專利名稱：通過(guò)物件取向控制燒成形狀的制作方法
通過(guò)物件取向控制燒成形狀相關(guān)申請(qǐng)的交叉參考本申請(qǐng)根據(jù)35U. S.C. § 119要求2011年8月25日提交的美國(guó)臨時(shí)申請(qǐng)系列第61/527272號(hào)的優(yōu)先權(quán)，本文以該申請(qǐng)的內(nèi)容為基礎(chǔ)并通過(guò)參考將其完整地結(jié)合于此。
背景技術(shù)：
本發(fā)明一般涉及通過(guò)燒成制件(ware)以生產(chǎn)多孔陶瓷制品的方法，具體涉及通過(guò)制件在燒成過(guò)程中的取向來(lái)控制多孔陶瓷制品形狀的方法。在制造陶瓷體時(shí)，陶瓷體通常經(jīng)歷擠出、干燥和燒成，以獲得預(yù)定目標(biāo)輪廓形狀(例如具有圓形或橢圓形截面)。然而，在這樣的制造過(guò)程中，擠出和干燥之后得到的生坯體 的形狀與預(yù)定目標(biāo)輪廓形狀相比有不同程度的偏差或“走形”(例如“沉陷型”走形或“滑移型”走形)。這種走形特性在燒成過(guò)程中有加劇的傾向，導(dǎo)致陶瓷體與預(yù)定目標(biāo)輪廓形狀的總偏差甚至比生坯體與預(yù)定目標(biāo)輪廓形狀的總偏差更大。與此同時(shí)，客戶為陶瓷制品(如機(jī)動(dòng)車(chē)尾氣排放后處理系統(tǒng)中所用的那些陶瓷制品)制訂的規(guī)格和尺寸要求越來(lái)越嚴(yán)格。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式涉及制備陶瓷體的方法。所述方法包括擠出生坯體，將所述生坯體擠出成預(yù)定目標(biāo)輪廓形狀。所述生坯體中至少有一些生坯體的測(cè)定形狀與預(yù)定目標(biāo)輪廓形狀至少有部分偏差。所述方法還包括在窯中對(duì)生坯體進(jìn)行燒成，制備陶瓷體。在燒成過(guò)程中，生坯體相對(duì)于窯內(nèi)溫度梯度取向，使得陶瓷體的測(cè)定形狀與預(yù)定目標(biāo)輪廓形狀的平均偏差小于生坯體的測(cè)定形狀與預(yù)定目標(biāo)輪廓形狀的平均偏差。本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施方式涉及制備陶瓷體的方法。所述方法包括擠出生坯體，將所述生坯體擠出成預(yù)定目標(biāo)輪廓形狀。所述生坯體中至少有一些生坯體的測(cè)定形狀與預(yù)定目標(biāo)輪廓形狀至少有部分偏差。所述方法還包括在窯中對(duì)生坯體進(jìn)行燒成，制備陶瓷體。在燒成過(guò)程中，至少大部分生坯體相對(duì)于窯內(nèi)溫度梯度的取向相同。在以下的詳細(xì)描述中給出了本發(fā)明的附加特征和優(yōu)點(diǎn)，其中的部分特征和優(yōu)點(diǎn)對(duì)本領(lǐng)域的技術(shù)人員而言是容易理解的，或按文字描述和其權(quán)利要求書(shū)以及附圖中所述實(shí)施其實(shí)施方式而被認(rèn)識(shí)。應(yīng)理解，上面的一般性描述和下面的詳細(xì)描述都僅僅是示例性的，用來(lái)提供理解權(quán)利要求的性質(zhì)和特點(diǎn)的總體評(píng)述或框架。包括的附圖提供了對(duì)本發(fā)明的進(jìn)一步理解，附圖被結(jié)合在本說(shuō)明書(shū)中并構(gòu)成說(shuō)明書(shū)的一部分。


了本發(fā)明的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方式，并與說(shuō)明書(shū)一起用來(lái)解釋各種實(shí)施方式的原理和操作。

