KR20110083634A

KR20110083634A - 티탄산알루미늄계 세라믹스의 제조 방법

Info

Publication number: KR20110083634A
Application number: KR1020117009644A
Authority: KR
Inventors: 하지메 마키; 고우스케 우오에; 겐타로 이와사키
Original assignee: 스미또모 가가꾸 가부시끼가이샤
Priority date: 2008-11-07
Filing date: 2009-11-05
Publication date: 2011-07-20
Also published as: EP2360130A4; JP2010132527A; WO2010053122A1; CN102209698A; EP2360130A1; TW201031616A; US20110248106A1

Abstract

열팽창 계수가 작은 티탄산알루미늄계 세라믹스를 제조할 수 있는 새로운 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다. 본 발명은, 티타늄원 분말, 알루미늄원 분말 및 규소원 분말을 함유하는 원재료 혼합물을 소성하는 티탄산알루미늄계 세라믹스의 제조 방법으로서, 상기 규소원 분말의 체적 기준에서의 누적 백분율 50 ％ 상당 입자경 (D50) 이 5 ㎛ 이하인 것을 특징으로 하는 방법이다. 본 발명은 상기 원재료 혼합물이, 또한 마그네슘원 분말을 함유하는 방법도 포함한다.

Description

티탄산알루미늄계 세라믹스의 제조 방법{METHOD FOR PRODUCING ALUMINUM TITANATE CERAMIC}

본 발명은, 티탄산알루미늄계 세라믹스의 제조 방법에 관한 것이다.

티탄산알루미늄계 세라믹스는, 구성 원소로서 티탄 및 알루미늄을 함유하고, X 선 회절 스펙트럼에 있어서, 티탄산알루미늄의 결정 패턴을 갖는 세라믹스로서, 내열성이 우수한 세라믹스로 알려져 있다. 티탄산알루미늄계 세라믹스는, 종래부터 도가니와 같은 소결용 지그 등으로 이용되어 왔는데, 최근에는 디젤 엔진 등의 내연 기관으로부터 배출되는 배기 가스에 함유되는 미세한 카본 입자를 포집하기 위한 세라믹스 필터를 구성하는 재료로서 산업상의 이용 가치가 높아지고 있다.

이러한 티탄산알루미늄계 세라믹스로서는, 티타니아 등의 티타늄원 화합물의 분말 및 알루미나 등의 알루미늄원 화합물의 분말을 함유하는 원재료 혼합물을 소성하는 방법이 알려져 있으며 (특허문헌 1), 상기와 같은 용도에서의 사용에 견딜 수 있게 하기 위해 열팽창 계수가 작은 것이 요구되고 있다.

국제 공개공보 제2005/105704호

본 발명은, 열팽창 계수가 작은 티탄산알루미늄계 세라믹스를 제조할 수 있는 새로운 방법을 제공하는 것을 과제로 한다.

본 발명은, 티타늄원 분말, 알루미늄원 분말 및 규소원 분말을 함유하는 원재료 혼합물을 소성하는 티탄산알루미늄계 세라믹스의 제조 방법으로서,

상기 규소원 분말의 체적 기준에서의 누적 백분율 50 ％ 상당 입자경 (D50) 이 5 ㎛ 이하인 방법이다.

본 발명에 있어서는, 상기 원재료 혼합물이, 또한 마그네슘원 분말을 함유하는 것이 바람직하다. 또, 상기 소성 온도는, 1300 ℃ 이상 1650 ℃ 이하인 것이 바람직하다.

상기 규소원 분말의 체적 기준에서의 누적 백분율 90 ％ 상당 입자경 (D90) 이 17 ㎛ 이하인 것이 보다 바람직하고, 상기 규소원 분말이 유리 플릿인 것이 바람직하다.

또, 상기 티타늄원 분말의 체적 기준에서의 누적 백분율 50 ％ 상당 입자경 (D50) 이 0.1 ㎛ 이상 20 ㎛ 이하인 것이 바람직하고, 상기 알루미늄원 분말의 체적 기준에서의 누적 백분율 50 ％ 상당 입자경 (D50) 이 1 ㎛ 이상 100 ㎛ 이하인 것이 바람직하다. 마그네슘원 분말을 사용하는 경우에는, 상기 마그네슘원 분말의 체적 기준에서의 누적 백분율 50 ％ 상당 입자경 (D50) 이 0.5 ㎛ 이상 20 ㎛ 이하인 것이 바람직하다.

본 발명의 방법에 있어서는, 원재료 혼합물 중에 함유되는 티타니아 (TiO₂) 환산의 티타늄원 분말의 사용량 및 알루미나 (Al₂O₃) 환산의 알루미늄원 분말의 사용량의 합계량 100 질량부에 대해, 티타니아 환산의 티타늄원 분말의 사용량은 30 질량부 이상 70 질량부 이하이고, 알루미나 환산의 알루미늄원 분말의 사용량은 30 질량부 이상 70 질량부 이하이며, 또한, 실리카 (SiO₂) 환산의 규소원 분말의 사용량은, 0.1 질량부 이상 20 질량부 이하인 것이 바람직하다. 또, 원재료 혼합물에 마그네슘원 분말이 함유되는 경우에는, 티타니아 (TiO₂) 환산의 티타늄원 분말의 사용량과 알루미나 (Al₂O₃) 환산의 알루미늄원 분말의 사용량의 합계량 100 질량부에 대해, 마그네시아 (MgO) 환산의 마그네슘원 분말의 사용량은 0.1 질량부 이상 10 질량부 이하인 것이 바람직하다.

상기 원재료 혼합물은 건식 또는 습식으로 혼합하는 것이 바람직하고, 건식 또는 습식에 의한 혼합시에, 분쇄 미디어의 공존하에 분쇄 용기 내에서 분쇄 혼합하는 것도 바람직하다. 상기 분쇄 미디어는, 직경 1 ㎜ 이상 100 ㎜ 이하의 알루미나 비즈 또는 지르코니아 비즈인 것이 바람직하다. 또, 상기 분쇄 용기를 2 ㎜ 이상 20 ㎜ 이하의 진폭 폭으로 진동시키는 것이 바람직하다.

본 발명의 방법에 있어서는, 또한, 원재료 혼합물의 소성 후에 얻어진 티탄산알루미늄계 세라믹스 소성물을 해쇄 (解碎) 하는 공정을 포함하는 것이 바람직하다.

본 발명의 방법에 의하면, 티타늄원 분말, 알루미늄원 분말 및 유리 플릿 등의 규소원 분말을 함유하는 원재료 혼합물을 이용하여, 열팽창 계수가 작은 티탄산알루미늄계 세라믹스를 제조할 수 있다.

