專利名稱：鈦酸鋁系陶瓷的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及高強(qiáng)度的鈦酸鋁系陶瓷。
背景技術(shù)：
鈦酸鋁系陶瓷是含有鈦和鋁作為構(gòu)成元素、且在X射線衍射圖譜中具有鈦酸鋁晶體圖案的陶瓷，其作為耐熱性優(yōu)異的陶瓷為人們所知(例如非專利文獻(xiàn)1)，一直以來被用作如坩堝之類的燒結(jié)用用具(冶具)等。近年來，其作為構(gòu)成用于捕集在從柴油發(fā)動(dòng)機(jī)等內(nèi)燃機(jī)排出的廢氣中所含的微細(xì)的碳顆粒的陶瓷過濾器的材料，在產(chǎn)業(yè)上的利用價(jià)值不斷提
尚O作為所述鈦酸鋁系陶瓷，已知有將含有二氧化鈦等鈦源和氧化鋁等鋁源的粉末狀的原料混合物進(jìn)行燒成的方法(例如專利文獻(xiàn)1)。[專利文獻(xiàn)1]國際公開第2005/105704號(hào)公報(bào)
非專利文獻(xiàn) 1 Journal of the European Ceramic Soiety 22(2002)P1811 — 1822。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的課題在于提供一種表現(xiàn)出良好機(jī)械強(qiáng)度的鈦酸鋁系陶瓷。本發(fā)明是將含有1種以上的鈦元素、1種以上的鋁元素、進(jìn)而含有1種以上的鉻元素和/或1種以上的鎢元素的原料混合物進(jìn)行燒成而得到的鈦酸鋁系陶瓷。含有上述鉻元素的鉻源的含量相對(duì)于上述原料混合物100質(zhì)量份優(yōu)選為0. 001 5質(zhì)量份，此外，含有上述鎢元素的鎢源的含量相對(duì)于上述原料混合物100質(zhì)量份優(yōu)選為 0. 001 1. 0質(zhì)量份。進(jìn)一步地，本發(fā)明的鈦酸鋁系陶瓷優(yōu)選含有鎂元素和/或硅元素。本發(fā)明的鈦酸鋁系陶瓷優(yōu)選含有以組成式[MgxAl2(1_x)Ti(1+x)05](式中；0 < χ < 1) 表示的鈦酸鋁鎂，另外優(yōu)選上述X的值為0. 01 0. 7。另外，本發(fā)明的鈦酸鋁系陶瓷優(yōu)選通過在1300 1650°C的溫度下進(jìn)行燒成而得到，另外優(yōu)選為成形體。本發(fā)明的鈦酸鋁系陶瓷通過相對(duì)于原料混合物的總質(zhì)量100質(zhì)量份含有0. 001 5質(zhì)量份含鉻元素的鉻源和/或0. 001 1. 0質(zhì)量份含鎢元素的鎢源，具有良好的機(jī)械強(qiáng)度。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明的鈦酸鋁系陶瓷至少含有鈦元素和鋁元素，進(jìn)一步地，其通常相對(duì)于原料混合物100質(zhì)量份含有0. 001 5質(zhì)量份含鉻元素的鉻源和/或0. 001 1. 0量份含鎢元素的鎢源。通過含有這種范圍量的上述金屬，可以制成機(jī)械強(qiáng)度優(yōu)異的鈦酸鋁系陶瓷。含鉻元素的鉻源的含量相對(duì)于原料混合物的總質(zhì)量100質(zhì)量份，通常為0. 001 5質(zhì)量份，更優(yōu)選0. 005 3. 0質(zhì)量份。另外，含鎢元素的鎢源的含量相對(duì)于原料混合物的總質(zhì)量100 質(zhì)量份，通常為0.001 1.0質(zhì)量份，更優(yōu)選0.005 0.8質(zhì)量份。其中，原料混合物是指不僅含有金屬原料(即，含有鈦元素、鋁元素、鉻元素、鎢元素、鎂元素、硅元素的原料)、還含有造孔劑等添加劑(除了造孔劑，還有例如粉碎助劑、抗絮凝劑、溶劑、分散劑、粘合劑、潤滑劑、增塑劑等)的全部原料的混合物。另外，本發(fā)明的鈦酸鋁系陶瓷進(jìn)一步優(yōu)選含有鎂元素。另外，本發(fā)明的鈦酸鋁系陶瓷優(yōu)選含有以組成式[MgxAl2a_x)Ti(1+x)05](式中；0 < χ < 1)表示的鈦酸鋁鎂。式中，χ的值優(yōu)選為0.01以上，更優(yōu)選0.01以上且0.7以下，最優(yōu)選0.02以上且0.5以下。另外，本發(fā)明的鈦酸鋁系陶瓷進(jìn)一步優(yōu)選含有硅。對(duì)于本發(fā)明的鈦酸鋁系陶瓷(粉末或成形體等)，在X射線衍射光譜中含有鈦酸鋁的結(jié)晶圖案，但除此之外也可以含有例如二氧化硅、氧化鋁、二氧化鈦等的結(jié)晶圖案。本發(fā)明的陶瓷可以通過將含有鈦源、鋁源及鉻源和/或鎢源的原料進(jìn)行燒成而得到。(鈦源)
