碳化硅质多孔体、蜂窝结构体及电加热式催化剂载体的制作方法
【专利摘要】本发明提供耐热冲击性高的碳化硅质多孔体。本发明的碳化硅质多孔体含有碳化硅粒子、金属硅和氧化物相，碳化硅粒子彼此之间介由金属硅和氧化物相中的至少一种来结合。此外，氧化物相具有母相和分散相，所述分散相分散在母相中，且所述分散相的热膨胀率高于母相的热膨胀率。这里，氧化物相中的分散相的含有率的下限值优选为1质量％，氧化物相中的分散相的含有率的上限值优选为40质量％。此外，母相优选为堇青石，分散相优选为莫来石。
【专利说明】碳化硅质多孔体、蜂窝结构体及电加热式催化剂载体
【技术领域】
[0001]本发明涉及碳化硅质多孔体、蜂窝结构体及电加热式催化剂载体。
【背景技术】
[0002]由金属硅及氧化物相与碳化硅粒子结合而成的碳化硅质多孔体，因耐热冲击性优秀而被用作催化剂载体、DPF用材料(例如，参照专利文献1、2)。
[0003]现有技术文献
[0004]专利文献
[0005]专利文献1:日本专利第4307781号公报
[0006]专利文献2:日本专利第4398260号公报
【发明内容】
[0007]发明要解决的课题
[0008]近年来，随着尺寸的大型化、孔格结构的复杂化或者使用环境变得更严酷，与以往的碳化硅质多孔体相比，要求更加提高耐热冲击性。这里，作为耐热冲击性的指标的抗热震系数R’，在将断裂强度设为σ、泊松比设为V、热传导率设为Κ、杨氏模量设为Ε、热膨胀系数设为α时,表示为:
[0009]R，= σ.(1-ν).K /E.α
[0010]因此，为了提高耐热冲击性，要求提高强度、降低泊松比、提高热传导率、降低杨氏模量、降低热膨胀系数，需要提高这些中的任一项。
[0011]本发明是为了解决这样的课题而做出的，其主要目的是提供耐热冲击性高的碳化娃质多孔体。
[0012]解决课题的方法
[0013]本发明人等对于含有碳化硅粒子、金属硅、含有堇青石的氧化物相的碳化硅质多孔体进行了多种研究。在这样的多种研究中发现，作为氧化物相，含有堇青石和莫来石且莫来石在堇青石中分散的结构的耐热冲击性优秀。进而发现，氧化物相并不限于在堇青石中分散有莫来石的结构，只要在母相中分散有与母相相比热膨胀率高的分散相即可，从而完成了本发明。
[0014]即，本发明的第I发明是碳化硅质多孔体，其含有碳化硅粒子、金属硅和氧化物相，前述碳化硅粒子彼此之间介由前述金属硅和前述氧化物相中的至少一种来结合。进而，该碳化硅质多孔体的前述氧化物相具有母相和分散相，所述分散相分散在所述母相中，且所述分散相的热膨胀率高于所述母相的热膨胀率。
[0015]本发明的第2发明及第3发明分别是由本发明的第I发明的碳化硅质多孔体构成的蜂窝结构体和电加热式催化剂载体。
[0016]发明效果
[0017]该碳化硅质多孔体与以往的碳化硅质多孔体相比，耐热冲击性优秀。这里，耐热冲击性通过例如在规定的高温维持后取出到室温时是否有裂纹来判断。本发明的第2发明的蜂窝结构体、本发明的第3发明的电加热式催化剂载体，都使用了本发明的第I发明的碳化硅质多孔体，因此，耐热冲击性优秀。
【专利附图】
【附图说明】
[0018]图1是实施例1的碳化硅质多孔体的细微结构的照片。
[0019]图2是比较例4的碳化硅质多孔体的细微结构的照片。
【具体实施方式】
[0020]本发明的第I发明的碳化硅质多孔体含有碳化硅粒子、金属硅和氧化物相，碳化硅粒子彼此之间介由金属硅和氧化物相中的至少一种来结合。此外，本发明的第I发明的碳化娃质多孔体，作为烧结助剂还可以含有硼、碳、金属氧化物，也可以含有B4C、稀土金属的氧化物。作为碳化硅质多孔体的形状，例如可以列举板状、管状、莲藕状、蜂窝状等。在蜂窝状的情形下，例如隔壁厚度的最小值优选为30 μ m,更优选为50 μ m。此外，隔壁厚度的最大值优选为1000 μ m，更优选为500 μ m，特别优选为200 μ m。此外，孔格密度的最小值优选为10孔格/cm2，更优选为20孔格/cm2，特别优选为50孔格/cm2。此外，孔格密度的最大值优选为200孔格/cm2，更优选为150孔格/cm2。
