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蜂窩陶瓷的制備技術(shù)與應(yīng)用進(jìn)展


發(fā)布時間:

2025-08-20

1 引言
蜂窩陶瓷是一種高性能多孔材料,自20世紀(jì)70年代由美國康寧公司率先研發(fā)并應(yīng)用于汽車尾氣凈化以來,其制備技術(shù)與應(yīng)用領(lǐng)域持續(xù)擴(kuò)展。目前全球市場主要由美國康寧和日本NGK公司主導(dǎo),兩者均以堇青石為主要原料,因其成本低、易獲取、工藝簡單且性能滿足需求。蜂窩陶瓷具有高比表面積、良好的物理化學(xué)穩(wěn)定性、低密度、耐高溫、耐腐蝕等優(yōu)點,廣泛應(yīng)用于尾氣處理、煙氣凈化、蓄熱體及催化載體等領(lǐng)域。

2 制備技術(shù)
蜂窩陶瓷主要采用擠壓成形和熱壓鑄成形工藝。擠壓法通過模具使可塑性泥料成形,經(jīng)干燥和燒成獲得多孔結(jié)構(gòu),孔徑可從微米級至數(shù)毫米,形狀包括方孔、三角孔等。原料涵蓋堇青石、碳化硅、氧化鋁等,需添加粘結(jié)劑、塑化劑等改善加工性。目前國外已實現(xiàn)1100孔/in2的高密度模具,我國也在積極推進(jìn)600孔/in2模具的研發(fā)。
熱壓鑄法則將石蠟等有機(jī)物與陶瓷粉混合,加熱成漿后壓入模具,冷卻成形后經(jīng)排蠟和燒結(jié)制成成品。該工藝生產(chǎn)效率高、質(zhì)量穩(wěn)定,需嚴(yán)格控制升溫過程以防缺陷。

3 典型應(yīng)用
3.1 工業(yè)煙氣處理
蜂窩陶瓷作為催化劑載體,用于去除煙氣中的NOX、SO3等污染物。其高惰性和熱穩(wěn)定性使其能夠在高溫催化環(huán)境中保持性能,顯著降低處理成本并避免安全隱患。

3.2 過濾材料
在冶金領(lǐng)域,蜂窩陶瓷過濾片可有效去除金屬液中的雜質(zhì),改善鑄件質(zhì)量;在水處理中,以活性炭為主的蜂窩載體能吸附重金屬和有機(jī)物,具有吸附量大、阻力小和可再生等優(yōu)點。

3.3 催化劑載體
汽車尾氣凈化是蜂窩陶瓷的重要應(yīng)用領(lǐng)域。通過表面涂覆貴金屬催化劑,可將有害氣體轉(zhuǎn)化為CO?、H?O和N?。其高比表面積和貫通孔道結(jié)構(gòu)顯著提升催化效率和反應(yīng)速率。

3.4 蓄熱體
蜂窩陶瓷蓄熱體是高溫空氣燃燒技術(shù)(HTAC)的核心部件,具有耐高溫、熱震穩(wěn)定性好和蓄熱能力強(qiáng)等特點,可回收余熱、提高燃燒效率,節(jié)能率達(dá)40%–70%,并大幅降低NOX排放。

3.5 紅外輻射燃燒板
用于燃?xì)庠罹邥r可實現(xiàn)充分燃燒,輻射紅外線提高熱效率,減少碳?xì)浠衔锖虲O排放,具有節(jié)能、環(huán)保、抗風(fēng)、防熄火等優(yōu)點。

4 結(jié)語
蜂窩陶瓷制備工藝不斷成熟,應(yīng)用前景廣闊,但仍面臨熱膨脹系數(shù)偏高、孔密度和機(jī)械強(qiáng)度需進(jìn)一步提升等技術(shù)挑戰(zhàn)。未來研究應(yīng)著眼于性能優(yōu)化和應(yīng)用拓展。