專利名稱：形成含鈦酸鋁的陶瓷的批料及其使用方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及形成含鈦酸鋁的陶瓷的批料及其使用方法。
背景技術(shù)：
含鈦酸鋁的陶瓷體可用于廢氣環(huán)境的嚴苛條件中，包括例如用作催化轉(zhuǎn)化器和柴油機微粒過濾器。在這些應(yīng)用中過濾的眾多廢氣污染物包括例如烴和含氧化合物，后者包括例如氮氧化物(NOx)和一氧化碳(CO)，還包括碳基煙炱和微粒物質(zhì)。含鈦酸鋁的陶瓷體具有很高的抗熱震性，使它們能夠耐受在應(yīng)用過程中經(jīng)歷的很寬范圍的溫度變化，它們還具有可以用于柴油機微粒過濾器應(yīng)用的其他有利性質(zhì)，例如高孔隙率、低熱膨脹系數(shù)(CTE)、耐灰反應(yīng)(ash reaction)，而且斷裂模量(MOR)也足以用于預(yù)期的應(yīng)用。隨著發(fā)動機控制系統(tǒng)變得越來越復(fù)雜，而且催化劑組成一直在發(fā)生變化，人們需要對這些含鈦酸鋁的陶瓷體的性質(zhì)進行改變或調(diào)節(jié)，例如改變或調(diào)節(jié)它們的孔徑、孔隙率、斷裂模量(MOR)和熱膨脹系數(shù)(CTE)。另外，人們需要用來制備具有這些所需性質(zhì)的含鈦酸鋁的陶瓷體的方法。另外，人們需要用各種氧化鋁源來制備具有這些所需性質(zhì)的含鈦酸鋁的陶瓷體的方法。
發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)詳述以及本發(fā)明所述的各種示例性實施方式，本發(fā)明涉及形成含鈦酸鋁的陶瓷的新穎批料，所述批料包含無機材料和成孔材料。在多個示例性實施方式中，無機材料可包含來自至少一種氧化鋁源、至少一種氧化鈦源、至少一種二氧化硅源、至少一種鍶源、至少一種水合氧化鋁源和至少一種鈣源的顆粒。在其他實施方式中，所述至少一種氧化鋁源的中值粒徑可在9. 0-11. O微米的范圍內(nèi)。在多個示例性實施方式中，所述成孔材料可包含來自至少一種石墨和至少一種淀粉的顆粒。在其他實施方式中，作為追加物，所述成孔材料在批料中的含量可小于20重量% O在其他示例性實施方式中，至少一種無機材料可選自中值粒徑為11-15微米的至少一種鍶源顆粒；中值粒徑為10-14微米的至少一種水合氧化鋁源顆粒；中值粒徑為4. 5-10微米的至少一種鈣源顆粒；以及/或者至少一種成孔材料可以是中值粒徑為40-110微米的至少一種石墨顆粒。本發(fā)明人還發(fā)現(xiàn)了用本發(fā)明的批料制備含鈦酸鋁的陶瓷體的方法，其中所述方法可包括(A)制備所述批料；(B)由所述批料形成生坯體；以及(C)對所述生坯體進行燒制，得到含鈦酸鋁的陶瓷體。
本發(fā)明人還發(fā)現(xiàn)了用本發(fā)明的批料制備含鈦酸鋁的陶瓷體的方法，所述陶瓷體與含鈦酸鋁的對比陶瓷體基本上具有相同的中值孔徑、MOR和/或CTE。
所含附圖用于進一步理解本發(fā)明，附圖被結(jié)合在本說明書中并構(gòu)成說明書的一部分。附圖不是用來對要求保護的本發(fā)明構(gòu)成限制，而是用來圖示本發(fā)明的示例性的實施方式，與說明書一起用來解釋本發(fā)明的原理。
圖I是實施例2所述的23個含鈦酸鋁的陶瓷體樣品的熱膨脹系數(shù)、孔隙率和中值孔徑的圖示。圖2是實施例2所述的23個含鈦酸鋁的陶瓷體樣品的斷裂模量的圖示。
