專利名稱：鈦酸鋁批料組合物及方法
背景技術(shù)：
本發(fā)明涉及陶瓷制品，更具體地，涉及用于制造包含燒結(jié)相鈦酸鋁成分的陶瓷制品的批料組合物和方法。
在柴油機(jī)廢氣過濾中，堇青石，作為一種低成本、且提供低CTE的材料，是上選材料。自二十世紀(jì)八十年代初以來，壁流型多孔堇青石陶瓷過濾器就已用于除去柴油發(fā)動機(jī)的尾氣流中的顆粒。柴油機(jī)顆粒過濾器(DPF)完美地結(jié)合了低CTE(為了耐熱沖擊性)、低壓降(為了發(fā)動機(jī)效率)、高過濾效率(為了除去尾氣流中的大部分顆粒)、高強(qiáng)度(以便經(jīng)受住操作、罐裝和使用中的振動)和低成本。堇青石存在的問題包括體積熱容低和導(dǎo)熱系數(shù)低，當(dāng)在特定條件下使過濾器再生時，這會在操作過程中導(dǎo)致溫度上升到不可接受的高度，二而且其熱耐久性低。再者，柴油機(jī)尾氣中存在的無機(jī)顆粒即灰分能與堇青石發(fā)生反應(yīng)，造成過濾器故障。
鈦酸鋁陶瓷組合物因其體積熱容高近年來成為常規(guī)堇青石陶瓷的可行的替代物。鈦酸鋁能夠形成連通孔隙度高、中值孔徑大且滲透性高的陶瓷制品，能夠在諸如柴油機(jī)尾氣后處理系統(tǒng)和柴油機(jī)顆粒過濾器等高溫應(yīng)用中使用。然而，關(guān)于鈦酸鋁前體組合物的干燥和燒制的難題使得難以獲得孔隙度水平較高、尺寸公差小和燒制后無裂縫的鈦酸鋁陶瓷過濾器。盡管人們已經(jīng)探索了許多方法來增加鈦酸鋁的孔隙度，例如添加像馬鈴薯淀粉和石墨之類的成孔劑，但這些方法造成鈦酸鋁生產(chǎn)過程整體加工效率下降并且材料成本相應(yīng)增加。
鈦酸鋁的生產(chǎn)中存在的另一個難題是在燒制過程中發(fā)生(像大象腳)并使尺寸控制成為問題的變形的程度。
其次，無機(jī)鈦酸鋁前體組合物的總原料成本明顯高于常規(guī)堇青石陶瓷。
因此，為了使鈦酸鋁的生產(chǎn)經(jīng)濟(jì)，本領(lǐng)域需要對生產(chǎn)具有適合用于高溫應(yīng)用(諸如柴油機(jī)顆粒過濾系統(tǒng))所需的物理性質(zhì)的鈦酸鋁陶瓷組合物提高產(chǎn)率、減少浪費(fèi)并最大程度減少總成本。


發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明涉及鈦酸鋁前體批料組合物和制造鈦酸鋁陶瓷制品的方法。具體地，至少部分本發(fā)明的批料組合物由一定量的再利用的鈦酸鋁成分形成。一方面，再利用的成分可以包含生坯鈦酸鋁前體成分。另一方面，所述再利用的成分可以包含預(yù)反應(yīng)的鈦酸鋁陶瓷材料。這些再利用的成分例如可以從已經(jīng)被認(rèn)為有缺陷的、并不適合用于所需應(yīng)用的已成形的鈦酸鋁生坯和/或陶瓷制品獲得。
因此，本發(fā)明的批料組合物和方法能提供幾種解決上述的難題的優(yōu)勢。例如，利用一定量來自于已廢棄的部件——無論是未反應(yīng)的生坯鈦酸鋁或已反應(yīng)的鈦酸鋁陶瓷——的再利用的材料可減少產(chǎn)生的廢物的量。在發(fā)現(xiàn)本發(fā)明之前，廢棄的部件通常送去垃圾填埋場，牽扯到與此有關(guān)的成本。而且，鈦酸鋁原料較昂貴，所以原料成本總體隨被廢棄的各部件上升。
另一方面，加入再利用的材料能減少獲得具有所需孔隙度水平的陶瓷制品所需成孔劑的量。這不僅能減少與成孔劑添加有關(guān)的成本，而且能減少通常取決于或至少部分取決于所用成孔劑的量的燒制周期的長度。