도 1 은 본 발명에 있어서 규소원 분말로 사용하는 유리 플릿의 2 차 입자경 (D50) 과 본 발명에 의해 얻어진 티탄산알루미늄계 세라믹스의 열팽창 계수의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 2 는 본 발명에 있어서 규소원 분말로 사용하는 유리 플릿의 2 차 입자경 (D90) 과 본 발명에 의해 얻어진 티탄산알루미늄계 세라믹스의 열팽창 계수의 관계를 나타내는 그래프이다.

(원재료 혼합물)

본 발명에서 사용되는 원재료 혼합물은, 원재료 분말인 1 종 이상의 티타늄원 분말, 1 종 이상의 알루미늄원 분말 및 1 종 이상의 규소원 분말을 함유하는 혼합물이며, 또한 1 종 이상의 마그네슘원 분말을 함유하는 것이 바람직하다. 또한, 본 발명에서는, 마그네시아스피넬 (MgAl₂O₄) 등의 복합 산화물과 같이, 티타늄, 알루미늄 및 마그네슘 중 2 개 이상의 금속 원소를 성분으로 하는 물질도, 각각의 금속원 분말을 혼합한 원재료 혼합물에 포함되는 것으로 한다. 또, 원재료 혼합물에는 티탄산알루미늄이나 티탄산알루미늄마그네슘 자체가 함유되어 있어도 되고, 예를 들어, 원재료 혼합물로서 티탄산알루미늄마그네슘을 사용하는 경우, 티탄산알루미늄마그네슘은, 티타늄원 분말, 알루미늄원 분말 및 마그네슘원 분말을 함유하는 원재료 혼합물에 상당하는 것으로 한다.

(티타늄원 분말)

본 발명에 사용되는 티타늄원 분말은, 티탄 원소를 함유하고 소성에 의해 티탄산알루미늄계 세라믹스를 합성할 수 있는 분말이면 특별히 한정되지 않지만, 바람직하게는 산화티탄의 분말이다. 산화티탄으로서는, 예를 들어, 산화티탄 (IV), 산화티탄 (III), 산화티탄 (II) 등을 들 수 있으며, 산화티탄 (IV) 이 바람직하게 사용된다. 산화티탄은 결정성이어도 되고, 아모르퍼스여도 된다. 산화티탄 (IV) 이 결정성인 경우, 그 결정형으로서는, 아나타제형, 루틸형, 브루카이트형 등을 들 수 있고, 보다 바람직하게는 아나타제형, 루틸형이다.

티타늄원 분말로서는, 공기 중에서 소성함으로써 티타니아 (산화티탄) 로 유도되는 물질의 분말을 사용할 수도 있다. 이러한 물질로서는, 예를 들어 티타늄염, 티타늄알콕시드, 수산화티타늄, 질화티탄, 황화티탄, 티탄 등을 들 수 있다. 티타늄염으로서 구체적으로는, 3 염화티탄, 4 염화티탄, 황화티탄 (IV), 황화티탄 (VI), 황산티탄 (IV) 등을 들 수 있다. 티타늄알콕시드로서 구체적으로는, 티탄 (IV) 에톡시드, 티탄 (IV) 메톡시드, 티탄 (IV) tert-부톡시드, 티탄 (IV) 이소부톡시드, 티탄 (IV) n-프로폭시드, 티탄 (IV) 테트라이소프로폭시드, 및 이들의 킬레이트화물 등을 들 수 있다.

또한, 티타늄원 분말은, 그 원료 유래 또는 제조 공정에서 혼입되는 불가피적 불순물을 함유하는 것이어도 된다.

티타늄원 분말의 입경은, 특별히 한정되는 것은 아니지만, 다른 분말과 혼합되기 전의 체적 기준에서의 누적 백분율 50 ％ 상당 입자경 (D50) 이 바람직하게는 0.1 ㎛ 이상 20 ㎛ 이하이며, 더욱 바람직하게는 0.1 ㎛ 이상 10 ㎛ 이하, 가장 바람직하게는 0.1 ㎛ 이상 1 ㎛ 이하이다. 또, 체적 기준에서의 누적 백분율 90 ％ 상당 입자경 (D90) 은, 바람직하게는 0.1 ㎛ 이상 20 ㎛ 이하이며, 더욱 바람직하게는 0.1 ㎛ 이상 10 ㎛ 이하, 가장 바람직하게는 0.2 ㎛ 이상 1.5 ㎛ 이하이다.

(알루미늄원 분말)

본 발명에서 사용되는 알루미늄원 분말은, 알루미늄 원소를 함유하고 소성에 의해 티탄산알루미늄계 세라믹스를 합성할 수 있는 분말이면 특별히 한정되지 않지만, 바람직하게는 알루미나이다. 알루미나는 결정성이어도 되고, 아모르퍼스여도 된다. 알루미나가 결정성인 경우, 그 결정형으로서는, γ 형, δ 형, θ 형, α 형 등을 들 수 있고, 바람직하게는 α 형이다.

알루미늄원 분말로서는, 공기 중에서 소성함으로써 알루미나로 유도되는 물질의 분말을 사용할 수도 있다. 이러한 물질로서는, 예를 들어 알루미늄염, 알루미늄알콕시드, 수산화알루미늄, 알루미늄 등을 들 수 있다.

또한, 알루미늄원 분말은, 그 원료 유래 또는 제조 공정에서 혼입되는 불가피적 불순물을 함유하는 것이어도 된다.

알루미늄염은, 무기산의 염 (무기 염) 이어도 되고, 유기산의 염 (유기 염) 이어도 된다. 무기 염으로서는, 질산알루미늄, 질산암모늄알루미늄 등의 질산염, 탄산암모늄알루미늄 등의 탄산염 등을 들 수 있다. 유기 염으로서는, 옥살산알루미늄, 아세트산알루미늄, 스테아르산알루미늄, 락트산알루미늄, 라우르산알루미늄 등을 들 수 있다.

알루미늄알콕시드로서는, 알루미늄이소프로폭시드, 알루미늄에톡시드, 알루미늄sec-부톡시드, 알루미늄tert-부톡시드 등을 들 수 있다.

수산화알루미늄은 결정성이어도 되고, 아모르퍼스여도 된다. 수산화알루미늄이 결정성인 경우, 그 결정형으로서는, 예를 들어, 깁사이트형, 바이어라이트형, 노스트랜다이트형, 베이마이트형, 슈도 베이마이트형 등을 들 수 있다. 아모르퍼스의 수산화알루미늄으로서는, 예를 들어 알루미늄염, 알루미늄알콕시드 등과 같은 수용성 알루미늄 화합물의 수용액을 가수분해하여 얻어지는 알루미늄 가수분해물도 들 수 있다.