[0021]本发明的第I发明的碳化硅质多孔体的氧化物相具有母相和在母相中分散存在的分散相。此外，分散相与母相相比热膨胀率高。这里，对于母相与分散相之间的热膨胀率(线热膨胀系数)的差没有特别限定，例如优选为1X10_6/K以上1X10_5/K以下。需说明的是，氧化物相可以是结晶质，也可以是非晶质，还可以二者都含有。
[0022]母相优选为含有碱土金属、招和娃的氧化物。作为碱土金属，优选为Mg、Ca、Sr,更优选为Mg。具体而言，可以列举堇青石(Mg2Al4Si5O18)、假蓝宝石(Mg4AlltlSi2O23K钙长石(CaAl2Si2O8)、铝硅酸锶(SrAl2Si2O8)等。其中，优选堇青石。这是因为堇青石的热膨胀率小，能够进一步提闻耐热冲击性。
[0023]分散相优选为含有碱土金属、铝和硅中的I种以上的氧化物。作为碱土金属、铝和硅全部含有的氧化物，可以列举假蓝宝石、钙长石、铝硅酸锶等。作为含有碱土金属、铝和硅中的2种的氧化物，可以列举莫来石(Al6Si2O13)、尖晶石(MgAl2O4)、镁橄榄石(Mg2S14)、原顽辉石(Protoenstatite)(MgS13)等。此外，作为含有碱土金属、招和娃中的I种的氧化物，可以列举方石英(S12)、二氧化硅(S12)、氧化铝(Al2O3)、氧化镁(MgO)等。这些中，分散相优选为莫来石。这是因为其能够提高耐热冲击性。特别是，母相为堇青石时，能够进一步提高耐热冲击性。
[0024]作为参考，在表1中显示了作为母相、分散相所例示的氧化物在室温~800°C附近的线热膨胀系数的概略值。
[0025]表1
[0026]
【权利要求】
1.一种碳化硅质多孔体，其含有碳化硅粒子、金属硅和氧化物相，所述碳化硅粒子彼此之间介由所述金属硅和所述氧化物相中的至少一种来结合， 所述氧化物相具有母相和分散相，所述分散相分散在所述母相中，且所述分散相的热膨胀率高于所述母相的热膨胀率。
2.如权利要求1所述的碳化硅质多孔体，所述氧化物相中的所述分散相的含有率的下限值为I质量％，上限值为40质量％。
3.如权利要求1或2所述的碳化硅质多孔体，所述分散相的平均粒径的下限值为0.1 μ m，上限值为5 μ m。
4.如权利要求1~3任一项所述的碳化硅质多孔体，所述分散相为板状、针状、纤维状。
5.如权利要求1~4任一项所述的碳化硅质多孔体，碳化硅粒子的含有率的下限值为50质量％，上限值为80质量％，金属硅的含有率的下限值为15质量％，上限值为45质量％，氧化物的含有率的下限值为I质量％，上限值为25质量％。
6.如权利要求1~5任一项所述的碳化硅质多孔体，所述母相为含有碱土金属、铝和硅的氧化物，所述分散相为含有碱土金属、铝和硅中的I种以上的氧化物。
7.如权利要求1~6任一项所述的碳化硅质多孔体，所述母相为堇青石。
8.如权利要求1~7任一项所述的碳化硅质多孔体，所述分散相为莫来石。
9.一种蜂窝结构体,其由权利要求1~8任一项所述的碳化娃质多孔体构成。
10.一种电加热式催化剂载体，其使用权利要求1~8任一项所述的碳化硅质多孔体而构成。
【文档编号】B01J27/224GK104185615SQ201380014127
【公开日】2014年12月3日 申请日期:2013年3月28日 优先权日:2012年3月28日
【发明者】富田崇弘, 松岛洁, 井上胜弘, 小林义政 申请人:日本碍子株式会社