高孔隙率陶瓷的快速烧制方法_3

文档序号:9815857阅读:来源:国知局
中,可以通过使用不 同类型的耐火架来改变窑内气氛中的氧气水平。例如,在一些实施方式中,耐火架可包含碳 化硅。在其它实施方式中,耐火架可包含与被烧制的蜂窝陶瓷体生坯相同的材料。耐火架的 几何构型还可对窑内气氛中的氧气水平产生帮助。例如,在一些实施方式中,耐火架可为具 有任意合适厚度的固体板。在其它实施方式中,耐火架可为其中具有孔的板;这些孔可以任 意合适的数量或几何构型存在。在其它实施方式中,耐火架可为环形。应当理解的是,可以 在不偏离本发明的范围的情况下使用其它耐火架组成和几何构型。
[0037]第二阶段
[0038] 在一些实施方式中,本烧制方法的第二阶段可包括将蜂窝陶瓷体生坯从在第一阶 段中达到的最高温度加热至高于或等于大约800°C的第二温度。在一些实施方式中,本方法 的第二阶段可包括将蜂窝陶瓷体生坯从在第一阶段中达到的最高温度加热至低于或等于 大约1000°C的第二温度。在另外一些实施方式中,本烧制方法的第二阶段可包括将蜂窝陶 瓷体生坯从在第一阶段中达到的最高温度加热至大约900°C。
[0039] 第一阶段中的加热速率可取决于被烧制的蜂窝陶瓷体的尺寸。如上所述,更大的 蜂窝陶瓷体尺寸可能具有更大的A T,而更小的蜂窝陶瓷体可能在相同的加热速率下具有 更小的△ T。虽然蜂窝陶瓷体在第二阶段中的应力和△ T可能高于第一阶段,但是第二阶段 中的应力和ΔΤ不会很大,因此,仍然可以在根据一些实施方式的烧制方法的第二阶段中使 用相对较高的加热速率,特别是当被烧制的蜂窝陶瓷体具有更小的尺寸时。在一些实施方 式中,第二阶段中的加热速率可大于或等于大约90°C/小时。在一些实施方式中,第二阶段 中的加热速率可小于或等于大约150°C/小时,或甚至小于或等于125°C/小时。在其它实施 方式中,第二阶段中的加热速率可为大约90°C/小时、或甚至为大约125°C/小时。在一些实 施方式中,第二阶段中的加热速率可为大约150°C/小时。
[0040] 在一些实施方式中,用于直径小于或等于大约5.6英寸的陶瓷体的第二阶段中的 最大加热速率可小于或等于大约150°C/小时。在一些实施方式中,用于直径小于或等于大 约8.0英寸的陶瓷体的第二阶段中的最大加热速率可小于或等于大约125°C/小时。
[0041] 第二阶段中的加热速率可与第一阶段中的最大加热速率相同。因此,不对第二加 热阶段中的窑内气氛中的氧气量作特别限定,且可以将该氧气量设定为环境条件。在一些 实施方式中,第二阶段中的加热装置内的气氛中的氧气量可为大约4体积%~大约15体 积%、或甚至为大约7体积%~13体积%。在一些实施方式中,第二阶段中的加热装置内的 气氛中的氧气量可以为加热装置的最大设定值,该最大设定值可低于环境条件。
[0042]在一些实施方式中,第二阶段中的加热速率可与第一阶段中所使用的最大加热速 率相同。因此,在第一阶段中使用单一加热速率的实施方式中,第二阶段中的加热速率可与 第一阶段中的加热速率相同。在这些实施方式中,可以将蜂窝陶瓷体生坯从室温加热至高 于或等于800°C的第一温度。在一些实施方式中,可以将蜂窝陶瓷体生坯从室温加热至低于 或等于大约l〇〇〇°C、或甚至低于或等于大约900°C的第一温度。在一些实施方式中,可以大 于或等于90 °C的加热速率将蜂窝陶瓷体生坯从室温加热至高于或等于大约800°C的第一温 度。在一些实施方式中,加热速率可小于或等于大约150°C/小时,或甚至小于或等于125°C/ 小时。在这些实施方式中,第二阶段中的氧气量可为大约4体积%~大约15体积%、或甚至 为大约7体积%~13体积%。在一些实施方式中,第二阶段中的加热装置内的气氛中的氧气 量可以为最大设定值。
[0043]第三阶段