具體實施例方式應(yīng)理解，前面的一般性描述和以下的詳細描述都只是示例和說明性的，不構(gòu)成對要求保護的本發(fā)明的限制。本領(lǐng)域的技術(shù)人員通過考慮說明書和實施本文所述的實施方式，可以顯而易見地想到其他的實施方式。本說明書和實施例僅是示例性的，本發(fā)明真正的范圍和精神由所附權(quán)利要求書來限定。本發(fā)明涉及用來形成含鈦酸鋁的陶瓷的新穎批料。本文所用的術(shù)語“批料”及其變體表示基本均一的混合物，該混合物包含(a)無機材料、(b)成孔材料和(C)粘結(jié)劑。在多個示例性實施方式中，所述無機材料可包含來自至少一種氧化鋁源、至少一種氧化鈦源、至少一種二氧化硅源、至少一種鍶源、至少一種水合氧化鋁源和至少一種鈣源的顆粒。氧化鋁源包括但不限于在不存在其他原料的情況下加熱至足夠高的溫度時可產(chǎn)生基本純的氧化鋁的粉末。這些氧化鋁源的例子包括α-氧化鋁、過渡氧化鋁如Y-氧化鋁或P-氧化鋁、三水鋁石、剛玉(Α1203)、勃姆石[Α10(0Η)]、假勃姆石、氫氧化鋁[Al (OH)3]、輕基氧化招(aluminum oxyhydroxide),以及它們的混合物。在多個示例性實施方式中，所述至少一種氧化鋁源可以占所述無機材料的至少40重量％，至少45重量％，或者至少50重量％,例如占無機材料的47重量％。在多個示例性實施方式中，本領(lǐng)域技術(shù)人員可選擇至少一種氧化鋁源，使得所述至少一種氧化鋁源的中值粒徑為1-45微米或2-25微米，例如9. 0-11. O微米。在本發(fā)明的多個示例性實施方式中，所述至少一種氧化鋁源可以選自市售的產(chǎn)品，例如美國賓夕法尼亞州列茲丹市艾瑪提有限公司(Almatis Inc. , Leetsdale, PA)銷售的商品名為A2-325和A10-325的產(chǎn)品，美國馬薩諸塞州西地市微型磨料公司(MicroAbrasives Corp.，Westfield，MA)銷售的商品名為 Microgrit WCA20、WCA25、WCA30、WCA40、WCA45和WCA50的產(chǎn)品。在至少一個實施方式中，所述至少一種氧化鋁源是以商品名A2-325銷售的產(chǎn)品。二氧化鈦源包括但不限于金紅石、銳鈦礦和無定形氧化鈦。例如，在至少一個實施方式中，所述至少一種氧化鈦源可以是美國特拉華州威名頓市杜邦鈦技術(shù)公司(DuPontTitanium Technologies, Wilmington, DE)銷售的商品名為Ti-Piire*' R-101 的產(chǎn)品。在多個示例性實施方式中，所述至少一種氧化鈦源可以占所述無機材料的至少20重量％，例如占無機材料的至少25重量％或者至少30重量％。二氧化硅源可包括但不限于非晶體二氧化硅，如熔凝二氧化硅或溶膠-凝膠二氧化硅、硅樹脂、基本不含堿的低氧化鋁沸石、硅藻土二氧化硅、高嶺土和晶體二氧化硅如石英或方英石。此外，二氧化硅源可以包括用來形成二氧化硅的來源，所述用來形成二氧化硅的來源包括加熱時形成游離二氧化硅的化合物，例如，硅酸或硅有機金屬化合物。例如，在至少一個實施方式中，所述至少一種二氧化硅源可以是美國伊利諾伊州特洛伊格洛弗市的優(yōu)尼敏公司(Unimin,Troy Grove, IL)銷售的商品名為Cerasil 300的產(chǎn)品，或者美國伊利諾伊州艾爾克市優(yōu)尼敏公司(Unimin，Elco, IL)銷售的商品名為Imsil A25的產(chǎn)品。在多個示例性實施方式中，所述至少一種二氧化硅源可以占所述無機材料的至少5重量％，例如占無機材料的至少8重量％或者至少10重量％。鍶源包括但不限于碳酸鍶和硝酸鍶。例如，在至少一個實施方式中，所述至少一種 鍶源可以是以商品型號W或DF銷售的碳酸鍶，二者均由德國漢諾威市索爾維CPC鋇鍶公司(Solvay & CPC Barium Strontium, Hannovedr, Germany)銷售。在多個實施方式中，所述至少一種鍶源可占所述無機材料的至少5重量％，例如占無機材料的至少8重量％。