钛酸铝系陶瓷的制备方法

专利名称：钛酸铝系陶瓷的制备方法
技术领域：
本发明涉及以钛酸铝或钛酸铝镁为代表的钛酸铝系陶瓷及其制备方法。尤其是涉 及将以往烧结后分级除去的微粒钛酸铝系陶瓷进行再次烧结来有效利用的钛酸铝系陶瓷 的制备方法。
背景技术：
钛酸铝系陶瓷作为耐热性优异的陶瓷为人们所知。例如，在专利文献 1(W02005/105704号公报)中公开了将粉末状的二氧化钛源与氧化铝源等混合，对得到的 预混合物进行烧结的方法。通过这样的方法得到的钛酸铝系陶瓷通常为块状，通过将其破 碎能够制成粉末。得到的钛酸铝系陶瓷粉末，在加入水等液体成分成为粘土状之后，通过挤 压成型法等方法可成形为成型体。作为成形所用的钛酸铝系陶瓷粉末，优选孔体积小、钛酸 铝系陶瓷的BET比表面积小。但是，钛酸铝系陶瓷在破碎时易于微细化，因此在通过破碎得到的钛酸铝系陶瓷 粉末中含有大量的微粒成分。因此，破碎后的钛酸铝系陶瓷粉末，通常利用筛分等分级操作 除去微粒钛酸铝系陶瓷后用于成形。被除去的微粒钛酸铝系陶瓷不能直接用于成形，全部 浪费掉了。

发明内容
因此，本发明人为了实现微粒钛酸铝系陶瓷的有效利用，进行了悉心研究，结果发 现将其直接烧结，或者与二氧化钛源、氧化铝源以及氧化镁源混合制成预混合物后进行烧 结，能够再次得到块状的钛酸铝系陶瓷，由此完成了本发明。实现上述课题的本发明涉及一种钛酸铝系陶瓷的制备方法，其特征在于将微粒 钛酸铝系陶瓷烧结，或者将微粒钛酸铝系陶瓷成形得到预成型体，将得到的预成型体烧结。另外，本发明还包含钛酸铝系陶瓷的制备方法，其特征在于，将微粒钛酸铝系陶瓷 与二氧化钛源及氧化铝源混合，得到预混合物，根据需要将预混合物成形，将得到的预混合 物烧结。此外，上述微粒钛酸铝系陶瓷除了与二氧化钛源、氧化铝源混合之外，进一步优选 与氧化镁源和/或二氧化硅源混合，得到预混合物。上述二氧化硅源优选为长石或玻璃料。并且在上述制备方法中，上述微粒钛酸铝系陶瓷的最大粒径优选为40 μ m以下。 进一步，上述微粒钛酸铝系陶瓷，优选为粒度分布的D50的值在20μπι以下、且D90的值在 40 μ m以下的钛酸铝系陶瓷。上述微粒钛酸铝系陶瓷还可以含有氧化镁和/或二氧化硅。本发明还包含BET比表面积在0. 4m2/g以下的钛酸铝系陶瓷。另外，本发明还包含钛酸铝系陶瓷粉末的制备方法，其特征在于，将利用上述任一 制备方法得到的钛酸铝系陶瓷、或上述记载的BET比表面积在0. 4m2/g以下的钛酸铝系陶 瓷破碎。进而，本发明还包含孔体积在3.0X10_3cm7g以下的钛酸铝系陶瓷粉末。
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根据本发明的制备方法，由微粒钛酸铝系陶瓷的粉末能够得到块状的钛酸铝系陶瓷。另外，根据本发明的制备方法，能够得到BET比表面积小的钛酸铝系陶瓷。并且将 其破碎为粉末状时，能够得到孔体积小的钛酸铝系陶瓷粉末。
具体实施例方式适用于本发明的制备方法的微粒钛酸铝系陶瓷为钛酸铝系陶瓷的微细粉末。其最 大粒径通常为60 μ m以下，优选为40 μ m以下，相当于质量基准的累积百分率10%的粒径 (DlO)通常为0. 1 μ m以上，优选为0. 5 μ m以上。进一步优选使用D50的值为20 μ m以下、 且D90的值为40 μ m以下的微细粉末。微粒钛酸铝系陶瓷的组成，根据换算为二氧化钛[TiO2]、氧化铝[Al2O3]以及其他 含有的金属的氧化物的结果来确定。