专利名称：钛酸铝系陶瓷的制作方法
技术领域：
本发明涉及高强度的钛酸铝系陶瓷。
背景技术：
钛酸铝系陶瓷是含有钛和铝作为构成元素、且在X射线衍射图谱中具有钛酸铝晶体图案的陶瓷，其作为耐热性优异的陶瓷为人们所知(例如非专利文献1)，一直以来被用作如坩埚之类的烧结用用具(冶具)等。近年来，其作为构成用于捕集在从柴油发动机等内燃机排出的废气中所含的微细的碳颗粒的陶瓷过滤器的材料，在产业上的利用价值不断提
尚O作为所述钛酸铝系陶瓷，已知有将含有二氧化钛等钛源和氧化铝等铝源的粉末状的原料混合物进行烧成的方法(例如专利文献1)。[专利文献1]国际公开第2005/105704号公报
非专利文献 1 Journal of the European Ceramic Soiety 22(2002)P1811 — 1822。
发明内容
本发明的课题在于提供一种表现出良好机械强度的钛酸铝系陶瓷。本发明是将含有1种以上的钛元素、1种以上的铝元素、进而含有1种以上的铬元素和/或1种以上的钨元素的原料混合物进行烧成而得到的钛酸铝系陶瓷。含有上述铬元素的铬源的含量相对于上述原料混合物100质量份优选为0. 001 5质量份，此外，含有上述钨元素的钨源的含量相对于上述原料混合物100质量份优选为 0. 001 1. 0质量份。进一步地，本发明的钛酸铝系陶瓷优选含有镁元素和/或硅元素。本发明的钛酸铝系陶瓷优选含有以组成式[MgxAl2(1_x)Ti(1+x)05](式中；0 < χ < 1) 表示的钛酸铝镁，另外优选上述X的值为0. 01 0. 7。另外，本发明的钛酸铝系陶瓷优选通过在1300 1650°C的温度下进行烧成而得到，另外优选为成形体。本发明的钛酸铝系陶瓷通过相对于原料混合物的总质量100质量份含有0. 001 5质量份含铬元素的铬源和/或0. 001 1. 0质量份含钨元素的钨源，具有良好的机械强度。
具体实施例方式本发明的钛酸铝系陶瓷至少含有钛元素和铝元素，进一步地，其通常相对于原料混合物100质量份含有0. 001 5质量份含铬元素的铬源和/或0. 001 1. 0量份含钨元素的钨源。通过含有这种范围量的上述金属，可以制成机械强度优异的钛酸铝系陶瓷。含铬元素的铬源的含量相对于原料混合物的总质量100质量份，通常为0. 001 5质量份，更优选0. 005 3. 0质量份。另外，含钨元素的钨源的含量相对于原料混合物的总质量100 质量份，通常为0.001 1.0质量份，更优选0.005 0.8质量份。其中，原料混合物是指不仅含有金属原料(即，含有钛元素、铝元素、铬元素、钨元素、镁元素、硅元素的原料)、还含有造孔剂等添加剂(除了造孔剂，还有例如粉碎助剂、抗絮凝剂、溶剂、分散剂、粘合剂、润滑剂、增塑剂等)的全部原料的混合物。另外，本发明的钛酸铝系陶瓷进一步优选含有镁元素。另外，本发明的钛酸铝系陶瓷优选含有以组成式[MgxAl2a_x)Ti(1+x)05](式中；0 < χ < 1)表示的钛酸铝镁。式中，χ的值优选为0.01以上，更优选0.01以上且0.7以下，最优选0.02以上且0.5以下。另外，本发明的钛酸铝系陶瓷进一步优选含有硅。对于本发明的钛酸铝系陶瓷(粉末或成形体等)，在X射线衍射光谱中含有钛酸铝的结晶图案，但除此之外也可以含有例如二氧化硅、氧化铝、二氧化钛等的结晶图案。本发明的陶瓷可以通过将含有钛源、铝源及铬源和/或钨源的原料进行烧成而得到。(钛源)