在多個示例性實施方式中，本領(lǐng)域技術(shù)人員可選擇至少一種鍶源，使得所述至少一種鍶源的中值粒徑為1-30微米或3-25微米，例如11-15微米。水合氧化鋁源包括但不限于三水合鋁、勃姆石[AlO(OH)](三水鋁石)、假勃姆石、氫氧化鋁[Al (OH) 3]、羥基氧化鋁及其混合物。例如，在至少一個實施方式中，所述至少一種水合氧化鋁源可以是美國新澤西州愛迪生市邱博公司(J. M. Huber Corporation, Edison, NJ)以商品名SB8000或SB432銷售的三水合鋁。在多個實施方式中，所述至少一種水合氧化鋁源可占所述無機材料的至少I重量％,例如占無機材料的至少3重量％。在多個示例性實施方式中，本領(lǐng)域技術(shù)人員可選擇至少一種水合氧化鋁源，使得所述至少一種水合氧化鋁源的中值粒徑為1-30微米，例如10-14微米。鈣源包括但不限于研磨(GCC)和沉淀(PCC)碳酸鈣。例如，在至少一個實施方式中，所述至少一種鈣源可以是美國俄亥俄州辛辛那提市歐米亞北美公司(0ΜΥΑ NorthAmerica Inc. , Cincinnati, Ohio)以商品名Hydrocarb OG銷售的碳酸I丐或者美國新澤西州愛迪生市邱博公司以型號W4或M4銷售的碳酸鈣。在多個實施方式中，所述至少一種鈣源可占所述無機材料的至少O. 5重量％，例如占無機材料的至少I重量％。在多個示例性實施方式中，本領(lǐng)域技術(shù)人員可選擇至少一種鈣源，使得所述至少一種鈣源的中值粒徑為1-30微米，例如4. 5-10微米。在多個實施方式中，所述無機材料還可包含至少一種鑭源。鑭源包括但不限于氧化鑭、碳酸鑭和草酸鑭。例如，在至少一個實施方式中，所述至少一種鑭源可以是美國加利福尼亞州帕斯山市莫利礦業(yè)公司(MolyCorp Minerals, LLC, Mountain Pass, CA)以商品型號5205銷售的氧化鑭。在多個實施方式中，所述至少一種鑭源可占所述無機材料的至少O. 05重量％，例如占無機材料的至少O. 01重量％或O. 02重量％。在多個示例性實施方式中，本領(lǐng)域技術(shù)人員可選擇至少一種鑭源，使得所述至少一種鑭源的中值粒徑為1-40微米，例如11-15微米。在多個示例性實施方式中，成孔材料可包含至少一種石墨和至少一種淀粉。石墨源包括但不限于天然或合成石墨。例如，在至少一個實施方式中，所述至少一種石墨可以是美國新澤西州阿斯博瑞市阿斯博瑞石墨廠(Asbury Graphite Mills,Asbury, NJ)以商品型號Α625、4602、4623或4740銷售的產(chǎn)品。在多個示例性實施方式中，本領(lǐng)域技術(shù)人員可選擇至少一種石墨，使得所述至少一種石墨的中值粒徑為1-400微米或5-300微米，例如40-110微米。淀粉源包括但不限于玉米、大麥、扁豆、馬鈴薯、稻谷、木薯、豌豆、西米椰子、小麥、 美人蕉和核桃殼粉。在至少一個實施方式中，所述至少一種淀粉可選自稻谷、玉米、小麥、西米椰子和馬鈴薯。例如，在至少一個實施方式中，所述至少一種淀粉可以是馬鈴薯淀粉，如德國埃姆里希海姆市埃姆蘭淀粉公司(Emsland-Starke GmbH, Emlichheim, Germany)銷售的本地馬鈴薯淀粉。在多個示例性實施方式中，本領(lǐng)域技術(shù)人員可選擇至少一種淀粉，使得所述至少一種淀粉的中值粒徑為1-100微米或25-75微米，例如40-50微米。在多個示例性實施方式中，所述成孔材料可以任意能夠?qū)崿F(xiàn)所需結(jié)果的量使用。例如，所述成孔材料可以占批料的至少I重量％，作為追加物加入(即所述無機材料占批料的100%，因此總批料為101%)。