CN101977871A - 多孔质陶瓷部件及其制法以及过滤器 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种气孔率大、平均气孔径大的多孔质陶瓷部件及其制法以及过滤器。将含有Al、Ti、Mg及O的平均粒径25μm以上的钛酸铝型的结晶粒子(11)彼此以含有Si的非晶质材料(13)接合，同时气孔率为35％以上，平均气孔径为5μm以上。在该种多孔质陶瓷部件中，能够形成大的气孔，并且具有充分的气孔率，例如，在作为过滤器元件使用的情况下，能够使气体充分地透过。

Description

多孔质陶瓷部件及其制法以及过滤器
技术领域
本发明涉及多孔质陶瓷部件及其制法以及过滤器，涉及能够用于例如隔热材料、高温部件的支承材料、汽车的排气净化催化剂载体用蜂窝结构体、柴油机汽车的微粒收集器(除去粒子状物质)用蜂窝结构体、除臭用、暖风用等民用蜂窝结构体等过滤器元件的多孔质陶瓷部件及其制法以及过滤器。
背景技术
目前，作为耐热冲击性部件的蜂窝结构体，使用堇青石、β锂霞石、β锂辉石的锂铝硅酸盐(通称：LAS)、钛酸铝等低热膨胀陶瓷材料。
通常，所谓低热膨胀陶瓷材料，是指20℃～800℃的热膨胀系数为3.0×10-6/℃以下的陶瓷，这些低热膨胀陶瓷材料作为热冲击性强的材料，很早就被公知。最近作为汽车的排气净化催化剂用蜂窝载体、陶瓷燃气轮机的罩或热交换体等，特别是要求耐热冲击性的部分的材料使用。
由于堇青石(2MgO·2Al2O3·5SiO2)具有优良的耐热冲击性，特别是是作为汽车的排气净化催化剂用蜂窝载体，更多地被实用化。
但是，由于堇青石的耐热温度高的程度为1350℃左右，因此，难以在该温度以上利用。
另一方面，钛酸铝(Al2TiO5)具有1860℃的高熔点，是比堇青石耐热性高的低热膨胀陶瓷材料。但是，在保持900℃～1200℃的温度时，存在热分解为氧化铝和二氧化钛的问题，在使用中受到限制。
因此，对于这样的钛酸铝，为了提高耐热分解性，研究在Al2O3粉末、TiO2粉末中添加SiO2、Fe2O3、Al2O3、TiO2、MgO、CaO等添加剂(例如，参照专利文献1)。该专利文献1中记载了，在Al2O3粉末、TiO2粉末中添加SiO2、Fe2O3、Al2O3、TiO2、MgO、CaO等添加剂并进行成形，在1450～1550℃下进行烧成的技术。
另外，目前，公知有通过在平均粒径1.54～8.06μm的Al2TiO5原料粉末中添加MgO及SiO2并成形后，在1500℃条件下进行烧成，从而提高烧结体强度和低热膨胀性的烧结体(参照专利文献2)。
专利文献1：日本特开平8-290963号公报
专利文献2：日本特开平1-249657号公报
目前，通常在Al2O3粉末、TiO2粉末中添加SiO2、Fe2O3、Al2O3、TiO2、MgO、CaO等添加剂，进行成形，并在1500℃左右条件下进行烧成。这样，在对Al2O3粉末、TiO2粉末添加构成非晶质材料的SiO2等并同时进行烧成时，气孔率变小且平均气孔径也变小，为了作为过滤器元件使用，需要添加造孔剂并进行烧成。
因此，在如专利文献1所记载，对Al2O3粉末、TiO2粉末添加SiO2及Fe2O3的添加剂并成形，在1450～1550℃下进行烧成的情况下，SiO2和Al2O3、MgO容易混合，并形成大量的非晶质材料，从而提高强度。但是，气孔率、及平均气孔径变小，在作为过滤器元件使用时，需要添加造孔剂并进行烧成。
另外，如专利文献2所述，对平均粒径1.54～8.06μm的Al2TiO5原料粉末添加MgO及SiO2并成形后，在1500℃高的温度下进行烧成时，在Al2TiO5粒子间的粒界中，Al2TiO5粒子内大量扩散有Al、Mg，非晶质材料变多，强度提高。但是，气孔率及平均气孔径变小，在作为过滤器元件使用时，需要添加造孔剂并进行烧成。
发明内容
本发明的目的在于，提供气孔率大，平均气孔径大的多孔质陶瓷部件及其制法以及过滤器。
本发明人等发现，通过将平均粒径25μm以上的钛酸铝型结晶粉末用含有Si的非晶质材料接合，可以得到气孔率为35％以上，平均细孔径为5μm以上的多孔质陶瓷部件，直至完成本发明。
即，本发明的多孔质陶瓷部件，其特征在于，其是将含有Al、Ti、Mg及O的平均粒径25μm以上的钛酸铝型的结晶粒子彼此，以含有Si的非晶质材料接合而成的，同时，气孔率为35％以上，平均气孔径为5μm以上。
在这样的多孔质陶瓷部件中，能够形成大的气孔的同时，具有充分的气孔率，在作为例如过滤器元件使用的情况下，能够使气体充分透过。
另外，本发明的多孔质陶瓷部件，其特征在于，在所述结晶粒子的中央部和该中央部的外侧的外周部，含有10.5原子％以上的所述Al及9原子％以上的Mg，且存在于所述结晶粒子的外周部的所述Al及所述Mg的各自的含量，比存在于所述结晶粒子的中央部的所述Al及所述Mg的含量多。
在这样的多孔质陶瓷部件中，由于在结晶粒子的中央部和外周部分别含有10.5原子％以上的Al及9原子％以上的Mg，因此含有较多耐药剂性高的钛酸铝和钛酸镁的固溶体，从而能够提高耐药剂性。而且，由于Al及Mg较多地存在于结晶粒子的外周部，由于钛酸铝和钛酸镁的固溶体的耐药剂性高，能够提高体结晶粒子的外周部的耐药剂性。因此，即使结晶粒子接触排气中的H2SO4等酸的情况下，也能够抑制结晶粒子的外周面的溶解等而提高耐药剂性。另外，例如，即便在钛酸铝型的结晶粒子中出现裂缝而使该破裂面接触排气中的H2SO4等酸，由于结晶粒子的中央部含有较多Al、Mg，因此，也能够提高耐药剂性。
