专利名称：陶瓷结构和制造陶瓷结构的方法
技术领域：
本发明涉及陶瓷结构以及对生坯结构进行烧制以制造陶瓷结构的方法。
背景技术：
环境方面的问题促使全世界很多地方的人们履行对内燃机和其他系统的排放要求。多孔陶瓷结构，例如堇青石陶瓷结构，经常用于燃烧系统和其它系统，用来从流体中过滤和除去微粒，例如从废气除去烟炱和灰分。这些结构通常使用原料的混合物制备，例如对于堇青石结构，所述原料混合物包含能够在烧制的时候形成堇青石的基本陶瓷材料(例如粘土和滑石)，粘合剂(例如有机纤维素醚，例如水溶性甲基纤维素(methocel，甲基纤维素)或羟丙基甲基纤维素)，以及成孔剂(例如淀粉)。将所述原料的混合物形成生坯结构， 通常将其挤出形成构造成使得气体从中流过的通道或孔道的网络(有时候称作蜂窝体)。 然后对生坯结构进行烧制，形成最终的陶瓷产品，例如堇青石微粒过滤器。这些微粒过滤器可以包括，但不限于柴油机微粒过滤器，有时候按照它们的尺寸、 所使用的车辆的类型以及/或者过滤器的应用来分类。例如，轻型柴油机(LDD)过滤器的直径通常等于或小于7英寸，通常用于具有无法预测的发动机工作循环(例如苛刻工作循环)的车辆，例如轿车和轻型卡车。重型(HDD)过滤器的直径通常等于或大于9英寸，通常用于具有可预测的发动机工作循环的车辆，例如大的重型卡车(例如半挂车和/或其他工业拖车)。为了在制造陶瓷结构(例如LDD、HDD以及其他种类的微粒过滤器和/或微孔陶瓷结构)时获得提高的效率，最好缩短对生坯结构进行烧制以制造最终陶瓷结构所用的时间。但是，在一些情况下，在烧制循环中过快地升高温度会导致最终陶瓷结构中产生不良的裂纹，例如在结构的内部产生裂纹。因此人们按常规通过减缓烧制循环的方式来处理产品残存性(例如消除裂纹)的问题。换而言之，可以在较长的时间段内将烧制温度升高到峰值温度，以避免对生坯结构加热过快而导致产生裂纹。人们已采用其它的方法来消除和/或最大程度减少裂纹，这些方法包括在低氧环境中进行烧制，改变生坯结构的原料组成，以及/或者使用烧制添加剂等。但是这些技术可能是产品专有的，因此在获得合乎需要的结果之前，可能需要进行大量的反复试验。一些技术还可能因使用较贵的材料以及/或者在烧制的时候使用气体物料而造成成本较高。因此，人们希望提供一种对生坯结构进行烧制以制造陶瓷结构的方法，该方法能够最大程度缩短烧制循环的长度，同时减少和/或消除裂纹，由此为各种各样的产品提高残存性，所述产品包括例如较大的微孔陶瓷结构，例如HDD。还希望提供一种对多孔陶瓷结构进行烧制的方法，该方法无需添加昂贵的气体和/或烧制添加剂，同时能够提高产品的残存性。
发明概述本发明可以解决上述一个或多个问题，并且/或者能够表明上文所述的一种或多种合乎需要的特征。通过以下的描述，可以明白其它的特征和/或优点。根据各种示例性的实施反式，本发明提供了一种对生坯结构进行烧制以制造陶瓷结构的方法。该方法可以包括在烧制生坯结构的第一阶段期间，在第一定时温度循环内加热烧制环境，所述第一定时温度循环的平均变温速率足以在与陶瓷结构的芯紧邻的粘土开始脱水之前，基本完全烧掉有机材料。该方法还包括在烧制的第二阶段期间，在第二定时温度循环内加热烧制环境，所述第二定时温度循环的平均变温速率大于所述第一定时温度循环的平均变温速率。根据各种其它的示例性实施方式，本发明提供了通过包括以下步骤的方法制造的多孔陶瓷结构将包含粘土材料和有机材料的原料成形为生坯结构，以及在烧制环境中对该生坯结构进行烧制，其中，所述烧制包括在第一时间段内将烧制环境加热至小于等于第一阈值温度，在第一时间段内加热足以在与所述生坯结构的芯紧邻的粘土材料开始脱水之前，基本完全烧掉所述有机材料，并在第二时间段内，将烧制环境从所述第一阈值温度加热至第二阈值温度，所述第二阈值温度高于所述第一阈值温度，在此第二时间段加热期间，发生粘土脱水。从第一阈值温度到第二阈值温度的平均变温速率可以约为11_75°C /小时。