例如，作為追加物，所述成孔材料可占批料的至少5重量％，至少10重量％，至少15重量％，至少18重量％，或者至少20重量％。在其他實施方式中，作為追加物，所述成孔材料在批料中的含量可小于20重量％，例如18重量％。在本發(fā)明的其他實施方式中，作為追加物，所述至少一種石墨可占批料的至少I重量％,例如至少5重量％，如10重量％。在又一個實施方式中，作為追加物，所述至少一種淀粉可占批料的至少I重量％，例如至少5重量%,如8重量% ο在多個示例性實施方式中，至少一種無機材料可選自中值粒徑為11-15微米的至少一種鍶源顆粒；中值粒徑為10-14微米的至少一種水合氧化鋁源顆粒；中值粒徑為4. 5-10微米的至少一種鈣源顆粒；以及/或者至少一種成孔材料可以是中值粒徑為40-110微米的至少一種石墨顆粒。在其他實施方式中，可從給定的批料組中選擇至少兩種或至少三種材料。在其他實施方式中，批料可包含中值粒徑為11-15微米的至少一種鍶源顆粒；中值粒徑為10-14微米的至少一種水合氧化鋁源顆粒；中值粒徑為4. 5-10微米的至少一種鈣源顆粒；以及中值粒徑為40-110微米的至少一種石墨顆粒。本發(fā)明人還發(fā)現(xiàn)了用本發(fā)明的批料制備含鈦酸鋁的陶瓷體的方法，其中所述方法可包括(A)制備所述批料；(B)由所述批料形成生坯體；以及(C)對所述生坯體進行燒制，得到含鈦酸鋁的陶瓷體。可通過本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的任何方法制備所述批料。例如，在至少一個實施方式中，可以將無機材料以粉末材料的形式合并，并充分混合，形成基本均勻的混合物?？梢栽跓o機材料充分混合之前或之后加入所述成孔材料，以形成批料混合物。在多個實施方式中，接下來可充分混合所述成孔材料和無機材料，形成基本均勻的批料。本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠確定合適的步驟和條件，用來合并所述無機材料和至少一種成孔材料，得到基本均勻的批料。在另外的示例性實施方式中，可以將批料與其他任何已知可以用來制備批料的組分混合。例如，可以將粘結(jié)劑，例如有機粘結(jié)劑，以及/或者溶劑加入所述批料中，形成增塑混合物。在這樣的實施方式中，本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠選擇合適的粘結(jié)劑。僅僅作為舉例，有機粘結(jié)劑可以選自含纖維素的組分。例如，可以使用甲基纖維素、甲基纖維素衍生物及其組
口 O如果需要的話，本領(lǐng)域技術(shù)人員也能夠選擇合適的溶劑。在多個示例性實施方式中，所述溶劑可以是水，例如去離子水。附加組分，例如有機粘結(jié)劑和溶劑，可以按照任意的順序與批料單獨混合，或者一起與批料混合，以形成基本均勻的混合物。本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠確定將批料與附加組分如有機粘結(jié)劑和溶劑混合，以獲得基本均勻的材料的合適條件。例如，可以通過捏合工藝將這些組分混合，形成基本均勻的混合物。在多個實施方式中，可以通過本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的任何方法將該混合物成形為陶瓷體。例如，可以通過本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的常規(guī)方法，對該混合物進行注塑或擠出，并任選進行干燥，從而形成生坯體。在多個示例性實施方式中，接下來可以對生坯體進行燒制，形成含鈦酸鋁的陶瓷體。