再者，在另一方面，預(yù)反應(yīng)的鈦酸鋁材料在燒制過程中能起到晶種或成核點(diǎn)的作用。因此，在本發(fā)明的批料組合物中使用預(yù)反應(yīng)的鈦酸鋁能使所得增塑的陶瓷前體組合物在較低的燒制溫度下燒制和/或減少燒制時間。
根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供一種鈦酸鋁前體批料組合物，其包含含有氧化鋁源、二氧化硅源和二氧化鈦源的無機(jī)批料組合物；再利用的鈦酸鋁組合物或生坯鈦酸鋁前體組合物中的至少一種；燒結(jié)助劑；有機(jī)粘合劑；和液體媒介物。
根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，提供一種鈦酸鋁前體批料組合物，其包含含有再利用的鈦酸鋁組合物或生坯鈦酸鋁前體組合物中的至少一種的無機(jī)批料組合物；燒結(jié)助劑；有機(jī)粘合劑；和液體媒介物。
再一個方面，本發(fā)明提供生產(chǎn)包含燒結(jié)相鈦酸鋁成分的陶瓷制品的方法。所述方法一般地包含提供本文所述的增塑的鈦酸鋁前體批料組合物；由該增塑的鈦酸鋁前體批料組合物形成擠出型生坯；在有效地將該鈦酸鋁前體組合物轉(zhuǎn)化為包含燒結(jié)相鈦酸鋁的陶瓷組合物的條件下燒制所形成的生坯。
本發(fā)明的其它方面一部分將在詳細(xì)說明和隨后的權(quán)利要求中敘述，一部分可從詳細(xì)說明中得出，或者可以通過實(shí)施本發(fā)明來獲知。應(yīng)該理解，以上的概述和隨后的詳細(xì)說明都僅僅是示例性和解釋性的，不對公開的發(fā)明構(gòu)成限制。
發(fā)明詳述 如以上簡要?dú)w納，一方面，本發(fā)明提供適合用于形成包含燒結(jié)相鈦酸鋁成分的陶瓷制品的新型批料組合物。一般地，所述形成陶瓷的新型鈦酸鋁前體批料組合物包含無機(jī)粉末批料、有機(jī)粘合劑和液體媒介物。如果需要，還可以在所述批料組合物中加入一種或多種任選的成形助劑，諸如燒結(jié)助劑和/或成孔劑。
至少部分所述無機(jī)粉末批料由再利用的鈦酸鋁成分形成。在一個方面，所述再利用的鈦酸鋁成分是未加工的鈦酸鋁前體組合物。或者，所述再利用的鈦酸鋁成分是再利用的預(yù)反應(yīng)的鈦酸鋁組合物。再者，在另一個方面，所述再利用的鈦酸鋁成分可以包含未加工的未反應(yīng)的鈦酸鋁組合物和預(yù)反應(yīng)的鈦酸鋁的組合。
如本文中使用的，生坯鈦酸鋁組合物指基本上干燥且未反應(yīng)的包含氧化鋁源、二氧化硅源和二氧化鈦源的增塑的鈦酸鋁前體組合物。該生坯鈦酸鋁組合物還可以包含一種或多種任選的成形助劑，諸如燒結(jié)助劑和/或成孔劑。示例性的生坯鈦酸鋁組合物包括在以下專利文獻(xiàn)中公開的未反應(yīng)的形成鈦酸鋁的前體組合物美國專利第4,483,944、4,855,265、5,290,739、6,620,751、6,942,713和6,849,181號；美國專利申請公開第2004/0020846和2004/0092381號；PCT申請公開WO 2006/015240、WO 2005/046840和WO 2004/011386。
在使用時，所述生坯鈦酸鋁組合物的量可以是任何需要的量，如果需要，甚至可以高達(dá)所述無機(jī)批料組合物的約100重量％，但是通常提供的示例性量是高達(dá)25重量％和50重量％。因此，在一個方面，所述無機(jī)批料組合物基本上由未加工的鈦酸鋁前體組合物組成。在另一個方面，所述無機(jī)批料組合物可以包含其量為所述無機(jī)批料組合物的1-50重量％的生坯鈦酸鋁組合物。
