国内汽车用蜂窝陶瓷载体技术现状分析

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1、万方数据⋯铆一⋯一1，$"v_舯’呐E堋‘“≯“”’‘‘姆6榔一*wV”瞥泖"铘“?一4’¨。州“州‰憾铷J’≈、+m咖一下研’一‘⋯““，。1’“’Ik⋯⋯灿、《，一u。．"⋯4．～舢一～埘，m。一。，⋯。，．∞’’h，j—nk“⋯}-⋯：÷。4，2‰010t．m81。671年第期(第期)l佛山陶瓷lSummaⅣ&Review综述与评述国内汽车用蜂窝陶瓷载体技术现状分析胡华1，赵营刚2，彭红3(1．江西广播电视大学，南昌330046；2．洛阳理工学院材料科学与工程系，洛阳471023；3．吉安吉泰环保节能材料有限公司，吉安330031)擅要：本文简要介绍了国内汽车尾气三元催化

2、净化用堇青石材质蜂窝陶瓷载体的发展过程，并且从=三元催化净化使用要求的角度。详细介绍了蜂窝陶瓷载体的各项性能要求。文章重点放在我国目前汽车净化用堇青石蜂窝陶瓷载体的技术现状分析上。从目前我国此类产品只能应用在低端的汽配市场的现状，对比分析我国产品与目前占市场份额95％以上的美国康宁公司和日本NGK公司的产品性能差距．从生产工艺控制、原材料、生产设备、模具等角度详细剖析了我国堇青石蜂窝陶瓷载体性能无法满足主流的汽车整车厂要求的原因所在，并结合国内的现状提出了产品性能提升的建议。关键词：汽车尾气净化；三元催化净化；堇青石；蜂窝陶瓷；载体；热膨胀系数；抗热冲击性蜂窝陶瓷的使用背景根据

3、公安部交通管理局的最新信息，至2009年底，我国汽车保有量已达7619．31万辆。目前几乎所有的大中城市最大的大气污染源都来自汽车尾气的排放，其中大气污染物中73．5％的碳氢化合物(HC)、63．4％的一氧化碳(CO)、46％的氮氧化合物(NOx)都来自汽车尾气。为了解决汽车尾气排放所带来的环境压力。我国已经紧跟世界脚步先后在各城市和地区采用了汽车国Ⅲ、国Ⅳ排放法规。此法规所涉及到的排放技术。就是利用涂敷在堇青石蜂窝陶瓷载体上的重金属催化剂。对汽车所排放出来的有害气体如HC、CO、NOx等在合适的温度环境下进行催化，使以上三种有害气体相互之间发生如图1所示的反应，从而产生无害的

4、气体排放，其反应机理见图1。由图l中可以看出．虽然蜂窝陶瓷载体对化学反应起不到催化作用．但是由于蜂窝陶瓷的高比表面，提图1三元催化化学反应供了汽车尾气和贵金属催化剂的接触机会，使得反应物间的传质效果大大提高，从而使以上反应的效率大大提高。国内蜂窝陶瓷的发展历史美国康宁公司于1976年发明堇青石蜂窝陶瓷制造技术。并将此产品应用到汽车尾气净化中。我国在上世纪80年代初期．上海硅酸盐研究所的一些学者最早接触到蜂窝陶瓷。由于当时国内没有任何可以借鉴的万方数据m口⋯咿≮靶”口Ⅻ：“m，FOSHANCERAMICSIV01．20No．8(SerialNo．167)+⋯⋯～一⋯。．。．一⋯“

5、小．⋯⋯山韶a‘“-‘轴Ⅻ_盔矗∞k自自＆$舶妇_t^A#¨赫妇。缸。赫．_耐档^hJ-§口_鼬#经验．国外对此技术又严加封锁，再加上蜂窝陶瓷这种结构陶瓷的生产工艺技术又完全不同于传统陶瓷，因此研制过程特别艰难。直到1986年才生产出了真正意义上的蜂窝陶瓷，但是此产品在推向市场时却由于质量远不能达标而无法应用到汽车上。进入到20世纪90年代后．随着我国整体工业的不断发展。各大研究院所也在积极寻求与企业的合作，我国蜂窝陶瓷的生产逐渐由研究院所的研究转向了企业的研制生产阶段。此时国内外的技术交流也在大力推进．同时国外技术封锁之门也在慢慢打开。使得我国的蜂窝陶瓷生产技术有了突飞猛进的

6、发展：已经在江苏、上海等地纷纷出现了蜂窝陶瓷的生产厂家，并且产品也成功应用到了汽车领域。3汽车用蜂窝陶瓷载体的技术要求汽车用蜂窝陶瓷载体的使用环境特别恶劣，同时其又是后排放处理系统中的一个零部件．因此，对其系统的协调适应性也要求非常高，蜂窝陶瓷必须具备以下性能：(1)大的比表面积：保证废气与催化触媒的充分接触。蜂窝陶瓷的比表面积来自于蜂窝陶瓷的孑L密度，孔密度越高，产品的比表面积就越大。同时材料的细孔容量和细孑L分布也会对蜂窝陶瓷的比表面积产生很大的影响。(2)稳定的吸水性：确保催化触媒牢固均匀地涂附在载体的表面．同时又不因涂附过厚带来浪费。此性能也是靠蜂窝陶瓷材料稳定的细孔分

7、布、平均孔径、细孔容量来体现的。通常载体的细孔容积为0．2cm3／g，平均细孔径为41xm．这样就能确保载体的吸水率稳定在19％左右。(3)暖机性好：要求发动机在启动后，载体的温度能在最短的时间内达到催化触媒的活性温度。汽车在冷启动的时候．往往在启动阶段由于载体和涂敷在其表面的催化剂的热容的原因，载体和催化剂要在吸收了足够的热量之后．温度才能够达到催化剂的起活温度。为了尽量缩短这段时间，在不改变催化剂和载体材料的前提下．就只能通过降低载体的质量来实现，通常所用的载体材料堇青石就是一种多孔质的