JP5193805B2 - Silicon carbide based porous material and method for producing the same - Google Patents

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Description

本発明は、例えばディーゼル排ガス浄化用のフィルター等として好適な炭化珪素質多孔体及びハニカム構造体、並びに炭化珪素質多孔体の製造方法に関する。   The present invention relates to a silicon carbide based porous body and a honeycomb structure suitable as, for example, a filter for purifying diesel exhaust gas, and a method for producing a silicon carbide based porous body.

排ガス用の捕集フィルター、例えば、ディーゼルエンジン等からの排ガスに含まれている粒子状物質(パティキュレート)を捕捉して除去するためのディーゼルパティキュレートフィルター(DPF)として、ハニカム構造体が広く使用されている。   Honeycomb structure is widely used as a collection filter for exhaust gas, for example, diesel particulate filter (DPF) for capturing and removing particulate matter (particulate) contained in exhaust gas from diesel engines, etc. Has been.

このようなハニカム構造体は、例えば、炭化珪素(SiC)等からなる多孔質の隔壁によって区画、形成された流体の流路となる複数のセルが中心軸方向に互いに並行するように配設された構造を有している。また、隣接したセルの端部は、交互に(市松模様状に)目封じされている。すなわち、一のセルは、一方の端部が開口し、他方の端部が目封じされており、これと隣接する他のセルは、一方の端部が目封じされ、他方の端部が開口している。このような構造とすることにより、一方の端部から所定のセル(流入セル)に流入させた排ガスを、多孔質の隔壁を通過させることによって流入セルに隣接したセル(流出セル)を経由して流出させ、隔壁を通過させる際に排ガス中の粒子状物質(パティキュレート)を隔壁に捕捉させることによって、排ガスの浄化をすることができる。   Such a honeycomb structure is disposed so that a plurality of cells that are partitioned and formed by porous partition walls made of, for example, silicon carbide (SiC) are parallel to each other in the central axis direction. Have a structure. Moreover, the edge part of the adjacent cell is plugged alternately (in a checkered pattern). That is, one cell is open at one end and the other end is sealed, and another cell adjacent thereto is sealed at one end and the other end is open. doing. By adopting such a structure, the exhaust gas flowing into a predetermined cell (inflow cell) from one end is passed through a cell (outflow cell) adjacent to the inflow cell by passing through a porous partition wall. When the particulate matter (particulates) in the exhaust gas is captured by the partition wall when it is allowed to flow out and pass through the partition wall, the exhaust gas can be purified.

炭化珪素を構成材料として用いた構造体についての具体的な関連技術として、所定の比表面積と不純物含有量を有する炭化珪素粉末を出発原料とし、これを所望の形状に成形、乾燥後、1600〜2200℃の温度範囲で焼成して得られるハニカム構造の多孔質炭化珪素質触媒担体が開示されている(例えば、特許文献1参照)。   As a specific related technique for a structure using silicon carbide as a constituent material, silicon carbide powder having a predetermined specific surface area and impurity content is used as a starting material, which is molded into a desired shape, dried, and 1600 to A honeycomb structure porous silicon carbide catalyst carrier obtained by firing in a temperature range of 2200 ° C. is disclosed (see, for example, Patent Document 1).

特開平6−182228号公報JP-A-6-182228 特公平8−10621号公報Japanese Patent Publication No. 8-10621 特許第3699992号公報Japanese Patent No. 3699992

前述の特許文献1で開示された、炭化珪素粉末自体の再結晶反応による焼結形態(ネッキング)によると、炭化珪素粒子表面から炭化珪素成分が蒸発し、これが粒子間の接触部(ネック部)に凝縮することでネック部が成長して結合状態が形成される。しかしながら、炭化珪素を蒸発させるには、非常に高い焼成温度が必要であるため、これがコスト高を招き、且つ、熱膨張率の高い材料を高温焼成しなければならないために、焼成歩留まりが低下するという問題があった。   According to the sintering form (necking) by recrystallization reaction of silicon carbide powder itself disclosed in Patent Document 1, the silicon carbide component evaporates from the surface of the silicon carbide particles, and this is the contact portion (neck portion) between the particles. As a result of condensation, the neck portion grows and a combined state is formed. However, in order to evaporate silicon carbide, a very high firing temperature is required. This increases the cost, and a material having a high coefficient of thermal expansion must be fired at a high temperature, so that the firing yield is lowered. There was a problem.

一方、その粒界中にニッケルシリサイド合金を含有させてなる多孔質の炭化珪素焼結体によって形成されたセラミック製ヒーターが開示されている(例えば、特許文献2参照)。しかしながら、特許文献2に記載された製造方法によれば、得られる炭化珪素焼結体の気孔率は35%程度である。このため、この炭化珪素焼結体は、より高いガス透過性能が要求されるフィルター用途には不十分であるといえる。また、2000℃前後の高温で焼成する必要があるため、コストや製造歩留まりの面でも問題があった。   On the other hand, a ceramic heater formed by a porous silicon carbide sintered body containing a nickel silicide alloy in the grain boundary is disclosed (for example, see Patent Document 2). However, according to the manufacturing method described in Patent Document 2, the porosity of the obtained silicon carbide sintered body is about 35%. For this reason, it can be said that this silicon carbide sintered body is insufficient for filter applications that require higher gas permeation performance. Moreover, since it is necessary to perform baking at a high temperature of about 2000 ° C., there are problems in terms of cost and manufacturing yield.

また、より高気孔率の構造材料を提供すべく、シリコンと炭素源を含むスラリーを含浸させた樹脂等のスポンジ状多孔質構造体を焼成して得られる、気孔率95〜97%の炭化珪素系の多孔質構造材が開示されている(例えば、特許文献3参照)。しかしながら、特許文献3で開示された多孔質構造材は、高気孔率であるために優れたガス透過性能を示すものであるが、気孔率が高過ぎるために強度が不十分であるといった問題がある。   Further, silicon carbide having a porosity of 95 to 97% obtained by firing a sponge-like porous structure such as a resin impregnated with a slurry containing silicon and a carbon source in order to provide a structural material having a higher porosity. A porous structure material is disclosed (for example, see Patent Document 3). However, the porous structural material disclosed in Patent Document 3 exhibits excellent gas permeation performance because of its high porosity, but there is a problem that the strength is insufficient because the porosity is too high. is there.

また、単純に、シリコンと炭素、あるいはシリコンと炭素と炭化珪素を混ぜ合わせ、アルゴン等の雰囲気にて1450℃程度で反応焼結させることにより得られる炭化珪素質多孔体は、シリコンの存在していた位置に閉気孔が形成されやすく、フィルターとして有用な開気孔は形成されにくいため、フィルター特性(ガス透過性)は低いものであった。   Further, a silicon carbide based porous body obtained by simply mixing silicon and carbon or silicon and carbon and silicon carbide and performing reaction sintering at about 1450 ° C. in an atmosphere of argon or the like does not contain silicon. Therefore, closed pores are easily formed at the positions, and open pores useful as a filter are difficult to be formed. Therefore, the filter characteristics (gas permeability) were low.

本発明は、このような従来技術の有する問題点に鑑みてなされたものであり、その課題とするところは、高気孔率でありながらも高強度であり、熱伝導率が高く耐熱衝撃性に優れ、比較的低温で焼結させることで製造可能な炭化珪素質多孔体及びハニカム構造体、並びに炭化珪素質構造体の簡便な製造方法を提供することにある。   The present invention has been made in view of such problems of the prior art, and the object is to provide high strength while having high porosity, high thermal conductivity and high thermal shock resistance. An object of the present invention is to provide a silicon carbide porous body and a honeycomb structure that are excellent and can be manufactured by sintering at a relatively low temperature, and a simple method for manufacturing a silicon carbide structure.

本発明者らは上記課題を達成すべく鋭意検討した結果、所定の割合で金属珪化物を含有させることなどによって、上記課題を達成することが可能であることを見出し、本発明を完成するに至った。   As a result of intensive studies to achieve the above-mentioned problems, the present inventors have found that the above-mentioned problems can be achieved by including a metal silicide in a predetermined ratio, and the present invention is completed. It came.

即ち、本発明によれば、以下に示す炭化珪素質多孔体、ハニカム構造体、及び炭化珪素質多孔体の製造方法が提供される。   That is, according to the present invention, the following silicon carbide porous body, honeycomb structure, and method for producing a silicon carbide porous body are provided.

[1]ニッケルシリサイドを1〜35質量%含有し、気孔率が38〜80%であり、気孔径が10〜60μmである炭化珪素質多孔体。 [1] A silicon carbide based porous material containing 1 to 35% by mass of nickel silicide , a porosity of 38 to 80%, and a pore diameter of 10 to 60 μm.

[2]主成分として含有されている炭化珪素が、全てβ−SiCである前記[1]に記載の炭化珪素質多孔体。 [2] The silicon carbide based porous material according to [1], wherein all silicon carbide contained as a main component is β-SiC.

[3]α−SiCとβ−SiCを含有し、前記α−SiCと前記β−SiCの合計に対する前記β−SiCの含有割合が、5質量%以上100質量%未満である前記[1]に記載の炭化珪素質多孔体。 [3] In the above [1], containing α-SiC and β-SiC, and the content ratio of the β-SiC with respect to the total of the α-SiC and the β-SiC is 5% by mass or more and less than 100% by mass The silicon carbide based porous material described.

]アルミナ(Al)を0.5〜10質量%含有する前記[1]〜[]のいずれかに記載の炭化珪素質多孔体。 [ 4 ] The silicon carbide based porous material according to any one of [1] to [ 3 ], containing 0.5 to 10% by mass of alumina (Al 2 O 3 ).

]熱伝導率が、1〜20W/mKである前記[1]〜[]のいずれかに記載の炭化珪素質多孔体。 [ 5 ] The silicon carbide based porous material according to any one of [1] to [ 4 ], wherein the thermal conductivity is 1 to 20 W / mK.

]前記[1]〜[]のいずれかに記載の炭化珪素質多孔体からなる、隔壁で区画された複数のセルを有するハニカム形状のハニカム構造体。 [ 6 ] A honeycomb-shaped honeycomb structure having a plurality of cells partitioned by partition walls, comprising the silicon carbide based porous material according to any one of [1] to [ 5 ].

]前記[1]〜[]のいずれかに記載の炭化珪素質多孔体からなる、隔壁で区画された複数のセルを有するハニカム形状のセグメントを、複数個組み合わせて接合一体化するとともに、所定の前記セルの開口部を前記セグメントの一方の端面で目封止し、残余の前記セルの開口部を前記セグメントの他方の端面で目封止してなるハニカム構造体。 [ 7 ] While combining and integrating a plurality of honeycomb-shaped segments having a plurality of cells partitioned by partition walls, which are made of the silicon carbide based porous material according to any one of [1] to [ 5 ]. A honeycomb structure obtained by plugging a predetermined opening of the cell with one end face of the segment and plugging the remaining opening of the cell with the other end face of the segment.

