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堇青石蜂窝陶瓷的发展现状及应用

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堇青石蜂窝陶瓷的发展现状及应用

作者:关海斌王亚东欧阳雪琼毛俊文

来源:《佛山陶瓷》2014年第07期

摘要:本文简要介绍了堇青石蜂窝陶瓷在国内外的发展现状、堇青石蜂窝陶瓷的制备工艺、影响堇青石蜂窝陶瓷热膨胀系数的因素,以及堇青石蜂窝陶瓷的应用方向。随着堇青石蜂窝陶瓷性能的提高,其应用也越来越广泛。

关键词:堇青石;蜂窝陶瓷;热膨胀系数;发展现状;应用

1 前言

蜂窝陶瓷作为一种功能性多孔材料[1],越来越受人们的重视,其应用范围不断扩大,应

用水平也不断提高。因为蜂窝陶瓷具有比表面积大、隔热性较好、重量较轻、热膨胀系数低、耐高温、耐酸碱等特点,而被广泛应用于汽车尾气处理、烟道气的净化、蓄热体、红外辐射燃烧板、粉末冶金的承烧板、化学反应的载体和催化剂、窑炉的隔热材料等领域[2-5]。

近年来,随着制备工艺的不断发展,其应用范围不断扩大。蜂窝陶瓷可由多种材质制成,主要材质有堇青石、莫来石、碳化硅、氧化锆、氮化硅及堇青石-莫来石等复合基质。几种材质的蜂窝陶瓷的性能如表1所示。

2 堇青石蜂窝陶瓷的发展

2.1 国外堇青石蜂窝陶瓷的进展

1972年美国尾气净化条例的实施,推动了汽车尾气净化器的发展,美国Corning公司率先通过挤压成型技术制备了具有高性能、可满足美国尾气净化条例要求的堇青石蜂窝陶瓷,其制成的蜂窝陶瓷净化器应用到了各种车型上。随着对洁净空气的需求越来越高,以及蜂窝陶瓷载体迅速发展,产品很快从200孔/平方英寸扩到300孔/平方英寸。在1979年,美国Corning公司推出了400孔/平方英寸,壁厚为0.165mm的蜂窝陶瓷(后成为堇青石蜂窝陶瓷的工业标准);到1996年,日本HONDA公司就已经生产出了600孔/平方英寸的产品[6-7]。

目前,美国Corning公司以及日本NGK公司已经能生产900孔/平方英寸,壁厚为

0.0508mm的蜂窝陶瓷,处于世界领先水平。他们采用的是一次烧成工艺,而国内大部分研究机构和生产厂家仍然采用20世纪80年代的二次烧成工艺。

2.2 国内堇青石蜂窝陶瓷的进展

在20世纪80年代,国内的许多科研单位就已经开始研制低热膨胀系数的高性能堇青石蜂窝陶瓷。从1984年开始用挤出法生产薄壁蜂窝陶瓷,但规模很小。尽管这些研究取得了一定

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