FR2950340A1 - Structure poreuse du type titanate d'alumine - Google Patents

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Abstract

Structure poreuse comprenant un matériau céramique comprenant principalement ou étant constitué par un matériau oxyde comprenant du titane, de l'aluminium, et du zirconium, et du silicium répondant à la composition suivante, en pourcentage poids sur la base des oxydes: - plus de 15% et moins de 55% d'Al O , - plus de 20% et moins de 45% de TiO , - plus de 1% et moins de 30% de SiO , - plus de 0,7% et moins de 20%, au total, d'au moins un oxyde choisi parmi ZrO , Ce O , HfO , - moins de 1% de MgO, ledit matériau étant obtenu par frittage réactif desdits oxydes simples ou d'un de leurs précurseurs ou par traitement thermique de grains frittés répondant à ladite composition.

Description

1 STRUCTURE POREUSE DU TYPE TITANATE D'ALUMINE L'invention se rapporte à une structure poreuse telle qu'un support catalytique ou un filtre à particules dont le matériau constituant la partie filtrante et/ou active est à base de titanate d'alumine. La matière céramique à la base des supports ou filtres céramiques selon la présente invention sont constitués majoritairement d'oxydes des éléments Al, Ti. Les structures poreuses sont le plus souvent en nid d'abeille et notamment utilisées dans une ligne d'échappement d'un moteur à combustion interne du type diesel, dont les propriétés sont améliorées. Dans la suite de la description, par commodité et conformément aux habitudes dans le domaine des céramiques, on décrira lesdits oxydes comprenant les éléments par référence aux oxydes simples correspondants, par exemple Al203 ou TiO2. Notamment, dans la description qui suit, sauf mention contraire, les proportions des différents éléments constituant les oxydes selon l'invention sont données par référence au poids des oxydes simples correspondants, rapportés en pourcentage poids par rapport à la totalité des oxydes présents dans les compositions chimiques décrites. Dans la suite de la description, on décrit l'application et les avantages dans le domaine spécifique des filtres ou supports catalytiques permettant l'élimination des polluants contenus dans les gaz d'échappement issus d'un moteur thermique essence ou diesel, domaine auquel se rapporte l'invention. A l'heure actuelle, les structures de dépollution des gaz d'échappement présentent en général toutes une structure en nid d'abeille.
De façon connue, durant son utilisation, un filtre à particules est soumis à une succession de phases de filtration (accumulation des suies) et de régénération (élimination des suies). Lors des phases de filtration, les particules de suies émises par le moteur sont retenues et se déposent à l'intérieur du filtre. Lors des phases de régénération, les particules de suie sont brûlées à l'intérieur du filtre, afin de lui restituer ses propriétés de filtration. On conçoit donc que les propriétés de résistance mécanique aussi bien à basse qu'à haute température du matériau constitutif du filtre sont primordiales pour une telle application. A l'heure actuelle, les filtres sont principalement en matière céramique poreuse, le plus souvent en carbure de silicium ou en cordiérite. De tels filtres catalytiques en carbure de silicium sont par exemple décrits dans les demandes de brevets EP 816 065, EP 1 142 619, EP 1 455 923 ou encore WO 2004/090294 et WO 2004/065088. De tels filtres permettent d'obtenir des structures filtrantes chimiquement inertes, d'excellente conductivité thermique et présentant des caractéristiques de porosité, en particulier la taille moyenne et la répartition en taille des pores, idéales pour une application de filtrage des suies issues d'un moteur thermique.