另外，本发明的多孔质陶瓷部件，其特征在于，气孔径为2μm以下的气孔的比例在所有气孔中为5％以下。由于在这样的多孔质陶瓷部件中，几乎不含小的气孔，在作为过滤器元件使用的情况下，能够抑制气孔的堵塞。另外，由于无需考虑堵塞而预先较多地设置气孔，所以能够得到例如强度高的过滤器元件。
另外，本发明的多孔质陶瓷部件，其特征在于，在以氮气吸附法分析细孔时的细孔体积为0.40×10-6m3/kg以下。由于在这样的多孔质陶瓷部件中，细孔体积小，因此，能够提高强度。
另外，本发明的多孔质陶瓷部件，其特征在于，以SiO2换算含有2～5质量％的所述Si。在这样的多孔质陶瓷部件中，由于以SiO2换算含有2～5质量％的所述Si，能够使钛酸铝型的结晶粒子彼此以含有Si的非晶质材料充分地接合，从而可以提高强度。另外，由于Si为少量，能够抑制气孔率的降低，进而能够抑制平均气孔径的降低。
另外，本发明的多孔质陶瓷部件，其特征在于，在所述结晶粒子内含有Fe。在这样的多孔质陶瓷部件中，能够抑制由热引起的分解，从而提高耐热性。
本发明的多孔质陶瓷部件的制法，其特征在于，具备：将含有Al源粉末、Ti源粉末及Mg源粉末的混合粉末在1400℃以上预烧，制作平均粒径25μm以上的钛酸铝型结晶粉末的工序；在所述钛酸铝型结晶粉末中添加SiO2粉末制作原料粉末的工序；制作含有所述原料粉末的成形体的工序；将所述成形体以比预烧温度低的温度进行烧成的工序。
在本发明的多孔质陶瓷部件的制法中，由于烧成温度比形成含有Al、Ti及Mg的钛酸铝型的结晶的混合粉末的预烧温度(1400℃以上)低，因此能够以含有Si的非晶质材料接合结晶粒子。另外，由于将平均粒径25μm以上的钛酸铝型的结晶粒子以非晶质材料接合，因此，可以无需使用造孔剂而制作气孔率为35％以上、平均气孔径为5μm以上的多孔质陶瓷部件。而且，可以抑制Al、Mg、Si等元素的结晶粒子与非晶质材料间的相互扩散，能够得到接近设计值的钛酸铝型的结晶粒子，能够得到接近设计值的耐热性、耐热分解性等特性。
本发明的过滤器，其特征在于，具备由所述的多孔质陶瓷部件构成的过滤器元件。在这样的过滤器中，多孔质陶瓷部件具有大的气孔，并且具有充分的气孔率，能够使气体充分地透过，并能够提高过滤器特性。
在本发明的多孔质陶瓷部件中，能够形成较大的气孔，并且具有充分的气孔率，例如在作为过滤器元件使用的情况下，能够使气体充分地透过，通过将这样的多孔质陶瓷部件作为过滤器元件使用，可以提高过滤器特性。
在本发明的多孔质陶瓷部件的制法中，由于烧成温度比含有Al、Ti及Mg的钛酸铝型的预烧温度低，因此，能够以含有Si的非晶质材料接合结晶粒子，从而能够无需使用造孔剂而制作气孔率为35％以上、平均气孔径为5μm以上的多孔质陶瓷部件。另外，能够抑制Al、Mg、Si等元素的结晶粒子和非晶质材料间的相互扩散，能够得到接近设计值的结晶粒子，能够得到接近设计值的耐热性、具有耐热分解性等的多孔质陶瓷部件。
附图说明
图1是表示使用了本发明的多孔质陶瓷部件的蜂窝结构体(过滤器元件)的立体图；
图2是表示本发明的多孔质陶瓷部件的组织的说明图。
具体实施方式
图1为表示过滤器元件1的一例，在以外周壁2包围的圆柱状的多孔质陶瓷的高度方向(轴方向)上形成有四方柱状的气体流路3，其间的隔壁4为多孔质。图1中，将四方柱状单元作为基本构造，其表示多个并列的蜂窝结构体，但本发明的过滤器元件1并不限于将四方柱状单元作为基本构造的构造。例如也可以为蜂窝以外的形状外，即使为蜂窝结构体，单元形状也可以为3角形、6角形、菱形、或混合有这些形状的形态。
另外，堵塞蜂窝的开口方向的全部或一部分，形成三明治构造，使其具有耐冲击性，也可以作为过滤器元件使用。另外，有时在多孔质陶瓷部件中含有催化剂而构成过滤器元件。本发明的过滤器将过滤器元件收容于收纳容器内而构成。
本发明的多孔质陶瓷部件使含有Al、Ti、Mg及O的平均粒径25μm以上的钛酸铝型(有时也称为铁板钛矿型)的结晶粒子之间以含有Si的非晶质材料接合而构成。优选在钛酸铝型的结晶粒子中进一步含有Fe。由此，抑制结晶粒子的由热引起的分解，可以提高耐热性。
作为钛酸铝型的结晶，有例如以摩尔比的组成式以Al2(1-x)MgxTi(1+x)O5(0.5≤x≤0.8)表示的钛酸铝型的结晶。
而且，如图2所示，钛酸铝型的结晶粒子11之间以含有Si的非晶质材料13接合。非晶质材料13除Si以外含有Al及Mg。这些Al及Mg为从结晶粒子11逐渐扩散出来的元素。
钛酸铝型的结晶粒子11的平均粒径形成为25μm以上。这样，由于具有较大的平均粒径，所以能够使气孔率增大，并能够使平均气孔径增大。结晶粒子11的平均粒径比25μm小的情况下，不能增大气孔率或平均气孔径。优选结晶粒子11的平均粒径为40μm以上，特别优选为50μm以上。
另外，在由多孔质陶瓷部件构成过滤器元件的情况下，易于进行对粒子全部进行补充或进行蜂窝形状的挤压成形，另外，从烧成时的变形小的观点出发，结晶粒子11的平均粒径优选为70μm以下，特别优选为60μm以下。平均粒径能够由截取法(日文原文：インタ一セプト法)求得。
而且，本发明中，多孔质陶瓷部件的气孔率为35％以上，平均气孔径为5μm以上。气孔率可通过水银压入法、或阿基米德法进行测定，平均气孔径可通过水银压入法进行测定。