相对于按二氧化钛换算的钛含量、按氧化铝换算的铝 含量、以及按其他含有的金属的氧化物换算的金属含量的总量每100质量份，通常按二氧 化钛换算的钛含量为20质量份-60质量份，按氧化铝换算的铝含量为30质量份-70质量 份。优选按二氧化钛换算的钛含量为30质量份-50质量份，按氧化铝换算的铝含量为40 质量份-60质量份。在上述微粒钛酸铝系陶瓷的组成中，也可以含有镁，此时，相对于上述总量每100 质量份，按氧化镁换算的镁含量通常为0. 1质量份-10质量份，优选为0. 5质量份-5质量 份。上述微粒钛酸铝系陶瓷的钛酸铝化率(AT化率)优选大致为70-100%。关于AT 化率，在后述实施例中说明。在上述微粒钛酸铝系陶瓷的组成中，也可以含有硅，此时，相对于上述总量每100 质量份，按二氧化硅换算的硅含量通常为0. 1质量份-20质量份，优选为0. 5质量份-10质 量份，进一步优选为1质量份-5质量份。此外，微粒钛酸铝系陶瓷还可以包含来自原料的、 或者在制造工序中混入的不可避免的杂质。上述微粒钛酸铝系陶瓷，以往烧结后被分级除去，但是本发明通过对微粒钛酸铝 系陶瓷进行再次烧结使其能够有效利用。也即在本发明的钛酸铝系陶瓷的制备方法中，包 含将上述微粒钛酸铝系陶瓷直接烧结的工序，或者优选包含将其与二氧化钛源及氧化铝源 混合得到预混合物，将得到的预混合物烧结的工序。而且，上述微粒钛酸铝系陶瓷，除了与 二氧化钛源及氧化铝源混合外，进一步优选与氧化镁源和/或二氧化硅源混合得到预混合 物，将得到的预混合物烧结。进一步优选将微粒钛酸铝系陶瓷本身，或将上述预混合物成形 得到预成型体，将得到的预成型体烧结。作为二氧化钛源，是指可成为构成钛酸铝系陶瓷的钛成分的化合物，例如可举出 氧化钛。作为氧化钛，可举出例如氧化钛(IV )、氧化钛(III)、氧化钛(II )等，优选使用 氧化钛(IV)。氧化钛(IV)的晶型，可举出锐钛矿型、金红石型、板钛矿型等，也可以是非 晶形，更优选为锐钛矿型、金红石型。二氧化钛源还可以是通过单独在空气中烧结可形成二氧化钛(氧化钛)的化合物 的粉末。作为这样的化合物，可举出例如钛盐、钛醇盐、氢氧化钛、氮化钛、硫化钛、钛金属等。
作为钛盐，具体可举出三氯化钛、四氯化钛、硫化钛(IV)、硫化钛(VI)、硫酸钛 (IV)等。作为钛醇盐，具体可举出乙醇钛(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在本发明中，二氧化钛源可以仅使用1种，也可以并用2种以上。作为二氧化钛源，优选为氧化钛。另外，二氧化钛源可以包含来自原料的、或者在 制造工序中混入的不可避免的杂质。氧化铝源是指成为构成钛酸铝系陶瓷的铝成分的化合物，例如可举出氧化铝(氧 化铝)的粉末。作为氧化铝的晶型，可举出Y型、δ型、θ型、α型等，也可以是无晶形。 作为氧化铝优选为α型的氧化铝。氧化铝源可以是通过单独在空气中烧结可形成氧化铝的化合物。作为这样的化合 物，可举出例如铝盐、烷醇铝、氢氧化铝、金属铝等。铝盐可以是与无机酸形成的无机盐，也可以是与有机酸形成的有机盐。作为铝无 机盐，可具体举出例如硝酸铝、硝酸铵铝等铝硝酸盐；碳酸铵铝等铝碳酸盐等。作为铝有机 盐，可举出例如草酸铝、乙酸铝、硬脂酸铝、乳酸铝、月桂酸铝等。作为烷醇铝，具体可举出例如异丙醇铝、乙醇铝、仲丁醇铝、叔丁醇铝等。作为氢氧化铝的晶型，可举出例如三水铝石型、拜三水铝石型、诺三水铝石型 (norstrandite type)、勃姆石型、拟勃姆石型等，也可以是无定形(非晶形)。