Cependant, certains inconvénients propres à ce matériau subsistent encore : Un premier inconvénient est lié au coefficient de dilatation thermique un peu élevé du SiC, supérieur à 3.10-6 K-1, qui n'autorise pas la fabrication de filtres monolithiques de grande taille et oblige le plus souvent à segmenter le filtre en plusieurs éléments en nid d'abeille liés par un ciment, tel que cela est décrit dans la demande EP 1 455 923. Un deuxième inconvénient, de nature économique, est lié à la température de cuisson extrêmement élevée, typiquement supérieure à 2100°C, permettant un frittage assurant une résistance thermo-mécanique suffisante des structures en nid d'abeille, notamment lors des phases successives de régénération du filtre. De telles températures nécessitent la mise en place d'équipements spéciaux qui augmentent de façon sensible le coût du filtre finalement obtenu. D'un autre coté, si les filtres en cordiérite sont connus et utilisés depuis longtemps, du fait de leur faible coût, il est aujourd'hui connu que des problèmes peuvent survenir dans de telles structures, notamment lors des cycles de régénération mal contrôlés, au cours desquels le filtre peut être soumis localement à des températures supérieures à la température de fusion de la cordiérite. Les conséquences de ces points chauds peuvent aller d'une perte d'efficacité partielle du filtre à sa destruction totale dans les cas les plus sévères. En outre, la cordiérite ne présente pas une inertie chimique suffisante, au regard des températures atteintes lors des cycles successifs de régénération et est de ce fait susceptible de réagir et d'être corrodé par les espèces provenant des résidus de lubrifiant, carburant ou autres huiles, accumulés dans la structure lors des phases de filtration, ce phénomène pouvant également être à l'origine de la détérioration rapide des propriétés de la structure. Par exemple, de tels inconvénients sont décrits dans la demande de brevet WO 2004/011124 qui propose pour y remédier un filtre à base de titanate d'aluminium (60 à 90% poids), renforcé par de la mullite (10 à 40% poids), dont la durabilité est améliorée. Selon une autre réalisation, la demande EP 1 559 696 propose l'utilisation de poudres pour la fabrication de filtres en nid d'abeille obtenues par frittage réactif des oxydes d'aluminium, de titane et de magnésium entre 1000 et 4 1700°C. Le matériau obtenu après frittage se présente sous la forme d'un mélange de deux phases : une phase majoritaire de type structural pseudo-brookite Al2TiO5 contenant du titane, de l'aluminium et du magnésium et une phase minoritaire feldspath, du type NayK1_yAlSi308. Le but de la présente invention est ainsi de fournir une structure poreuse comprenant un matériau alternatif à base d'oxydes, présentant des propriétés, notamment en terme de coefficient de dilatation thermique et résistance mécanique, améliorée de manière à en rendre plus avantageux l'utilisation pour la fabrication d'une structure poreuse filtrante et/ou catalytique, typiquement en nid d'abeille.
Plus précisément, la présente invention se rapporte à une structure poreuse comprenant un matériau céramique dont la composition chimique comprend, en pourcentages poids sur la base des oxydes: - plus de 15 % et moins de 55% d'Al203, - plus de 20% et moins de 45% de TiO2, - plus de 1% et moins de 30% de SiO2, - plus de 0,7% et moins de 20%, au total, d'au moins un oxyde choisi parmi ZrO2, Ce203, Hf02, - moins de 1% de MgO, ledit matériau étant obtenu par frittage réactif desdits oxydes simples ou d'un de leurs précurseurs ou par traitement thermique de grains frittés répondant à ladite composition. De préférence, la structure poreuse est constituée par 30 ledit matériau céramique. De préférence, Al203 représente plus de 20% de la composition chimique, les pourcentages étant donnés en poids sur la base des oxydes correspondants aux éléments présents. Par exemple, notamment pour l'application du type filtre ou support catalytique, Al203 peut représenter plus de 25% et de préférence encore plus de 35% de la composition chimique. De préférence Al203 représente moins de 54%, voire moins de 53% de la composition chimique, les pourcentages étant donnés en poids sur la base des oxydes. De préférence, lorsque SiO2 représente plus de 10% de la composition chimique, Al203 représente moins de 52%, voire moins de 51% de la composition chimique, les pourcentages étant donnés en poids sur la base des oxydes.
De préférence TiO2 représente plus de 22% et de manière très préférée plus de 25% de la composition chimique. De préférence TiO2 représente moins de 43%, voire moins de 40%, ou encore moins de 38% de la composition chimique, les pourcentages étant donnés en poids sur la base des oxydes.
De préférence, SiO2 représente plus de 2%, voire plus de 3%, voire plus de 3,5% de la composition chimique. De préférence SiO2 représente moins de 25% et de manière très préférée moins de 20% de la composition chimique, les pourcentages étant donnés en poids sur la base des oxydes.
De préférence, le (les) oxyde(s) de ZrO2 et/ou Ce203 et/ou Hf02 représente(nt) dans leur totalité plus de 0,8% et de manière très préférée plus de 1%, voire plus de 2% de la composition chimique, les pourcentages étant donnés en poids et sur la base des oxydes. De préférence, le (les) oxyde(s) de ZrO2 et/ou Ce203 et/ou Hf02 représente(nt) en totalité moins de 10% et de manière très préférée moins de 8% de la composition chimique. Selon un mode de réalisation possible, la composition comprend uniquement de l'oxyde de zirconium, dans les proportions qui viennent d'être décrites.
