JPH02311360A - チタン酸アルミニウム焼結体 - Google Patents
チタン酸アルミニウム焼結体Info
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Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
- F02B3/00—Engines characterised by air compression and subsequent fuel addition
- F02B3/06—Engines characterised by air compression and subsequent fuel addition with compression ignition
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
（産業上の利用分野）
本発明は、耐熱性が優れかつ低熱膨張係数を有するチタ
ン酸アルミニウム焼結体に関するもので、例えば、ディ
ーゼルエンジンの排気ガス中に含まれるパティキュレー
ト（炭化微粒子）を捕集するフィルタ、ガスタービンの
熱交換器等に適用される。
ン酸アルミニウム焼結体に関するもので、例えば、ディ
ーゼルエンジンの排気ガス中に含まれるパティキュレー
ト（炭化微粒子）を捕集するフィルタ、ガスタービンの
熱交換器等に適用される。
（従来の技術）
従来、低熱膨張特性を有するセラミックス材料としては
、コーディエライト（２１ＶＴｇＯ・２Ａｆ２２０３
・５ Ｓ ｉ Ｏ２またはＭｇｚ Ａｌ２４５ｉ５０１
８）や、チタン酸アルミニウム（Ａｊ２２０．・ＴｉＯ
□またはＡ Ｉ２２Ｔ ｔ Ｏｓ ）などが知られてい
る。
、コーディエライト（２１ＶＴｇＯ・２Ａｆ２２０３
・５ Ｓ ｉ Ｏ２またはＭｇｚ Ａｌ２４５ｉ５０１
８）や、チタン酸アルミニウム（Ａｊ２２０．・ＴｉＯ
□またはＡ Ｉ２２Ｔ ｔ Ｏｓ ）などが知られてい
る。
これらのうち、コーディエライトは耐熱性および耐食性
に優れているとともに、熱膨張係数（α）が２．０ＸＩ
Ｏ−６（１／’Ｃ）（常温〜１ｏｏ。
に優れているとともに、熱膨張係数（α）が２．０ＸＩ
Ｏ−６（１／’Ｃ）（常温〜１ｏｏ。
°Ｃ）と低（、しかも比較的安価であるため、広く使用
されており、例えば、耐熱食器、化学工業用装置部品、
高温および高周波の電気絶縁用磁器、自動車排ガス浄化
装置用触媒担体などの素材として使用されている。
されており、例えば、耐熱食器、化学工業用装置部品、
高温および高周波の電気絶縁用磁器、自動車排ガス浄化
装置用触媒担体などの素材として使用されている。
一方、チタン酸アルミニウムは熱膨張係数（α）が０．
２ｘ１０−’ （１／’Ｃ）（常温〜１ｏｏＯ℃）と非
常に小さく、融点もコーディエライト（１４４５℃）に
比べ１８６０ ’Ｃと高い。しかし、１２５０℃以下で
不安定であることや強度が小さいため、あまり工業的に
は利用されていない。
２ｘ１０−’ （１／’Ｃ）（常温〜１ｏｏＯ℃）と非
常に小さく、融点もコーディエライト（１４４５℃）に
比べ１８６０ ’Ｃと高い。しかし、１２５０℃以下で
不安定であることや強度が小さいため、あまり工業的に
は利用されていない。
ガソリンエンジンを搭載した自動車排ガス浄化装置用触
媒担体には、コーディエライトが多く使用されている。
媒担体には、コーディエライトが多く使用されている。
そしてこの場合、コーディエライトの結晶異方性を利用
し、コーディエライト結晶の低熱膨張であるＣ軸方向を
一定方向に配向することによって、その方向の熱膨張係
数（α）を１．３〜１．５ｘ １０−’ （１／”Ｃ）
と低くすることにより、耐熱衝撃特性を向上させ、触媒
担体に対して頻繁に加えられる熱衝撃に耐えさせるよう
にしている。
し、コーディエライト結晶の低熱膨張であるＣ軸方向を
一定方向に配向することによって、その方向の熱膨張係
数（α）を１．３〜１．５ｘ １０−’ （１／”Ｃ）
と低くすることにより、耐熱衝撃特性を向上させ、触媒
担体に対して頻繁に加えられる熱衝撃に耐えさせるよう
にしている。
さらには、コーディエライトよりも熱膨張係数の低いコ
ーディエライト質焼結体が本出願人により開示されてい
る（特開昭６３−２３０５６６号）。