]ディーゼル排ガス浄化用のフィルターとして用いられる前記[]又は[]に記載のハニカム構造体。 [ 8 ] The honeycomb structure according to [ 6 ] or [ 7 ], which is used as a filter for purifying diesel exhaust gas.

ニッケル(Ni)又はNi及びアルミニウム(Al)、珪素及び炭素原料を含む原料混合物を所定形状に成形し、脱脂、及び焼成して、ニッケルシリサイドを1〜35質量%含有し、気孔率が38〜80%であり、気孔径が10〜60μmである炭化珪素質多孔体を得る炭化珪素質多孔体の製造方法。 [ 9 ] A raw material mixture containing nickel (Ni) or Ni and aluminum (Al) , silicon and carbon raw material is formed into a predetermined shape, degreased and fired to contain 1 to 35% by mass of nickel silicide , and the porosity Is a method for producing a silicon carbide based porous material that obtains a silicon carbide based porous material having a pore size of 10 to 60 μm.

10]前記原料混合物が、更にα−SiC原料を含む前記[]に記載の炭化珪素質多孔体の製造方法。 [ 10 ] The method for producing a silicon carbide based porous material according to [ 9 ], wherein the raw material mixture further includes an α-SiC raw material.

11]1250〜1800℃で焼成する前記[]又は[10]に記載の炭化珪素質多孔体の製造方法。 [ 11 ] The method for producing a silicon carbide based porous material according to [ 9 ] or [ 10 ], which is fired at 1250 to 1800 ° C.

12]前記炭素原料として1種類以上の炭素原料を使用し、その内の少なくとも1種が非晶質カーボン、カーボンブラックの造粒粒子、活性炭及び樹脂の炭化物からなる群より選ばれる平均粒子径15〜100μmの粗粒炭素であり、前記粗粒炭素の割合が全炭素原料の10質量%以上であり、前記粗粒炭素の平均粒子径を10μmとしたときに、粒子径が10x±0.25μmの範囲にある炭素原料の割合が、全炭素原料の70%以上である前記[]〜[11]のいずれかに記載の炭化珪素質多孔体の製造方法。 [ 12 ] One or more carbon raw materials are used as the carbon raw material, and at least one of them is an average particle diameter selected from the group consisting of amorphous carbon, carbon black granulated particles, activated carbon, and resin carbide. Coarse carbon of 15 to 100 μm, the ratio of the coarse carbon is 10% by mass or more of the total carbon raw material, and the average particle diameter of the coarse carbon is 10 × μm, the particle diameter is 10 × The method for producing a silicon carbide based porous material according to any one of [ 9 ] to [ 11 ], wherein the proportion of the carbon raw material in the range of ± 0.25 μm is 70% or more of the total carbon raw material.

13]前記α−SiC原料が、平均粒子径0.02μm以上5μm未満のα−SiC原料(A)と、平均粒子径5μm以上100μm以下のα−SiC原料(B)とからなる前記[10]に記載の炭化珪素質多孔体の製造方法。 [13] The alpha-SiC raw material, the consisting an average particle size of 0.02μm or more 5μm less alpha-SiC raw material (A), the average particle diameter of 5μm or more 100μm following alpha-SiC raw material (B) [10 ] The manufacturing method of the silicon carbide based porous material of description.

14]前記原料混合物を、隔壁で区画された複数のセルを有するハニカム形状に成形する前記[]〜[13]のいずれかに記載の炭化珪素質多孔体の製造方法。 [ 14 ] The method for producing a silicon carbide based porous material according to any one of [ 9 ] to [ 13 ], wherein the raw material mixture is formed into a honeycomb shape having a plurality of cells partitioned by partition walls.

本発明の炭化珪素質多孔体は、高気孔率かつ大気孔径でありながらも高強度であり、熱伝導率が高く耐熱衝撃性に優れ、比較的低温で焼結させることで製造可能であるといった効果を奏するものである。   The silicon carbide based porous material of the present invention has a high porosity while having a high porosity and an atmospheric pore diameter, has a high thermal conductivity, excellent thermal shock resistance, and can be produced by sintering at a relatively low temperature. There is an effect.

本発明のハニカム構造体は、高気孔率かつ大気孔径でありながらも高強度であり、熱伝導率が高く耐熱衝撃性に優れ、比較的低温で焼結させることで製造可能であるといった効果を奏するものである。このため、本発明のハニカム構造体は、ディーゼル排ガス浄化用のフィルター(DPF)等として好適である。   The honeycomb structure of the present invention has an effect that it has a high porosity while having a high porosity and an atmospheric pore diameter, a high thermal conductivity, excellent thermal shock resistance, and can be manufactured by sintering at a relatively low temperature. It is what you play. For this reason, the honeycomb structure of the present invention is suitable as a diesel exhaust gas purifying filter (DPF) or the like.

本発明の炭化珪素質多孔体の製造方法によれば、高気孔率かつ大気孔径でありながらも高強度であり、熱伝導率が高く耐熱衝撃性に優れた炭化珪素質多孔体を、比較的低温で焼結させることで簡便に製造することができる。   According to the method for producing a silicon carbide based porous material of the present invention, a silicon carbide based porous material having a high porosity and an atmospheric pore diameter, a high strength, a high thermal conductivity and excellent thermal shock resistance is obtained. It can be easily manufactured by sintering at a low temperature.

以下、本発明の実施の最良の形態について説明するが、本発明は以下の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、当業者の通常の知識に基づいて、以下の実施の形態に対し適宜変更、改良等が加えられたものも本発明の範囲に入ることが理解されるべきである。   BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION The best mode for carrying out the present invention will be described below, but the present invention is not limited to the following embodiment, and is based on the ordinary knowledge of those skilled in the art without departing from the gist of the present invention. It should be understood that modifications and improvements as appropriate to the following embodiments also fall within the scope of the present invention.

1.炭化珪素質多孔体:
本発明の炭化珪素質多孔体の一実施形態は、金属珪化物を1〜35質量%含有し、気孔率が30〜80%で、気孔径が10〜60μmのものである。以下、その詳細について説明する。
1. Silicon carbide based porous material:
One embodiment of the silicon carbide based porous material of the present invention contains 1 to 35% by mass of a metal silicide, has a porosity of 30 to 80%, and a pore diameter of 10 to 60 μm. The details will be described below.

(金属珪化物)
金属珪化物(以下、「金属シリサイド」ともいう)とは、金属とシリコン(Si)の反応生成物である。本発明の炭化珪素質多孔体には、この金属シリサイドが所定の割合で含有されているために熱伝導率が高く、優れた耐熱衝撃性を示す。また、後述する製造方法に従って本発明の炭化珪素質多孔体を製造すると、珪素と炭素の反応によって炭化珪素が形成される過程で、金属がその反応に作用し、反応により生成する炭化珪素の粒径や形状等に影響を与えると推測される。このため、連通性の高い気孔構造を有する炭化珪素質多孔体を形成することができるものと考えられる。
(Metal silicide)
Metal silicide (hereinafter also referred to as “metal silicide”) is a reaction product of metal and silicon (Si). The silicon carbide based porous material of the present invention contains this metal silicide in a predetermined ratio, and therefore has high thermal conductivity and excellent thermal shock resistance. In addition, when the silicon carbide based porous body of the present invention is manufactured according to the manufacturing method described later, the silicon acts on the reaction in the process of forming silicon carbide by the reaction of silicon and carbon, and the silicon carbide particles generated by the reaction It is presumed to affect the diameter and shape. For this reason, it is considered that a silicon carbide based porous material having a highly porous structure can be formed.

本発明の炭化珪素質多孔体に含有される金属シリサイドの割合は、炭化珪素質多孔体の全体を100質量%とした場合に、下限は、1質量%以上、好ましくは2質量%以上、更に好ましくは3質量%以上であり、上限は、35質量%以下、好ましくは33質量%以下、更に好ましくは30質量%以下である。金属シリサイドの含有割合が1質量%未満であると、熱伝導率が十分に高くならず、耐熱衝撃性の向上効果が不十分である。また、気孔の連通性が低下する。一方、金属シリサイドの含有割合が35質量%超であると、熱膨張係数が高くなる傾向にあり、耐熱衝撃性が低下する場合がある。   The ratio of the metal silicide contained in the silicon carbide based porous material of the present invention is 1% by weight or more, preferably 2% by weight or more, when the entire silicon carbide based porous material is 100% by weight. Preferably it is 3 mass% or more, and an upper limit is 35 mass% or less, Preferably it is 33 mass% or less, More preferably, it is 30 mass% or less. When the content ratio of the metal silicide is less than 1% by mass, the thermal conductivity is not sufficiently high, and the effect of improving the thermal shock resistance is insufficient. In addition, the pore connectivity is reduced. On the other hand, when the content ratio of the metal silicide is more than 35% by mass, the thermal expansion coefficient tends to be high, and the thermal shock resistance may be lowered.

好適な金属シリサイドの具体的な種類としては、例えば、ニッケルシリサイド、ジルコニウムシリサイド、鉄シリサイド、チタンシリサイド、タングステンシリサイド等を挙げることができる。なかでも、ニッケルシリサイド、及びジルコニウムシリサイドが、熱伝導率をより高くすることが可能となるため、また、連通性の高い気孔構造が得られるために更に好ましく、ニッケルシリサイドが特に好ましい。   Specific examples of suitable metal silicides include nickel silicide, zirconium silicide, iron silicide, titanium silicide, tungsten silicide, and the like. Among these, nickel silicide and zirconium silicide are more preferable because thermal conductivity can be further increased, and a highly porous structure can be obtained, and nickel silicide is particularly preferable.

金属シリサイドは、種々の化学式で表される化合物である。例えば、ニッケルシリサイドについては、NiSi、NiSi、NiSi、NiSi、NiSi等の化学式で表されるものがある。なかでも、耐熱性の観点からはNiSiが好ましい。また、ジルコニウムシリサイドについては、ZrSi、ZrSi、ZrSi、ZrSi、ZrSi、ZrSi、ZrSi、ZrSi等の化学式で表されるものがある。なかでも、耐熱性の観点からはZrSiが好ましい。 Metal silicide is a compound represented by various chemical formulas. For example, some nickel silicides are represented by chemical formulas such as Ni 3 Si, Ni 5 Si 2 , Ni 2 Si, NiSi, and NiSi 2 . Among these, NiSi 2 is preferable from the viewpoint of heat resistance. Zirconium silicide includes those represented by chemical formulas such as Zr 3 Si, Zr 2 Si, Zr 5 Si 3 , Zr 3 Si 2 , Zr 5 Si 4 , Zr 6 Si 5 , ZrSi, and ZrSi 2 . Of these, ZrSi 2 is preferable from the viewpoint of heat resistance.