Il est bien entendu qu'au sens de la présente description, il est possible que la composition comprenne néanmoins d'autres composés sous la forme d'impuretés inévitables. En particulier, même lorsque seul un réactif contenant du zirconium est initialement introduit dans le procédé de fabrication d'une structure selon l'invention, il est connu que lesdits réactifs comprennent le plus souvent une faible quantité d'Hafnium, sous forme d'impureté inévitable, qui peut parfois aller jusqu'à 1% ou 2% molaire de la quantité totale de Zirconium introduite. De préférence, MgO représente moins de 0,9%, voire moins de 0,5% ou même moins de 0,1% de la composition chimique, en poids sur la base des oxydes. La structure poreuse peut en outre comprendre d'autres éléments tels que du bore, des alcalins ou des alcalino-terreux du type Ca, Sr, Na, K, Ba, la quantité sommée totale desdits éléments présents étant de préférence inférieure à 15% poids, par exemple inférieure à 13%, voire 12% poids sur la base des oxydes correspondants B203, CaO, SrO, Na2O, K20, BaO, rapportée au pourcentage poids de la totalité des oxydes correspondants aux éléments présents dans ladite structure poreuse. La quantité sommée totale desdits oxydes peut représenter plus de 1%, voire plus de 2%, voire plus de 4%, voire plus de 5%, ou encore plus de 6% de la composition chimique. La composition chimique selon l'invention peut en outre comprendre d'autres éléments minoritaires. La composition chimique peut en effet comprendre d'autres éléments tels que Co, Fe, Cr, Mn, La, Y, Ga, la quantité sommée totale desdits éléments présents étant de préférence inférieure à 2% poids, par exemple inférieure à 1,5%, voire inférieure à 1,2% en poids sur la base des oxydes correspondants CoO, Fe203, Cr203, Mn02, La203, Y203, Ga203, rapportée au poids de la totalité des oxydes présents dans ladite composition. Le pourcentage poids de chaque élément minoritaire, en particulier Fe, sur la base du poids de l'oxyde correspond, est de préférence inférieur à 0,7%, voire inférieur à 0,6%, ou même inférieur à 0,5% Afin de ne pas alourdir inutilement la présente description, toutes les combinaisons possibles selon l'invention entre les différents modes préférés des compositions des matériaux selon l'invention, tels qu'ils viennent d'être décrits précédemment, ne sont pas reportées. Il est cependant bien entendu que toutes les combinaisons possibles des domaines et valeurs initiaux et/ou préférés précédemment décrits sont envisagées et doivent être considérées comme décrites par le demandeur dans le cadre de la présente description (notamment de deux, trois combinaisons ou plus). La structure poreuse selon l'invention peut en outre comprendre principalement ou être constituée par une phase oxyde du type titanate d'aluminium, d'au moins une phase silicatée et d'une phase constituée essentiellement d'oxyde de titane TiO2 et/ou d'oxyde de zirconium ZrO2 et/ou d'oxyde de cérium Ce02 et/ou d'oxyde d'hafnium Hf02. La ou les phase(s) silicatée(s) sont dans des proportions pouvant aller de 5 à 50% du poids total du matériau, de préférence de 8 à 45% et de manière très préférée de 10 à 40% du poids total du matériau. Selon l'invention, ladite ou les phase(s) silicatée(s) peu(ven)t être constituée(s) principalement de silice et d'alumine. De préférence, la proportion de silice dans ladite ou les phase(s) silicatée(s) est supérieure à 30%, voire supérieure à 35%. Tout particulièrement, la structure poreuse selon l'invention peut avantageusement comprendre une phase oxyde principale du type titanate d'aluminium présentant la composition suivante, en pourcentage poids sur la base des oxydes: - plus de 35% et moins de 53% d' Al203r - plus de 25% et moins de 40% de TiO2, - plus de 2% et moins de 20% de SiO2, - plus de 1% et moins de 5 % de ZrO2, - moins de 1% de MgO, - plus de 2% et moins de 13%, au total, d'au moins un oxyde choisi dans le groupe constitué par CaO, Na2O, K20, SrO, 5 B203r BaO. Le matériau constituant la structure poreuse selon l'invention peut être obtenue selon toute technique habituellement utilisé dans le domaine. Selon une première variante, le matériau constituant la 10 structure peut être obtenu directement, de manière classique, par simple mélange des réactifs initiaux dans les proportions appropriées pour obtenir la composition souhaitée puis par chauffage et réaction à l'état solide (frittage réactif). 