本領(lǐng)域的技術(shù)人員能夠確定用來形成陶瓷體的合適方法和條件，例如燒制條件，包括設(shè)備、溫度和持續(xù)時間，以獲得含鈦酸鋁的陶瓷體，所述方法和條件部分取決于生坯體的尺寸和組成。含鈦酸鋁的陶瓷體的燒制周期的非限制性例子可參見國際公開第WO2006/130759號，其內(nèi)容通過參考結(jié)合于此。通過仔細選擇批料的組合形式，可以調(diào)節(jié)本發(fā)明的含鈦酸鋁的陶瓷體的性質(zhì)，例如使其具有特定的中值孔徑、MOR和/或CTE。在多個實施方式中，這可以通過部分基于材料的中值粒徑或粗度為所述含鈦酸鋁的陶瓷體選擇批料來實現(xiàn)。例如，在本文揭示的多個實施方式中，由本文所述的批料獲得的含鈦酸鋁的陶瓷體可具有13-15微米的中值孔徑、大于220psi的M0R、小于6的800°C CTE和/或48-52%的孔隙率，其中所述至少一種氧化鋁源的中值粒徑為9. 0-11. O微米，所述成孔材料作為追加物在批料中的含量小于20重量％，至少一種無機材料選自(a)中值粒徑為11-15微米的至少一種鍶源顆粒；(b)中值粒徑為10-14微米的至少一種水合氧化鋁源顆粒；以及(c)中值粒徑為4. 5-10微米的至少一種鈣源顆粒；以及/或者至少一種成孔材料可以是中值粒徑為40-110微米的至少一種石墨顆粒。本發(fā)明還涉及用本發(fā)明的批料制備含鈦酸鋁的陶瓷體的方法，所述陶瓷體與含鈦酸鋁的對比陶瓷體具有基本上相同的中值孔徑、MOR和/或CTE。在本發(fā)明的其他實施方式中，所述含鈦酸鋁的陶瓷體可與含鈦酸鋁的對比陶瓷體具有基本上相同的孔隙率。通過仔細選擇批料的組合形式，可以調(diào)節(jié)本發(fā)明的含鈦酸鋁的陶瓷體的性質(zhì)，使其與用較粗氧化鋁源制成的含鈦酸鋁的對比陶瓷體具有基本上相同的中值孔徑、MOR和/或CTE。在多個實施方式中，這可通過為所揭示的含鈦酸鋁的陶瓷體選擇比制備含鈦酸鋁的對比陶瓷體所用材料更粗的材料來實現(xiàn)。本文所用的術(shù)語“含鈦酸鋁的對比陶瓷體”是指這樣一種含鈦酸鋁的陶瓷體，它用對比批料制備，并用與本發(fā)明的含鈦酸鋁的陶瓷體基本上相同的方式成形和燒制。“對比批料”與本文所揭示的批料包含相同的組分，但至少在以下方面不同對比批料中的至少一種氧化鋁源比本發(fā)明的批料中的至少一種氧化鋁源更粗。本文所用的術(shù)語“更粗”及其變體意、指材料的給定來源的中值粒徑大于相同材料的另一來源的中值粒徑。例如，中值粒徑為12微米的氧化鋁源比中值粒徑為10微米的氧化鋁源更粗。反過來，可以說本發(fā)明批料中的氧化鋁源比對比批料中的氧化鋁源“更細”，因為前者的中值粒徑更小。在本發(fā)明的至少一個實施方式中，對比批料可包含無機材料和成孔材料，所述無機材料包含來自至少一種氧化鋁源、至少一種氧化鈦源、至少一種二氧化硅源、至少一種鍶源、至少一種水合氧化鋁源和至少一種鈣源的顆粒，所述成孔材料包含來自至少一種石墨和至少一種淀粉的顆粒。但是，所述至少一種氧化鋁源比本發(fā)明批料中的至少一種氧化鋁源更粗。在本發(fā)明的其他實施方式中，在所述批料的所述至少一種氧化鈦源、至少一種二氧化硅源、至少一種鍶源、至少一種水合氧化鋁源、至少一種鈣源或至少一種石墨中，至少有一種材料的顆粒比對比批料中的那些顆粒更粗。在其他實施方式中，所列材料中至少有兩種、至少有三種或全部四種比對比批料中的那些顆粒更粗。