作为非晶形 的氢氧化铝，还可举出例如将铝盐、烷醇铝等水溶性铝化合物的水溶液水解而得到的铝水 解物。在本发明中，氧化铝源可以仅使用1种，也可以并用2种以上。作为氧化铝源，优选为氧化铝。另外，氧化铝源可以包含来自原料的、或者在制造 工序中混入的不可避免的杂质。作为氧化镁源，是指成为构成钛酸铝系陶瓷的镁成分的化合物，可举出例如氧化 镁(氧化镁)的粉末。氧化镁源可以是通过单独在空气中烧结可形成氧化镁的化合物。作为这样的化合 物，可举出例如镁盐、镁醇盐、氢氧化镁、氮化镁、金属镁等。作为镁盐，具体可举出氯化镁、高氯酸镁、磷酸镁、焦磷酸镁、草酸镁、硝酸镁、碳酸 镁、乙酸镁、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、安息香酸镁等。作为镁醇盐，可具体举出甲醇镁、乙醇镁等。作为氧化镁源，也可以使用兼有二氧化镁源与氧化铝源的化合物。作为这样的化 合物，可举出例如镁氧尖晶石(MgAl2O4)。在本发明中，氧化镁源可以仅使用1种，也可以并用2种以上。另外，氧化镁源可 以包含来自原料的、或者在制造工序中混入的不可避免的杂质。使用二氧化钛源及氧化铝源、以及优选进一步使用氧化镁源时，通常以粉末状的 物质使用，其使用量分别根据换算为二氧化钛[TiO2]、氧化铝[Al2O3]、氧化镁[MgO]的结果 而确定。使用二氧化钛源及氧化铝源时，相对于按二氧化钛换算的二氧化钛的使用量及按 氧化铝换算的氧化铝的使用量的总量每100质量份，按二氧化钛换算的二氧化钛源的使用量通常为20质量份-70质量份，优选为30质量份-60质量份。使用二氧化钛源及氧化铝源、进一步使用氧化镁源时，相对于按二氧化钛换算的 二氧化钛的使用量、按氧化铝换算的氧化铝的使用量、以及按氧化镁换算的氧化镁的使用 量的总量每100质量份，通常按二氧化钛换算的二氧化钛源的使用量为20质量份-60质量 份，按氧化铝换算的氧化铝源的使用量为30质量份-70质量份，按氧化镁换算的氧化镁源 的使用量为0. 1质量份-10质量份。优选按二氧化钛换算的二氧化钛源的使用量为30质 量份-55质量份，按氧化铝换算的氧化铝源的使用量为35质量份-60质量份，按氧化镁换 算的氧化镁源的使用量为0. 5质量份-10质量份。相对于微粒钛酸铝系陶瓷的使用量，二氧化钛源、氧化铝源以及优选加入的氧化 镁源的总使用量通常为0. 1质量倍-100质量倍，优选为0. 1质量倍-20质量倍，进一步优 选为0.2质量倍-10质量倍。在本发明的制备方法中，将微粒钛酸铝系陶瓷与二氧化钛源、氧化铝源以及优选 加入的氧化镁源混合，得到预混合物，还可以进一步与二氧化硅源混合。通过与二氧化硅源 混合，得到的钛酸铝系陶瓷在机械强度及耐热性方面优异。二氧化硅源为可作为硅成分在钛酸铝系陶瓷中被包含的化合物，可举出例如二氧 化硅、一氧化硅等氧化硅(silica)。作为二氧化硅源，可举出通过单独在空气中烧结可形成二氧化硅的化合物的粉 末。作为这样的化合物，可举出例如硅酸、碳化硅、氮化硅、硫化硅、四氯化硅、乙酸硅、硅酸 钠、原硅酸钠、玻璃料等。由工业性上容易获得的角度出发，优选玻璃料等。作为二氧化硅源，也可以使用兼有氧化铝源的化合物。作为这样的化合物，可举出 例如长石。在本发明中，二氧化硅源可以仅使用1种，也可以并用2种以上。在使用二氧化硅源时，通常以粉末状的物质使用，其使用量根据换算为二氧化硅 [SiO2]的结果来确定。相对于按二氧化钛[TiO2]换算的二氧化钛源的使用量、按氧化铝 [Al2O3]换算的氧化铝源的使用量以及按氧化镁[MgO]换算的氧化镁源的使用量的总量100 质量份，通常为0. 