ハニカムセラミックとは何ですか？
ハニカムセラミックは、ハニカム状の構造を主な構造とする新しいタイプの工業用セラミックです。内部には多くの相互接続されたハニカム状の平行チャネルがあり、これらのハニカムユニットはさまざまな形状の格子を持つ薄い壁で分割されています。最初は小型車の排気浄化に使用されていましたが、今日では化学、電力、冶金、石油、電子機器、機械などの産業で広く使用されるようになり、ますます広がりを見せており、かなりの発展の見込みがあります。
ハニカムセラミックの材料と用途の分類
ハニカムセラミックはさまざまな材料から作ることができます。主な材料には、コーディエライト、ムライト、アルミナチタン酸塩、活性炭、炭化ケイ素、活性アルミナ、ジルコニア、窒化ケイ素、およびムライトコーディエライトやコーディエライトアルミナチタン酸塩などの複合マトリックスが含まれます。活性炭粉末または粒子をハニカムセラミック形状にすると、水処理の浄化および廃水処理能力が大幅に向上し、特に製薬業界では、抗生物質、ホルモン、ビタミン、核酸注射、およびさまざまな注射薬、薬物などの脱水、脱色、および不純物除去に使用されます。
ハニカムセラミック製品は、その目的に応じて、蓄熱材料、充填材、触媒担体、フィルタ材料の4つのカテゴリーに分けられます。
ハニカムセラミックの性能
- 大きな比表面積
- 軽量
- 低い熱膨張係数
- 大きな比熱容量
- 耐酸性および耐アルカリ性
- 良好な化学的安定性
- 良好な断熱性能
- 良好な耐熱衝撃性
- 高い多孔性
ハニカムセラミックの製造方法
1. 押出成形法
2. ホットダイキャスト成形
3. グラウト法
4. 圧縮法
その中で、ホットプレス鋳造、射出成形、および圧縮法は、高孔密度、大サイズ、および薄壁のハニカムセラミックを製造するのが難しいです。実際の生産プロセスでは、ハニカムセラミックを製造するために最も広く使用されている方法は押出成形です。
ハニカムセラミックの一般的な材料
アルミナ磁器
酸化物セラミックスは主にAl2O3-SiO2で構成され、Ba、Ca、Zr、Mgなどの一定量の鉱化剤を含むアルミナセラミックスのカテゴリーに属します。Al2O3の含有量は45％から99％の範囲です。主な結晶相の違いに応じて、アルミナセラミックスはコランダムセラミックス（Al2O3>95％）、ムライトセラミックス（Al2O3-50％）、およびムライトコランダムセラミックス（Al2O3-75％）に分けられます。アルミナセラミックスは主に石油化学、金属精錬、脱硫塔、反応炉、充填塔などで使用され、反応器内の触媒の支持材料および塔の充填材として機能します。優れた機械的特性、化学的安定性、および耐熱性により、アルミナセラミックスは高温、高圧、および強い腐食性の作業環境に適応できます。
ムライト
ムライトはアルミニウムシリケートで構成される一連の鉱物で、主に高純度融解ムライト、普通融解ムライト、すべての天然ボーキサイト濃縮焼結ムライト、および軽量焼結ムライトを含みます。天然のムライト結晶は細長い針状および放射状のクラスター状で、融点は約1910°Cです。この種の鉱物は比較的稀であり、ほとんどが人工的に合成されます。ムライトは高温でアルミニウムシリケートによって形成される鉱物であり、アルミニウムシリケートが人工的に加熱されると形成されます。ムライトは高温耐性、高強度、低熱伝導率、および顕著な省エネルギー効果の特徴を持っています。その中でも耐火性が特に優れており、1800°Cでも安定しており、1810°Cでコランダムと液相に分解します。主に耐火材料の製造に使用され、セラミックス、冶金、鋳造、電子工業などの産業で広く使用されています。
炭化ケイ素