圖IA-C顯示了具有相對(duì)于溫度梯度的取向或行進(jìn)方向的圓柱形陶瓷制品的二維俯視圖2A-D呈現(xiàn)了相對(duì)于目標(biāo)輪廓形狀的示例性形狀族(shape family)的示意圖；圖3繪出了用現(xiàn)有方法制備的一組濕體、生還體和燒成體的圓度(circularity)；圖4繪出了目標(biāo)輪廓形狀大致呈橢圓形的部件的測(cè)定截面，采用的是主元分析法(PCA);以及圖5A-B繪出了相對(duì)于窯內(nèi)溫度梯度均勻和隨機(jī)取向的生坯體和燒成體的平均圓度以及圓度標(biāo)準(zhǔn)偏差。
具體實(shí)施例方式下面詳細(xì)描述本發(fā)明的各種實(shí)施方式；若有附圖，則參考附圖描述。本文所用的“目標(biāo)輪廓形狀”是指希望所制造的陶瓷制品能夠匹配的所需理想形狀，如希望所制造的陶瓷制品的面或者截面能夠匹配的所需理想形狀。這種面或者截面可以是例如理想的卵形、多邊形或圓形。雖然對(duì)輪廓形狀以及與輪廓形狀之偏差的最通常的描述涉及卵形或橢圓形的形狀、輪廓和/或剖面，但應(yīng)理解，本文所述的方法同樣適用于其他輪廓，例如但不限于圓柱形或圓形、多邊形(正方形、矩形、六邊形、八邊形)等。本文所用的術(shù)語(yǔ)“溫度梯度”是指特定位置或物體周?chē)鷾囟茸兓羁斓姆较?。假定溫?T)是三維空間的單值連續(xù)可微分函數(shù)，即T=T (x, y, z),其中X、y和z是所關(guān)注的位置的坐標(biāo)，則溫度梯度是下式所定義的矢量
(dT dT dT)vr =—
Iv ax dy az) 例如，在隧道窯中，溫度梯度往往與穿過(guò)窯的方向?qū)R或平行。如本文所用，當(dāng)說(shuō)到溫度梯度與物體上的特征，如生坯體或陶瓷制品上的擠出線對(duì)齊時(shí)，該特征一般與溫度梯度相交，同時(shí)朝向溫度升高的方向。圖IA顯示了這樣一個(gè)例子，該圖呈現(xiàn)了圓柱形陶瓷制品100的二維俯視圖，其中105代表制品上的擠出線，箭頭110代表溫度梯度。可以看出，擠出線105與溫度梯度110相交，并朝向溫度升高的方向。本文所用的術(shù)語(yǔ)“斜交”是指既不平行也不垂直的角度或者關(guān)系。例如，若說(shuō)到溫度梯度與物體如生坯體或陶瓷體移動(dòng)的方向斜交，則代表溫度梯度的矢量與行進(jìn)方向彼此不平行或不垂直。圖IB顯示了這樣一個(gè)例子，該圖呈現(xiàn)了圓柱形陶瓷制品100的二維俯視圖，其中箭頭120代表行進(jìn)方向，箭頭125代表溫度梯度。本文所用的術(shù)語(yǔ)“正交”是指通常在二維平面上垂直的角度或者關(guān)系。例如，若說(shuō)到溫度梯度與物體如生坯體或陶瓷體移動(dòng)的方向正交，則代表溫度梯度的矢量與行進(jìn)方向一般相互垂直。圖IC顯示了這樣一個(gè)例子，該圖呈現(xiàn)了圓柱形陶瓷制品100的二維俯視圖，其中箭頭120代表行進(jìn)方向，箭頭130代表溫度梯度。與目標(biāo)輪廓形狀的偏差或者至少部分偏差是指陶瓷制品或其前體(例如生還體、濕體等)的實(shí)際形狀與目標(biāo)輪廓形狀相比的差異。例如，圓度定義為與目標(biāo)輪廓形狀的最大徑向偏差減去與目標(biāo)輪廓形狀的最小徑向偏差。實(shí)際輪廓形狀與目標(biāo)輪廓形狀的偏差可通過(guò)測(cè)量技術(shù)如激光測(cè)徑坐標(biāo)測(cè)量(laser gauge coordinate measurement) (LGCM)技術(shù)測(cè)定,所述技術(shù)利用從本領(lǐng)域公知的激光測(cè)徑坐標(biāo)測(cè)量?jī)x(LGCMM)得到的測(cè)量結(jié)果。這種測(cè)量技術(shù)可形成各種類型的參數(shù)，這些參數(shù)可用來(lái)表征形狀偏離目標(biāo)輪廓形狀的方式。例如，模板值(template)是LGCMM參數(shù)，表示測(cè)得的部件周緣內(nèi)能夠完全容納的最大輪廓，而管規(guī)值(tubegauge )是能夠完全容納所測(cè)得的部件周緣的最小輪廓?？捎脕?lái)表征測(cè)得的物體與目標(biāo)輪廓形狀之偏差的另一種分析技術(shù)是主元分析法(PCA)0美國(guó)專利申請(qǐng)公開(kāi)第2011/0049741號(hào)描述了如何用PCA表征形狀偏離目標(biāo)輪廓形狀的方式，該專利申請(qǐng)文件的全部?jī)?nèi)容通過(guò)參考結(jié)合于此。