1质量份-20质量份，优选0. 5质量份-10质量份，进一步优选为1质量 份-5质量份。此外，二氧化硅源可以包含来自原料的、或者在制造工序中混入的不可避免 的杂质。在本发明的制备方法中，优选将所述微粒钛酸铝系陶瓷与二氧化钛源及氧化铝源 混合，进一步优选还与氧化镁源及二氧化硅源混合得到预混合物。混合可以干式进行，也可 以湿式进行。混合的顺序没有特殊限定，可以将微粒钛酸铝系陶瓷与二氧化钛源及氧化铝 源同时混合，优选进一步与氧化镁源、二氧化硅源同时混合；也可以在混合二氧化钛源与氧 化铝源、以及优选进一步混合氧化镁源、二氧化硅源后，在得到的混合物中，混合微粒钛酸 铝系陶瓷。在干式混合时，例如使微粒钛酸铝系陶瓷、二氧化钛源及氧化铝源、以及优选加入 的氧化镁源及二氧化硅源不在溶剂中分散的情况下混合即可，通常通过在粉碎容器中与粉 碎介质一起搅拌，边粉碎边混合。作为粉碎容器通常可以使用不锈钢等金属材料制成的容器，其内表面也可以被氟 树脂、硅树脂、聚氨酯树脂等涂覆。相对于原料粉末与粉碎介质的总体积，粉碎容器的内容积通常为1体积倍_4体积倍，优选为1. 2体积倍-3体积倍。作为粉碎介质，可举出例如直径Imm-lOOmm，优选5mm-50mm的氧化铝珠、氧化锆珠 等。相对于原料，也即微粒钛酸铝系陶瓷、二氧化钛源及氧化铝源、以及优选进一步加入的 氧化镁源及二氧化硅源的总使用量，粉碎介质的使用量通常为1质量倍-1000质量倍，优选 为5质量倍-100质量倍。粉碎例如是在粉末容器内投入原料及粉碎介质后，通过使粉碎容器振动或者旋转 来进行。通过使粉碎容器振动或者旋转，原料粉末与粉碎介质一起被搅拌并混合的同时被 粉碎。为了使粉碎容器振动或者旋转，可以使用例如振动磨、球磨机、行星磨、高速旋转粉碎 机等销棒粉碎机等惯用的粉碎机，从工业性规模上易于实施的角度出发，优选使用振动磨。 在使粉碎容器振动时，其振幅通常为2mm-20mm，优选为12mm以下。粉碎可以连续式进行，也 可以间歇式进行，但是从工业性规模上易于实施的角度看，优选连续式进行。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。在干式粉碎原料时，可以加入粉碎助剂、抗絮凝剂等添加剂。作为粉碎助剂，可举出例如甲醇、乙醇、丙醇等醇类；丙二醇、聚丙二醇、乙二醇等 二醇类；三乙醇胺等胺类；棕榈酸、硬脂酸、油酸等高级脂肪酸类；炭黑、石墨等碳材料等， 它们可以分别单独使用或者组合2种以上使用。在使用添加剂时，相对于原料的总使用量，也即微粒钛酸铝系陶瓷、二氧化钛源及 氧化铝源、以及优选进一步加入的氧化镁源、二氧化硅源的总使用量每100质量份，其总使 用量通常为0. 1质量份-10质量份，优选为0. 5质量份-5质量份，进一步优选为0. 75质量 份-2质量份。另一方面，在进行湿式混合时，可以例如将这些原料混合物混合，使其分散在液体 介质中来进行。作为混合机，可以在通常的液体溶剂中仅进行搅拌处理，也可以在粉碎介质 的共存下在粉碎容器内进行搅拌。作为粉碎容器通常可以使用不锈钢等金属材料制成的容器，其内表面也可以被氟 树脂、硅树脂、聚氨酯树脂等涂覆。相对于原料混合物与粉碎介质的总体积，粉碎容器的内 容积通常为1体积倍_4体积倍，优选为1. 2体积倍-3体积倍。在进行湿式混合时，溶剂通常使用水，从杂质少的角度出发，优选离子交换水。但 是，作为溶剂，除此之外，也可以使用例如甲醇、乙醇、丁醇、丙醇等醇类或丙二醇、聚丙二 醇、乙二醇等二醇类等有机溶剂。相对于上述混合物量100质量份，溶剂的使用量通常为20 质量份-1000质量份，优选为30质量份-300质量份。作为粉碎介质，可举出例如直径Imm-lOOmm，优选5mm-50mm的氧化铝珠、氧化锆珠