(炭化珪素)
本発明の炭化珪素質多孔体は、炭化珪素をその主成分とするものである。炭化珪素にはα−SiC、β−SiCという多形が存在するが、本発明の炭化珪素質多孔体は、含有される炭化珪素が全てβ−SiCであるか、α−SiCとβ−SiCの両方を含有するものであることが好ましい。α−SiCとβ−SiCの両方を含有するものである場合には、α−SiCとβ−SiCの合計に対する、β−SiCの含有割合は、下限が、好ましくは5質量%以上、更に好ましくは15質量%以上であり、上限が、好ましくは100質量%未満、更に好ましくは90質量%以下、特に好ましくは80質量%以下である。β−SiCの含有割合が上記数値範囲内であると、強度を十分なものとすることができる。なお、β−SiCの含有割合が5質量%未満であると、強度が不十分となる傾向にある。
(Silicon carbide)
The silicon carbide based porous material of the present invention has silicon carbide as its main component. Silicon carbide has polymorphs such as α-SiC and β-SiC, but the silicon carbide based porous material of the present invention has all the silicon carbide contained in β-SiC or α-SiC and β-SiC. It is preferable that both are contained. In the case of containing both α-SiC and β-SiC, the lower limit of the content ratio of β-SiC to the total of α-SiC and β-SiC is preferably 5% by mass or more, and more preferably Is 15% by mass or more, and the upper limit is preferably less than 100% by mass, more preferably 90% by mass or less, and particularly preferably 80% by mass or less. When the content ratio of β-SiC is within the above numerical range, the strength can be made sufficient. In addition, it exists in the tendency for intensity | strength to become inadequate that the content rate of (beta) -SiC is less than 5 mass%.

本発明の炭化珪素質多孔体を構成する炭化珪素には、通常、少なくとも一部のβ−SiCは粒子の状態で含まれている。この粒子状のβ−SiCの少なくとも一部は、本発明の炭化珪素質多孔体の製造に使用した炭素原料が珪素と反応して形成されたものであるが、このβ−SiCは前記炭素原料の粒子形状を維持しているか、又は前記炭素原料の粒子形状が大きく変化することなく、前記炭素原料の粒子形状に類似した形状を呈した状態で炭化珪素質多孔体中に含有されていることが好ましい。β−SiCの少なくとも一部が、このような形状で含有されていると、高気孔率かつ大気孔径な炭化珪素質多孔体が得られやすい。   The silicon carbide constituting the silicon carbide based porous material of the present invention usually contains at least a part of β-SiC in the form of particles. At least a part of the particulate β-SiC is formed by reacting the carbon raw material used in the production of the silicon carbide based porous material of the present invention with silicon, and this β-SiC is the carbon raw material. The particle shape of the carbon raw material is not significantly changed, and the carbon raw material is contained in the silicon carbide based porous material in a state similar to the particle shape of the carbon raw material. Is preferred. When at least a part of β-SiC is contained in such a shape, a silicon carbide based porous material having a high porosity and an air pore diameter is easily obtained.

(アルミナ)
後述する製造方法において、原料混合物に含有させる金属の少なくとも一部にAlを使用して、本発明の炭化珪素質多孔体を製造する場合には、焼成過程でAlが酸化し、炭化珪素質多孔体中にアルミナ(Al)が形成される。原料として添加されたAlは、SiCと珪素(シリコン(Si))あるいは珪化物(シリサイド)との濡れ性を向上させる作用があり、これにより炭化珪素質多孔体中のSiCの粒成長が促進されて、粒径の大きいSiCを骨材とする組織が得られ、高強度な炭化珪素質多孔体となる。
(alumina)
In the production method described later, when producing the silicon carbide based porous material of the present invention using Al as at least a part of the metal contained in the raw material mixture, Al is oxidized during the firing process, and the silicon carbide based porous material is produced. Alumina (Al 2 O 3 ) is formed in the body. Al added as a raw material has the effect of improving the wettability between SiC and silicon (silicon (Si)) or silicide (silicide), which promotes the SiC grain growth in the silicon carbide based porous material. Thus, a structure using SiC with a large particle size as an aggregate is obtained, and a high-strength silicon carbide porous body is obtained.

本発明の炭化珪素質多孔体にAlが含有される場合、その割合は、炭化珪素質多孔体の全体を100質量%としたときに、下限は0.5質量%以上であることが好ましく、上限は10質量%以下であることが好ましく、9.5質量%以下であることが更に好ましく、8質量%以下であることが特に好ましい。Alの含有割合が0.5質量%未満であると、前記製造方法におけるAl量が十分とは言えず、SiCの粒成長促進効果が不十分となる場合がある。一方、Alの含有割合が10質量%超であると、炭化珪素質多孔体の熱膨張率が増加する可能性がある。 In the case where Al 2 O 3 is contained in the silicon carbide based porous material of the present invention, the lower limit thereof is 0.5% by mass or more when the entire silicon carbide based porous material is 100% by mass. The upper limit is preferably 10% by mass or less, more preferably 9.5% by mass or less, and particularly preferably 8% by mass or less. If the content ratio of Al 2 O 3 is less than 0.5% by mass, the amount of Al in the production method cannot be said to be sufficient, and the SiC grain growth promoting effect may be insufficient. On the other hand, when the content ratio of Al 2 O 3 is more than 10% by mass, the thermal expansion coefficient of the silicon carbide based porous material may increase.

後述する製造方法により、Alを含む原料混合物を用いて製造された本発明の炭化珪素質多孔体において、通常、Alは、SiC粒子の表面等に膜状に存在するのではなく、粒子状の形態で含有される。これは、その形態自体が何らかの効果を発現するというものではなく、後述する製造方法に従って製造された本発明の炭化珪素質多孔体に見られる特徴の1つである。 In the silicon carbide based porous material of the present invention manufactured using a raw material mixture containing Al by a manufacturing method described later, usually, Al 2 O 3 is not present in a film form on the surface of SiC particles, It is contained in particulate form. This does not mean that the form itself exhibits any effect, but is one of the characteristics found in the silicon carbide based porous material of the present invention manufactured according to the manufacturing method described later.

(気孔率)
後述する製造方法に従って製造される炭化珪素質多孔体は、珪素と炭素の反応によって炭化珪素が形成される過程で、金属がその反応に作用し、反応により生成する炭化珪素の粒径や形状等に影響を与えると推測される。このため、結果として形成される気孔は、開気孔となり易い。また気孔率は調合組成(特に、珪素の割合)に影響を受け易い。本発明の炭化珪素質多孔体の気孔率は広い範囲で制御可能であり、具体的には、下限は、38%以上、好ましくは40%以上、更に好ましくは45%以上であり、上限は、80%以下、好ましくは75%以下、更に好ましくは70%以下である。気孔率が38%未満であるとガス透過係数が小さくなり、ガスを透過させる場合において生ずる圧力損失が大きくなる。一方、気孔率が80%超であると強度が低下する。なお、本明細書にいう「気孔率」とは、アルキメデス法(JIS R 1634準拠)によって測定した値をいう。
(Porosity)
The silicon carbide based porous material manufactured according to the manufacturing method described later is a process in which silicon carbide is formed by the reaction of silicon and carbon, the metal acts on the reaction, and the particle size and shape of silicon carbide produced by the reaction It is speculated that it will affect. For this reason, the resulting pores are likely to be open pores. The porosity is easily affected by the composition of the composition (particularly the proportion of silicon). The porosity of the silicon carbide based porous material of the present invention can be controlled in a wide range. Specifically, the lower limit is 38% or more, preferably 40% or more, more preferably 45% or more, and the upper limit is 80% or less, preferably 75% or less, more preferably 70% or less. When the porosity is less than 38%, the gas permeation coefficient decreases, and the pressure loss that occurs when the gas permeates increases. On the other hand, if the porosity exceeds 80%, the strength decreases. The “porosity” referred to in this specification refers to a value measured by the Archimedes method (based on JIS R 1634).

(気孔径)
本発明の炭化珪素質多孔体は、効率良くガスを透過させるため、気孔径を、下限は、10μm以上とし、上限は、60μm以下、好ましくは55μm以下、更に好ましくは50μm以下としている。気孔径が10μm未満であるとガス透過係数が小さくなり、ガスを透過させる場合において生ずる圧力損失が大きくなる。一方、気孔径が60μm超であると強度が低下する。このような気孔径の大きな炭化珪素質多孔体は、例えば、後述する製造方法において、炭素原料として平均粒子径15〜100μmの粗粒炭素を所定の割合で含有させることにより形成することが可能である。なお、本明細書にいう「気孔径」とは、水銀ポロシメーターによって測定した値をいう。
(Pore size)
In the silicon carbide based porous material of the present invention, the pore diameter is 10 μm or more at the lower limit, and 60 μm or less, preferably 55 μm or less, more preferably 50 μm or less, in order to allow gas to permeate efficiently. When the pore diameter is less than 10 μm, the gas permeation coefficient decreases, and the pressure loss that occurs when the gas permeates increases. On the other hand, if the pore diameter exceeds 60 μm, the strength decreases. Such a silicon carbide based porous material having a large pore diameter can be formed, for example, by containing coarse carbon having an average particle diameter of 15 to 100 μm as a carbon raw material in a predetermined ratio in a manufacturing method described later. is there. As used herein, “pore diameter” refers to a value measured with a mercury porosimeter.

(熱伝導率)
本発明の炭化珪素質多孔体は、金属シリサイドが所定の割合で含有されているために熱伝導率が高く、優れた耐熱衝撃性を示すものである。具体的には、本発明の炭化珪素質多孔体の熱伝導率は、下限が、好ましくは1W/mK以上、更に好ましくは1.5W/mK以上、特に好ましくは2W/mK以上であり、上限が、20W/mK以下であることが好ましい。熱伝導率が1W/mK未満であると、耐熱衝撃性が低下する傾向にある。一方、熱伝導率が20W/mK超であると、特に問題はないが、実質的には製造が困難である。
(Thermal conductivity)
The silicon carbide based porous material of the present invention contains a metal silicide at a predetermined ratio, and therefore has high thermal conductivity and excellent thermal shock resistance. Specifically, the lower limit of the thermal conductivity of the silicon carbide based porous material of the present invention is preferably 1 W / mK or more, more preferably 1.5 W / mK or more, and particularly preferably 2 W / mK or more. Is preferably 20 W / mK or less. When the thermal conductivity is less than 1 W / mK, the thermal shock resistance tends to decrease. On the other hand, when the thermal conductivity is more than 20 W / mK, there is no particular problem, but it is substantially difficult to manufacture.