15 Lesdits réactifs peuvent être les oxydes simples par exemple Al203, TiO2 et éventuellement d'autres oxydes d'éléments susceptibles d'entrer dans la structure, par exemple sous la forme d'une solution solide. Il est également possible selon l'invention d'utiliser tout 20 précurseur desdits oxydes, par exemple sous forme de carbonates, hydroxydes ou autres organométalliques des précédents éléments. Par précurseurs, on entend un matériau qui se décompose en l'oxyde simple correspondant à un stade souvent précoce du traitement thermique, c'est-à-dire à une 25 température de chauffe typiquement inférieure à 1000°C, voire inférieure à 8000 ou même à 500°C. Selon un autre mode de fabrication de la structure selon l'invention, lesdits réactifs sont des grains frittés répondant à la composition chimique telle que précédemment 30 décrite et obtenus à partir desdits oxydes simples. Le mélange des réactifs initiaux est préalablement fritté, c'est-à-dire qu'il est chauffé à une température permettant la réaction des oxydes simples pour former des grains frittés comprenant au moins une phase principale de structure du type titanate d'aluminium. Il est également possible selon ce mode d'utiliser les précurseurs desdits oxydes précités. Tout comme précédemment, le mélange des précurseurs est fritté, c'est-à-dire qu'il est chauffé à une température permettant une réaction des précurseurs pour former des grains frittés comprenant au moins majoritairement une phase de structure du type titanate d'aluminium puis broyé pour obtenir des réactifs initiaux. Un procédé de fabrication d'une telle structure selon l'invention est en général le suivant : Dans un premier temps, on mélange les réactifs initiaux dans les proportions appropriées pour obtenir la composition souhaitée. De façon bien connue dans le domaine, le procédé de fabrication comprend typiquement une étape de malaxage du mélange initial des réactifs, avec un liant organique du type méthylcellulose et un porogène par exemple du type amidon, graphite, polyéthylène, PMMA, etc. et l'ajout progressif d'eau jusqu'à obtenir la plasticité nécessaire pour permettre l'étape d'extrusion de la structure en nid d'abeille. Par exemple, au cours de la première étape, on malaxe le mélange initial avec 1 à 30 % en masse d'au moins un agent porogène choisi en fonction de la taille des pores recherchée, puis on ajoute au moins un plastifiant organique et/ou un liant organique et de l'eau. Le malaxage résulte en un produit homogène sous la forme d'une pâte. L'étape d'extrusion de ce produit à travers une filière de forme appropriée permet selon des techniques bien connues d'obtenir des monolithes en forme de nid d'abeilles. Le procédé peut comprendre par exemple ensuite une étape de séchage des monolithes obtenus. Au cours de l'étape de séchage, les monolithes céramiques crus obtenus sont typiquement séchés par micro-onde ou à une température et pendant un temps suffisant pour amener la teneur en eau non liée chimiquement à moins de 1% en masse. Dans le cas où l'on souhaite obtenir un filtre à particules, le procédé peut comprendre en outre une étape de bouchage d'un canal sur deux à chaque extrémité du monolithe. L'étape de cuisson des monolithes dont la partie filtrante est à base de titanate d'aluminium est en principe réalisée à une température supérieure à 1300°C mais ne dépassant pas 1800°C, de préférence ne dépassant pas 1750°C. La température est notamment ajustée en fonction des autres phases et/ou oxydes présents dans le matériau poreux. Le plus souvent, durant l'étape de cuisson, la structure monolithe est portée à une température comprise entre 1300°C et 1600°C, sous une atmosphère contenant de l'oxygène ou un gaz neutre. Bien que l'un des avantages de l'invention réside dans la possibilité d'obtenir des structures monolithiques dont la taille peut être fortement augmentée sans nécessité de segmentation, au contraire des filtres en SiC (comme précédemment décrit), selon un mode qui n'est cependant pas préféré, le procédé peut éventuellement comprendre une étape d'assemblage des monolithes en une structure de filtration assemblée selon des techniques bien connues, par exemple décrites dans la demande EP 816 065.