알루미늄원 분말의, 다른 분말과 혼합되기 전의 체적 기준에서의 누적 백분율 50 ％ 상당 입자경 (D50) 은, 바람직하게는 1 ㎛ 이상 100 ㎛ 이하이며, 더욱 바람직하게는 10 ㎛ 이상 80 ㎛ 이하, 가장 바람직하게는 20 ㎛ 이상 60 ㎛ 이하이다. 또, 체적 기준에서의 누적 백분율 90 ％ 상당 입자경 (D90) 은, 바람직하게는 1 ㎛ 이상 200 ㎛ 이하이며, 더욱 바람직하게는 10 ㎛ 이상 150 ㎛ 이하, 가장 바람직하게는 30 ㎛ 이상 100 ㎛ 이하이다.

(규소원 분말)

본 발명에서 사용되는 규소원 분말은, 규소 원소를 함유하고 소성에 의해 티탄산알루미늄계 세라믹스를 합성할 수 있는 분말이면 특별히 한정되지 않지만, 바람직하게는 산화규소의 분말이다. 산화규소로서는, 이산화규소, 일산화규소 등을 들 수 있다.

상기 원재료 혼합물에 함유되는 규소원 분말로서는, 공기 중에서 소성함으로써 산화규소 (실리카) 로 유도되는 물질의 분말을 사용할 수도 있다. 이러한 물질로서는, 예를 들어 규산, 탄화규소, 질화규소, 황화규소, 4 염화규소, 아세트산규소, 규산나트륨, 오르토규산나트륨, 장석, 유리 플릿 등을 들 수 있다.

구체적인 규소원 분말로서는, 공업적으로 입수가 용이하고, 성분 조성이 안정적인 등의 점에서 유리 플릿 등이 바람직하게 사용된다. 유리 플릿이란, 유리가 분쇄된 플레이크 또는 분말상의 유리를 말한다. 유리 플릿을 구성하는 유리로서는, 규산 유리 등을 들 수 있고, 일반적인 규산 (이산화규소, SiO₂) 을 주성분 (전체 성분 중 50 질량％ 이상) 으로 하는 규산 유리가 바람직하게 사용된다. 규산 유리의 다른 함유 성분으로서는, 일반적인 규산 유리와 마찬가지로, 알루미나 (Al₂O₃), 산화나트륨 (Na₂O), 산화칼륨 (K₂O), 산화칼슘 (CaO), 마그네시아 (MgO) 를 함유하고 있어도 된다. 유리 자체의 내열수성을 향상시키기 위해서 ZrO₂ 가 함유되어 있는 것이 바람직하고, 첨가량은 0.1 질량％ 이상, 10 질량％ 이하인 것이 바람직하다. 또, 사용하는 유리 플릿은, 얻어지는 티탄산알루미늄계 세라믹스의 내열분해성을 향상시킨다는 관점에서, 굴복점이 700 ℃ 이상인 것을 사용하는 것이 바람직하다.

또, 규소원 분말로서, 알루미늄원 분말을 겸한 분말 등을 사용할 수도 있다. 이와 같은 분말로서는, 예를 들어, 장석 분말을 들 수 있다.

또한, 규소원 분말은, 그 원료 유래 또는 제조 공정에서 혼입되는 불가피적 불순물을 함유하는 것이어도 된다.

규소원 분말의, 다른 분말과 혼합되기 전의 체적 기준에서의 누적 백분율 50 ％ 상당 입자경 (D50) 은 5 ㎛ 이하이며, 바람직하게는 1 ㎛ 이상 5 ㎛ 이하이며, 더욱 바람직하게는 2 ㎛ 이상 4 ㎛ 이하, 가장 바람직하게는 3 ㎛ 이상 4 ㎛ 이하이다. 이와 같은 입자경 분포를 갖는 규소원 분말을 사용함으로써, 1650 ℃ 이하, 바람직하게는 1600 ℃ 이하의 온도에서 소성한 경우에 있어서도, 열팽창 계수가 1 × 10^-6 (K^-1) 이하인 티탄산알루미늄계 세라믹스를 얻을 수 있다.

또한, 규소원 분말의, 다른 분말과 혼합되기 전의 체적 기준에서의 누적 백분율 90 ％ 상당 입자경 (D90) 은, 17 ㎛ 이하인 것이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 10 ㎛ 이상 16 ㎛ 이하, 가장 바람직하게는 12 ㎛ 이상 16 ㎛ 이하이다.

상기와 같은 입자경 분포를 갖는 규소원 분말은, 통상 시판되고 있는 분말의 입자경보다 작은 것이기 때문에, 시판되는 분말 등을 미리 분쇄해 둠으로써 조제되는 것이다. 이 때의 분쇄 방법은, 상기의 입자경 분포를 얻을 수 있는 방법이면 특별히 한정되는 것은 아니지만, 분쇄 용기 내에서 분쇄 미디어의 공존하에 교반함으로써 분쇄를 실시하는 방법을 바람직하게 사용할 수 있다.

구체적으로는, 예를 들어, 분쇄 용기 내에 규소원 분말을 단독으로, 또는 필요에 따라 다른 원료 분말 (특히 모든 원재료 분말) 과 합하여 분쇄 미디어와 함께 투입한 후에, 분쇄 용기를 진동시키거나 회전시키거나 함으로써 분쇄할 수 있다. 규소원 분말과 다른 원재료 분말을 투입하는 경우, 원재료 분말이 혼합됨과 동시에 분쇄된다. 이 때, 분쇄 용기로서는, 통상 스테인리스강 등의 금속 재료로 구성된 것이 이용되며, 내표면이 불소 수지, 실리콘 수지, 우레탄 수지 등으로 코팅되어 있어도 된다. 분쇄 용기의 내용적은, 원재료 분말 및 분쇄 미디어의 합계 용적에 대해 통상 1 용량배 이상 4 용량배 이하, 바람직하게는 1.2 용량배 이상 3 용량배 이하이다.

분쇄 미디어로서는, 예를 들어 직경 1 ㎜ 이상 100 ㎜ 이하, 바람직하게는 5 ㎜ 이상 50 ㎜ 이하의 알루미나 비즈, 지르코니아 비즈 등을 들 수 있다. 분쇄 미디어의 사용량은, 원재료 분말의 합계량 (원재료 분말로서 티탄산알루미늄마그네슘과 같은 복합 산화물 등의 분말을 사용하는 경우에는 그것들을 포함하는 총량. 이하, 동일.) 에 대해, 통상 1 질량배 이상 1000 질량배 이하, 바람직하게는 5 질량배 이상 100 질량배 이하이다.

분쇄 용기를 진동 또는 회전시키기 위해서는, 예를 들어, 진동 밀, 볼 밀, 유성 밀, 고속 회전 분쇄기 (핀 밀 등) 등과 같은 통상적인 분쇄기를 사용할 수 있고, 공업적 규모에서의 실시가 용이한 점에서, 진동 밀이 바람직하게 사용된다. 분쇄 용기를 진동시키는 경우, 그 진폭은 통상 2 ㎜ 이상 20 ㎜ 이하, 바람직하게는 12 ㎜ 이하이다. 분쇄는, 연속식으로 실시해도 되고, 회분식으로 실시해도 되지만, 공업적 규모에서의 실시가 용이한 점에서, 연속식으로 실시하는 것이 바람직하다.

