制备陶瓷体的改进方法

制备陶瓷体的改进方法【专利摘要】一种方法，所述方法包括：a)测定挤塑陶瓷部件（10）的外表面上一个或多个线性路径的或外表面（11，13，14，16）的沿着延伸方向的弓度（28），使得可以确定所述挤塑陶瓷陶坯部件（10）的所述一个或多个线性路径或所述外表面（11，13，14，16）的挤出方向最大弓度（28）；b）鉴别具有最大凸起弓度的外表面上的线性路径或外表面（11，13，14，16）；c）将所述陶坯部件（10）放置在载体上，使得具有最大凸起形状的所述外表面上的线性路径或所述外表面位置与所述载体接触；和d）在所述陶坯部件（10）布置在所述载体上以使得具有所述凸起形状的所述外表面上的线性路径或所述表面在所述载体上时，加工所述陶坯部件，从而使得所述弓度（28）由于所述加工而降低。【专利说明】制备陶瓷体的改进方法[0001]优先权要求[0002]本申请要求2011年8月26日提交的序列号为61/527，846的临时申请的优先权，所述申请以其全部内容通过引用并入本文。【
技术领域：
】[0003]本发明总的涉及制备具有改善的形状轮廓的陶瓷体的方法以及从所述陶瓷体制备的过滤器。本发明还总的涉及制备性能改善的陶瓷体的方法以及通过所述方法制备的过滤器。【
背景技术：
】[0004]柴油和汽油发动机排放烟尘粒子、非常细小的碳颗粒和可溶性有机物以及典型的有害发动机尾气(即HC、C0和NOx)。已经颁布了限制允许排放的烟尘量的法规。为了应对这些挑战，已使用了烟尘过滤器。所述过滤器必须定期通过烧除烟尘进行再生，其产生由轴向和径向温度梯度引起的应力，而这可能由于所述温差以及过滤器材料的热膨胀系数引起的应力而造成过滤器破裂。[0005]为了克服应力，陶瓷蜂窝体，例如催化转化器、热交换器和过滤器，较小的蜂窝节段组装成节段阵列以形成较大的蜂窝结构(节段式基体)。已经利用所述蜂窝之间的胶接剂层来例如增加热导率，以降低组装式蜂窝体(例如US6，669，751中所描述的)中达到的极限温度，所述文献通过弓I用并入本文。为了实现改善的热导率，这些胶接剂/密封层/粘合剂已经利用陶瓷微粒来增加热质量/传导性并且施加于较小的蜂窝节段的简易性。这样的胶接剂经常通过利用陶瓷纤维以及陶瓷粘合剂和有机粘合剂(例如美国专利N0.5，914，187所描述的，其通过引用并入本文)来加强，以便于在焙烧之前施加所述胶接剂(例如减少微粒的离析)并改善一些机械性质例如胶接剂的韧性。[0006]待组装以制备这些过滤器的蜂窝节段不具有完全直的表面并且不是完全平坦的。当结合在一起的表面沿着所述表面具有过大的直度或不平度变异时，用于将蜂窝节段的表面粘合在一起的胶接剂需要比所述表面相对平坦和直时更厚。厚的胶接剂层可能对组装的蜂窝体具有有害影响，例如反压增加和热稳定性降低。测量节段式表面的不平度是已知的，参见US6,596，666和US7,879，428(其通过引用并入本文)，它们引用JISB0621-1984作为测量不平度的测试方法。不平度通常通过界定两个平行平面进行测量。一个平面由蜂窝节段的一个面朝向所述蜂窝节段中心的最内表面界定(测量点的最小二乘拟合平面)，第二个平面由蜂窝节段同一个面的最外表面界定。所述平面之间的距离(以外表面减去内表面的差值计算)被称为不平度并且根据定义始终是正值。不平度数值越低被认为越好。实际上，所述表面通过取若干数据点(例如X、y和z)进行作图，并且根据所述点群体来数学计算最小二乘拟合平面。在生产中，测量完成的节段的不平度，并且如果节段的侧面具有超过可接受限值的不平度的话，所述节段被淘汰或废弃。大量节段的废弃增加了不期望的成本。[0007]陶瓷体的制备工艺可以产生沿着线或表面具有弯曲轮廓(弓度(bow))的许多部件。这种弯曲轮廓在预定应用中可以造成陶瓷体使用的问题。在使用陶瓷体制备较大的陶瓷阵列的情况下，这样的弯曲轮廓(即不直或不平坦)可能导致所述部件不适合组装成较大的组列或需要过多的胶接剂才能将所述部件与其它部件适当地粘合。[0008]需要的是一种制备挤塑陶瓷体的工艺，其不存在很多具有不可接受的弓度的单元。需要的是一种制备节段式陶瓷部件的方法，所述陶瓷部件具有改善的流动性(例如较低的反压)、改善的抗热冲击性并且其比本领域已知的工艺更有效率(例如具有较高的节段利用率或较低的节段淘汰率)。需要的是鉴别具有不可接受的弓度或不平度的节段的方法，以及修复所述弓度或平面度从而减少生产的废品率并且提高所述陶瓷体和陶瓷体组件的性能的方法。【
发明内容】[0009]本发明是一种方法，所述方法包括:a)测定挤塑陶瓷部件的外表面上一个或多个线性路径或外表面沿挤出方向的弓度，以便可以确定所述挤塑陶瓷陶坯部件的所述一个或多个线性路径或外表面的挤出方向最大弓度；b)鉴别具有最大凸起弓度的所述外表面上的线性路径或所述外表面；c)将所述陶坯部件放置在载体上，使得具有最大凸起形状的所述外表面上的线性路径或所述外表面位置与所述载体接触；和d)在所述陶坯部件布置在所述载体上使得具有所述凸起形状的所述外表面上线性路径或所述表面在所述载体上时，力口工所述陶坯部件，以使得所述弓度由于所述加工而降低。