等。相对于原料混合物的使用量，粉碎介质的使用量通常为1质量倍-1000质量倍，优选为 5质量倍-100质量倍。在对原料混合物进行湿式粉碎时，可添加粉碎助剂，粉碎例如是在粉碎容器内投 入原料混合物及粉碎介质后，通过使粉碎容器振动或旋转、或者利用上述两者来进行。通 过使粉碎容器振动或者旋转，原料混合物与粉碎介质一起被搅拌并混合的同时被粉碎。为 了使粉碎容器振动或者旋转，可以使用例如振动磨、球磨机、行星磨等惯用的粉碎机，从工 业性规模上易于实施的角度出发，优选使用振动磨。在使粉碎容器振动时，其振幅通常为 2mm-20mm，优选为12mm以下。粉碎可以连续式进行，也可以间歇式进行，但是从工业性规模上易于实施的角度看，优选连续式进行。在进行湿式混合时还可以在溶剂中添加分散剂。作为分散剂，可举出例如硝酸、盐 酸、硫酸等无机酸；草酸、柠檬酸、乙酸、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。在使用分散剂时，相对于溶剂每100质量份，其使用量通常为0. 1 质量份-20质量份，优选为0. 2质量份-10质量份。混合后，通过除去溶剂，能够得到均勻混合的上述混合物。溶剂的除去通常通过馏 去溶剂进行。在除去溶剂时，可以在室温下通过风干进行，也可以真空干燥，加热干燥也可以。 干燥方法可以是静置干燥，也可以是流动干燥。加热干燥时的温度没有特别规定，通常为 50°C以上250°C以下。作为加热干燥时所使用的设备，可举出例如棚板式干燥机、泥浆干燥 器、喷雾干燥器等。另外，在湿式混合时，根据使用的氧化铝源的种类不同，有时会溶解于溶剂，溶解 于溶剂的氧化铝源等通过馏去溶剂，再次变成固形成分析出。这样通过将微粒钛酸铝系陶瓷与二氧化钛源及氧化铝源、以及进一步优选加入的 氧化镁源及二氧化硅源混合，得到预混合物，该预混合物是通过烧结可形成钛酸铝系陶瓷 的物质。二氧化钛源、氧化铝源、氧化镁源以及二氧化硅源通常以粉末状包含在预混合物 中。或者也可以将粉末状的上述预混合物成形，制成预成型体，然后进行烧结。通过制 成成型体后进行烧结，能够促进钛酸铝系陶瓷的生成。作为用于成形的成型机，可举出单轴 挤压成型机、单轴挤压机、压片机、造粒机等。在使用单轴挤压成型机时，可以在预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，可举出例如石墨等碳材料；聚乙烯、聚丙烯、聚甲基丙烯酸甲酯等树 脂类；淀粉、果壳、胡桃壳、玉米等植物类材料、冰或干冰等。作为粘合剂，可举出例如甲基纤维素、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。另外，根据物质，也存在兼具造孔剂和粘合剂两者作用 的物质。能够在成形时粘合粒子之间使成型体保形、且在之后进行烧结时其自身燃烧能形 成空孔的物质即属于此类，具体可举出聚乙烯等。作为润滑剂，可举出例如甘油等醇系润滑剂；辛酸、月桂酸、棕榈酸、海藻酸、油酸、 硬脂酸等高级脂肪酸；硬脂酸铝等硬脂酸金属盐等。这样的润滑剂通常也可起到增塑剂的 作用。溶剂通常使用离子交换水，此外还可以使用甲醇、乙醇等醇类。烧结预混合物时的烧结温度通常为1300°C以上，优选为1400°C以上，由得到的钛 酸铝系陶瓷易于破碎的角度出发，通常为1600°C以下，优选为1550°C以下。达到烧结温度 的升温速度没有特别限定，通常为1°C /小时-50(TC /小时。为了提高均勻性，在烧结过程
