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CN116850701A - 高热导率硅结合碳化硅蜂窝陶瓷过滤器及其制备工艺 - Google Patents

高热导率硅结合碳化硅蜂窝陶瓷过滤器及其制备工艺 Download PDF

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CN116850701A
CN116850701A CN202310846013.XA CN202310846013A CN116850701A CN 116850701 A CN116850701 A CN 116850701A CN 202310846013 A CN202310846013 A CN 202310846013A CN 116850701 A CN116850701 A CN 116850701A
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silicon carbide
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沈琴娟
高松
陈英健
李晨晨
金臣奇
曹哲民
任海斌
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YIXING PRINCE CERAMICS CO Ltd
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Abstract

本发明公开了一种高热导率硅结合碳化硅蜂窝陶瓷过滤器，包括若干呈长方体状的单元体，所有的单元体相邻拼接后形成截面为大致圆形的整体，该整体中，位于外围的一圈氮化硅单元体为第一单元体，被第一单元体包围的所有硅结合碳化硅单元体为第二单元体。本申请还公开了此种硅结合碳化硅蜂窝陶瓷过滤器的制备工艺。第一单元体相较于第二单元体而言，采用氮化硅取代了碳化硅的形式，使得外围的第一单元体的抗氧化能力变强，能够更好的防止第二单元体产生氧化，影响整体的抗热冲击性能。