분쇄에 필요로 하는 시간은, 통상 1 분 이상 6 시간 이하이며, 바람직하게는 1.5 분 이상 2 시간 이하, 더욱 바람직하게는 10 분 이상 2 시간 이하, 가장 바람직하게는 20 분 이상 1.5 시간 이하이다. 또, 분쇄 용기 중에 분쇄 보조제, 해교제 등의 첨가제를 첨가해도 된다.

(마그네슘원 분말)

본 발명에서 사용되는 마그네슘원 분말은, 마그네슘 원소를 함유하고 소성에 의해 티탄산알루미늄계 세라믹스를 합성할 수 있는 분말이면 특별히 한정되지 않지만, 예를 들어, 마그네시아 (산화마그네슘) 이다. 또, 마그네슘원 분말로서, 공기 중에서 소성함으로써 마그네시아로 유도되는 물질의 분말을 들 수 있고, 바람직하게는 마그네시아이다.

공기 중에서 소성함으로써 마그네시아로 유도되는 물질로서는, 예를 들어, 마그네슘염, 마그네슘알콕시드, 수산화마그네슘, 질화마그네슘, 금속 마그네슘 등을 들 수 있다. 마그네슘염으로서 구체적으로는, 염화마그네슘, 과염소산마그네슘, 인산마그네슘, 피롤린산마그네슘, 옥살산마그네슘, 질산마그네슘, 탄산마그네슘, 아세트산마그네슘, 황산마그네슘, 시트르산마그네슘, 락트산마그네슘, 스테아르산마그네슘, 살리실산마그네슘, 미리스트산마그네슘, 글루콘산마그네슘, 디메타크릴산마그네슘, 벤조산마그네슘 등을 들 수 있다. 또, 마그네슘알콕시드로서, 구체적으로는 마그네슘메톡시드, 마그네슘에톡시드 등을 들 수 있다.

마그네슘원 분말로서, 마그네슘원 분말에 추가적으로 알루미늄원 분말을 함유하는 분말을 사용할 수도 있다. 이와 같은 분말로서는, 예를 들어, 마그네시아스피넬 (MgAl₂O₄) 의 분말을 들 수 있다.

또한, 마그네슘원 분말은, 그 원료 유래 또는 제조 공정에서 혼입되는 불가피적 불순물을 함유하는 것이어도 된다.

마그네슘원 분말의, 다른 분말과 혼합되기 전의 체적 기준에서의 누적 백분율 50 ％ 상당 입자경 (D50) 은, 바람직하게는 0.5 ㎛ 이상 20 ㎛ 이하이며, 더욱 바람직하게는 1 ㎛ 이상 10 ㎛ 이하이다. 또, 체적 기준에서의 누적 백분율 90 ％ 상당 입자경 (D90) 은, 바람직하게는 1 ㎛ 이상 50 ㎛ 이하이며, 더욱 바람직하게는 5 ㎛ 이상 30 ㎛ 이하이다.

(원재료 혼합물의 조성)

티타니아 환산의 티타늄원 분말의 사용량은, 원재료 혼합물 중에 함유되는 티타니아 (TiO₂) 환산의 티타늄원 분말의 사용량 및 알루미나 (Al₂O₃) 환산의 알루미늄원 분말의 사용량의 합계량 (이하, 「전체 티타니아·알루미나량」 이라고 부른다) 100 질량부 당, 통상 30 질량부 이상 70 질량부 이하이며, 바람직하게는 40 질량부 이상 60 질량부 이하이다. 또, 알루미나 환산의 알루미늄원 분말의 사용량은, 통상 30 질량부 이상 70 질량부 이하이며, 바람직하게는 40 질량부 이상 60 질량부 이하이다.

실리카 (SiO₂) 환산의 규소원 분말의 사용량은, 전체 티타니아·알루미나량 100 질량부에 대해, 통상 0.1 질량부 이상 20 질량부 이하이며, 바람직하게는 0.1 질량부 이상 10 질량부 이하이다.

상기 원재료 혼합물이 또한 마그네슘원 분말을 함유하는 경우, 마그네시아 (MgO) 환산의 마그네슘원 분말의 사용량은, 전체 티타니아·알루미나량 100 질량부에 대해, 통상 0.1 질량부 이상 10 질량부 이하이며, 바람직하게는 0.1 질량부 이상 8 질량부 이하이다.

(원재료 분말의 혼합)

본 발명의 방법에 있어서는, 통상, 상기 각 원재료 분말을 혼합함으로써 원재료 혼합물을 얻을 수 있다. 혼합 방법은, 건식 분위기에서 혼합을 실시하는 방법 (건식 혼합법), 습식 분위기에서 혼합을 실시하는 방법 (습식 혼합법) 중 어느 방법을 사용해도 된다. 또, 이들의 원재료 혼합물에는 미립 티탄산알루미늄 등이 함유되어 있어도 된다.

(1) 건식 혼합법

건식 분위기에서 혼합하는 경우에는, 예를 들어, 상기의 각 원재료 분말을 혼합하여, 액체 매체 중에 분산시키지 않고, 분쇄 용기 내에서 교반하면 되고, 또 분쇄 미디어의 공존하에서 교반함으로써 원재료 분말의 분쇄를 동시에 실시해도 된다.

분쇄 용기로서는 통상, 스테인리스강 등의 금속 재료로 구성된 것이 이용되며, 내표면이 불소 수지, 실리콘 수지, 우레탄 수지 등으로 코팅되어 있어도 된다. 분쇄 용기의 내용적은, 원재료 분말 및 분쇄 미디어의 합계 용적에 대해 통상 1 용량배 이상 4 용량배 이하, 바람직하게는 1.2 용량배 이상 3 용량배 이하이다.

혼합과 동시에 원재료 분말의 분쇄를 실시하는 경우에는, 예를 들어, 분쇄 용기 내에 원재료 분말을 분쇄 미디어와 함께 투입한 후에, 분쇄 용기를 진동시키거나 회전시키거나 함으로써, 원재료 분말이 혼합됨과 동시에 분쇄된다. 분쇄 용기를 진동 또는 회전시키기 위해서는, 예를 들어 진동 밀, 볼 밀, 유성 밀, 고속 회전 분쇄기 (핀 밀 등) 등과 같은 통상적인 분쇄기를 사용할 수 있고, 공업적 규모에서의 실시가 용이한 점에서, 진동 밀이 바람직하게 사용된다. 분쇄 용기를 진동시키는 경우, 그 진폭은 통상 2 ㎜ 이상 20 ㎜ 이하, 바람직하게는 12 ㎜ 이하이다. 분쇄는, 연속식으로 실시해도 되고, 회분식으로 실시해도 되지만, 공업적 규모에서의 실시가 용이한 점에서, 연속식으로 실시하는 것이 바람직하다.