[0010]本发明的另一种实施方式是一种方法，所述方法包括:a)确定具有外表面(平坦侧面)的或外表面的一个或多个线性路径的挤塑陶瓷陶坯的所述外表面的或外表面的一个或多个线性路径的多个点；b)鉴别具有凸起形状的线性路径或表面(侧面)；c)将所述陶坯部件放置在载体上，使得具有所述凸起形状的线性路径或表面(侧面)在所述载体上；和d)在所述陶坯部件布置于所述载体上使得具有所述凸起形状的线性路径或表面(侧面)在所述载体上并与所述载体接触时，将所述陶坯部件转化成陶瓷部件；其中所生成的陶瓷部件的外表面的线性路径或外表面(例如平坦侧面)至少之一的弓度或不平度降低。在一个优选实施方式中，测定陶瓷部件的一个或多个平坦侧面的不平度。优选陶瓷部件的一个或多个平坦侧面的不平度在本发明的加工之后是约O至约3.0mm。优选所述外表面的线性路径或所述外表面的平坦侧面的弓度是约2.0mm或更小，并更优选约1.0mm或更小。所使用的线性路径是指沿着挤塑陶坯部件的外表面的线，优选沿挤出方向延伸。优选所述载体是传送架或传送带上的板，并且所述载体适合于支持所述部件通过所述加工操作以将所述部件形成为陶瓷部件。在一种实施方式中，所述陶瓷部件的一个或多个表面与具有匹配表面的一个或多个其它陶瓷部件胶接。优选这样的匹配表面是平坦表面。优选所述陶瓷部件、节段具有多个平坦侧面(表面)。优选地，一个或多个所述线性路径和/或表面被作图，且作图的结果用来计算作图的线性路径或表面的弓度和/或不平度。优选地，用参考标记标识所述陶坯部件的表面之一以便于识别所述陶坯部件的所有表面(侧面)。优选地，所有侧面(表面)的所得到的不平度是约O至3.0mm0优选地，所有平坦表面或线性路径沿挤出方向的弓度是约O至约2.0_。[0011]本发明提供制备具有可接受的弓度和/或不平度的挤塑陶瓷部件的方法。所述方法允许校正具有不可接受的弓度和/或不平度的部件。本发明的制备陶瓷部件的方法用于制备节段式陶瓷部件，其具有改善的流动性(例如较低的反压)、改善的热性能，并且所述方法比本领域已知的方法更有效率(例如节段利用率较高或节段淘汰率较低)。所述方法鉴别具有不可接受的弓度和/或不平度的节段，并且允许修复所述弓度和/或不平度从而降低生产的废品率和提高组装的陶瓷部件的性能。优选本发明的方法导致具有凸起形状的线性路径或平坦侧面的弓度和/或不平度值降低约25%或更多。优选地，多个陶瓷部件的生产合格率比其它生产方法提高10%。【专利附图】【附图说明】[0012]图1显示了在用于测量所述节段表面的系统中的陶瓷节段。[0013]图2显示了具有参考标记的节段。[0014]图3显示了节段表面沿着其测量的线的例子。[0015]图4显示了表面的测量数据的曲线，其显示了陶瓷部件表面的弓度。[0016]图5显示了具有弓度的节段在载体上的不同取向。[0017]图6示出了如何利用实施例中使用的夹具系统限定固定坐标系。【具体实施方式】[0018]本文提供的解释和说明是用来使本领域的其他技术人员了解本发明、其原理及其实际应用。本领域技术人员可以根据可能最适合实际用途的要求的许多形式来改变和应用本发明。所阐述的本发明的【具体实施方式】并不打算是本发明的穷举或限制。本发明的范围应该不是根据以上描述来确定，而是根据所附的权利要求书以及该权利要求书所赋予的全部等同范围来确定。所有论文和参考文献(包括专利申请和公布)的公开内容为了所有目的通过引用并入。从以下的权利要求书得到的其他组合也是可能的，其在此也通过引用并入该书面说明中。[0019]本发明涉及制备陶瓷产品的改进方法，其中这种产品具有可接受的弓度(直度)和/或不平度的百分比增加，并且其中具有不可接受的弓度和/或不平度的很大一部分陶瓷陶坯可通过所述方法校正。在另一种实施方式中，本发明涉及制备在其外表面上具有线性路径或平坦表面(侧面)的陶瓷产品的改进方法，其中这种产品具有可接受的弓度和/或不平度的百分比增加并且其中具有不可接受的弓度和/或不平度的很大一部分陶瓷陶坯可通过所述方法校正。所述方法一般地包括:测定在其外表面上具有一个或多个线性路径或平坦表面的挤塑陶瓷陶坯蜂窝部件的所述外表面上一个或多个线性路径或平坦表面的弓度山)鉴别具有凸起形状的线性路径或表面；c)将所述陶坯部件放置在载体上，使得具有凸起形状的所述线性路径或表面在所述载体上；和d)在所述陶坯部件布置于所述载体上使得具有所述凸起形状的线性路径或表面在所述载体上并与所述载体接触时，将所述陶坯部件转化成陶瓷部件。这种方法中使用的陶瓷陶坯是具有近终形(nearnetshape)的陶瓷部件的前体并且其中所述部件已经被大部分干燥，亦即除去了其中与所述陶瓷前体混合的大部分或基本上所有的液体载体，该混合物用于形成期望的陶瓷部件形状。基本上除去，如用于在从湿陶瓷陶坯除去液体载体的情形中使用的，是指所述陶坯可经历粘合剂的去除和陶瓷结构的形成而没有液体载体在所述方法中形成干扰。在这种情形下，基本上除去是指在干燥的陶瓷陶坯体中保留约10重量％或更少的液体载体，并更优选约5重量％或更少。弓度在本文中使用时是指沿着陶瓷体的长度和/或宽度维度的不平度或直度的偏离。对于线性路径的直度是指陶瓷陶坯体表面上的线关于它偏离完美直线多大的性质。优选该线性路径沿陶瓷体挤出的方向布置。[0020]蜂窝体可以通过任何合适的方法例如本领域已知的方法形成,最普遍的是将由陶瓷微粒和挤塑添加剂和液体组成的陶瓷塑性团块的挤出以制成塑性块(massplastic)并粘合所述微粒。所述挤塑蜂窝体然后通常干燥掉载体液体，通过加热除去有机添加剂例如润滑剂、粘合剂和表面活性剂，并进一步进行加热使得所述陶瓷微粒融合或烧结在一起或产生随后融合在一起的新的微粒。