陶瓷制品的方法。
Pore combination of aluminum titanate ceramic forming batch mixtures and green bodies including, as well as their manufacturing and firing method
A contains the following components of the ceramic forming batch mixture of inorganic batch materials, such as alumina source, titanium source and silica source; pore forming agent combination, which comprises a first with different composition of pore forming agent and pore forming agent second; organic binder and solvent. Also disclosed is a method for the preparation of ceramic products, the method includes the first and second inorganic batch materials with the composition of the mixture containing different pore combination of pore forming agents, adding organic binder and a solvent, forming a green body; and firing the green body. Are disclosed which include having first and second different components into green combination pore, also reveals the methods for firing ceramic products such as aluminum titanate for.
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】专利技术背景本申请要求2005年5月31日提交的名为"包含成孔剂组合的形成钛酸铝陶 瓷的批料混合物和生坯，以及它们的制造和烧制方法(Aluminum Titanate Ceramic Forming Batch Mixtures and Green Bodies Including Pore Former Combinations and Methods of Manufacturing and Firing Same)，，的美国临时申请 第60/686117号的优先权。专利
本专利技术涉及一种包含成孔剂(pore former)的钛酸铝陶瓷批料混合物，包含 成孔剂的钛酸铝生坯，以及用来制造和烧制钛酸铝陶瓷体的方法。技术背景使用烃类燃料(例如烃气、汽油或柴油燃料)的内燃机系统排放的废气会造 成严重的大气污染。在这些废气中，许多污染物是烃类和含氧化合物，后者包 括氮氧化物(NOx)和一氧化碳(CO)。许多年来，汽车工业一直在试图减少汽车 发动机系统产生的污染物的量，人们在二十世纪七十年代中期引进了第一辆装 有催化转化器的汽车。长久以来，人们优选将堇青石基材(通常为蜂窝体的形式) 用作汽车催化转化器上用来负载催化活性组分的基材，这部分是由于堇青石陶 瓷体具有高耐热冲击性。所述耐热冲击性与热膨胀系数成反比。也即是说，具有低热膨胀性质的蜂窝体具有良好的耐热冲击性，能够耐受在其使用过程中经 历的很宽的温度起伏。但是，在许多应用中，例如在某些柴油机颗粒过滤器应用中，可能需要具 有较高耐热冲击性的材料。因此，人们已经进行了很大的努力，力求开发出具 有高耐热冲击性以及适用于这些更剧烈的柴油机颗粒过滤器应用的孔隙率、热 膨胀系数(CTE)和断裂模数(MOR)的组合的材料和陶瓷蜂窝体制品。具体来说，钛酸铝陶瓷是一种用于所述高温用途的极佳的候选材料。为了在这些钛酸铝材 料中达到所需的高孔隙率(通常高于40%)，人们将石墨成孔剂加入无机批料中。 然而，人们所不希望看到的是，加入石墨的时候，会导致为了完全烧尽石墨而 不造成部件裂纹，需要极长的烧制周期(例如超过180小时)。另外，不希望使用 高石墨用量，这是因为对高频干燥具有负面影响，所述高频干燥是用来对无机 材料形成的生坯进行干燥的常规方法。因此，应当认识到，人们需要在钛酸铝制品中获得所需的高孔隙率、同时 縮短烧制周期长度和/或不会产生裂纹的部件和/或使得干燥过程复杂化的方法 的要求尚未得到满足。
技术实现思路