钛源只要是含有钛元素且通过与铝源一起烧成而能够合成钛酸铝系陶瓷的原料，则没有特别的限制，优选为氧化钛。作为氧化钛，例如可列举出氧化钛(IV)、氧化钛(III)、氧化钛(II)等，优选使用氧化钛(IV)。氧化钛(IV)可以是结晶质，也可以是非晶质。在氧化钛 (IV)为结晶质时，作为其晶型，可列举出锐钛矿型、金红石型、板钛矿型等，更优选为锐钛矿型、金红石型。作为钛源，也可以使用通过将其在空气中烧成而产生二氧化钛(氧化钛)的物质。 作为上述物质，可列举出例如钛盐、钛醇盐、氢氧化钛、氮化钛、硫化钛、钛等。作为钛盐，具体而言，可列举出三氯化钛、四氯化钛、硫化钛(IV)、硫化钛(VI)、硫酸钛(IV)等。作为钛醇盐，具体而言，可列举出乙醇钛(IV)、甲醇钛(IV)、叔丁醇钛(IV)、异丁醇钛(IV)、正丙醇钛 (IV)、四异丙醇钛(IV)以及它们的螯合物等。钛源还可含有来自原料或在制造工序中混入的不可避免的杂质。钛源通常可以使用粉末状的钛源粉末。(铝源)
铝源只要是含有铝元素且通过与钛源一起烧成而能够合成钛酸铝系陶瓷的原料，则没有特别的限制，优选为氧化铝。氧化铝可以为结晶质，也可以为非晶质。在氧化铝为结晶质时，作为其晶型，可列举出Y型、δ型、θ型、α型等，优选为α型。作为铝源，也可以使用通过在空气中烧成而产生氧化铝的物质。作为上述物质，可列举出例如铝盐、铝醇盐、氢氧化铝、铝等。铝盐可以是无机盐，也可以是有机盐。作为无机盐，可列举出硝酸铝、硝酸铵铝等硝酸盐，碳酸铵铝等碳酸盐等。作为有机盐，可列举出草酸铝、醋酸铝、硬脂酸铝、乳酸铝、月桂酸铝等。作为铝醇盐，可列举出异丙醇铝、乙醇铝、仲丁醇铝、叔丁醇铝等。氢氧化铝可以是结晶质，也可以是无定形(非晶质)。在氢氧化铝为结晶质时，作为其晶型，例如可列举出三水铝石型、三羟铝石型、诺三水铝石(7 π 〃卜，>夕。4卜)型、勃姆石型、拟勃姆石型等。作为非晶质的氢氧化铝，还可列举出例如将铝盐、铝醇盐等水溶性铝化合物的水溶液水解而得到的铝水解物。铝源粉末还可含有来自原料或在制造工序中混入的不可避免的杂质。铝源通常可以使用粉末状的铝源粉末。
(铬源)
铬源可以使用含有铬元素且不阻碍通过烧成而生成钛酸铝系陶瓷的物质，可以列举例如铬铁矿、铬镁砖、氧化铬、铬盐、铬络合物、或铬酸盐等。铬源还可以使用金属状铬，除了单体的铬金属之外，也可以使用与铁的合金。用作铬源的铬盐可以是无机盐，也可以是有机盐。无机盐可以列举硝酸铬、硫酸铵铬、铬酸钾、铬酸铅、铬酸锌、铬酸锶等。铬源也可含有来自原料或在制造工序中混入的不可避免的杂质。铬源通常可使用粉末状的铬源粉末。(钨源)
钨源可以使用含有钨元素且不阻碍通过烧成而生成钛酸铝系陶瓷的物质，可以列举例如白钨矿、黑钨矿等的矿物、钨络合物、钨化合物、钨盐(氯化钨、溴化钨、碘化钨等的商化钨等)、钨酸盐、三氧化钨、仲钨酸铵、炭化钨、氮化钨等。钨源也可以使用金属状钨，除了单体的钨金属之外，还可以使用与铁的合金。钨源也可含有来自原料或在制造工序中混入的不可避免的杂质。钨源通常可使用粉末状的钨源粉末。(镁源)
本发明的陶瓷也可以含有镁元素。这种陶瓷可以通过将含有镁源的原料烧成而得到。 镁源只要是含有镁且不阻碍通过烧成而生成钛酸铝系陶瓷、并优选可与钛源及铝源一起产生钛酸铝镁的物质，则没有特别的限制。镁源可以列举例如氧化镁(氧化镁)等之类的、含有通过在空气中烧成而产生氧化镁的物质的粉末，优选氧化镁。作为通过在空气中烧成而产生氧化镁的物质，例如可列举出镁盐、镁醇盐、氢氧化镁、氮化镁、金属镁等。作为镁盐，具体而言，可列举出氯化镁、高氯酸镁、磷酸镁、焦磷酸镁、 草酸镁、硝酸镁、碳酸镁、醋酸镁、硫酸镁、柠檬酸镁、乳酸镁、硬脂酸镁、水杨酸镁、肉豆蔻酸镁、葡糖酸镁、二甲基丙烯酸镁、苯甲酸镁等。此外，作为镁醇盐，具体而言，可列举出甲醇镁、乙醇镁等。镁源还可以使用兼具铝源的原料。这种原料可以列举例如镁氧尖晶石(MgAl2O4)15镁源还可含有来自原料或在制造工序中混入的不可避免的杂质。镁源通常可以使用粉末状的镁源粉末。(硅源)
本发明的陶瓷也可含有硅元素。这种陶瓷可以通过烧成含有硅源的原料而得到。硅源只要是含有硅元素且不阻碍通过烧成而生成钛酸铝系陶瓷的原料，则没有特别地限定，优