这样的方法被许多专利和公开文献描述，以下仅仅是少数代表性样本:美国专利N0.4，329，162;4，741，792;4，001，028;4，162，285;3，899，326；4，786，542;4，837，943和5，538，681，其全部通过引用并入本文。[0021]陶瓷部件一般通过陶瓷结构的一个或多个前体、陶瓷前体、任选的一种或多种粘合剂和一种或多种液体载体相接触而制备。所述陶瓷前体是当暴露于某些条件时形成陶瓷体或部件的反应物或组分。任何已知的陶瓷前体可以用于形成湿陶瓷陶坯体和最终由本发明的方法获得的陶瓷体。陶瓷前体中包括用于制备莫来石(例如US7，485，594、US6,953,554、US4,948，766和US5,173，349中公开的，全部通过引用并入本文)、碳化硅、堇青石、钛酸铝、氧化铝、氧化锆、氮化硅、氮化铝、氮氧化硅、碳氮化硅、β锂辉石、硅酸锶铝、硅酸锂铝、莫来石与堇青石的复合材料等中的一种或多种的前体。优选的多孔陶瓷体包括莫来石、碳化硅、钛酸铝、堇青石、和含有ceramind粘合剂和陶瓷纤维的组合物、莫来石、莫来石与堇青石的复合材料、或其组合。优选的碳化硅描述于美国专利N0.6，582，796、6，669，751B1和WO公布EP1142619A1、W02002/070106A1中。其它合适的多孔体由W02004/011386A1,W02004/011124AUUS2004/0020359A1和W02003/051488A1描述，它们全部通过弓I用并入本文。可用于本发明的有机粘合剂包括使所述湿陶瓷陶坯可成形的任何已知材料。优选地，所述粘合剂是在低于其中所述陶瓷前体反应形成陶瓷体或部件的温度的温度下分解或燃烧的有机材料。优选的粘合剂包括通过引用并入本文的IntroductiontothePrinciplesofCeramicProcessing,J.Reed,WileyInterscience,1988)中描述的那些。特别优选的粘合剂是甲基纤维素(例如METH0CELA15LV甲基纤维素，TheDowChemicalC0.,Midland,Mich.)。液体载体包括促进形成可成形的湿陶瓷混合物的任何液体。优选的液体载体(分散剂)包括IntroductiontothePrinciplesofCeramicProcessing,J.Reed,WileyInterscience,1988)中描述的那些材料。特别优选的液体载体是水。可用于制备湿陶瓷陶坯体的混合物可以通过任何合适的方法例如本领域已知的那些方法制造。例子包括球磨、带式混合、立式螺杆混合、V-掺合和碾磨。所述混合物可以制成干的(即，在没有液体载体的情况下)或湿的。在没有液体载体的情况下制备所述混合物时，液体载体随后利用本段描述的任何方法进行添加。[0022]陶瓷前体、任选的粘合剂和液体载体的混合物可以通过本领域已知的任何方式成形。实例包括注塑、挤塑、等静压压制、流铸、辊压和流延成型。这些中的各种更详细地描述于通过弓丨用并入本文的IntroductiontothePrinciplesofCeramicProcessing,J.Reed,第20和21章,WileyInterscience,1988中。在一种优选的实施方式中，所述混合物成形为最终期望的陶瓷体的近终形和尺寸，例如通流式过滤器(flowthroughfilter)。近终形和尺寸是指湿陶瓷陶坯体的尺寸与最终陶瓷体尺寸相差10体积％以内，并优选所述尺寸和形状与最终陶瓷体尺寸相差5体积％以内。在一种优选实施方式中，所述陶瓷结构包含蜂窝结构。优选所述蜂窝结构布置在垂直于挤出方向的平面中。在使用中，形成的各个通道的一端或另一端被塞住。在一个面上，所述通道以交替的方式塞住。优选所述湿陶瓷陶坯体不具有任何封闭或塞住的通道或流道。在实施本发明时，所述多孔陶瓷蜂窝体以及堵塞物(注意，所述堵塞物可以是与所述蜂窝体相同或不同的陶瓷以及可以仅仅是捏合在一起以封堵通道的蜂窝体的分隔壁)可以是任何合适的陶瓷或陶瓷组合。[0023]在优选实施方式中，所述湿陶瓷陶坯体被成形，使得它可用作通流式过滤器。在所述方法的这个阶段，所述湿陶瓷陶坯体具有两个相反的基本上平的面。所述湿陶瓷陶坯体对于与所述两个相反面平行的全部平面表现出一致的横截面形状。所述横截面形状可以是适合于预期应用的任何形状，并且可以是不规则的或可以是任何已知的形状，例如圆形、椭圆形或多边形。优选所述横截面形状表现出能够支撑所述陶瓷体的平坦表面。优选所述横截面形状是多边形。在一种优选实施方式中，所述形状是长方形或正方形。如果所述形状是不规则的，它必须具有至少一个线性路径或一个平的表面，使得所述湿陶瓷体可以以所述线性路径或平表面布置在所述载体上。所述湿陶瓷陶坯体具有多个形成的壁，所述壁从一个相反面延伸到另一个相反面。所述壁形成多个流道，所述流道从一个相反面延伸到另一个相反面。优选地，在该阶段，所有的流道对于这两个相反面都是开放的。这允许更有效地除去液体载体。[0024]然后，所述湿陶瓷陶坯体经受除去液体载体的条件，亦即干燥所述湿陶瓷陶坯体。湿陶瓷陶坯体在经受所述液体载体除去条件的同时放置在运载结构上。所述运载结构执行支持所述湿陶瓷陶坯体通过液体载体除去过程的功能。