根据第一个方面，本专利技术涉及一种形成钛酸铝陶瓷的批料混合物，其包含 无机批料，其优选包括氧化铝源、氧化钛源和二氧化硅源；成孔剂组合，其包括第一成孔剂和组成与第一成孔剂不同的第二成孔剂；有机粘合剂；以及溶剂。认为在形成钛酸铝的批料混合物中使用成孔剂组合，在烧制过程中得到了较低 的总体放热反应，和/或独立的放热反应，从而减小了部件在烧制的时候产生裂 纹的倾向。另外，可以使用较低的石墨或碳的含量，从而减小干燥的难度。另 外，使用成孔剂组合还可得到显著縮短的烧制周期时间。例如，某些成孔剂组合使得烧制周期时间小于180小时，更优选小于160小时，更优选小于120小时, 在一些实施方式中小于100小时，甚至小于80小时。根据第二个方面，本专利技术涉及一种形成钛酸铝陶瓷的生坯，其包含以下组 分的均一混合物无机批料，其包括氧化铝源、氧化钛源和二氧化硅源； 一种 成孔剂组合，其包括第一成孔剂和具有不同组成的第二成孔剂；有机粘合剂； 所述生坯包含多个互连的壁，这些壁形成多条穿过所述生坯的孔通道。根据另一个很宽的方面，本专利技术涉及一种制造钛酸铝陶瓷制品的方法。所述方法包括以下步骤将无机批料与成孔剂组合混合起来，形成批料组合物， 所述无机批料优选包括二氧化硅源、氧化铝源和氧化钛源，所述成孔剂组合包括第一成孔剂和具有不同组成的第二成孔剂；向所述批料组合物中加入有机粘 合剂和溶剂，进一步混合，形成增塑的混合物；由所述增塑的混合物形成(优选 通过挤出法)生坯；对所述生坯进行烧制，制得具有钛酸铝主要相的陶瓷制品。 根据本专利技术另一个很宽的方面，提供了一种对生坯进行烧制、形成陶瓷制 品的方法。所述烧制方法优选包括以下步骤提供包含无机批料和成孔剂组合 的生坯，所述无机批料包括氧化铝源、氧化钛源和二氧化硅源，所述成孔剂组 合包括第一成孔剂和第二成孔剂，所述第二成孔剂的组成不同于第一成孔剂；在第一加热阶段，以大于14'C/小时且小于50'C/小时的第一平均温度变化速率 升高加热炉的温度，以烧尽第一成孔剂；优选在第二加热阶段中，使得加热炉 温度在下限大于500。C、上限低于90(TC(更优选600-80(TC)的第一保持温度区域 内保持小于120小时的时间，以烧尽第二成孔剂；优选在第三加热阶段，以大 于3(TC/小时且小于8(TC/小时的第二平均温度变化速率升高加热炉的温度；优 选在第四加热阶段中，使得加热炉温度在下限高于135(rC且上限低于155(TC(更 优选1420-146CTC)的第二保持温度区域内保持至少4小时。优选随后以大于IOO 。C/小时的冷却速率，将温度从高于135(TC(更优选高于142(TC)的下限冷却至低 于1000。C，所述形成的陶瓷制品具有钛酸铝主相。根据另一个宽泛的方面，提供了一种对生坯进行烧制的方法，该方法包括 以下步骤提供包含形成钛酸铝的无机批料和成孔剂的生坯；在加热炉内，加 热到峰值温度(top temperature),该峰值温度在上限低于1550"(更优选低于1460 °C)、下限高于135(TC(更优选高于142(TC)的保持温度范围内，形成钛酸铝主相； 以大于10(TC/小时的平均冷却速率，从下限快速冷却至低于1000。C，使得钛酸 铝主相的分解最小化。根据本专利技术优选的方面，优选的成孔剂组合选自碳(例如石墨、活性炭，石 油焦炭、炭黑等)，淀粉(例如玉米淀粉，大麦淀粉，豆类淀粉，马铃薯淀粉，大 米淀粉，木薯淀粉，豌豆淀粉，西谷椰子淀粉，小麦淀粉，美人蕉淀粉等)，以及 聚合物(例如聚丁烯、聚甲基戊烯、聚乙烯(优选珠粒)、聚丙烯(优选珠粒)、聚 苯乙烯、聚酰胺(尼龙)、环氧树脂、ABS、丙烯酸类树脂、聚酯(PET)等》最佳 的是，所述第一成孔剂是淀粉(最优选马铃薯淀粉)，第二成孔剂是石墨。所述第 一成孔剂优选占无机批料的5-25重量％,所述第二成孔剂优选占无机批料的 5-25重量％。更佳的是，第一成孔剂由淀粉组成，占无机批料的5-15重量％，第 二成孔剂由石墨组成，占无机批料的5-15重量％。根据本专利技术的另一个宽泛的方面，提供了一种对生坯进行烧制的方法，该 方法包括以下步骤提供包含无机批料和至少一种成孔剂的生坯；在第一加热 阶段中，以大于14'C/小时、小于5(TC/小时的第一平均温度变化速率，在室温 和50(TC之间加热小于40小时的时间；在第一阶段之后，在第二加热阶段，加热炉的温度在下限高于500。C、上限低于90(TC的第一保持温度区域内保持小于40 小时；在第二阶段之后，在第三加热阶段，以大于约3(TC/小时的第二平均温度 变化速率使得加热炉的温度升高；在第四加热阶段中，将加热炉的温度保持在 下限高于1350'C、上限低于155(TC的第二保持温度区域内足够的时间，使得本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种形成钛酸铝陶瓷的批料混合物，其包含： 无机批料，其包括氧化铝源，氧化钛源和二氧化硅源； 一种成孔剂组合，其包含第一成孔剂，以及组成不同于所述第一成孔剂的第二成孔剂； 有机粘合剂； 溶剂。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：MD布拉迪，TJ德纳卡，SB奥古米，PJ舒斯塔克，DL坦南特，PD特珀谢，J王，CJ沃伦，
申请(专利权)人：康宁股份有限公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]
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