분쇄에 필요로 하는 시간은 통상 1 분 이상 6 시간 이하, 바람직하게는 1.5 분 이상 2 시간 이하이다. 원재료 분말을 건식으로 분쇄함에 있어서는 분쇄 보조제, 해교제 등의 첨가제를 첨가해도 된다.

분쇄 보조제로서는, 예를 들어 메탄올, 에탄올, 프로판올 등의 1 가 알코올류, 프로필렌글리콜, 폴리프로필렌글리콜, 에틸렌글리콜 등의 2 가 알코올류, 트리에탄올아민 등의 아민류, 팔미트산, 스테아르산, 올레산 등의 고급 지방산류, 카본 블랙, 그라파이트 등의 탄소 재료 등을 들 수 있고, 이들은 각각 단독 또는 2 종 이상을 조합하여 사용된다.

첨가제를 사용하는 경우, 그 합계 사용량은, 원재료 분말의 합계량 100 질량부에 대해, 통상 0.1 질량부 이상 10 질량부 이하이며, 바람직하게는 0.5 질량부 이상 5 질량부 이하, 더욱 바람직하게는 0.75 질량부 이상 2 질량부 이하이다.

(2) 습식 혼합법

습식 분위기에서 혼합하는 경우에는, 예를 들어, 규소원 분말 등의 원재료 분말을 용매 중에 분산시킨 상태로 다른 원재료 분말과 혼합하면 되고, 통상은 규소원 분말이 용매에 분산된 상태로 다른 원재료 분말과 혼합된다. 그 때, 용매로서, 통상은 물이 이용되고, 불순물이 적은 점에서, 이온 교환수가 바람직하게 사용된다. 용매의 사용량은, 원재료 분말의 합계량 100 질량부에 대해, 통상 20 질량부 이상 1000 질량부 이하이며, 바람직하게는 30 질량부 이상 300 질량부 이하이다.

습식으로 혼합할 때 용매에는 분산제를 첨가해도 된다. 분산제로서는, 예를 들어 질산, 염산, 황산 등의 무기산, 옥살산, 시트르산, 아세트산, 말산, 락트산 등의 유기산, 메탄올, 에탄올, 프로판올 등의 알코올류, 폴리카르복실산암모늄 등의 계면활성제 등을 들 수 있다. 분산제의 사용량은, 용매의 총량 100 질량부에 대해, 통상 0.1 질량부 이상 20 질량부 이하이며, 바람직하게는 0.2 질량부 이상 10 질량부 이하이다.

또한, 습식 혼합법에 있어서, 규소원 분말 이외의 원재료 분말 (티타늄원 분말, 알루미늄원 분말, 마그네슘원 분말) 도 종류에 따라서는 용매에 용해시키고 나서 혼합하는 경우도 있는데, 용매에 용해시킨 이들 원재료 분말은 용매 증류 제거에 의해 다시 고형분으로 되어 석출된다.

습식 혼합법에 있어서는, 매체 교반 밀, 볼 밀, 진동 밀 등의 분쇄기를 이용하여 혼합하는 것이 바람직하다. 분쇄기를 이용하여 혼합함으로써, 티타늄원 분말, 알루미늄원 분말, 마그네슘원 분말 그리고 유리 플릿 등의 규소원 분말이 함께 분쇄되면서 혼합되어, 조성이 보다 균일한 원재료 혼합물을 얻을 수 있다.

또, 습식 혼합법으로서는, 예를 들어, 통상적인 액체 용매 중에서의 교반 처리만을 실시하는 방법을 들 수 있다. 액체 용매로서는, 예를 들어, 메탄올, 에탄올, 부탄올, 프로판올 등의 1 가 알코올류나, 프로필렌글리콜, 폴리프로필렌글리콜, 에틸렌글리콜 등의 2 가 알코올류 또는 이온 교환수 등을 사용할 수 있으며, 보다 바람직하게는 이온 교환수이다.

또, 습식 혼합법에 있어서도, 분쇄 미디어의 공존하에 분쇄 용기 내에서 교반함으로써 원재료 분말의 분쇄를 동시에 실시해도 된다. 예를 들어, 분쇄 용기 내에 원재료 분말 및 분쇄 미디어를 투입한 후, 분쇄 용기를 진동시키거나 회전시킴으로써 분쇄를 실시해도 된다.

분쇄 용기로서는, 건식 혼합법의 경우와 동일한 용기를 사용할 수 있다. 분쇄 용기의 내용적은, 원재료 분말, 분쇄 미디어, 및 용매의 합계 용적에 대해 통상 1 용량배 이상 4 용량배 이하, 바람직하게는 1.2 용량배 이상 3 용량배 이하이다.

분쇄 미디어의 종류, 사이즈, 및 사용량은 건식 혼합법과 동일하게 할 수 있다.

분쇄 용기를 진동 또는 회전시키기 위해 사용하는 분쇄기, 분쇄 조건 (진폭 폭 등), 및 분쇄에 필요로 하는 시간에 대해서도 건식 혼합법과 동일하게 할 수 있다.

또, 원재료 분말을 습식으로 분쇄함에 있어서, 분쇄 미디어와는 별도로 분쇄 보조제, 해교제 등의 첨가제를 첨가해도 된다.

사용하는 분쇄 보조제의 종류, 및 그 사용량은 건식 혼합법과 동일하게 할 수 있다.

상기 서술한 바와 같은 습식 분위기에서의 혼합을 실시한 후, 용매를 제거함으로써, 본 발명에 사용하는 원재료 혼합물을 얻을 수 있다. 용매의 제거는, 통상, 용매를 증류 제거함으로써 이루어진다. 용매를 제거함에 있어서, 온도 조건, 압력 조건은 한정되지 않고, 실온에서 바람 건조시켜도 되고, 진공 건조시켜도 되며, 가열 건조시켜도 된다. 건조 방법은 정치 건조여도 되고, 유동 건조여도 된다. 가열 건조를 할 때의 온도는 특별히 규정되지 않지만, 통상 50 ℃ 이상 250 ℃ 이하이다. 가열 건조에 사용되는 기기로서 예를 들어, 선반단 건조기, 슬러리 드라이어, 스프레이 드라이어 등을 들 수 있다.

(소성 공정)

본 발명의 방법에 있어서는, 상기 서술한 바와 같이 하여 얻어진 분말상의 원재료 혼합물에 대해, 분말상인 채로 소성을 실시하고 나서 성형체로 해도 되고, 분말상의 원재료 혼합물을 성형한 후에 소성을 실시해도 된다. 또, 분말상의 원재료 혼합물을 소성한 후에 성형체를 얻어, 다시 그 성형체를 소성해도 된다.

