含堇青石的陶瓷体、批料组合物混合物和含堇青石的陶瓷体的制造方法技术

含堇青石的陶瓷体具有％P≥50％，df≤0.50，以及至少85重量％的含堇青石和印度石的晶相的总重量％。以相对氧化物重量％计，多孔陶瓷体含有的MgO、Al

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】含堇青石的陶瓷体、批料组合物混合物和含堇青石的陶瓷体的制造方法本申请根据35U.S.C.§119，要求2018年11月16日提交的美国临时申请第62/768,532号的优先权，其全文通过引用结合入本文。
本公开内容的示例性实施方式涉及含堇青石的陶瓷体，更具体地，涉及可用于发动机废气后处理应用和类似应用的多孔堇青石蜂窝体。
技术介绍
可以通过堵塞住一些通道从多孔陶瓷蜂窝体形成堵塞的蜂窝体，来生产柴油微粒过滤器(DPF)和汽油微粒过滤器(GPF)。可以用堵塞物堵住入口端和/或出口端的一部分孔道。一部分通道可以在出口端堵住但是没有在入口端堵住，同时另一部分可以在入口端堵住而没有在出口端堵住。在运行时，废气流动通过微粒过滤器的陶瓷蜂窝体的多孔壁。沿其流动路径穿过多孔壁，来自废气的微粒被蜂窝体留住。因此，从废气过滤了微粒(例如，烟炱颗粒)。可以在再生循环中对蜂窝体中的烟炱层进行燃烧，从而可以恢复过滤器。本
技术介绍
部分所揭示的上述信息仅是为了增强对于本公开内容的
技术介绍
的理解，因此其可能含有不形成任何现有技术部分或者现有技术可能暗示本领域技术人员的信息。
技术实现思路
在一个方面中，本公开内容公开了包含非化学计量堇青石的主晶相的多孔陶瓷体，其还包括较高的平均块体孔隙度和较窄的孔径分布。优选地，陶瓷体包括堇青石的主晶相，并且其还可以任选地含有P2O5，以基于无机物总量的氧化物计，其中，该陶瓷体优选包括较高的平均块体孔隙度和较窄的孔径分布。在另一个方面中，本公开内容公开了可用于制造陶瓷体的批料组成混合物，所述陶瓷体包括含非化学计量堇青石的晶体结构，其具有较高的平均块体孔隙度和较窄的孔径分布。在另一个方面中，本公开内容公开了陶瓷体的制造方法，所述陶瓷体包括含堇青石的晶体结构，其包括较高的平均块体孔隙度和较窄的孔径分布。本公开内容的其它特征将在以下描述中指出，它们中的部分通过该描述不难理解，或者可通过实施本文公开的实施方式而习得。本文公开的一些实施方式包括包含堇青石主晶相的多孔陶瓷体，并且其具有：对于MgO、Al2O3和SiO2而言，以相对氧化物重量％计，限定在如下域中的组成：(15.4,34.1,50.5)、(12.2,34.1,53.7)、(13.3,31.2,55.5)和(16.6,31.1,52.3)；％P≥50％；以及df≤0.50，其中，％P是平均块体孔隙度，以体积计，以及df＝(d50-d10)/d50。仅相对于MgO、Al2O3和SiO2的组合来确定“相对氧化物重量％计”。在一些实施方式中，公开了多孔陶瓷蜂窝体，其包括：堇青石主晶相和含有0.1重量％至5.0重量％P2O5的组成(以无机物的总量计)；以及df≤0.50，其中，％P是平均块体孔隙度，以体积计，以及df＝(d50-d10)/d50。在一些实施方式中，公开了可用于形成含堇青石的陶瓷体的批料组合物混合物。在这些实施方式的一些中，批料组合物混合物包含氧化镁源、氧化铝源和氧化硅源，对于MgO、Al2O3和SiO2而言，以相对氧化物计，以相对重量％进行表述，落在如下域中：(15.4,34.1,50.5)、(12.2,34.1,53.7)、(13.3,31.2,55.5)和(16.6,31.1,52.3)。在另一个方面中，公开了可用于形成含堇青石的陶瓷体的批料组合物混合物。