2.炭化珪素質多孔体の製造方法:
次に、本発明の炭化珪素質多孔体の製造方法について説明する。本発明の炭化珪素質多孔体の製造方法の一実施形態は、金属、珪素及び炭素原料を含む原料混合物を所定形状に成形し、脱脂、及び焼成して、金属珪化物を1〜35質量%含有し、気孔率が38〜80%であり、気孔径が10〜60μmである炭化珪素質多孔体を得るものである。以下、その詳細について説明する。
2. Method for producing silicon carbide based porous material:
Next, the manufacturing method of the silicon carbide based porous material of the present invention will be described. In one embodiment of the method for producing a silicon carbide based porous material of the present invention, a raw material mixture containing a metal, silicon and a carbon raw material is formed into a predetermined shape, degreased, and fired, so that the metal silicide is 1 to 35% by mass. A silicon carbide based porous material having a porosity of 38 to 80% and a pore diameter of 10 to 60 μm is obtained. The details will be described below.

(金属)
金属は、珪素(シリコン(Si))と反応して金属シリサイドを生成し得る成分である。また、原料混合物に金属を含有させることによって、珪素と炭素の反応によって炭化珪素が形成される過程で、金属がその反応に作用し、反応により生成する炭化珪素の粒径や形状等に影響を与えると推測される。このため、結果として形成される気孔は開気孔となり易い。また、気孔率は調合組成(特に、珪素の割合)に影響を受ける。このため、本発明の炭化珪素質多孔体の製造方法によれば、広い範囲で気孔率を制御可能である。
(metal)
A metal is a component that can react with silicon (silicon (Si)) to form a metal silicide. In addition, by including a metal in the raw material mixture, in the process of forming silicon carbide by the reaction of silicon and carbon, the metal acts on the reaction and affects the particle size and shape of the silicon carbide produced by the reaction. Presumed to give. For this reason, the resulting pores are likely to be open pores. In addition, the porosity is affected by the preparation composition (particularly the proportion of silicon). For this reason, according to the manufacturing method of the silicon carbide based porous material of the present invention, the porosity can be controlled in a wide range.

金属の種類は、珪素(シリコン(Si))と反応して金属シリサイドを生成し得るものであれば特に限定されない。好適な金属の具体例としては、ニッケル(Ni)、ジルコニウム(Zr)、鉄(Fe)、チタン(Ti)、タングステン(W)等を挙げることができる。なかでも、ニッケル(Ni)、ジルコニウム(Zr)が好ましく、ニッケル(Ni)が更に好ましい。なお、これらの金属は、一種単独で又は二種以上を組み合わせて用いることができる。また、金属単体以外にも、これらの金属を含む金属化合物を使用することもできる。   The type of metal is not particularly limited as long as it can react with silicon (silicon (Si)) to generate metal silicide. Specific examples of suitable metals include nickel (Ni), zirconium (Zr), iron (Fe), titanium (Ti), tungsten (W) and the like. Of these, nickel (Ni) and zirconium (Zr) are preferable, and nickel (Ni) is more preferable. In addition, these metals can be used individually by 1 type or in combination of 2 or more types. Moreover, the metal compound containing these metals can also be used besides a metal simple substance.

また、金属として、ニッケル(Ni)のように金属シリサイドを生成し得るものに加え、Alを使用することも好ましい。Alは、SiCと珪素(シリコン(Si))あるいは珪化物(シリサイド)との濡れ性を向上させる作用があり、これにより高強度な炭化珪素質多孔体が得られやすくなる。   Moreover, it is also preferable to use Al as a metal in addition to what can produce a metal silicide like nickel (Ni). Al has the effect of improving the wettability between SiC and silicon (silicon (Si)) or silicide (silicide), which makes it easy to obtain a high-strength silicon carbide based porous material.

金属は、通常、粉末状(粒子状)のものを用いる。粉末状の金属(金属粉末)を用いる場合、シリコン(Si)との反応性の観点から、金属粉末の粒径は、下限が、好ましくは1μm以上、更に好ましくは4μm以上であり、上限が、好ましくは100μm以下、更に好ましくは80μm以下である。   As the metal, a powder (particulate) is usually used. When using powdered metal (metal powder), from the viewpoint of reactivity with silicon (Si), the lower limit of the particle size of the metal powder is preferably 1 μm or more, more preferably 4 μm or more, and the upper limit is Preferably it is 100 micrometers or less, More preferably, it is 80 micrometers or less.

(珪素)
珪素(シリコン(Si))は、前述の金属と反応して金属シリサイドを生成し得る成分であるとともに、後述の炭素(C)と反応して炭化珪素を生成し得る成分である。シリコン(Si)は、通常、粉末状(粒子状)のものを用いる。粉末状のシリコン(シリコン粉末)を用いる場合、金属との反応性の観点から、シリコン粉末の粒径は、下限が、好ましくは1μm以上、更に好ましくは3μm以上であり、上限が、好ましくは100μm以下、更に好ましくは80μm以下である。
(silicon)
Silicon (silicon (Si)) is a component capable of generating metal silicide by reacting with the above-described metal, and a component capable of generating silicon carbide by reacting with carbon (C) described later. Silicon (Si) is usually used in the form of powder (particulate). When powdered silicon (silicon powder) is used, the lower limit of the particle diameter of the silicon powder is preferably 1 μm or more, more preferably 3 μm or more, and the upper limit is preferably 100 μm from the viewpoint of reactivity with metal. Hereinafter, it is more preferably 80 μm or less.

(炭素原料)
炭素(C)原料は、前述のシリコン(Si)と反応して炭化珪素を生成し得る成分である。炭素原料は、通常、粉末状(粒子状)のものを用いる。本発明の製造方法においては、炭素原料として1種類以上の炭素原料を使用し、その内の少なくとも1種が平均粒子径15〜100μmの粗粒炭素であり、この粗粒炭素の割合が全炭素原料の10質量%以上であることが好ましい。このように炭素原料として粗粒炭素を所定の割合で使用すると、インクボトル状の気孔の形成が回避されて、10〜60μmという大きな気孔径が形成されやすくなり、ガスを効率良く透過できる炭化珪素質多孔体が得られる。前記粗粒炭素のより好ましい平均粒子径は15〜97μmであり、更に好ましい平均粒子径は15〜95μmである。また、全炭素原料に占める前記粗粒炭素のより好ましい割合は10〜100質量%であり、更に好ましい割合は15〜100質量%である。
(Carbon raw material)
The carbon (C) raw material is a component that can generate silicon carbide by reacting with the aforementioned silicon (Si). As the carbon raw material, a powdery (particulate) material is usually used. In the production method of the present invention, one or more carbon raw materials are used as the carbon raw material, and at least one of them is coarse carbon having an average particle diameter of 15 to 100 μm, and the proportion of the coarse carbon is the total carbon. It is preferable that it is 10 mass% or more of a raw material. Thus, when coarse carbon is used as a carbon raw material at a predetermined ratio, formation of ink bottle-shaped pores is avoided, and a large pore diameter of 10 to 60 μm is easily formed, and silicon carbide that can efficiently transmit gas A porous material is obtained. A more preferable average particle diameter of the coarse carbon is 15 to 97 μm, and a more preferable average particle diameter is 15 to 95 μm. Moreover, the more preferable ratio of the said coarse-grained carbon which occupies for all the carbon raw materials is 10-100 mass%, and a still more preferable ratio is 15-100 mass%.

なお、前記粗粒炭素の割合が大きくなるにつれて、成形体密度が低下し、得られる焼成体(炭化珪素質多孔体)の気孔率が高まって強度が低下する傾向にあるので、強度が低くなりすぎるような場合には、原料混合物の調合において、微粒のα−SiC原料を添加して成形体密度を高めたり、原料混合物全体に占めるα−SiC原料の割合を高めたりするなどして、強度の向上を図ることが好ましい。   As the ratio of the coarse carbon increases, the density of the molded body decreases, and the porosity of the obtained fired body (silicon carbide based porous body) tends to increase and the strength decreases, so the strength decreases. In such a case, the strength of the raw material mixture is increased by adding a fine α-SiC raw material to increase the density of the compact or increasing the proportion of the α-SiC raw material in the entire raw material mixture. It is preferable to improve.

また、前記粗粒炭素を使用する場合には、その粗粒炭素の平均粒子径を10μmとしたときに、粒子径が10x±0.25μmの範囲にある炭素原料の割合が、全炭素原料の70%以上であることが好ましく、73%以上であることが更に好ましく、75%以上であることが特に好ましい。使用する炭素原料がこのような条件を満たしていると、本発明に規定される気孔率及び気孔径を有する炭化珪素質多孔体が得られやすい。 When the coarse carbon is used, the ratio of the carbon raw material having a particle diameter in the range of 10 × ± 0.25 μm when the average particle diameter of the coarse carbon is 10 × μm, It is preferably 70% or more of the total carbon raw material, more preferably 73% or more, and particularly preferably 75% or more. When the carbon raw material to be used satisfies such conditions, a silicon carbide based porous material having a porosity and a pore diameter defined in the present invention is easily obtained.

前記粗粒炭素としては、結晶質でないカーボンが好ましく、例えば、非晶質カーボン、カーボンブラックの造粒粒子、活性炭及び樹脂の炭化物からなる群より選ばれる少なくとも1種の炭素原料が好適に使用でき、更にこれらの内でも、活性炭及び樹脂の炭化物からなる群より選ばれる少なくとも1種の炭素原料が特に好適である。これらは、複数種を混合して用いることも好ましく、15μm未満のものを併用してもよい。   As the coarse-grained carbon, non-crystalline carbon is preferable. For example, at least one carbon raw material selected from the group consisting of amorphous carbon, granulated particles of carbon black, activated carbon, and carbide of resin can be suitably used. Of these, at least one carbon raw material selected from the group consisting of activated carbon and resin carbide is particularly suitable. It is also preferable to use a mixture of a plurality of these, and those less than 15 μm may be used in combination.