中可以保持在同一温度。烧结通常在大气中进行。但是，根据所使用的原料粉末，也即二氧化钛源及氧化铝 源、以及优选进一步加入的氧化镁源及二氧化硅源的种类及使用量比，也可以在氮气、氩气
8等惰性气体中进行烧结，在一氧化碳气体、氢气等还原性气体中烧结也可以。另外，也可以 减低氛围中的水蒸气分压进行烧结。烧结通常使用管式电炉、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结炉进行。烧结可以间歇式进行，也可以连续 式进行。另外，可以静置式进行，也可以流动式进行。烧结所需要的时间，只要是对预混合物转化为钛酸铝系陶瓷来说足够的时间就 可以，其根据预混合物的量、烧结炉的形态、烧结温度、烧结氛围等有所不同，通常为10分 钟-24小时。这样就能够得到目标的钛酸铝系陶瓷作为烧结物。烧结物通常以块状得到。利用本发明的制备方法得到的烧结后的钛酸铝系陶瓷，其BET比表面积具有 0. 4m2/g以下这一小的BET比表面积。这里所说的BET比表面积，是指利用BET单点测定法 求得的比表面积。在BET比表面积小的陶瓷中，该陶瓷中的中孔孔容变小，因此陶瓷本身的 强度有望提高，在烧结使用了该陶瓷的成型体时，热处理前后的收缩率有望得到改善等。另 外，得到的钛酸铝系陶瓷烧结体，可以包含来自原料的、或者在制造工序中混入的不可避免 的杂质。进而，通过破碎块状的上述钛酸铝系陶瓷的烧结物，也可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、行星磨、介质搅拌磨机、销棒粉碎机、气流 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。在这样得到的钛酸铝系陶瓷粉末中，包含破碎时产生的微粒成分。可以利用筛选 等方法将其分级而除去微粒成分。进而，也可以加入水等液体形成粘土状之后，通过冲模由 挤压机进行挤压成型这样的挤压成形法等惯用方法进行成形。这样得到的钛酸铝系陶瓷粉末，其孔体积小，在3. OX 10_3Cm7g以下。这里所说的 孔体积，是指利用通常的水银压入法测得的孔体积。如果是孔体积小的陶瓷粉末的话，在烧 结使用了该粉末的成型体时，可期待热处理前后的收缩率的改善。另外，得到的钛酸铝系陶 瓷粉末可以包含来自原料的、或者在制造工序中混入的不可避免的杂质。
实施例以下通过实施例对本发明进行详细说明。但是，本发明不限于这些实施例。另外，各实施例中得到的钛酸铝系陶瓷的钛酸铝化率[AT化率]，由粉末X射线衍 射图谱的2 θ =27. 4°的位置出现的峰[对应于二氧化钛 金红石相(110)面]的积分强 度(It)和2 θ = 33. 7°的位置出现的峰[对应于钛酸铝相(230)面及钛酸铝镁相(230) 面]的积分强度(IAT)，根据式(1)求出。AT 化率(% ) = 100ΧΙΑΤ/(ΙΑΤ+ΙΤ)... (1)钛酸铝系陶瓷的形状，利用扫描型电子显微镜[SEM]进行观察。中心粒径利用激 光衍射式粒度分布测定装置[日机装(株)制“MicrotracHRA(Χ-100) ”]作为相当于质量 基准的累积百分率50%的粒径(D50)而求出。此时，同时求出相当于质量基准的累积百分 率90%的粒径_)。实施例1