在此，将气孔率设定为35％以上是由于，在气孔率比35％小的情况下，不能使气体充分通过的缘故。或者是由于为了确保过滤器元件中必要的量的气体的通路，必须增大零件的尺寸的缘故。气孔率特别优选为38％以上。另一方面，为了将多孔质陶瓷部件密封收容于排气通过的金属管内，对多孔质陶瓷部件进行捆扎，从得到对该捆扎力不会受到破坏的强度的观点出发，优选气孔率为60％以下、特别优选为50％以下。
另外，将平均气孔径设定为5μm以上是因为，在平均气孔径小于5μm的情况下，容易引起过滤器元件堵塞，随着使用时间的增加而不能充分地得到气体的透过量的缘故。平均气孔径特别优选为10μm以上。另一方面，在由多孔质陶瓷部件构成过滤器元件的情况下，从补充全部粒子的观点出发，平均气孔径优选为33μm以下、特别优选为25μm以下。
另外，在本发明的多孔质陶瓷部件中，气孔径为2μm以下的气孔的比例优选在所有气孔中为5％以下。由此，能够提高强度的同时，例如在作为过滤器元件使用的情况下，能够抑制气孔的堵塞。特别优选气孔径为2μm以下的气孔在所有气孔中为2％以下。
另外，在本发明的多孔质陶瓷部件中，以SiO2换算优选含有总量中的2～5质量％的Si。通过将Si设定为以SiO2换算为总量中的2～5质量％，能够使钛酸铝型的结晶粒子彼此以含有Si的非晶质材料充分进行连接，从而能够提高强度。另外，由于Si量为少量，所以能够抑制气孔率及平均气孔径的降低。Si量可通过X射线荧光光谱法及ICP(Inductively Coupled Plasma)原子发射光谱法进行测定。
另外，本发明的多孔质陶瓷部件优选在结晶粒子11的中央部11a、和该中央部11a的外侧的外周部11b分别含有10.5原子％以上的Al，9原子％以上的Mg。由此，在结晶粒子的中央部也较多含有作为耐药剂性高的钛酸铝型的结晶的钛酸铝与钛酸镁的固溶体，即使在例如钛酸铝型的结晶粒子出现裂缝，使其破裂面与排气中的H2SO4等酸接触，也能够抑制溶解等，从而能够提高耐药剂性。
另外，在结晶粒子11的外周部11b含有较多Mg、Al，在结晶粒子11的中央部11a含有较多Ti、Fe。这样，结晶粒子11内的元素进行偏析，由于在结晶粒子11的外周部11b存在较多Mg、Al，所以对于结晶粒子11的外周部11b而言，作为显示低热膨胀的钛酸铝型的结晶的钛酸铝与作为耐药剂性高的钛酸铝型的结晶的钛酸镁的固溶体较多含于结晶粒子的外周部11b。由此，在结晶粒子11的外周面，例如，即使在与排气中的H2SO4等酸接触的情况下，也能够抑制结晶粒子11的外周面的溶解等，从而能够提高耐药剂性。
特别优选，结晶粒子11的外周部11b含有的Mg、Al比中央部11a多1原子％以上。
另外，结晶粒子11内的外周部11b、中央部11a的元素量可通过X射线能量色散谱(EDS)求得。在此，所谓结晶粒子11内的外周部11b是指从结晶粒子11的表面到1μm的区域，所谓中央部11a是指除外周部11b以外的区域。
在本发明中，优选以氮气吸附法分析细孔时的细孔体积为0.40×10-6m3/kg以下。在本发明中，由于烧成温度比预烧温度低，所以烧结不能充分进行，在一个结晶粒子中存在多个钛酸铝型结晶，这些结晶形成以颈部连结的组织。在烧成时，在构成结晶粒子的多个结晶上产生微裂，由于多个结晶较小，以氮气吸附法分析细孔时的细孔体积小至0.40×10-6m3/kg以下，难以产生如分割结晶粒子那样的裂缝，因此，能够提高多孔质陶瓷部件的强度。
而且，本发明的多孔质陶瓷部件优选在结晶粒子内含有Fe。作为含有Fe的钛酸铝型的结晶有钛酸铁，上述钛酸铝、钛酸镁相互形成连续固溶体(全率固溶体)。例如，有组成式以Al2(1-x-y)MgxFe2yTi(1+x)O5(0.5≤x≤0.8、0.05≤y≤0.2)表示，包含由钛酸铝、钛酸镁及钛酸铁三种成分构成的固溶体的结晶。在本发明的多孔质陶瓷部件中，在结晶使用固溶钛酸铝-钛酸镁-钛酸铁3种成分的钛酸铝型的结晶的情况下，由于该结晶为热化学性稳定的成分，所以能够抑制热引起的结晶的分解，提高耐热分解性。
接着，对本发明的多孔质陶瓷部件的制法进行说明。
在多孔质陶瓷部件中，在此具体对用于汽车等排气净化的蜂窝结构体(过滤器元件)的制法的一例进行说明。
例如，准备用于形成以Al2(1-x)MgxTi(1+x)O5表示的固溶体的所必需的原料。另外，有时该固溶体中固溶有Fe，在此，对没有Fe固溶的情况进行说明。
例如将氧化铝原料、二氧化钛原料、碳酸镁原料按照形成规定的组成的方式进行配制、混合。另外，只要能够形成上述组成式的固溶体，除金属氧化物、碳酸盐的原料之外，还可以使用氢氧化物、硝酸盐等原料，另外，还可以使用它们的化合物。
作为氧化铝原料、二氧化钛原料、碳酸镁粉末，优选使用高纯度的原料，优选使用99.0％以上、特别优选99.5％以上的纯度的材料。
将上述氧化铝原料、二氧化钛原料、碳酸镁的混合原料进行造粒。造粒以干式混合进行造粒，或者，将其投入到旋转研磨机、振动研磨机、珠粒研磨机等研磨机，并使其与水、丙酮、异丙醇(IPA)中的至少一种一起进行湿式混合形成浆料，再将浆料干燥进行造粒。作为浆料的干燥方法，可以将浆料填入容器并进行加热、干燥而进行造粒，也可以用喷雾干燥进行干燥并造粒，另外，以其它方法进行干燥并造粒也没有任何问题。对造粒粉而言，制作平均粒径为50～300μm的造粒粉。
其后，将造粒粉在含氧环境，例如大气中进行预烧。预烧温度设定为能够充分产生钛酸铝型结晶的温度，在比生成钛酸铝型结晶的温度(1200℃左右)高的1400℃以上预烧1～5小时。预烧温度特别优选为1450℃以上、进一步优选为1470℃以上。另一方面，从防止预烧粉末牢固凝聚的观点出发，优选预烧温度为1500℃以下。由此，制作Al、Mg、Ti固溶的钛酸铝型结晶粉末。通过该预烧，制作几乎100％为钛酸铝型结晶的粉末。