陶瓷體與目標(biāo)輪廓形狀的偏差常常在形成陶瓷體的過(guò)程中產(chǎn)生，特別是當(dāng)陶瓷體處于柔順態(tài)或半流態(tài)時(shí)。例如，在擠出過(guò)程中，陶瓷材料的“流動(dòng)前鋒”相對(duì)于流動(dòng)或擠出通過(guò)擠出筒的方向的剖面會(huì)影響擠出體截面的形狀。根據(jù)陶瓷體與目標(biāo)輪廓形狀的偏差，可得到陶瓷體通常偏離給定目標(biāo)輪廓形狀的方式的示例性分類，有時(shí)稱作“形狀族”。本文所用的術(shù)語(yǔ)“形狀族”是指相對(duì)于目標(biāo)輪廓形狀的偏差的具體模式。圖2A-D顯示了示例性形狀族。圖2A-D所示的形狀族彼此獨(dú)立，可組合起來(lái)形成其他的形狀族。本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，圖2A-D所示的形狀族是可能的 形狀族的非限制性例子。除了圖2A-D所示的形狀族外，還存在其他的形狀族，這樣的輪廓也視為在本發(fā)明的范圍內(nèi)。類似地，其他目標(biāo)輪廓的形狀族雖然未在本文中描述，但也視為在本發(fā)明的范圍內(nèi)。圖2A表示形狀310，除了輪廓上所有的點(diǎn)都在一個(gè)方向上偏離目標(biāo)形狀外，它沒(méi)有顯示出偏離目標(biāo)輪廓形狀的系統(tǒng)模式。圖2B是“水平/豎直”形狀320，其中兩個(gè)部分322被“擠進(jìn)去”了，相對(duì)于目標(biāo)輪廓形狀305產(chǎn)生負(fù)偏差，而在擠進(jìn)去的部分322之間的第三部分“突出來(lái)”了，與目標(biāo)輪廓305形成正偏差。圖2C是“拉入”形狀330，其中物體的三個(gè)部分332被“擠進(jìn)去”了，與目標(biāo)輪廓形狀305形成負(fù)偏差，而在兩個(gè)擠進(jìn)去的部分332之間的第三部分“突出來(lái)”了，與目標(biāo)輪廓305形成正偏差。圖2D是“拉出”形狀340，其中物體的部分342被“拉出來(lái)”了，與目標(biāo)輪廓形狀305形成正偏差，提供了比目標(biāo)輪廓形狀更接近于矩形或方框形的形狀。當(dāng)生產(chǎn)一組陶瓷體時(shí)，它們中常常有許多表現(xiàn)出對(duì)目標(biāo)輪廓形狀的偏離，所述偏離可能符合本文所討論的一個(gè)或多個(gè)形狀族。當(dāng)采用例如本文所揭示的一種或多種測(cè)量技術(shù)測(cè)得一組陶瓷體的這些偏差時(shí)，可計(jì)算每個(gè)陶瓷體相對(duì)于目標(biāo)輪廓形狀的平均偏差量。擠出之后，通常干燥濕體，得到生坯體，然后對(duì)生坯體進(jìn)行燒成，得到陶瓷體。在這些處理階段，通常情況是，不僅相對(duì)于一組陶瓷體的目標(biāo)輪廓形狀的平均偏差量增大，而且該組陶瓷體的變化率(例如標(biāo)準(zhǔn)偏差)也增大。圖3以圖形方式說(shuō)明了這種演變，其中“圓度”是為一組擠出、干燥，然后燒成的部件測(cè)定的。增大的圓度對(duì)應(yīng)于與目標(biāo)輪廓形狀的更大總體偏差。圖3所示曲線410顯示了濕態(tài)陶瓷體的圓度數(shù)據(jù)。曲線420顯示了生坯(SP干燥之后)狀態(tài)的陶瓷體的圓度數(shù)據(jù)。曲線430顯示了燒成之后的陶瓷體的圓度。可以看出，擠出之后，起先在濕體上看到的與目標(biāo)輪廓形狀的偏差在干燥和燒成之后傾向于擴(kuò)大。具體而言，濕體的平均圓度經(jīng)計(jì)算為0. 0183，生坯體的平均圓度經(jīng)計(jì)算為0. 0221，而燒成體的平均圓度經(jīng)計(jì)算為0. 0253。就圓度而言,濕體的準(zhǔn)偏差為0. 00091,生還體的標(biāo)準(zhǔn)偏差為0. 00275，燒成體的標(biāo)準(zhǔn)偏差為0. 00586。至于燒成，若不注意制件在窯中相對(duì)于窯內(nèi)溫度梯度的取向(例如當(dāng)制件相對(duì)于溫度梯度的取向是隨機(jī)方向時(shí))，則可預(yù)期與預(yù)定目標(biāo)輪廓形狀的平均偏差會(huì)擴(kuò)大或增大。