鈦源只要是含有鈦元素且通過與鋁源一起燒成而能夠合成鈦酸鋁系陶瓷的原料，則沒有特別的限制，優(yōu)選為氧化鈦。作為氧化鈦，例如可列舉出氧化鈦(IV)、氧化鈦(III)、氧化鈦(II)等，優(yōu)選使用氧化鈦(IV)。氧化鈦(IV)可以是結(jié)晶質(zhì)，也可以是非晶質(zhì)。在氧化鈦 (IV)為結(jié)晶質(zhì)時(shí)，作為其晶型，可列舉出銳鈦礦型、金紅石型、板鈦礦型等，更優(yōu)選為銳鈦礦型、金紅石型。作為鈦源，也可以使用通過將其在空氣中燒成而產(chǎn)生二氧化鈦(氧化鈦)的物質(zhì)。 作為上述物質(zhì)，可列舉出例如鈦鹽、鈦醇鹽、氫氧化鈦、氮化鈦、硫化鈦、鈦等。作為鈦鹽，具體而言，可列舉出三氯化鈦、四氯化鈦、硫化鈦(IV)、硫化鈦(VI)、硫酸鈦(IV)等。作為鈦醇鹽，具體而言，可列舉出乙醇鈦(IV)、甲醇鈦(IV)、叔丁醇鈦(IV)、異丁醇鈦(IV)、正丙醇鈦 (IV)、四異丙醇鈦(IV)以及它們的螯合物等。鈦源還可含有來自原料或在制造工序中混入的不可避免的雜質(zhì)。鈦源通?？梢允褂梅勰畹拟佋捶勰?。(鋁源)
鋁源只要是含有鋁元素且通過與鈦源一起燒成而能夠合成鈦酸鋁系陶瓷的原料，則沒有特別的限制，優(yōu)選為氧化鋁。氧化鋁可以為結(jié)晶質(zhì)，也可以為非晶質(zhì)。在氧化鋁為結(jié)晶質(zhì)時(shí)，作為其晶型，可列舉出Y型、δ型、θ型、α型等，優(yōu)選為α型。作為鋁源，也可以使用通過在空氣中燒成而產(chǎn)生氧化鋁的物質(zhì)。作為上述物質(zhì)，可列舉出例如鋁鹽、鋁醇鹽、氫氧化鋁、鋁等。鋁鹽可以是無機(jī)鹽，也可以是有機(jī)鹽。作為無機(jī)鹽，可列舉出硝酸鋁、硝酸銨鋁等硝酸鹽，碳酸銨鋁等碳酸鹽等。作為有機(jī)鹽，可列舉出草酸鋁、醋酸鋁、硬脂酸鋁、乳酸鋁、月桂酸鋁等。作為鋁醇鹽，可列舉出異丙醇鋁、乙醇鋁、仲丁醇鋁、叔丁醇鋁等。氫氧化鋁可以是結(jié)晶質(zhì)，也可以是無定形(非晶質(zhì))。在氫氧化鋁為結(jié)晶質(zhì)時(shí)，作為其晶型，例如可列舉出三水鋁石型、三羥鋁石型、諾三水鋁石(7 π 〃卜，>夕。4卜)型、勃姆石型、擬勃姆石型等。作為非晶質(zhì)的氫氧化鋁，還可列舉出例如將鋁鹽、鋁醇鹽等水溶性鋁化合物的水溶液水解而得到的鋁水解物。鋁源粉末還可含有來自原料或在制造工序中混入的不可避免的雜質(zhì)。鋁源通?？梢允褂梅勰畹匿X源粉末。
(鉻源)
鉻源可以使用含有鉻元素且不阻礙通過燒成而生成鈦酸鋁系陶瓷的物質(zhì)，可以列舉例如鉻鐵礦、鉻鎂磚、氧化鉻、鉻鹽、鉻絡(luò)合物、或鉻酸鹽等。鉻源還可以使用金屬狀鉻，除了單體的鉻金屬之外，也可以使用與鐵的合金。用作鉻源的鉻鹽可以是無機(jī)鹽，也可以是有機(jī)鹽。無機(jī)鹽可以列舉硝酸鉻、硫酸銨鉻、鉻酸鉀、鉻酸鉛、鉻酸鋅、鉻酸鍶等。鉻源也可含有來自原料或在制造工序中混入的不可避免的雜質(zhì)。鉻源通常可使用粉末狀的鉻源粉末。(鎢源)
鎢源可以使用含有鎢元素且不阻礙通過燒成而生成鈦酸鋁系陶瓷的物質(zhì)，可以列舉例如白鎢礦、黑鎢礦等的礦物、鎢絡(luò)合物、鎢化合物、鎢鹽(氯化鎢、溴化鎢、碘化鎢等的商化鎢等)、鎢酸鹽、三氧化鎢、仲鎢酸銨、炭化鎢、氮化鎢等。鎢源也可以使用金屬狀鎢，除了單體的鎢金屬之外，還可以使用與鐵的合金。鎢源也可含有來自原料或在制造工序中混入的不可避免的雜質(zhì)。鎢源通?？墒褂梅勰畹逆u源粉末。(鎂源)
本發(fā)明的陶瓷也可以含有鎂元素。這種陶瓷可以通過將含有鎂源的原料燒成而得到。 鎂源只要是含有鎂且不阻礙通過燒成而生成鈦酸鋁系陶瓷、并優(yōu)選可與鈦源及鋁源一起產(chǎn)生鈦酸鋁鎂的物質(zhì)，則沒有特別的限制。鎂源可以列舉例如氧化鎂(氧化鎂)等之類的、含有通過在空氣中燒成而產(chǎn)生氧化鎂的物質(zhì)的粉末，優(yōu)選氧化鎂。作為通過在空氣中燒成而產(chǎn)生氧化鎂的物質(zhì)，例如可列舉出鎂鹽、鎂醇鹽、氫氧化鎂、氮化鎂、金屬鎂等。作為鎂鹽，具體而言，可列舉出氯化鎂、高氯酸鎂、磷酸鎂、焦磷酸鎂、 草酸鎂、硝酸鎂、碳酸鎂、醋酸鎂、硫酸鎂、檸檬酸鎂、乳酸鎂、硬脂酸鎂、水楊酸鎂、肉豆蔻酸鎂、葡糖酸鎂、二甲基丙烯酸鎂、苯甲酸鎂等。此外，作為鎂醇鹽，具體而言，可列舉出甲醇鎂、乙醇鎂等。鎂源還可以使用兼具鋁源的原料。這種原料可以列舉例如鎂氧尖晶石(MgAl2O4)15鎂源還可含有來自原料或在制造工序中混入的不可避免的雜質(zhì)。鎂源通常可以使用粉末狀的鎂源粉末。(硅源)
本發(fā)明的陶瓷也可含有硅元素。這種陶瓷可以通過燒成含有硅源的原料而得到。硅源只要是含有硅元素且不阻礙通過燒成而生成鈦酸鋁系陶瓷的原料，則沒有特別地限定，優(yōu)