Description

高热导率硅结合碳化硅蜂窝陶瓷过滤器及其制备工艺
技术领域
本发明涉及一种硅结合碳化硅蜂窝陶瓷过滤器，特别是一种高热导率硅结合碳化硅蜂窝陶瓷过滤器及其制备工艺。
背景技术
汽车行业工业化的发展，带来的尾气污染也日益严重。随着汽车尾气排放的控制标准越来越严格，世界各国包括中对柴油车的尾气排放也日益趋严。
SiC材料因具有高温强度大，抗氧化性好，，耐磨损，热稳定性好，热膨胀系数小，热导率大，硬度高等优良特性而被广泛应用于各种领域。SiC是一种共价键很强的材料，烧结时的扩散速率相当低，同时其颗粒表面往往覆盖一层相当薄的氧化层，起扩散势垒的作用。
本公司在之前的专利中也提及了几种产品，其中就有专利具有二氧化硅保护膜的碳化硅颗粒捕捉器及其制备方法(公开号CN113024273A)，公开了一种具有二氧化硅保护膜的碳化硅颗粒捕捉器，按重量份数包括70～80份的碳化硅粉末，10～20份的硅粉，5～10份的氧化硅粉末，37～55份的滑石粉，18～35份的氧化铝，5～20份的高岭土，5～10份浓度为5％～10％的硬脂酸、1～5份的甲基纤维素和1～5份的造孔剂。
该技术方案存在的问题是由于蜂窝陶瓷过滤器最终的应用场景是汽车尾气排放，而汽车尾气的温度普遍较高，所以需要具有较高的抗热冲击性能，但是由于碳化硅本身易氧化的特征，使得位于外围的碳化硅容易被氧化，使得碳化硅转化为氧化硅，碳化硅的导热率为120-180W/(m·K)，而氧化硅的导热率仅为1～2W/(m·K)，这就使得外围的碳化硅氧化后，整体的散热性能急速下降，虽然存在导热差，可以使得内部的烧失温度升高，能够提高积碳的烧失速度，但相应的，也会使得产品的使用寿命快速缩短，且由于导热能力变差，会使得循环使用过程中，内部的烧失温度更高，这样就要求产品需要更高的抗热冲击性能，对产品的性能也就提出了更高的要求。
发明内容
发明目的：本发明的目的在于解决由于外层碳化硅易氧化，使得导热率下降，而导致整体散热性能下降，使用寿命缩短的问题。
技术方案：本发明提供以下技术方案：
一种高热导率硅结合碳化硅蜂窝陶瓷过滤器，包括若干呈长方体状的单元体，所有的单元体相邻拼接后形成截面为大致圆形的整体，该整体中，位于外围的一圈氮化硅单元体为第一单元体，被第一单元体包围的所有硅结合碳化硅单元体为第二单元体；
所述第一单元体中，按照重量份数包括：氮化硅粉末50～73份、金属硅粉15～22份、碳酸锶粉末0.5～1.5份、氧化铝微粉0.5～1.5份、熔融石英粉0.5～1.5份、膨润土0.5～1.5份、粘结剂5～15份、造孔剂5～20份和润滑剂3～7份；
所述第二单元体中，按照重量份数包括：碳化硅粉末70～80份，金属硅粉10～20份，氧化硅粉末5～10份，滑石粉37～55份，氧化铝18～35份的，高岭土5～20份，润滑剂5～10份、粘结剂1～5份和造孔剂1～5份。
引入模块化的设计，区分第一单元体和第二单元体，这样外围采用抗氧化能力强并具有大致相同的物性的材料，内部物性不变，使得产品的整体能够兼顾使用寿命和过滤能力以及导热能力。
进一步地，所述第一单元体和第二单元体中，润滑剂均采用浓度为5％～10％的硬脂酸。
进一步地，所述第一单元体和第二单元体中，粘结剂采用羟甲基纤维素。
进一步地，所述第一单元体和第二单元体中，造孔剂采用果壳粉。
进一步地，所述第一单元体中，氮化硅粉末为D50＝20μm、D50＝30μm和D50＝40μm三种规格粒径氮化硅粉末的混合体。
进一步地，所述第一单元体中，金属硅粉为D50＝3μm、D50＝7μm和D50＝10μm三种规格金属硅粉的混合体。
一种高热导率硅结合碳化硅蜂窝陶瓷过滤器的制备工艺，包括以下步骤：
1)制备第一单元体：
a)将碳酸锶、氧化铝微粉、熔融石英粉和膨润土加入到50kg球磨筒中进行混合；
b)再加入氮化硅粉末、造孔剂和粘结剂，一起加入到1000L犁刀高速混合机中进行高速混合10～20分钟；
c)再加入水和润滑剂，并继续高速混合5分钟；
d)将步骤c)得到的原料混合物加入1000L双轴捏合机中进行捏合10～15分钟；
e)将步骤d)得到的原料混合物加入挤出机中进行挤出；
f)进行微波干燥；
g)脱脂；
h)无氧烧结；
i)在≤1300℃条件下进行氧化烧结；
j)得到第一单元体；
2)制备第二单元体：
a)将粉末原料加入到球磨机中混合再和其他原料一起加入到高速混合机中进行高速混合；
b)将混合完成的原料加入到挤出机中进行挤出；
c)微波干燥；
d)在≥1450℃条件下进行无氧烧结；
e)得到第二单元体；
3)拼接第一单元体和第二单元体，使得第一单元体设置于外围，第二单元体设置于内层并被第一单元体所形成的外圈所包围；
4)在拼接第一单元体和第二单元体的拼接缝中加入拼接料，得到拼接完成的第一单元体和第二单元体所构成的整体；
5)在拼接完成的第一单元体和第二单元体整体外围进行植皮；
6)对植皮完成的产品进行微波干燥。
进一步地，所述步骤1)中，最终制备得到气孔率为30～40％，导热系数≥15W/(m·K)的第一单元体。
进一步地，所述步骤4)中，拼接缝的厚度为1～5mm。
进一步地，所述步骤4)中，在拼接料中混合加入若干长度为4～8mm，直径不超过5μm的金属丝，并混合均匀。
有益效果：本发明相对于现有技术：采用本发明的设计方案，
1、本申请的目的在于解决现有的产品无法兼顾使用寿命，过滤效率以及导热效率的问题，而采用本申请的技术方案，创造性的提出模块化的设计，将产品的整体进行局部化，使得改变外围的成分配比，提高外围的抗氧化能力，这样就能够提高产品的使用寿命。
2、从技术效果也可以看到，本申请中外围氮化硅单元体的导热率提高到了15W/(m·K)，这样仍然和内部碳化硅产生导热差，使得具有一定的保温效果，提高内部积碳的烧失温度。
3、氮化硅单元体的导热率相较于氧化后的氧化硅导热率是10倍的关系，所以从散热效果来看，以牺牲一定的烧失温度，使得积碳烧失效率略有降低的条件下，大大提高了散热效果，延长了产品的使用寿命。
4、在模块化设计的基础上，本申请考虑到之前整体产品存在过滤截面中会有具有过热的现象，使得产品的使用寿命下降，故在拼接料中直接加入金属丝，以提高相邻单元体间的热交换，降低局部过热的情况。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐明本发明，应理解这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种等同形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定的范围。