反過(guò)來(lái)，申請(qǐng)人驚奇地發(fā)現(xiàn)，當(dāng)生坯體相對(duì)于窯內(nèi)溫度梯度系統(tǒng)取向時(shí)，所得燒成陶瓷體的測(cè)定形狀與預(yù)定目標(biāo)輪廓形狀的平均偏差會(huì)小于生坯體的測(cè)定形狀與預(yù)定目標(biāo)輪廓形狀的平均偏差。這樣就能在陶瓷體的生產(chǎn)中，使更高百分比的陶瓷體符合客戶的規(guī)格要求，或者換句話說(shuō)，精品數(shù)量增多，從而有可能大幅度節(jié)省成本。它還可降低與燒成有關(guān)的其他缺陷如龜裂或者不可接受的熱沖擊的發(fā)生率。生坯體相對(duì)于窯內(nèi)熱梯度的取向可與生坯體所表現(xiàn)出來(lái)的“形狀族”或者與目標(biāo)輪廓形狀的偏差模式關(guān)聯(lián)起來(lái)。在給定的一組擠出條件下，來(lái)自給定批次的材料的多數(shù)(或者至少多個(gè))生坯體在擠出和干燥之后，與目標(biāo)輪廓形狀的偏差常常表現(xiàn)出系統(tǒng)的模式，所述模式與常見(jiàn)形狀族一致，如上文所討論的示例性形狀族。當(dāng)在生產(chǎn)過(guò)程中觀察到這種現(xiàn)象時(shí)，可使生坯體以一定方式相對(duì)于窯內(nèi)溫度梯度取向，以便在燒成過(guò)程中有效地抵消生坯體在前面發(fā)生的走形，從而使該組陶瓷體整體上減小與目標(biāo)輪廓形狀的總偏差量。在一些示例性實(shí)施方式中，至少多數(shù)生坯體相對(duì)于窯內(nèi)溫度梯度的取向相同。例如,至少60%，又如至少70%，再如至少80%，還如至少90%的生坯體相對(duì)于窯內(nèi)溫度梯度的取 向相同。在一些不例性實(shí)施方式中，所有生還體相對(duì)于窯內(nèi)溫度梯度的取向相同。例如，對(duì)于具有圖2C所示走形模式的生坯體，申請(qǐng)人驚奇地發(fā)現(xiàn)，在燒成過(guò)程中對(duì)生坯體進(jìn)行取向，使生坯體進(jìn)窯時(shí)，兩個(gè)擠進(jìn)去的部分之間的突出部分與溫度梯度對(duì)齊，可導(dǎo)致所得陶瓷體的測(cè)定形狀與預(yù)定目標(biāo)輪廓形狀的平均偏差小于生坯體的測(cè)定形狀與預(yù)定目標(biāo)輪廓形狀的平均偏差。在下面的實(shí)施例中將更詳細(xì)地討論這個(gè)發(fā)現(xiàn)。在一些示例性實(shí)施方式中，生坯體包含擠出線，所述擠出線一般平行于其縱軸，沿著它們的一段外周緣延伸。申請(qǐng)人發(fā)現(xiàn)，當(dāng)生坯體具有圖2C所示的走形模式時(shí)，擠出線往往與兩個(gè)擠進(jìn)去的部分之間的突出部分相交。因此，可將生坯體放入窯中，使擠出線與溫度梯度對(duì)齊。對(duì)于放在窯中的至少大部分生坯體，如放在窯中的全部生坯體，擠出線可與溫度梯度對(duì)齊。本文所揭示的方法可應(yīng)用于隧道窯內(nèi)形成的陶瓷體以及其他類型的窯(如間歇窯)內(nèi)形成的陶瓷體。當(dāng)使用隧道窯時(shí)，生坯體一般沿穿過(guò)隧道窯的方向移動(dòng)，溫度梯度大致平行于生坯體移動(dòng)的方向。當(dāng)生坯體具有如上所述的擠出線時(shí)，在示例性實(shí)施方式中，擠出線可面向生坯體移動(dòng)的方向。對(duì)于放在窯內(nèi)的至少大部分生坯體，包括放在窯內(nèi)的全部生坯體，擠出線可面向生坯體移動(dòng)的方向。當(dāng)使用間歇窯且生坯體包含擠出線時(shí)，擠出線可與溫度梯度對(duì)齊。對(duì)于放在窯中的至少大部分生坯體，包括放在窯中的全部生坯體，擠出線可與溫度梯度對(duì)齊。