La structure filtrante ou le support catalytique en matériau céramique poreux selon l'invention est préférentiellement du type en nid d'abeilles et présente une porosité adaptée supérieure à 10%, une taille des pores centrée entre 5 et 60 microns, notamment comprise entre 20 et 70%, de préférence entre 30 et 60%, la taille moyenne des pores étant idéalement comprise entre 10 et 20 microns. De telles structures filtrantes présentent typiquement une partie centrale comprenant un ensemble de conduits ou canaux adjacents d'axes parallèles entre eux séparés par des parois constituées par le matériau poreux. 11 Dans un filtre à particules, les conduits sont obturés par des bouchons à l'une ou l'autre de leurs extrémités pour délimiter des chambres d'entrée s'ouvrant suivant une face d'admission des gaz et des chambres de sortie s'ouvrant suivant une face d'évacuation des gaz, de telle façon que le gaz traverse les parois poreuses. La présente invention se rapporte également à un filtre ou un support catalytique obtenu à partir d'une structure telle que précédemment décrite et par dépôt, de préférence par imprégnation, d'au moins une phase catalytique active supportée ou de préférence non supportée, comprenant typiquement au moins un métal précieux tel que Pt et/ou Rh et/ou Pd et éventuellement un oxyde tel que Ce02r ZrO2, Ce02-Zr02. Les supports catalytiques présentent également une structure en nid d'abeille, mais les conduits ne sont pas obturés par des bouchons et le catalyseur est déposé dans la porosité des canaux. L'invention et ses avantages seront mieux compris à la lecture des exemples non limitatifs qui suivent. Dans les exemples, sauf mention contraire, tous les pourcentages sont donnés en poids. 12 Exemples : Dans les exemples, les échantillons ont été préparés à partir des matières premières suivantes : - Alumine Almatis CL4400FG comportant 99,8% d'Al203 et présentant un diamètre médian d5o d'environ 5,2 }gym, - Oxyde de titane TRONOX T-R comportant 99,5% de TiO2 et présentant un diamètre de l'ordre de 0,3pm, - SiO2 ElKem Microsilicia Grade 971U avec un taux de pureté de 99,7%, - Chaux comportant environ 97% de CaO, avec plus de 80% de particules présentant un diamètre inférieur à 80pm, - Carbonate de strontium comportant plus de 98,5% de SrCO3r commercialisée par la Société des Produits Chimiques Harbonnières, - Zircone avec un taux de pureté supérieur à 98,5% et de diamètre médian d5o = 3,5 }gym, commercialisée sous la référence CC10 par la société Saint-Gobain ZirPro. Les échantillons selon l'invention et comparatifs, ont été 20 obtenus à partir des réactifs précédents, mélangés dans les proportions appropriées. Plus précisément les mélanges de réactifs initiaux ont été mélangés puis pressés sous la forme de cylindres qui sont ensuite frittés à la température indiquée dans le tableau 1 25 pendant 4 heures sous air. On obtient ainsi les échantillons ou matériaux des exemples qui suivent. Les échantillons préparés sont ensuite analysés. Les résultats des analyses pratiquées sur chacun des échantillons des exemples sont regroupés dans le tableau 1. 30 Dans le tableau 1: 13 1°) La composition chimique, indiquée en pourcentages poids sur la base des oxydes, a été déterminée par fluorescence des rayons X. 2°) Les phases cristallines présentes dans les produits réfractaires ont été caractérisées par diffraction des rayons X et analyse microsonde. Dans le tableau 1, AT indique une solution solide d'oxydes Al203 et TiO2 (phase principale), PS indique la présence d'une phase silicatée, autre(s) phase(s) indique la présence d'une moins une autre phase minoritaire P2, « - » signifie que la phase est présente sous forme de traces. 3°) la résistance mécanique en compression (R) est déterminée à la température ambiante, sur une presse LLOYD équipée d'un capteur de 10 kN, par compression avec une vitesse de 1 mm/min des échantillons préparés. 4°) la densité a été mesurée par les techniques classiques de méthode d'Archimède. La porosité reportée dans le tableau 1 correspond à la différence, donnée en pourcents, entre la densité théorique (densité maximale attendue du matériau en l'absence de toute porosité et mesurée par picnométrie hélium sur le produit broyé) et la densité mesurée.