소성 온도는, 통상 1300 ℃ 이상, 바람직하게는 1400 ℃ 이상이며, 또, 통상 1650 ℃ 이하, 바람직하게는 1600 ℃ 이하, 더욱 바람직하게는 1550 ℃ 이하이다. 소성 온도까지의 승온 속도는, 특별히 한정되는 것은 아니지만, 통상 1 ℃/시간 이상 500 ℃/시간 이하이다. 또, 소성 도중에 일정 온도로 유지하는 과정을 두어도 된다.

소성은, 통상, 대기 중에서 실시되지만, 사용하는 원재료 분말, 즉, 티타늄원 분말, 알루미늄원 분말 및 마그네슘원 분말과, 규소원 분말의 종류나 사용량비에 따라서는, 질소 가스, 아르곤 가스 등의 불활성 가스 중에서 소성해도 되고, 일산화탄소 가스, 수소 가스 등과 같은 환원성 가스 중에서 소성해도 된다. 또 분위기 중의 수증기 분압을 낮게 하여 소성해도 된다.

소성은, 통상, 관상 전기로, 박스형 전기로, 터널로, 원적외선로, 마이크로파 가열로, 샤프트로, 반사로, 로터리로, 롤러 하스로 등의 통상적인 소성로를 이용하여 실시된다. 소성은 회분식으로 실시해도 되고, 연속식으로 실시해도 된다. 또, 정치식으로 실시해도 되고, 유동식으로 실시해도 된다.

소성에 필요로 하는 시간은, 원재료 혼합물이 티탄산알루미늄계 세라믹스로 천이되기에 충분한 시간이면 되고, 원재료 혼합물의 양, 소성로의 형식, 소성 온도, 소성 분위기 등에 따라 상이하지만, 통상은 10 분 이상 24 시간 이하이다.

소성물로서, 덩어리 형상의 티탄산알루미늄계 세라믹스가 얻어지는 경우에는, 다시 그 소성물을 해쇄함으로써 티탄산알루미늄계 세라믹스 분말을 얻을 수 있다. 해쇄는, 예를 들어 핸드 해쇄, 유발 (乳鉢), 볼 밀, 진동 밀, 유성 밀, 매체 교반 밀, 핀 밀, 제트 밀, 해머 밀, 롤 밀 등의 통상적인 해쇄기를 이용하여 실시할 수 있다. 해쇄에 의해 얻어진 티탄산알루미늄계 세라믹스 분말은, 통상적인 방법으로 분급해도 된다.

상기 서술한 방법에 의해, 목적으로 하는 열팽창 계수가 낮은 티탄산알루미늄계 세라믹스의 소성물을 얻을 수 있다.

본 발명의 방법으로 얻어지는 티탄산알루미늄계 세라믹스 (분말 또는 성형체 등) 는, X 선 회절 스펙트럼에 있어서, 티탄산알루미늄의 결정 패턴을 포함하는 것인데, 그 밖에 예를 들어 실리카, 알루미나, 티타니아 등의 결정 패턴을 포함하고 있어도 된다. 티탄산알루미늄계 세라믹스가, 티탄산알루미늄마그네슘 (Al₂ _(1-x)Mg_xTi_(1+x)O₅) 인 경우, 상기 x 의 값은 0.01 이상이며, 바람직하게는 0.01 이상 0.7 이하, 보다 바람직하게는 0.02 이상 0.5 이하이다.

(성형 공정)

원재료 혼합물의 소성 전 또는 소성 후의 성형에는, 통상 사용되는 성형 방법을 사용할 수 있으며, 1 축 성형이나 압출 성형 등이 사용된다. 성형에 사용하는 성형기로서는, 1 축 프레스, 압출 성형기, 타정기, 조립기 (造粒機) 등을 들 수 있다.

압출 성형을 실시할 때는, 원재료 혼합물에 조공제, 바인더, 윤활제나 가소제, 분산제, 용매 등을 첨가하여 성형할 수 있다. 조공제로서는, 그라파이트 등의 탄소재, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리메타크릴산메틸 등의 수지류, 전분, 너트 껍질, 호두 껍질, 콘 등의 식물계 재료, 얼음 또는 드라이 아이스 등등을 들 수 있다. 바인더로서는, 메틸셀룰로오스, 카르복실메틸셀룰로오스, 나트륨카르복실메틸셀룰로오스 등의 셀룰로오스류, 폴리비닐알코올 등의 알코올류, 리그닌술폰산염 등의 염, 파라핀 왁스, 마이크로 크리스탈린 왁스 등의 왁스, EVA, 폴리에틸렌, 폴리스티렌, 액정 폴리머, 엔지니어링 플라스틱 등의 열가소성 수지 등을 들 수 있다. 윤활제나 가소제로서는, 글리세린 등의 알코올류, 카프릴산, 라우르산, 팔미트산, 아라긴산, 올레산, 스테아르산 등의 고급 지방산, 스테아르산알루미늄 등의 스테아르산 금속염 등을 들 수 있다. 용매로서는, 통상 이온 교환수 등의 물이 이용되고, 이온 교환수 등은 온도 조정된 것을 사용하는 것이 바람직하다. 또한, 조공제 또는 바인더는, 물질에 따라서는 조공제와 바인더 양방의 역할을 갖는다. 이와 같은 물질로서는, 성형시에는 입자끼리를 접착시켜 성형체를 보형시킬 수 있고, 그 후의 소성시에 그 물질 자신이 연소되어 공공 (空孔) 을 형성시킬 수 있는 것이면 된다. 이와 같은 물질로서는, 구체적으로는 폴리에틸렌 등이 해당되는 경우가 있다.

원재료 혼합물의 성형에 의해 얻어지는 성형체의 형상은, 특별히 한정되는 것은 아니지만, 예를 들어, 허니콤 구조체, 구상 구조체, 입방 구조체, 장방 블록 구조체 등을 들 수 있고, 이 중에서도 허니콤 구조체인 것이 바람직하다.

실시예

이하, 본 발명을 실시예에 의해 상세하게 설명하는데, 본 발명은 이러한 실시예에 한정되는 것은 아니다. 또한, 이하의 실시예 및 비교예에 대한 각 측정은, 다음의 측정 방법에 의해 실시하였다.

(티탄산알루미늄화율의 측정)

티탄산알루미늄의 티탄산알루미늄화율 (AT 화율) 은, 분말 X 선 회절 스펙트럼에 있어서의 2θ = 27.4°의 위치에 나타나는 피크 (티타니아·루틸상 (110) 면) 의 적분 강도 (I_T) 와, 2θ = 33.7°의 위치에 나타나는 피크 (티탄산알루미늄상 (230) 면 또는 티탄산알루미늄마그네슘상 (230) 면) 의 적분 강도 (I_AT) 로부터, 식 (1) 에 의해 산출하였다.