選氧化硅。氧化硅可以列舉二氧化硅、一氧化硅等。硅源也可以使用通過在空氣中燒成而產(chǎn)生氧化硅(二氧化硅)的物質(zhì)。作為上述物質(zhì)，可列舉出例如硅酸、炭化硅、氮化硅、硫化硅、四氯化硅、醋酸硅、硅酸鈉、原硅酸鈉、長石、玻璃料等。作為具體的硅源，從在工業(yè)上容易獲得、成分組成穩(wěn)定等方面考慮，可適宜使用玻璃料等。玻璃料是指玻璃被粉碎而成的薄片或粉末狀的玻璃。作為構(gòu)成玻璃料的玻璃，可列舉出硅酸鹽玻璃等，可適宜使用一般的以硅酸(二氧化硅，SiO2)為主要成分(全部成分中超過50質(zhì)量％)的硅酸鹽玻璃。作為硅酸鹽玻璃的其他含有成分，與一般的硅酸鹽玻璃同樣地，也可含有氧化鋁(A1203)、氧化鈉(Na20)、氧化鉀(K20)、氧化鈣(CaO)、氧化鎂(MgO)。為了提高玻璃本身的耐熱水性，優(yōu)選含有&02，優(yōu)選添加量為0. 1質(zhì)量％以上且10質(zhì)量％以下。另外，硅源還可以使用兼具鋁源的原料。這種原料例如可以列舉長石。硅源還可含有來自原料或在制造工序中混入的不可避免的雜質(zhì)。硅源通?？梢允褂梅勰畹墓柙捶勰?。(制造方法)
作為用于得到本發(fā)明的鈦酸鋁系陶瓷的方法，可以使用各種公知的方法，例如可以列舉通過將上述各原料的粉末混合，并將所得原料混合物進(jìn)行燒成而得到鈦酸鋁系陶瓷的方法。此時(shí)，作為將各原料的粉末混合的方法，可以使用各種公知的方法，可以使用在干式氛圍下進(jìn)行混合的方法(干式混合法)、在濕式氛圍下進(jìn)行混合的方法(濕式混合法)的任一
者ο(原料的混合工序)
在干式氣氛下進(jìn)行混合時(shí)，例如將上述各原料粉末混合，在粉碎容器內(nèi)攪拌而不使其分散在液體介質(zhì)中即可，或者也可通過在粉碎介質(zhì)的共存下在粉碎容器內(nèi)進(jìn)行攪拌而同時(shí)進(jìn)行原料粉末的粉碎。作為粉碎容器，通?？墒褂糜刹讳P鋼等金屬材料構(gòu)成的粉碎容器，其內(nèi)表面可用含氟樹脂、有機(jī)硅樹脂、聚氨酯樹脂等進(jìn)行涂敷。作為粉碎介質(zhì)，可列舉出例如直徑Imm 100mm、優(yōu)選5mm 50mm的氧化鋁珠、氧化鋯珠等。在與混合同時(shí)進(jìn)行原料粉末的粉碎時(shí)，例如，將原料粉末與粉碎介質(zhì)一起投入到粉碎容器內(nèi)，然后使粉碎容器振動(dòng)或旋轉(zhuǎn)，從而使原料粉末在被混合的同時(shí)也被粉碎。為了使粉碎容器振動(dòng)或旋轉(zhuǎn)，例如可使用如振動(dòng)磨機(jī)、球磨機(jī)、行星式磨機(jī)、高速旋轉(zhuǎn)粉碎機(jī)(銷棒粉碎機(jī)等)等這樣的通常的粉碎機(jī)，在工業(yè)規(guī)模上容易實(shí)施的方面，優(yōu)選使用振動(dòng)磨機(jī)。粉碎所需要的時(shí)間通常為1分鐘 6小時(shí)，優(yōu)選為1. 5分鐘 2小時(shí)。在以干式粉碎原料粉末時(shí)，可添加粉碎助劑、抗絮凝劑等添加劑。在濕式氣氛下混合時(shí)，例如使硅源粉末等原料粉末以分散在溶劑中的狀態(tài)下與其他原料粉末混合即可，通常，硅源粉末以分散在溶劑中的狀態(tài)與其他原料粉末混合。在以濕式進(jìn)行混合時(shí)在溶劑中可添加分散劑。作為分散劑，可列舉出例如硝酸、鹽酸、硫酸等無機(jī)酸，草酸、檸檬酸、醋酸、蘋果酸、乳酸等有機(jī)酸，甲醇、乙醇、丙醇等醇類，聚羧酸銨等表面活性劑等。在濕式混合法中，優(yōu)選使用介質(zhì)攪拌磨、球磨機(jī)、振動(dòng)磨機(jī)等粉碎機(jī)進(jìn)行混合。此外，作為濕式混合法，例如可列舉出僅僅在通常的液體溶劑中進(jìn)行攪拌處理的方法。作為液體溶劑，例如可以使用一元醇類(甲醇、乙醇、丁醇、丙醇等)，二元醇類(丙二醇、聚丙二醇、乙二醇等)的醇類或離子交換水等，更優(yōu)選為離子交換水。此外，在濕式混合法中，也可通過在粉碎容器內(nèi)在粉碎介質(zhì)的共存下進(jìn)行攪拌而同時(shí)進(jìn)行原料粉末的粉碎。例如，也可將原料粉末和粉碎介質(zhì)投入到粉碎容器內(nèi)，然后使粉碎容器振動(dòng)或旋轉(zhuǎn)，由此進(jìn)行粉碎。此外，在以濕式粉碎原料粉末時(shí)，可以與粉碎介質(zhì)相獨(dú)立地添加粉碎助劑、抗絮凝劑等添加劑。在上述的濕式氣氛下進(jìn)行混合后，除去溶劑，由此可得到原料的混合物。
(燒成工序)