另外，所述运载结构执行一种或多种以下功能:防止湿陶瓷陶坯体与所述运载结构接触的部分的变形(也就是说增加线性路径或平坦表面的弓度或者平坦表面与完美平面结构的偏离)；允许一种或多种干燥流体接触与所述运载结构接触的湿陶瓷陶坯体的部分；和允许离开湿陶瓷陶坯体的任何液体载体移离所述湿陶瓷陶坯体。[0025]所述运载结构(载体)在一种实施方式中由一个或多个运载片组成。在另一种实施方式中，所述运载结构包括一个或多个运载片和一个或多个支持片。所述一个或多个运载片在液体载体除去过程期间起到直接接触和支持所述湿陶瓷陶坯体的功能。优选只使用一个运载片。所述一个或多个支持结构在液体载体除去过程期间起到支持所述运载片的功能，其方式使得所述湿陶瓷体保持其形状或调节到期望的形状而没有任何进一步的变形。所述一个或多个支持结构可以执行一种或多种如下附加功能:促进干燥流体与湿陶瓷陶坯体接触或促进液体载体流动离开所述陶瓷陶坯体。优选地，所述运载结构含有一个支持结构。保持其形状或不变形是指湿陶瓷陶坯体形状不改变(除为了符合期望的形状外)，并且与运载结构接触的湿陶瓷体的部分保持基本上平面或线性。优选的运载片描述于2011年6月22日提交的序号为13/166,298的共有共同未决申请，题为“陶瓷陶坯的干燥方法(DRYINGMETHODFORCERAMICGREENWARE)”，以及在2011年6月22日提交到PCT的申请号为PCT/US/11/41410，二者通过引用并入本文。在所述陶瓷体不包含平坦表面的实施方式中，所述载体片可以被成形以支持陶瓷体的形状，也就是说具有与接触所述载体片的陶瓷体部分匹配的横截面形状。从湿陶瓷陶坯体除去液体载体的本发明方法包括将所述湿陶瓷体放置在载体结构上并且将在载体结构上的湿陶瓷陶坯体放入烘箱中，所述烘箱处于使得液体载体从所述陶瓷陶坯体基本上除去的条件下。[0026]在这种方法中可以利用有助于从湿陶瓷体除去液体载体的任何烘箱。可用于本发明的优选的烘箱包括对流、红外线、微波、射频烘箱等等。在一种更优选的实施方式中，使用微波炉。载体结构上的湿陶瓷体可以在烘箱中放置足够的时间以便液体载体基本上从陶瓷陶坯体中除去并然后从烘箱除去。载体结构上的湿陶瓷体可以手工放入烘箱和从烘箱取出。或者，载体结构上的湿陶瓷体可以自动导入、移过和移出烘箱。可以利用将部件引入和将部件移出烘箱的任何自动装置。这样的装置是本领域公知的。在优选实施方式中，载体结构上的湿陶瓷体放置在传送带上并通过所述传送带上的一个或多个烘箱。选择载体结构上的湿陶瓷体在所述一个或多个烘箱中的停留时间以使得在所述一个或多个烘箱的条件下，基本上所有的液体载体都被除去。停留时间取决于所述其它条件、湿陶瓷陶坯结构的尺寸和待除去的液体载体的量。选择所述载体结构上的湿陶瓷体在所述一个或多个烘箱中所暴露的温度以促进从所述湿陶瓷体除去液体载体。优选所述温度高于液体载体的沸点并低于制造载体结构的材料的软化温度和任何陶瓷前体分解的温度。优选地，所述载体结构上湿陶瓷体在烘箱中暴露的温度是约60°C或更高，更优选约80°C或更高并最优选约100°C或更高。优选地，所述载体结构上湿陶瓷体在烘箱中暴露的温度是约120°C或更低，并最优选约110°C或更低。烘箱中的湿陶瓷陶坯体优选与干燥流体接触，或向所述烘箱施加真空以促进从所述湿陶瓷体除去液体载体。优选地，湿陶瓷陶坯体与干燥流体接触。在其中湿陶瓷陶坯体成形为通流式过滤器的前体的实施方式中，其中所述湿陶瓷陶坯体的流道一端没有塞住，优选所述干燥流体流过所述湿陶瓷陶坯体的流道。这通过在流道布置在载体结构上时引导干燥流体以同一方向流动来促进。在所述湿陶瓷陶坯体具有平坦的平侧面并且所述湿陶瓷陶坯体以其平坦的平侧面布置在载体结构上的情况下，引导所述干燥流体的流流过所述湿陶瓷陶坯体中的流道。在其中所述载体结构上的湿陶瓷陶坯体在传送带上通过一个或多个烘箱的实施方式中，布置湿陶瓷陶坯体以使得流道的方向与传送带方向成横向并且干燥流体以与传送带方向成横向的方向通过，致使所述干燥流体通过所述湿陶瓷陶坯体的流道。如果湿陶瓷陶坯体的一个面布置在载体结构上，则引导干燥流体沿湿陶瓷陶坯体的方向向上通过所述载体结构以使得所述干燥流体通入和通过所述湿陶瓷陶坯体中的流道。所述干燥流体可以是增强液体载体从湿陶瓷陶坯体附近除去的任何流体。优选所述干燥流体是气体。优选的气体包括空气、氧气、氮气、二氧化碳、惰性气体等等。最优选所述干燥流体是空气。在所述干燥流体与湿陶瓷陶坯体接触之后，它连同所述干燥流体中夹带的液体载体一起从所述湿陶瓷陶坯体附近除去。所述干燥流体的流动由促进干燥流体移动的任何装置例如泵、鼓风机等产生。选择干燥流体的流速以促进从湿陶瓷陶坯体附近除去液体载体。由本发明的载体板提供效用的用于干燥陶瓷部件的其它重要参数是:双频微波功率方案(2.45GHz和915MHz)，在那些频率下变化的反射功率(从约O至约100%)，可从约O变化至约100%的相对湿度，在间歇式烘箱或带式驱动连续烘箱中可从约0.01变化至约10小时的停留时间和范围可以为从约50至约150°C的最高部件温度。[0027]从湿陶瓷陶坯体除去液体载体之后，所述陶瓷陶坯体可准备用于转化成陶瓷体和转化成陶瓷体。所述陶瓷陶坯体暴露于烧除粘合剂并形成陶瓷结构的条件。实现该目的的工艺是本领域公知的。通过将所述干燥的陶瓷陶坯部件加热到有机添加剂和粘合剂挥发或烧除的温度来煅烧所述干燥的陶瓷陶坯部件。