(열팽창 계수의 측정)

티탄산알루미늄계 세라믹스의 성형 소결체의 열팽창 계수의 값은, 다음의 조작으로 산출하였다. 각 실시예, 비교예에 있어서 해쇄되기 전의 성형 소결체로부터 검체를 잘라낸 후, 200 ℃/h 로 600 ℃ 까지 승온시킨 후, 열기계적 분석 장치 (TMA (SII 테크놀로지 (주) 사 제조 TMA6300) 를 이용하고, 검체를 실온으로부터 1000 ℃ 까지 600 ℃/h 로 승온시켜, 그 사이의 열팽창 계수 (K^-1) 를 측정하였다.

(2 차 입자경의 측정)

2 차 입자경은, 레이저 회절식 입도 분포 측정 장치 (닛키소사 제조 「Microtrac HRA(X-100)」) 에 의해, 체적 기준에서의 누적 백분율 50 ％ 상당 입자경 (D50) 및 90 ％ 상당 입자경 (D90) 으로서 산출하였다.

(실시예 1)

유리 플릿 (타카라 스탠다드 (주) 제조, 제품번호 「CK-0832M2」, D50 : 6.0 ㎛, D90 : 18.4 ㎛) 5000 g 을 알루미나 비즈 (직경 15 ㎜) 80 ㎏ 과 함께 알루미나제 분쇄 용기 (내용적 50 L) 에 투입하였다. 그 후, 분쇄 용기를 진동 밀에 의해 진폭 10 ㎜, 진동수 1200 회/분, 동력 5.5 kW 로 30 분간 진동시킴으로써 분쇄 용기 내의 유리 플릿을 분쇄하여, 규소원 분말을 얻었다. 분쇄 후의 유리 플릿의 D50 은 3.6 ㎛, D90 은 14.6 ㎛ 였다.

산화티탄 분말 (듀퐁 (주), 「R-900」 ; D50 은 0.49 ㎛, D90 은 0.63 ㎛) 3991 g, α 알루미나 분말 (BET 비표면적 0.6 ㎡/g, D50 은 40.2 ㎛, D90 은 70.2 ㎛) 5100 g, 마그네시아 분말 (생고뱅사 제조, 마그네시아스피넬 ; D50 은 5.47 ㎛, D90 은 15.25 ㎛) 546 g, 및 전술한 유리 플릿을 분쇄한 분말 364 g 을, 알루미나 비즈 (직경 15 ㎜) 80 ㎏ 과 함께 알루미나제 분쇄 용기 (내용적 50 L) 에 투입하였다. 이들 산화티탄 분말, α 알루미나 분말, 마그네시아 분말 및 유리 플릿의 혼합물의 합계 용적은 약 10000 ㎤ 였다. 이 때, 원재료 혼합물 중에 함유되는 티타니아 환산의 티타늄원 분말의 사용량 및 알루미나 환산의 알루미늄원 분말의 사용량의 합계량 100 질량부에 대해, 티타니아 환산의 티타늄원 분말의 사용량은 43.9 질량부, 알루미나 환산의 알루미늄원 분말의 사용량은 56.1 질량부, 마그네시아 환산의 마그네슘원 분말의 사용량은 6.0 질량부, 실리카 환산의 규소원 분말의 사용량은 4.0 질량부이다. 그 후, 분쇄 용기를 진동 밀에 의해 진폭 10 ㎜, 진동수 1200 회/분, 동력 5.5 kW 로 30 분간 진동시킴으로써 분쇄 용기 내의 혼합물을 분쇄하여, 원재료 혼합물을 얻었다.

이 원재료 혼합물 3 g 을 1 축 프레스로 0.3 t/㎠ 의 압력하에서 성형함으로써 Φ20 ㎜ 의 성형체를 제작하고, 대기중, 박스형 전기로에 의해 승온 속도 300 ℃/시간으로 1450 ℃ 까지 승온시키고, 동 온도를 4 시간 유지함으로써 소성하였다. 그 후, 실온까지 방랭시켜 성형 소결체를 얻었다. 또, 이 성형 소결체를 유발로 해쇄하여 티탄산알루미늄계 세라믹스의 분말을 얻었다.

(실시예 2)

원재료 혼합물의 소성 온도를 1500 ℃ 로 한 (승온 속도 300 ℃/시간으로 1500 ℃ 까지 승온시키고, 동 온도를 4 시간 유지한) 것 이외에는, 실시예 1 과 동일하게 하여, 티탄산알루미늄계 세라믹스의 성형 소결체 및 분말을 얻었다.

분말 X 선 회절법에 의해, 실시예 1, 2 에서 얻어진 티탄산알루미늄계 세라믹스 분말의 회절 스펙트럼을 얻은 결과, 모두 티탄산알루미늄마그네슘의 결정 피크를 나타냈다. 이 분말의 AT 화율을 구한 결과, 모두 100 ％ 였다. 또, 열팽창 계수의 값을 측정한 결과, 실시예 1 에서는 0.75 × 10^-6 (K^-1), 실시예 2 에서는 0.78 × 10^-6 (K^-1) 이었다.

(실시예 3)

규소원 분말의 조제에 있어서, 유리 플릿 (타카라 스탠다드 (주) 제조, 제품번호 「CK-0832M2」) 의 진동 밀에 의한 분쇄 시간 (진동 시간) 을 60 분간으로 한 것 이외에는, 실시예 1 과 동일하게 하여, 티탄산알루미늄계 세라믹스의 성형 소결체 및 분말을 얻었다. 분쇄 후의 유리 플릿의 D50 은 3.3 ㎛, D90 은 13.3 ㎛ 였다.

(실시예 4)

원재료 혼합물의 소성 온도를 1500 ℃ 로 한 (승온 속도 300 ℃/시간으로 1500 ℃ 까지 승온시키고, 동 온도를 4 시간 유지한) 것 이외에는, 실시예 3 과 동일하게 하여, 티탄산알루미늄계 세라믹스의 성형 소결체 및 분말을 얻었다.

분말 X 선 회절법에 의해, 실시예 3, 4 에서 얻어진 티탄산알루미늄계 세라믹스 분말의 회절 스펙트럼을 얻은 결과, 모두 티탄산알루미늄마그네슘의 결정 피크를 나타냈다. 이 분말의 AT 화율을 구한 결과, 어느 소성 온도도 100 ％ 였다. 또 열팽창 계수의 값을 측정한 결과, 실시예 3 에서는 0.73 × 10^-6 (K^-1), 실시예 4 에서는 0.73 × 10^-6 (K^-1) 이었다.

(비교예 1)

비교예로서, 유리 플릿의 전 (前) 분쇄 처리를 실시하지 않고 원재료 분말을 혼합하는 것 이외에는, 실시예 1 과 동일하게 하여, 티탄산알루미늄계 세라믹스의 성형 소결체 및 분말을 얻었다.