进行该预烧粉末的过筛，得到25μm以上、特别是40～60μm的预烧粉末。另外，钛酸铝型结晶粉末即使通过烧成也几乎没有粒成长，为与预烧粉末大致相同的粒径。
进而，对钛酸铝型结晶粉末添加SiO2粉末并进行混合。混合方法除可以以干式进行外，还可以以湿式进行。SiO2粉末使用平均粒径1～3μm的粉末。通过使用该范围的粒径的粉末，能够同样地在Al、Mg、Ti固溶的钛酸铝型结晶粉末表面分散SiO2粉末。另外，通过SiO2粉末的混合添加粘结剂(binder)并进行混炼，能够将SiO2粉末更均匀地附着分散于结晶粉末表面。
在该混合粉末中添加成形助剂，使用压模通过挤压成形而成形为例如蜂窝形状。将得到的成形体充分进行干燥后，在氧化环境中，通过以比预烧温度低的小于1400℃的温度进行0.5～5小时的烧成，能够形成蜂窝形状的多孔质陶瓷部件。烧成温度从抑制扩散到SiO2中的钛酸铝型结晶中的Al、Mg的量的观点出发，优选为1300～1390℃。该烧成工序为熔融含有Si的非晶质材料并使结晶粒子彼此接合的工序。
在本发明的多孔质陶瓷部件的制法中，由于烧成温度比含有Al、Ti及Mg的钛酸铝型结晶的预烧温度(1400℃以上)低，所以能够以含有Si的非晶质材料来接合结晶粒子。另外，能够抑制Al、Mg、Si等元素的结晶粒子与非晶质材料之间的相互扩散，能够不使用造孔剂而得到接近设计值的结晶粒子，能够得到接近设计值的耐热性、耐热分解性等。由于为对钛酸铝型结晶进行热处理那样的烧成，结晶粒子形成为没有角，而整体形成为圆形的粒子形状。
另外，通过以1350～1390℃进行烧成，例如Al、Mg从平均粒径30μm的钛酸铝型的结晶粒子欲扩散到非晶质材料中，但Al、Mg扩散到粒子的外周部侧，一部分扩散到非晶质材料中，一部分残留于结晶粒子的外周部，在结晶粒子的中央部和外周部，含有10.5原子％以上的Al、含有9原子％以上的Mg，且可以认为形成为Al及Mg较多地包含于结晶粒子的外周部的组织。另外，在钛酸铝型的结晶粒子的平均粒径小的情况或烧成温度高时，Al、Mg定量扩散于非晶质材料中，可以认为Al、Mg的扩散在结晶粒子内形成均衡状态。
实施例1
下面，对本发明的实施例具体进行说明，但本发明不限定于这些实施例。
使用的氧化铝原料为日本轻金属社制的LS110，平均粒径为1.5μm、碱金属的杂质量为0.1质量％、硅的杂质量为0.1质量％。另外，使用的二氧化钛原料为日本帝国化工(TAYCA)社制的JA-3，平均粒径为0.2μm、碱金属的杂质量为0.3质量％。另外，使用的碳酸镁原料为德山社制的TT，表观比重为0.23g/ml、不含碱金属及二氧化硅杂质。氧化铁原料使用JFE化学社制的JC-W，其平均粒径为1.0μm。
另外，二氧化硅原料为丸釜釜户社制的SP-3，使用平均粒径为1.2μm的材料。
首先，按照形成表1所示的组成的钛酸铝型结晶粉末的方式调制上述的氧化铝原料、二氧化钛原料、碳酸镁原料、氧化铁原料，并在溶剂中添加异丙醇(IPA)，对介质使用直径10mm的氧化铝球，以旋转研磨机混合20小时，制得浆料。将该浆料加热到110℃，挥发IPA而干燥后，过筛。
将该混合粉末在大气中以表1所示的温度进行预烧，合成含有Al、Ti、Mg及O的钛酸铝型结晶粉末，得到表1所示的平均粒径的钛酸铝型结晶粉末(预烧粉末)。
相对该结晶粉末100质量份，添加表1所示的质量份的二氧化硅粉末，并通过万能混炼机进行混合，得到原料粉末。
相对该原料粉末，将石蜡与异丙醇(IPA)一起添加、混合后，使IPA干燥而制成成形用粉末。接着，使用该成形用粉末，通过粉末加压式成形法制作圆板状成形体及圆柱状成形体。将各个成形体在大气中以如表1所示的烧成温度烧成4小时，制作直径20mm×厚度10mm的圆板状的烧结体、直径10mm×高度15mm的圆柱状的烧结体，并作为评价用试样。另外，将从室温到烧结温度的升温速度设定为200℃/h。
将烧结体埋设于树脂并进行镜面研磨，对其扫描型显微镜(SEM)的照片(500倍)通过截取法求得所得烧结体的平均粒径。而且，通过水银压入法求得烧结体的气孔率，另外，在气孔径0.1～900μm这样的条件下通过水银压入法求平均气孔径。而且，也求得了气孔径为2μm以下的气孔占所有气孔中的比例，如表2所述。
对各烧结体的耐热分解性，进一步将圆板状烧结体的各试样在大气环境中以1100℃的温度经过300小时，进行耐热分解试验并对耐热分解性进行评价。将准备的耐热分解试验前后的试样通过X线衍射法对峰值强度进行测定，从衍射角2θ为25～27°或32～34°的钛酸铝型结晶的主峰值强度(IAMFT)、和TiO2相的衍射角2θ为36.1°的峰值强度(IT)，分别算出峰值强度比的A＝IAMFT/(IAMFT+IT)。进而，将耐热分解试验前及耐热分解试验后的峰值强度比分别设定为A0、A1，计算(1-A1/A0)的值。接着，另外变化表1所示的钛酸铝型结晶粉末和TiO2粉末的量比并进行混合，求得(1-IAMFT/IT)的值，并参照作成的校准曲线和(1-A1/A0)的值，求得热分解率并示于表2。
另外，对于热膨胀系数，以JIS R1618为基准，在升温速度20℃/分的条件下测定圆柱状烧结体的试样的20℃～800℃的热膨胀系数。