根据各种其他示例性的实施方式，本发明提供了一种对生坯结构进行烧制以制造陶瓷结构的方法。所述方法可以包括在第一时间段内将烧制环境加热至第一阈值温度，所述第一时间段加热足以在与所述与生坯结构的芯区域紧邻的粘土材料脱水之前，基本完全烧掉与生坯结构的芯紧邻的有机材料。所述方法还包括在第二时间段内，将烧制环境从所述第一阈值温度加热至第二阈值温度，所述第二阈值温度高于第一阈值温度，在此第二时间段加热期间，发生生坯结构的粘土脱水，其中从所述第一阈值温度到第二阈值温度的平均变温速率约为11_75°C /小时。另外的目的和优点将在随后的描述中部分陈述，并且部分由该描述而明白，或可通过实施本发明而了解。通过所附权利要求中特别指出的要素和组合将会认识和实现这些目的和优点。应理解，前面的一般性描述和以下的详细描述都只是示例和说明性的，不构成对权利要求书的限制。附图简要说明可单独通过以下详述或通过以下详述和附图一起理解本发明。包括的附图提供了对本发明的进一步理解，附图被结合在本说明书中并构成说明书的一部分。附图显示了本发明的一个或多个示例性的实施方式，与描述一起用来解释各种原理和操作。
图1是显示本发明的示例性的烧制循环的图；图2是本发明的陶瓷结构的一个示例性实施方式的透视图；图3是显示针对轻型柴油机过滤器，对于各种实验多天烧制循环，初始区间的第一和第二阶段的图；图4是显示对于图3的3天、4天和7天的烧制循环，芯/外皮温差(Δ T)随外皮温度而变化的图；图5是显示针对轻型柴油机过滤器，对于各种实验烧制循环，初始区间的第一和第二阶段的图；图6是显示针对轻型柴油机过滤器，对于图5的各种实验烧制循环，芯/外皮温差 (ΔΤ)随外皮温度而变化的图；图7是显示针对轻型柴油机过滤器，对于图5的各种实验烧制循环，芯/外皮温差 (ΔΤ)随外皮温度而变化的图；图8是显示针对各种轻型以及重型柴油机过滤器，对于实验烧制循环，芯/外皮温差(ΔΤ)随外皮温度而变化的图；图9是显示针对重型柴油机过滤器，对于实验烧制循环，芯/外皮温差(Δ Τ)随外皮温度而变化的图；图10是显示对于图9的烧制循环，初始区间的第一和第二阶段的图。示例件实施方式描述如图1所示，当由基于粘土的原料形成陶瓷结构的时候，例如当形成堇青石微孔陶瓷结构的时候，存在会发生的三个一般的区间。前两个区间包括对生坯结构进行烧制， 例如在烧煤气的窑内进行烧制，最后一个区间包括对对形成的陶瓷结构进行冷却。尽管不希望受任何特定理论的限制，但是认为在初始区间101期间(例如烧制环境温度高达约 1000°C )，对生坯结构的原料进行加热，使其各自经历转变，这将在下文中进一步详细说明。 在此初始区间之后，在第二区间102中，将烧制环境的温度加热至峰值温度，其中在一个时间段内保持温度基本恒定，使得生坯结构反应，形成陶瓷结构。另外，不希望被任何特定的理论所限制，认为在此第二区间102期间(例如烧制环境温度约高于或等于1000°C，最高达峰值温度)，所述生坯结构的材料开始互相反应，形成最后的陶瓷材料，例如堇青石。在最后区间103中，使得形成的陶瓷结构由峰值烧制温度冷却下来。如上文所述，在初始区间101中，认为各种材料会经历各种转变。例如，在初始烧制区间101期间，各种含水材料(例如含水氧化铝，含水粘土和滑石)会失去水，各种有机材料(例如粘合剂材料和/或成孔剂(即淀粉))会烧掉。更具体来说，在初始烧制区间 101内，在生坯结构的材料在烧制环境的条件下平衡的初始启动阶段之后，存在生坯结构的各种材料经历变化的三个一般阶段。以堇青石为例，在第一阶段104中，在此阶段期间烧制环境的温度从约180°C升高到约425°C，含水氧化铝失去水，甲基纤维素(或者其他粘合剂材料)烧掉，淀粉(或其它的有机成孔剂)烧掉。在第二阶段105，例如在此此阶段期间烧制环境的温度从约425°C升高到约750°C，含水粘土失去水。在第三阶段106，例如在此阶段期间烧制环境的温度从约750°C升高到约1000°C，滑石失去水。