(비교예 2)

비교예로서, 유리 플릿의 전분쇄 처리를 실시하지 않고 원재료 분말을 혼합하는 것 이외에는, 실시예 2 와 마찬가지로 하여, 티탄산알루미늄계 세라믹스의 성형 소결체 및 분말을 얻었다.

분말 X 선 회절법에 의해, 비교예 1, 2 에서 얻어진 분말의 회절 스펙트럼을 얻은 결과, 모두 티탄산알루미늄마그네슘의 결정 피크를 나타냈다. 이 분말의 AT 화율을 구한 결과, 모두 100 ％ 였다. 또, 열팽창 계수의 값을 측정한 결과, 비교예 1 에서는 1.40 × 10^-6 (K^-1), 비교예 2 에서는 1.15 × 10^-6 (K^-1) 이었다.

실시예 1 ∼ 4, 비교예 1, 2 에서 얻어진 각 티탄산알루미늄계 세라믹스 (성형 소성체) 의 열팽창 계수와, 규소원 분말로서 사용되는 유리 플릿의 2 차 입자경 (D50) 의 관계를 소성 온도마다 (실시예 1, 3, 및 비교예 1 은 1450 ℃, 실시예 2, 4, 및 비교예 2 는 1500 ℃) 의 그래프로서 도 1 에 나타냈다. 도 1 로부터 알 수 있는 바와 같이, 유리 플릿의 2 차 입자경 (D50) 이 약 5 ㎛ 이하 (바람직하게는 약 4 ㎛ 이하) 인 경우에 열팽창 계수가 1 × 10^-6 K^-1 이하로 되었다.

도 1 과 마찬가지로, 각 티탄산알루미늄계 세라믹스 (성형 소성체) 의 열팽창 계수와 유리 플릿의 2 차 입자경 (D90) 의 관계를 도 2 에 나타냈다. 도 2 로부터 알 수 있는 바와 같이, 유리 플릿의 2 차 입자경 (D90) 이 약 17 ㎛ 이하 (바람직하게는 약 16 ㎛ 이하) 인 경우에 열팽창 계수가 1 × 10^-6 K^-1 이하로 되었다.

이번 개시된 실시형태 및 실시예는 모든 점에서 예시로, 제한적인 것은 아니라고 생각되어야 한다. 본 발명의 범위는 상기한 설명이 아니라 특허 청구의 범위에 의해 나타나며, 특허 청구의 범위와 균등의 의미 및 범위 내에서의 모든 변경이 포함되는 것이 의도된다.

산업상 이용가능성

본 발명의 방법을 이용하여 얻어지는 티탄산알루미늄계 세라믹스의 성형체는, 예를 들어, 도가니, 세터, 갑발, 노재 등의 소성로용 지그, 디젤 엔진, 가솔린 엔진 등의 내연 기관의 배기 가스 정화에 사용되는 배기 가스 필터나 촉매 담체, 맥주 등의 음식물 여과에 사용하는 여과 필터, 석유 정제시에 발생하는 가스 성분, 예를 들어, 일산화탄소, 이산화탄소나 질소, 산소 등을 선택적으로 투과시키기 위한 선택 투과 필터 등의 세라믹스 필터, 기판, 콘덴서 등의 전자 부품 등에 사용된다.

Claims

티타늄원 분말, 알루미늄원 분말 및 규소원 분말을 함유하는 원재료 혼합물을 소성하는 티탄산알루미늄계 세라믹스의 제조 방법으로서,
상기 규소원 분말의 체적 기준에서의 누적 백분율 50 ％ 상당 입자경 (D50) 이 5 ㎛ 이하인 방법.
제 1 항에 있어서,
상기 원재료 혼합물이, 또한 마그네슘원 분말을 함유하는 방법.
제 1 항에 있어서,
상기 소성 온도가 1300 ℃ 이상 1650 ℃ 이하인 방법.
제 1 항에 있어서,
상기 규소원 분말의 체적 기준에서의 누적 백분율 90 ％ 상당 입자경 (D90) 이 17 ㎛ 이하인 방법.
제 1 항에 있어서,
상기 규소원 분말이 유리 플릿인 방법.
제 1 항에 있어서,
상기 티타늄원 분말의 체적 기준에서의 누적 백분율 50 ％ 상당 입자경 (D50) 이 0.1 ㎛ 이상 20 ㎛ 이하인 방법.
제 1 항에 있어서,
상기 알루미늄원 분말의 체적 기준에서의 누적 백분율 50 ％ 상당 입자경 (D50) 이 1 ㎛ 이상 100 ㎛ 이하인 방법.
제 2 항에 있어서,
상기 마그네슘원 분말의 체적 기준에서의 누적 백분율 50 ％ 상당 입자경 (D50) 이 0.5 ㎛ 이상 20 ㎛ 이하인 방법.
제 1 항에 있어서,
원재료 혼합물 중에 함유되는 티타니아 (TiO₂) 환산의 티타늄원 분말의 사용량 및 알루미나 (Al₂O₃) 환산의 알루미늄원 분말의 사용량의 합계량 100 질량부에 대해, 티타니아 환산의 티타늄원 분말의 사용량은 30 질량부 이상 70 질량부 이하이고, 알루미나 환산의 알루미늄원 분말의 사용량은 30 질량부 이상 70 질량부 이하이며, 또한, 실리카 (SiO₂) 환산의 규소원 분말의 사용량은, 0.1 질량부 이상 20 질량부 이하인 방법.
제 2 항에 있어서,
티타니아 (TiO₂) 환산의 티타늄원 분말의 사용량과 알루미나 (Al₂O₃) 환산의 알루미늄원 분말의 사용량의 합계량 100 질량부에 대해, 마그네시아 (MgO) 환산의 마그네슘원 분말의 사용량은 0.1 질량부 이상 10 질량부 이하인 방법.
제 1 항에 있어서,
상기 원재료 혼합물을 건식 또는 습식으로 혼합하는 방법.
제 11 항에 있어서,
건식 또는 습식에 의한 혼합시에, 분쇄 미디어의 공존하에 분쇄 용기 내에서 분쇄 혼합하는 방법.
제 12 항에 있어서,
상기 분쇄 미디어는, 직경 1 ㎜ 이상 100 ㎜ 이하의 알루미나 비즈 또는 지르코니아 비즈인 방법.
제 12 항에 있어서,
상기 분쇄 용기를, 2 ㎜ 이상 20 ㎜ 이하의 진폭 폭으로 진동시키는 방법.
제 1 항에 있어서,
또한, 원재료 혼합물의 소성 후에 얻어진 티탄산알루미늄계 세라믹스 소성물을 해쇄하는 공정을 포함하는 방법.