所述生坯鈦酸鋁組合物優(yōu)選作為顆粒材料用于所述批料組合物中。雖然所述顆粒狀生坯鈦酸鋁組合物可以具有任何所需的粒度，但是，在一個方面，優(yōu)選所述顆粒狀生坯鈦酸鋁的中值粒徑為10-50μm，包括示例性的15μm、20μm、25μm、30μm、35μm、40μm和45μm的中值粒徑。
如上所述，所述再利用的鈦酸鋁成分或者可以包含再利用的預(yù)反應(yīng)的耐火鈦酸鋁。為此目的，所述預(yù)反應(yīng)的鈦酸鋁的量也可以是任何需要的量，最高可達(dá)所述無機(jī)批料組合物的約100重量％，但是更通常地采用的量是示例性的1重量％至10、15、20、25、35、45或50重量％。因此，在一個方面，所述無機(jī)批料組合物可以基本上由再利用的預(yù)反應(yīng)的鈦酸鋁組合物組成，即，基本上由100重量％再利用的預(yù)反應(yīng)的鈦酸鋁組成無機(jī)批料組合物。在另一個方面，所述無機(jī)批料組合物可以包含其量為所述無機(jī)批料組合物的1-25重量％的預(yù)反應(yīng)的耐火鈦酸鋁。
當(dāng)所述預(yù)反應(yīng)的耐火鈦酸鋁組合物存在時，其優(yōu)選作為顆粒材料用于所述批料組合物中。雖然所述顆粒狀鈦酸鋁組合物可以具有任何所需的粒度，但是，在一個方面，優(yōu)選所述預(yù)反應(yīng)的鈦酸鋁的中值粒徑為8-55μm，包括示例性的10μm、15μm、20μm、25μm、30μm、35μm、40μm、45μm、50μm中值粒徑和得自這些示例性數(shù)值的任何范圍。
除了所述再利用的鈦酸鋁成分之外，所述無機(jī)粉末批料組合物還可以包含形成未加工的無機(jī)鈦酸鋁的粉末批料組分，包括氧化鋁源、二氧化硅源和二氧化鈦源。
示例性的氧化鋁源可以包括鋁氧化物或當(dāng)加熱到足夠高的溫度時基本上產(chǎn)生100％氧化鋁的含鋁化合物。形成氧化鋁的原料的非限制性的例子包括剛玉或α-氧化鋁；γ-氧化鋁；過渡型氧化鋁；鋁氫氧化物如三水鋁石和三羥鋁石、勃姆石、水鋁石、異丙醇鋁等。市場上可購買的氧化鋁源可以包括較粗的氧化鋁，諸如粒度約為4-6微米并且表面積約為0.5-1m2/g的加拿大鋁業(yè)(Alcan)C-700系列，例如C-714和C-701TM。也可以使用粒度約為0.5-20微米并且表面積約為8-11m2/g的較細(xì)的氧化鋁，例如可從阿肯色州鮑克賽特市的美國安邁鋁業(yè)有限公司(Almatis，Inc.，Bauxite，AR 72022)購買的A10和A-16SG。在另一個方面，所述形成氧化鋁的原料可以是粒度為20nm-50nm的膠體氧化鋁，例如可從麻薩諸塞州阿什蘭市的美國尼亞科納米技術(shù)有限公司(NyacolNano Technologies，Inc.，Ashland MA 01721)購買的AL20。
如果需要，所述氧化鋁源還可以包括可分散的形成氧化鋁的原料。如本文使用的，可分散的形成氧化鋁的原料是至少基本上可分散于溶劑或液體介質(zhì)中、并且能用來提供溶劑或液體介質(zhì)中的膠體懸浮液的形成氧化鋁的原料。在一個方面，可分散的氧化鋁原料可以是比表面積至少為20m2/g的較高表面積的氧化鋁源?；蛘?，可分散的氧化鋁源的比表面積可以是至少50m2/g。在一個示例性方面，適用于本發(fā)明的方法的可分散的氧化鋁源包括一般稱為勃姆石、假勃姆石和一水合鋁的α-羥基氧化鋁(AlOOH·x·H2O)。在另一個示例性的方面，可分散氧化鋁源可以包括所謂的過渡型或活化氧化鋁(即堿式氫氧化鋁和χ-、η-、ρ-、ι-、κ-、γ-、δ-、θ-氧化鋁)，其可以含有各種量的以化學(xué)方式結(jié)合的水或羥基官能團(tuán)?？捎糜诒景l(fā)明的可從市場上購買的可分散的氧化鋁源的具體例子包括但不限于可從美國德克薩斯州的休斯頓肯得威斯塔公司(CONDEA Vista Company of Houston)購買的Dispal牌勃姆石和可從安邁鋁業(yè)公司購買的氧化鋁Alpha Alumina A1000。