所述部件被进一步加热到陶瓷颗粒融合或烧结在一起或者产生随后融合在一起的新微粒的温度。许多专利和公开文献描述了这样的方法，包括US4,329，162,4,471，792,4,001，028,4,162，285,3,899，326,4,786，542、4，837，943和5，538，681;它们全部通过引用并入本文。[0028]在优选实施方式中，制备的陶瓷体是针状莫来石。在这种实施方式中，多孔的生坯形状可以在具有氟的气氛和足以形成莫来石组成的温度下加热。氟可以从例如SiF4、AlF3、HF、Na2SiF6、NaF和NH4F的来源在气体气氛中提供。优选地，氟源是SiF4。干燥的陶坯可以在具有单独提供的含氟气体的气氛下加热并加热到足以形成莫来石组成的温度。“单独提供”是指所述含氟气体不是由混合物中的前体(例如AlF3)供应，而是由泵送到加热所述混合物的炉中的外部气体源供应。这种气体优选是含有SiFJ^气体。所述陶瓷部件优选被加热到第一温度，加热时间足以将多孔体中的前体化合物转化成氟黄玉(fluorotopaz)，然后提高到足以所述莫来石组成的第二温度。温度也可以在第一和第二温度之间循环以确保完全的莫来石形成。第一温度可以从约500°C至约950°C。第二温度可以是取决于如SiF4分压的变量的任何适当温度。通常，第二温度为至少1000°C至最高1700°C。通常，在加热至第一温度期间，气氛是惰性的或是真空直到至少约500°C，在这时理想地引入单独提供的含氟气体。未处理的莫来石体可以在选自空气、水蒸汽、氧气、惰性气体及其混合物的热处理气氛下被加热到至少950°C的热处理温度，加热时间足以形成莫来石组成。惰性气体的例子包括氮气和稀有气体(即He、Ar、Ne、Kr、Xe和Rn)。优选地，所述热处理气氛是惰性气体、空气、水蒸汽或其混合物。更优选地，所述热处理气氛是氮气、空气或含水蒸汽的空气。热处理温度下的时间随所选的热处理气氛和温度而变。例如，在湿空气(在40°C下用水蒸汽饱和的空气)中热处理通常需要在1000°C下超过几个小时至48小时。相比之下，环境空气、干燥空气或氮气(在室温下相对湿度为20%至80%的空气)理想地加热至1400°C至少2小时。通常，热处理温度下的时间为至少约0.5小时并取决于所用的温度(即，通常温度越高，时间可以越短)。热处理温度下的时间可以是约I小时或更多，优选约2小时或更多，更优选约4小时或更多，甚至更优选约6小时或更多，或最优选至少约8小时至优选最多约4天，更优选最多约3天，甚至更优选最多约2.5天和最优选最多约2天。[0029]陶瓷部件的形成，如上所述，包括将所述陶瓷部件放置在具有适合支持陶瓷部件的表面(例如平坦表面)的载体上，然后将载体上的所述陶瓷部件顺序放置在一个或多个炉中，其中所述炉适合于执行上面描述的步骤。这适用于具有平表面的陶瓷陶坯部件，所述平表面具有足够的尺寸将所述部件支承在这样的平表面上。或者所述方法适用于具有至少一个可以是弯曲的线性路径的部件，例如具有圆形、椭圆形或不规则横截面的部件。这种方法尤其可用于具有均一形状的陶瓷部件，其具有能够与另一个陶瓷部件的平侧面粘合的平侧面。优选所述部件具有多边形的横截面形状而使得所有侧面都相对平坦。在更优选的实施方式中，所述陶瓷陶坯和最终的陶瓷部件具有正方形或长方形形状。优选所述最终陶瓷部件能够利用无机胶接剂与其它部件粘附。许多部件可以粘附在一起以形成期望尺寸的、通常是具有期望的横截面的部件。单个陶坯部件和最终的陶瓷部件经常称为节段。[0030]所述陶坯或陶瓷部件标有至少一个参考标记。所述标记可以用允许在形成陶瓷部件的方法的其余部分中鉴别所标记的侧面(表面)的任何方式施加。所述参考标记可以手工施加或以自动的方式施加。在优选的方式中，各个部件的参考标记是独特的，使得所述部件可以在整个过程中追踪。优选所述独特的参考标记是自动压印在所述部件的一个表面上。参考标记优选在挤塑或干燥之后施加。[0031]在可以用任何次序进行的干燥步骤和参考标记的施加之后，检查外表面上一个或多个线性路径或平坦表面的弓度或不平度。检查不平度是指将所述表面进行操作以了解部件的形状，例如表面多平坦。优选产生陶瓷体表面的图形。所述表面可以通过允许测定多个点的位置以界定部件的形状(例如表面的形状)或表面上的线性路径和/或制备所述部件形状的图形的任何分析技术来检查。测量和/或图形制备可以手工或自动进行。或者，没有平坦表面的部件可以使得沿着所述部件的多个线性路径以相同的方式检查。优选将所述测量数据输入计算机程序中，所述计算机程序可以制备物体形状(例如所述部件的一个或多个表面或线性路径)的图形。优选对所有的表面(例如平表面)或多个线性路径作图。在对多个线性路径作图的情况下，对足够数量的线性路径作图以提供了解具有最大弓度的具有凸起形状的线性路径的位置。软件程序是能够制备这样的图形的可商购的程序，例如可得自CMMProductsLLC的Calypso。数据可通过便于确定部件形状和/或对部件的形状、陶瓷部件的平表面和/或线性路径作图的任何手段进行收集。例如，数据可以利用激光、触针等收集。数据在足够数量的点处收集和记录以准确确定物体的形状、表面不平度或物体的线性路径的直度和/或提供物体形状的精确图形、各个平表面或所测量物体的线性路径的直度。在一种实施方式中，数据沿着所述物体表面(优选每个表面上)的多个线性路径收集。