实施例1
一种高热导率硅结合碳化硅蜂窝陶瓷过滤器，包括若干呈长方体状的单元体，所有的单元体相邻拼接后形成截面为大致圆形的整体，该整体中，位于外围的一圈氮化硅单元体为第一单元体，被第一单元体包围的所有硅结合碳化硅单元体为第二单元体；
所述第一单元体中，按照重量份数包括：氮化硅粉末73份、金属硅粉22份、碳酸锶粉末1.5份、氧化铝微粉1.5份、熔融石英粉1.5份、膨润土1.5份、粘结剂15份、造孔剂20份和润滑剂7份；
所述第二单元体中，按照重量份数包括：碳化硅粉末80份，金属硅粉20份，氧化硅粉末10份，滑石粉55份，氧化铝35份的，高岭土20份，润滑剂10份、粘结剂5份和造孔剂5份。
引入模块化的设计，区分第一单元体和第二单元体，这样外围采用抗氧化能力强并具有大致相同的物性的材料，内部物性不变，使得产品的整体能够兼顾使用寿命和过滤能力以及导热能力。
第一单元体和第二单元体中，润滑剂均采用浓度为5％～10％的硬脂酸。
第一单元体和第二单元体中，粘结剂采用羟甲基纤维素。
第一单元体和第二单元体中，造孔剂采用果壳粉。
第一单元体中，氮化硅粉末为D50＝20μm、D50＝30μm和D50＝40μm三种规格粒径氮化硅粉末的混合体。
第一单元体中，金属硅粉为D50＝3μm、D50＝7μm和D50＝10μm三种规格金属硅粉的混合体。
实施例2
一种高热导率硅结合碳化硅蜂窝陶瓷过滤器，包括若干呈长方体状的单元体，所有的单元体相邻拼接后形成截面为大致圆形的整体，该整体中，位于外围的一圈氮化硅单元体为第一单元体，被第一单元体包围的所有硅结合碳化硅单元体为第二单元体；
所述第一单元体中，按照重量份数包括：氮化硅粉末50份、金属硅粉15～22份、碳酸锶粉末0.5份、氧化铝微粉0.5份、熔融石英粉0.5份、膨润土0.5份、粘结剂5份、造孔剂5份和润滑剂3份；
所述第二单元体中，按照重量份数包括：碳化硅粉末70份，金属硅粉10份，氧化硅粉末5份，滑石粉37份，氧化铝18份的，高岭土5份，润滑剂5份、粘结剂1份和造孔剂1份。
引入模块化的设计，区分第一单元体和第二单元体，这样外围采用抗氧化能力强并具有大致相同的物性的材料，内部物性不变，使得产品的整体能够兼顾使用寿命和过滤能力以及导热能力。
第一单元体和第二单元体中，润滑剂均采用浓度为5％～10％的硬脂酸。
第一单元体和第二单元体中，粘结剂采用羟甲基纤维素。
第一单元体和第二单元体中，造孔剂采用果壳粉。
第一单元体中，氮化硅粉末为D50＝20μm、D50＝30μm和D50＝40μm三种规格粒径氮化硅粉末的混合体。
第一单元体中，金属硅粉为D50＝3μm、D50＝7μm和D50＝10μm三种规格金属硅粉的混合体。
实施例3
一种高热导率硅结合碳化硅蜂窝陶瓷过滤器，包括若干呈长方体状的单元体，所有的单元体相邻拼接后形成截面为大致圆形的整体，该整体中，位于外围的一圈氮化硅单元体为第一单元体，被第一单元体包围的所有硅结合碳化硅单元体为第二单元体；
所述第一单元体中，按照重量份数包括：氮化硅粉末61份、金属硅粉18份、碳酸锶粉末1份、氧化铝微粉1份、熔融石英粉1份、膨润土1份、粘结剂10份、造孔剂12份和润滑剂5份；
所述第二单元体中，按照重量份数包括：碳化硅粉末75份，金属硅粉15份，氧化硅粉末7份，滑石粉46份，氧化铝26份的，高岭土12份，润滑剂7份、粘结剂3份和造孔剂3份。
引入模块化的设计，区分第一单元体和第二单元体，这样外围采用抗氧化能力强并具有大致相同的物性的材料，内部物性不变，使得产品的整体能够兼顾使用寿命和过滤能力以及导热能力。
第一单元体和第二单元体中，润滑剂均采用浓度为5％～10％的硬脂酸。
第一单元体和第二单元体中，粘结剂采用羟甲基纤维素。
第一单元体和第二单元体中，造孔剂采用果壳粉。
第一单元体中，氮化硅粉末为D50＝20μm、D50＝30μm和D50＝40μm三种规格粒径氮化硅粉末的混合体。
第一单元体中，金属硅粉为D50＝3μm、D50＝7μm和D50＝10μm三种规格金属硅粉的混合体。
对比例4
不采用模块化设计，采用整体结构的形式，且原材料采用第二单元体的材料。
对比例5
采用模块化设计，所有的单元体均采用第二单元体的形式并且在拼接料中加入金属丝。
实验结果
如上述表格所显示的实验结果可知，随着氮化硅的增多，产品的导热能力相较于已经氧化的氧化硅提高，而采用以前的形式，导热能力相较于本申请，需要降低50％以上，而抗热冲击性能相当，同时，从积碳留存比来看，差异并不对，不会对产品的寿命产生影响，而采用本申请的技术方案，在其他产品性能没有收到较大影响的前提下，产品的寿命可以延长30％以上，大大延长了使用寿命。
实施例6
一种高热导率硅结合碳化硅蜂窝陶瓷过滤器的制备工艺，包括以下步骤：
1)制备第一单元体：
a)将碳酸锶、氧化铝微粉、熔融石英粉和膨润土加入到50kg球磨筒中进行混合；
b)再加入氮化硅粉末、造孔剂和粘结剂，一起加入到1000L犁刀高速混合机中进行高速混合10～20分钟；
c)再加入水和润滑剂，并继续高速混合5分钟；
d)将步骤c)得到的原料混合物加入1000L双轴捏合机中进行捏合10～15分钟；
e)将步骤d)得到的原料混合物加入挤出机中进行挤出；
f)进行微波干燥；
g)脱脂；
h)无氧烧结；
i)在≤1300℃条件下进行氧化烧结；
j)得到气孔率为30～40％，导热系数≥15W/(m·K)的第一单元体；
2)制备第二单元体：
a)将粉末原料加入到球磨机中混合再和其他原料一起加入到高速混合机中进行高速混合；
b)将混合完成的原料加入到挤出机中进行挤出；
c)微波干燥；
d)在≥1450℃条件下进行无氧烧结；
e)得到第二单元体；
3)拼接第一单元体和第二单元体，使得第一单元体设置于外围，第二单元体设置于内层并被第一单元体所形成的外圈所包围；
4)在拼接第一单元体和第二单元体的拼接缝中加入拼接料，拼接缝的厚度为1～5mm，并在拼接料中混合加入若干长度为4～8mm，直径不超过5μm的金属丝，并混合均匀；得到拼接完成的第一单元体和第二单元体所构成的整体；
5)在拼接完成的第一单元体和第二单元体整体外围进行植皮；
6)对植皮完成的产品进行微波干燥。