炭化ケイ素（SiC）は、石英砂、石油コークス（または石炭コークス）、およびおがくず（緑色の炭化ケイ素を生成するには塩が必要）などの原材料を高温で抵抗炉で溶融して作られます。これは、モース硬度が9.5で、世界で最も硬いダイヤモンド（グレード10）に次ぐ硬度を持ち、優れた熱伝導性を持つ炭化物の一種です。これは半導体であり、高温での酸化に耐えることができます。C、N、およびBなどの現代の非酸化物のハイテク耐火原料の中で、炭化ケイ素は最も広く使用され、経済的なものであり、鋼砂または耐火砂と呼ばれることがあります。一般的に工業生産される炭化ケイ素は、黒色炭化ケイ素と緑色炭化ケイ素の2種類に分けられ、どちらも六方晶系で、比重は3.20-3.25、微小硬度は2840-3320kg/mm²です。炭化ケイ素は、化学的性質が安定しており、高い熱伝導率、小さな熱膨張係数、および優れた耐摩耗性の特徴を持っています。これから作られた先進的な耐火材料は、耐熱性、耐衝撃性、小型、軽量、高強度であり、優れた省エネルギー効果を持っています。
コーディエライト
コーディエライトは、水サファイアまたは二色石とも呼ばれ、化学式はMg2Al4Si5O18です。Na、K、Ca、Fe、Mn、およびH2Oなどの元素を含むことがあります。片岩、片麻岩、および変成火成岩で生成されるシリケート鉱物で、無色の場合もありますが、通常は淡青色または淡紫色で、ガラス光沢を持ちます。マグネシウムコーディエライトは耐火材料として人工的に合成することができます。コーディエライトは、その優れた耐火性と低熱膨張率により、セラミックスやガラスなどの材料の製造に使用されます。現在では、自動車の浄化装置のハニカムキャリアの原料として一般的に使用されています。
酸化ジルコニウム
ジルコニアセラミックスは、その高い靭性、高い曲げ強度、高い耐摩耗性、優れた絶縁性能、および鋼に似た熱膨張係数により、構造用セラミックスの分野で広く使用されています。機能性セラミックスの分野では、優れた耐高温性により、誘導加熱管、耐火材料、加熱素子の主原料として使用されています。さらに、ジルコニアは熱障壁コーティング、触媒キャリア、医療、ヘルスケア、耐火材料、繊維などの分野で広く使用されています。
コランダム
コランダムは酸化アルミニウム（Al2O3）の結晶化によって形成される宝石で、非常に高いアルミニウム含有量を持ちます。金属クロムと混合されたコランダムは鮮やかな赤色を呈し、一般にルビーと呼ばれます。青色または無色のコランダムは一般にサファイアに分類されます。コランダムはモース硬度表で9位にランクされます。比重は4.00で、格子構造は六方柱です。コランダムの硬度とダイヤモンドよりも比較的低価格であるため、サンドペーパーや研磨工具の良い材料となっています。
発展動向
- 国内のハニカムセラミックスの高級市場への浸透率が向上する -
国内のハニカムセラミックスは、低級工業廃ガスのエネルギー節約と浄化の分野で90％以上のローカリゼーション浸透率を達成しています。今後5年間で、中国のハニカムセラミックス生産企業は高級市場の技術的障壁を継続的に突破し、高級市場製品の浸透率を向上させることが期待されています。長い間、自動車排気浄化処理のコア技術と製品市場は外国の大手企業によって独占されており、アメリカのコーニングと日本のNGKは自動車産業の高速発展の恩恵を享受してきました。中国の第六次国家基準のアップグレードに伴い、中国の国内ハニカムセラミックスは発展のウィンドウ期間に入るでしょう。
ハニカムセラミックスは、自動車の排気処理システムに使用されるだけでなく、精密ろ過と分離、騒音低減と断熱、ガス分離と浄化、脱水などの分野でも使用されます。応用範囲は、従来の冶金、化学工学、建材から、生化学、電子工学、食品・飲料産業、航空宇宙など多くの分野に拡大しています。新しいプロセスと材料の最適化と改善により、ハニカムセラミックスの応用分野はさらに拡大し、その経済的価値と社会的利益が大いに強調されるでしょう。
