[發明專利]陶瓷蜂窩構造體的制造方法

有效

• 申請號: 200710006307.2
• 申請日: 2003-06-17
• 公開（公告）號: CN101053974A
• 公開（公告）日: 2007-10-17
• 發明（設計）人: 諏訪部博久;大坪靖彥;木村聰明
• 申請（專利權）人: 日立金屬株式會社
• 主分類號: B28B3/20
• 分類號: B28B3/20;B01D39/20;B01D46/00;B01D53/86;B01J35/00;C04B41/87;F01N3/28
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司
• 代理人: 汪惠民

本申請是申請號為03800080.6、申請日為2003年6月7日、發明名稱為陶瓷蜂窩構造體及其制造方法、及其制造中所用的涂材的分案申請。

技術領域

本發明涉及可以防止從外周壁層的蜂窩主體上剝離或產生裂紋的陶瓷蜂窩構造體的制造方法，特別是涉及即使用于在高溫下容易受到熱沖擊的排氣凈化用催化轉化器或吸收微粒子用過濾器中也不產生裂紋、并且即使對于振動等也不會發生破碎等具有足夠機械強度的陶瓷蜂窩構造體的制造方法。

背景技術

從保護地區乃至整個地球的環境來看，為了除去柴油機的排氣中的石墨微粒子等的有害物質，目前使用基于陶瓷蜂窩構造體的排氣凈化用催化轉化器或吸收微粒子用過濾器。如圖1所示，蜂窩構造體1具有一體化的外周壁3和形成多個蜂窩單元6的蜂窩單元壁4。蜂窩構造體1，通過配置于金屬制收納容器(未圖示)的內周面與蜂窩構造體1的外周壁3之間的夾持部件而被牢固地夾持。

蜂窩構造體1，以往是通過以下的工序制備。將攪拌堇青石生成原料粉末、成形助劑、造孔劑以及水所得的陶瓷坯土擠出成形，得到具有外周壁3和蜂窩單元壁4一體化的蜂窩構造的成形體。干燥該成形體，進而通過加熱除去成形體中的粘接劑等的成形助劑等后，通過燒結使其具有規定的形狀和強度，從而得到由具有微細氣孔的外周壁3和蜂窩單元壁4一體化構成的蜂窩構造體1。

但是，在制造例如外徑為150mm以上、長度為150mm以上的柴油機用大型陶瓷蜂窩構造體或者制造蜂窩單元壁4的厚度在0.2mm以下的薄型蜂窩構造體時，由于成形體過重或強度不足，不能支撐自重，而存在外周壁3附近的蜂窩單元壁4歪曲或變形的問題。

作為解決該問題的方法，日本國專利第2,604,876號公開了以下形成外周壁層的方法，即，將攪拌堇青石原料、成形助劑和/或造孔劑所得的陶瓷坯土擠出成形，干燥和燒結，在形成具有蜂窩構造的燒結體后，通過磨削加工除去具有該蜂窩構造的燒結體的外周壁3和其附近的蜂窩單元壁，在露出的蜂窩單元壁上涂布涂材后進行干燥和固化，從而形成外周壁層。在該方法中，由于通過磨削加工除去具有該蜂窩構造的燒結體的外周壁3和其附近的蜂窩單元壁4，因此可以除去外周壁3和其附近的變形蜂窩單元。具有蜂窩構造的燒結體的圓度即使很低，由于是在通過磨削加工、提高圓度后而形成外周壁層，因此也可以提高尺寸精度。若使用含有陶瓷纖維和無機粘合劑的涂材，還可以形成高強度的外周壁層。

另外，作為改善外周壁層的耐剝離性后的陶瓷蜂窩構造體，日本國專利第2,613,729號中公開了外周壁層由堇青石粒子和/或陶瓷纖維、以及由膠態的二氧化硅或膠態的氧化鋁構成的非晶質氧化物基質構成的陶瓷蜂窩構造體。

陶瓷蜂窩構造體1的一例構造如圖2和圖3所示。陶瓷蜂窩主體10，具有被蜂窩單元壁4隔開的多個蜂窩單元6以及在陶瓷蜂窩主體10的最外周上形成的軸線方向凹槽14，通過在凹槽14上涂敷涂材并設置外周壁層12，可以防止在使用過程中外周壁層12剝離，同時還能夠抑制蜂窩構造體1的熱沖擊強度的降低。

但是，在使用日本國專利第2,604,876號以及日本國專利第2,613,729號中記載的陶瓷蜂窩構造體作為排氣凈化用的催化轉化器以及吸收微粒子用過濾器時，已知存在以下問題。

在使用陶瓷蜂窩構造體作為催化劑載體以及吸收微粒子用過濾器時，陶瓷蜂窩構造體，在金屬制容器內通過支撐部件被牢固夾持。由于在陶瓷蜂窩構造體的多個流通孔內流通高溫排氣，因此尤其在始動時局部產生急劇的溫度上升，由于陶瓷蜂窩主體中心部與外周壁層之間的溫度差而使得在陶瓷蜂窩構造體中產生熱應力，因此在外周壁層上產生裂紋。另外，在作為吸收微粒子用過濾器使用時，由于燃燒堆積在過濾器上的微粒子而進行再生處理中的熱，尤其是在微粒子堆積較多的陶瓷蜂窩構造體的中心部位附近產生局部溫度升高，也有因熱應力而使外周壁層上產生裂紋的問題。

若在外周壁層上產生裂紋并且該裂紋一直延伸到蜂窩單元壁上，則蜂窩單元壁脫落而使排氣的凈化性能降低，或者入口側與出口側連通而使微粒子的吸收率下降。

在制造外徑為150mm以上、長度為150mm以上的大型蜂窩構造體或蜂窩單元壁厚度為0.15mm以下的薄壁蜂窩構造體時，則擠出成形體中，在外周壁附近的蜂窩單元上產生歪曲或變形的不良現象較多，其結果，具有伴隨成形以及干燥的殘留應力。若在具有這種不良現象的情況下直接進行燒結，則要從不良地方釋放殘留應力，從而產生裂紋，有可能擴延至整個燒結體。即使除去燒結體的外周壁及其附近的蜂窩單元壁，也不能完全除去該裂紋，從而使制造成品率下降。