Exemple 1 comparatif 1 2 comparatif 2 Al203 51,0 53,6 51,0 53,6 TiO2 36,4 38,3 36,4 38,3 Fe203 0,6 0,7 0,6 0,7 SiO2 4,0 4,2 4,0 4,2 SrO 2,1 2,2 2,1 2,2 CaO 0,3 0,3 0,3 0,3 MgO 0 0 0 0 Na2O 0,15 0,16 0,15 0,16 K20 0 0 0 0 ZrO2 5,4 0,4 5,4 0,4 Phases AT (principale) oui oui oui oui PS oui oui oui oui Autre(s) oui oui phase(s): P2 Temp. frittage 4 h (°C) 1450 1450 1500 1500 Densité 2,49 2,30 2,79 2,52 Porosité 34,3 37,9 29,2 32,0 R (MPa) 48,8 32,1 39,9 32,5 Tableau 1 Les exemples comparatifs 1 et 2 se rapportent à des structures non conformes à l'invention en ce qu'elles comprennent un niveau trop faible de zirconium. On constate sur des données du tableau 1 une amélioration des caractéristiques combinées de porosité et de résistance mécanique : Pour une température de frittage ou de cuisson identique, on voit que la porosité de l'exemple selon l'invention est comparable à celle de l'exemple comparatif. Dans le même temps, tel que reporté dans le tableau 1 l'exemple selon l'invention présente une résistance R significativement supérieure à celle de l'exemple comparatif. Ainsi les produits de l'invention rendent possible, en fonction du besoin : soit d'obtenir de meilleures propriétés associées à une composition recherchée du matériau, à une température 20 de cuisson imposée, - soit encore d'ajuster un niveau élevé de porosité du matériau (en particulier par l'apport d'un porogène aux réactifs initiaux) tout en conservant une bonne tenue mécanique.

Claims (16)

  1. REVENDICATIONS1. Structure poreuse comprenant un matériau céramique comprenant principalement ou étant constitué par un matériau oxyde comprenant du titane, de l'aluminium, et du zirconium, et du silicium répondant à la composition suivante, en pourcentage poids sur la base des oxydes: plus de 15% et moins de 55% d'Al203, plus de 20% et moins de 45% de TiO2, plus de 1% et moins de 30% de SiO2, plus de 0,7% et moins de 20%, au total, d'au moins un oxyde choisi parmi ZrO2, Ce203, Hf02, - moins de 1% de MgO, ledit matériau étant obtenu par frittage réactif desdits oxydes simples ou d'un de leurs précurseurs ou par traitement thermique de grains frittés répondant à ladite composition.
  2. 2. Structure poreuse selon l'une des revendications précédentes, dans lequel ladite composition comprend plus de 0,8% et de préférence plus de 1% au total, d'au moins un oxyde choisi parmi ZrO2, Ce203, Hf02, ledit oxyde étant de préférence ZrO2.
  3. 3. Structure poreuse selon l'une des revendications précédentes, dans lequel ladite composition comprend moins de 54% d'Al203r de préférence comprend moins de 53% d' Al203 .
  4. 4. Structure poreuse selon l'une des revendications précédentes, dans lequel ladite composition comprendplus de 22% de TiO2, de préférence comprend plus de 25% de TiO2.
  5. 5. Structure poreuse selon l'une des revendications précédentes, dans lequel ladite composition comprend moins de 43% de TiO2, et de manière très préférée de préférence comprend moins de 38% de TiO2.
  6. 6. Structure poreuse selon l'une des revendications précédentes, dans lequel ladite composition comprend plus de 2% de SiO2, de préférence comprend plus de 3% de SiO2, de préférence encore comprend plus de 3,5% de SiO2.
  7. 7. Structure poreuse selon l'une des revendications précédentes, dans lequel ladite composition comprend moins de 25% de SiO2, de préférence comprend moins de 20% de SiO2.
  8. 8. Structure poreuse selon l'une des revendications précédentes, dans lequel ladite composition comprend moins de 0,5% de MgO, de préférence comprend moins de 0,1% de MgO.
  9. 9. Structure poreuse selon l'une des revendications précédentes, dans lequel ladite composition comprend moins de 10% et de préférence moins de 8% au total, d'au moins un oxyde choisi parmi ZrO2, Ce203, Hf02, ledit oxyde étant de préférence ZrO2.
  10. 10. Structure poreuse selon l'une des revendications précédentes, dans lequel ladite composition comprend en outre d'autres éléments choisis, sur la base des oxydes, parmi CaO, Na2O, K20, SrO, B203, BaO, la quantité 17 sommée totale desdits oxydes étant inférieure à 15%, de préférence inférieure à 13%, voire inférieure à 12%.