(α−SiC原料)
原料混合物には、更にα−SiC原料が含まれることが好ましい。α−SiC原料としては、粒子状のα−SiCを好適に用いることができる。本発明の製造方法においては、α−SiC原料として、平均粒子径0.02μm以上5μm未満のα−SiC原料(A)と、平均粒子径5μm以上100μm以下のα−SiC原料(B)とを組み合わせて使用することが好ましい。先述のとおり、前記粗粒炭素の割合を大きくしたことによって、最終的に得られる炭化珪素質多孔の強度が低くなりすぎるような場合には、微粒のα−SiC原料を添加して成形体密度を高めることが、強度向上のための有効な手段の一つであるので、このようにα−SiC原料として、平均粒子径が異なる2種のα−SiC原料を組み合わせて使用するようにすれば、微粒であるα−SiC原料(A)の割合を調整して強度の向上を図ることが可能となる。なお、本明細書にいう「平均粒子径」は、JIS R 1629に準拠したレーザー回折散乱法によって粒度分布測定した値であり、体積基準の平均粒子径である。
(Α-SiC raw material)
The raw material mixture preferably further contains an α-SiC raw material. As the α-SiC raw material, particulate α-SiC can be suitably used. In the production method of the present invention, an α-SiC material (A) having an average particle size of 0.02 μm or more and less than 5 μm and an α-SiC material (B) having an average particle size of 5 μm or more and 100 μm or less are used as the α-SiC material. It is preferable to use in combination. As described above, by increasing the proportion of the coarse-grained carbon, when the strength of the finally obtained silicon carbide porous material is too low, a fine α-SiC raw material is added to the compact density. Is an effective means for improving the strength, and thus, as the α-SiC raw material, if two α-SiC raw materials having different average particle diameters are used in combination, It becomes possible to improve the strength by adjusting the proportion of the α-SiC raw material (A) which is fine particles. The “average particle size” referred to in the present specification is a value obtained by measuring the particle size distribution by a laser diffraction scattering method in accordance with JIS R 1629, and is a volume-based average particle size.

(原料混合物)
原料混合物に配合する成分としては、上述した金属、珪素、炭素及びα−SiC原料以外にも、例えば、有機又は無機バインダー、造孔剤、界面活性剤(或いは分散剤)、及び水等を挙げることができる。有機又は無機バインダーの具体例としては、メチルセルロース、ヒドロキシプロポキシルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、カルボキシメチルセルロース、ポリビニルアルコール等を挙げることができる。
(Raw material mixture)
In addition to the metal, silicon, carbon, and α-SiC raw materials described above, examples of the components to be blended in the raw material mixture include organic or inorganic binders, pore formers, surfactants (or dispersants), and water. be able to. Specific examples of the organic or inorganic binder include methyl cellulose, hydroxypropoxyl cellulose, hydroxyethyl cellulose, carboxymethyl cellulose, and polyvinyl alcohol.

造孔剤の具体例としては、グラファイト、小麦粉、澱粉、フェノール樹脂、ポリメタクリル酸メチル、ポリエチレン、ポリエチレンテレフタレート、発泡樹脂(アクリロニトリル系プラスチックバルーン)、吸水性樹脂等を挙げることができる。また、界面活性剤(あるいは分散剤)の具体例としては、脂肪酸塩、アルキル硫酸エステル塩、ポリオキシエチレンアルキルエーテル硫酸エステル塩、アルキルベンゼンスルフォン酸塩、アルキルナフタレンスルフォン酸塩、アルキルスルホコハク酸塩、アルキルジフェニルエーテルジスルフォン酸塩、アルキルリン酸塩、ポリカルボン酸塩、脂肪族四級アンモニウム塩、脂肪族アミン塩、ポリオキシエチレンアルキルエーテル、ポリオキシエチレンアルコールエーテル、ポリオキシエチレングリセリン脂肪酸エステル、ポリオキシエチレンソルビタン(又はソルビトール)脂肪酸エステル、ポリエチレングリコール脂肪酸エステル、アルキルベタイン、アミンオキサイド、カチオン性セルロース誘導体、ポリエチレンイミン、ポリカルボン酸塩、ポリアクリル酸塩等を挙げることができる。   Specific examples of the pore-forming agent include graphite, wheat flour, starch, phenol resin, polymethyl methacrylate, polyethylene, polyethylene terephthalate, foamed resin (acrylonitrile plastic balloon), water-absorbing resin, and the like. Specific examples of surfactants (or dispersants) include fatty acid salts, alkyl sulfate esters, polyoxyethylene alkyl ether sulfate esters, alkyl benzene sulfonates, alkyl naphthalene sulfonates, alkyl sulfosuccinates, alkyls. Diphenyl ether disulfonate, alkyl phosphate, polycarboxylate, aliphatic quaternary ammonium salt, aliphatic amine salt, polyoxyethylene alkyl ether, polyoxyethylene alcohol ether, polyoxyethylene glycerin fatty acid ester, polyoxyethylene Sorbitan (or sorbitol) fatty acid ester, polyethylene glycol fatty acid ester, alkylbetaine, amine oxide, cationic cellulose derivative, polyethyleneimine, polycarboxylic Salts, may be mentioned polyacrylic acid salts.

原料混合物を混合及び混錬して可塑性の坏土とし、この坏土を所定の形状となるように成形して成形体を得る。成形体の形状は特に限定されず、用途に応じた種々の形状とすることができる。但し、ディーゼル排ガス浄化用のフィルター等として用いる場合には、隔壁で区画された複数のセルを有するハニカム形状とすることが好ましい。坏土をこのようなハニカム形状に成形するには、例えば押出成形等の成形方法を採用することが好ましい。   The raw material mixture is mixed and kneaded to form a plastic clay, and this clay is molded into a predetermined shape to obtain a molded body. The shape of the molded body is not particularly limited, and can be various shapes depending on applications. However, when it is used as a diesel exhaust gas purification filter or the like, it is preferably a honeycomb shape having a plurality of cells partitioned by partition walls. In order to form the clay into such a honeycomb shape, it is preferable to employ a forming method such as extrusion.

得られた成形体を、適当な乾燥方法によって乾燥した後、焼成すれば、本発明の実施形態である炭化珪素質多孔体を製造することができる。乾燥方法は特に限定されないが、例えばマイクロ波、熱風等を用いる乾燥方法が好ましい。なお、得られる炭化珪素質多孔体に含まれる炭化珪素には、通常、低温相であるβ−SiCが含有されるため、焼成温度を比較的低くすることができる。具体的には、焼成温度は1250〜1800℃であることが好ましく、1300〜1750℃であることが更に好ましく、1350〜1700℃であることが特に好ましい。焼成温度が1250℃未満であると、焼結が十分に進行しない場合がある。一方、焼成温度が1800℃超であると、特殊な焼成炉が必要となる場合があるとともに、コストや製造歩留まりの面で不利になる傾向にある。   If the obtained molded body is dried by an appropriate drying method and then baked, a silicon carbide based porous body which is an embodiment of the present invention can be produced. The drying method is not particularly limited, but for example, a drying method using microwaves, hot air or the like is preferable. In addition, since the silicon carbide contained in the obtained silicon carbide based porous body usually contains β-SiC that is a low-temperature phase, the firing temperature can be made relatively low. Specifically, the firing temperature is preferably 1250 to 1800 ° C, more preferably 1300 to 1750 ° C, and particularly preferably 1350 to 1700 ° C. If the firing temperature is less than 1250 ° C., sintering may not proceed sufficiently. On the other hand, if the firing temperature is higher than 1800 ° C., a special firing furnace may be required, and it tends to be disadvantageous in terms of cost and production yield.

成形体を乾燥した後、焼成する前に、成形体中の有機物(バインダー、分散剤、造孔剤等)を燃焼させて除去するための、仮焼(脱脂、脱バインダー等ともいう)を適宜行うことができる。一般に、有機バインダーの燃焼温度は100〜300℃程度、造孔剤の燃焼温度200〜800℃程度であるので、仮焼温度は200〜1000℃程度とすればよい。仮焼時間としては特に制限はないが、通常は、1〜10時間程度である。雰囲気は大気雰囲気、窒素雰囲気等適宜選択できる。   After drying the molded body, before firing, appropriately calcination (also referred to as degreasing, debinding, etc.) for burning and removing organic substances (binder, dispersant, pore former, etc.) in the molded body It can be carried out. In general, the burning temperature of the organic binder is about 100 to 300 ° C., and the burning temperature of the pore former is about 200 to 800 ° C. Therefore, the calcining temperature may be about 200 to 1000 ° C. Although there is no restriction | limiting in particular as calcination time, Usually, it is about 1 to 10 hours. The atmosphere can be selected as appropriate, such as an air atmosphere or a nitrogen atmosphere.

3.ハニカム構造体:
次に、本発明のハニカム構造体について説明する。図1は、本発明のハニカム構造体の一実施形態を示す斜視図である。図1に示すように、本実施形態のハニカム構造体11は、多孔質の隔壁16で区画形成された複数のセル15を有するものである。セル15は、気体、液体等の各種流体の流路となる部分である。なお、図1中、符号10はハニカム構造体1の外壁を示す。本実施形態のハニカム構造体11は、前述の炭化珪素質多孔体によって構成されたものである。このため、本実施形態のハニカム構造体11は、高気孔率でありながらも高強度であり、熱伝導率が高く耐熱衝撃性に優れたものである。また、比較的低温で焼結させることで製造可能なものである。
3. Honeycomb structure:
Next, the honeycomb structure of the present invention will be described. FIG. 1 is a perspective view showing an embodiment of the honeycomb structure of the present invention. As shown in FIG. 1, the honeycomb structure 11 of the present embodiment has a plurality of cells 15 partitioned by porous partition walls 16. The cell 15 is a portion serving as a flow path for various fluids such as gas and liquid. In FIG. 1, reference numeral 10 indicates an outer wall of the honeycomb structure 1. The honeycomb structure 11 of the present embodiment is constituted by the above-mentioned silicon carbide porous body. For this reason, the honeycomb structure 11 of the present embodiment has high strength while having high porosity, and has high thermal conductivity and excellent thermal shock resistance. It can also be manufactured by sintering at a relatively low temperature.

図2は、本発明のハニカム構造体の他の実施形態を示す斜視図である。また、図3は、図2に示すハニカム構造体の要部拡大図である。図2及び図3に示すハニカム構造体1は、ハニカムセグメント2が、接合材組成物で形成された接合材層9によって一体的に接合されたものである。このハニカムセグメント2は、多孔質の隔壁6によって区画形成された複数のセル5が中心軸方向に互いに並行するように配設された構造を有するものであり、それぞれがハニカム構造体1の全体構造の一部を構成するとともに、ハニカム構造体1の中心軸に対して垂直な方向に組み付けられることによって、ハニカム構造体1の全体構造を構成している。   FIG. 2 is a perspective view showing another embodiment of the honeycomb structure of the present invention. FIG. 3 is an enlarged view of a main part of the honeycomb structure shown in FIG. A honeycomb structure 1 shown in FIGS. 2 and 3 is obtained by integrally bonding honeycomb segments 2 with a bonding material layer 9 formed of a bonding material composition. The honeycomb segment 2 has a structure in which a plurality of cells 5 defined by porous partition walls 6 are arranged so as to be parallel to each other in the central axis direction. And the whole structure of the honeycomb structure 1 is configured by being assembled in a direction perpendicular to the central axis of the honeycomb structure 1.

