[發(fā)明專利]多孔陶瓷制品及其制造方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202111054970.6
• 申請日: 2014-05-15
• 公開（公告）號: CN113716949A
• 公開（公告）日: 2021-11-30
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: M·貝克豪斯-瑞考爾特;C·R·格羅斯
• 申請（專利權(quán)）人: 康寧股份有限公司
• 主分類號: C04B35/195
• 分類號: C04B35/195;C04B35/478;C04B35/636;C04B38/00;C04B38/10;C04B38/06;C04B38/02;C04B35/626;B01D53/94;B01D53/56
• 代理公司: 上海專利商標(biāo)事務(wù)所有限公司 31100
• 代理人: 徐鑫;項(xiàng)丹

本發(fā)明涉及多孔陶瓷制品及其制造方法。多孔陶瓷制品具有燒結(jié)結(jié)合或反應(yīng)結(jié)合的經(jīng)過預(yù)反應(yīng)的大顆粒以及展現(xiàn)出大孔頸的孔狀網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的微結(jié)構(gòu)。制造多孔陶瓷制品的方法涉及使用具有一個或多個相的經(jīng)過預(yù)反應(yīng)的顆粒。還揭示了塑料陶瓷前體組合物。組合物包括致密的類球形預(yù)反應(yīng)顆粒、多孔的類球形預(yù)反應(yīng)顆?；蛘呖招牡念惽蛐晤A(yù)反應(yīng)顆粒中的至少一種與液體載劑的混合物。

本發(fā)明專利申請是國際申請?zhí)枮镻CT/US2014/038046，國際申請日為2014 年5月15日，進(jìn)入中國國家階段的申請?zhí)枮?01480041185.9，發(fā)明名稱為“多 孔陶瓷制品及其制造方法”的發(fā)明專利申請的分案申請。

本申請根據(jù)35U.S.C.§119，要求2013年5月20日提交的美國臨時申請 系列第61/825,200號的優(yōu)先權(quán)，本文以該申請為基礎(chǔ)并將其全文通過引用結(jié)合 于此。

技術(shù)背景

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明的示例性實(shí)施方式涉及多孔陶瓷制品及其制造方法。本發(fā)明的示例 性實(shí)施方式涉及具有微結(jié)構(gòu)的多孔陶瓷制品，所述微結(jié)構(gòu)包括燒結(jié)結(jié)合或反應(yīng) 結(jié)合的經(jīng)過預(yù)反應(yīng)的大顆粒以及孔狀網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，以及采用經(jīng)過預(yù)反應(yīng)的顆粒來 制造多孔陶瓷制品的方法。

背景技術(shù)

堇青石、碳化硅和基于鈦酸鋁的蜂窩體被廣泛地用于各種應(yīng)用，包括用于 柴油和汽油發(fā)動機(jī)廢氣后處理的催化基材和過濾器。

為了符合對輕型和重型車輛日益嚴(yán)格的排放標(biāo)準(zhǔn)，基材和過濾器材料必須 是高度多孔的，從而允許氣體流動通過壁而不限制發(fā)動機(jī)功率，并且對排放的 顆粒必須具有高過濾效率，同時預(yù)期證實(shí)具有低壓降。基材和過濾器還需要能 夠耐受腐蝕/腐蝕性排放環(huán)境，并且經(jīng)受快速加熱和冷卻過程中的熱沖擊。CO₂排放法規(guī)和增加的燃料成本驅(qū)使廢氣后處理系統(tǒng)的小型化和整合功能?？赡芟?望減少后處理系統(tǒng)中的組件數(shù)量，降低它們的尺寸并執(zhí)行不同組件的多功能 性。例如，可能希望在柴油顆粒過濾器中整合去除NOx的催化劑和柴油氧化催 化劑(DOC)。為了實(shí)現(xiàn)高的脫NOx效率，需要相當(dāng)高的脫NOx催化劑負(fù)載 以及低溫下的高催化劑活性，例如Cu-沸石那種。作為趨勢以及原始設(shè)備制造 商(OEM)的希望，可能驅(qū)使沸石催化劑負(fù)載達(dá)到200g/L的高水平。為了符 合該負(fù)載目標(biāo)并保持低壓降，過濾器基材可能需要高孔隙度和大孔徑，例如約 為60％的孔隙度以及大于或等于18μm的中值孔徑。

預(yù)期實(shí)現(xiàn)了高的脫NOx效率的高孔隙度和大孔徑不會劣化顆粒過濾效率。 它們也不應(yīng)降低過濾器的熱機(jī)械性質(zhì)。堇青石和鈦酸鋁都可具有低熱膨脹，因 此適用于需要高抗熱沖擊性的應(yīng)用。這兩種材料都顯示出具有不同結(jié)晶方向的 熱膨脹的各向異性，展現(xiàn)出正向膨脹和負(fù)向膨脹。由于熱膨脹中的各向異性， 在不同結(jié)晶取向的顆粒之間積累了失配應(yīng)變，該應(yīng)變會導(dǎo)致微裂紋。多晶堇青 石或鈦酸鋁陶瓷可能在熱循環(huán)過程中經(jīng)歷更廣泛的微裂化。在冷卻過程中微裂 紋打開，在加熱過程中微裂紋閉合，有時甚至復(fù)原。這產(chǎn)生加熱和冷卻之間的 熱循環(huán)差異的滯后響應(yīng)，這會導(dǎo)致可逆的微裂紋形成和閉合。作為微裂紋的結(jié)果，陶瓷的整體熱膨脹系數(shù)(CTE)可能低于晶體平均CTE。

第一眼看來，微裂紋可能看上去是有益的；預(yù)期通過微裂紋，改善了材料 的抗熱沖擊性，這與材料的強(qiáng)度成正比、與材料的彈性模量和熱膨脹成反比。 但是，隨著微裂紋密度的增加，材料強(qiáng)度也下降。由于實(shí)現(xiàn)微裂紋的應(yīng)力閾值 所需的大的顆粒(域)尺寸和晶體熱膨脹中的小差異，導(dǎo)致堇青石中的微裂紋 密度保持相當(dāng)?shù)偷某潭?。作為晶體膨脹中大得多的各向異性的結(jié)果，基于鈦酸 鋁材料中的微裂紋密度要高得多，并且對陶瓷制品的強(qiáng)度造成明顯影響。