在本發(fā)明的制造方法中，對(duì)于如上述得到的粉末狀的原料混合物，可以以粉末狀的狀態(tài)燒成后制成成形體，也可將原料混合物成形后進(jìn)行燒成。此外，還可以將粉末狀的原料混合物燒成后得到成形體，進(jìn)而將該成形體進(jìn)行燒成。燒成溫度通常為1300°C以上，優(yōu)選為1400°C以上，此外，通常為1650°C以下，優(yōu)選為1550°C以下。到燒成溫度為止的升溫速度沒有特別的限制，通常為1°C /小時(shí) 500°C / 小時(shí)。此外，在燒成中途可設(shè)置保持一定溫度的過程。到室溫為止的降溫速度沒有特別的限制，通常為1°C /小時(shí) 500°C /小時(shí)。燒成通常在大氣中進(jìn)行，但根據(jù)所使用的原料粉末(即鈦源粉末、鋁源粉末、鉻源粉末、鎢源粉末、鎂源粉末和硅源粉末)的種類、使用量比，可在氮?dú)狻鍤獾榷栊詺怏w中進(jìn)行燒成，也可在一氧化碳?xì)怏w、氫氣等之類的還原性氣體中進(jìn)行燒成。此外，也可以減低氣氛中的水蒸汽分壓進(jìn)行燒成。燒成通常使用管狀電爐、箱式電爐、隧道式爐、遠(yuǎn)紅外線爐、微波加熱爐、豎井式爐、反射爐、旋轉(zhuǎn)爐、輥底式加熱爐等慣用的燒成爐進(jìn)行。燒成可以間歇式進(jìn)行，也可以連續(xù)式進(jìn)行。此外，可以靜置式進(jìn)行，也可以流動(dòng)式進(jìn)行。燒成所需要的時(shí)間，只要是用于使原料混合物轉(zhuǎn)化為鈦酸鋁系陶瓷的足夠的時(shí)間即可，其根據(jù)原料混合物的量、燒成爐的形態(tài)、燒成溫度、燒成氣氛等有所不同，通常為10 分鐘 24小時(shí)。在得到塊狀的鈦酸鋁系陶瓷作為燒成物時(shí)，通過對(duì)該燒成物進(jìn)一步進(jìn)行破碎，從而能夠得到鈦酸鋁系陶瓷粉末。破碎可使用例如手搖砂輪、研缽、球磨機(jī)、振動(dòng)磨機(jī)、行星式磨機(jī)、介質(zhì)攪拌磨機(jī)、銷棒粉碎機(jī)、噴射式粉碎機(jī)、錘磨機(jī)、輥式磨粉機(jī)等慣用的破碎機(jī)來進(jìn)行。通過破碎得到的鈦酸鋁系陶瓷粉末可以用通常的方法進(jìn)行分級(jí)。根據(jù)上述方法，可以得到目標(biāo)鈦酸鋁系陶瓷。(成形工序)
本發(fā)明的鈦酸鋁系陶瓷也可以在燒成前利用通常使用的成形方法來制成成形體。成形方法可以列舉例如單軸成形、擠出成形等。作為成形中所使用的成形機(jī)，可列舉出單軸擠壓機(jī)、擠出成形機(jī)、壓片機(jī)造粒機(jī)等。在進(jìn)行擠出成形時(shí)，可以在原料混合物中添加造孔劑、粘合劑、潤滑劑或增塑劑、 分散劑、溶劑等進(jìn)行成形。作為造孔劑，可列舉出石墨等碳材料，聚乙烯、聚丙烯、聚甲基丙烯酸甲酯等樹脂類，淀粉、堅(jiān)果殼、胡桃殼、玉米等植物系材料，冰或干冰等。作為粘合劑，可列舉出甲基纖維素、羧甲基纖維素、羧甲基纖維素鈉等纖維素類，聚乙烯醇等醇類，木質(zhì)素磺酸鹽等鹽，石蠟、微晶蠟等蠟，EVA、聚乙烯、聚苯乙烯、液晶聚合物、工程塑料等熱塑性樹脂等。作為潤滑劑、增塑劑，可列舉出甘油等醇類，辛酸、月桂酸、棕櫚酸、藻酸、油酸、硬脂酸等高級(jí)脂肪酸，硬脂酸鋁等硬脂酸金屬鹽等。作為溶劑，通常使用離子交換水等水，離子交換水等優(yōu)選使用經(jīng)過溫度調(diào)節(jié)后的離子交換水。應(yīng)予說明，根據(jù)物質(zhì)不同而兼具造孔劑和粘合劑兩者的作用。作為這樣的物質(zhì)，只要是在成形時(shí)使顆粒之間彼此粘接而能夠保持成形體，并且在其后的燒成時(shí)該物質(zhì)本身燃燒而能夠形成空孔的物質(zhì)即可，具體而言，可以列舉聚乙烯等。通過原料混合物的成形而得到的成形體的形狀，沒有特別的限制，例如可列舉出蜂窩結(jié)構(gòu)體、球狀結(jié)構(gòu)體、立方結(jié)構(gòu)體、矩形塊狀結(jié)構(gòu)體等，其中，優(yōu)選為蜂窩結(jié)構(gòu)體。并且， 在擠出成形時(shí)，由于與原料混合物的混煉相伴的金屬的磨損，導(dǎo)致有不銹鋼等的金屬片從擠出成形裝置的表面混入到原料和成形體中的可能性。
實(shí)施例以下，通過實(shí)施例詳細(xì)說明本發(fā)明，但本發(fā)明不受這些實(shí)施例的限制。(鈦酸鋁化率的測(cè)定)
根據(jù)式(3)，由粉末X射線衍射圖譜的2Θ =27.4°的位置出現(xiàn)的峰[歸屬于二氧化鈦·金紅石相面]的積分強(qiáng)度(It)和2 θ = 33. 7°的位置出現(xiàn)的峰[歸屬于鈦酸鋁相面或鈦酸鋁鎂相面)的積分強(qiáng)度(ΙΑΤ)，求出各實(shí)施例、比較例得到的鈦酸鋁系陶瓷中的鈦酸鋁 (鎂)化率(以下稱為“AT化率”)，
AT 化率(％)= IOOXIat/ (Iat+ It) ... (3)。(鈦酸鋁系陶瓷成形體的機(jī)械強(qiáng)度測(cè)定)