在一個方面，所述二氧化鈦源可以是二氧化鈦組合物，諸如金紅石型二氧化鈦、銳鈦型二氧化鈦或它們的組合。適用于本發(fā)明的示例性的可從市場上購買的二氧化鈦源是鈦白粉

二氧化鈦，可從美國特拉華州維明頓(Wilmington)的杜邦公司(Dupont)購買。
二氧化硅源可以包括石英；非晶性氧化硅，諸如熔凝硅石或溶膠-凝膠二氧化硅；硅樹脂；沸石；硅藻土；高嶺土和石英。在一個實(shí)施方式中，所述二氧化硅源優(yōu)選自石英和熔凝硅石。
本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)認(rèn)識到，可以選擇上述未加工的無機(jī)批料組分以獲得具有所需氧化物成分的鈦酸鋁陶瓷組合物。為此目的，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員考慮了本公開的內(nèi)容后無需進(jìn)行過度實(shí)驗(yàn)應(yīng)該能夠很容易地選擇和/或確定這些量，因此本文不再對此詳細(xì)討論。然而，在一個示例性的方面，較優(yōu)地，，對這些無機(jī)粉末原料的量加以選擇，以便于與再利用的鈦酸鋁成分相結(jié)合時，適合提供一種燒結(jié)相鈦酸鋁陶瓷組合物，這種組合物以氧化物重量百分?jǐn)?shù)為基準(zhǔn)來表征時包含約8重量％至約15重量％SiO2、約45重量％至約53重量％Al2O3、約27重量％至約33重量％TiO2。例如，示例性的無機(jī)鈦酸鋁前體粉末批料組合物可以包含約10％石英；約47％氧化鋁；約30％二氧化鈦和約13％其它無機(jī)添加劑。適于形成鈦酸鋁的其它示例性的非限制性無機(jī)批料組分混合物包括在以下專利文獻(xiàn)中公開的混合物美國專利第4,483,944、4,855,265、5,290,739、6,620,751、6,942,713和6,849,181號；美國專利申請公開第2004/0020846和2004/0092381號；PCT申請公開WO 2006/015240、WO2005/046840和WO 2004/011386。
然后，上述無機(jī)粉末批料可與任選的燒結(jié)助劑、臨時性有機(jī)粘結(jié)劑和液體媒介物混合以提供最終的增塑的鈦酸鋁前體組合物。這些成形助劑的相對量可以根據(jù)諸如所用原料的性質(zhì)和用量等因素而改變。
添加所述燒結(jié)助劑能提高所得陶瓷原料燒制后的強(qiáng)度，其合適的比例是所述批料的約0.1-0.5重量％。作為這些鈦酸鋁組合物中的燒結(jié)助劑，特別有效的是鑭系元素的金屬氧化物，具體地包括氧化鑭、氧化釔和氧化鈰。燒結(jié)助劑可以以粉末和/或液體形式加入所述批料中。
為提供增塑的鈦酸鋁前體組合物，優(yōu)選的液體媒介物是水，但是可以使用對合適的臨時粘結(jié)劑具有溶劑作用的其它液體媒介物。為此，液體媒介物組分的量可以被改變以便提供最佳的操作性能和與陶瓷批料混合物中其它組分的相容性。通常，所述液體媒介物作為過量添加物(super addition)存在，其量為增塑的組合物的15重量％至60重量％，更優(yōu)地，增塑的組合物的20重量％至50重量％。