  11. 11. Structure poreuse selon la revendication 10, dans lesquels la quantité sommée totale desdits oxydes CaO, Na2O, K20, SrO, B203, BaO est supérieure à 1%, de préférence supérieure à 2%, de préférence supérieure à 4%, voire supérieure à 5%.
  12. 12. Structure poreuse selon l'une des revendications précédentes, dans lequel ladite composition comprend en outre d'autres éléments choisis, sur la base des oxydes, parmi CoO, Fe203, Cr203, Mn02, La203, Y203, Ga203, la quantité sommée totale desdits oxydes étant de préférence inférieure à 2%.
  13. 13. Structure poreuse selon l'une des revendications précédentes dans laquelle ledit matériau comprend une phase principale constituée par la phase du type titanate d'aluminium, au moins une phase silicatée et une phase constituée essentiellement d'oxyde de titane TiO2 et/ou d'oxyde de zirconium ZrO2 et/ou d'oxyde de cérium Ce02 et/ou d'oxyde d'hafnium Hf02.
  14. 14. Structure poreuse selon la revendication 13 dans laquelle la ou les phase(s) silicatée(s) représente(nt) de 5 à 50% du poids total du matériau.
  15. 15. Structure poreuse selon l'une des revendications 13 ou 14 dans laquelle ladite phase silicatée est constituée principalement de silice et d'alumine, la proportion massique de silice dans la phase vitreuse étant supérieure à 30%. 18
  16. 16. Structure poreuse selon l'une des revendications précédentes, présentant une structure du type en nid d'abeilles, en particulier support catalytique ou filtre pour application automobile, le matériau céramique constituant ladite structure ayant une porosité supérieure à 10% et une taille des pores centrée entre 5 et 60 microns.
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Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20150064745A (ko) * 2012-10-05 2015-06-11 이머리 세라믹 구조물
US9988311B2 (en) * 2013-11-27 2018-06-05 Corning Incorporated Aluminum titanate compositions, ceramic articles comprising same, and methods of manufacturing same
WO2016184778A1 (fr) * 2015-05-15 2016-11-24 Imerys Compositions de céramique
CN111675532A (zh) * 2020-05-29 2020-09-18 秦皇岛松浦工业炉有限公司 一种陶瓷保温炉制造工艺
CN114105660B (zh) * 2020-08-28 2023-11-24 上海市洁能科技有限公司 储氢结构用材料组合物、储氢结构用材料及储氢单体管

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1915787A1 (de) * 1968-09-02 1970-05-27 Annawerk Keramische Betr E Gmb Temperaturwechselbestaendiger feuerfester Formkoerper auf der Basis von Aluminiumtitanat und Verfahren zu seiner Herstellung
US4327188A (en) * 1979-12-25 1982-04-27 Asahi Glass Company, Ltd. Multicellular monolithic ceramic body and preparation thereof
US4758542A (en) * 1987-02-13 1988-07-19 W. R. Grace & Co. Low thermal expansion ZrTiO4 --Al2 TiO5 --ZrO2 compositions
WO2006095992A1 (fr) * 2005-03-07 2006-09-14 Kh Chemicals Co., Ltd. Matieres ceramiques resistantes a l'acide, filtre faisant appel a ces matieres et preparation de celles-ci

Family Cites Families (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5919068B2 (ja) * 1980-03-26 1984-05-02 日本碍子株式会社 低膨脹性セラミックス
JPS6221756A (ja) * 1985-07-22 1987-01-30 日本碍子株式会社 チタン酸アルミニウム―ムライト系セラミック体の製造方法
JPS63201060A (ja) * 1987-02-13 1988-08-19 ダブリユー・アール・グレイス・アンド・カンパニー−コネチカツト 低膨張性ＺｒＴｉＯ↓４−Ａｌ↓２ＴｉＯ↓５−ＺｒＯ↓２系組成物
JP2828986B2 (ja) * 1988-03-31 1998-11-25 株式会社東芝 セラミックス焼結体
EP1382442B1 (fr) 1996-01-12 2013-04-24 Ibiden Co., Ltd. Filtre pour purifier de gaz d'échappement
DE60032391T2 (de) 1999-09-29 2007-10-11 Ibiden Co., Ltd., Ogaki Wabenfömiger Filter und Anordnung von keramischen Filtern
FR2833857B1 (fr) 2001-12-20 2004-10-15 Saint Gobain Ct Recherches Corps filtrant comportant une pluralite de blocs filtrants, notamment destine a un filtre a particules
US6849181B2 (en) 2002-07-31 2005-02-01 Corning Incorporated Mullite-aluminum titanate diesel exhaust filter
KR100995642B1 (ko) 2002-11-01 2010-11-19 오세라 가부시키가이샤 티탄산 알루미늄 마그네슘 소결체의 제조 방법
JP4723173B2 (ja) 2003-01-20 2011-07-13 日本碍子株式会社 ハニカム構造体の製造方法
FR2853256B1 (fr) 2003-04-01 2005-10-21 Saint Gobain Ct Recherches Structure de filtration, notamment filtre a particules pour les gaz d'echappement d'un moteur a combustion interne.
