[發明專利]鈦酸鋁鎂復合陶瓷

無效

• 申請號: 201080032227.4
• 申請日: 2010-07-15
• 公開（公告）號: CN102471170A
• 公開（公告）日: 2012-05-23
• 發明（設計）人: S·伊瓦托;R·亞馬納卡
• 申請（專利權）人: 納幕爾杜邦公司
• 主分類號: C04B35/573
• 分類號: C04B35/573;C04B38/00;C04B35/64
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 王倫偉;李炳愛

發明領域

本發明涉及用于形成顆粒過濾器的鈦酸鋁鎂復合陶瓷及其生產方法，所述復合陶瓷特征在于較高孔隙率、低熱膨脹效率(CTE)、以及其量度用作撓曲強度的高機械強度。

背景技術

顆粒過濾器用于除去顆粒物質(PM)，例如壓縮點火式內燃機(即，柴油機)產生的廢氣中的油煙和灰分。一般來講，在將顆粒捕集在其孔內和其壁上的示例性蜂窩結構過濾器上收集的顆?？赏ㄟ^再生由過濾器除去，所述再生基本上通過加熱或灼熱已收集在過濾器中的顆粒物質進行(通過測量過濾器上游和下游之間的不同壓力并確定是否超過預定量的顆粒物質已積聚在過濾器上)。

長期以來一直期望獲得具有如下性能的柴油顆粒過濾器(DPF)：在高于1,300℃的溫度下具有足夠的抗分解性、高的抗熱沖擊性和高孔隙率。

以下公開可涉及本發明的多個方面，并且可概括如下：

WO2004/039747公開了具有用撓曲強度表示的優異的機械強度并具有用式(1’)表示的鋁、鎂和鈦的元素組成比的鈦酸鋁鎂：

Al_2(1-x)Mg_xTi_(1+x)O₅????(1’)

其中系數x滿足0.1≤x＜1。

加入堿性長石((Na_yK_1-y)AlSi₃O₈，其中y滿足0≤y＜1)以由于其低熔點而增強鈦酸鋁鎂的燒結性。

此類陶瓷被描述為具有低熱膨脹系數以及用撓曲強度表示的更優異的機械強度。

美國專利5,153,153公開了用作柴油機中的顆粒過濾器的包括具有以下組成的摻雜鈦酸鋁和莫來石的燒結陶瓷材料：50-61.5％的Al₂O₃、36-47.5％的鈦酸鹽氧化物、2.5-5％的SiO₂，這三種組分的總和合計為至多100％，并且所述燒結陶瓷材料還包括0.3-1％的MgO、0.015％-0.5％的氧化鐵和至多1％的雜質。然而，此類陶瓷材料的生產耗時且昂貴，并且在整個顆粒過濾器形成期間不可能獲得所需的諸如孔隙率和抗熱沖擊性的特性。這是由于氧化鐵組分在高溫下影響鈦酸鋁鎂陶瓷的強度。此外，期望提供一種鈦酸鋁鎂陶瓷，所述陶瓷通過在1,400-1,700℃的溫度下焙燒包括含鋁化合物、含鈦化合物和含鎂化合物的原材料混合物并隨后將所述原材料混合物碾成細粉(通常理解為平均粒度越小越好)來制備，所述陶瓷實現了用于柴油顆粒過濾器的至少30％的期望空隙率和抗熱沖擊性(其計算為R(抗熱沖擊性)＝σ(陶瓷強度)(1-V)/Eα-正比于陶瓷強度且反比于熱膨脹系數；其中V為泊松比，E為楊氏模量，α為以(1/℃)給出的線性熱膨脹系數)同時避免了已知的鈦酸鋁鎂陶瓷的常規限制。

發明概述

在第一實施方案中，本發明涉及其主要組分以經驗式Mg_xAl_2(1-x)Ti_(1+x)O₅(其中系數x滿足0≤x＜0.1)表示的鈦酸鋁鎂復合陶瓷，包括基于氧化物的重量百分比表示的如下的焙燒原材料：36.0-57.0％的TiO₂；41.5-62.0％的Al₂O₃；和0-2.2％的MgO，其中這三種組分的總和合計為至多100％，以及0-10％的SiO₂。

本發明的第二實施方案涉及制備鈦酸鋁鎂復合陶瓷的方法，所述陶瓷的主要組分以經驗式Mg_xAl_2(1-x)Ti_(1+x)O₅(其中系數x滿足0＜x≤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，其中這三種組分的總和合計為至多100％，以及0-10％的SiO₂，所述方法包括在不低于1,300℃的溫度下焙燒所述原材料。