本发明专利技术公开了包括焙烧原材料的钛酸铝镁复合陶瓷，所述原材料被表示为基于氧化物的重量百分比36.0-57.0％的TiO2；41.5-62.0％的Al2O3；和0-2.2％的MgO，这三种组分的总和合计为至多100％，和0-10％的SiO2，所述复合陶瓷用于形成颗粒过滤器，并具有较高孔隙率、低热膨胀系数(CTE)和机械强度。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及用于形成颗粒过滤器的钛酸铝镁复合陶瓷及其生产方法，所述复合陶瓷特征在于较高孔隙率、低热膨胀效率(CTE)、以及其量度用作挠曲强度的高机械强度。
技术介绍
颗粒过滤器用于除去颗粒物质(PM)，例如压缩点火式内燃机(即，柴油机)产生的废气中的油烟和灰分。一般来讲，在将颗粒捕集在其孔内和其壁上的示例性蜂窝结构过滤器上收集的颗粒可通过再生由过滤器除去，所述再生基本上通过加热或灼热已收集在过滤器中的颗粒物质进行(通过测量过滤器上游和下游之间的不同压力并确定是否超过预定量的颗粒物质已积聚在过滤器上)。长期以来一直期望获得具有如下性能的柴油颗粒过滤器(DPF):在高于1，3000C 的温度下具有足够的抗分解性、高的抗热冲击性和高孔隙率。以下公开可涉及本专利技术的多个方面，并且可概括如下W02004/039747公开了具有用挠曲强度表示的优异的机械强度并具有用式(1，) 表示的铝、镁和钛的元素组成比的钛酸铝镁Al2(1_x)MgxTi(1+x)05 (1，)其中系数χ满足0. 1彡χ < 1。加入碱性长石((NayIVy)AlSi3O8，其中y满足0彡y < 1)以由于其低熔点而增强钛酸铝镁的烧结性。此类陶瓷被描述为具有低热膨胀系数以及用挠曲强度表示的更优异的机械强度。美国专利5，153，153公开了用作柴油机中的颗粒过滤器的包括具有以下组成的掺杂钛酸铝和莫来石的烧结陶瓷材料50-61.5%的Al203、36-47. 5%的钛酸盐氧化物、2. 5-5%的SiO2，这三种组分的总和合计为至多100%，并且所述烧结陶瓷材料还包括 0. 3-1%的Mg0、0.015% -0.5%的氧化铁和至多的杂质。然而，此类陶瓷材料的生产耗时且昂贵，并且在整个颗粒过滤器形成期间不可能获得所需的诸如孔隙率和抗热冲击性的特性。这是由于氧化铁组分在高温下影响钛酸铝镁陶瓷的强度。此外，期望提供一种钛酸铝镁陶瓷，所述陶瓷通过在1，400-1，700°C的温度下焙烧包括含铝化合物、含钛化合物和含镁化合物的原材料混合物并随后将所述原材料混合物碾成细粉(通常理解为平均粒度越小越好)来制备，所述陶瓷实现了用于柴油颗粒过滤器的至少30%的期望空隙率和抗热冲击性(其计算为R(抗热冲击性)=σ (陶瓷强度)(1-V)/Ea-正比于陶瓷强度且反比于热膨胀系数；其中V为泊松比，E为杨氏模量，α为以(1/°C)给出的线性热膨胀系数)同时避免了已知的钛酸铝镁陶瓷的常规限制。专利技术概述在第一实施方案中，本专利技术涉及其主要组分以经验式MgxAl2a_x)Ti(1+x)05(其中系数 X满足0 < X < 0. 1)表示的钛酸铝镁复合陶瓷，包括基于氧化物的重量百分比表示的如下的焙烧原材料36. 0-57. 0% 的 TiO2 ；41. 5-62. 0 % ^ Al2O3 ；和 0-2. 2% 的 MgO，其中这三种组分的总和合计为至多100%，以及0-10%的Si02。本专利技术的第二实施方案涉及制备钛酸铝镁复合陶瓷的方法，所述陶瓷的主要组分以经验式MgxAl2a_x)Ti(1+x)05(其中系数χ满足0<x彡1)表示，包括基于氧化物的重量百分比表示的如下的原材料36. 0-57. 0%的TiO2 ；41. 5-62. 0 %的Al2O3 ；和0-2. 2%的MgO， 其中这三种组分的总和合计为至多100%，以及0-10%的SiO2，所述方法包括在不低于 1，300°C的温度下焙烧所述原材料。