ーディエライト質焼結体が本出願人により開示されてい
る（特開昭６３−２３０５６６号）。
（発明が解決しようとする課題） ゛
しかしながら、従来のコーディエライト質焼結体によれ
ば、低熱膨張特性を有するが、耐熱性の点では不充分で
あった。そのため、例えば、従来のコーディエライト質
焼結体をディーゼルエンジン用フィルタとして使用する
場合、フィルタに捕集したパティキュレート（炭化微粒
子）の付着物をバーナーにより燃焼する時の使用限界温
度がそれほど高くないため、再生時の炭素の燃え残りが
生じたりしてフィルタ付着物の処理が充分にできず、ま
た高温にするとフィルタ自体が溶損する恐れがあった。
ば、低熱膨張特性を有するが、耐熱性の点では不充分で
あった。そのため、例えば、従来のコーディエライト質
焼結体をディーゼルエンジン用フィルタとして使用する
場合、フィルタに捕集したパティキュレート（炭化微粒
子）の付着物をバーナーにより燃焼する時の使用限界温
度がそれほど高くないため、再生時の炭素の燃え残りが
生じたりしてフィルタ付着物の処理が充分にできず、ま
た高温にするとフィルタ自体が溶損する恐れがあった。
このような要求に答えるような耐熱性に特に優れ、かつ
高耐熱衝撃特性で低熱膨張係数を有する材料で実用可能
なものは現在のところ開発されていない。
高耐熱衝撃特性で低熱膨張係数を有する材料で実用可能
なものは現在のところ開発されていない。
本発明は、このような課題を解決するためになされたも
ので、良好な耐熱性および低熱膨張係数を有することに
よって高耐熱衝撃性をもつチタン酸アルミニウム焼結体
を提供することを目的とする。
ので、良好な耐熱性および低熱膨張係数を有することに
よって高耐熱衝撃性をもつチタン酸アルミニウム焼結体
を提供することを目的とする。
（課題を解決するための手段）
前記課題を解決するための本発明の第１の発明のチタン
酸アルミニウム焼結体は、５〜３０ｗｔ％のコーディエ
ライトと残部チタン酸アルミニウムとからなることを特
徴とする。
酸アルミニウム焼結体は、５〜３０ｗｔ％のコーディエ
ライトと残部チタン酸アルミニウムとからなることを特
徴とする。
ここに、前記コーディエライトは合成コーディエライト
であることが望ましい。これは、コーディエライトの配
合物（焼成するとコーディエライトになるもの）を用い
る場合と合成コーディエライトを用いる場合では、前者
のコーディエライトの配合物の方がムライト（３Ａｊ２
２０３ ・２ＳｉＯＸ）の含有量が多くなり、耐熱性は
向上するが熱膨張率が高く耐熱衝撃性に劣るのに対し、
合成コーディエライトを用いると、低熱膨張率であるた
め耐熱衝撃性に優れた焼結体となるからである。
であることが望ましい。これは、コーディエライトの配
合物（焼成するとコーディエライトになるもの）を用い
る場合と合成コーディエライトを用いる場合では、前者
のコーディエライトの配合物の方がムライト（３Ａｊ２
２０３ ・２ＳｉＯＸ）の含有量が多くなり、耐熱性は
向上するが熱膨張率が高く耐熱衝撃性に劣るのに対し、
合成コーディエライトを用いると、低熱膨張率であるた
め耐熱衝撃性に優れた焼結体となるからである。
チタン酸アルミニウムは、Ａβ２０３とＴｉＯ２のモル
比がほぼ１：１で粘土またはペタライト（Ｌｉ２０ ・
Ａｆ２２０３’ ８Ｓｉ０２ ）を２〜１０ｗｔ％混合
し、１５５０’Ｃ以上で焼成した合成チタン酸アルミニ
ウムを用いるのが望ましい。これは、チタン酸アルミニ
ウムが分解しゃすく原料を合成する段階でＡβ２０３、
ＴｉＯ２のみでは未反応物または分解したものが多くな
り、熱膨張率が大きくなり耐熱衝撃性が劣るためである
。
比がほぼ１：１で粘土またはペタライト（Ｌｉ２０ ・
Ａｆ２２０３’ ８Ｓｉ０２ ）を２〜１０ｗｔ％混合
し、１５５０’Ｃ以上で焼成した合成チタン酸アルミニ
ウムを用いるのが望ましい。これは、チタン酸アルミニ
ウムが分解しゃすく原料を合成する段階でＡβ２０３、
ＴｉＯ２のみでは未反応物または分解したものが多くな
り、熱膨張率が大きくなり耐熱衝撃性が劣るためである
。
前記組成物１００部に対しさらにチタン酸アルミニウム
分解抑制材としてジルコン（ＺｒＯ２・Ｓ ｉ Ｏ２）
を０．５〜１０部を混合するのが望ましい。これは、コ
ーディエライト組成とジルコンとが同時に存在すること