接合材層9によって一体的に接合されたハニカムセグメント2は、接合後、流路(セル5)に直交する断面の全体形状が円形、楕円形、三角形、正方形、その他の所望の形状となるように研削加工され、外周面がコーティング材4によって被覆される。なお、このハニカム構造体1をDPFとして用いる場合には、図4に示すように、ハニカムセグメント2の各セル5を、それぞれ一方の端部において充填材7により交互に目封止する。   The honeycomb segments 2 integrally bonded by the bonding material layer 9 are bonded so that the overall shape of the cross section perpendicular to the flow path (cell 5) is circular, elliptical, triangular, square, or other desired shape. The outer peripheral surface is covered with the coating material 4. When this honeycomb structure 1 is used as a DPF, each cell 5 of the honeycomb segment 2 is alternately plugged with a filler 7 at one end as shown in FIG.

所定のセル5(流入セル)においては、図4及び図5における左端部側が開口している一方、右端部側が充填材7によって目封止されており、これと隣接する他のセル5(流出セル)においては、左端部側が充填材7によって目封止されるが、右端部側が開口している。このような目封止により、図3に示すように、ハニカムセグメント2の端面が市松模様状を呈するようになる。   In the predetermined cell 5 (inflow cell), the left end side in FIG. 4 and FIG. 5 is open, while the right end side is plugged with the filler 7, and another cell 5 (outflow) adjacent to this is filled. In the cell), the left end side is plugged with the filler 7, but the right end side is open. By such plugging, as shown in FIG. 3, the end surface of the honeycomb segment 2 has a checkered pattern.

図5においては、ハニカムセグメント2の左側が排ガスの入口となる場合を示し、排ガスは、目封止されることなく開口しているセル5(流入セル)からハニカムセグメント2内に流入する。セル5(流入セル)に流入した排ガスは、多孔質の隔壁6を通過して他のセル5(流出セル)から流出する。そして、隔壁6を通過する際に排ガス中のスートを含む粒子状物質(パティキュレート)が隔壁6に捕捉される。このようにして、排ガスの浄化を行うことができる。このような捕捉によって、ハニカムセグメント2の内部にはスートを含むパティキュレートが経時的に堆積して圧力損失が大きくなるため、スート等を燃焼させる再生処理が定期的に行われる。なお、図3〜図5には、流路(セル5)に直交する断面の全体形状が正方形のハニカムセグメント2を示すが、三角形、六角形等の形状であってもよい。   FIG. 5 shows a case where the left side of the honeycomb segment 2 serves as an exhaust gas inlet, and the exhaust gas flows into the honeycomb segment 2 from the open cells 5 (inflow cells) without being plugged. The exhaust gas flowing into the cell 5 (inflow cell) passes through the porous partition wall 6 and flows out from the other cell 5 (outflow cell). When passing through the partition walls 6, particulate matter (particulates) containing soot in the exhaust gas is captured by the partition walls 6. In this way, exhaust gas can be purified. Due to such trapping, particulates containing soot accumulate with time in the honeycomb segment 2 and the pressure loss increases, so that regeneration processing for burning soot and the like is periodically performed. 3 to 5 show the honeycomb segment 2 having a square cross section perpendicular to the flow path (cell 5), the shape may be a triangle, a hexagon, or the like.

また、セル5の断面形状も、図4に示すような四角形の他、三角形、六角形、円形、楕円形、その他の形状であってもよい。セル5の断面形状は単一である必要はなく、例えば、八角形と四角形との組み合わせ等も好適な実施態様であり、特に、流入セルを八角形、流出セルを四角形とすることが好ましい。このような組み合わせとすると、流入セルのパティキュレート堆積容量を増加させられる一方、再生時には大量の堆積パティキュレートが燃焼して大量の熱が発生するため、本願発明により得られる、熱伝導率が高く、耐熱衝撃性に優れた炭化珪素質多孔体が一層効果的となるからである。   Further, the cross-sectional shape of the cell 5 may be a triangle, a hexagon, a circle, an ellipse, or other shapes in addition to the square as shown in FIG. The cell 5 need not have a single cross-sectional shape. For example, a combination of an octagon and a quadrangle is a preferred embodiment. In particular, the inflow cell is preferably an octagon and the outflow cell is preferably a quadrangle. With such a combination, while the particulate deposition capacity of the inflow cell can be increased, a large amount of deposited particulates burns during regeneration, and a large amount of heat is generated. Therefore, the thermal conductivity obtained by the present invention is high. This is because a silicon carbide based porous material excellent in thermal shock resistance becomes more effective.

図3に示すように、接合材層9は、ハニカムセグメント2の外周面に接合材組成物が塗布されることで形成される層であり、隣接するハニカムセグメント2どうしを接合するように機能する。なお、接合材組成物としては、本発明の実施形態である炭化珪素質多孔体を製造するために用いる坏土と同様の組成のものを好適に用いることができる。   As shown in FIG. 3, the bonding material layer 9 is a layer formed by applying a bonding material composition to the outer peripheral surface of the honeycomb segment 2 and functions to bond adjacent honeycomb segments 2 together. . In addition, as a joining material composition, the thing of the composition similar to the clay used in order to manufacture the silicon carbide based porous body which is embodiment of this invention can be used suitably.

接合材組成物は、それぞれのハニカムセグメント2の外周面に塗布してもよいが、隣接するハニカムセグメント2の相互間においては、対応する外周面の一方に対してだけ塗布してもよい。このような対応面の片側だけへの塗布は、接合材組成物の使用量を節約できる点で好ましい。接合材組成物を塗布する方向は、ハニカムセグメント外周面内の長手方向、ハニカムセグメント外周面内の長手方向に垂直な方向、ハニカムセグメント外周面に垂直な方向など、特に限定されるものではないが、ハニカムセグメント外周面内の長手方向に向かって塗布するのが好ましい。接合材層9の厚さは、ハニカムセグメント2の相互間の接合力を勘案して決定され、例えば、0.5〜3.0mmの範囲で適宜選択される。   The bonding material composition may be applied to the outer peripheral surface of each honeycomb segment 2, but may be applied to only one of the corresponding outer peripheral surfaces between adjacent honeycomb segments 2. Such application to only one side of the corresponding surface is preferable in that the amount of the bonding material composition used can be saved. The direction in which the bonding material composition is applied is not particularly limited, such as the longitudinal direction in the outer peripheral surface of the honeycomb segment, the direction perpendicular to the longitudinal direction in the outer peripheral surface of the honeycomb segment, and the direction perpendicular to the outer peripheral surface of the honeycomb segment. The coating is preferably performed in the longitudinal direction in the outer peripheral surface of the honeycomb segment. The thickness of the bonding material layer 9 is determined in consideration of the bonding force between the honeycomb segments 2 and is appropriately selected within a range of 0.5 to 3.0 mm, for example.

セル5の目封止に用いる充填材7としては、坏土と同様の材料を用いることができる。充填材7による目封止は、例えば、目封止をしないセル5をマスキングした状態で、ハニカムセグメント2の端面をスラリー状の充填材に浸漬することにより、開口しているセル5に充填することにより行うことができる。充填材7の充填は、ハニカムセグメント2の成形後における焼成前に行っても、焼成後に行ってもよいが、焼成前に行う方が、焼成工程が1回で終了するため好ましい。   As the filler 7 used for plugging the cells 5, the same material as the clay can be used. The plugging with the filler 7 is performed by, for example, filling the open cells 5 by immersing the end faces of the honeycomb segments 2 in a slurry-like filler in a state where the cells 5 that are not plugged are masked. Can be done. Filling of the filler 7 may be performed before or after firing after the formation of the honeycomb segment 2, but is preferably performed before firing because the firing process is completed once.

以上のようなハニカムセグメント2を作製した後、ハニカムセグメント2の外周面にペースト状の接合材組成物を塗布して接合材層9を形成し、所定の立体形状(ハニカム構造体1の全体構造)となるように複数のハニカムセグメント2を組み付け、この組み付けた状態で圧着した後、加熱乾燥する。このようにして、複数のハニカムセグメント2が一体的に接合された接合体が作製される。その後、この接合体を上述の形状に研削加工し、外周面をコーティング材4によって被覆し、加熱乾燥する。このようにして、図1に示すハニカム構造体1が作製される。コーティング材4の材質としては、接合材層9の材質と同様のものを用いることができる。コーティング材4の厚さは、例えば、0.1〜1.5mmの範囲で適宜選択される。   After the honeycomb segment 2 as described above is manufactured, a paste-like bonding material composition is applied to the outer peripheral surface of the honeycomb segment 2 to form a bonding material layer 9, and a predetermined three-dimensional shape (the entire structure of the honeycomb structure 1) is formed. ), A plurality of honeycomb segments 2 are assembled so as to be pressure-bonded in this assembled state, and then dried by heating. In this manner, a joined body in which the plurality of honeycomb segments 2 are integrally joined is manufactured. Thereafter, the joined body is ground into the above-described shape, and the outer peripheral surface is covered with the coating material 4 and heated and dried. In this way, the honeycomb structure 1 shown in FIG. 1 is manufactured. As the material of the coating material 4, the same material as that of the bonding material layer 9 can be used. The thickness of the coating material 4 is appropriately selected within a range of 0.1 to 1.5 mm, for example.

以下、本発明を実施例に基づいて具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。なお、各種物性値の測定方法、及び諸特性の評価方法を以下に示す。   EXAMPLES Hereinafter, although this invention is demonstrated concretely based on an Example, this invention is not limited to these Examples. In addition, the measuring method of various physical-property values and the evaluation method of various characteristics are shown below.

[各種原料粉末の平均粒子径]:JIS R 1629に準拠して測定した。   [Average particle diameter of various raw material powders]: Measured according to JIS R 1629.

[結晶相の同定及び定量]:粉末X線回折によって結晶相の同定及び定量を行った。なお、定量分析は、SiCについては、粉末X線回折を用い、「SiC系セラミックス新材料−最近の展開−」日本学術振興会高温セラミックス材料第124委員会編、内田老鶴圃(2001)p.347−350に記載の定量分析方法に基づいた。NiSiについては、化学分析で得たNi含有量から、NiSiに換算した値を算出した。 [Identification and quantification of crystal phase]: The crystal phase was identified and quantified by powder X-ray diffraction. Quantitative analysis uses powder X-ray diffraction for SiC, and “New SiC-based ceramic materials—Recent developments”, Japan Society for the Promotion of Science, High Temperature Ceramic Materials 124th Committee, Uchida Otsukaku (2001) p. . It was based on the quantitative analysis method described in 347-350. The NiSi 2, the Ni content obtained by chemical analysis, was calculated value converted into NiSi 2.

[気孔率]:5×5×25mm又は0.3×30×30mmの寸法形状に切り出した試料を対象として、アルキメデス法(JIS R 1634に準拠)により測定した。   [Porosity]: Measured by Archimedes method (based on JIS R 1634) on a sample cut into a 5 × 5 × 25 mm or 0.3 × 30 × 30 mm size shape.

