【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于陶瓷，涉及一种堇青石蜂窝陶瓷及其制备方法与应用。
技术介绍
1、堇青石具有低膨胀系数、高耐火度、高强度、多孔性等特性，是目前蜂窝陶瓷载体使用最广泛的材料。在众多的性能中，膨胀系数决定着产品的耐热冲击性能的优劣，最终影响产品的使用寿命，因此成为堇青石蜂窝陶瓷产品的关键特性。
2、堇青石晶体为六方柱状结构，其膨胀系数呈现各向异性的特点，在晶体a轴(柱状延伸方向)方向膨胀系数为-1.1×10-6/℃，而垂直a轴的b、c轴方向膨胀系数为2.9×10-6/℃，通常堇青石材料制备的产品膨胀系数体现的原料的各向平均膨胀系数在1.5×10-6/℃左右。
3、但现有技术中通过使用合成堇青石的原料：高岭土、氧化铝、滑石等配料进行模具挤出成型，使得高岭土、滑石等片状原料在产品挤出方向上进行定向排列，最终产品在烧成过程中合成的堇青石晶体的a轴就会在产品挤出方向上产生定向排列，最终仅得到热膨胀系数＜0.8×10-6/℃的堇青石蜂窝陶瓷载体；再如现有技术中通过管控生高岭土晶体的径厚比，最终能够制备膨胀系数＜0.5×10-6/℃的堇青石蜂窝陶瓷载体。
4、基于以上研究，现有技术中制备的堇青石蜂窝陶瓷的膨胀系数仍较高，需要提供一种超低膨胀系数堇青石蜂窝陶瓷。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种堇青石蜂窝陶瓷及其制备方法与应用，所述堇青石蜂窝陶瓷通过在制备原料中添加特定含量的矿化剂，促进堇青石晶体在a轴方向上生长，从而能够得到膨胀系数≤0.3×10-6/
2、为达到此专利技术目的，本专利技术采用以下技术方案：
3、第一方面，本专利技术提供了一种堇青石蜂窝陶瓷，所述堇青石蜂窝陶瓷的制备原料包括主料和矿化剂，所述主料包括高岭土、滑石和铝源；
4、所述矿化剂的添加量在所述主料添加量的1.5wt％以下。
5、本专利技术通过在堇青石蜂窝陶瓷的制备原料中加入矿化剂，促进堇青石晶体在a轴方向上生长，降低堇青石蜂窝陶瓷的膨胀系数，使得堇青石蜂窝陶瓷能够达到低于0.3×10-6/℃的超低膨胀系数；但是矿化剂的加入量不易过多，若矿化剂加入量大于1.5wt％，则会局部形成液相低共熔，反而使得膨胀系数增加。
6、优选地，所述矿化剂的添加量在所述主料添加量的1wt％以下，例如可以是1wt％、0.8wt％、0.6wt％、0.4wt％或0.2wt％，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用，优选为0.5-1wt％，进一步优选为0.8-1wt％。
7、优选地，所述矿化剂包括氧化锰、氟化镁或氟化铝中的任意一种或至少两种的组合，典型但非限制的组合包括氧化锰和氟化镁的组合，氟化镁和氟化铝的组合，氧化锰和氟化铝的组合，或者氧化锰、氟化镁和氟化铝三者的组合，优选为氧化锰。
8、本专利技术矿化剂选择时，优选含有氧化锰，能够进一步降低堇青石蜂窝陶瓷的膨胀系数。
9、优选地，所述铝源的粒径d50为0.5-5μm，例如可以是0.5μm、1μm、2μm、3μm、4μm或5μm，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用，优选为1-2μm。
10、优选地，所述铝源的单晶尺寸≤0.5μm，例如可以是0.5μm、0.4μm、0.3μm、0.2μm或0.1μm，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
11、本专利技术所述铝源的粒径d50和单晶尺寸在上述优选范围内，能够进一步降低堇青石蜂窝陶瓷的膨胀系数，若铝源粒径d50或单晶尺寸过小，则所合成堇青石的孔隙率和中值孔径都会较小，同时热膨胀系数也会较高；若粒径d50或单晶过大，则单个氧化铝粉体颗粒边沿没有合成堇青石理论比例的高岭土和滑石粉体接触，出现局部氧化铝残留，会大大的恶化合成堇青石的热膨胀系数。
12、优选地，所述铝源包括氢氧化铝和/或氧化铝。
13、优选地，所述高岭土的粒径d50为2-6μm，例如可以是2μm、3μm、4μm、5μm或6μm，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用，优选为3-4μm。
14、优选地，所述滑石的粒径d50为10-18μm，例如可以是10μm、12μm、14μm、16μm或18μm，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用，优选为12-16μm。
15、优选地，所述高岭土、滑石和铝源中，氧化钾+氧化钠的含量分别独立地＜0.1wt％，例如可以是0.09wt％、0.08wt％、0.06wt％、0.04wt％或0.02wt％，氧化钙的含量分别独立地＜0.2wt％，例如可以是0.18wt％、0.16wt％、0.14wt％、0.12wt％、0.1wt％或0.08wt％，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
