钛酸铝批料组合物及方法技术

钛酸铝前体批料组合物，其含有再利用的钛酸铝组分，再利用的钛酸铝组分的至少一部分是由再利用的预反应的钛酸铝组合物或者未反应的生坯钛酸铝前体组合物组成的。利用本发明专利技术的批料组合物制造钛酸铝陶瓷制品的方法。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
技术介绍
本专利技术涉及陶瓷制品，更具体地，涉及用于制造包含烧结相钛酸铝成分的陶瓷制品的批料组合物和方法。 在柴油机废气过滤中，堇青石，作为一种低成本、且提供低CTE的材料，是上选材料。自二十世纪八十年代初以来，壁流型多孔堇青石陶瓷过滤器就已用于除去柴油发动机的尾气流中的颗粒。柴油机颗粒过滤器(DPF)完美地结合了低CTE(为了耐热冲击性)、低压降(为了发动机效率)、高过滤效率(为了除去尾气流中的大部分颗粒)、高强度(以便经受住操作、罐装和使用中的振动)和低成本。堇青石存在的问题包括体积热容低和导热系数低，当在特定条件下使过滤器再生时，这会在操作过程中导致温度上升到不可接受的高度，二而且其热耐久性低。再者，柴油机尾气中存在的无机颗粒即灰分能与堇青石发生反应，造成过滤器故障。 钛酸铝陶瓷组合物因其体积热容高近年来成为常规堇青石陶瓷的可行的替代物。钛酸铝能够形成连通孔隙度高、中值孔径大且渗透性高的陶瓷制品，能够在诸如柴油机尾气后处理系统和柴油机颗粒过滤器等高温应用中使用。然而，关于钛酸铝前体组合物的干燥和烧制的难题使得难以获得孔隙度水平较高、尺寸公差小和烧制后无裂缝的钛酸铝陶瓷过滤器。尽管人们已经探索了许多方法来增加钛酸铝的孔隙度，例如添加像马铃薯淀粉和石墨之类的成孔剂，但这些方法造成钛酸铝生产过程整体加工效率下降并且材料成本相应增加。 钛酸铝的生产中存在的另一个难题是在烧制过程中发生(像大象脚)并使尺寸控制成为问题的变形的程度。 其次，无机钛酸铝前体组合物的总原料成本明显高于常规堇青石陶瓷。 因此，为了使钛酸铝的生产经济，本领域需要对生产具有适合用于高温应用(诸如柴油机颗粒过滤系统)所需的物理性质的钛酸铝陶瓷组合物提高产率、减少浪费并最大程度减少总成本。
技术实现思路
本专利技术涉及钛酸铝前体批料组合物和制造钛酸铝陶瓷制品的方法。具体地，至少部分本专利技术的批料组合物由一定量的再利用的钛酸铝成分形成。一方面，再利用的成分可以包含生坯钛酸铝前体成分。另一方面，所述再利用的成分可以包含预反应的钛酸铝陶瓷材料。这些再利用的成分例如可以从已经被认为有缺陷的、并不适合用于所需应用的已成形的钛酸铝生坯和/或陶瓷制品获得。 因此，本专利技术的批料组合物和方法能提供几种解决上述的难题的优势。例如，利用一定量来自于已废弃的部件——无论是未反应的生坯钛酸铝或已反应的钛酸铝陶瓷——的再利用的材料可减少产生的废物的量。在发现本专利技术之前，废弃的部件通常送去垃圾填埋场，牵扯到与此有关的成本。而且，钛酸铝原料较昂贵，所以原料成本总体随被废弃的各部件上升。 另一方面，加入再利用的材料能减少获得具有所需孔隙度水平的陶瓷制品所需成孔剂的量。这不仅能减少与成孔剂添加有关的成本，而且能减少通常取决于或至少部分取决于所用成孔剂的量的烧制周期的长度。 再者，在另一方面，预反应的钛酸铝材料在烧制过程中能起到晶种或成核点的作用。因此，在本专利技术的批料组合物中使用预反应的钛酸铝能使所得增塑的陶瓷前体组合物在较低的烧制温度下烧制和/或减少烧制时间。 根据本专利技术的一个方面，提供一种钛酸铝前体批料组合物，其包含含有氧化铝源、二氧化硅源和二氧化钛源的无机批料组合物；再利用的钛酸铝组合物或生坯钛酸铝前体组合物中的至少一种；烧结助剂；有机粘合剂；和液体媒介物。 根据本专利技术的另一个方面，提供一种钛酸铝前体批料组合物，其包含含有再利用的钛酸铝组合物或生坯钛酸铝前体组合物中的至少一种的无机批料组合物；烧结助剂；有机粘合剂；和液体媒介物。 再一个方面，本专利技术提供生产包含烧结相钛酸铝成分的陶瓷制品的方法。所述方法一般地包含提供本文所述的增塑的钛酸铝前体批料组合物；由该增塑的钛酸铝前体批料组合物形成挤出型生坯；在有效地将该钛酸铝前体组合物转化为包含烧结相钛酸铝的陶瓷组合物的条件下烧制所形成的生坯。 