优选地，使用互相垂直的两组线性路径。优选各组线性路径具有互相平行的线。数据沿着足够数量的线性路径收集以提供物体形状的精确图形。优选沿每个方向的3条或更多条线性路径收集数据。每个方向上线性路径数量的上限是实践性的；优选的实际极限由物体的尺寸和线之间的距离限定。在一种实施方式中，线性路径数量的实际上限是10条或更少。优选所述线性路径之间的距离是约Imm或更大并最优选2mm或更大。优选所述线性路径之间的距离是约IOmm或更小并最优选5mm或更小。记录沿着所述线性路径的多个点以便于测定侧面(表面)的弓度或不平度或线性路径的定向和/或对物体形状、各个表面和/或线性路径的作图。选择点的数量和点之间的距离以便于测定物体形状、表面不平度、线性路径的定向和/或对所检查的物体、表面和/或线性路径的形状精确作图。优选所述线性路径上点之间的距离是约Imm或更大并最优选2mm或更大。优选所述线性路径上点之间的距离是约IOmm或更小并最优选5mm或更小。在形成陶瓷部件的任何步骤或任何步骤组合之后，可以进行沿着线性路径的弓度或表面不平度的测定和/或进行作图。优选在挤塑或干燥步骤之后进行作图。也对最终产品的表面或侧面作图以作为质量控制步骤并确定本发明方法的成功可能是有利的。[0032]一旦收集数据和/或制备了物体、线性路径和/或平坦表面的形状的图形，则检查所述数据和/或图形以获得弓度或不平度。不平度是确定所述表面接近于完美平面的程度。确定相对不平度的已知方法包括如US7，879，428中所述的JISB0621-1984，相关的部分通过引用并入本文。不平度通常通过界定两个平行平面进行测量。一个平面由蜂窝节段的一个面朝向所述蜂窝节段中心的最内表面界定(测量点的最小二乘拟合平面)，第二平面由蜂窝节段同一个面的最外表面界定。所述平面之间的距离被称为不平度。数值越低被认为越好。实际上，所述表面通过取若干数据点(例如x、y和z)进行作图，并且根据所述点群体来数学计算最小二乘拟合平面。所述平面计算为彼此平行的，并且所述平面的定向是基于表面整体的最接近近似定向(closestapproximationorientation)。所述平面之间的距离是不平度。完全平坦的表面的不平度值为O。因此较高数值表示偏离完全平坦表面越多。理想地，表面的不平度使得可以在相邻陶瓷部件的两个表面之间用最小的粘合剂厚度形成有效的粘合。实际上，所述不平度优选是约3.0mm或更小，更优选约2.5或更小并最优选约1.5或更小。[0033]然后检查关于所测量的物体(例如各个平坦表面或线性路径)的形状的数据或其图形。确定各个测量表面或线性路径的弓度并且确定各个表面或线性路径的相对曲率。确定凹和凸的表面。根据收集的数据或所述物体、线性路径或表面的图形来确定侧表面(线)的弓度的软件是可得的。这样的软件包的例子包括将作图数据输入VisualBasic算法中、视觉检查、表面平台(surfacetable)等等。在挤塑和/或干燥之后的处理中，鉴别具有凸起形状的一个或多个部件(优选所有这样的部件)的线性路径和/或表面。以具有凸起形状的一个或多个部件(优选所有这样的部件)的线性路径或表面直接放置在各剩下的加工步骤中所使用的载体上来进行所述陶瓷部件的进一步加工。当放置在所述载体上时，优选所述具有凸起形状的部件表面或线性路径以一个点接触所述载体。已经确定，在后续加工期间，在凸起的线性路径或表面向下放置或放置在所述载体表面上的情况下，具有凸起形状的部件数量减少。已经确定，当在另外的加工之前将所述凸起的线性路径或表面向下放置到所述载体上时，与挤塑和/或干燥之后的弓度或不平度值相比，在最终加工之后明显较高百分比的部件具有减小的弓度或不平度值。优选在线性路径或表面上具有不可接受的弓度的部件数量减少了5%，更优选10%和最优选20%。不平度改善(不平度值降低)导致当所述侧面与其它部件的其它侧面粘合时粘合剂层较薄。粘合剂层较薄的节段式陶瓷物体表现出较低的反压和较高的热稳定性能。[0034]在完成所述陶瓷部件的加工之后，两个或更多个所述部件可以利用本领域已知的方法粘附在一起，例如美国公布2009/02390309;美国专利公布2008/0271422、US5,914，187、US6,669，751、US7，879，428、US7,396，576中公开的，它们全部通过引用并入本文。所用的粘性胶接剂可以是已知用于这种用途的任何粘合剂，如包括本文中引用的专利和专利公布中公开的那些。在优选实施方式中，陶瓷部件由至少两个独立的较小陶瓷部件(蜂窝体)构成，它们通过由无机纤维和粘合相构成的胶接剂粘附在一起，其中所述较小的部件和纤维由所述粘合相粘合在一起，所述粘合相由无定形硅酸盐、铝酸盐或铝硅酸盐陶瓷粘合剂构成。形成陶瓷结构的方法包括将第一陶瓷节段在其至少一个外侧面(表面)上与胶接剂接触，所述胶接剂由平均长度在100微米至1000微米之间的无机纤维、载体流体、胶态无机溶胶并且在没有其它无机颗粒的情况下组成，其中所述纤维的固体负载量为所述胶接剂总体积的至少约10体积％;将第二陶瓷节段与所述第一陶瓷节段机械接触，以使得所述胶接剂介于所述陶瓷节段之间以致所述陶瓷节段粘附；充分加热所粘附的节段以在所述胶接剂的纤维和所述陶瓷节段之间形成非晶陶瓷粘合，从而形成较大的陶瓷结构(阵列)。一个或多个节段在它们的外侧面上与所述胶接剂接触后，所述节段通过任何适合的方法与插置在所述节段之间的胶接剂接触。