[気孔径]:6×6×10mmの寸法形状に切り出した試料を対象として、水銀圧入法(JIS R 1655に準拠)により測定した。   [Pore diameter]: Measurement was performed by a mercury intrusion method (based on JIS R 1655) on a sample cut into a size of 6 × 6 × 10 mm.

[熱伝導率]:φ10×2mm又は0.3×10×10mmの寸法形状に切り出した試料を対象として、JIS R 1611に準拠して測定した。   [Thermal conductivity]: Measured according to JIS R 1611 using a sample cut into a size of φ10 × 2 mm or 0.3 × 10 × 10 mm.

(実施例1(バッチNo.1))
ニッケル(Ni)粉末(♯350)13.4質量%、シリコン(Si)粉末(粒径:78μm)63.8質量%、炭素(C)粉末22.8質量%を含有する混合物の100質量部に対して、1質量部の界面活性剤、9質量部の有機バインダーを加え、更に適量の水を加えて原料混合物を得た。なお、炭素粉末には、表1に示す炭素(a)と炭素(d)とを表3に示す比率(割合)となるよう組み合わせて使用した。得られた原料混合物を、一軸加圧成形にて25×50×10mmの寸法形状に成形した後、室温及び120℃の温度条件下で乾燥して乾燥成形体を得た。得られた乾燥成形体を、大気雰囲気下、350℃で5時間仮焼し、その後、Ar不活性雰囲気下、1450℃で焼成して板状の炭化珪素質多孔体(実施例1)を得た。表4に示すように、得られた炭化珪素質多孔体に含まれる金属シリサイドの結晶相は化学式「NiSi」で表されるものであり、その含有割合は27.6質量%であった。また、α−SiCとβ−SiCの合計(全SiC)を100質量%とした場合におけるβ−SiCの含有割合は100質量%であった。更に、気孔率は67%、気孔径は13μm、熱伝導率は9W/mKであった。
(Example 1 (Batch No. 1))
100 parts by mass of a mixture containing 13.4% by mass of nickel (Ni) powder (# 350), 63.8% by mass of silicon (Si) powder (particle size: 78 μm), and 22.8% by mass of carbon (C) powder On the other hand, 1 part by mass of a surfactant and 9 parts by mass of an organic binder were added, and an appropriate amount of water was further added to obtain a raw material mixture. In addition, carbon (a) and carbon (d) shown in Table 1 were used in combination in the carbon powder so that the ratio (ratio) shown in Table 3 was obtained. The obtained raw material mixture was molded into a size of 25 × 50 × 10 mm by uniaxial pressure molding, and then dried under temperature conditions of room temperature and 120 ° C. to obtain a dried molded body. The obtained dried molded body was calcined at 350 ° C. for 5 hours in an air atmosphere, and then fired at 1450 ° C. in an Ar inert atmosphere to obtain a plate-like silicon carbide based porous body (Example 1). It was. As shown in Table 4, the crystalline phase of the metal silicide contained in the obtained silicon carbide based porous material was represented by the chemical formula “NiSi 2 ”, and the content ratio was 27.6% by mass. Moreover, the content rate of (beta) -SiC was 100 mass% when the sum total (total SiC) of (alpha) -SiC and (beta) -SiC was 100 mass%. Furthermore, the porosity was 67%, the pore diameter was 13 μm, and the thermal conductivity was 9 W / mK.

(実施例2〜23、比較例1及び2(バッチNo.2〜25))
表3に示す配合とすること以外は、前述の実施例1の場合と同様にして板状の炭化珪素質多孔体(実施例2〜23、比較例1及び2)を得た。なお、表3における炭素(a)〜(d)の詳細は表1に、SiC(a)〜(c)の平均粒子径は表2に、それぞれ示すとおりである。得られたそれぞれの炭化珪素質多孔体に含まれる金属シリサイドの結晶相の種類とその含有割合、Alの含有割合、α−SiCとβ−SiCの合計(全SiC)を100質量%とした場合におけるβ−SiCの含有割合を表4に示す。また、得られたそれぞれの炭化珪素質多孔体の気孔率、気孔径及び熱伝導率を表4に示す。
(Examples 2 to 23, Comparative Examples 1 and 2 (Batch Nos. 2 to 25))
Except having set it as the mixing | blending shown in Table 3, it carried out similarly to the case of the above-mentioned Example 1, and obtained the plate-shaped silicon carbide based porous body (Examples 2-23, Comparative Examples 1 and 2). The details of carbon (a) to (d) in Table 3 are shown in Table 1, and the average particle sizes of SiC (a) to (c) are shown in Table 2, respectively. The type and content ratio of the metal silicide crystal phase contained in each of the obtained silicon carbide based porous materials, the content ratio of Al 2 O 3 , and the total (total SiC) of α-SiC and β-SiC are 100% by mass. Table 4 shows the content ratio of β-SiC. In addition, Table 4 shows the porosity, pore diameter, and thermal conductivity of each obtained silicon carbide based porous material.

Figure 0005193805
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(実施例24)
表3に示すバッチNo.3の配合の混合物に適量の水を加えて混合・混練し、可塑性の坏土を作製した。作製した坏土を押出成形した後に乾燥して、隔壁の厚さが310μm、セル密度が約46.5セル/cm(300セル/平方インチ)、流路(セル)に直交する断面の形状が、一辺の長さが35mmの正四角形、全長が152mmのハニカム成形体を得た。大気雰囲気下、約350℃で仮焼した後、Ar不活性雰囲気下、約1450℃で焼成して、多孔質のハニカム構造体(実施例24)を得た。表5に示すように、得られたハニカム構造体に含まれる金属シリサイドの結晶相は化学式「NiSi」で表されるものであり、その含有割合は28.4質量%であった。また、α−SiCとβ−SiCの合計(全SiC)を100質量%とした場合におけるβ−SiCの含有割合は100質量%であった。更に、気孔率は63%、気孔径は18μm、熱伝導率は8W/mKであった。
(Example 24)
Batch No. shown in Table 3 An appropriate amount of water was added to the mixture of 3 and mixed and kneaded to prepare a plastic clay. The produced clay was extruded and dried, and the partition wall thickness was 310 μm, the cell density was about 46.5 cells / cm 2 (300 cells / square inch), and the cross-sectional shape perpendicular to the flow path (cell) However, a honeycomb formed body having a regular square having a side length of 35 mm and a total length of 152 mm was obtained. After calcining at about 350 ° C. in an air atmosphere, firing was performed at about 1450 ° C. in an Ar inert atmosphere to obtain a porous honeycomb structure (Example 24). As shown in Table 5, the crystal phase of the metal silicide contained in the obtained honeycomb structure was represented by the chemical formula “NiSi 2 ”, and the content ratio was 28.4% by mass. Moreover, the content rate of (beta) -SiC was 100 mass% when the sum total (total SiC) of (alpha) -SiC and (beta) -SiC was 100 mass%. Furthermore, the porosity was 63%, the pore diameter was 18 μm, and the thermal conductivity was 8 W / mK.

(実施例25)
表3に示すバッチNo.3の配合の混合物に代えて、バッチNo.6の配合の混合物を用いること以外は、前述の実施例24の場合と同様にして多孔質のハニカム構造体(実施例25)を得た。得られたハニカム構造体に含まれる金属シリサイドの結晶相の種類とその含有割合、Alの含有割合、α−SiCとβ−SiCの合計(全SiC)を100質量%とした場合におけるβ−SiCの含有割合を表5に示す。また、得られたハニカム構造体の気孔率、気孔径及び熱伝導率を表5に示す。
(Example 25)
Batch No. shown in Table 3 In place of the mixture having the composition of 3, the batch No. A porous honeycomb structure (Example 25) was obtained in the same manner as in Example 24 except that the mixture having the composition of 6 was used. The type and content ratio of the metal silicide crystal phase contained in the obtained honeycomb structure, the content ratio of Al 2 O 3 , and the total of α-SiC and β-SiC (total SiC) as 100% by mass Table 5 shows the content ratio of β-SiC. In addition, Table 5 shows the porosity, pore diameter, and thermal conductivity of the obtained honeycomb structure.

Figure 0005193805
Figure 0005193805

(実施例26)
表1に示すバッチNo.3の配合の混合物に適量の水を加えて混合・混練し、可塑性の坏土を作製した。作製した坏土を押出成形した後に乾燥して、隔壁の厚さが310μm、セル密度が約46.5セル/cm(300セル/平方インチ)、流路(セル)に直交する断面の形状が、一辺の長さが35mmの正四角形、全長が152mmのハニカム成形体を得た。得られたハニカム成形体のセルの両端部を、隣接するセルどうしが反対側の端部で封じられるように、前述の坏土と同様の材料で目封止した。乾燥後、大気雰囲気下、約350℃で仮焼し、次いでAr不活性雰囲気下、約1450℃で焼成して、多孔質のハニカム構造体(ハニカムセグメント)を得た。得られたハニカムセグメントの外壁面に接合材(セラミックス系セメント)を塗布して厚さ約1mmの接合材層を形成し、形成した接合材層上に別のハニカムセグメントを載置する工程を繰り返し、16個(4×4)のハニカムセグメントからなる積層体を作製した。適宜加圧して全体を接合させた後、140℃、2時間乾燥して接合体を得た。得られた接合体の外周を円筒状に切削加工した後、外周面(切削加工面)にコーティング材(セラミックス系セメント(接合材に準ずる))を塗布し、700℃で2時間乾燥して硬化させ、ハニカム構造体(DPF)(実施例26)を得た。
(Example 26)
Batch No. shown in Table 1 An appropriate amount of water was added to the mixture of 3 and mixed and kneaded to prepare a plastic clay. The produced clay was extruded and dried, and the partition wall thickness was 310 μm, the cell density was about 46.5 cells / cm 2 (300 cells / square inch), and the cross-sectional shape perpendicular to the flow path (cell) However, a honeycomb formed body having a regular square having a side length of 35 mm and a total length of 152 mm was obtained. Both ends of the cells of the obtained honeycomb formed body were plugged with the same material as the above-mentioned clay so that adjacent cells were sealed with the opposite ends. After drying, it was calcined at about 350 ° C. in an air atmosphere, and then fired at about 1450 ° C. in an Ar inert atmosphere to obtain a porous honeycomb structure (honeycomb segment). A process of applying a bonding material (ceramic cement) to the outer wall surface of the obtained honeycomb segment to form a bonding material layer having a thickness of about 1 mm and placing another honeycomb segment on the formed bonding material layer is repeated. A laminate composed of 16 (4 × 4) honeycomb segments was produced. After pressurizing appropriately and joining the whole, it dried at 140 degreeC for 2 hours, and obtained the joined body. After the outer periphery of the obtained joined body is cut into a cylindrical shape, a coating material (ceramic cement (according to the joining material)) is applied to the outer peripheral surface (cut surface), and dried at 700 ° C. for 2 hours to be cured. To obtain a honeycomb structure (DPF) (Example 26).