另外，使用透射型电子显微镜(TEM)进行组成分析，并对Al、Ti、Mg、Fe、Si的含量进行测定，结果是使结晶粒子接合的非晶质材料主要含有Si、Al、Mg，在结晶粒子内，中央部含有较多Ti、Fe，外周部含有较多Al、Mg。
另外，制作宽度6mm、厚度4mm、长度50mm的棒状的烧结体，并通过三点弯曲法根据JIS R 1604测定烧结体强度，将结果示于表2。
[表1]
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*标记是表示本发明范围外的试样。
[表2]
*标记是表示本发明范围外的试样。
从这些表1、2可知，在本发明的试样中，将混合粉末预烧至1400℃以上，制作平均粒径25μm以上的钛酸铝型结晶粉末，并使用对其添加二氧化硅粉末的原料粉末而制作成形体，通过以比预烧温度低的温度进行烧成，能够使平均粒径25μm以上的钛酸铝型的结晶粒子彼此以含有Si的非晶质材料进行接合，能够不添加造孔剂而制作气孔率为35％以上、平均气孔径为5μm以上的多孔质陶瓷部件，在能够形成较大的气孔的同时，具有充分的气孔率，并在作为过滤器元件使用的情况下，能够使气体充分地通过。
另一方面，可知在与预烧温度相比烧成温度较高的试样No.2中，气孔率为15％这样小，平均气孔径也为4μm这样小。
另外可知，将不通过预烧而由氧化铝原料、二氧化钛原料、碳酸镁原料、氧化铁原料、二氧化硅原料的混合粉末构成的成形体在1475℃下烧成的试样No.12，虽然其结晶粒子的平均粒径形成为30μm，但是其气孔率为较小的10％，平均气孔径也为较小的0.6μm。
实施例2
作为氧化铝原料、二氧化钛原料、碳酸镁原料、氧化铁原料、二氧化硅原料，使用了实施例1的原料。首先，按照形成由Al0.6Mg0.6Fe0.2Ti1.6O5构成的钛酸铝型结晶粉末的方式，配制上述的氧化铝原料、二氧化钛原料、碳酸镁原料、氧化铁原料，对溶剂添加异丙醇(IPA)，并对介质使用直径10mm的氧化铝球以旋转研磨机混合72小时，制作浆料。将该浆料加热至110℃，使IPA挥发并干燥后，过筛。
将该混合粉末在大气中以1475℃进行预烧，合成含有Al、Ti、Mg及Fe的钛酸铝型结晶粉末，得到平均粒径30μm的结晶粉末。
对该结晶粉末100质量份，添加2质量份二氧化硅粉末，并通过万能混炼机进行混合，得到原料粉末。
对该原料粉末添加石蜡，进行混合后，干燥而形成成形用粉末。接着，使用该成形用粉末，通过粉末加压式成形法制作圆板状成形体及圆柱状成形体，将各个成形体在大气中以1375℃烧成4小时，制作直径20mm×厚度10mm的圆板状的烧结体、和直径10mm×高度15mm的圆柱状的烧结体，制得评价用试样。另外，将从室温到烧结温度的升温速度设定为200℃/h。
对扫描型显微镜照片(500倍)通过截取法求出所得到的烧结体的平均粒径为50.3μm。另外，通过水银压入法求得烧结体的气孔率及平均气孔径，气孔率为42％、平均气孔径为10μm。
另外，将得到的烧结体制成薄片，以TEM(透射型电子显微镜)对结晶粒子及粒界的组织进行观察。此时，通过X射线能量色散谱(EDS)，对从结晶粒子表面到粒子内部0.1μm的位置(外周部)、从表面到粒子内部3.5μm的位置(中央部)进行组成分析，测定Al、Ti、Mg、Fe、Si、O的含量。其结果，Al在外周部为12.3原子％、在中央部为10.5原子％，Mg在外周部为9.8原子％、在中央部为9原子％，Ti在外周部为42.2原子％、在中央部为48.6原子％，Fe在外周部为5.6原子％、在中央部为6.8原子％，结晶粒子的中央部含有较多Ti、Fe，外周部含有较多Al、Mg。另外，接合结晶粒子的非晶质材料主要含有Si、Al、Mg。
对于各烧结体的耐药剂性，将圆板状烧结体的各试样在80℃、10质量％的H2SO4溶液中浸渍50Hr，通过每单位面积的重量减少的比例进行评价。
对于各烧结体的耐热分解性，进一步将圆板状烧结体的各试样在大气环境中以1100℃的温度经过300小时，进行耐热分解试验，并对耐热分解性进行评价。将准备的耐热分解试验前后的试样通过X线衍射法对峰值强度进行测定，从衍射角2θ为25～27°或32～34°的钛酸铝型结晶的主峰值强度(IAMT)、和TiO2相的衍射角2θ为36.1°的峰值强度(IT)，分别算出峰值强度比为A＝IAMT/(IAMT+IT)。进而将耐热分解试验前及耐热分解试验后的峰值强度比分别设定为A0、A1，并对(1-A1/A0)的值进行计算。接着，另外变化由Al0.6Mg0.6Fe0.2Ti1.6O5构成的钛酸铝型结晶粉末和TiO2粉末的量比并进行混合，求得(1-IAMT/IT)的值并参照作成的校准曲线和(1-A1/A0)的值，求得热分解率。
另外，对于热膨胀系数，以JIS R1618为基准，以升温速度20℃/分的条件对圆柱状烧结体的试样的20℃～800℃的热膨胀系数进行测定。
其结果，显示了耐药剂性为9mg/cm2这样小，热分解率为1％、热膨胀系数为2.1×10-6/℃的良好的特性。
另外，使用上述成形用粉末，通过粉末加压式成形法制作棒状的成形体，将该成形体在大气中以1375℃烧成4小时，形成宽度6mm、厚度4mm、长度50mm的调查烧结体的强度及微裂的状态的试样。烧结体的强度根据JIS R 1664，通过三点弯曲法进行测定，弯曲强度为13MPa。另外，微裂的状态用美国麦克仪器公司(Micromeritics Instrument Corporation)社制的ASAP2000的氮气吸附装置进行测定，细孔体积为0.31×10-6m3/kg、中央细孔径为18.1nm。
