[发明专利]高孔隙率陶瓷的快速烧制方法

说明书

一种蜂窝陶瓷体生坯的烧制方法，所述方法包括以至少一种大于或等于大约80℃/小时的加热速率将蜂窝陶瓷体生坯从室温加热至低于或等于大约350℃的第一温度。可以大于或等于大约90℃/小时的加热速率将所述蜂窝陶瓷体生坯从第一温度加热至高于或等于大约800℃的第二温度。可将所述蜂窝陶瓷体生坯从所述第二温度加热至高于或等于大约1000℃的第三温度。所述蜂窝陶瓷体生坯可包含用于形成钛酸铝陶瓷体的铝原材料。

相关申请的交叉引用

本申请根据35U.S.C.§120要求于2013年7月26日提交的美国专利申请系列号13/951840的优先权，本文以该申请为基础且该申请的全部内容通过引用纳入本文。

背景

领域

本发明总体上涉及对陶瓷体生坯的烧制，更具体而言，涉及对钛酸铝陶瓷体的烧制。

技术背景

陶瓷过滤器，特别是具有较大的正面面积的过滤器包含应当在烧制过程中被去除的有机原材料。这种有机材料可包含于，例如粘合剂(甲基纤维素、聚乙烯醇等)、润滑剂、分散剂、造孔剂(淀粉、石墨以及其它聚合物)中。这些材料可以在有氧气存在的条件下在高于这些材料的闪点的温度下烧除。这些材料中的一些也作为挥发性有机化合物(VOC)在窑和/或例如热氧化器等后处理装置中烧除。这些材料的分解和/或氧化通常会放热且经常会对材料的收缩或生长产生影响，这可能会产生应力并最终导致开裂。

大型或重型陶瓷体的常规烧制方法依靠具有缓慢的加热速率的烧制循环来进行，例如当加热至低于600℃时，加热速率为4℃/小时～8℃/小时。这些较低的加热速率允许原始的有机原材料被逐步且完全地去除，从而降低了陶瓷材料中的应力。然而，烧制循环因使用这些较低的加热速率而被延长，因为可能需要多达130个小时以将陶瓷体生坯加热至600℃，且结果是整个烧制循环可能需要140个小时～198个小时。

因此，存在对具有提高了的加热速率、特别是不超过600℃下的不会导致陶瓷体开裂的加热速率的烧制循环的需求。

发明概述

根据一些实施方式，披露了蜂窝陶瓷体生坯的烧制方法。这些方法可包括将蜂窝陶瓷体生坯从室温加热至低于或等于大约350℃的第一温度，其中，将蜂窝陶瓷体生坯从室温加热至第一温度的操作包括大于或等于大约80℃/小时的加热速率。可将蜂窝陶瓷体生坯从第一温度加热至高于或等于大约800℃的第二温度，其中，将蜂窝陶瓷体生坯从第一温度加热至第二温度包括以大于或等于大约90℃/小时的加热速率进行加热。可将蜂窝陶瓷体生坯从第二温度加热至高于或等于大约1000℃的第三温度。蜂窝陶瓷体生坯的直径可大于或等于大约4.0英寸且小于或等于大约9.0英寸。蜂窝陶瓷体生坯可包含碳基造孔剂，所述碳基造孔剂的浓度可大于或等于10重量％且小于或等于大约48重量％。蜂窝陶瓷体生坯可包含用于形成钛酸铝陶瓷体的铝原材料。

在一些实施方式中，可以大于或等于大约90℃/小时的单一加热速率将蜂窝陶瓷体生坯从室温加热至第二温度，或从室温加热至第三温度。

在一些实施方式中，以大于或等于大约200℃/小时的加热速率将蜂窝陶瓷体生坯从室温加热至第一温度。

在一些实施方式中，将蜂窝陶瓷体生坯从室温加热至第一温度包括以大约130℃/小时～大约170℃/小时的加热速率将蜂窝陶瓷体生坯从室温加热至大约90℃～大约200℃的温度，并以小于或等于大约15℃/小时的加热速率将该蜂窝陶瓷体生坯从大约90℃～大约200℃的温度加热至第一温度。