Claims (10)

1.一种高热导率硅结合碳化硅蜂窝陶瓷过滤器，其特征在于：包括若干呈长方体状的单元体，所有的单元体相邻拼接后形成截面为大致圆形的整体，该整体中，位于外围的一圈氮化硅单元体为第一单元体，被第一单元体包围的所有硅结合碳化硅单元体为第二单元体；
所述第一单元体中，按照重量份数包括：氮化硅粉末50～73份、金属硅粉15～22份、碳酸锶粉末0.5～1.5份、氧化铝微粉0.5～1.5份、熔融石英粉0.5～1.5份、膨润土0.5～1.5份、粘结剂5～15份、造孔剂5～20份和润滑剂3～7份；
所述第二单元体中，按照重量份数包括：碳化硅粉末70～80份，金属硅粉10～20份，氧化硅粉末5～10份，滑石粉37～55份，氧化铝18～35份的，高岭土5～20份，润滑剂5～10份、粘结剂1～5份和造孔剂1～5份。
2.根据权利要求1所述的高热导率硅结合碳化硅蜂窝陶瓷过滤器，其特征在于：所述第一单元体和第二单元体中，润滑剂均采用浓度为5％～10％的硬脂酸。
3.根据权利要求1所述的高热导率硅结合碳化硅蜂窝陶瓷过滤器，其特征在于：所述第一单元体和第二单元体中，粘结剂采用羟甲基纤维素。
4.根据权利要求1所述的高热导率硅结合碳化硅蜂窝陶瓷过滤器，其特征在于：所述第一单元体和第二单元体中，造孔剂采用果壳粉。
5.根据权利要求1所述的高热导率硅结合碳化硅蜂窝陶瓷过滤器，其特征在于：所述第一单元体中，氮化硅粉末为D50＝20μm、D50＝30μm和D50＝40μm三种规格粒径氮化硅粉末的混合体。
6.根据权利要求1所述的高热导率硅结合碳化硅蜂窝陶瓷过滤器，其特征在于：所述第一单元体中，金属硅粉为D50＝3μm、D50＝7μm和D50＝10μm三种规格金属硅粉的混合体。
7.一种如权利要求1所述的高热导率硅结合碳化硅蜂窝陶瓷过滤器的制备工艺，其特征在于：包括以下步骤：
1)制备第一单元体：
a)将碳酸锶、氧化铝微粉、熔融石英粉和膨润土加入到50kg球磨筒中进行混合；
b)再加入氮化硅粉末、造孔剂和粘结剂，一起加入到1000L犁刀高速混合机中进行高速混合10～20分钟；
c)再加入水和润滑剂，并继续高速混合5分钟；
d)将步骤c)得到的原料混合物加入1000L双轴捏合机中进行捏合10～15分钟；
e)将步骤d)得到的原料混合物加入挤出机中进行挤出；
f)进行微波干燥；
g)脱脂；
h)无氧烧结；
i)在≤1300℃条件下进行氧化烧结；
j)得到第一单元体；
2)制备第二单元体：
a)将粉末原料加入到球磨机中混合再和其他原料一起加入到高速混合机中进行高速混合；
b)将混合完成的原料加入到挤出机中进行挤出；
c)微波干燥；
d)在≥1450℃条件下进行无氧烧结；
e)得到第二单元体；
3)拼接第一单元体和第二单元体，使得第一单元体设置于外围，第二单元体设置于内层并被第一单元体所形成的外圈所包围；
4)在拼接第一单元体和第二单元体的拼接缝中加入拼接料，得到拼接完成的第一单元体和第二单元体所构成的整体；
5)在拼接完成的第一单元体和第二单元体整体外围进行植皮；
6)对植皮完成的产品进行微波干燥。
8.根据权利要求7所述的高热导率硅结合碳化硅蜂窝陶瓷过滤器的制备工艺，其特征在于：所述步骤1)中，最终制备得到气孔率为30～40％，导热系数≥15W/(m·K)的第一单元体。
9.根据权利要求7所述的高热导率硅结合碳化硅蜂窝陶瓷过滤器的制备工艺，其特征在于：所述步骤4)中，拼接缝的厚度为1～5mm。
10.根据权利要求7所述的高热导率硅结合碳化硅蜂窝陶瓷过滤器的制备工艺，其特征在于：所述步骤4)中，在拼接料中混合加入若干长度为4～8mm，直径不超过5μm的金属丝，并混合均匀。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN117645494A (zh) * 2024-01-30 2024-03-05 山东奥福环保科技股份有限公司 一种拼接泥、拼接型硅结合碳化硅质蜂窝陶瓷及其制备方法与应用