でチタン酸アルミニウムの分解がより一層抑制され、熱
履歴に対して抗力をもだせられ、そのため焼結体の長寿
命化が図られるからである。
分解抑制材としてジルコン（ＺｒＯ２・Ｓ ｉ Ｏ２）
を０．５〜１０部を混合するのが望ましい。これは、コ
ーディエライト組成とジルコンとが同時に存在すること
でチタン酸アルミニウムの分解がより一層抑制され、熱
履歴に対して抗力をもだせられ、そのため焼結体の長寿
命化が図られるからである。
以下、本発明の実施例について説明する。
（実施例）
本発明のチタン酸アルミニウム焼結体を造るための組成
物の原料の一実施例は次のとおりである。
物の原料の一実施例は次のとおりである。
化ヱ■戒
チタン酸アルミニウム： 酸化アルミニウムＡｇ２ｏ３
に酸化チタンＴ ｉ Ｏ２を１：１の等しいモル比で配
合した原料１００部に瀬戸の蛙目粘土３ｗｔ部を添加し
混合した後、乾燥し、加熱炉により１５５０℃で３時間
焼成した。得られた焼成体を平均粒径１０μｍに粉砕し
た粉末を合成チタン酸アルミニウム原料とした。 □ コーディエライト： カオリン、タルク、アルミナをコ
ーディエライト組成に配合し混合した後、この配合材を
ガス炉で１３５０℃で１時間焼成した。得られた焼成体
を平均粒径２μｍに粉砕したものを合成コーディエライ
ト原料とした。
に酸化チタンＴ ｉ Ｏ２を１：１の等しいモル比で配
合した原料１００部に瀬戸の蛙目粘土３ｗｔ部を添加し
混合した後、乾燥し、加熱炉により１５５０℃で３時間
焼成した。得られた焼成体を平均粒径１０μｍに粉砕し
た粉末を合成チタン酸アルミニウム原料とした。 □ コーディエライト： カオリン、タルク、アルミナをコ
ーディエライト組成に配合し混合した後、この配合材を
ガス炉で１３５０℃で１時間焼成した。得られた焼成体
を平均粒径２μｍに粉砕したものを合成コーディエライ
ト原料とした。
ジルコン二 市販のジルコンであって、平均粒径１μｍ
以下の粉末を原料とした。前記原料を第１表に示す割合
に混合したものを試験材料とした。
以下の粉末を原料とした。前記原料を第１表に示す割合
に混合したものを試験材料とした。
（以下、余白。）
第１表
第１表に示す実施例１〜６および比較例１〜３の原料に
それぞれバインダとしてメチルセルロースを８部添加し
、水と混合混練して粘土状とした。
それぞれバインダとしてメチルセルロースを８部添加し
、水と混合混練して粘土状とした。
得られた粘土を格子状のセルピッチ４．２ｍｍ、壁厚０
．３ｍｍのハニカムダイスを用いて常温で押出成形法に
より成形した。得られたハニカム成形体をそれぞれ第２
表に示す焼成温度で１時間加熱し、気孔率が３０％にな
るような焼結体とした。
．３ｍｍのハニカムダイスを用いて常温で押出成形法に
より成形した。得られたハニカム成形体をそれぞれ第２
表に示す焼成温度で１時間加熱し、気孔率が３０％にな
るような焼結体とした。
得られた焼結体の分解率、軟化温度、平均線熱膨張係数
、圧縮強度はそれぞれ第２表に示すとおりであった。
、圧縮強度はそれぞれ第２表に示すとおりであった。
（以下、余白。）
第２表において、分解率は粉末Ｘ線法を用いてチタン酸
アルミニウムとルチルおよびコランダムのピーク比より
算出した。軟化温度は押棒式熱膨張計で０．９ｇ／ｃｍ
’の荷重下で焼結体の軟化点を測定した。平均線熱膨張
係数は室温から１０００℃までの温度において押棒式熱
膨張計で０゜９ ｇ／ｃｍ２ａ）荷重下により焼結体か
ら測定した。
アルミニウムとルチルおよびコランダムのピーク比より
算出した。軟化温度は押棒式熱膨張計で０．９ｇ／ｃｍ
’の荷重下で焼結体の軟化点を測定した。平均線熱膨張
係数は室温から１０００℃までの温度において押棒式熱
膨張計で０゜９ ｇ／ｃｍ２ａ）荷重下により焼結体か
ら測定した。
圧縮強度は、焼結体を縦、横、高さがそれぞれ５０ｍｍ
の立方体に切り出し、この立方体に押出方向と平行の方
向に荷重を付加して強度測定を行なった。その結果を第
２表に示す。
の立方体に切り出し、この立方体に押出方向と平行の方
向に荷重を付加して強度測定を行なった。その結果を第
２表に示す。
第２表に示されるように、実施例１〜６では、いずれも
軟化温度が１５００’Ｃ以上の高い温度であることが理
解され、これにより耐熱性が良好であることが解る。ま
