蜂窩陶瓷的制備技術與應用進展
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70年代由美國康寧公司率先研發(fā)并應用于汽車尾氣凈化以來，其制備技術與應用領域持續(xù)擴展。目前全球市場主要由美國康寧和日本NGK公司主導，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、良好的物理化學穩(wěn)定性、低密度、耐高溫、耐腐蝕等優(yōu)點，廣泛應用于尾氣處理、煙氣凈化、蓄熱體及催化載體等領域。
2 制備技術
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，經干燥和燒成獲得多孔結構，孔徑可從微米級至數毫米，形狀包括方孔、三角孔等。原料涵蓋堇青石、碳化硅、氧化鋁等，需添加粘結劑、塑化劑等改善加工性。目前國外已實現1100孔/in2的高密度模具，我國也在積極推進600孔/in2模具的研發(fā)。
熱壓鑄法則將石蠟等有機物與陶瓷粉混合，加熱成漿后壓入模具，冷卻成形后經排蠟和燒結制成成品。該工藝生產效率高、質量穩(wěn)定，需嚴格控制升溫過程以防缺陷。
3 典型應用
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
在冶金領域，蜂窩陶瓷過濾片可有效去除金屬液中的雜質，改善鑄件質量；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用領域。通過表面涂覆貴金屬催化劑，可將有害氣體轉化為CO?、H?O和N?。其高比表面積和貫通孔道結構顯著提升催化效率和反應速率。
3.4 蓄熱體
蜂窩陶瓷蓄熱體是高溫空氣燃燒技術（HTAC）的核心部件，具有耐高溫、熱震穩(wěn)定性好和蓄熱能力強等特點，可回收余熱、提高燃燒效率，節(jié)能率達40%–70%，并大幅降低NOX排放。
3.5 紅外輻射燃燒板
用于燃氣灶具時可實現充分燃燒，輻射紅外線提高熱效率，減少碳氫化合物和CO排放，具有節(jié)能、環(huán)保、抗風、防熄火等優(yōu)點。
4 結語
蜂窩陶瓷制備工藝不斷成熟，應用前景廣闊，但仍面臨熱膨脹系數偏高、孔密度和機械強度需進一步提升等技術挑戰(zhàn)。未來研究應著眼于性能優(yōu)化和應用拓展。
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