说明性地，所述节段(如果具有正方形横截面的话)可以保持在模板中并将胶接剂分配或注入到节段之间的间隙中。所述节段用胶接剂沉积期望的外侧面，例如将角适配到斜面中并从这第一正方形构建无论什么想要的式样。如果需要，所述斜面可以具有还嵌入的隔离物，以使得第一层节段具有等距间隔，从而得到更均一的胶接剂层厚度。或者，所述节段可以放置在平坦侧面上并以类似于砌砖工程的方式来构建。一旦所述节段被粘附，通过加热或任何适当的方法除去载体流体，这可以包括仅仅环境蒸发或任何其他有用的方法例如本领域已知的方法。所述除去也可以发生在加热期间以形成所述纤维和所述节段的非晶粘合。也可以使用加热来除去节段或胶接剂中的任何有机添加剂。这种加热可以是任何适当的加热，例如本领域已知的那些，且也可以发生在加热以形成所述纤维和节段非晶粘合在一起期间。为了产生非晶粘合相，所述加热的温度不应高得使所述纤维或非晶粘合相中出现结晶(除非需要)而导致蜂窝结构流挂或玻璃粘合相偏移到有害于所述蜂窝结构的性能的程度。通常，所述温度为至少约600°C，到最高约1200°C。在所述部件一起粘附成阵列之后，所述节段式部件的外侧面可以通过本领域已知的任何手段成形，例如通过研磨、切割或砂磨。一旦成形，所述外侧面就涂布陶瓷前体以形成固体侧面(表皮)，并且所述部件暴露于使得所述涂料成为陶瓷涂层的条件。[0035]在一个优选实施方式中，所述陶瓷前体和陶瓷节段在垂直于本文中作图和测量的结构表面或线性路径的平面中具有蜂窝结构。优选通过所述结构的通道平行于所作图的线性路径或表面。在另一个优选实施方式中，每隔一个通道在各个末端塞住并且各个通道只在一端塞住。利用这种方法的一类陶瓷部件是壁流式过滤器。壁流式过滤器通常包含具有两个相反面的结构，其具有从一个面延伸到另一个面的通道或通路。在一种实施方式中，通道或通路的每隔一个的开口在一端塞住而其它通道或通路的开口在另一端塞住。这意味着对于每个通道来说，所有相邻的通道在相反端被塞住。这种结构的实际意义在于当流体被引导到所述过滤器的一个面时，它必须流入那个面上的开放通道中并且通过所述通道之间的壁到达相邻通道以抵达相反面并通过所述相反面离开。材料例如大于壁中孔隙的固体颗粒被从所述流体中过滤掉，并保留在通道壁的引入侧上。在优选实施方式中，节段横截面积为约5到20平方英寸并且长度为约3到约20英寸。[0036]所述陶瓷部件可以用于其中陶瓷蜂窝体有用的任何应用中，例如微粒过滤器(例如柴油机微粒过滤器)和流道催化剂分支(催化转化的)。[0037]本发明的说明性实施例[0038]提供以下实施例是为了示例说明本发明，而不是想要限制其范围。全部份数和百分数都按重量计，除非另有说明。[0039]为了量化针状莫来石节段的尺寸特征，如图1所示，构造六点夹具系统以稳固地支承3.2英寸x3.2英寸xl2.5英寸的节段。三个柱17(A基准面)支持节段16的底部，两个柱(B基准面)20和夹子22支持后侧面11，和一个柱(C基准面)21约束正面15以确定开始位置。图1显示Zeiss坐标测量仪(CMM)18，其具有用于测量节段的侧面(表面)的触针19。[0040]完成挤塑和干燥后，如图2所示，挤出物的顶侧面(表面)13被标记为23以指示部件10的具体取向。所述文字的定向分别进一步表示其它侧面和面的细节。例如，左手端被命名为正面15，而右手端被命名为后面12。节段16的底侧面首先被放置在构成A基准平面的三个较低的柱17上；接下来，所述节段的背侧面11随后移动直到构成B基准平面的后面两个柱20限制任何进一步的横向运动为止。一旦正面15接触构成C基准平面的前柱21，则节段10利用夹子22夹持定位，于是藉此约束了任何前向运动。接下来，触针19被固定到Zeiss坐标测量仪(CMM)18上，并执行定制的程序以沿着各个节段侧面的长度进行三轴扫描24，并在各个侧面的前面、中间和末端处分别进行三个横向扫描25，如图3所示。沿着所述节段侧面从12mm的起点至292mm的终点分别记录每5mm的瞬时轴向扫描数据(x,y,z),而沿着所述节段侧面每Imm记录瞬时横向扫描数据。瞬时轴向扫描数据利用固定坐标系产生。大体上，确定互相垂直的三个平面并界定报告陶瓷部件的表面尺寸所根据的平坦平面。图6示出了如何利用本发明的夹具系统限定固定坐标系。具体地说，柱17的顶点限定第一基准平面32(基准面A)。柱20与第一基准面结合限定第二基准平面33(基准面B)。柱21与第一基准面和第二基准面结合限定第三基准平面34(基准面C)。当利用与处理器连接的触针系统进行测量时，所述触针触及所述柱的接触点，在空间中记录这些点从而界定所述三个参考平面。这三个平面的交叉点是参考点39，x、y和Z坐标从该参考点测量，参见箭头36(x)、37(y)和38(z)。参照这些平面和参考点测量所述陶瓷节段的瞬时位置。在完成CMM扫描后，利用下列方案从各个瞬时轴向扫描计算沿着所述节段长度的弓度:将瞬时(X，y,z)数据输入MicrosoftExcel电子数据表的列表中并加入附加的“XACT~2”列。接着，在“工具/数据分析/回归”菜单内，如下进行二阶多项式回归:输入Y范围(第I列数据):[0041]前侧面和背侧面为YACT;顶和底侧面为ZACT；[0042]输入X范围(第2列数据)=XACT和XACT~2；[0043]点击“0K”。