作为比较例，将二氧化硅粉末相对结晶粉末100质量份添加2质量份，将烧成温度设定为1500℃，除此以外，与上述实施例2同样，制作烧结体。得到的烧结体的平均粒径为35μm，烧结体的气孔率为20％，平均气孔径为7μm。
耐药剂性为较大的14mg/cm2，热分解率为1％、热膨胀系数为2.8×10-6/℃，可知耐药剂性较差。本发明者等认为，由于烧成温度为1500℃的高温，结晶粉末内的Al、Mg扩散到非晶质材料中，结晶粒子内的Al、Mg减少，从而耐药剂性变差。另外，用烧结体的三点弯曲法测定的弯曲强度为9MPa。另外，微裂的细孔体积为0.45×10-6m3/kg、中央细孔径为16.1nm。
实施例3
将二氧化硅粉末相对结晶粉末100质量份添加3质量份，将烧成温度设定为1350℃，除此之外，与上述实施例2同样制作烧结体。得到的烧结体的平均粒径为49.8μm，烧结体的气孔率为42％、平均气孔径为10μm。
另外，结晶粒子的组成分析结果为，Al在外周部含有13.3原子％、在中央部含有11.2原子％，Mg在外周部含有12.3原子％、在中央部含有11原子％，Ti在外周部含有35.6原子％、在中央部含有38.6原子％，Fe在外周部含有4.8原子％、在中央部含有4.9原子％，在结晶粒子的中央部含有的Ti、Fe较多，在外周部含有的Al、Mg较多。另外，接合结晶粒子的非晶质材料主要含有Si、Al、Mg。
显示了耐药剂性为8mg/cm2这样小，热分解率为1％、热膨胀系数为2.0×10-6/℃的良好的特性。另外，以烧结体的三点弯曲法测定的弯曲强度为14MPa。另外，微裂的状态为，细孔体积为0.30×10-6m3/kg、中央细孔径为18.9nm。
实施例4
除将预烧温度、预烧粉末的平均粒径、二氧化硅粉末的添加量、烧成温度如表3所示进行变更以外，与上述实施例2同样制作烧结体，求烧结体的平均气孔径、气孔率、热膨胀系数、三点弯曲强度、微裂的细孔体积，将结果示于表4。
[表3]
Figure BPA00001229119600161
[表4]
Figure BPA00001229119600171
从这些表3、4的试样No.13～16可知，在微裂的细孔体积为0.40×10-6m3/kg以下的情况下，能够提高强度。
符号说明
1…过滤器元件
2…外周壁
3…单元
4…隔壁
11…结晶粒子
11a…结晶粒子的中央部
11b…结晶粒子的外周部
13…非晶质材料

Claims (8)

1.一种多孔质陶瓷部件，其特征在于，将含有Al、Ti、Mg及O的平均粒径25μm以上的钛酸铝型结晶粒子彼此以含有Si的非晶质材料接合，并且气孔率为35％以上，平均气孔径为5μm以上。
2.如权利要求1所述的多孔质陶瓷部件，其特征在于，在所述结晶粒子的中央部和所述中央部的外侧的外周部分别含有10.5原子％以上的所述Al及9原子％以上的所述Mg，且存在于所述结晶粒子的外周部的所述Al及所述Mg的各自的含量，比存在于所述结晶粒子的中央部的所述Al及所述Mg的各自的含量多。
3.如权利要求1或2所述的多孔质陶瓷部件，其特征在于，气孔径为2μm以下的气孔的比例在所有气孔中为5％以下。
4.如权利要求1～3中任一项所述的多孔质陶瓷部件，其特征在于，以氮气吸附法分析细孔时的细孔体积为0.40×10-6m3/kg以下。
5.如权利要求1～4中任一项所述的多孔质陶瓷部件，其特征在于，以SiO2换算含有2～5质量％的所述Si。
6.如权利要求1～5中任一项所述的多孔质陶瓷部件，其特征在于，在所述结晶粒子内含有Fe。
7.一种多孔质陶瓷部件的制法，其特征在于，具备：
将含有Al源粉末、Ti源粉末及Mg源粉末的混合粉末以1400℃以上进行预烧，制作平均粒径25μm以上的钛酸铝型结晶粉末的工序；
对所述钛酸铝型结晶粉末添加SiO2粉末而制作原料粉末的工序；
制作含有所述原料粉末的成形体的工序；以及
将所述成形体以比预烧温度低的温度进行烧成的工序。
8.一种过滤器，其特征在于，其具备由权利要求1～6中任一项所述的多孔质陶瓷部件构成的过滤器元件。
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Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9376347B2 (en) 2013-05-20 2016-06-28 Corning Incorporated Porous ceramic article and method of manufacturing the same
US9623360B2 (en) 2013-05-20 2017-04-18 Corning Incorporated Porous ceramic article and method of manufacturing the same
US9908260B2 (en) 2013-05-20 2018-03-06 Corning Incorporated Porous ceramic article and method of manufacturing the same
CN108503343A (zh) * 2018-04-10 2018-09-07 北京英华高科技有限公司 一种新型多孔陶瓷气体分布器及其制备方法