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20040244344A1 (en) * 2001-10-09 2004-12-09 Shuichi Ichikawa Honeycomb filter
CN101306282A (zh) * 2007-02-28 2008-11-19 揖斐电株式会社 蜂窝过滤器
CN110885237A (zh) * 2019-12-08 2020-03-17 浙江理工大学 一种低温烧结氧化铝陶瓷支撑体的制备方法
CN110975453A (zh) * 2019-11-27 2020-04-10 北京北方华创微电子装备有限公司 尾气处理装置及半导体加工设备
CN114249605A (zh) * 2021-03-12 2022-03-29 宜兴王子制陶有限公司 具有二氧化硅保护膜的碳化硅颗粒捕捉器及其制备方法
CN115155187A (zh) * 2022-05-13 2022-10-11 山东国瓷功能材料股份有限公司 蜂窝结构体及其制备方法、颗粒捕集器

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20040244344A1 (en) * 2001-10-09 2004-12-09 Shuichi Ichikawa Honeycomb filter
CN101306282A (zh) * 2007-02-28 2008-11-19 揖斐电株式会社 蜂窝过滤器
CN110975453A (zh) * 2019-11-27 2020-04-10 北京北方华创微电子装备有限公司 尾气处理装置及半导体加工设备
CN110885237A (zh) * 2019-12-08 2020-03-17 浙江理工大学 一种低温烧结氧化铝陶瓷支撑体的制备方法
CN114249605A (zh) * 2021-03-12 2022-03-29 宜兴王子制陶有限公司 具有二氧化硅保护膜的碳化硅颗粒捕捉器及其制备方法
CN115155187A (zh) * 2022-05-13 2022-10-11 山东国瓷功能材料股份有限公司 蜂窝结构体及其制备方法、颗粒捕集器

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN117645494A (zh) * 2024-01-30 2024-03-05 山东奥福环保科技股份有限公司 一种拼接泥、拼接型硅结合碳化硅质蜂窝陶瓷及其制备方法与应用
CN117645494B (zh) * 2024-01-30 2024-04-09 山东奥福环保科技股份有限公司 一种拼接泥、拼接型硅结合碳化硅质蜂窝陶瓷及其制备方法与应用

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