另外，不希望被任何特定理论限制，本发明人认为在上文所述的初始烧制区间101 期间存在以下过程。在初始区间101期间，成孔剂发生分解。该分解是氧化反应或放热反应，会释放出大量的热量。在开始的时候，放热反应在陶瓷结构的外皮或外部发生，造成了初始热差，由此使得陶瓷结构的外部部分比芯更热。然后，外皮或外部部分内的放热反应减退，放热反应区域移到陶瓷结构的内部，向陶瓷结构的芯移动。因为陶瓷(例如堇青石)是良好的绝热体，用于这些过滤器的微孔结构包括许多通道，因此会遇到在烧制过程中通过导热或对流有效地将热量从所述结构移走的困难。所述微孔结构还提供了很大的表面积，在烧制环境中促进粘合剂与氧气(O2)反应，从而提高内部的放热作用。因此，在有机材料烧掉(BO)的阶段(上文所述的第一阶段104)期间，所述结构会显示正的热差或者负的热差(也就是说，所述芯可以显示高于或低于在外表面或外表面附近的位置的温度)。此种温差会在多孔陶瓷结构中产生热应力，可能导致产生裂纹。大的微孔结构或包含大量有机材料的结构特别容易发生此种现象，例如堇青石微粒过滤器产品就是如此。由于厚壁部分(即具有较高的有机物含量)和存在成孔剂(即淀粉)，在烧制过程中，陶瓷结构，例如堇青石微粒过滤器可显示产生较大的放热，和较大的芯/外皮温度梯度。在没有考虑通过适当的导热或对流从结构的芯除去该热量的情况下，增大烧制变温速率(烧制环境内的升温速率)，则会产生热应力，最终会由于结构的芯收缩而离开结构的外皮，从而导致结构产生内部裂纹。因此，如上文所述，为了提高产品的残存性，这些结构的烧制循环在传统上一直是较长的，其方法是在较长的时间段内，将烧制环境的温度缓慢升高到峰值烧制温度。通过发现当烧制变温速率增大的时候造成内部裂纹的原因后面的各种机理，本发明的各种示例性实施方式包括回避这些机理的对生坯结构进行烧制以制得陶瓷结构的方法。本发明人已发现，当烧制环境过快加热的时候(例如在较短的定时温度循环中加热，或者变温速率增大)，通常环境内存在的氧气(O2)可能不足以在进行下一材料转变过程之前，及时燃尽生坯结构芯内的有机材料(即粘合剂(例如甲基纤维素)和成孔剂(例如淀粉))。因此，与芯紧邻的有机材料直到比所希望的更晚、更高温度下才会被烧掉，由此在结构的芯内产生应力，可能会导致内部裂纹。换而言之，可能由于烧制环境温度过快升高延迟了结构的芯内的有机材料烧尽(也称作“芯的点火”)所引起的放热反应，造成放热烧尽过程与随后的吸热的粘土脱水过程重叠。因此，发明人发现，由于此种放热反应的延迟，在初始烧制区间的第二阶段中产生内部裂纹，这又会造成与结构的芯紧邻的有机材料烧尽和粘土脱水的重叠。本发明人还发现，可以通过例如在初始烧制区间的第一阶段内控制定时温度循环，可以防止此种裂纹产生。还发现在初始烧制区间的第二个阶段(例如粘土阶段)内，结构的芯和结构的外皮之间的最大温差(ΔΤ)，或者最大芯/外皮温差也会影响内部开裂。本发明人已发现，生坯结构可以耐受很大的负的芯/外皮温差(例如当生坯结构的中间的芯部分附近的温度低于生坯结构顶部外皮部分附近的温度)，但是显示当经受很大的正的芯/外皮温差(例如当生坯结构的中部芯部分附近的温度高于生坯结构的顶部外皮部分附近的温度)时，则会产生裂纹。在烧制的粘土阶段的大的正的芯/外皮温差(例如正的最大温差(ΔΤ))可能表明芯内的放热的有机物烧尽反应被延迟，因此放热的烧尽与吸热的粘土脱水相重叠。与之相反的是，烧制的粘土阶段的负的芯/外皮温差(例如负的最大温差(ΔΤ))可能表明避免了上述重叠。本发明考虑了一种对生坯结构进行烧制的方法，通过避免了陶瓷结构芯附近的有机材料的烧尽和粘土脱水转变过程的重叠，减少和/或消除了烧制过程中内部开裂。本发明还考虑了在减少和/或消除内部开裂的同时，最大程度减少结构的烧制循环长度。换而言之，本发明的各种实示例性施方式考虑了将上述两个发现相结合的烧制方法，即在初始烧制区间的第一阶段期间，在第一定时温度循中对烧制环境进行加热，所述第一定时温度循环的平均变温速率足以在与所述陶瓷结构的芯紧邻的粘土开始脱水之前，基本完全烧掉有机材料(例如，在BO阶段花费足够的时间，以防止有机物烧尽与粘土脱水重叠)，在初始
