蜂窝陶瓷基材、蜂窝挤出模头以及蜂窝陶瓷基材的制造方法
【专利说明】蜂窝陶瓷基材、蜂窝挤出模头从及蜂窝陶瓷基材的制造方法
[0001 ]本申请根据35U.S.C.§120,要求2013年9月23日提交的美国申请系列号第14/033， 883号的优先权，本文W该申请为基础并将其全文通过引用结合于此。
技术领域
[0002] W下说明书一般地设及基材、用于制造基材的挤出模头W及基材的制造方法，更 具体地，设及蜂窝陶瓷基材、蜂窝挤出模头W及蜂窝陶瓷基材的制造方法。
【背景技术】
[0003] 在汽车工业中，通常采用蜂窝陶瓷基材来支撑催化剂，从而减少来自内燃机的有 害排放物。通常来说，此类陶瓷基材包括限定了流动通道的壁的格子，其包括矩形(例如，正 方形)或者其他横截面形状。
【发明内容】
[0004] 在本文所述的例子中，可W通过如下方式产生蜂窝陶瓷基材:采用模头从陶瓷或 者形成陶瓷的材料批料进行挤出，所述模头的模头销钉布置成如下形状，该形状设计成相 对于各种属性(例如，开放正面区域、几何表面积和强度)来优化所得到的基材的流动通道 结构。优化的流动通道结构可W具有通道壁，所述通道壁具有凹的内表面和凹的角部分，从 而提供了例如是天然楠圆形的流动通道结构。该优化的流动通道结构可W在基本所有的测 量区域中产生改善的产品性能，包括通过使得角涂层积累最小化的涂覆效率。
[0005] 在第一个示例性方面，蜂窝陶瓷基材包括限定了流动通道的蜂窝网络的交叉壁的 格子，所述流动通道在蜂窝基材的入口端和出口端之间延伸。每条流动通道被多个交叉壁 的通道壁所限定，所述多个通道壁中的至少两个包括凹的内表面，其朝向对应流动通道的 中屯、，从凹的内表面的中屯、部分至朝向对应流动通道的中屯、的凹的角部分。凹的角部分是 所述多个通道壁中的每一个与所述多个通道壁中的另一个相交的地方。
[0006] 在第一个方面的一个例子中，至少一个流动通道的周界横截面形状基本由下式所 限定：
[0007]
[000引其中，a和b分别是通道壁的内表面沿着X方向和y方向的矩形拟合半长，所述通道 壁的内表面分别在y轴和X轴的任一侧限定了每条流动通道，
[0009] 其中，X和y分别表示Wx方向和y方向限定了每条流动通道的通道壁的内表面的坐 标(x，y)，
[0010] ^Φ ,-a < X < a,
[0011]其中，-b^^b，W及
[001^ 其中，η和m剧良定了通道壁的弯曲度的指数。
[0013] 在一个例子中，η和m中的至少一个约为2.5-10。在另一个例子中，a和b独立地约为 330微米至约1.829mm。在另一个例子中，η和m在所述多个流动通道上发生变化。
[0014] 在第一个方面的另一个例子中，通道壁绕着对应流通通道的中屯、连续弯曲。
[0015] 第一个方面可单独提供，或者与上文所述的第一个方面的任意一个或多个例子结 厶 1=1 〇
[0016] 在第二个示例性方面，提供了制造蜂窝陶瓷基材的方法。该方法包括通过蜂窝挤 出模头来挤出陶瓷或者形成陶瓷的批料材料，从而形成生巧蜂窝基材，所述生巧蜂窝基材 包括限定了流动通道的蜂窝网络的交叉壁的格子，所述流动通道在生巧蜂窝基材的入口端 和出口端之间延伸。每条流动通道被多个交叉壁的通道壁所限定，所述多个通道壁中的至 少两个包括凹的内表面，其朝向对应流动通道的中屯、，从凹的内表面的中屯、部分至朝向对 应流动通道的中屯、的凹的角部分。凹的角部分是所述多个通道壁中的每一个与所述多个通 道壁中的另一个相交的地方。该方法还包括对生巧蜂窝基材进行干燥，并将生巧蜂窝基材 烧制成蜂窝陶瓷基材。
[0017] 在第二个方面的一个例子中，至少一个流动通道的周界横截面形状基本由下式所 限定：
[001 引
[0019] 其中，a和b分别是通道壁的内表面沿着X方向和y方向的矩形拟合半长，所述通道 壁的内表面分别在y轴和X轴的任一侧限定了每条流动通道，
[0020] 其中，X和y分别表示Wx方向和y方向限定了每条流动通道的通道壁的内表面的坐 标(x，y)，
[0021] SΦ ,-a < X < a,
[0022]其中，-6^^13，从及
[0023] 其中，η和m是限定了通道壁的弯曲度的指数。在一个例子中，η和m中的至少一个约 为2.5-10。在另一个例子中，a和b独立地约为330微米至约1.829mm。在另一个例子中，η和m 在所述多个流动通道上发生变化。
[0024] 在第二个方面的另一个例子中，通道壁绕着对应流通通道的中屯、连续弯曲。
[0025] 第二个方面可单独提供，或者与上文所述的第二个方面的任意一个或多个例子结 么 η 〇