除了本文所述的形狀模式，如圖2A-D所示的形狀模式外，擠出之后也可存在其他形狀模式。圖4繪出了部件的測(cè)定截面，采用的是主元分析法(PCA)。從圖4可以看出，該部件具有兩個(gè)突出部分，它們彼此大致成90度的關(guān)系。在這些及其他情況下，可通過(guò)多種方式調(diào)節(jié)溫度梯度以及部件相對(duì)于溫度梯度所取的方向，使得陶瓷體的測(cè)定形狀與預(yù)定目標(biāo)輪廓形狀的平均偏差小于相應(yīng)生坯體的測(cè)定形狀與預(yù)定目標(biāo)輪廓形狀的平均偏差。例如，當(dāng)采用隧道窯，使得生坯體在窯內(nèi)沿一個(gè)方向移動(dòng)時(shí)，至少在制件處于窯內(nèi)的部分時(shí)間，包括制件處于窯內(nèi)的全部時(shí)間里，可引入與該制件移動(dòng)方向正交或斜交的溫度梯度。例如，在至少一組示例性實(shí)施方式中，可在窯內(nèi)動(dòng)態(tài)地弓I入第二溫度梯度，其中第二溫度梯度一般與第一溫度梯度正交或垂直，而第一溫度梯度一般例如平行于制件移動(dòng)的方向。兩種溫度梯度的組合可產(chǎn)生與制件移動(dòng)方向斜交的總體溫度梯度?？稍谥萍幱诟G內(nèi)的全部時(shí)間或者僅部分時(shí)間里存在第二溫度梯度。例如，在第一給定時(shí)間Tl，當(dāng)制件處于窯內(nèi)某個(gè)位置時(shí)，制件可僅受第一溫度梯度作用。在第二給定時(shí)間T2，當(dāng)制件處于窯內(nèi)另一個(gè)位置時(shí)，制件可同時(shí)受第一溫度梯度和第二溫度梯度作用。也可以發(fā)生相反的情況。在第一給定時(shí)間Tl，當(dāng)制件處于窯內(nèi)某個(gè)位置時(shí)，制件可同時(shí)受第一和第二溫度梯度作用。在第二給定時(shí)間T2，當(dāng)制件處于窯內(nèi)另一個(gè)位置時(shí)，制件可僅受第一溫度梯度作用。上面結(jié)合隧道窯和第二溫度梯度討論的一般原理同樣也適用于其他類型的窯，如間歇窯。當(dāng)在間歇窯(以及隧道窯)中時(shí)，使制件相對(duì)于溫度梯度取向的參考點(diǎn)可以是例如上面所討論的擠出線。因此，在間歇窯中，擠出線不僅可以與溫度梯度對(duì)齊，也可與溫度梯 度正交或斜交?？稍谥萍幱诟G內(nèi)的全部時(shí)間或者僅部分時(shí)間里存在第二溫度梯度。例如，在第一給定時(shí)間Tl，制件可僅受第一溫度梯度作用。在第二給定時(shí)間T2，制件可同時(shí)受第一溫度梯度和第二溫度梯度作用。也可以發(fā)生相反的情況。在第一給定時(shí)間Tl，制件可同時(shí)受第一溫度梯度和第二溫度梯度作用。在第二給定時(shí)間T2，制件可僅受第一溫度梯度作用。無(wú)論是在隧道窯還是間歇窯中，可通過(guò)任何手段將第二溫度梯度動(dòng)態(tài)地引入窯中，使得相對(duì)于參考點(diǎn)或方向(如擠出線或者制件通過(guò)隧道窯的行進(jìn)方向)，例如，窯的左側(cè)比窯的右側(cè)更熱，或者窯的右側(cè)比窯的左側(cè)更熱。第二溫度梯度不必在每種情況下都存在于同一時(shí)間(或者同一位置)，具體取決于例如引入窯內(nèi)的生坯體的形狀特點(diǎn)。例如，具有一類主要形狀特點(diǎn)(或形狀族)的第一組生坯體可能要求在一個(gè)或多個(gè)時(shí)間(或位置)將第二溫度梯度引入窯內(nèi)，而具有另一類主要形狀特點(diǎn)(或形狀族)的第二組生坯體可能也要求在一個(gè)或多個(gè)時(shí)間(或位置)將第二溫度梯度引入窯內(nèi)，但引入第二組的時(shí)間(或位置)至少在一些方面不同于引入第一組的時(shí)間(或位置)。無(wú)論是在隧道窯還是間歇窯中，第二溫度梯度的大小和方向在不同情況下也可變化。例如，具有一類主要形狀特點(diǎn)(或形狀族)的一組生坯體可能要求在不同的時(shí)間(或位置)引入附加溫度梯度，其中至少一個(gè)附加溫度梯度高于其他附加溫度梯度。