US11229902B2 (en) 2016-05-31 2022-01-25 Corning Incorporated Porous article and method of manufacturing the same
CN114555869A (zh) * 2019-10-21 2022-05-27 日本轻金属株式会社 铝构件、免疫层析用测试试条及铝构件的制造方法
US11447422B2 (en) 2017-10-31 2022-09-20 Corning Incorporated Batch compositions comprising spheroidal pre-reacted inorganic particles and spheroidal pore-formers and methods of manufacture of honeycomb bodies therefrom

Families Citing this family (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5495545B2 (ja) * 2008-08-28 2014-05-21 京セラ株式会社 多孔質セラミック部材およびその製法ならびにフィルタ
JP5271766B2 (ja) * 2009-03-26 2013-08-21 京セラ株式会社 多孔質セラミック部材およびフィルタ
JP2011206636A (ja) * 2010-03-29 2011-10-20 Kyocera Corp ハニカム構造体およびこれを用いた排気ガス処理装置
HUE030045T2 (en) * 2010-10-04 2017-04-28 Otsuka Chemical Co Ltd Exhaust gas cleaning filter and method for its production
JP2014144896A (ja) * 2013-01-30 2014-08-14 Kyocera Corp セラミック粉末およびこれを用いたセラミック多孔体，ハニカム構造体ならびにガス処理装置
US9999879B2 (en) 2013-05-30 2018-06-19 Corning Incorporated Formed ceramic substrate composition for catalyst integration
US20140357476A1 (en) * 2013-05-30 2014-12-04 Corning Incorporated Formed ceramic substrate composition for catalyst integration
US10252441B2 (en) 2013-08-28 2019-04-09 Corning Incorporated System and method for cutting a wet green ceramic article
JP6502495B2 (ja) 2014-11-19 2019-04-17 コーニング インコーポレイテッド 制御されたサイズ分布を有するセラミック粉末
JP2019147700A (ja) * 2018-02-26 2019-09-05 イビデン株式会社 ハニカム構造体の製造方法

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH119925A (ja) * 1997-06-20 1999-01-19 Matsushita Electric Ind Co Ltd 排ガスフィルタおよびその製造方法
JP2005502570A (ja) * 2001-02-16 2005-01-27 バッテル　メモリアル　インスティテュート 水蒸気改質の触媒及び方法
CN1735575A (zh) * 2003-01-09 2006-02-15 日本碍子株式会社 涂覆材料、蜂窝陶瓷结构体及其制备方法
JP2006096634A (ja) * 2004-09-30 2006-04-13 Hitachi Metals Ltd 多孔質セラミック体
US20070119135A1 (en) * 2005-11-30 2007-05-31 Weiguo Miao Controlled pore size distribution porous ceramic honeycomb filter, honeycomb green body, batch mixture and manufacturing method therefor
CN101010266A (zh) * 2005-02-04 2007-08-01 揖斐电株式会社 陶瓷蜂窝结构体

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS573767A (en) * 1980-06-04 1982-01-09 Nippon Toki Kk High temperature-stable high strength aluminium titanate sintered body
JP2828986B2 (ja) 1988-03-31 1998-11-25 株式会社東芝 セラミックス焼結体
