JP2010502546A - ガラス結合セラミック構造体 - Google Patents
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Abstract
Description
試料1:CaO,18.4;Al2O3,38.5;SiO2,39.5;ZrO2,3.0; As2O3,0.5;
試料2:K2O,3.3;CaO,15.6;Al2O3,31.9;SiO2,46.0;ZrO2,2.9;As2O3,0.5;
試料3:K2O,2.4;B2O3,23.8;SiO2,73.8。セラミック粒子を含むセラミック材料のセラミック焼結温度よりも低い、形成または焼成を加減するための低い温度で、上記表2に記載されるバッチを成形し、DPFなどのガラス結合セラミック製品の形態にすることができる。すなわち、本発明におけるセラミック粒子は、互いにセラミック焼結するのではなく、網目構造を形成する。SiC粒子などの本発明の一部の実施の形態では、ピーク焼成(形成)温度は、1100℃〜1400℃の範囲であり、このような形成温度は従来のSiCフィルタの焼結温度である約2200℃よりも大幅に低い。したがって、SiCセラミック粒子は互いに焼結結合せずに網目構造を形成し、その代わりに、セラミック粒子はガラスによって焼結結合され、相互接続された網目構造を形成する。本発明の他の実施の形態では、ピーク焼成(形成)温度は、1200℃未満であり、他の実施の形態では、1100℃未満である。上記表2に記載する典型的なバッチの、形成または焼成温度および得られた性質の例について下記表3に示す。
SiC、Si−SiCおよびSi3N4−SiC複合材料、焼結コージエライト、ムライト、ジルコン、アルミナ、およびチタン酸アルミニウムからなる群より選択される、少なくとも1種類の微小亀裂のない、耐熱性のセラミック粉末を提供し、
前記セラミック粉末の粒子を湿らせるのに適した組成の耐熱性のガラス粉末を提供し、
前記セラミックおよびガラス粉末を、結合剤および滑剤と共に混合し、均一な押出成形可能な組成物を形成し、
前記組成物を、押出成形された構造体の形状に押出成形し、
前記押出成形された構造体を、800〜1400℃の範囲のピーク温度まで、1〜12時間焼成する、
各工程を有してなる、セラミック体の調製方法についても開示する。これらの実施の形態の一部では、
前記セラミック粉末は10〜40μmの範囲の平均粒径を有し、
前記ガラス粉末は、前記セラミック粉末の1/10〜1/2の粒径である平均粒径を有するガラスフリットとして提供され、および/または、
前記均一な押出成形可能な組成物が70〜95体積%のセラミック粉末および5〜30体積%のガラス粉末を含む。
ガラスによって互いに結合された、実質的に微小亀裂のないセラミック粒子と、
40〜60%の孔隙率および7〜30μmのメジアン孔隙径を有する構造体と、
を有する、ガラス結合セラミックハニカム構造体についても開示する。一部の実施の形態では、実質的に微小亀裂のないセラミック粒子はSiCからなる。
微小亀裂のない耐熱性のセラミック粒子を提供し、
耐熱性のガラスを提供し、
前記セラミック粒子およびガラスを結合剤および滑剤と共に混合して、混合物を形成し、
前記混合物を押出成形された構造体の形状に押出成形し、
前記ガラスを軟化し、前記セラミック粒子を前記ガラスで湿らせるには十分であるが、前記セラミック粒子のセラミック−焼結温度未満の温度で、所定の時間、前記押出成形された構造体を加熱し、その後に前記押出成形された構造体を冷却させて、前記セラミック粒子間にガラス結合を形成して、セラミック体を形成する、
各工程を有してなる。一部の実施の形態では、前記セラミック粒子は40μm未満の平均セラミック粒径を有する。一部の実施の形態では、前記ガラスは、25μm未満の平均ガラス粒径を有するガラス粒子として提供される。一部の実施の形態では、前記セラミック粒子は平均セラミック粒径を有し、前記ガラスは、前記平均セラミック粒径の2分の1未満の平均ガラス粒径を有するガラス粒子として提供される。一部の実施の形態では、前記セラミック粒子は、平均セラミック粒径を有し、前記ガラスは、前記平均セラミック粒径の4分の1未満の平均ガラス粒径を有するガラス粒子として提供される。一部の実施の形態では、前記セラミック粒子は平均セラミック粒径を有し、前記ガラスは、前記平均セラミック粒径と比較して、2分の1未満で10分の1よりも大きい平均ガラス粒径を有するガラス粒子として提供される。一部の実施の形態では、最高焼成温度は1400℃未満であり、他の実施の形態では、1200℃未満であり、他の実施の形態では、1100℃未満である。一部の実施の形態では、前記押出成形された構造体は、6時間未満、他の実施の形態では、1〜6時間の間、最高温度に曝露される。
Claims (10)
- ガラス相によって結合された、微小亀裂のないセラミック粒子を含む、多孔質のセラミック構造体。
- 前記セラミック粒子が、燃焼排ガスの化学環境に対して耐性を示す、少なくとも1種類の耐熱性セラミックを含むことを特徴とする請求項1記載のセラミック構造体。
- 前記少なくとも1種類の耐熱性セラミックが、非酸化物セラミックであることを特徴とする請求項2記載のセラミック構造体。
- 前記少なくとも1種類の耐熱性セラミックが、SiC、Si−SiCおよびSi3N4−SiC複合材料からなる群より選択される非酸化物セラミックであることを特徴とする請求項2記載のセラミック構造体。
- 前記少なくとも1種類の耐熱性セラミックが、酸化物セラミックであることを特徴とする請求項2記載のセラミック構造体。
- 前記少なくとも1種類の耐熱性セラミックが、焼結コージエライト、ムライト、ジルコン、アルミナ、およびチタン酸アルミニウムからなる群より選択されることを特徴とする請求項2記載のセラミック構造体。
- 前記ガラスおよび前記セラミック粒子が、相互接続した多孔質の網目構造を形成することを特徴とする請求項1記載のセラミック構造体。
- セラミック体の調製方法であって、
SiC、Si−SiCおよびSi3N4−SiC複合材料、焼結コージエライト、ムライト、ジルコン、アルミナ、およびチタン酸アルミニウムからなる群より選択される、少なくとも1種類の微小亀裂のない耐熱性のセラミック粉末を提供し、
前記セラミック粉末の粒子を湿らせるのに適した組成の耐熱性のガラス粉末を提供し、
前記セラミックおよびガラス粉末を結合剤および滑剤と共に混合して、均一な組成物を形成し、
前記組成物を、形成構造体の形状に形成し、
前記形成された構造体を、800〜1400℃の範囲のピーク温度まで、1〜12時間焼成する、
各工程を有してなる方法。 - 前記セラミック粉末が、10〜40μmの平均粒径を有することを特徴とする請求項8記載の方法。
- 前記均一な組成物が、70〜95重量%のセラミック粉末、および5〜30重量%のガラス粉末を含むことを特徴とする請求項8記載の方法。
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