或者，具有一類主要形狀特點(diǎn)(或形狀族)的一組生坯體可能要求在不同的時(shí)間(或位置)引入附加溫度梯度，其中至少一個(gè)附加溫度梯度導(dǎo)致窯的右側(cè)比左側(cè)更熱，至少一個(gè)附加溫度梯度導(dǎo)致窯的左側(cè)比右側(cè)更熱。本發(fā)明不限于生產(chǎn)任何特定類型的陶瓷體，可用于制造包含以下物質(zhì)中至少一種物質(zhì)的陶瓷體堇青石、鈦酸鋁(AT)、多鋁紅柱石、氧化鋁(A1203)、鋯石、堿金屬和堿土金屬鋁硅酸鹽、尖晶石、鈣鈦礦、氧化鋯、氧化鈰、碳化硅(SiC)、氮化硅(Si3N4)、氮氧化硅鋁(SiAlON)和沸石。用于制備這種陶瓷的原料和成分包括本領(lǐng)域的技術(shù)人員已知的那些原料和成分。所述成分可在研磨機(jī)或犁刀式混合機(jī)中混合?？梢陨儆谑古纤芑璧牧考尤肴軇Ｓ盟魅軇r(shí)，水使粘合劑和粉狀粒子水合。若需要，隨后可在混合物中加入表面活性劑和/或潤(rùn)滑油，使粘合劑和粉狀粒子被浸潤(rùn)。然后，可使用任何適合使批料塑化的混合機(jī)，例如但不限于雙螺桿擠出機(jī)/混合機(jī)、螺旋混合機(jī)、研磨混合機(jī)或雙臂混合機(jī)等，通過(guò)剪切上面形成的濕混合物使前體批料塑化。塑化程度取決于組分(例如粘合劑、溶劑、表面活性劑、潤(rùn)滑油和/或無(wú)機(jī)物)的濃度、組分的溫度、對(duì)批料所做的功的多少、剪切速率和擠出速度。在另一個(gè)步驟中，可擠出組合物，形成蜂窩狀生坯體。擠出可用能提供低剪切至中等剪切的設(shè)備完成。例如，液壓柱塞式擠出機(jī)或兩級(jí)脫氣單螺旋擠出機(jī)是低剪切設(shè)備。單螺桿擠出機(jī)是中等剪切設(shè)備。擠出可豎直或水平進(jìn)行。應(yīng)當(dāng)理解，本文所述的蜂窩體可具有任何方便的尺寸和形狀，所述實(shí)施方式適用于使塑性粉末混合物成形的所有方法。所述方法特別適合生產(chǎn)多孔整體件如蜂窩體。多孔體可用于許多應(yīng)用，如催化、吸附、電熱催化劑、過(guò)濾器(如柴油機(jī)微粒過(guò)濾器、熔融金屬過(guò)濾器)、再生器芯子等。 一般而言，蜂窩體的密度約為235個(gè)孔/厘米2 (約1500個(gè)孔/英寸2) -15個(gè)孔/厘米2 (約100個(gè)孔/英寸2)。通過(guò)本發(fā)明方法制備的蜂窩體的例子可以是具有約94個(gè)孔/厘米2 (約600個(gè)孔/英寸2)，或者約62個(gè)孔/厘米2 (約400個(gè)孔/英寸2)，每個(gè)孔的壁厚度約為0. Imm (4密耳)的蜂窩體，但應(yīng)當(dāng)理解，本發(fā)明不限于這樣的蜂窩體。典型的壁厚度可以是約0. 07-0. 6mm (約3_25密耳)，包括約0. 18-0. 33mm (約7_13密耳)，但厚度也可以是約0. 02-0. 048mm (1-2密耳)。下面通過(guò)實(shí)施例進(jìn)一步闡明本發(fā)明及所附權(quán)利要求的范圍。實(shí)施例隧道窯包含平行于生坯制件從窯中穿過(guò)的方向的溫度梯度。堇青石生坯體通常具有圖2C所示的形狀族特點(diǎn)，將多個(gè)所述生坯體放在20輛窯車(chē)上，置于窯中燒成陶瓷體，其中17輛窯車(chē)上的生坯體隨機(jī)取向，另3輛窯車(chē)上的生坯體全都這樣取向，即它們的擠出線面向生坯體從窯中穿過(guò)的方向(也就是說(shuō)，在生坯體入窯時(shí)，每個(gè)生坯體上的擠出線大體與溫度梯度對(duì)齊)。利用激光測(cè)徑坐標(biāo)測(cè)量法(LGCM)測(cè)量每個(gè)生坯體入窯之前的尺寸特征以及每個(gè)陶瓷體出窯之后的尺寸特征，利用每個(gè)生坯體和陶瓷體周緣的多個(gè)點(diǎn)測(cè)定每個(gè)生坯體和陶瓷體的圓度。圖5A繪出了生坯體和燒成體的平均圓度，圖5B繪出了生坯體和燒成體的圓度標(biāo)準(zhǔn)偏差。