各實(shí)施例、比較例中得到的鈦酸鋁系陶瓷成形體(將原料混合物的成形體燒成而得的物質(zhì))的機(jī)械強(qiáng)度(三點(diǎn)彎曲強(qiáng)度)用按照J(rèn)IS R 1601的方法測(cè)定。(實(shí)施例1)
原料粉末使用以下粉末。各成分的“質(zhì)量份”是將原料粉末的總量設(shè)為100質(zhì)量份時(shí)的值。<原料粉末>
(1)鋁源粉末
氧化鋁粉末(剛玉型結(jié)晶)23質(zhì)量份
(2)鈦源粉末
氧化鈦粉末(金紅石型結(jié)晶)39質(zhì)量份
(3)鉻源粉末
硝酸鉻2質(zhì)量份
(4)鎂源粉末
鎂氧尖晶石粉末15質(zhì)量份
(5)硅源粉末
玻璃料(夕力，7夕 > 夕·一 K社制“CK0832，，)3質(zhì)量份
(6)添加劑
聚乙烯粉末9質(zhì)量份
甲基纖維素系粉末9質(zhì)量份
將鋁源粉末、鈦源粉末、鉻源粉末、鎂源粉末和硅源粉末(總量IOOg)和添加劑(總量 122g)與氧化鋁珠[直徑15mm] 500g —起加入到塑料制容器[內(nèi)容積1 L]中。然后，利用球磨機(jī)將容器以SOrpm旋轉(zhuǎn)4小時(shí)，由此將容器內(nèi)的原料混合，得到原料混合物。將得到的原料混合物中的5g加入到氧化鋁制坩堝中，在大氣中經(jīng)過10 250小時(shí)的時(shí)間，以300°C/ h的升溫速度升溫至最高溫度1450°C，最高溫度的保持時(shí)間(燒成時(shí)間)設(shè)為4小時(shí)，在電爐內(nèi)燒成，之后以300°C /h的降溫速度冷卻至室溫，得到本發(fā)明的鈦酸鋁系陶瓷。通過粉末X射線衍射法得到該粉末的衍射圖譜，結(jié)果該粉末顯示出鈦酸鋁鎂的結(jié)晶峰。求出該粉末的AT化率，結(jié)果為100%。另外，將本例中得到的上述原料混合物2g利用單軸擠壓機(jī)在0. 3t/cm2的壓カ下 成形，由此制作長度約50mm、寬度約4mm、厚度約3mm的成形體。接著，將該成形體利用箱式 電爐以300°C /h的升溫速度、在1450°C下燒成4小吋，得到鈦酸鋁系陶瓷成形體。然后，以 3000C /h的降溫速度冷卻至室溫，將鈦酸鋁系陶瓷成形體從電爐中取出。該鈦酸鋁系陶瓷 成形體的三點(diǎn)彎曲強(qiáng)度為6. 7MPa。另外，得到的鈦酸鋁系陶瓷以組成式MgxAl2a_x)Ti(1+x)05 表示時(shí)，X的值為0. M。(實(shí)施例2)
原料粉末使用以下。各成分的“質(zhì)量份”是將原料粉末的總量設(shè)為100質(zhì)量份時(shí)的值。<原料粉末>
(1)鋁源粉末
氧化鋁粉末(剛玉型結(jié)晶)M質(zhì)量份
(2)鈦源粉末
氧化鈦粉末(金紅石型結(jié)晶)40質(zhì)量份
(3)鎢源粉末
氧化鎢0. 4質(zhì)量份
(4)鎂源粉末
鎂氧尖晶石粉末15質(zhì)量份
(5)硅源粉末
玻璃料(タヵラスタンダード社制“CK0832，，)3. 2質(zhì)量份
(6)添加劑
聚乙烯粉末9.1質(zhì)量份
甲基纖維素系粉末8. 9質(zhì)量份
將鋁源粉末、鈦源粉末、鎢源粉末、鎂源粉末和硅源粉末(總量IOOg)以及添加劑以上述 比例與氧化鋁珠[直徑15mm] 500g—起加入到塑料制容器[內(nèi)容積1 L]中。然后，利用球 磨機(jī)將容器以SOrpm旋轉(zhuǎn)4小吋，由此將容器內(nèi)的原料混合，得到原料混合物。將得到的原 料混合物中的5g加入到氧化鋁制坩堝中，在大氣中經(jīng)過10 250小時(shí)的時(shí)間，以300°C / h的升溫速度升溫至最高溫度1450°C，最高溫度的保持時(shí)間設(shè)為4小吋，在電爐內(nèi)燒成，以 3000C /h的降溫速度冷卻至室溫，得到本發(fā)明的鈦酸鋁系陶瓷。通過粉末X射線衍射法得到該粉末的衍射圖譜，結(jié)果該粉末顯示出鈦酸鋁鎂的結(jié) 晶峰。求出該粉末的AT化率，結(jié)果為100%。另外，將本例中得到的上述原料混合物2g利用單軸擠壓機(jī)在0. 3t/cm2的壓カ下 成形，由此制作長度約50mm、寬度約4mm、厚度約3mm的成形體。接著，將該成形體利用箱式 電爐以300°C /h的升溫速度、在1450°C下燒成4小吋，得到鈦酸鋁系陶瓷成形體。然后，以 3000C /h的降溫速度冷卻至室溫，將鈦酸鋁系陶瓷成形體從電爐中取出。該鈦酸鋁系陶瓷 成形體的三點(diǎn)彎曲強(qiáng)度為6. 4MPa。另外，得到的鈦酸鋁系陶瓷以組成式MgxAl2a_x)Tia+x)05 表示時(shí)，X的值為0. M。(比較例1)