7烧制区间的第二阶段期间，在第二更快的定时温度循环内对烧制环境进行加热(例如在粘土脱水阶段使用增大的平均变温速率，以补偿第一阶段期间较慢烧制的时间)。本发明还考虑了一些烧制生坯结构的方法，该方法能够通过在初始烧制区间的第二阶段(即粘土脱水阶段)期间避免大的正的芯/外皮温差(例如在与生坯结构的中间芯部分附近的温度高于在与生坯结构的顶部外皮部分附近的温度)，从而在烧制的过程中减少和/或消除内部裂纹。本发明提供了对生坯结构进行烧制以制造陶瓷结构的方法，该方法便于缩短陶瓷结构烧制循环的时间长度，同时防止内部开裂，由此在无需向批料中加入昂贵的气体和/ 或其他烧制添加剂的情况下，提高各种各样种类的产品的残存性。例如，在本发明的各种示例性实施方式中，揭示了堇青石柴油机过滤器产品的烧制循环，例如通常用于柴油机微粒过滤器(DPF)系统的轻型柴油机(LDD)过滤器和重型柴油机(HDD)过滤器。尽管本文揭示了各种堇青石轻型柴油机过滤器和堇青石重型柴油机过滤器的具体的烧制阶段、定时温度循环和烧制循环，但是本领域普通技术人员能够理解，本发明可以适用于任意的基于粘土的陶瓷结构，包括但不限于任意的基于粘土的堇青石结构。在本文中，术语“陶瓷结构”或“结构”表示通过将包含粘土材料和有机材料(即粘合剂材料和成孔剂)的原料成形为生坯结构并烧制而制得的陶瓷制品。示例性的陶瓷结构包括例如多孔的微孔陶瓷结构，包括但不限于例如微粒过滤器结构，工业液体过滤器结构和催化剂基材结构。根据本发明的示例性实施方式的微粒过滤器结构能够从过滤器(例如 LDD和HDD过滤器)通道内通过的流体流中除去微粒物质。本发明示例性的微粒过滤器可以应用于从任意的流体流除去任意的微粒物质，所述流体流可以是气体或液体的形式。气体或液体还可包含另一相，例如在气流或液流中的固体微粒，或者在气流中的液滴。非限制性示例性流体流包括内燃机，例如柴油发动机和汽油发动机产生的废气，，水性液流，煤气化工艺产生的燃煤烟道气。因此，尽管在各种示例性实施方式中描述了 LDD和HDD微粒过滤器，但是本发明适用于用来过滤流体流的其它的多孔陶瓷结构，这些结构包括但不限于用于汞和其他有毒元素的去除以及工业液体过滤应用的多孔陶瓷结构。本发明的陶瓷结构可具有适合于微粒应用的任意形状或几何结构，以及各种构造和设计，包括但不限于例如壁流式整体型结构，流通式整体型结构，或部分流通式整体型结构(即壁流式整体型结构和流通式整体型结构的任意组合)。示例性的壁流式整体件包括例如任何整体型结构，其包括通道或多孔网络或者其它的通路，其中在结构的相反的端部， 各条通路敞开和堵塞，由此在流体从一端流到另一端的时候，促进流体流流过整体件的通道壁。示例性的流通式整体件包括例如具有以下性质的任意整体型结构其包括通道或多孔网络或者其它的通路，各条通路在两端开放，从而允许流体流从一端到相反端流过该整体件的通路。示例性的部分流通式整体件包括例如部分壁流式和部分流通式的任意整体型结构。图2显示本发明的陶瓷结构的一个示例性实施方式。所述陶瓷结构200具有入口端202、出口端204、以及从所述入口端202延伸到出口端204的多个通道208，210。所述通道208，210由交叉的多孔壁206限定，从而形成一般微孔的构造(本领域普通技术人员有时候将其称作蜂窝体构造)。尽管图中显示陶瓷结构200的通道截面(即在垂直于结构 200纵轴的平面上)基本为正方形，但是本领域普通技术人员能够理解，在不偏离本发明的