批料组合物混合物包含氧化镁源、氧化铝源、氧化硅源和任选的磷氧化物源，以氧化物的重量％计，其是0.1％重量％至5.0％重量％以及95％重量％至99.9％重量％MgO、Al2O3和SiO2，对于MgO、Al2O3和SiO2而言，以相对氧化物重量％进行表述，落在如下限定的域中：(15.4,34.1,50.5)、(12.2,34.1,53.7)、(13.3,31.2,55.5)和(16.6,31.1,52.3)。在另一个方面中，本文公开了含堇青石的多孔陶瓷体的制造方法。方法包括：提供无机成分，其包含：12.2重量％至16.6重量％的氧化镁源，31.1重量％至34.1重量％的氧化铝源，50.5重量％至55.5重量％的氧化硅源，以及其中，氧化镁源、氧化铝源、氧化硅源中的每一种的重量％全都是基于存在的无机物的总重为100％计；将无机成分与有机粘合剂、孔形成剂(范围是24重量％SApf至58重量％SApf)和液体载剂混合在一起以形成批料组合物混合物。给出的形成剂的量是超添加，重量％SApf以重量计，无机物的总重量为100％，以及作为超添加将粘合剂和液体载剂添加到以无机物和孔形成剂的重量为100％，单位是重量％SA。批料组合物可以成形为生坯体并在有效地将生坯体转化为多孔陶瓷体的条件下进行烧制，所述多孔陶瓷体包括：至少85重量％的含堇青石和印度石的晶相的总重量％，以及对于MgO、Al2O3和SiO2而言，以相对氧化物重量％进行表述，MgO、Al2O3和SiO2组成落在如下限定的域中：(15.4,34.1,50.5)、(12.2,34.1,53.7)、(13.3,31.2,55.5)和(16.6,31.1,52.3)。要理解的是，前面的一般性描述和以下的详细描述都提供了许多实例，并且旨在对本公开内容提供进一步解释。附图说明包含附图用来提供对于本文的进一步理解，附图结合在本说明书中并构成其一部分，附图显示了示例性实施方式，与说明书一起用来解释本公开内容的原理。附图不一定按比例绘制。使用相同附图标记来表示相同或基本相同部件。图1A显示根据本公开内容一个或多个实施方式的陶瓷体的透视图，其表现为包含堇青石和印度石晶体结构化陶瓷材料的蜂窝体。图1B示意性显示根据本公开内容一个或多个实施方式的图1A的陶瓷蜂窝体的一部分的放大端视图，其显示示例性壁和表皮结构。图1C显示根据本公开内容一个或多个实施方式的陶瓷体的透视图，其表现为包含堇青石和印度石晶体结构化陶瓷材料的堵塞住的蜂窝体。图2显示根据本公开内容一个或多个实施方式的挤出机的部分横截面侧视图，其显示对生坯蜂窝体进行挤出。图3显示根据本公开内容一个或多个实施方式的(基于MgO、Al2O3和SiO2总计为100％的)域内的MgO:Al2O3:SiO2的相对氧化物重量比的三元图。图4A显示根据本公开内容一个或多个实施方式的示例性多孔陶瓷体(例如，实施例E3A)的多孔壁的经抛光横截面的代表性显微图，所述示例性多孔陶瓷体包括堇青石和印度石晶体结构化陶瓷材料。图4B显示根据本公开内容一个或多个实施方式的孔直径(d50和d10)与掺杂剂Mg3Al2Si6O18的百分比添加的关系图。图4C显示根据本公开内容一个或多个实施方式的df与掺杂剂Mg3Al2Si6O18的百分比添加的关系图。图4D显示压入体积差(differentialintrusionvolume)(ml/gm)与中值孔直径的关系图，显示了当化学计量比堇青石与本公开内容的数个实例对比时，降低了小孔比例和相对更高的中值孔直径。图5显示根据本公本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种多孔陶瓷体，其包括：/n堇青石主晶相，以及如下组成：对于MgO、Al