表6に示すように、得られたDPFに含まれる金属シリサイドの結晶相は化学式「NiSi」で表されるものであり、その含有割合は28.6質量%であった。また、α−SiCとβ−SiCの合計(全SiC)を100質量%とした場合におけるβ−SiCの含有割合は100質量%であった。更に、気孔率は62%、気孔径は17μm、熱伝導率は9W/mKであった。 As shown in Table 6, the crystal phase of the metal silicide contained in the obtained DPF was represented by the chemical formula “NiSi 2 ”, and the content ratio was 28.6% by mass. Moreover, the content rate of (beta) -SiC was 100 mass% when the sum total (total SiC) of (alpha) -SiC and (beta) -SiC was 100 mass%. Furthermore, the porosity was 62%, the pore diameter was 17 μm, and the thermal conductivity was 9 W / mK.

(実施例27)
表1に示すバッチNo.3の配合の混合物に代えて、バッチNo.6の配合の混合物を用いること以外は、前述の実施例26の場合と同様にしてDPF(実施例27)を得た。得られたDPFに含まれる金属シリサイドの結晶相の種類とその含有割合、α−SiCとβ−SiCの合計(全SiC)を100質量%とした場合におけるβ−SiCの含有割合を表6に示す。また、得られたハニカム構造体の気孔率、気孔径及び熱伝導率を表6に示す。
(Example 27)
Batch No. shown in Table 1 In place of the mixture having the composition of 3, the batch No. A DPF (Example 27) was obtained in the same manner as in Example 26 described above, except that the mixture of 6 was used. Table 6 shows the content ratio of β-SiC in the case where the type and content ratio of the metal silicide crystal phase contained in the obtained DPF and the total of α-SiC and β-SiC (total SiC) is 100% by mass. Show. In addition, Table 6 shows the porosity, pore diameter, and thermal conductivity of the obtained honeycomb structure.

Figure 0005193805
Figure 0005193805

表4〜6に示す結果から、ニッケル(Ni)等の金属を用いずに製造した比較例1及び2の炭化珪素質多孔体は、低気孔率で気孔径も小さく、フィルター特性が不十分であることが明らかである。一方、ニッケル(Ni)やアルミニウム(Al)等の金属を用いて製造した実施例1〜23の炭化珪素質多孔体、実施例24及び25のハニカム構造体、及び実施例26及び27のDPFは、高気孔率であるとともに気孔径が大きく、優れたフィルター特性を有するものであることが判明した。また、これらの炭化珪素質多孔体、ハニカム構造体、及びDPFは熱伝導率も高いものであるため、堆積した煤を燃焼する際に発生する熱応力の低減を見込むことができる。   From the results shown in Tables 4 to 6, the silicon carbide based porous materials of Comparative Examples 1 and 2 manufactured without using a metal such as nickel (Ni) have a low porosity, a small pore diameter, and insufficient filter characteristics. It is clear that there is. On the other hand, the silicon carbide based porous bodies of Examples 1 to 23 manufactured using a metal such as nickel (Ni) and aluminum (Al), the honeycomb structures of Examples 24 and 25, and the DPFs of Examples 26 and 27 are as follows. It has been found that it has a high porosity and a large pore diameter, and has excellent filter characteristics. Moreover, since these silicon carbide based porous bodies, honeycomb structures, and DPFs have high thermal conductivity, it is possible to expect a reduction in thermal stress generated when burning the deposited soot.

本発明の炭化珪素質多孔体は、ディーゼル排ガス浄化用フィルター(DPF)をはじめとする各種フィルターを構成する材質として好適である。   The silicon carbide based porous material of the present invention is suitable as a material constituting various filters including a diesel exhaust gas purifying filter (DPF).

本発明のハニカム構造体の一実施形態を示す斜視図である。1 is a perspective view showing an embodiment of a honeycomb structure of the present invention. 本発明のハニカム構造体の他の実施形態を示す斜視図である。It is a perspective view which shows other embodiment of the honeycomb structure of this invention. 図2に示すハニカム構造体の要部拡大図である。Fig. 3 is an enlarged view of a main part of the honeycomb structure shown in Fig. 2. 図2に示すハニカム構造体を構成するハニカムセグメントの斜視図である。Fig. 3 is a perspective view of a honeycomb segment constituting the honeycomb structure shown in Fig. 2. 図4のA−A断面図である。It is AA sectional drawing of FIG.

符号の説明Explanation of symbols

1,11:ハニカム構造体、2:ハニカムセグメント、4:コーティング材、5,15:セル、6,16:隔壁、7:充填材、9:接合材層、10:外壁。 1, 11: honeycomb structure, 2: honeycomb segment, 4: coating material, 5, 15: cell, 6, 16: partition wall, 7: filler, 9: bonding material layer, 10: outer wall.

Claims (14)

ニッケルシリサイドを1〜35質量%含有し、気孔率が38〜80%であり、気孔径が10〜60μmである炭化珪素質多孔体。 A silicon carbide based porous material containing 1 to 35% by mass of nickel silicide, having a porosity of 38 to 80% and a pore diameter of 10 to 60 μm. 主成分として含有されている炭化珪素が、全てβ−SiCである請求項1に記載の炭化珪素質多孔体。   The silicon carbide based porous material according to claim 1, wherein all silicon carbide contained as a main component is β-SiC. α−SiCとβ−SiCを含有し、前記α−SiCと前記β−SiCの合計に対する前記β−SiCの含有割合が、5質量%以上100質量%未満である請求項1に記載の炭化珪素質多孔体。   2. The silicon carbide according to claim 1, comprising α-SiC and β-SiC, wherein a content ratio of the β-SiC with respect to a total of the α-SiC and the β-SiC is 5% by mass or more and less than 100% by mass. Porous material. アルミナ(Al)を0.5〜10質量%含有する請求項1〜のいずれか一項に記載の炭化珪素質多孔体。 The silicon carbide based porous material according to any one of claims 1 to 3 , comprising 0.5 to 10% by mass of alumina (Al 2 O 3 ). 熱伝導率が、1〜20W/mKである請求項1〜のいずれか一項に記載の炭化珪素質多孔体。 The silicon carbide based porous material according to any one of claims 1 to 4 , wherein the thermal conductivity is 1 to 20 W / mK. 請求項1〜のいずれか一項に記載の炭化珪素質多孔体からなる、隔壁で区画された複数のセルを有するハニカム形状のハニカム構造体。 A honeycomb-shaped honeycomb structure having a plurality of cells partitioned by partition walls, comprising the silicon carbide based porous material according to any one of claims 1 to 5 . 請求項1〜のいずれか一項に記載の炭化珪素質多孔体からなる、隔壁で区画された複数のセルを有するハニカム形状のセグメントを、複数個組み合わせて接合一体化するとともに、所定の前記セルの開口部を前記セグメントの一方の端面で目封止し、残余の前記セルの開口部を前記セグメントの他方の端面で目封止してなるハニカム構造体。 Combining and combining a plurality of honeycomb-shaped segments comprising a plurality of cells partitioned by partition walls, comprising the silicon carbide based porous material according to any one of claims 1 to 5 , and A honeycomb structure formed by plugging an opening of a cell with one end face of the segment and plugging a remaining opening of the cell with the other end face of the segment. ディーゼル排ガス浄化用のフィルターとして用いられる請求項又はに記載のハニカム構造体。 The honeycomb structure according to claim 6 or 7, which is used as a filter for purifying diesel exhaust gas. ニッケル(Ni)又はNi及びアルミニウム(Al)、珪素及び炭素原料を含む原料混合物を所定形状に成形し、脱脂、及び焼成して、ニッケルシリサイドを1〜35質量%含有し、気孔率が38〜80%であり、気孔径が10〜60μmである炭化珪素質多孔体を得る炭化珪素質多孔体の製造方法。 A raw material mixture containing nickel (Ni) or Ni and aluminum (Al) , silicon and carbon raw material is formed into a predetermined shape, degreased and fired to contain 1 to 35% by mass of nickel silicide , and a porosity of 38 to 38 A method for producing a silicon carbide based porous material that obtains a silicon carbide based porous material having a pore size of 10 to 60 μm with 80%. 前記原料混合物が、更にα−SiC原料を含む請求項に記載の炭化珪素質多孔体の製造方法。 The method for producing a silicon carbide based porous material according to claim 9 , wherein the raw material mixture further contains an α-SiC raw material. 1250〜1800℃で焼成する請求項又は10に記載の炭化珪素質多孔体の製造方法。 The method for producing a silicon carbide based porous material according to claim 9 or 10 , which is fired at 1250 to 1800 ° C. 前記炭素原料として1種類以上の炭素原料を使用し、その内の少なくとも1種が非晶質カーボン、カーボンブラックの造粒粒子、活性炭及び樹脂の炭化物からなる群より選ばれる平均粒子径15〜100μmの粗粒炭素であり、前記粗粒炭素の割合が全炭素原料の10質量%以上であり、前記粗粒炭素の平均粒子径を10μmとしたときに、粒子径が10x±0.25μmの範囲にある炭素原料の割合が、全炭素原料の70%以上である請求項11のいずれか一項に記載の炭化珪素質多孔体の製造方法。 One or more carbon raw materials are used as the carbon raw material, and at least one of them is selected from the group consisting of amorphous carbon, granulated particles of carbon black, activated carbon, and carbide of resin. Coarse carbon, the proportion of the coarse carbon is 10% by mass or more of the total carbon raw material, and the average particle size of the coarse carbon is 10 × μm, the particle size is 10 × ± 0. The method for producing a silicon carbide based porous material according to any one of claims 9 to 11 , wherein a ratio of the carbon raw material in a range of 25 µm is 70% or more of the total carbon raw material. 前記α−SiC原料が、平均粒子径0.02μm以上5μm未満のα−SiC原料(A)と、平均粒子径5μm以上100μm以下のα−SiC原料(B)とからなる請求項10に記載の炭化珪素質多孔体の製造方法。 The alpha-SiC raw material, the average and alpha-SiC material of particle size less than 0.02μm or 5 [mu] m (A), consisting of an average particle size of 5 [mu] m or more 100μm following alpha-SiC raw material (B) according to claim 10 according to A method for producing a silicon carbide based porous material. 前記原料混合物を、隔壁で区画された複数のセルを有するハニカム形状に成形する請求項13のいずれか一項に記載の炭化珪素質多孔体の製造方法。 The method for producing a silicon carbide based porous material according to any one of claims 9 to 13 , wherein the raw material mixture is formed into a honeycomb shape having a plurality of cells partitioned by partition walls.
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