8范围的情况下，通道208，210可以具有各种其它的几何形状，例如截面为圆形、正方形、三角形、矩形、六边形、正弦曲线形或其任意组合。另外，尽管显示陶瓷结构200为圆柱形，但是本领域技术人员应当理解，此种形状仅仅是示例性的，本发明制造的陶瓷结构可以具有各种形状，包括但不限于块状、立方体形状、四面体形状等。所述陶瓷结构200可以由任意合适的基于粘土的材料制备。示例性的材料包括各种基于粘土的陶瓷材料，包括但不限于堇青石、碳化硅、氮化硅、钛酸铝和富铝红柱石。在各种示例性的实施方式中，所述陶瓷结构200可以例如通过将原料挤出和/或模塑为生坯结构，然后进行烧制，从而形成整体型结构。本领域普通技术人员熟悉用来挤出和/或模塑这些生坯整体型结构的各种技术。各种示例性实施方式的陶瓷结构还可包括外皮，例如外皮214，形成所述结构的外周侧表面。所述外皮可以由与多孔壁相同或不同的材料制造，在各种实施方式中，其厚度可以大于多孔壁。在各种示例性的实施方式中，所述外皮可以与生坯结构的其他部分一起挤出和/或模塑。在各种其它的示例性实施方式中，所述外皮可以是包在通道网络的外部部分周围的独立结构，与通道网络一起进行烧制，以形成陶瓷结构。如上文所讨论，所述陶瓷结构芯内有机材料烧尽(放热过程)和粘土脱水(吸热过程)的重叠可能产生内热引起的应力，导致结构的内部开裂。在下文中将会更详细地描述，本发明人已发现可以通过以下方式避免此种重叠；由此提高产品的残存性在等于和/ 或低于阈值温度的温度下花预定量的时间(例如预定的最短时间段)，从而使得粘土开始脱水之前有机材料基本完全烧尽。在一个示例性的实施方式中，本发明考虑了通过以下方式来防止所述重叠在初始烧制区间的第一阶段期间，以较慢的第一定时温度循环对烧制环境进行加热，从而使得在与生坯结构的芯紧邻的粘土开始脱水之前有机材料基本完全烧尽，然后通过在初始烧制区间的第二阶段期间，以较快的定时温度循环对烧制环境进行加热而升温。在另一个示例性的实施方式中，本发明考虑了通过以下方式避免所述重叠首先在初始加热区间的第一阶段期间以较快的定时温度循环对烧制环境进行加热，将烧制环境在阈值温度保持一段时间，从而使得在与芯紧邻的粘土开始脱水之前有机材料基本完全烧尽，然后在初始烧制区间的第二阶段期间以较快的定时温度循环重新开始对烧制环境进行加热。不管在初始烧制区间的第一烧制阶段和第二烧制阶段选择的具体的定时温度循环，本发明认为通过选择定时温度循环来避免在与生坯结构的芯紧邻处发生的有机材料烧尽与粘土脱水的过程重叠，同时使得完成初始烧制区间的总体时间缩短(例如最大程度减少)，由此缩短了(例如最大程度减少)总体的烧制循环时间。在本文中，术语“烧制循环”表示从初始烧制区间直到完全冷却下来制得陶瓷结构的完全的时间-温度分布曲线。换而言之，术语“烧制循环”包括在结构形成过程中发生的全部三个一般的区间(例如图1中的101，102和103)，可以包括任意数量的不同的定时温度循环。在本文中，术语“定时温度循环”表示在一个时间段内，烧制环境温度的变化，包括例如在一个时间段内平均的可变速率的温度升高(即可变变温速率)，恒定的温度升高(即恒定的变温速率)，温度保持(即在特定温度保持恒定)以及/或者这些情况的任意组合。 在本文中，术语“平均变温速率足以在与所述陶瓷结构的芯紧邻的粘土开始脱水之前，基本完全烧尽有机材料的第一定时温度周期”表示一种定时温度循环，其能够在与所述结构的芯紧邻的粘土脱水的吸热过程开始之前，使得约等于或大于90%的与所述陶瓷结构的芯紧邻的有机材料失重以及/或者放热反应完成，例如结果是在约等于或高于400°C，例如在约等于或高于425°C的温度下，产生的热量可忽略。对于特定的定时的温度循环，本领域普通技术人员能够理解如何确定在粘土开始脱水之前，有机材料是否基本完全烧尽，其方法是绘制陶瓷结构的芯/外皮温差(ΔΤ)(通过用计算得到)相对于陶瓷结构外皮温度的曲线图(例如见图4)，寻找是否存在对应于粘土脱水阶段的外皮温度范围内(例如约400-600°C )的大的正的ΔΤ值 (例如正的峰)。在粘土脱水阶段的任何部分的正的ΔΤ值约大于30°C都可表明有机材料烧尽和粘土脱水重叠。