16、优选地，所述高岭土中的氧化铁含量为0.5-2.5wt％，例如可以是0.7wt％、0.9wt％、1.2wt％、1.5wt％、2.0wt％或2.5wt％，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
17、优选地，所述滑石中的氧化钛含量为0.8-2.0wt％，例如可以是0.8wt％、1.0wt％、1.2wt％、1.4wt％、1.6wt％、1.8wt％或2.0wt％。
18、本专利技术高岭土优选采用高铁含量粉体，滑石优选采用高钛含量粉体，能够进一步降低堇青石蜂窝陶瓷的膨胀系数；即，本专利技术通过加入矿化剂，同时进一步控制高岭土、滑石和铝源的杂质含量和颗粒级配，特别是铝源的粒径，可以提高合成的堇青石的含量达到98wt％以上，同时降低堇青石蜂窝陶瓷的膨胀系数。
19、优选地，所述主料中，高岭土的含量为42-52wt％，例如可以是42wt％、45wt％、50wt％或52wt％，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
20、优选地，所述主料中，滑石的含量为30-40wt％，例如可以是30wt％、32wt％、34wt％、36wt％、38wt％或40wt％，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
21、优选地，所述主料中，铝源的含量为12-22wt％，例如可以是12wt％、15wt％、20wt％或22wt％，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
22、优选地，所述堇青石蜂窝陶瓷的膨胀系数≤0.3×10-6/℃，例如可以是0.3×10-6/℃、0.25×10-6/℃或0.20×10-6/℃，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
23、优选地，所述制备原料还包括辅料，所述辅料包括1-5wt％的分散剂，例如可以是1wt％、3wt％或5wt％，1-10wt％的挤压助剂，例如可以是1wt％、5wt％或10wt％，1-10wt％的粘结剂，例如可以是1wt％、5wt％或10wt％，25-32wt％的水，例如可以是25wt％、28wt％或30wt％，但本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种堇青石蜂窝陶瓷，其特征在于，所述堇青石蜂窝陶瓷的制备原料包括主料和矿化剂，所述主料包括高岭土、滑石和铝源；
2.根据权利要求1所述的堇青石蜂窝陶瓷，其特征在于，所述矿化剂的添加量在所述主料添加量的1wt％以下；
3.根据权利要求1或2所述的堇青石蜂窝陶瓷，其特征在于，所述铝源的粒径D50为0.5-5μm，优选为1-2μm；
4.根据权利要求1-3任一项所述的堇青石蜂窝陶瓷，其特征在于，所述高岭土的粒径D50为2-6μm，优选为3-4μm；
5.根据权利要求1-4任一项所述的堇青石蜂窝陶瓷，其特征在于，所述高岭土、滑石和铝源中，氧化钾+氧化钠的含量分别独立地＜0.1wt％，氧化钙的含量分别独立地＜0.2wt％；
6.根据权利要求1-5任一项所述的堇青石蜂窝陶瓷，其特征在于，所述主料中，高岭土的含量为42-52wt％；
7.根据权利要求1-6任一项所述的堇青石蜂窝陶瓷，其特征在于，所述制备原料还包括辅料，所述辅料包括1-5wt％的分散剂、1-10wt％的挤压助剂、1-10wt％的粘结剂和25-32wt％的
8.一种如权利要求1-7任一项所述堇青石蜂窝陶瓷的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤：
9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，所述烧结的温度为1400-1430℃，保温时间为4-8h。
10.一种如权利要求1-7任一项所述堇青石蜂窝陶瓷的应用，其特征在于，所述应用包括用于汽车尾气净化领域或工业废气净化领域。
...【技术特征摘要】
1.一种堇青石蜂窝陶瓷，其特征在于，所述堇青石蜂窝陶瓷的制备原料包括主料和矿化剂，所述主料包括高岭土、滑石和铝源；
2.根据权利要求1所述的堇青石蜂窝陶瓷，其特征在于，所述矿化剂的添加量在所述主料添加量的1wt％以下；
3.根据权利要求1或2所述的堇青石蜂窝陶瓷，其特征在于，所述铝源的粒径d50为0.5-5μm，优选为1-2μm；
4.根据权利要求1-3任一项所述的堇青石蜂窝陶瓷，其特征在于，所述高岭土的粒径d50为2-6μm，优选为3-4μm；
5.根据权利要求1-4任一项所述的堇青石蜂窝陶瓷，其特征在于，所述高岭土、滑石和铝源中，氧化钾+氧化钠的含量分别独立地＜0.1wt％，氧化钙的含量分别独立地＜0.2wt％；
<...【专利技术属性】
技术研发人员：彭红，臧志成，李球生，孙敏，徐迪，
申请(专利权)人：凯龙蓝烽新材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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