從圖5A可以看出，對(duì)于那3輛窯車(chē)上取向成擠出線全部面向行進(jìn)方向(用三角形標(biāo)記)的制件，其燒成體的平均圓度小于生坯體的平均圓度(也就是說(shuō)，燒成之后與預(yù)定目標(biāo)輪廓形狀的平均偏差小于燒成之前與預(yù)定目標(biāo)輪廓形狀的平均偏差)。燒成之后，它們也比另17輛窯車(chē)上隨機(jī)取向的制件(用菱形標(biāo)記)具有更低的平均圓度，其中另17輛窯車(chē)上隨機(jī)取向的制件作為燒成體時(shí)比作為生坯體時(shí)具有更高的平均圓度。除非另有明確說(shuō)明，否則，不應(yīng)將本文所述的任何方法解釋為必須按照特定的順序進(jìn)行其步驟。因此，當(dāng)方法權(quán)利要求實(shí)際上沒(méi)有陳述其步驟應(yīng)遵循的順序的時(shí)候，或者當(dāng)權(quán)利要求或說(shuō)明書(shū)中沒(méi)有另外具體說(shuō)明所述步驟應(yīng)限于特定順序的時(shí)候，不應(yīng)推斷任何特定順序。對(duì)本領(lǐng)域的技術(shù)人員顯而易見(jiàn)的是，在不偏離所附權(quán)利要求書(shū)所指出的本發(fā)明的范圍和精神的情況下，可以對(duì)本發(fā)明進(jìn)行各種修改和變動(dòng)。因?yàn)楸绢I(lǐng)域的技術(shù)人員可以想到所述實(shí)施方式的融合了本發(fā)明精神和實(shí)質(zhì)的各種改良組合、子項(xiàng)組合和變化，應(yīng)認(rèn)為本發(fā)明包括所附權(quán)利要求書(shū)范圍內(nèi)的全部?jī)?nèi)容及其等同內(nèi)容?！?br> 權(quán)利要求
1.一種制備陶瓷體的方法，所述方法包括 擠出生坯體，將所述生坯體擠出成預(yù)定目標(biāo)輪廓形狀，其中至少一些生坯體的測(cè)定形狀與預(yù)定目標(biāo)輪廓形狀至少有部分偏差； 在窯中對(duì)所述生坯體進(jìn)行燒成，制成陶瓷體，其中，生坯體在燒成的過(guò)程中相對(duì)于窯內(nèi)溫度梯度取向，使所述陶瓷體的測(cè)定形狀與預(yù)定目標(biāo)輪廓形狀的平均偏差小于生坯體的測(cè)定形狀與所述預(yù)定目標(biāo)輪廓形狀的平均偏差。
2.如權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，所述生坯體和陶瓷體與預(yù)定目標(biāo)輪廓形狀的偏差通過(guò)采用激光測(cè)徑坐標(biāo)測(cè)量法(LGCM)的技術(shù)測(cè)定。
3.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述技術(shù)利用至少一種選自下組的參數(shù)模板值、管規(guī)值和圓度。
4.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述技術(shù)采用主元分析法(PCA)。
5.如權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，所述窯是隧道窯。
6.如權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，所述生坯體沿隧道窯內(nèi)的一個(gè)方向移動(dòng)，所述溫度梯度平行于所述生坯體移動(dòng)的方向。
7.如權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，所述生坯體包含擠出線，其中所述擠出線面向生坯體移動(dòng)的方向。
8.如權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，所述生坯體沿隧道窯內(nèi)的一個(gè)方向移動(dòng)，所述溫度梯度與所述生坯體移動(dòng)的方向正交或斜交。
9.如權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，所述窯是間歇窯。