US7259120B2 (en) * 2004-04-21 2007-08-21 Corning Incorporated Aluminum titanate ceramic articles and methods of making same
JP5544882B2 (ja) * 2007-11-14 2014-07-09 日立金属株式会社 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
FR2933401B1 (fr) * 2008-07-04 2010-07-30 Saint Gobain Ct Recherches Structure poreuse du type titanate d'alumine
FR2933400B1 (fr) * 2008-07-04 2010-08-20 Saint Gobain Ct Recherches Grains fondus d'oxydes comprenant al, ti, mg et zr et produits ceramiques comportant de tels grains
FR2947260A1 (fr) * 2009-06-26 2010-12-31 Saint Gobain Ct Recherches Etudes Grains fondus d'oxydes comprenant al, ti, si et produits ceramiques comportant de tels grains
FR2948657B1 (fr) * 2009-07-28 2013-01-04 Saint Gobain Ct Recherches Grains fondus d'oxydes comprenant al, ti et produits ceramiques comportant de tels grains

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1915787A1 (de) * 1968-09-02 1970-05-27 Annawerk Keramische Betr E Gmb Temperaturwechselbestaendiger feuerfester Formkoerper auf der Basis von Aluminiumtitanat und Verfahren zu seiner Herstellung
US4327188A (en) * 1979-12-25 1982-04-27 Asahi Glass Company, Ltd. Multicellular monolithic ceramic body and preparation thereof
US4758542A (en) * 1987-02-13 1988-07-19 W. R. Grace & Co. Low thermal expansion ZrTiO4 --Al2 TiO5 --ZrO2 compositions
WO2006095992A1 (fr) * 2005-03-07 2006-09-14 Kh Chemicals Co., Ltd. Matieres ceramiques resistantes a l'acide, filtre faisant appel a ces matieres et preparation de celles-ci

Non-Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
PENA P ET AL: "Thermal stability of Al2TiO5-Al6Si2O13-ZrO2-composites obtained by reaction sintering", SCIENCE OF CERAMICS, BRITISH CERAMIC SOCIETY, STOKE-ON-TRENT, GB, 1 January 1988 (1988-01-01), pages 751 - 756, XP008090149, ISSN: 0080-7575 *
V. P. TARASOVSKII AND E. S. LUKIN: "Aluminum Titanate - Methods of production, microstructure and properties (Review)", REFRACTORIES AND INDUSTRIAL CERAMICS, vol. 26, no. 5, 23 April 2005 (2005-04-23), Springer, New York, pages 285 - 294, XP002574030, Retrieved from the Internet <URL:http://www.springerlink.com/content/u745g4147233834p> [retrieved on 20100318], DOI: 10.1007/BF01539594 *
WOHLFROMM H ET AL: "Microstructural characterization of aluminum titanate-based composite materials", JOURNAL OF THE EUROPEAN CERAMIC SOCIETY, ELSEVIER SCIENCE PUBLISHERS, BARKING, ESSEX, GB, vol. 7, no. 6, 1 January 1991 (1991-01-01), pages 385 - 396, XP024175436, ISSN: 0955-2219, [retrieved on 19910101] *
WOHLFROMMH ET AL: "Effect of ZrSiO4 and MgO additions on reaction sintering and properties of Al2TiO5-based materials", JOURNAL OF MATERIALS SCIENCE, SPRINGER NETHERLANDS, NL, vol. 25, no. 8, 1 August 1990 (1990-08-01), pages 3753 - 3764, XP002512515, ISSN: 0022-2461 *

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