原料粉末使用以下。各成分的“質(zhì)量份”是將原料粉末的總量設(shè)為100質(zhì)量份時(shí)的值。
<原料粉末>
(1)鋁源粉末
氧化鋁粉末(剛玉型結(jié)晶)
(2)鈦源粉末
氧化鈦粉末(金紅石型結(jié)晶)
23質(zhì)量份
39質(zhì)量份
(3)鈷化合物硝酸鈷
2質(zhì)量份
(4)鎂源粉末鎂氧尖晶石粉末
(5)硅源粉末
玻璃料(夕力，7夕 > 夕·一卜·'社制“CK0832，，)
15質(zhì)量份
3質(zhì)量份
(6)添加劑聚乙烯粉末
9質(zhì)量份 9質(zhì)量份
甲基纖維素系粉末
將鋁源粉末、鈦源粉末、鈷化合物、鎂源粉末和硅源粉末(總量IOOg)以及添加劑(總量 122g)與氧化鋁珠[直徑15mm] 500g —起加入到塑料制容器[內(nèi)容積1 L]中。然后，利用球磨機(jī)將容器以SOrpm旋轉(zhuǎn)4小時(shí)，由此將容器內(nèi)的原料混合，得到原料混合物。將得到的原料混合物中的5g加入到氧化鋁制坩堝中，在大氣中經(jīng)過10 250小時(shí)的時(shí)間，以300°C / h的升溫速度升溫至最高溫度1450°C，最高溫度的保持時(shí)間設(shè)為4小時(shí)，在電爐內(nèi)燒成，以 3000C /h的降溫速度冷卻至室溫，得到本發(fā)明的鈦酸鋁系陶瓷。利用粉末X射線衍射法，得到該粉末的衍射光譜，結(jié)果該粉末表現(xiàn)出鈦酸鋁鎂的結(jié)晶峰。求得該粉末的AT化率，結(jié)果為100%。另外，將本例中得到的上述原料混合物2g利用單軸擠壓機(jī)在0. 3t/cm2的壓力下成形，由此制作長度約50mm、寬度約4mm、厚度約3mm的成形體。接著，將該成形體利用箱式電爐以300°C /h的升溫速度、在1450°C下燒成4小時(shí)，得到鈦酸鋁系陶瓷成形體。然后，以 3000C /h的降溫速度冷卻至室溫，將鈦酸鋁系陶瓷成形體從電爐中取出。該鈦酸鋁系陶瓷成形體的三點(diǎn)彎曲強(qiáng)度為5. 6MPa。另外，得到的鈦酸鋁系陶瓷以組成式MgxAl2a_x)Ti(1+x)05 表示時(shí)，χ的值為0. M。(比較例2)
原料粉末使用以下。各成分的“質(zhì)量份”是將原料粉末的總量設(shè)為100質(zhì)量份時(shí)的值。<原料粉末>
(1)鋁源粉末
氧化鋁粉末(剛玉型結(jié)晶)23質(zhì)量份
(2)鈦源粉末
氧化鈦粉末(金紅石型結(jié)晶)39質(zhì)量份
(3)鎳化合物
硝酸鎳2質(zhì)量份
(4)鎂源粉末
鎂氧尖晶石粉末15質(zhì)量份(5)硅源粉末
玻璃料(夕力，7夕 > 夕·一卜·'社制“CK0832，，)
3質(zhì)量份
(6)添加劑聚乙烯粉末
9質(zhì)量份 9質(zhì)量份
甲基纖維素系粉末
將鋁源粉末、鈦源粉末、鎳化合物、鎂源粉末和硅源粉末(總量IOOg)以及添加劑(總量 122g)與氧化鋁珠[直徑15mm] 500g —起加入到塑料制容器[內(nèi)容積1 L]中。然后，利用球磨機(jī)將容器以SOrpm旋轉(zhuǎn)4小時(shí)，由此將容器內(nèi)的原料混合，得到原料混合物。將得到的原料混合物中的5g加入到氧化鋁制坩堝中，在大氣中經(jīng)過10 250小時(shí)的時(shí)間，以300°C / h的升溫速度升溫至最高溫度1450°C，最高溫度的保持時(shí)間設(shè)為4小時(shí)，在電爐內(nèi)燒成，之后以300°C /h的降溫速度冷卻至室溫，得到本發(fā)明的鈦酸鋁系陶瓷。利用粉末X射線衍射法，得到該粉末的衍射光譜，結(jié)果該粉末表現(xiàn)出鈦酸鋁鎂的結(jié)晶峰。求得該粉末的AT化率，結(jié)果為100%。另外，將本例中得到的上述原料混合物2g利用單軸擠壓機(jī)在0. 3t/cm2的壓力下成形，由此制作長度約50mm、寬度約4mm、厚度約3mm的成形體。接著，將該成形體利用箱式電爐以300°C /h的升溫速度、在1450°C下燒成4小時(shí)，得到鈦酸鋁系陶瓷成形體。然后，以 3000C /h的降溫速度冷卻至室溫，將鈦酸鋁系陶瓷成形體從電爐中取出。該鈦酸鋁系陶瓷成形體的三點(diǎn)且上述燒成體的彎曲強(qiáng)度為5. 4MPa。另外，得到的鈦酸鋁系陶瓷以組成式 MgxAl2(1_x)Ti(1+x)O5 表示時(shí)，χ 的值為 0. 24。(比較例3)
原料粉末使用以下。各成分的“質(zhì)量份”是將原料粉末的總量設(shè)為100質(zhì)量份時(shí)的值。<原料粉末>
(1)鋁源粉末
氧化鋁粉末(剛玉型結(jié)晶)M質(zhì)量份
(2)鈦源粉末