本专利技术的另一个实施方案为包括第一组分的由焙烧包含Ti02、Al203、Mg0和 SiO2的混合物得到的陶瓷，所述第一组分用经验式MgxAl2a_x)Tia+x)05(其中系数X满足 0 ^ χ < 0. 1)表示，所述混合物被表示为基于氧化物的重量百分比36. 0-57. 0%的TiO2 ； 41. 5-62. 0% 的 Al2O3 ；和 0-2. 2% 的 MgO，其中 Ti02、Al203、Mg0 的总和合计为至多 100%，并且添加0-10%的Si02。该陶瓷已表现出具有小于3X10_6(1/K)的热膨胀系数(30-1000°C) 和按陶瓷主体的孔空间的体积计至少28%的孔隙率。此外，申请人也已根据JIS R1601示出本专利技术的陶瓷具有大于约SMPa的挠曲强度。优选本专利技术的陶瓷在1200°C -1700°C范围内的温度下焙烧。本专利技术的另一个实施方案为生产陶瓷的方法，所述方法包括以下步骤a)组合 TiO2, A1203、MgO和SiO2以形成混合物，所述混合物被表示为基于氧化物的重量百分比 36. 0-57. 0% 的 TiO2 ；41. 5-62. 0% 的 Al2O3 ；禾口 0-2. 2% 的 MgO，其中 TiO2, A1203> MgO 总和合计为至多100%，并且添加0-10%的SiO2 ；b)混合所述混合物；b)干燥所述混合物；C)在 12000C -1700°C范围内的温度下焙烧所述混合物。优选的是，干燥步骤是在110°C _130°C的温度下，并且混合在球磨机内以湿法进行。此外，所述混合物可包括碾磨助剂、分散剂、消泡齐U、或它们的一种或多种的组合。本专利技术的方法也可包括以下步骤焙烧之后碾磨陶瓷，将所述碾磨的陶瓷置于模具中，并随后在模具中焙烧所述碾磨的陶瓷以产生成型陶瓷。专利技术详述组成本专利技术的钛酸铝镁复合陶瓷主要包括基于氧化物36-57.0%的含钛化合物、 41. 5-62.0%的含铝化合物、0-2. 2%的含镁化合物，其中这三种组分的总和合计为至多 100%，以及0-10%的含硅化合物，所述复合陶瓷通过混合并焙烧所述化合物的混合物形成。本专利技术的钛酸铝镁复合陶瓷可任选地包括其他添加剂，例如钛酸盐氧化物；氧化铝；氧化镁；氧化硅；MgAl2O4 ；莫来石等，前提条件是它们的存在不会可觉察地或有害地增加复合陶瓷的热膨胀系数。当TiO2含量低于36. 0重量％时，热膨胀系数由于过量的Al2O3而变高。当TiO2含量超过57. 0重量％时，热膨胀系数由于过量的TiO2而变高。以类似的方式，当Al2O3含量低于41. 5重量％时，热膨胀系数由于过量的TiO2而变高，并且当Al2O3含量超过62. 0重量％ 时，热膨胀系数由于过量的Al2O3而变高。至于MgO，当MgO的含量超过2. 2重量％时，不能够获得足够高的孔隙率。此外，至于SiO2,当SiO2含量超过10重量％时，热膨胀系数变高。更优选地，本专利技术的钛酸铝镁复合陶瓷主要包括基于氧化物37. 5-49. 0%的含钛化合物、50. 0-61. 5%的含铝化合物、0-2. 2%的含镁化合物，其中这三种组分的总和合计为至多100%，以及0-10%的含硅化合物。当需要较低的热膨胀系数以便关注抗热冲击性时，钛酸铝镁复合陶瓷除了包括钛酸铝镁本身之外，还尽可能多地不包括其他组分，例如氧化钛；氧化铝；氧化镁；氧化硅； MgAl2O4 ；莫来石等，所述钛酸铝镁以经验式MgxAl2(1_x)Ti(1+x)05(其中系数χ满足0<x<0. 1) 表不。陶瓷材料中含硅化合物的含量优选地在基于氧化物0-7%的范围内。并且当需要高孔隙率以便关注较低压力损失时，本专利技术的钛酸铝镁复合陶瓷主本文档来自技高网...
【技术保护点】
【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：S·伊瓦托，R·亚马纳卡，
申请(专利权)人：纳幕尔杜邦公司，
类型：发明
国别省市：
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