た実施例１〜６では、平均線熱膨張係数が２．０Ｘ１０
−’／’Ｃ以下の低い低熱膨張係数をもつことが解る。
軟化温度が１５００’Ｃ以上の高い温度であることが理
解され、これにより耐熱性が良好であることが解る。ま
た実施例１〜６では、平均線熱膨張係数が２．０Ｘ１０
−’／’Ｃ以下の低い低熱膨張係数をもつことが解る。
さらに実施例１〜６では圧縮強度が２５０ｋｇ／ｃｍ２
以上で高強度であることが解る。これに対し比較例２で
は圧縮強度は良好であるものの軟化温度が低いという欠
点があり、比較例３では軟化温度は高温であるか圧縮強
度がかなり低いという欠点がある。
以上で高強度であることが解る。これに対し比較例２で
は圧縮強度は良好であるものの軟化温度が低いという欠
点があり、比較例３では軟化温度は高温であるか圧縮強
度がかなり低いという欠点がある。
（発明の効果）
以上説明したように、本発明のチタン酸アルミニウム焼
結体によれば、高耐熱材＊４でありかつ低熱膨張率であ
ることから、高耐熱衝撃性が良好であるという効果があ
る。
結体によれば、高耐熱材＊４でありかつ低熱膨張率であ
ることから、高耐熱衝撃性が良好であるという効果があ
る。
この焼結体を例えばディーゼルエンジンの炭素捕集用フ
ィルタに用いた場合、耐熱性が良好であるからかなりの
高温であっても溶損せず、耐熱寿命が良好であ゛ること
はもちろん、捕集したパティキュレートをバーナーによ
り燃焼処理する温度を高温まで昇げられるのでパティキ
ュレートの処理が良好に行なわれ排気浄化効率が大幅に
向上するるという効果がある。また、本発明のチタン酸
アルミニウム焼結体をガスタービン等の熱交換器に用い
た場合には、耐熱性および耐熱衝撃性が良好であるので
耐熱寿命が向上するという効果がある。
ィルタに用いた場合、耐熱性が良好であるからかなりの
高温であっても溶損せず、耐熱寿命が良好であ゛ること
はもちろん、捕集したパティキュレートをバーナーによ
り燃焼処理する温度を高温まで昇げられるのでパティキ
ュレートの処理が良好に行なわれ排気浄化効率が大幅に
向上するるという効果がある。また、本発明のチタン酸
アルミニウム焼結体をガスタービン等の熱交換器に用い
た場合には、耐熱性および耐熱衝撃性が良好であるので
耐熱寿命が向上するという効果がある。
Claims (4)
- （１）５〜３０ｗｔ％のコーディエライトと残部チタン
酸アルミニウムとからなることを特徴とするチタン酸ア
ルミニウム焼結体。 - （２）前記コーディエライトが合成コーディエライトで
あることを特徴とする請求項１に記載のチタン酸アルミ
ニウム焼結体。 - （３）前記チタン酸アルミニウムは、Ａｌ＿２Ｏ＿３と
ＴｉＯ＿２のモル比が１：１である粉末に粘土またペタ
ライトを２〜１０ｗｔ％混合し１５５０℃以上で焼成し
た合成チタン酸アルミニウムであることを特徴とする請
求項１または２に記載のチタン酸アルミニウム焼結体。 - （４）前記チタン酸アルミニウム焼結体の組成物１００
部にさらにジルコン０．５〜１０部を添加して成る請求
項１、２、３のいずれか一項に記載のチタン酸アルミニ
ウム焼結体。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1134070A JPH02311360A (ja) | 1989-05-26 | 1989-05-26 | チタン酸アルミニウム焼結体 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1134070A JPH02311360A (ja) | 1989-05-26 | 1989-05-26 | チタン酸アルミニウム焼結体 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02311360A true JPH02311360A (ja) | 1990-12-26 |
Family
ID=15119677