选氧化硅。氧化硅可以列举二氧化硅、一氧化硅等。硅源也可以使用通过在空气中烧成而产生氧化硅(二氧化硅)的物质。作为上述物质，可列举出例如硅酸、炭化硅、氮化硅、硫化硅、四氯化硅、醋酸硅、硅酸钠、原硅酸钠、长石、玻璃料等。作为具体的硅源，从在工业上容易获得、成分组成稳定等方面考虑，可适宜使用玻璃料等。玻璃料是指玻璃被粉碎而成的薄片或粉末状的玻璃。作为构成玻璃料的玻璃，可列举出硅酸盐玻璃等，可适宜使用一般的以硅酸(二氧化硅，SiO2)为主要成分(全部成分中超过50质量％)的硅酸盐玻璃。作为硅酸盐玻璃的其他含有成分，与一般的硅酸盐玻璃同样地，也可含有氧化铝(A1203)、氧化钠(Na20)、氧化钾(K20)、氧化钙(CaO)、氧化镁(MgO)。为了提高玻璃本身的耐热水性，优选含有&02，优选添加量为0. 1质量％以上且10质量％以下。另外，硅源还可以使用兼具铝源的原料。这种原料例如可以列举长石。硅源还可含有来自原料或在制造工序中混入的不可避免的杂质。硅源通常可以使用粉末状的硅源粉末。(制造方法)
作为用于得到本发明的钛酸铝系陶瓷的方法，可以使用各种公知的方法，例如可以列举通过将上述各原料的粉末混合，并将所得原料混合物进行烧成而得到钛酸铝系陶瓷的方法。此时，作为将各原料的粉末混合的方法，可以使用各种公知的方法，可以使用在干式氛围下进行混合的方法(干式混合法)、在湿式氛围下进行混合的方法(湿式混合法)的任一
者ο(原料的混合工序)
在干式气氛下进行混合时，例如将上述各原料粉末混合，在粉碎容器内搅拌而不使其分散在液体介质中即可，或者也可通过在粉碎介质的共存下在粉碎容器内进行搅拌而同时进行原料粉末的粉碎。作为粉碎容器，通常可使用由不锈钢等金属材料构成的粉碎容器，其内表面可用含氟树脂、有机硅树脂、聚氨酯树脂等进行涂敷。作为粉碎介质，可列举出例如直径Imm 100mm、优选5mm 50mm的氧化铝珠、氧化锆珠等。在与混合同时进行原料粉末的粉碎时，例如，将原料粉末与粉碎介质一起投入到粉碎容器内，然后使粉碎容器振动或旋转，从而使原料粉末在被混合的同时也被粉碎。为了使粉碎容器振动或旋转，例如可使用如振动磨机、球磨机、行星式磨机、高速旋转粉碎机(销棒粉碎机等)等这样的通常的粉碎机，在工业规模上容易实施的方面，优选使用振动磨机。粉碎所需要的时间通常为1分钟 6小时，优选为1. 5分钟 2小时。在以干式粉碎原料粉末时，可添加粉碎助剂、抗絮凝剂等添加剂。在湿式气氛下混合时，例如使硅源粉末等原料粉末以分散在溶剂中的状态下与其他原料粉末混合即可，通常，硅源粉末以分散在溶剂中的状态与其他原料粉末混合。在以湿式进行混合时在溶剂中可添加分散剂。作为分散剂，可列举出例如硝酸、盐酸、硫酸等无机酸，草酸、柠檬酸、醋酸、苹果酸、乳酸等有机酸，甲醇、乙醇、丙醇等醇类，聚羧酸铵等表面活性剂等。在湿式混合法中，优选使用介质搅拌磨、球磨机、振动磨机等粉碎机进行混合。此外，作为湿式混合法，例如可列举出仅仅在通常的液体溶剂中进行搅拌处理的方法。作为液体溶剂，例如可以使用一元醇类(甲醇、乙醇、丁醇、丙醇等)，二元醇类(丙二醇、聚丙二醇、乙二醇等)的醇类或离子交换水等，更优选为离子交换水。此外，在湿式混合法中，也可通过在粉碎容器内在粉碎介质的共存下进行搅拌而同时进行原料粉末的粉碎。例如，也可将原料粉末和粉碎介质投入到粉碎容器内，然后使粉碎容器振动或旋转，由此进行粉碎。此外，在以湿式粉碎原料粉末时，可以与粉碎介质相独立地添加粉碎助剂、抗絮凝剂等添加剂。在上述的湿式气氛下进行混合后，除去溶剂，由此可得到原料的混合物。
(烧成工序)