在本發(fā)明的其他實施方式中，對比批料可與本發(fā)明批料具有相同的化學(xué)計量比。在本發(fā)明的多個實施方式中，可以對批料的組分進行選擇，使得由其制得的含鈦酸鋁的陶瓷體的中值孔徑為5-35微米，例如13-17微米，或者13-15微米。在本發(fā)明的其他實施方式中，可以對批料的組分進行選擇，使得由其制得的含鈦酸鋁的陶瓷體的孔隙率為30-65%，例如35-60%，40-55%，或者48_52%。在本發(fā)明的多個實施方式中，含鈦酸鋁的陶瓷體在多孔件[例如300個孔道每平方英寸(cpsi)/13密耳壁板厚度(web thickness)]上的MOR等于或大于200psi,例如大于220psi，如等于或大于250psi，或者等于或大于300psi。在本發(fā)明的多個實施方式中，含鈦酸鋁的陶瓷體在800°C的CTE小于6，例如小于5或小于4。在至少一個實施方式中，含鈦酸鋁的陶瓷體的中值孔徑為13-15微米，孔隙率為48%-52%，MOR 大于 220psi，800°C 的 CTE 小于 6。除非另有說明，否則，本說明書和權(quán)利要求書中使用的所有數(shù)字均應(yīng)理解為在所有情況下都受“約”字修飾，而不管有沒有這樣表述。還應(yīng)理解，本說明書和權(quán)利要求書中使用的精確數(shù)值構(gòu)成本發(fā)明另外的實施方式。發(fā)明人已盡力確保實施例中所披露的數(shù)值的精確度。然而，由于相應(yīng)的測量技術(shù)中存在標(biāo)準(zhǔn)偏差，任何測得的數(shù)值都可能不可避免地包
含一定的誤差。本文所用的“該”、“一個”或“一種”表示“至少一個(一種)”，不應(yīng)局限為“僅一個(一種)”，除非明確有相反的說明。因此，例如“該批料”或“批料”用來表示至少一種批料。本領(lǐng)域的技術(shù)人員通過研究說明書和實施本文所述的本發(fā)明，將會明顯看出本發(fā)明的其他實施方式。本說明書和實施例應(yīng)僅僅視為示例，本發(fā)明真正的范圍和精神由所附權(quán)利要求書來說明。實施例以下實施例不是用來對要求專利權(quán)的本發(fā)明構(gòu)成限制。實施例I利用相同的批料和用量制備兩種含鈦酸鋁的陶瓷體，但使用不同的氧化鋁源。具體地，批料A用包含以下組分的無機材料制備46. 6重量％的A10-325氧化鋁、30重量％的RlOl氧化鈦、10. 2重量％的Cerasil 300 二氧化硅、8. O重量％的W型碳酸鍶、3. 7重量％
的水合氧化鋁、I. 4重量％的歐米亞碳酸鈣和O. 2重量％的5205氧化鑭。用相同的材料和
用量制備批料B，但用A2-325氧化鋁代替A10-325。對于這兩種批料，以粉末形式將無機材料彼此合并。然后，將成孔材料(10. O重
量％的4602石墨和8. O重量％的馬鈴薯淀粉，作為追加物)加入無機材料，并充分混合，形
成基本均勻的混合物。下表I列出了所述批料的中值粒徑。
表I :批料的粒度
權(quán)利要求
1.一種制備與含鈦酸鋁的對比陶瓷體具有基本相同的中值孔徑的含鈦酸鋁的陶瓷體的方法，所述方法包括 (A)制備批料，該批料包含以下組分(1)-(2) (1)無機材料，所述無機材料包含來自至少一種氧化鋁源、至少一種氧化鈦源、至少一種二氧化硅源、至少一種鍶源、至少一種水合氧化鋁源和至少一種鈣源的顆粒；以及 (2)成孔材料，所述成孔材料包含來自至少一種石墨和至少一種淀粉的顆粒； (B)由該批料形成生坯體；以及· (C)對所述生坯體進行燒制，得到含鈦酸鋁的陶瓷體； 其中所述含鈦酸鋁的對比陶瓷體由化學(xué)計量比與所述批料相同的對比批料制成； 其中在所述批料的所述至少一種氧化鈦源、至少一種二氧化硅源、至少一種鍶源、至少一種水合氧化鋁源、至少一種鈣源或至少一種石墨中，至少有一種材料的顆粒比對比批料的相應(yīng)顆粒更粗；以及 其中所述批料的所述至少一種氧化鋁源的顆粒比所述對比批料的相應(yīng)顆粒更細。
2.如權(quán)利要求I所述的制備含鈦酸鋁的陶瓷體的方法，其特征在于，所述含鈦酸鋁的陶瓷體的孔隙率與含鈦酸鋁的對比陶瓷體的孔隙率基本上相同。