作为微粒钛酸铝系陶瓷，将钛酸铝镁破碎使其通过网孔33 μ m的筛，得到最大粒 径为33 μ m、中心粒径(D50)为16. 3 μ m、相当于累积百分率90 %的粒径(D90)为29. 1 μ m 的钛酸铝镁粉末[组成为TiO2 39质量％，Al2O3 56质量％，MgO 1. 4质量％ ]5g。将该钛 酸铝镁粉末与17. 6g的氧化钛(IV )粉末[DuPont，“R-900”]、24. 3g的α氧化铝粉末[住 友化学(株)制，“AES-12”]、1.4g的碳酸镁粉末[神岛化学(株)，“金星”]、1.6g的粉末 状长石[由特殊精矿(株)得到的大平长石、型号“SS-300”、按3102换算的硅含量为67. 1 质量％，按Al2O3换算的铝含量为18. 1质量％]、以及5kg的氧化铝珠[直径15mm] —起投 入到氧化铝制粉碎容器[内容积3.3L]中。这些微粒钛酸铝镁、氧化钛粉末、α氧化铝粉 末、碳酸镁粉末以及长石的混合物的总体积为约50cm3。之后，利用振动磨，在振幅5. 4mm、 振动频率1760次/分钟、动力5. 4kff的条件下使粉碎容器振动2分钟，由此将粉碎容器内 的混合物粉碎，同时进行混合，得到预混合物。将该预混合物中的5g放入到氧化铝制坩埚中，在大气中利用箱式电炉按升温速 度300°C /小时升温到1450°C，保持该温度4小时，由此进行烧结。之后，放凉至室温，得到 烧结物。在研钵中将该烧结物破碎，得到粉末。通过粉末X射线衍射法得到该粉末的X射 线衍射图谱，结果显示出钛酸铝系陶瓷的结晶峰。求出该粉末的AT化率为100%。另外，利 用SEM对该粉末的形状进行观察，发现构成粉末的粒子几乎均为大致球形。实施例2作为微粒钛酸铝系陶瓷，将钛酸铝破碎，使其通过网孔33 μ m的筛，得到最大粒径 为33 μ m、中心粒径(D50)为16. 3 μ m、相当于累积百分率90%的粒径(D90)为29. 1 μ m的 钛酸铝粉末[组成为Ti02 : 39质量％，A1203:56质量％，MgO:1.4质量％]2000g。将该微粒 钛酸铝系陶瓷与3193g的氧化钛粉末[DuPont，“R-900”]、4393g的α氧化铝粉末[一次粒 径4 μ m，二次粒径80 μ m]、124g的氧化镁粉末[Ube Material，“UC-95M”]、以及291g的粉 末状长石[由特殊精矿(株)得到的大平长石、型号“SS-300”]与80kg的氧化铝珠[直径 15mm] 一起投入到氧化铝制粉碎容器[内容积50L]中。这些氧化钛粉末、α氧化铝粉末、 氧化镁粉末以及长石的混合物的总体积为约10000cm3。之后，利用振动磨，在振幅10mm、振 动频率1200次/分钟、动力5. 5kff的条件下使容器振动30分钟，由此将粉碎容器内的混合 物粉碎，得到预混合物。将该预混合物中的5g放入到氧化铝制坩埚中，在大气中利用箱式 电炉按升温速度300°C /小时升温到1500°C，保持该温度4小时，由此进行烧结。之后，放 凉至室温，得到烧结物。得到的烧结物的BET比表面积为0. 29m2/g。将该烧结物破碎，得到 钛酸铝粉末。得到的钛酸铝镁粉末的孔体积为2.9X10_3Cm7g。得到上述粉末的X射线衍 射图谱，其显示出钛酸铝镁的结晶峰。比较例1将3991g的氧化钛粉末[DuPont，“R-900” ]、5491g的α氧化铝粉末[一次粒径 4 μ m，二次粒径80 μ m]、154g的氧化镁粉末[Ube Material，“UC-95M” ]、以及364g的粉末 状长石[由特殊精矿(株)得到的大平长石、型号“SS-300”]与80kg的氧化铝珠[直径 15mm] 一起投入到氧化铝制粉碎容器[内容积50L]中。