换而言之，当绘制Δ T-外皮温度曲线的时候，如果对应于初始烧制区间的粘土脱水阶段的外皮温度范围内的ΔΤ约小于30°C，则在与陶瓷结构的芯紧邻的粘土开始脱水之前，就发生了有机材料基本完全烧尽。如上文所讨论，本发明揭示了发明人发现的理论，即为何在生坯结构的一些烧制循环(例如在整个循环中采用较高烧制变温速率的循环)内，陶瓷结构会发生内部开裂。 更具体来说，由于延迟的放热反应在初始烧制区间的第二阶段(例如在粘土脱水阶段)发生的内部开裂也会使得有机材料烧尽和与结构的芯紧邻的粘土脱水重叠。为了完全理解这个问题，本发明人使用实验烧制循环将各种示例性堇青石轻型柴油机过滤器的这些临界定时温度循环分离，如以下参照图2-7所示和所述。为了确定堇青石轻型柴油机过滤器的近似的最小烧制循环长度(例如快速烧制的极限)，对各种多日的烧制循环(6天、5天、4天和3天)进行了测试，初始烧制区间的第一阶段和第二阶段的结果绘制在图3中。在各个烧制循环中，从绘制在图3中的7天循环表示的80小时周期循环的基线，对初始烧制区间变温速率(即从约180°C到约750°C的烧制环境温度范围的变温速率)进行变化。也就是说，在基线循环中，初始烧制区间的第二阶段在约80小时之后完成。下表总结了直径5. 66 英寸X长6英寸(5.66”x 6”)的堇青石轻型柴油机过滤器以及直径7英寸X长6英寸 (7”x 6”)的堇青石轻型柴油机过滤器在图3所示的烧制循环的开裂结果。对于本文所述的各种结果，通过对各被测过滤器的垂直截面和/或水平截面进行观察，来确定开裂情况。表1 图3所示的烧制循环的开裂结果
权利要求
1.一种对生坯结构进行烧制以制造陶瓷结构的方法，该方法包括在烧制生坯结构的第一阶段期间，在第一定时温度循环内加热烧制环境，所述第一定时温度循环的平均升温速率足以在与陶瓷结构的芯紧邻的粘土开始脱水之前，基本完全烧掉有机材料；在烧制的第二阶段期间，在第二定时温度循环内加热烧制环境，所述第二定时温度循环的平均变温速率大于所述第一定时温度循环的平均变温速率。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述第一阶段期间对烧制环境进行加热包括将烧制环境从约180°C加热至约425°C。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述在第一阶段期间对烧制环境进行加热包括在第一定时温度循环内加热所述烧制环境，所述第一定时温度循环的平均变温速率约小于或等于12°C/小时。
4.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述在第一阶段期间对烧制环境进行加热包括以约小于或等于25V /小时的平均变温速率将所述烧制环境从约180°C加热至约 ;350°C。
5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述在第一阶段期间对烧制环境进行加热包括以约小于或等于25V /小时的平均变温速率将所述烧制环境从约350°C加热至约 425 "C。
6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述在第二阶段期间对烧制环境进行加热包括将烧制环境从约425°C加热至约750°C。
7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述在第二阶段期间对烧制环境进行加热包括在第二定时温度循环内加热所述烧制环境，所述第二定时温度循环的平均变温速率约小于或等于75°C/小时。
8.如权利要求1所述的方法，其特征在于，从第一阶段开始到第二阶段完成的时间约小于或等于62小时。
