蜂窝状基材中的孔径分布控制制造技术

本发明专利技术涉及一种通过在批料成分中使用两种或更多种成孔剂来控制蜂窝状基材中孔径分布的方法。具体而言，面对制作这类基材使用的成孔剂和其它材料的粒径发生变化时，本发明专利技术尤其适用于控制堇青石和钛酸铝蜂窝状基材的孔径分布。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种通过在批料成分中使用两种或更多种成孔剂来控制蜂窝状基材和过滤器中孔径分布的方法。具体而言，面对制作这类基材使用的成孔剂的粒径发生变化， 本专利技术尤其适用于控制堇青石和钛酸铝蜂窝状基材和过滤器中的孔径分布。
技术介绍
可通过使用碳基成孔剂，例如石墨和淀粉来增大陶瓷基材中的孔隙率。当常规的配料方法不能产生产品应用所需的孔隙率级别时需要使用成孔剂。对于具有基本组成适用于柴油机微粒过滤器的堇青石和钛酸铝蜂窝状基材来说，其典型孔隙率级别大约为40%。 使用成孔剂能将孔隙率级别提升到基础级别之上，通常在50%至60%范围内。由于组成配料的特性改变，随着时间推移材料的变化可改变蜂窝状基材中的平均孔径分布。这类改变可由一种或多种配料成份的化学、形态学或粒径差异引起。将这一变化减小到对最终产品中孔径不产生影响的程度非常困难或昂贵。随着时间推移，每批蜂窝状基材(例如柴油机蜂窝状过滤器)之间孔隙率变化可导致涂层差异和压降性能随时间改变。减小蜂窝中的孔隙率随时间的变化能在后续使用中形成表现更为一致的产品。本专利技术描述了一种通过使用两种或更多种具有不同粒度分布的成孔材料来控制多孔陶瓷蜂窝状基材中孔径分布的方法。
技术实现思路
本专利技术一方面公开了一种控制蜂窝状基材和过滤器中孔径的方法，所述方法包括混合适合形成蜂窝状基材的选定成分，由所述批料(batch materials)形成生坯，并烧制所述生坯以形成蜂窝状基材；该批料包括多种具有不同粒度分布的碳基成孔剂材料以控制蜂窝状基材中孔径分布，将该选定的成孔材料以选定比例添加到批料中。在各种实施方式中，该方法涉及多孔陶瓷(“蜂窝”)基材的形成，如莫来石、堇青石以及钛酸铝蜂窝和过滤器(一种壁流装置，由直通蜂窝形成，通过有选择地交替封堵蜂窝的入口和出口通道，强迫入口气体通过蜂窝壁)。在各种实施方式中，成孔剂材料为“碳基”材料，选自由石墨、活性碳、泡沫树脂 (例如但不限于丙烯酸或丙烯酸酯珠)、小麦粉、淀粉、酚醛树脂以及现有技术中已知能方便使用的其他成孔剂。例如石墨、活性碳和淀粉，包括马铃薯淀粉，可以用作成孔剂。在一个实施方式中，批料包含两种不同粒径的成孔剂，所述成孔剂为石墨成孔剂， 一种所述成孔剂为粗粒径成孔剂，而另一种成孔剂为细粒径成孔剂。附图说明图1为曲线图，所示为改变石墨粗/细成孔剂比例对完成的蜂窝状产品的CET(热膨胀系数)以及孔径中值的影响。图2为曲线图，所示为使用粗石墨和细马铃薯淀粉作为成孔剂对完成的蜂窝状产品的CET以及孔径中值的影响。图3为箱形图，所示为改变粗/细石墨以及粗石墨/细马铃薯淀粉对蜂窝状产品的断裂模量的影响。图4为箱形图，所示为改变粗/细石墨以及粗石墨/细马铃薯淀粉对完成的蜂窝状产品的弹性模量的影响。图5为箱形图，所示为改变粗/细石墨以及粗石墨/细马铃薯淀粉对蜂窝状产品的总水银侵入的影响(孔隙率测试)。图6为图表，所示为市售品、粗石墨(只含)产品和由15/5的粗/细石墨成孔剂制得的产品的孔径分布。图7为直方图，所示为对于含三种成孔剂系统，使用马铃薯淀粉粗调整以及使用细石墨额外细调整。图8为曲线图，所示为使用不同比例的粗和细硅石对蜂窝状产品的CET以及孔径中值的影响。图9为曲线图，所示为使用不同比例的粗和细滑石对蜂窝状产品的CET以及孔径中值的影响。具体实施例方式本文所用的术语“基础”成孔剂材料在这里被认为是“粗”的成孔剂，而较粗或较细成孔剂材料(即材料的平均粒径大于或小于所述基础成孔剂的平均粒径)被加入到基础 (粗)成孔剂中以调整蜂窝状产品的孔径分布。在烧制过程中，成孔剂材料被燃烧，并在烧制结束时基本上不出现在最终产品中。表1列举了本文实施例中使用的粗和细石墨成孔剂材料以及马铃薯淀粉成孔剂材料的粒度分布和粒径中值。表 权利要求1.