在本发明的制造方法中，对于如上述得到的粉末状的原料混合物，可以以粉末状的状态烧成后制成成形体，也可将原料混合物成形后进行烧成。此外，还可以将粉末状的原料混合物烧成后得到成形体，进而将该成形体进行烧成。烧成温度通常为1300°C以上，优选为1400°C以上，此外，通常为1650°C以下，优选为1550°C以下。到烧成温度为止的升温速度没有特别的限制，通常为1°C /小时 500°C / 小时。此外，在烧成中途可设置保持一定温度的过程。到室温为止的降温速度没有特别的限制，通常为1°C /小时 500°C /小时。烧成通常在大气中进行，但根据所使用的原料粉末(即钛源粉末、铝源粉末、铬源粉末、钨源粉末、镁源粉末和硅源粉末)的种类、使用量比，可在氮气、氩气等惰性气体中进行烧成，也可在一氧化碳气体、氢气等之类的还原性气体中进行烧成。此外，也可以减低气氛中的水蒸汽分压进行烧成。烧成通常使用管状电炉、箱式电炉、隧道式炉、远红外线炉、微波加热炉、竖井式炉、反射炉、旋转炉、辊底式加热炉等惯用的烧成炉进行。烧成可以间歇式进行，也可以连续式进行。此外，可以静置式进行，也可以流动式进行。烧成所需要的时间，只要是用于使原料混合物转化为钛酸铝系陶瓷的足够的时间即可，其根据原料混合物的量、烧成炉的形态、烧成温度、烧成气氛等有所不同，通常为10 分钟 24小时。在得到块状的钛酸铝系陶瓷作为烧成物时，通过对该烧成物进一步进行破碎，从而能够得到钛酸铝系陶瓷粉末。破碎可使用例如手摇砂轮、研钵、球磨机、振动磨机、行星式磨机、介质搅拌磨机、销棒粉碎机、喷射式粉碎机、锤磨机、辊式磨粉机等惯用的破碎机来进行。通过破碎得到的钛酸铝系陶瓷粉末可以用通常的方法进行分级。根据上述方法，可以得到目标钛酸铝系陶瓷。(成形工序)
本发明的钛酸铝系陶瓷也可以在烧成前利用通常使用的成形方法来制成成形体。成形方法可以列举例如单轴成形、挤出成形等。作为成形中所使用的成形机，可列举出单轴挤压机、挤出成形机、压片机造粒机等。在进行挤出成形时，可以在原料混合物中添加造孔剂、粘合剂、润滑剂或增塑剂、 分散剂、溶剂等进行成形。作为造孔剂，可列举出石墨等碳材料，聚乙烯、聚丙烯、聚甲基丙烯酸甲酯等树脂类，淀粉、坚果壳、胡桃壳、玉米等植物系材料，冰或干冰等。作为粘合剂，可列举出甲基纤维素、羧甲基纤维素、羧甲基纤维素钠等纤维素类，聚乙烯醇等醇类，木质素磺酸盐等盐，石蜡、微晶蜡等蜡，EVA、聚乙烯、聚苯乙烯、液晶聚合物、工程塑料等热塑性树脂等。作为润滑剂、增塑剂，可列举出甘油等醇类，辛酸、月桂酸、棕榈酸、藻酸、油酸、硬脂酸等高级脂肪酸，硬脂酸铝等硬脂酸金属盐等。作为溶剂，通常使用离子交换水等水，离子交换水等优选使用经过温度调节后的离子交换水。应予说明，根据物质不同而兼具造孔剂和粘合剂两者的作用。作为这样的物质，只要是在成形时使颗粒之间彼此粘接而能够保持成形体，并且在其后的烧成时该物质本身燃烧而能够形成空孔的物质即可，具体而言，可以列举聚乙烯等。通过原料混合物的成形而得到的成形体的形状，没有特别的限制，例如可列举出蜂窝结构体、球状结构体、立方结构体、矩形块状结构体等，其中，优选为蜂窝结构体。并且， 在挤出成形时，由于与原料混合物的混炼相伴的金属的磨损，导致有不锈钢等的金属片从挤出成形装置的表面混入到原料和成形体中的可能性。
实施例以下，通过实施例详细说明本发明，但本发明不受这些实施例的限制。(钛酸铝化率的测定)
根据式(3)，由粉末X射线衍射图谱的2Θ =27.4°的位置出现的峰[归属于二氧化钛·金红石相面]的积分强度(It)和2 θ = 33. 7°的位置出现的峰[归属于钛酸铝相面或钛酸铝镁相面)的积分强度(ΙΑΤ)，求出各实施例、比较例得到的钛酸铝系陶瓷中的钛酸铝 (镁)化率(以下称为“AT化率”)，
AT 化率(％)= IOOXIat/ (Iat+ It) ... (3)。(钛酸铝系陶瓷成形体的机械强度测定)
各实施例、比较例中得到的钛酸铝系陶瓷成形体(将原料混合物的成形体烧成而得的物质)的机械强度(三点弯曲强度)用按照JIS R 1601的方法测定。(实施例1)