[0044] 在一些实施方式中,本烧制方法的第三阶段可包括将蜂窝陶瓷体生坯从在第二阶 段中达到的最高温度加热至第三温度。第三温度可高于或等于1050°C,或甚至高于或等于 大约1100 °C。在一些实施方式中,第三温度可为大约1200 °C。
[0045] 最高△ T以及蜂窝陶瓷体中的最大应力可在第三阶段的温度范围内出现。因此,在 一些实施方式中,第三阶段中的加热速率可明显低于第一和第二阶段的加热速率以降低A T的变化速率,从而降低可导致蜂窝陶瓷体开裂的应力。
[0046] 第三阶段的加热速率可足以去除在将蜂窝陶瓷体生坯加热至第二温度之后残留 于其中的碳材料。在一些实施方式中,第三阶段中的加热速率可小于第一和第二阶段中采 用的加热速率。在一些实施方式中,第三阶段中的加热速率可小于或等于大约70°C/小时、 或甚至小于或等于大约50°C/小时。在一些实施方式中,第三阶段中的加热速率可大于或等 于60°C/小时。在一些实施方式中,第三阶段中的加热速率可小于或等于大约25°C/小时、或 甚至小于或等于大约20°C/小时。在一些实施方式中,第三阶段中的加热速率可小于或等于 大约15 °C /小时,包括保温过程。在一些第二阶段的加热速率为大约150 °C /小时的实施方式 中,第三阶段中的加热速率可从大于或等于大约50°C/小时至小于或等于大约70°C/小时、 或甚至从大约或等于大约60°C/小时至小于或等于大约66 °C/小时。在一些第二阶段的加热 速率小于或等于大约125°C/小时的实施方式中,第三阶段中的加热速率可小于或等于大约 50°C/小时、或甚至小于或等于大约20°C/小时,包括保温过程。
[0047]蜂窝陶瓷体的尺寸未必会对第三阶段中的加热速率产生影响,因此可以在第三阶 段中以相同的加热速率对所有尺寸的蜂窝陶瓷体进行加热。然而,用于更大的蜂窝陶瓷体 的第三阶段中的加热速率可以低于用于更小的蜂窝陶瓷体的第三阶段中的加热速率,以降 低A T的变化速率,如上所述,更大的蜂窝陶瓷体可采用更高的△ T的变化速率。例如,用于 直径小于或等于大约5.6英寸的陶瓷体的第三阶段中的最大加热速率可小于或等于大约70 °C/小时。在一些实施方式中,用于直径小于或等于大约8.0英寸的陶瓷体的第三阶段中的 最大加热速率可小于或等于大约20°C/小时。
[0048]第三阶段中的加热速率可处于一个较低的水平(例如低于或等于第一阶段中的加 热速率),以致与第二阶段相同的是,不对第三阶段中的窑内气氛中的氧气水平作特别限 定,且该氧气水平可为环境水平。因此,在一些实施方式中,第三阶段中的窑内气氛中的氧 气量可为大约5体积%~大约15体积%、或甚至为大约8%~13%。
[0049] 第四阶段
[0050] 在一些实施方式中,烧制方法的第四阶段可包括将蜂窝陶瓷体从第三阶段中的最 高温度加热至最高均热温度。最高均热温度可高于大约1200°C或甚至高于大约1300°C。在 一些实施方式中,最高均热温度可高于大约1400°C。可以将蜂窝陶瓷体在最高均热温度下 保温预定长度的时间。不对在最高均热温度下的保温时间作特别限定,其可以是用于形成 合适性质的所需时长。将蜂窝陶瓷体加热至最高均热温度后,将其在环境条件下冷却至室 温。该冷却可以通过将蜂窝陶瓷体从加热装置中移出来进行,或通过允许环境空气吹入和/ 或吹过窑来进行。
[0051] 为了描述和限定本文所述的实施方式,需要注意的是,术语"基本上"和"大约"在 本文中用来表示可由任何定量比较、数值、测量或其它表示方法造成的内在不确定性程度。 术语"基本上"和"大约"在本文中还用来表示数量的表达值与所述的参比值的偏离程度,这 种偏离不会导致所讨论的主题的基本功能发生改变。
[0052]如本文所用,当针对以英寸表示的测量结果时,术
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