氧化鈦粉末(金紅石型結(jié)晶)40質(zhì)量份
(3)鎂源粉末
鎂氧尖晶石粉末15質(zhì)量份
(4)硅源粉末
玻璃料(夕力，7夕 > 夕·一 K社制“CK0832，，)3. 2質(zhì)量份
(5)添加劑
聚乙烯粉末9.1質(zhì)量份
甲基纖維素系粉末8. 9質(zhì)量份
將鋁源粉末、鈦源粉末、鎂源粉末和硅源粉末(總量IOOg)以及添加劑(總量120g)與氧化鋁珠[直徑15mm] 500g —起加入到塑料制容器[內(nèi)容積1 L]中。然后，利用球磨機(jī)將容器以SOrpm旋轉(zhuǎn)4小時(shí)，由此將容器內(nèi)的原料混合，得到原料混合物。將得到的原料混合物中的5g加入到氧化鋁制坩堝中，在大氣中經(jīng)過10 250小時(shí)的時(shí)間，以300°C /h的升溫速度升溫至最高溫度1450°C，最高溫度的保持時(shí)間設(shè)為4小時(shí)，在電爐內(nèi)燒成，之后以300°C / h的降溫速度冷卻至室溫，得到本發(fā)明的鈦酸鋁系陶瓷。
利用粉末X射線衍射法，得到該粉末的衍射光譜，結(jié)果該粉末表現(xiàn)出鈦酸鋁鎂的結(jié)晶峰。求得該粉末的AT化率，結(jié)果為100%。另外，將本例中得到的上述原料混合物2g利用單軸擠壓機(jī)在0. 3t/cm2的壓力下成形，由此制作長度約50mm、寬度約4mm、厚度約3mm的成形體。接著，將該成形體利用箱式電爐以300°C /h的升溫速度、在1450°C下燒成4小時(shí)，得到鈦酸鋁系陶瓷成形體。然后，以 3000C /h的降溫速度冷卻至室溫，將鈦酸鋁系陶瓷成形體從電爐中取出。該鈦酸鋁系陶瓷成形體的三點(diǎn)彎曲強(qiáng)度為5. 7MPa。另外，得到的鈦酸鋁系陶瓷以組成式MgxAl2a_x)Ti(1+x)05 表示時(shí)，χ的值為0. M。(比較例4)
原料粉末使用以下。各成分的“質(zhì)量份”是將原料粉末的總量設(shè)為100質(zhì)量份時(shí)的值。<原料粉末>
(1)鋁源粉末
氧化鋁粉末(剛玉型結(jié)晶)23質(zhì)量份
(2)鈦源粉末
氧化鈦粉末(金紅石型結(jié)晶)39質(zhì)量份
(3)鎢源粉末
氧化鎢2質(zhì)量份
(4)鎂源粉末
鎂氧尖晶石粉末15質(zhì)量份
(5)硅源粉末
玻璃料(夕力，7夕 > 夕·一 K社制“CK0832，，) 3質(zhì)量份
(6)添加劑
聚乙烯粉末9質(zhì)量份
甲基纖維素系粉末9質(zhì)量份
將鋁源粉末、鈦源粉末、鎢化合物、鎂源粉末和硅源粉末(總量IOOg)以及添加劑以上述比例與氧化鋁珠[直徑15mm] 500g —起加入到塑料制容器[內(nèi)容積1 L]中。然后，利用球磨機(jī)將容器以SOrpm旋轉(zhuǎn)4小時(shí)，由此將容器內(nèi)的原料混合，得到原料混合物。將得到的原料混合物中的5g加入到氧化鋁制坩堝中，在大氣中經(jīng)過10 250小時(shí)的時(shí)間，以300°C /h 的升溫速度升溫至最高溫度1450°C，最高溫度的保持時(shí)間設(shè)為4小時(shí)，在電爐內(nèi)燒成，之后以300°C /h的降溫速度冷卻至室溫，得到本發(fā)明的鈦酸鋁系陶瓷。利用粉末X射線衍射法，得到該粉末的衍射光譜，結(jié)果該粉末表現(xiàn)出鈦酸鋁鎂的結(jié)晶峰。求得該粉末的AT化率，結(jié)果為100%。另外，將本例中得到的上述原料混合物2g利用單軸擠壓機(jī)在0. 3t/cm2的壓力下成形，由此制作長度約50mm、寬度約4mm、厚度約3mm的成形體。接著，將該成形體利用箱式電爐以300°C /h的升溫速度、在1450°C下燒成4小時(shí)，得到鈦酸鋁系陶瓷成形體。然后，以 3000C /h的降溫速度冷卻至室溫，將鈦酸鋁系陶瓷成形體從電爐中取出。該鈦酸鋁系陶瓷成形體的三點(diǎn)彎曲強(qiáng)度為4. IMPa0另外，得到的鈦酸鋁系陶瓷以組成式MgxAl2a_x)Ti(1+x)05 表示時(shí)，χ的值為0. M。(比較例5)原料粉末使用以下。各成分的“質(zhì)量份”是將原料粉末的總量設(shè)為100質(zhì)量份時(shí)的值。<原料粉末>
(1)鋁源粉末
氧化鋁粉末(剛玉型結(jié)晶)23質(zhì)量份
(2)鈦源粉末
氧化鈦粉末(金紅石型結(jié)晶)39質(zhì)量份
(3)錳化合物
氧化錳2質(zhì)量份
(4)鎂源粉末
鎂氧尖晶石粉末15質(zhì)量份
(5)硅源粉末
玻璃料(夕力，7夕 > 夕·一 K社制“CK0832，，) 3質(zhì)量份
(6)添加劑
聚乙烯粉末9質(zhì)量份
甲基纖維素系粉末9質(zhì)量份