適合用于本發(fā)明的批料組合物的合適的臨時性粘結(jié)劑包括水溶性纖維素醚粘結(jié)劑，諸如甲基纖維素、羥丙基甲基纖維素、甲基纖維素衍生物和/或它們的組合。特別優(yōu)選的例子包括甲基纖維素和羥丙基甲基纖維素。通常，有機(jī)粘結(jié)劑在批料混合物中作為過量添加物存在，其量為鈦酸鋁前體批料組合物的0.1重量％至5.0重量％，更優(yōu)地，為鈦酸鋁前體批料組合物的0.5重量％至2.0重量％。
而且，本發(fā)明的批料組合物還可以任選地包含至少一種其它加工助劑，諸如增塑劑、潤滑劑、表面活性劑和/或成孔劑。一種用于制備所述陶瓷前體批料組合物的示例性的增塑劑是甘油。一種示例性的潤滑劑可以是烴油或妥爾油。還可以任選地使用成孔劑以優(yōu)化所得鈦酸鋁陶瓷材料的孔隙度和中值孔徑。示例性的非限制性的成孔劑可以包括石墨、淀粉、聚乙烯珠和/或面粉。
使用時，本發(fā)明的增塑的鈦酸鋁前體組合物還提供生產(chǎn)包含燒結(jié)相鈦酸鋁的陶瓷制品的方法。所述方法通常包含提供上述的增塑的鈦酸鋁前體批料組合物；由該增塑的鈦酸鋁前體批料組合物形成擠出型生坯；在有效地將該鈦酸鋁前體組合物轉(zhuǎn)化為包含燒結(jié)相鈦酸鋁的陶瓷組合物的條件下燒制該成形的生坯。
增塑的鈦酸鋁前體組合物可以形成具有任何所需尺寸和形狀的生坯。成形可以通過任何已知的常規(guī)的陶瓷成形方法使來進(jìn)行，諸如擠出、注塑、粉漿澆鑄、離心澆鑄、加壓注塑、干壓成型等。在一個示例性的方面，擠出可使用液壓平板擠壓機(jī)、或二級除氣單螺桿擠出機(jī)、或出料端帶有模頭組件的雙螺桿混合器來實(shí)施。在最后一種方法中，根據(jù)材料和其它工藝條件選擇合適的螺紋元件以便產(chǎn)生足夠的壓力以迫使批料通過模頭。
在一個方面，該方法和所得陶瓷制品特別適合用作排氣處理系統(tǒng)中的柴油機(jī)顆粒過濾器。為此，所得陶瓷物品特別適合作為過濾器體積熱容高、過濾器入口和出口端面之間的壓降低、CTE低、且過濾效率高的多孔蜂窩結(jié)構(gòu)。因而，在一個方面，所述增塑的陶瓷前體批料組合物可以成形為或以其它方式塑制成蜂窩構(gòu)型。
雖然本發(fā)明的蜂窩陶瓷過濾器的結(jié)構(gòu)一般情況下是其中多個對尾氣流入側(cè)端面和尾氣流出側(cè)端面開放的通孔在兩個端面處交替性地封閉，但是蜂窩過濾器的形狀沒有特別限制。例如，所述過濾器可以是端面為圓形或橢圓形的圓柱體，端面為多邊形如三角形或正方形的棱柱體，其中，這些圓柱體和棱柱體的側(cè)面是“折線形”彎曲的或類似的形狀。此外，通孔的形狀也沒有具體限制。例如，截面形狀可以是多邊形，諸如正方形或八角形、圓形、橢圓形或類似形狀。
一些通過本發(fā)明的方法生產(chǎn)的陶瓷蜂窩體的例子，其孔密度通常是235孔/平方厘米(約1500孔/平方英寸)-15孔/平方厘米(約100孔/平方英寸)。而且，孔壁或網(wǎng)的厚度一般是約0.07-約0.6mm(約3-25密耳)。然而，應(yīng)該理解，所述陶瓷體所需的獨(dú)特尺寸和形狀可以取決于應(yīng)用，比如在汽車領(lǐng)域，是根據(jù)引擎大小和可供安裝的空間等。為此，雖然在一方面本發(fā)明的陶瓷制品適合制備薄壁蜂窩體，但是要求保護(hù)的混合物還能用于壁更厚的結(jié)構(gòu)。例如，孔密度為約15-30孔/平方厘米(約100-200孔/平方英寸)并且壁厚為約0.30-0.64毫米(約12-25密耳)的蜂窩結(jié)構(gòu)十分適合柴油機(jī)顆粒過濾器領(lǐng)域。