10.如權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，所述生坯體包含擠出線，其中所述擠出線與溫度梯度對(duì)齊。
11.如權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，所述生坯體包含擠出線，其中所述擠出線與溫度梯度正交或斜交。
12.一種通過(guò)如權(quán)利要求I所述的方法制備的陶瓷體。
13.如權(quán)利要求12所述的陶瓷體，其特征在于，所述窯是隧道窯。
14.如權(quán)利要求13所述的陶瓷體，其特征在于，所述生坯體沿隧道窯內(nèi)的一個(gè)方向移動(dòng)，所述溫度梯度平行于所述生坯體移動(dòng)的方向。
15.如權(quán)利要求14所述的陶瓷體，其特征在于，所述生坯體包含擠出線，其中所述擠出線面向生坯體移動(dòng)的方向。
16.如權(quán)利要求13所述的陶瓷體，其特征在于，所述生坯體沿隧道窯內(nèi)的一個(gè)方向移動(dòng)，所述溫度梯度與所述生坯體移動(dòng)的方向正交或斜交。
17.如權(quán)利要求12所述的陶瓷體，其特征在于，所述窯是間歇窯。
18.如權(quán)利要求17所述的陶瓷體，其特征在于，所述生坯體包含擠出線，其中所述擠出線與溫度梯度對(duì)齊。
19.如權(quán)利要求18所述的陶瓷體，其特征在于，所述生坯體包含擠出線，其中所述擠出線與溫度梯度正交或斜交。
20.一種制備陶瓷體的方法，所述方法包括 擠出生坯體，將所述生坯體擠出成預(yù)定目標(biāo)輪廓形狀，其中至少一些生坯體的測(cè)定形狀與預(yù)定目標(biāo)輪廓形狀至少有部分偏差；在窯中對(duì)所述生坯體進(jìn)行燒成，制成陶瓷體，其中，至少大部分生坯體在燒成過(guò)程中相對(duì)于窯內(nèi)溫度梯度的取向相同。
21.如權(quán)利要求20所述的方法，其特征在于，所有生坯體相對(duì)于窯內(nèi)溫度梯度的取向相同。
22.如權(quán)利要求21所述的方法，其特征在于，所述窯是隧道窯。
23.如權(quán)利要求22所述的方法，其特征在于，所述生坯體沿隧道窯內(nèi)的一個(gè)方向移動(dòng)，所述溫度梯度平行于所述生坯體移動(dòng)的方向。
24.如權(quán)利要求22所述的方法，其特征在于，所述生坯體包含擠出線，其中所述擠出線面向生坯體移動(dòng)的方向。
25.如權(quán)利要求22所述的方法，其特征在于，所述生坯體沿隧道窯內(nèi)的一個(gè)方向移動(dòng)，所述溫度梯度與所述生坯體移動(dòng)的方向正交或斜交。
26.如權(quán)利要求21所述的方法，其特征在于，所述窯是間歇窯。
27.如權(quán)利要求26所述的方法，其特征在于，所述生坯體包含擠出線，其中所述擠出線與溫度梯度對(duì)齊。
28.如權(quán)利要求26所述的方法，其特征在于，所述生坯體包含擠出線，其中所述擠出線與溫度梯度正交或斜交。
29.如權(quán)利要求20所述的方法，其特征在于，所述陶瓷體的測(cè)定形狀與預(yù)定目標(biāo)輪廓形狀的平均偏差小于生坯體的測(cè)定形狀與預(yù)定目標(biāo)輪廓形狀的平均偏差。
全文摘要
一種制備陶瓷體的方法，所述方法包括在燒成過(guò)程中，使陶瓷體相對(duì)于窯內(nèi)溫度梯度系統(tǒng)取向。陶瓷體相對(duì)于溫度梯度系統(tǒng)取向可使測(cè)得的陶瓷體形狀相對(duì)于預(yù)定目標(biāo)輪廓形狀的平均偏差小于陶瓷體相對(duì)于溫度梯度隨機(jī)取向時(shí)產(chǎn)生的平均偏差。
文檔編號(hào)C04B38/00GK102951907SQ201210306338
公開(kāi)日2013年3月6日 申請(qǐng)日期2012年8月24日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月25日
發(fā)明者D·E·麥克考雷, A·N·羅德保恩, D·R·小特里西, C·A·沃林諾 申請(qǐng)人:康寧股份有限公司