[发明专利]一种堇青石蜂窝陶瓷及其应用

说明书

本发明提供了一种堇青石蜂窝陶瓷及其应用，该蜂窝陶瓷由以下方法制得：a)将Mg‑Al‑Si合金粉体颗粒平铺作为当前层；b)采用激光束将当前层按照预设的当前层截面轮廓进行扫描，使得当前层烧结，得到截面层；c)在所述截面层上再次平铺Mg‑Al‑Si合金粉体颗粒重复步骤a)和步骤b)，得到Mg‑Al‑Si蜂窝结构材料；d)将Mg‑Al‑Si蜂窝结构材料在空气中氧化烧结，得到堇青石蜂窝陶瓷。本发明采用激光选区熔化3D打印法和氧化相结合的工艺，得到具有规则立体孔隙通道分布的堇青石蜂窝陶瓷。与传统的挤压‑烧结法制备的蜂窝状堇青石陶瓷相比，本发明的蜂窝陶瓷具有较大的比表面积，力求达到与尾气接触面积的最大化。

技术领域

本发明涉及堇青石蜂窝陶瓷技术领域，尤其涉及一种堇青石蜂窝陶瓷及其应用。

背景技术

堇青石由于热膨胀系数低，耐腐蚀性能强和抗热震性，以及一定的机械强度，因而广泛用作窑具、电子器件和微电子封装材料；此外，由于其具有良好的吸附性能，与各种催化剂活性组分的匹配性良好，，可用于制备多孔材料如蜂窝陶瓷等。堇青石陶瓷(2MgO·2Al₂O₃·5SiO₂)材料可应用于机械、建筑、航空航天、化工、交通工具等领域。

现有技术制备堇青石陶瓷的工艺为：将MgO、Al₂O₃和SiO₂，按照一定的化学计量比进行配料，添加粘结剂，再经过球磨，干燥，注塑成型，在1350℃～1400℃烧结成型，得到堇青石陶瓷。该注塑成型方法采用挤压模具本身的蜂窝设计来制备蜂窝孔。该方法的缺陷是陶瓷壁厚较大，孔隙尺寸的减小以及比表面积的提升受很大限制。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种堇青石蜂窝陶瓷增材制造方法及其应用，该方法堇青石蜂窝陶瓷具有规则的孔隙形状，尺寸以及分布，且比表面积较大。

本发明提供了一种堇青石蜂窝陶瓷，由以下制备方法制得：

a)、将Mg-Al-Si合金粉体颗粒平铺，得到当前层；

b)、采用激光束将所述当前层按照预设的当前层截面轮廓进行扫描，使得当前层烧结，得到截面层；

c)、在所述截面层上再次平铺Mg-Al-Si合金粉体颗粒重复步骤a)和步骤b)，得到Mg-Al-Si蜂窝结构材料；

e)、将所述Mg-Al-Si蜂窝结构材料在空气中烧结，得到堇青石蜂窝陶瓷。

优选地，所述步骤a)中Mg-Al-Si合金粉体颗粒中Al的质量含量大于等于20％且小于50％。

优选地，Mg-Al-Si蜂窝结构材料的孔壁厚度为50.8μm，比表面积为69.43cm²/cm³。

优选地，所述步骤b)中激光束的功率为100～1000W。

优选地，所述步骤b)中激光束的光斑直径为5～150μm；激光束的能量密度为20～300W/cm²。

优选地，所述步骤b)中扫描的间距为0.005～0.1mm；扫描的速度为100～1500mm/s。

优选地，所述步骤c)中烧结的温度为400～900℃。

优选地，所述步骤c)中Mg-Al-Si蜂窝结构材料在空气中烧结具体包括：

将所述Mg-Al-Si蜂窝结构材料在空气中，以5℃/min升温至450～650℃，保温，得到堇青石蜂窝陶瓷。

优选地，所述保温的时间为1～8h。

本发明提供了一种上述技术方案所述堇青石蜂窝陶瓷在触媒转化器中的应用。