然后，可以對具有如上所述的所需尺寸和形狀的成形的生坯進(jìn)行干燥以從中除去過量水分。干燥步驟可以通過熱空氣干燥、微波干燥、蒸汽干燥、或高頻干燥來實(shí)施，隨后可進(jìn)行環(huán)境空氣干燥。干燥后，生坯可以在如下所述的能有效地將所述生坯轉(zhuǎn)化為包含初級晶相陶瓷成分的陶瓷制品的燒制件條下燒制。
有效地將生坯轉(zhuǎn)化為陶瓷制品的燒制條件可以根據(jù)例如具體組成、生坯尺寸和所用設(shè)備的性質(zhì)等工藝條件而變化。為此，在一個方面，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員只需通過常規(guī)的實(shí)驗(yàn)方法就能獲得本發(fā)明的陶瓷制品所需的最佳的燒制條件。因而，本發(fā)明不局限于特定的燒制溫度和燒制時間。然而，在一個方面，燒制溫度可以是約1400-1600℃。在另一個方面，燒制溫度可以是約1450-1550℃。而且，合適的燒制時間可以是約1-10小時。
實(shí)施例 為了進(jìn)一步說明本發(fā)明的構(gòu)思，我們例舉以下的實(shí)施例以便向本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員提供關(guān)于如何操作和評估本文要求保護(hù)的陶瓷制品和方法的完整公開和說明。這些實(shí)施例純粹是對本發(fā)明的舉例，無意限制發(fā)明人所稱發(fā)明的范圍。我們力圖確保數(shù)字(比如量、溫度等)的準(zhǔn)確，但是可能會存在一些誤差和偏差。除非另外指出，否則份數(shù)是重量份數(shù)，溫度是指攝氏度或指室溫條件，壓力是大氣壓或接近大氣壓。
制備了幾種包含不同量的再利用的未加工的鈦酸鋁組合物的本發(fā)明的鈦酸鋁前體批料組合物。具體地，制備了12種包含5、10、25和50重量％再利用的未加工的鈦酸鋁的示例性的批料組合物。而且，對于每種被測試的特定量的再利用的未加工的鈦酸鋁，制備了三種包含不同的中值粒徑(為25.5μm、47.3μm和14.9μm)的顆粒狀的未加工的鈦酸鋁的批料組合物。所述特定的增塑的批料組合物的批料組分的重量百分率如以下表1中所述 表1-本發(fā)明的批料組合物1-12 此外，制備了幾種包含不同量的預(yù)反應(yīng)的顆粒狀的耐火鈦酸鋁組分的本發(fā)明的鈦酸鋁前體批料組合物。具體地，制備了12種包含5、10、25和50重量％顆粒狀的預(yù)反應(yīng)的鈦酸鋁的示例性的批料組合物。而且，對于每種被測試的特定量的顆粒狀的預(yù)反應(yīng)的鈦酸鋁，也制備了三種包含不同的中值粒徑(為28.1μm、53.8μm和9.3μm)的預(yù)反應(yīng)的鈦酸鋁的批料組合物。所述特定的增塑的批料組合物的批料組分的重量百分率如以下表2中所述 表2-本發(fā)明的批料組合物13-24 隨后，擠出本發(fā)明的批料組合物1-4和13-16以形成2英寸直徑的圓柱形的生坯蜂窩體，其孔密度為蜂窩體徑向300孔/平方英寸，孔壁厚為0.013英寸。然后，使所得生坯干燥并在約1450℃的燒制溫度燒制約8小時。燒制后，評估所得鈦酸鋁陶瓷制品的幾個物理性質(zhì)，包括熱膨脹系數(shù)、總孔隙度、中值孔徑和強(qiáng)度。評估的結(jié)果如以下表3中所述。
表3測量的示例性陶瓷制品的物理性質(zhì) 雖然本發(fā)明以上的說明和實(shí)施例在其最近的已知的實(shí)施方式中提供了實(shí)施本發(fā)明的教導(dǎo)，但是，應(yīng)該認(rèn)識到，這些說明僅僅是舉例說明性的，當(dāng)在所附權(quán)利要求的范圍內(nèi)實(shí)施時，對于不同的實(shí)施方式可以做許多改變而仍然保留本發(fā)明的有利結(jié)果。