3.一種制備與含鈦酸鋁的對比陶瓷體具有基本相同的熱膨脹系數(shù)(CTE)的含鈦酸鋁的陶瓷體的方法，所述方法包括 (A)制備批料，該批料包含以下組分(1)-(2) (1)無機材料，所述無機材料包含來自至少一種氧化鋁源、至少一種氧化鈦源、至少一種二氧化硅源、至少一種鍶源、至少一種水合氧化鋁源和至少一種碳酸鈣源的顆粒；以及 (2)成孔材料，所述成孔材料包含來自至少一種石墨和至少一種馬鈴薯淀粉的顆粒； (B)由該批料形成生坯體；以及 (C)對所述生坯體進行燒制，得到含鈦酸鋁的陶瓷體； 其中所述含鈦酸鋁的對比陶瓷體由化學(xué)計量比與所述批料相同的對比批料制成； 其中在所述批料的所述至少一種氧化鈦源、至少一種二氧化硅源、至少一種鍶源、至少一種水合氧化鋁源、至少一種鈣源或至少一種石墨中，至少有一種材料的顆粒比對比批料的相應(yīng)顆粒更粗；以及 其中所述批料的所述至少一種氧化鋁源的顆粒比所述對比批料的相應(yīng)顆粒更細。
4.如權(quán)利要求3所述的制備含鈦酸鋁的陶瓷體的方法，其特征在于，所述含鈦酸鋁的陶瓷體的中值孔徑與含鈦酸鋁的對比陶瓷體的中值孔徑基本上相同。
5.一種制備與含鈦酸鋁的對比陶瓷體具有基本相同的斷裂模量(MOR)的含鈦酸鋁的陶瓷體的方法，所述方法包括 (A)制備批料，該批料包含以下組分(1)-(2) (1)無機材料，所述無機材料包含來自至少一種氧化鋁源、至少一種氧化鈦源、至少一種二氧化硅源、至少一種鍶源、至少一種水合氧化鋁源和至少一種碳酸鈣源的顆粒；以及 (2)成孔材料，所述成孔材料包含來自至少一種石墨和至少一種馬鈴薯淀粉的顆粒； (B)由該批料形成生坯體；以及 (C)對所述生坯體進行燒制，得到含鈦酸鋁的陶瓷體； 其中所述含鈦酸鋁的對比陶瓷體由化學(xué)計量比與所述批料相同的對比批料制成；其中在所述批料的所述至少一種氧化鈦源、至少一種二氧化硅源、至少一種鍶源、至少一種水合氧化鋁源、至少一種鈣源或至少一種石墨中，至少有一種材料的顆粒比對比批料的相應(yīng)顆粒更粗；以及 其中所述批料的所述至少一種氧化鋁源的顆粒比所述對比批料的相應(yīng)顆粒更細。
6.如權(quán)利要求5所述的制備含鈦酸鋁的陶瓷體的方法，其特征在于，所述含鈦酸鋁的陶瓷體的中值孔徑與含鈦酸鋁的對比陶瓷體的中值孔徑基本上相同。
7.一種用來形成含鈦酸鋁的陶瓷的批料，所述批料包含 (a)無機材料，所述無機材料包含來自至少一種氧化鋁源、至少一種氧化鈦源、至少一種二氧化硅源、至少一種鍶源、至少一種水合氧化鋁源和至少一種鈣源的顆粒； 其中所述至少一種氧化鋁源的中值粒徑在9. 0-11. 0微米的范圍內(nèi)；以及 (b)成孔材料，所述成孔材料包含來自至少一種石墨和至少一種淀粉的顆粒； 其中所述至少一種成孔材料作為追加物在所述批料中的含量小于20重量％ ； 且所述批料中的至少一種材料選自 (a)至少一種中值粒徑為11-15微米的鍶源顆粒； (b)至少一種中值粒徑為10-14微米的水合氧化鋁源顆粒； (c)至少一種中值粒徑為4.5-10微米的鈣源顆粒；以及 (d)至少一種中值粒徑為40-110微米的石墨顆粒。
8.如權(quán)利要求7所述用來形成含鈦酸鋁的陶瓷的批料，其特征在于，所述批料中的至少兩種材料選自 (a)至少一種中值粒徑為11-15微米的鍶源顆粒； (b)至少一種中值粒徑為10-14微米的水合氧化鋁源顆粒； (c)至少一種中值粒徑為4.5-10微米的鈣源顆粒；以及 (d)至少一種中值粒徑為40-110微米的石墨顆粒。
9.如權(quán)利要求7所述用來形成含鈦酸鋁的陶瓷的批料，其特征在于，所述批料中的至少二種材料選自 (a)至少一種中值粒徑為11-15微米的鍶源顆粒； (b)至少一種中值粒徑為10-14微米的水合氧化鋁源顆粒； (c)至少一種中值粒徑為4.5-10微米的鈣源顆粒；以及 (d)至少一種中值粒徑為40-110微米的石墨顆粒。