原料粉末使用以下粉末。各成分的“质量份”是将原料粉末的总量设为100质量份时的值。<原料粉末>
(1)铝源粉末
氧化铝粉末(刚玉型结晶)23质量份
(2)钛源粉末
氧化钛粉末(金红石型结晶)39质量份
(3)铬源粉末
硝酸铬2质量份
(4)镁源粉末
镁氧尖晶石粉末15质量份
(5)硅源粉末
玻璃料(夕力，7夕 > 夕·一 K社制“CK0832，，)3质量份
(6)添加剂
聚乙烯粉末9质量份
甲基纤维素系粉末9质量份
将铝源粉末、钛源粉末、铬源粉末、镁源粉末和硅源粉末(总量IOOg)和添加剂(总量 122g)与氧化铝珠[直径15mm] 500g —起加入到塑料制容器[内容积1 L]中。然后，利用球磨机将容器以SOrpm旋转4小时，由此将容器内的原料混合，得到原料混合物。将得到的原料混合物中的5g加入到氧化铝制坩埚中，在大气中经过10 250小时的时间，以300°C/ h的升温速度升温至最高温度1450°C，最高温度的保持时间(烧成时间)设为4小时，在电炉内烧成，之后以300°C /h的降温速度冷却至室温，得到本发明的钛酸铝系陶瓷。通过粉末X射线衍射法得到该粉末的衍射图谱，结果该粉末显示出钛酸铝镁的结晶峰。求出该粉末的AT化率，结果为100%。另外，将本例中得到的上述原料混合物2g利用单轴挤压机在0. 3t/cm2的压カ下 成形，由此制作长度约50mm、宽度约4mm、厚度约3mm的成形体。接着，将该成形体利用箱式 电炉以300°C /h的升温速度、在1450°C下烧成4小吋，得到钛酸铝系陶瓷成形体。然后，以 3000C /h的降温速度冷却至室温，将钛酸铝系陶瓷成形体从电炉中取出。该钛酸铝系陶瓷 成形体的三点弯曲强度为6. 7MPa。另外，得到的钛酸铝系陶瓷以組成式MgxAl2a_x)Ti(1+x)05 表示时，X的值为0. M。(实施例2)
原料粉末使用以下。各成分的“质量份”是将原料粉末的总量设为100质量份时的值。<原料粉末>
(1)铝源粉末
氧化铝粉末(刚玉型結晶)M质量份
(2)钛源粉末
氧化钛粉末(金红石型結晶)40质量份
(3)钨源粉末
氧化钨0. 4质量份
(4)镁源粉末
镁氧尖晶石粉末15质量份
(5)硅源粉末
玻璃料(タヵラスタンダード社制“CK0832，，)3. 2质量份
(6)添加剂
聚乙烯粉末9.1质量份
甲基纤维素系粉末8. 9质量份
将铝源粉末、钛源粉末、钨源粉末、镁源粉末和硅源粉末(总量IOOg)以及添加剂以上述 比例与氧化铝珠[直径15mm] 500g—起加入到塑料制容器[内容积1 L]中。然后，利用球 磨机将容器以SOrpm旋转4小吋，由此将容器内的原料混合，得到原料混合物。将得到的原 料混合物中的5g加入到氧化铝制坩埚中，在大气中经过10 250小时的时间，以300°C / h的升温速度升温至最高温度1450°C，最高温度的保持时间设为4小吋，在电炉内烧成，以 3000C /h的降温速度冷却至室温，得到本发明的钛酸铝系陶瓷。通过粉末X射线衍射法得到该粉末的衍射图谱，结果该粉末显示出钛酸铝镁的结 晶峰。求出该粉末的AT化率，结果为100%。另外，将本例中得到的上述原料混合物2g利用单轴挤压机在0. 3t/cm2的压カ下 成形，由此制作长度约50mm、宽度约4mm、厚度约3mm的成形体。接着，将该成形体利用箱式 电炉以300°C /h的升温速度、在1450°C下烧成4小吋，得到钛酸铝系陶瓷成形体。然后，以 3000C /h的降温速度冷却至室温，将钛酸铝系陶瓷成形体从电炉中取出。该钛酸铝系陶瓷 成形体的三点弯曲强度为6. 4MPa。另外，得到的钛酸铝系陶瓷以組成式MgxAl2a_x)Tia+x)05 表示时，X的值为0. M。(比较例1)
原料粉末使用以下。各成分的“质量份”是将原料粉末的总量设为100质量份时的值。