[0044]从X变量2系数确定弓形状:[0045]X变量2>0..........凸；X变量2〈0..........凹。注意:对于二次可微函数f而言，如果二阶导数f”(X)为正的话，则曲线为凸的；如果f”(X)为负的话，则曲线为凹的。确定“参考线”端点:[0046]凸条件:[0047]限定最大化响应的XACTmax点在157(XACT≤292内；[0048]限定最大化斜率的XACTmin点，m;[0049]Π1-[Y(X)_Yxagt，max]/[Xagtmax-X]:[0050]凹条件:[0051]限定最小化响应的XACTmax点在157(XACT≤292内；[0052]限定最小化斜率的XACTmin点，m;[0053]Π1-[Y(X)_YXact,max]/[Xactmax-X][0054]确定“侧面(表面)平台”参考线方程……..YEEF=m*x+B[0055]凸条件:[0056]Yref_Y@Xactmin_m*(X_XACTMIN、[0057]凹条件:[0058]Yref-111.(Xactmin-X)+Y@Xactmin[0059]从下面的方程组计算轴向弓度:[0060]凸条件:轴向弓度=MIN[Y-Ykef][0061]凹条件:轴向弓度=MAX[Y-Yeef].[0062]图4显示了这种计算方法的代表性实例，其采用ACM节段的顶侧面(表面)的叠加CMM数据。显示了端点26、侧面(表面)平台参考线27和轴向弓度28。然后如方程I所示的根据三个轴向弓度计算的平均值计算节段的各个侧面的平均轴向弓度MAB。[0063]【权利要求】1.一种方法，所述方法包括:a)测定挤塑陶坯部件的外表面上一个或多个线性路径的或外表面的沿挤出方向的弓度，以便可以确定所述挤塑陶瓷陶坯部件的所述一个或多个线性路径或外表面的挤出方向最大弓度；b)鉴别具有最大凸起弓度的所述外表面上的线性路径或所述外表面；c)将所述陶坯部件放置在载体上，使得具有最大凸起弓度的所述外表面上的线性路径或所述外表面位置与所述载体接触；和d)在所述陶坯部件布置在所述载体上使得具有凸起形状的所述外表面上的线性路径或所述表面在所述载体上时，加工所述陶坯部件，以使得所述弓度由于将所述陶坯部件转化为陶瓷部件的所述加工而降低。2.权利要求1所述的方法，其中所述载体是板、架或传送带并且适合于在将所述陶坯部件形成为陶瓷部件的工艺操作期间运载所述部件。3.权利要求1或2所述的方法，其中所述弓度减少约10%或更高。4.权利要求1至3任一项所述的方法，其中所述挤塑陶瓷部件具有一个或多个平坦表面并且所述陶瓷部件的一个或多个所述平坦表面与具有平坦表面的一个或多个其它陶瓷部件I父接。5.权利要求1至4任一项所述的方法，其中所述部件具有多个平坦表面。6.权利要求1至5任一项所述的方法，其中所述部件的横截面形状是具有多个平坦表面的多边形。7.权利要求1至6任一项所述的方法，其中所述部件的横截面形状是正方形或长方形。8.权利要求1至7任一项所述的方法，其中对所述物体的形状作图，并且作图的结果用来计算所述部件的一个或多个表面或线性路径的弓度。9.权利要求1至8任一项所述的方法，其中收集足够数量的数据点以精确测定所述物体的一个或多个表面或线性路径的弓度。10.权利要求1至9任一项所述的方法，其中所述陶坯部件适合于制备陶瓷部件，所述陶瓷部件包含氧化铝、二氧化硅、氧化锆、碳化硅、氮化硅和氮化铝、氮氧化硅和碳氮化硅、莫来石、堇青石、β锂辉石、钛酸铝、硅酸锶铝、硅酸锂铝、莫来石和堇青石的复合材料、或其组合中的一种或多种。11.权利要求1至9任一项所述的方法，其中所述陶坯部件适合于制备陶瓷部件，所述陶瓷部件包含碳化硅、堇青石、莫来石复合材料、莫来石和堇青石中的一种或多种。12.权利要求1至9任一项所述的方法，其中所述陶坯部件适合于制备包含莫来石的陶瓷部件。13.权利要求12所述的方法，其中所述陶坯部件通过将其暴露于干燥、煅烧和莫来石化步骤而转化成包含莫来石的陶瓷部件。14.权利要求1至13任一项所述的方法，其中所形成的陶瓷部件的一个或多个表面或线性路径的弓度为约3.0或更小。15.权利要求1至14任一项所述的方法，其中多个陶瓷部件的生产合格率增加10%。16.权利要求1至15任一项所述的方法，其中所述陶坯部件的表面之一标有参考标记以便于表面的识别。17.权利要求1至16任一项所述的方法，其中测定所有的平坦侧面的不平度。18.权利要求1至17任一项所述的方法，其中所有产生的平坦侧面表现出约3.0mm或更小的不平度。19.权利要求1至18任一项所述的方法，其中所述陶瓷体是蜂窝式过滤器。20.一种方法，所述方法包括:a)测定具有一个或多个平坦侧面的挤塑陶瓷陶坯部件的一个或多个所述平坦侧面的不平度；b)鉴别具有凸起形状的侧面；c)将所述陶坯部件放置在载体上，使得具有凸起形状的侧面在所述载体上；和d)在所述陶坯部件布置在所述载体上使得具有所述凸起形状的侧面在所述载体上时，将所述陶坯部件转化成陶瓷部件。其中至少一个平坦侧面的所得不平度使得所述表面能以有效的方式与另一个陶坯部件的另一个表面粘合。【文档编号】G01B11/30GK103764357SQ201280041105【公开日】2014年4月30日申请日期:2012年8月23日优先权日:2011年8月26日【发明者】M·J·莫勒,J·R·韦伯恩申请人:陶氏环球技术有限责任公司