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20181116 US 62/768,5321.一种多孔陶瓷体，其包括：
堇青石主晶相，以及如下组成：对于MgO、Al2O3和SiO2而言，以相对氧化物重量％计，该组成落入如下域中，其限定为(15.4,34.1,50.5)、(12.2,34.1,53.7)、(13.3,31.2,55.5)和(16.6,31.1,52.3)；
％P≥50％；和
df≤0.50，
其中，％P是平均块体孔隙度，以体积计，以及df＝(d50-d10)/d50，其中，d50是多孔陶瓷体的中值孔径。


2.如权利要求1所述的多孔陶瓷体，其中，以相对氧化物重量％计，组成含有的MgO、Al2O3和SiO2落入如下域中，其限定为(13.5,34.1,52.4)、(12.2,34.1,53.7)、(13.3,31.2,55.5)和(14.7,31.2,54.2)。


3.如权利要求1所述的多孔陶瓷体，其中，以相对氧化物重量％计，组成含有的MgO、Al2O3和SiO2落入如下域中，其限定为(15.4,34.1,50.5)、(14.3,34.1,51.6)、(14.5,31.7,53.9)、(14.7,31.2,54.2)和(16.6,31.1,52.3)。


4.如权利要求1所述的多孔陶瓷体，其中，组成含有0.1重量％至5.0重量％P2O5，以无机物的总量计。


5.如权利要求4所述的多孔陶瓷体，其中，组成包含1.0重量％至3.0重量％P2O5，以无机物的总量计。


6.如权利要求4所述的多孔陶瓷体，其中，组成包含1.0重量％至2.0重量％P2O5，以无机物的总量计。


7.如权利要求1所述的多孔陶瓷体，其中，以集合体氧化物计，组成是5重量％至24重量％Mg3Al2Si6O18以及76重量％至95重量％Mg2Al4Si5O18。


8.如权利要求1所述的多孔陶瓷体，其中，组成包括Mg2Al4Si5O18与Mg3Al5P3O18、Mg2Al5Si3PO18、Mg3Al3Si4PO18的固溶体，或其任意组合。


9.如权利要求1所述的多孔陶瓷体，其中，在多孔陶瓷体中，组成包括固溶体，其包含：
1重量％至9重量％Mg3Al5P3O18，1重量％至14重量％Mg2Al5Si3PO18，1重量％至8重量％Mg3Al3Si4PO18，或其Mg2Al4Si5O18中的组合。


10.如权利要求1所述的多孔陶瓷体，其中，％P≥55％。


11.如权利要求1所述的多孔陶瓷体，其中，％P≥60％。


12.如权利要求1所述的多孔陶瓷体，其中，％P≥65％。


13.如权利要求1所述的多孔陶瓷体，其中，55％≤％P≤72％。


14.如权利要求1所述的多孔陶瓷体，其中，60％≤％P≤72％。


15.如权利要求1所述的多孔陶瓷体，其中，65％≤％P≤72％。


16.如权利要求1所述的多孔陶瓷体，其中，df≤0.40。


17.如权利要求1所述的多孔陶瓷体，其中，df≤0.35。


18.如权利要求1所述的多孔陶瓷体，其中，df≤0.30。


19.如权利要求1所述的多孔陶瓷体，其中，df≤0.25。


20.如权利要求1所述的多孔陶瓷体，其中，df≤0.22。


21.如权利要求1所述的多孔陶瓷体，其中，0.20≤df≤0.50。


22.如权利要求1所述的多孔陶瓷体，其中，0.20≤df≤0.30。


23.如权利要求1所述的多孔陶瓷体，其中，0.20≤df≤0.25。


24.如权利要求1所述的多孔陶瓷体，其中，Nb3≥0.10，其中，Nb3是微裂纹指数。


25.如权利要求1所述的多孔陶瓷体，其中，db≤1.2。


26.如权利要求25所述的多孔陶瓷体，其中，db≤0.80。


27.如权利要求25所述的多孔陶瓷体，其中，db≤0.70。


28.如权利要求1所述的多孔陶瓷体，其中，d50≥8μm。


29.如权利要求1所述的多孔陶瓷体，其中，d50≤22μm。


30.如权利要求1所述的多孔陶瓷体，其中，8μm≤d50≤22μm。


31.如权利要求30所述的多孔陶瓷体，其中，10μm≤d50≤20μm。


32.如权利要求30所述的多孔陶瓷体，其中，12μm≤d50≤17μm。


33.如权利要求1所述的多孔陶瓷体，其中，CTE≤15×10-7/℃，其中，CTE是从25℃至800℃测得的热膨胀系数。


34.如权利要求33所述的多孔陶瓷体，其中，CTE≤10×10-7/℃。...

【专利技术属性】
技术研发人员：H·S·库驰博郝特拉，C·W·坦纳，
申请(专利权)人：康宁股份有限公司，
类型：发明
国别省市：美国;US