<原料粉末>
(1)铝源粉末
氧化铝粉末(刚玉型结晶)
(2)钛源粉末
氧化钛粉末(金红石型结晶)
23质量份
39质量份
(3)钴化合物硝酸钴
2质量份
(4)镁源粉末镁氧尖晶石粉末
(5)硅源粉末
玻璃料(夕力，7夕 > 夕·一卜·'社制“CK0832，，)
15质量份
3质量份
(6)添加剂聚乙烯粉末
9质量份 9质量份
甲基纤维素系粉末
将铝源粉末、钛源粉末、钴化合物、镁源粉末和硅源粉末(总量IOOg)以及添加剂(总量 122g)与氧化铝珠[直径15mm] 500g —起加入到塑料制容器[内容积1 L]中。然后，利用球磨机将容器以SOrpm旋转4小时，由此将容器内的原料混合，得到原料混合物。将得到的原料混合物中的5g加入到氧化铝制坩埚中，在大气中经过10 250小时的时间，以300°C / h的升温速度升温至最高温度1450°C，最高温度的保持时间设为4小时，在电炉内烧成，以 3000C /h的降温速度冷却至室温，得到本发明的钛酸铝系陶瓷。利用粉末X射线衍射法，得到该粉末的衍射光谱，结果该粉末表现出钛酸铝镁的结晶峰。求得该粉末的AT化率，结果为100%。另外，将本例中得到的上述原料混合物2g利用单轴挤压机在0. 3t/cm2的压力下成形，由此制作长度约50mm、宽度约4mm、厚度约3mm的成形体。接着，将该成形体利用箱式电炉以300°C /h的升温速度、在1450°C下烧成4小时，得到钛酸铝系陶瓷成形体。然后，以 3000C /h的降温速度冷却至室温，将钛酸铝系陶瓷成形体从电炉中取出。该钛酸铝系陶瓷成形体的三点弯曲强度为5. 6MPa。另外，得到的钛酸铝系陶瓷以组成式MgxAl2a_x)Ti(1+x)05 表示时，χ的值为0. M。(比较例2)
原料粉末使用以下。各成分的“质量份”是将原料粉末的总量设为100质量份时的值。<原料粉末>
(1)铝源粉末
氧化铝粉末(刚玉型结晶)23质量份
(2)钛源粉末
氧化钛粉末(金红石型结晶)39质量份
(3)镍化合物
硝酸镍2质量份
(4)镁源粉末
镁氧尖晶石粉末15质量份(5)硅源粉末
玻璃料(夕力，7夕 > 夕·一卜·'社制“CK0832，，)
3质量份
(6)添加剂聚乙烯粉末
9质量份 9质量份
甲基纤维素系粉末
将铝源粉末、钛源粉末、镍化合物、镁源粉末和硅源粉末(总量IOOg)以及添加剂(总量 122g)与氧化铝珠[直径15mm] 500g —起加入到塑料制容器[内容积1 L]中。然后，利用球磨机将容器以SOrpm旋转4小时，由此将容器内的原料混合，得到原料混合物。将得到的原料混合物中的5g加入到氧化铝制坩埚中，在大气中经过10 250小时的时间，以300°C / h的升温速度升温至最高温度1450°C，最高温度的保持时间设为4小时，在电炉内烧成，之后以300°C /h的降温速度冷却至室温，得到本发明的钛酸铝系陶瓷。利用粉末X射线衍射法，得到该粉末的衍射光谱，结果该粉末表现出钛酸铝镁的结晶峰。求得该粉末的AT化率，结果为100%。另外，将本例中得到的上述原料混合物2g利用单轴挤压机在0. 3t/cm2的压力下成形，由此制作长度约50mm、宽度约4mm、厚度约3mm的成形体。接着，将该成形体利用箱式电炉以300°C /h的升温速度、在1450°C下烧成4小时，得到钛酸铝系陶瓷成形体。然后，以 3000C /h的降温速度冷却至室温，将钛酸铝系陶瓷成形体从电炉中取出。该钛酸铝系陶瓷成形体的三点且上述烧成体的弯曲强度为5. 4MPa。另外，得到的钛酸铝系陶瓷以组成式 MgxAl2(1_x)Ti(1+x)O5 表示时，χ 的值为 0. 24。(比较例3)
原料粉末使用以下。各成分的“质量份”是将原料粉末的总量设为100质量份时的值。<原料粉末>
(1)铝源粉末
氧化铝粉末(刚玉型结晶)M质量份
(2)钛源粉末