9.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述烧制的第二阶段期间，在与生坯结构的芯紧邻的位置和与生坯结构的顶部外皮部分紧邻的位置的最大温差约小于或等于30°C。
10.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述烧制的第二阶段期间，在与生坯结构的芯紧邻的位置和与生坯结构的顶部外皮部分紧邻的位置的最大温差约小于或等于o°c。
11.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述在第一阶段期间，在第一定时温度循环内对烧制环境进行加热包括将烧制环境加热至低于或等于阈值温度至少一段预定的最短时间段。
12.如权利要求11所述的方法，其特征在于，所述阈值温度约为400-425°C，所述预定的最短时间段约为24-46小时。
13.一种多孔陶瓷结构，其通过包括以下步骤的方法制备将包含粘土材料和有机材料的原料成形为生坯结构；以及在烧制环境中对所述生坯结构进行烧制，其中，所述烧制包括在第一时间段内将所述烧制环境加热至低于或等于第一阈值温度，所述第一时间段内加热足以在与所述生坯结构的芯紧邻的粘土材料开始脱水之前，基本完全烧掉有机材料，以及在第二时间段内将所述烧制环境从所述第一阈值温度加热至第二阈值温度，所述第二阈值温度高于第一阈值温度，在此第二时间段加热期间，发生粘土脱水，其中，从第一阈值温度到第二阈值温度的平均变温速率可以约为11-75°C /小时。
14.如权利要求13所述的陶瓷结构，其特征在于，所述有机材料包括粘合剂和淀粉。
15.如权利要求13所述的陶瓷结构，其特征在于，所述陶瓷结构包括微粒过滤器。
16.如权利要求15所述的陶瓷结构，其特征在于，所述陶瓷结构包括轻型和重型柴油机微粒过滤器中的一种。
17.如权利要求13所述的陶瓷结构，其特征在于，所述第一时间段和第二时间段总共约等于或小于62小时。
18.如权利要求13所述的陶瓷结构，其特征在于，所述第一阈值温度约为425°C。
19.如权利要求18所述的陶瓷结构，其特征在于，所述在第一时间段内将烧制环境加热至等于或低于第一阈值温度包括以约小于或等于12°C /小时的平均变温速率对烧制环境进行加热。
20.如权利要求13所述的陶瓷结构，其特征在于，所述第二阈值温度约为750°C。
21.如权利要求13所述的陶瓷结构，其特征在于，所述在第一时间段内将烧制环境加热至等于或低于第一阈值温度包括将烧制环境加热至低于或等于所述第一阈值温度至少一段预定的最短时间段。
22.如权利要求21所述的陶瓷结构，其特征在于，所述第一阈值温度约为400-425°C， 所述预定的最短时间段约为M-46小时。
23.—种对生坯结构进行烧制以形成陶瓷结构的方法，该方法包括在第一时间段内将烧制环境加热至第一阈值温度，所述第一时间段加热足以在与所述生坯结构的芯区域紧邻的粘土材料开始脱水之前，基本完全烧掉与生坯结构的芯紧邻的有机材料；在第二时间段内将所述烧制环境从所述第一阈值温度加热至第二阈值温度，所述第二阈值温度高于第一阈值温度，在此第二时间段加热期间，发生所述生坯结构的粘土脱水，其中，从第一阈值温度到第二阈值温度的平均变温速率约为11_75°C /小时。
全文摘要
一种烧制生坯结构以制造陶瓷结构的方法，该方法可以包括在烧制生坯结构的第一阶段期间，在第一定时温度循环内加热烧制环境，所述第一定时温度循环的平均变温速率足以在与陶瓷结构的芯紧邻的粘土开始脱水之前，基本完全烧掉有机材料。该方法还包括在烧制的第二阶段期间，在第二定时温度循环内加热烧制环境，所述第二定时温度循环的平均升温速率大于所述第一定时温度循环的平均升温速率。
文档编号C04B35/195GK102414145SQ201080019240
公开日2012年4月11日 申请日期2010年2月26日 优先权日2009年2月27日
发明者S·R·艾耶 申请人:康宁股份有限公司