JPH07277819A (ja) * 1994-04-14 1995-10-24 Shinagawa Refract Co Ltd チタン酸アルミニウムクリンカ−及び該クリンカ−を用いた耐火物
JPH08290963A (ja) 1995-04-21 1996-11-05 Matsushita Electric Ind Co Ltd 低熱膨張材料及びそれを用いた排ガスフィルター
JP3603568B2 (ja) * 1997-10-20 2004-12-22 松下電器産業株式会社 排ガスフィルタおよびその製造方法
KR101158383B1 (ko) * 2004-04-28 2012-06-22 오세라 가부시키가이샤 티탄산 알루미늄 마그네슘 결정 구조물 및 그 제조방법
WO2009063997A1 (ja) * 2007-11-14 2009-05-22 Hitachi Metals, Ltd. チタン酸アルミニウム質セラミックハニカム構造体、その製造方法、及びそれを製造するための原料粉末

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH119925A (ja) * 1997-06-20 1999-01-19 Matsushita Electric Ind Co Ltd 排ガスフィルタおよびその製造方法
JP2005502570A (ja) * 2001-02-16 2005-01-27 バッテル　メモリアル　インスティテュート 水蒸気改質の触媒及び方法
CN1735575A (zh) * 2003-01-09 2006-02-15 日本碍子株式会社 涂覆材料、蜂窝陶瓷结构体及其制备方法
JP2006096634A (ja) * 2004-09-30 2006-04-13 Hitachi Metals Ltd 多孔質セラミック体
CN101010266A (zh) * 2005-02-04 2007-08-01 揖斐电株式会社 陶瓷蜂窝结构体
US20070119135A1 (en) * 2005-11-30 2007-05-31 Weiguo Miao Controlled pore size distribution porous ceramic honeycomb filter, honeycomb green body, batch mixture and manufacturing method therefor

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9376347B2 (en) 2013-05-20 2016-06-28 Corning Incorporated Porous ceramic article and method of manufacturing the same
US9623360B2 (en) 2013-05-20 2017-04-18 Corning Incorporated Porous ceramic article and method of manufacturing the same
US9908260B2 (en) 2013-05-20 2018-03-06 Corning Incorporated Porous ceramic article and method of manufacturing the same
US11229902B2 (en) 2016-05-31 2022-01-25 Corning Incorporated Porous article and method of manufacturing the same
US11447422B2 (en) 2017-10-31 2022-09-20 Corning Incorporated Batch compositions comprising spheroidal pre-reacted inorganic particles and spheroidal pore-formers and methods of manufacture of honeycomb bodies therefrom
US11591265B2 (en) 2017-10-31 2023-02-28 Corning Incorporated Batch compositions comprising pre-reacted inorganic particles and methods of manufacture of green bodies therefrom
CN108503343A (zh) * 2018-04-10 2018-09-07 北京英华高科技有限公司 一种新型多孔陶瓷气体分布器及其制备方法
CN114555869A (zh) * 2019-10-21 2022-05-27 日本轻金属株式会社 铝构件、免疫层析用测试试条及铝构件的制造方法
CN114555869B (zh) * 2019-10-21 2023-12-22 日本轻金属株式会社 铝构件、免疫层析用测试试条及铝构件的制造方法

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Publication number Publication date
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