氧化钛粉末(金红石型结晶)40质量份
(3)镁源粉末
镁氧尖晶石粉末15质量份
(4)硅源粉末
玻璃料(夕力，7夕 > 夕·一 K社制“CK0832，，)3. 2质量份
(5)添加剂
聚乙烯粉末9.1质量份
甲基纤维素系粉末8. 9质量份
将铝源粉末、钛源粉末、镁源粉末和硅源粉末(总量IOOg)以及添加剂(总量120g)与氧化铝珠[直径15mm] 500g —起加入到塑料制容器[内容积1 L]中。然后，利用球磨机将容器以SOrpm旋转4小时，由此将容器内的原料混合，得到原料混合物。将得到的原料混合物中的5g加入到氧化铝制坩埚中，在大气中经过10 250小时的时间，以300°C /h的升温速度升温至最高温度1450°C，最高温度的保持时间设为4小时，在电炉内烧成，之后以300°C / h的降温速度冷却至室温，得到本发明的钛酸铝系陶瓷。
利用粉末X射线衍射法，得到该粉末的衍射光谱，结果该粉末表现出钛酸铝镁的结晶峰。求得该粉末的AT化率，结果为100%。另外，将本例中得到的上述原料混合物2g利用单轴挤压机在0. 3t/cm2的压力下成形，由此制作长度约50mm、宽度约4mm、厚度约3mm的成形体。接着，将该成形体利用箱式电炉以300°C /h的升温速度、在1450°C下烧成4小时，得到钛酸铝系陶瓷成形体。然后，以 3000C /h的降温速度冷却至室温，将钛酸铝系陶瓷成形体从电炉中取出。该钛酸铝系陶瓷成形体的三点弯曲强度为5. 7MPa。另外，得到的钛酸铝系陶瓷以组成式MgxAl2a_x)Ti(1+x)05 表示时，χ的值为0. M。(比较例4)
原料粉末使用以下。各成分的“质量份”是将原料粉末的总量设为100质量份时的值。<原料粉末>
(1)铝源粉末
氧化铝粉末(刚玉型结晶)23质量份
(2)钛源粉末
氧化钛粉末(金红石型结晶)39质量份
(3)钨源粉末
氧化钨2质量份
(4)镁源粉末
镁氧尖晶石粉末15质量份
(5)硅源粉末
玻璃料(夕力，7夕 > 夕·一 K社制“CK0832，，) 3质量份
(6)添加剂
聚乙烯粉末9质量份
甲基纤维素系粉末9质量份
将铝源粉末、钛源粉末、钨化合物、镁源粉末和硅源粉末(总量IOOg)以及添加剂以上述比例与氧化铝珠[直径15mm] 500g —起加入到塑料制容器[内容积1 L]中。然后，利用球磨机将容器以SOrpm旋转4小时，由此将容器内的原料混合，得到原料混合物。将得到的原料混合物中的5g加入到氧化铝制坩埚中，在大气中经过10 250小时的时间，以300°C /h 的升温速度升温至最高温度1450°C，最高温度的保持时间设为4小时，在电炉内烧成，之后以300°C /h的降温速度冷却至室温，得到本发明的钛酸铝系陶瓷。利用粉末X射线衍射法，得到该粉末的衍射光谱，结果该粉末表现出钛酸铝镁的结晶峰。求得该粉末的AT化率，结果为100%。另外，将本例中得到的上述原料混合物2g利用单轴挤压机在0. 3t/cm2的压力下成形，由此制作长度约50mm、宽度约4mm、厚度约3mm的成形体。接着，将该成形体利用箱式电炉以300°C /h的升温速度、在1450°C下烧成4小时，得到钛酸铝系陶瓷成形体。然后，以 3000C /h的降温速度冷却至室温，将钛酸铝系陶瓷成形体从电炉中取出。该钛酸铝系陶瓷成形体的三点弯曲强度为4. IMPa0另外，得到的钛酸铝系陶瓷以组成式MgxAl2a_x)Ti(1+x)05 表示时，χ的值为0. M。(比较例5)原料粉末使用以下。各成分的“质量份”是将原料粉末的总量设为100质量份时的值。<原料粉末>
(1)铝源粉末
氧化铝粉末(刚玉型结晶)23质量份
(2)钛源粉末
氧化钛粉末(金红石型结晶)39质量份
(3)锰化合物
氧化锰2质量份
(4)镁源粉末
镁氧尖晶石粉末15质量份
(5)硅源粉末
玻璃料(夕力，7夕 > 夕·一 K社制“CK0832，，) 3质量份