權(quán)利要求
1.一種制造包含燒結(jié)相鈦酸鋁成分的陶瓷制品的方法，所述方法包括以下步驟
提供增塑的鈦酸鋁前體批料組合物，其包含
含有氧化鋁源、二氧化硅源和二氧化鈦源的無機(jī)批料組合物；再利用的預(yù)反應(yīng)的鈦酸鋁組合物或生坯鈦酸鋁前體組合物中的至少一種；和燒結(jié)助劑；
有機(jī)粘結(jié)劑；和
液體媒介物；
由所述增塑的鈦酸鋁前體批料組合物形成擠出型生坯；和
在能將所述鈦酸鋁前體組合物轉(zhuǎn)化為包含燒結(jié)相鈦酸鋁的陶瓷組合物的條件下燒結(jié)所述成形的生坯。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述無機(jī)批料組合物包含占所述無機(jī)批料組合物最多50重量％的生坯鈦酸鋁前體組合物。
3.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述生坯鈦酸鋁前體組合物的含量是占所述無機(jī)批料組合物的1-50重量％。
4.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述生坯鈦酸鋁組合物是顆粒狀的、且其中值粒徑為10μm-50μm。
5.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述無機(jī)批料組合物包含占所述無機(jī)批料組合物最多25重量％的再利用的預(yù)反應(yīng)的鈦酸鋁。
6.如權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，所述再利用的預(yù)反應(yīng)的鈦酸鋁的含量是占所述無機(jī)批料組合物的1-25重量％。
7.如權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，所述再利用的預(yù)反應(yīng)的鈦酸鋁組合物是顆粒材料、且其中值粒徑為8μm-55μm。
8.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述增塑的鈦酸鋁前體批料組合物還包含一種任選的成孔劑。
9.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述無機(jī)批料組合物含有至少一種金屬氧化物燒結(jié)助劑。
10.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述金屬氧化物燒結(jié)助劑含有至少一種氧化鑭源。
11.一種鈦酸鋁前體批料組合物，其包含
含有氧化鋁源、二氧化硅源和二氧化鈦源的無機(jī)批料組合物；再利用的預(yù)反應(yīng)的鈦酸鋁組合物或生坯鈦酸鋁前體組合物中的至少一種；和燒結(jié)助劑；
有機(jī)粘結(jié)劑；和
液體媒介物。
12.如權(quán)利要求11所述的鈦酸鋁前體批料組合物，其特征在于，所述無機(jī)批料組合物包含占所述無機(jī)批料組合物最多50重量％的生坯鈦酸鋁前體組合物。
13.如權(quán)利要求12所述的鈦酸鋁前體批料組合物，其特征在于，所述生坯鈦酸鋁前體組合物的含量是占所述無機(jī)批料組合物的1-50重量％。
14.如權(quán)利要求12所述的鈦酸鋁前體批料組合物，其特征在于，所述生坯鈦酸鋁組合物是顆粒材料、且其中值粒徑為10μm-50μm。
15.如權(quán)利要求11所述的鈦酸鋁前體批料組合物，其特征在于，所述無機(jī)批料組合物包含占所述無機(jī)批料組合物最多25重量％的再利用的預(yù)反應(yīng)的鈦酸鋁。