一种多孔陶瓷制品的制造方法，该方法包括将多种形成陶瓷的材料的第一混合物加入挤压机，所述第一混合物包括第一含量的第一成孔剂粉末(重量％A)，其具有第一成孔剂粒度分布，第一含量的第二成孔剂粉末(重量％ B)，其具有第二成孔剂粒度分布，以及第一含量的第一类形成陶瓷的无机粉末(重量％ C)，其具有粉末粒度分布，其中，所述第一和第二成孔剂粉末以第一重量比(重量％A/ 重量％B)存在于所述第一混合物中，并且所述第一和第二成孔剂的粒度分布彼此不同； 将所述第一混合物引入挤压机， 挤压所述第一混合物的至少一部分形成第一挤压物， 烧制所述第一挤压物的至少一部分形成第一多孔陶瓷体， 测量所述第一多孔陶瓷体的孔径分布，如果该孔径分布需要调整，那么提供相应含量(重量％D，重量％E)的所述第一和第二成孔剂粉末以达到第二重量比 (重量％ D/重量％ E)来修正所述第一混合物，所述第二重量比与所述第一重量比不同，然后将比率为重量％ D/重量％ E的所述成孔剂加入所述第一类形成陶瓷的无机粉末中并混合以形成第二混合物，将所述第二混合物引入所述挤压机， 挤压所述第二混合物的至少一部分形成第二挤压物， 烧制所述第二挤压物的至少一部分形成第二多孔陶瓷体，和测量所述第二多孔陶瓷体的孔径分布以确定所述孔径分布。2.如权利要求1所述的方法，其中所述第一和第二多孔陶瓷体的CTE大体相同。3.如权利要求1所述的方法，其中所述第一和第二多孔陶瓷体的MOR大体相同。4.如权利要求1所述的方法，其中所述第一和第二多孔陶瓷体的EMOD大体相同。5.如权利要求1所述的方法，其中所述第一和第二多孔陶瓷体的总孔隙率大体相同。6.如权利要求1所述的方法，其中所述第一和第二多孔陶瓷体的D因子大体相同。7.如权利要求1所述的方法，其中所述第一类形成陶瓷的无机粉末选自形成堇青石的无机粉末和形成钛酸铝的无机粉末。8.如权利要求1所述的方法，其中所述第二重量比取决于所述第一多孔陶瓷体相对于目标孔径分布的孔径分布。9.如权利要求1所述的方法，其中所述第二重量比取决于所述第一类形成陶瓷的无机粉末的粉末粒度分布的变化。10.如权利要求1所述的方法，其中修正的重量比依据测量的物理特性相应变化。11.如权利要求1所述的方法，进而包括测量所述第二多孔陶瓷体的孔径分布，并且如果该孔径分布需要进一步调整，那么在所述第二混合物中加入选定重量百分比的第三成孔齐IJ，所述第三成孔剂具有与所述第一和第二成孔剂不同的粒度分布，将所述第二混合物与第三成孔剂混合，形成第三混合物， 挤压所述第三混合物的至少一部分形成第三挤压物， 烧制所述第三挤压物的至少一部分形成第二多孔陶瓷体，并且测量所述第二多孔陶瓷体的孔径分布以确定所述孔径分布。12.如权利要求1所述的方法，其中所述第一和第二成孔剂粉末选自石墨、活性碳、淀粉、泡沫树脂、丙烯酸珠、甲基丙烯酸酯珠、面粉和酚醛树脂。13.如权利要求1所述的方法，其中所述第三成孔剂粉末选自石墨、活性碳、淀粉、泡沫树脂、丙烯酸珠、甲基丙烯酸酯珠、面粉和酚醛树脂。14.如权利要求1所述的方法，其中所述第一和第二成孔剂粉末选自石墨和马铃薯淀粉。15.一种用于控制蜂窝状基材中孔径且基本上不改变蜂窝状基材的CTE、MOR、E-MOD, 总侵入以及D因子的方法，所述方法包括混合选定的组分以形成批料，以适于形成选定蜂窝状基材， 由所述的批料形成生坯，并且烧制所述生坯，形成蜂窝状基材，其中所述批料包含具有选本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种多孔陶瓷制品的制造方法，该方法包括：将多种形成陶瓷的材料的第一混合物加入挤压机，所述第一混合物包括第一含量的第一成孔剂粉末（重量％Ａ），其具有第一成孔剂粒度分布，第一含量的第二成孔剂粉末（重量％Ｂ），其具有第二成孔剂粒度分布，以及第一含量的第一类形成陶瓷的无机粉末（重量％Ｃ），其具有粉末粒度分布，其中，所述第一和第二成孔剂粉末以第一重量比（重量％Ａ／重量％Ｂ）存在于所述第一混合物中，并且所述第一和第二成孔剂的粒度分布彼此不同；将所述第一混合物引入挤压机，挤压所述第一混合物的至少一部分形成第一挤压物，烧制所述第一挤压物的至少一部分形成第一多孔陶瓷体，测量所述第一多孔陶瓷体的孔径分布，如果该孔径分布需要调整，那么提供相应含量（重量％Ｄ，重量％Ｅ）的所述第一和第二成孔剂粉末以达到第二重量比（重量％Ｄ／重量％Ｅ）来修正所述第一混合物，所述第二重量比与所述第一重量比不同，然后将比率为重量％Ｄ／重量％Ｅ的所述成孔剂加入所述第一类形成陶瓷的无机粉末中并混合以形成第二混合物，将所述第二混合物引入所述挤压机，挤压所述第二混合物的至少一部分形成第二挤压物，烧制所述第二挤压物的至少一部分形成第二多孔陶瓷体，和测量所述第二多孔陶瓷体的孔径分布以确定所述孔径分布。...

【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：M·A·斯佩策里斯，
申请(专利权)人：康宁股份有限公司，
类型：发明
国别省市：US