(6)添加剂
聚乙烯粉末9质量份
甲基纤维素系粉末9质量份
将铝源粉末、钛源粉末、锰化合物粉末、镁源粉末和硅源粉末(总量IOOg)以及添加剂以上述比例与氧化铝珠[直径15mm] 500g —起加入到塑料制容器[内容积1 L]中。然后， 利用球磨机将容器以SOrpm旋转4小时，由此将容器内的原料混合，得到原料混合物。将得到的原料混合物中的5g加入到氧化铝制坩埚中，在大气中经过10 250小时的时间，以 300°C/h的升温速度升温至最高温度1450°C，最高温度的保持时间设为4小时，在电炉内烧成，之后以300°C /h的降温速度冷却至室温，得到本发明的钛酸铝系陶瓷。利用粉末X射线衍射法，得到该粉末的衍射光谱，结果该粉末表现出钛酸铝镁的结晶峰。求得该粉末的AT化率，结果为100%。另外，将本例中得到的上述原料混合物2g利用单轴挤压机在0. 3t/cm2的压力下成形，由此制作长度约50mm、宽度约4mm、厚度约3mm的成形体。接着，将该成形体利用箱式电炉以300°C /h的升温速度、在1450°C下烧成4小时，得到钛酸铝系陶瓷成形体。然后，以 3000C /h的降温速度冷却至室温，将钛酸铝系陶瓷成形体从电炉中取出。该钛酸铝系陶瓷成形体的三点弯曲强度为3. 2MPa。另外，得到的钛酸铝系陶瓷以组成式MgxAl2a_x)Ti(1+x)05 表示时，χ的值为0. M。实施例1中得到的钛酸铝系陶瓷与比较例1 3相比，机械强度高。实施例2中得到的钛酸铝系陶瓷与比较例4 5相比，机械强度高。应当认为在此公开的实施方式和实施例在全部方面为示例性的，而非限制性的内容。理解为本发明的范围不是由上述说明，而是由权利要求的范围来表示，且含有在与权利要求的范围均等意思和范围内的所有变化。产业实用性
本发明的钛酸铝系陶瓷可用于例如坩埚、承烧板、烧盆、炉材等烧成炉用用具；用于柴油发动机、汽油发动机等内燃机的废气净化的废气过滤器或催化剂载体；用于啤酒等饮食品的过滤的过滤器；用于使石油精制时产生的气体成分例如一氧化碳、二氧化碳或氮气、氧气等选择性透过的选择透过过滤器等的陶瓷过滤器；基板、电容器等电子部件等。
权利要求
1.钛酸铝系陶瓷，其是将含有钛元素、铝元素，进而含有铬元素和/或钨元素的原料混合物进行烧成而得到的。
2.权利要求1所述的钛酸铝系陶瓷，其中，含有上述铬元素的铬源的含量相对于上述原料混合物100质量份为0. 001 5质量份。
3.权利要求1所述的钛酸铝系陶瓷，其中，含有上述钨元素的钨源的含量相对于上述原料混合物100质量份为0. 001 1. 0质量份。
4.权利要求1所述的钛酸铝系陶瓷，其中，进而含有镁元素。
5.权利要求1所述的钛酸铝系陶瓷，其中，进而含有硅元素。
6.权利要求4所述的钛酸铝系陶瓷，其含有以组成式[MgxAl2(1_x)Ti(1+x)05](式中；0<x < 1)表示的钛酸铝镁。
7.权利要求6所述的钛酸铝系陶瓷，其中，上述χ的值为0.01 0. 7。
8.权利要求1所述的钛酸铝系陶瓷，其是通过在1300 1650°C的温度下进行烧成而得到的。
9.权利要求1所述的钛酸铝系陶瓷，其为成形体。
全文摘要
本发明的目的在于提供表现出良好的机械强度的钛酸铝系陶瓷。本发明是通过将含有钛元素、铝元素，进而含有铬元素和/或钨元素的原料混合物进行烧成而得到的钛酸铝系陶瓷。优选的钛酸铝系陶瓷是，相对于上述原料混合物100质量份，含有上述铬元素的铬源的含量为0.001～5质量份，含有上述钨元素的钨源的含量为0.001～1.0质量份。
文档编号C04B35/46GK102317232SQ20108000808
公开日2012年1月11日 申请日期2010年2月16日 优先权日2009年2月17日
发明者岩崎健太郎, 根本明欣 申请人:住友化学株式会社