[0026] 在第Ξ个示例性方面，提供了蜂窝挤出模头，其构造成从陶瓷或者形成陶瓷的材 料的批料挤出蜂窝陶瓷基材。蜂窝挤出模头包括多个模头销钉，其布置在基质中并且相互 间隔开，从而限定了交叉槽的格子，所述交叉槽的格子限定在模头销钉外表面的模头销钉 之间。至少一个模头销钉的外表面处的外周界包括多个侧面，其通过对应的角部分接合，至 少两个凸侧朝向远离对应模头销钉的中屯、，从凸侧的中屯、部分至凸侧的对应角部分。至少 一个角部分W凸的方式朝向远离对应模头销钉的中屯、。
[0027] 在第Ξ个方面的一个例子中，至少一个壁槽限定在所述多个模头销钉的两个相邻 模头销钉的相对侧之间。每个相对侧分别W凸的方式相互朝向，从其中屯、部分到相对侧的 对应角部分。壁槽朝向两个相邻模头销钉的中屯、部分是凹的。
[0028] 在第Ξ个方面的另一个例子中，所述至少一个模头销钉的外表面的外周界的形状 基本由下式所限定：
[0029]
[0030] 其中，a和b分别是模头销钉的侧面沿着X方向和y方向的矩形拟合半长，所述模头 销钉的侧面分别在y轴侧和X轴的任一侧上，
[0031] 其中，X和y分别表示X方向和y方向的模头销钉的侧面的坐标(x，y)，
[0032] 其中，一a<x<a，
[00削其中，-6^^13，从及
[0034] 其中，η和m是模头销钉的侧面的弯曲度的指数。在一个例子中，η和m中的至少一个 约为2.5-10。在另一个例子中，a和b独立地约为330微米至约1.829mm。在另一个例子中，η和 m在所述多个模头销钉上发生变化。
[0035] 在第Ξ个方面的另一个例子中，每个模头销钉的侧面相互对称。
[0036] 在第Ξ个方面的另一个例子中，每个模头销钉的侧面绕着对应模头销钉的中屯、连 续弯曲。
[0037] 第Ξ个方面可单独提供，或者与上文所述的第Ξ个方面的任意一个或多个例子结 合。
【附图说明】
[0038] 参照附图，阅读本发明的W下详细描述，可W更好地理解本发明的上述方面、特征 和优点W及其他的方面、特征和优点，其中：
[0039] 图1所示是根据本发明的示例性方面的蜂窝陶瓷基材的一个例子的透视图；
[0040] 图2所示是根据本发明的示例性方面，沿图1的线2-2的蜂窝陶瓷基材的一个例子 的示意性截面图；
[0041] 图3所示是根据本发明的示例性方面，图2的视图3的蜂窝陶瓷基材的一个例子的 放大图；
[0042] 图4是图3的放大图；
[0043] 图5是图4的放大图；
[0044] 图6-12是类似于图3的放大图，但是显示各种替代示例性蜂窝陶瓷基材构造；
[0045] 图13显示了根据本发明的示例性方面，限定了蜂窝陶瓷基材的流动通道的弯曲度 的指数对于流动通道的惯性变化的影响的一个例子；
[0046] 图14显示了根据本发明的示例性方面，限定了蜂窝陶瓷基材的流动通道的弯曲度 的指数对于流动通道的抗碎片性(表示为有效额外网附连长度)的影响的一个例子；
[0047] 图15所示是根据示例性方面的蜂窝陶瓷基材关于有效额外通道壁厚度的一个例 子的放大图；
[004引图16显示了根据本发明的示例性方面，限定了蜂窝陶瓷基材的流动通道的弯曲度 的指数对于流动通道的开放正面区域的百分比下降的影响的一个例子；
[0049] 图17显示了根据本发明的示例性方面，限定了蜂窝陶瓷基材的流动通道的弯曲度 的指数对于流动通道的修补基面涂覆效率的有效角半径的影响的一个例子；
[0050] 图18所示是根据本发明的示例性方面的蜂窝陶瓷基材制造方法的一个例子的流 程图；
[0051] 图19所示是根据本发明的示例性方面的挤出设备的一个例子的示意图；
[0052] 图20所示是根据本发明的示例性方面，图19的视图20的模头元件的一个例子的部 分截面放大示意图；
[0053] 图21是模头元件沿图20的线21-21的部分截面图；
[0054] 图22是图21的部分放大图；W及
[0055] 图23-25是根据本发明的示例性方面的蜂窝陶瓷基材的例子的放大图。
【具体实施方式】
[0056] 在此将参照附图更完整地描述本发明，其中，附图中给出了示例性实施方式。只要 有可能，在所有附图中使用相同的附图标记来表示相同或类似的部分。但是，本发明可 许多不同的方式实施，不应被解读成局限于在此提出的实施方式。提供运些示例性实施方 式从而使得本发明同时是完全和完整的。
[0057] 图1所示是蜂窝陶瓷基材102的一个例子的透视图。蜂窝陶瓷基材102不一定按照 比例绘制，并且仅仅显示了蜂窝陶瓷基材102的一个示例性示意图。蜂窝陶