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1134070A Pending JPH02311360A (ja) | 1989-05-26 | 1989-05-26 | チタン酸アルミニウム焼結体 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH02311360A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100335393B1 (ko) * | 2000-02-09 | 2002-05-06 | 한상목 | 알루미늄 티타네이트와 점토의 복합체를 이용한 적외선 방사체의 제조방법 |
| JP2009542566A (ja) * | 2006-06-30 | 2009-12-03 | コーニング インコーポレイテッド | コージェライトチタン酸アルミニウムマグネシウム組成物及びこの組成物を含むセラミック製品 |
| JP2015017031A (ja) * | 2013-06-13 | 2015-01-29 | 株式会社エコ・アール | チタン酸アルミニウム系焼結体及びその製造方法 |
| US8956436B2 (en) | 2006-06-30 | 2015-02-17 | Corning Incorporated | Cordierite aluminum magnesium titanate compositions and ceramic articles comprising same |
| US9079799B2 (en) | 2012-11-30 | 2015-07-14 | Corning Incorporated | Cordierite aluminum magnesium titanate compositions and ceramic articles comprising same |
| US10501375B2 (en) | 2006-06-30 | 2019-12-10 | Corning Incorporated | Cordierite aluminum magnesium titanate compositions and ceramic articles comprising same |
-
1989
- 1989-05-26 JP JP1134070A patent/JPH02311360A/ja active Pending
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100335393B1 (ko) * | 2000-02-09 | 2002-05-06 | 한상목 | 알루미늄 티타네이트와 점토의 복합체를 이용한 적외선 방사체의 제조방법 |
| JP2009542566A (ja) * | 2006-06-30 | 2009-12-03 | コーニング インコーポレイテッド | コージェライトチタン酸アルミニウムマグネシウム組成物及びこの組成物を含むセラミック製品 |
| US8394167B2 (en) | 2006-06-30 | 2013-03-12 | Corning Incorporated | Cordierite aluminum magnesium titanate compositions and ceramic articles comprising same |
| US8673045B2 (en) | 2006-06-30 | 2014-03-18 | Corning Incorporated | Cordierite aluminum magnesium titanate compositions and ceramic articles comprising same |
| US8956436B2 (en) | 2006-06-30 | 2015-02-17 | Corning Incorporated | Cordierite aluminum magnesium titanate compositions and ceramic articles comprising same |
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| JP2015017031A (ja) * | 2013-06-13 | 2015-01-29 | 株式会社エコ・アール | チタン酸アルミニウム系焼結体及びその製造方法 |
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