这些氧化钛粉末、α氧化铝粉末以 及长石的混合物的总体积为约10000cm3。之后，利用振动磨，在振幅10mm、振动频率1200次 /分钟、动力5. 5kff的条件下使容器振动30分钟，由此将粉碎容器内的混合物粉碎，得到预 混合物。将该预混合物中的5g放入到氧化铝制坩埚中，在大气中利用箱式电炉按升温速度3000C /小时升温到150(TC，保持该温度4小时，由此进行烧结。之后，放凉至室温，得到烧 结物。得到的烧结物的BET比表面积为0.38m2/g。将该烧结物破碎，得到钛酸铝粉末。得 到的钛酸铝粉末的孔体积为3. 3X 10_3Cm7g。利用粉末X射线衍射法得到上述粉末的X射 线衍射图谱，其显示出钛酸铝镁的结晶峰。工业实用性利用本发明的制备方法得到的钛酸铝系陶瓷，适合作为例如坩埚、承烧板、匣钵、 炉材等烧结炉用用具、用于柴油发动机、汽油发动机等内燃机的废气净化的过滤器、催化剂 载体、发电装置的部件、基板、电容器等电子部件等使用。
权利要求
一种钛酸铝系陶瓷的制备方法，其特征在于，将微粒钛酸铝系陶瓷烧结。
2.一种钛酸铝系陶瓷的制备方法，其特征在于，将微粒钛酸铝系陶瓷成形得到预成型 物，将得到的预成型物烧结。
3.一种钛酸铝系陶瓷的制备方法，其特征在于，将微粒钛酸铝系陶瓷与二氧化钛源及 氧化铝源混合，得到预混合物，将得到的预混合物烧结。
4.一种钛酸铝系陶瓷的制备方法，其特征在于，将微粒钛酸铝系陶瓷与二氧化钛源及 氧化铝源混合，得到预混合物，将得到的预混合物成形，得到预成型物，将得到的预成型物烧结。
5.权利要求3或4所述的钛酸铝系陶瓷的制备方法，其中，将微粒钛酸铝系陶瓷与二氧 化钛源、氧化铝源以及氧化镁源混合，得到预混合物。
6.权利要求3或4所述的钛酸铝系陶瓷的制备方法，其中，将微粒钛酸铝系陶瓷与二氧 化钛源、氧化铝源、氧化镁源以及二氧化硅源混合，得到预混合物。
7.权利要求6所述的钛酸铝系陶瓷的制备方法，其中，所述二氧化硅源为长石或玻璃料。
8.权利要求1-7中任一项所述的钛酸铝系陶瓷的制备方法，其中，所述微粒钛酸铝系 陶瓷的最大粒径为40 μ m以下。
9.权利要求1-8中任一项所述的钛酸铝系陶瓷的制备方法，其中，所述微粒钛酸铝系 陶瓷包含氧化镁和/或二氧化硅。
10.权利要求1-9中任一项所述的钛酸铝系陶瓷的制备方法，其中，所述微粒钛酸铝系 陶瓷为粒度分布的D50值在20 μ m以下、且D90值在40 μ m以下的钛酸铝系陶瓷。
11.一种钛酸铝系陶瓷，其BET比表面积在0. 4m2/g以下。
12.一种钛酸铝系陶瓷粉末的制备方法，其特征在于，将利用权利要求1-10中任一项 所述的制备方法得到的钛酸铝系陶瓷、或权利要求11所述的钛酸铝系陶瓷破碎。
13.一种钛酸铝系陶瓷粉末，其孔体积在3. OX 10_3cm7g以下。
全文摘要
本发明的目的在于实现微粒钛酸铝系陶瓷的有效利用，得到BET比表面积小、并且在破碎为粉末状时孔体积小的钛酸铝系陶瓷。将微粒钛酸铝系陶瓷、二氧化钛源及氧化铝源、以及根据情况加入的氧化镁源及二氧化硅源混合而得到预混合物，将该预混合物或者将微粒钛酸铝系陶瓷粉末本身优选成形，在粉末状态或成型体的状态下进行烧结，由此制备钛酸铝系陶瓷。
文档编号C01G23/00GK101910065SQ20098010186
公开日2010年12月8日 申请日期2009年1月6日 优先权日2008年1月9日
发明者当间哲朗, 真木一, 鸣海雅之 申请人:住友化学株式会社