16.如權(quán)利要求15所述的鈦酸鋁前體批料組合物，其特征在于，所述再利用的預(yù)反應(yīng)的鈦酸鋁的含量是占所述無機(jī)批料組合物的1-25重量％。
17.如權(quán)利要求15所述的鈦酸鋁前體批料組合物，其特征在于，所述再利用的預(yù)反應(yīng)的鈦酸鋁組合物是顆粒狀的并且其中值粒徑為8μm-55μm。
18.如權(quán)利要求11所述的鈦酸鋁前體批料組合物，其特征在于，所述鈦酸鋁前體批料組合物還包含一種任選的成孔劑。
19.如權(quán)利要求11所述的鈦酸鋁前體批料組合物，其特征在于，所述無機(jī)批料組合物含有至少一種金屬氧化物燒結(jié)助劑。
20.如權(quán)利要求19所述的鈦酸鋁前體批料組合物，其特征在于，所述金屬氧化物燒結(jié)助劑含有至少一種氧化鑭源。
21.一種制造包含燒結(jié)相鈦酸鋁成分的陶瓷制品的方法，所述方法包括以下步驟
提供增塑的鈦酸鋁前體批料組合物，其包含
含有再利用的預(yù)反應(yīng)的鈦酸鋁組合物或生坯鈦酸鋁前體組合物中的至少一種的無機(jī)批料組合物；
有機(jī)粘結(jié)劑；和
液體媒介物；
由所述增塑的鈦酸鋁前體批料組合物形成擠出型生坯；和
在能將所述鈦酸鋁前體組合物轉(zhuǎn)化為包含燒結(jié)相鈦酸鋁的陶瓷組合物的條件下燒結(jié)所述成形的生坯。
22.如權(quán)利要求21所述的方法，其特征在于，所述無機(jī)批料組合物還含有至少一種成孔劑。
23.如權(quán)利要求21所述的方法，其特征在于，所述無機(jī)批料組合物還含有至少一種成孔劑和/或至少一種燒結(jié)助劑。
24.如權(quán)利要求21所述的方法，其特征在于，所述無機(jī)批料組合物基本上由100重量％的再利用的預(yù)反應(yīng)的鈦酸鋁組合物組成。
25.如權(quán)利要求21所述的方法，其特征在于，所述無機(jī)批料組合物基本上由100重量％的生坯鈦酸鋁前體組合物組成。
26.一種鈦酸鋁前體批料組合物，其包含
含有再利用的預(yù)反應(yīng)的鈦酸鋁組合物或生坯鈦酸鋁前體組合物中的至少一種的無機(jī)批料組合物；和燒結(jié)助劑；
有機(jī)粘結(jié)劑；和
液體媒介物。
27.如權(quán)利要求26所述的鈦酸鋁前體批料組合物，其特征在于，所述無機(jī)批料組合物還含有至少一種燒結(jié)助劑。
28.如權(quán)利要求26所述的鈦酸鋁前體批料組合物，其特征在于，所述無機(jī)批料組合物還含有至少一種成孔劑。
29.如權(quán)利要求26所述的鈦酸鋁前體批料組合物，其特征在于，所述無機(jī)批料組合物基本上由100重量％再利用的預(yù)反應(yīng)的鈦酸鋁組合物組成。
30.如權(quán)利要求26所述的鈦酸鋁前體批料組合物，其特征在于，所述無機(jī)批料組合物基本上由100重量％生坯鈦酸鋁前體組合物組成。
全文摘要
鈦酸鋁前體批料組合物，其含有再利用的鈦酸鋁組分，再利用的鈦酸鋁組分的至少一部分是由再利用的預(yù)反應(yīng)的鈦酸鋁組合物或者未反應(yīng)的生坯鈦酸鋁前體組合物組成的。利用本發(fā)明的批料組合物制造鈦酸鋁陶瓷制品的方法。
文檔編號C04B35/478GK101553446SQ200780044329
公開日2009年10月7日 申請日期2007年11月21日 優(yōu)先權(quán)日2006年11月29日
發(fā)明者J·P·戴, R·J·洛克, D·L·坦南特, C·J·沃倫 申請人:康寧股份有限公司