10.如權(quán)利要求7所述用來形成含鈦酸鋁的陶瓷的批料，其特征在于 (a)所述至少一種鍶源顆粒的中值粒徑為11-15微米； (b)所述至少一種水合氧化鋁源顆粒的中值粒徑為10-14微米； (c)所述至少一種碳酸鈣源顆粒的中值粒徑為4.5-10微米；以及 (d)所述至少一種石墨顆粒的中值粒徑為40-110微米。
11.如權(quán)利要求7所述用來形成含鈦酸鋁的陶瓷的批料，所述批料還包含氧化鑭。
12.—種制備含鈦酸鋁的陶瓷體的方法，所述方法包括 (A)制備批料，該批料包含以下組分(1)-(2) (I)無機材料，所述無機材料包含來自至少一種氧化鋁源、至少一種氧化鈦源、至少一種二氧化硅源、至少一種鍶源、至少一種水合氧化鋁源和至少一種鈣源的顆粒；以及其中所述至少一種氧化鋁源的中值粒徑在9. 0-11. 0微米的范圍內(nèi)；以及 (2)成孔材料，所述成孔材料包含來自至少一種石墨和至少一種淀粉的顆粒； 其中所述至少一種成孔材料作為追加物在所述批料中的含量小于20重量％ ； 且所述批料中的至少一種材料選自 (a)至少一種中值粒徑為11-15微米的鍶源顆粒； (b)至少一種中值粒徑為10-14微米的水合氧化鋁源顆粒； (c)至少一種中值粒徑為4.5-10微米的鈣源顆粒； (d)至少一種中值粒徑為40-110微米的石墨顆粒； (B)由該批料形成生坯體；以及 (C)對所述生坯體進行燒制，得到含鈦酸鋁的陶瓷體。
13.如權(quán)利要求12所述的制備含鈦酸鋁的陶瓷體的方法，其特征在于，所述批料中的至少兩種材料選自 (a)至少一種中值粒徑為11-15微米的鍶源顆粒； (b)至少一種中值粒徑為10-14微米的水合氧化鋁源顆粒； (c)至少一種中值粒徑為4.5-10微米的鈣源顆粒；以及 (d)至少一種中值粒徑為40-110微米的石墨顆粒。
14.如權(quán)利要求12所述的制備含鈦酸鋁的陶瓷體的方法，其特征在于，所述批料中的至少三種材料選自 (a)至少一種中值粒徑為11-15微米的鍶源顆粒； (b)至少一種中值粒徑為10-14微米的水合氧化鋁源顆粒； (c)至少一種中值粒徑為4.5-10微米的鈣源顆粒；以及 (d)至少一種中值粒徑為40-110微米的石墨顆粒。
15.如權(quán)利要求12所述的制備含鈦酸鋁的陶瓷體的方法，其特征在于 (a)所述至少一種鍶源顆粒的中值粒徑為11-15微米； (b)所述至少一種水合氧化鋁源顆粒的中值粒徑為10-14微米； (c)所述至少一種碳酸鈣源顆粒的中值粒徑為4.5-10微米；以及 (d)所述至少一種石墨顆粒的中值粒徑為40-110微米。
16.如權(quán)利要求12所述的制備含鈦酸鋁的陶瓷體的方法，其特征在于，所述含鈦酸鋁的陶瓷體的中值孔徑在13-15微米的范圍內(nèi)。
17.如權(quán)利要求16所述的制備含鈦酸鋁的陶瓷體的方法，其特征在于，所述含鈦酸鋁的陶瓷體的孔隙率在48-52%的范圍內(nèi)。
18.如權(quán)利要求12所述的制備含鈦酸鋁的陶瓷體的方法，其特征在于，所述含鈦酸鋁的陶瓷體的斷裂模量(MOR)大于220。
19.如權(quán)利要求12所述的制備含鈦酸鋁的陶瓷體的方法，其特征在于，所述含鈦酸鋁的陶瓷體的800°C熱膨脹系數(shù)(CTE)小于6。
20.如權(quán)利要求12所述的制備含鈦酸鋁的陶瓷體的方法，其特征在于，所述批料還包含氧化鑭。
全文摘要
本發(fā)明涉及用來形成含鈦酸鋁的陶瓷的批料及其使用方法。
文檔編號C04B35/478GK102666433SQ201080052978
公開日2012年9月12日 申請日期2010年11月15日 優(yōu)先權(quán)日2009年11月24日
發(fā)明者A·C·戈杰斯, B·C·加拉赫, C·J·沃倫, S·L·格雷 申請人:康寧股份有限公司