[发明专利]用于收缩率管理的粘土微晶尺寸控制

说明书

背景

相关申请交叉参考

本申请根据35U.S.C.§120要求于2012年4月30日提交的美国申请序列第13/459827号的优先权，本申请以该文的内容为基础且该文的全部内容通过参考结合于此，该文是于2011年11月8日提交的美国专利申请序列第13/291554号的部分继续，本申请以第13/291554号的内容为基础且该文的全部内容通过参考结合于此，还根据35U.S.C.§120要求第13/291554号的优先权。

本发明总体涉及包含含水粘土的生坯整体件，更具体涉及能在烧制过程中具有减小的收缩率的包含含水粘土的生坯整体件。

在形成陶瓷体如碳化硅、堇青石、多铝红柱石、氧化铝或钛酸铝体时，通常要在高温下将生坯整体件烧制一段延长的时间。在烧制过程中，生坯体经常经历一个或多个收缩率事件。例如，在对包含含水粘土的生坯整体件进行烧制的过程中，该生坯体经常在烧制循环中对应于粘土脱羟基事件的一定时间段(和温度)内发生收缩率。这种收缩率会导致在所得陶瓷制品中形成裂纹和其他不利的缺陷。

已经采用各种方法来控制这种包含含水粘土的生坯整体件的收缩率。例如美国专利第4001028号中所述的一种方法涉及只减少批料组合物中含水粘土的量。但是，减少含水粘土的量会导致某些潜在的缺点，例如产生更难以挤出的塑性更低的批料材料和/或使烧制后的陶瓷体的性质发生不利变化。

其他一些方法包括采用分析技术来表征粘土的形态，将这些表征与所需的特征关联，然后选择有助于使所得组合物具有所需特征的粘土。例如，美国专利第7481962号揭示了一种用于测定粘土的“分裂指数”的分析技术，然后对复合批料组合物中所用的粘土的该指数设限。

概述

本发明的一种实施方式涉及制造陶瓷制品的方法。该方法包括对陶瓷前体批料组分进行配混。所述陶瓷前体批料组分包括含水粘土，其中该含水粘土包括具有扁平几何形状的颗粒组分，其中所述具有扁平几何形状的颗粒组分的微晶尺寸大于预定的量。

本发明的另一种实施方式涉及陶瓷前体批料组合物。该陶瓷前体批料组合物包括陶瓷前体批料组分。该陶瓷前体批料组分包括含水粘土，其中该含水粘土包括具有扁平几何形状的颗粒组分，其中所述具有扁平几何形状的颗粒组分的微晶尺寸大于预定的量。

本发明的另一种实施方式涉及多孔陶瓷生坯体。该多孔陶瓷生坯体包括陶瓷前体批料组分。该陶瓷前体批料组分包括含水粘土，其中该含水粘土包括具有扁平几何形状的颗粒组分，其中所述具有扁平几何形状的颗粒组分的微晶尺寸大于预定的量。

在以下详细说明中将提出其他特性和优点，这些特性和优点中的一部分对于本领域技术人员而言能通过本说明书而容易地了解，或者通过如说明书、其权利要求书及附图中所述实行一些实施方式而认识。

应理解，以上概述和以下详述都只是示例性的，目的是提供对于理解权利要求性质和特征的概观或框架。

包括附图以提供进一步的理解，附图结合在本说明书中并构成说明书的一部分。附图示出一种或多种实施方式，与说明书一起用于解释各实施方式的原理和操作。

附图简要描述

图1显示具有扁平几何形状的含水粘土组分；

图2绘出用于测定在一定温度范围内的材料收缩率的膨胀计数据；

图3绘出生坯体在烧制时的收缩率(400-500℃)随着具有扁平几何形状的含水粘土组分的微晶尺寸的变化，该含水粘土组分用作生坯体的批料组分；和

图4A-D显示含水粘土的场发射扫描电子显微镜(FESEM)图象，该含水粘土具有不同微晶尺寸的含水粘土组分。

详细描述

以下参考附图详细描述本发明的各种实施方式。

如本文所用，术语“扁平几何形状”是指含水粘土组分的几何形状，该含水粘土具有在笛卡儿坐标系的x、y和z方向延伸的维度，其中z方向是含水粘土组分延伸的三个维度中的最短维度，在本文中也称为“基面方向”。

具有扁平几何形状的含水粘土组分的示意图如图1中所示。含水粘土组分100在x、y和z方向延伸，其中z方向是基面方向。如本文所用，含水粘土组分在基面方向延伸的最短维度称为该含水粘土组分的“微晶尺寸”。

如本文所用，术语“烧制时的收缩率”是指由烧制循环的至少一部分导致的物体的百分比维度变化。例如，在圆柱形物体的情况中，烧制时的收缩率的数学表达如下所示：

烧制时的轴向长度变化(ΔL)

烧制前的轴向长度(L)