將鋁源粉末、鈦源粉末、錳化合物粉末、鎂源粉末和硅源粉末(總量IOOg)以及添加劑以上述比例與氧化鋁珠[直徑15mm] 500g —起加入到塑料制容器[內(nèi)容積1 L]中。然后， 利用球磨機(jī)將容器以SOrpm旋轉(zhuǎn)4小時(shí)，由此將容器內(nèi)的原料混合，得到原料混合物。將得到的原料混合物中的5g加入到氧化鋁制坩堝中，在大氣中經(jīng)過10 250小時(shí)的時(shí)間，以 300°C/h的升溫速度升溫至最高溫度1450°C，最高溫度的保持時(shí)間設(shè)為4小時(shí)，在電爐內(nèi)燒成，之后以300°C /h的降溫速度冷卻至室溫，得到本發(fā)明的鈦酸鋁系陶瓷。利用粉末X射線衍射法，得到該粉末的衍射光譜，結(jié)果該粉末表現(xiàn)出鈦酸鋁鎂的結(jié)晶峰。求得該粉末的AT化率，結(jié)果為100%。另外，將本例中得到的上述原料混合物2g利用單軸擠壓機(jī)在0. 3t/cm2的壓力下成形，由此制作長度約50mm、寬度約4mm、厚度約3mm的成形體。接著，將該成形體利用箱式電爐以300°C /h的升溫速度、在1450°C下燒成4小時(shí)，得到鈦酸鋁系陶瓷成形體。然后，以 3000C /h的降溫速度冷卻至室溫，將鈦酸鋁系陶瓷成形體從電爐中取出。該鈦酸鋁系陶瓷成形體的三點(diǎn)彎曲強(qiáng)度為3. 2MPa。另外，得到的鈦酸鋁系陶瓷以組成式MgxAl2a_x)Ti(1+x)05 表示時(shí)，χ的值為0. M。實(shí)施例1中得到的鈦酸鋁系陶瓷與比較例1 3相比，機(jī)械強(qiáng)度高。實(shí)施例2中得到的鈦酸鋁系陶瓷與比較例4 5相比，機(jī)械強(qiáng)度高。應(yīng)當(dāng)認(rèn)為在此公開的實(shí)施方式和實(shí)施例在全部方面為示例性的，而非限制性的內(nèi)容。理解為本發(fā)明的范圍不是由上述說明，而是由權(quán)利要求的范圍來表示，且含有在與權(quán)利要求的范圍均等意思和范圍內(nèi)的所有變化。產(chǎn)業(yè)實(shí)用性
本發(fā)明的鈦酸鋁系陶瓷可用于例如坩堝、承燒板、燒盆、爐材等燒成爐用用具；用于柴油發(fā)動(dòng)機(jī)、汽油發(fā)動(dòng)機(jī)等內(nèi)燃機(jī)的廢氣凈化的廢氣過濾器或催化劑載體；用于啤酒等飲食品的過濾的過濾器；用于使石油精制時(shí)產(chǎn)生的氣體成分例如一氧化碳、二氧化碳或氮?dú)狻⒀鯕獾冗x擇性透過的選擇透過過濾器等的陶瓷過濾器；基板、電容器等電子部件等。
權(quán)利要求
1.鈦酸鋁系陶瓷，其是將含有鈦元素、鋁元素，進(jìn)而含有鉻元素和/或鎢元素的原料混合物進(jìn)行燒成而得到的。
2.權(quán)利要求1所述的鈦酸鋁系陶瓷，其中，含有上述鉻元素的鉻源的含量相對(duì)于上述原料混合物100質(zhì)量份為0. 001 5質(zhì)量份。
3.權(quán)利要求1所述的鈦酸鋁系陶瓷，其中，含有上述鎢元素的鎢源的含量相對(duì)于上述原料混合物100質(zhì)量份為0. 001 1. 0質(zhì)量份。
4.權(quán)利要求1所述的鈦酸鋁系陶瓷，其中，進(jìn)而含有鎂元素。
5.權(quán)利要求1所述的鈦酸鋁系陶瓷，其中，進(jìn)而含有硅元素。
6.權(quán)利要求4所述的鈦酸鋁系陶瓷，其含有以組成式[MgxAl2(1_x)Ti(1+x)05](式中；0<x < 1)表示的鈦酸鋁鎂。
7.權(quán)利要求6所述的鈦酸鋁系陶瓷，其中，上述χ的值為0.01 0. 7。
8.權(quán)利要求1所述的鈦酸鋁系陶瓷，其是通過在1300 1650°C的溫度下進(jìn)行燒成而得到的。
9.權(quán)利要求1所述的鈦酸鋁系陶瓷，其為成形體。
全文摘要
本發(fā)明的目的在于提供表現(xiàn)出良好的機(jī)械強(qiáng)度的鈦酸鋁系陶瓷。本發(fā)明是通過將含有鈦元素、鋁元素，進(jìn)而含有鉻元素和/或鎢元素的原料混合物進(jìn)行燒成而得到的鈦酸鋁系陶瓷。優(yōu)選的鈦酸鋁系陶瓷是，相對(duì)于上述原料混合物100質(zhì)量份，含有上述鉻元素的鉻源的含量為0.001～5質(zhì)量份，含有上述鎢元素的鎢源的含量為0.001～1.0質(zhì)量份。
文檔編號(hào)C04B35/46GK102317232SQ20108000808
公開日2012年1月11日 申請(qǐng)日期2010年2月16日 優(yōu)先權(quán)日2009年2月17日
發(fā)明者巖崎健太郎, 根本明欣 申請(qǐng)人:住友化學(xué)株式會(huì)社