本专利技术的其它方面一部分将在详细说明和随后的权利要求中叙述，一部分可从详细说明中得出，或者可以通过实施本专利技术来获知。应该理解，以上的概述和随后的详细说明都仅仅是示例性和解释性的，不对公开的专利技术构成限制。 专利技术详述 如以上简要归纳，一方面，本专利技术提供适合用于形成包含烧结相钛酸铝成分的陶瓷制品的新型批料组合物。一般地，所述形成陶瓷的新型钛酸铝前体批料组合物包含无机粉末批料、有机粘合剂和液体媒介物。如果需要，还可以在所述批料组合物中加入一种或多种任选的成形助剂，诸如烧结助剂和/或成孔剂。 至少部分所述无机粉末批料由再利用的钛酸铝成分形成。在一个方面，所述再利用的钛酸铝成分是未加工的钛酸铝前体组合物。或者，所述再利用的钛酸铝成分是再利用的预反应的钛酸铝组合物。再者，在另一个方面，所述再利用的钛酸铝成分可以包含未加工的未反应的钛酸铝组合物和预反应的钛酸铝的组合。 如本文中使用的，生坯钛酸铝组合物指基本上干燥且未反应的包含氧化铝源、二氧化硅源和二氧化钛源的增塑的钛酸铝前体组合物。该生坯钛酸铝组合物还可以包含一种或多种任选的成形助剂，诸如烧结助剂和/或成孔剂。示例性的生坯钛酸铝组合物包括在以下专利文献中公开的未反应的形成钛酸铝的前体组合物美国专利第4,483,944、4,855,265、5,290,739、6,620,751、6,942,713和6,849,181号；美国专利申请公开第2004/0020846和2004/0092381号；PCT申请公开WO 2006/015240、WO 2005/046840和WO 2004/011386。 在使用时，所述生坯钛酸铝组合物的量可以是任何需要的量，如果需要，甚至可以高达所述无机批料组合物的约100重量％，但是通常提供的示例性量是高达25重量％和50重量％。因此，在一个方面，所述无机批料组合物基本上由未加工的钛酸铝前体组合物组成。在另一个方面，所述无机批料组合物可以包含其量为所述无机批料组合物的1-50重量％的生坯钛酸铝组合物。 所述生坯钛酸铝组合物优选作为颗粒材料用于所述批料组合物中。虽然所述颗粒状生坯钛酸铝组合物可以具有任何所需的粒度，但是，在一个方面，优选所述颗粒状生坯钛酸铝的中值粒径为10-50μm，包括示例性的15μm、20μm、25μm、30μm、35μm、40μm和45μm的中值粒径。 如上所述，所述再利用的钛酸铝成分或者可以包含再利用的预反应的耐火钛酸铝。为此目的，所述预反应的钛酸铝的量也可以是任何需要的量，最高可达所述无机批料组合物的约100重量％，但是更通常地采用的量是示例性的1重量％至10、15、20、25、35、45或50重量％。因此，在一个方面，所述无机批料组合物可以基本上由再利用的预反应的钛酸铝组合物组成，即，基本上由100重量％再利用的预反应的钛酸铝组成无机批料组合物。在另一个方面，所述无机批料组合物可以包含其量为所述无机批料组合物的1-25重量％的预反应的耐火钛酸铝。 当所述预反应的耐火钛酸铝组合物存在时，其优选作为颗粒材料用于所述批料组合物中。虽然所述颗粒状钛酸铝组合物可以具有任何所需的粒度，但是，在一个方面，优选所述预反应的钛酸铝的中值粒径为8-55μm，包括示例性的10μm、15μm、20μm、25μm、30μm、35μm、40μm、45μm、50μm中值粒径和得自这些示例性数值的任何范围。 除了所述再利用的钛酸本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种制造包含烧结相钛酸铝成分的陶瓷制品的方法，所述方法包括以下步骤：　提供增塑的钛酸铝前体批料组合物，其包含：　含有氧化铝源、二氧化硅源和二氧化钛源的无机批料组合物；再利用的预反应的钛酸铝组合物或生坯钛酸铝前体组合物中的至少一种 ；和烧结助剂；　有机粘结剂；和　液体媒介物；　由所述增塑的钛酸铝前体批料组合物形成挤出型生坯；和　在能将所述钛酸铝前体组合物转化为包含烧结相钛酸铝的陶瓷组合物的条件下烧结所述成形的生坯。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：JP戴，RJ洛克，DL坦南特，CJ沃伦，
申请(专利权)人：康宁股份有限公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]