[发明专利]柱状钛酸铝及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及柱状钛酸铝及其制造方法以及使用该柱状钛酸铝得到的烧结体。

背景技术

钛酸铝具有低热膨胀性、耐热冲击性优异，并且熔点高，因此，作为在汽车的尾气处理用催化剂载体、柴油机微粒过滤器（DPF）等中使用的多孔材料备受期待，进行了各种开发。

专利文献1中，提案有：为了得到在高温稳定的钛酸铝烧结体，将由钛酸铝构成的成形体的表面，由选自镁、铁、硅、钛和铝中的1种或2种以上金属氧化物或固溶体包覆的方法。

在专利文献2中，提案有：为了制造在高温稳定的钛酸铝烧结体，在钛酸铝中添加镁化合物和硅化合物然后进行成形，将其烧结的方法。

在专利文献3中，提案有：为了不损害钛酸铝具有的高熔点、低热膨胀性，得到具有高强度、对于反复的热履历而机械强度劣化少的钛酸铝烧结体，在钛酸铝中添加氧化镁和氧化硅然后进行烧结的方法。

专利文献4和5中，提案有：制造相对于镁和铝的合计量含有10摩尔%以上不足100摩尔%的镁的钛酸铝镁烧结体的方法。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开昭56-41883号公报

专利文献2：日本特开昭57-3767号公报

专利文献3：日本特开平1-249657号公报

专利文献4：国际公开第2004/039747号小册子

专利文献5：国际公开第2005/105704号小册子

发明内容

发明所要解决的课题

本发明的目的在于提供能够得到热膨胀系数低、气孔径大并且机械强度高的烧结体的柱状钛酸铝及其制造方法，以及该柱状钛酸铝的烧结体。

用于解决课题的方法

本发明的柱状钛酸铝的特征在于，平均长径比（＝数均长轴径／数均短轴径）为1.5以上，优选为1.6以上。

通过使用平均长径比为1.5以上、优选为1.6以上的本发明的柱状钛酸铝，能够得到热膨胀系数低、气孔径大并且机械强度高的钛酸铝烧结体。

平均长径比的上限值没有特别限定，通常为5以下。

本发明的柱状钛酸铝，优选含有镁。镁的含量优选相对于钛和铝的合计分别以氧化物换算计在0.5～2.0重量%的范围内。镁的含量以氧化物换算计不足0.5的情况下，有可能无法得到低的热膨胀系数和高的机械强度。此外，当镁含量以氧化物换算计超过2.0重量%时，有可能无法得到柱状形状。

本发明的柱状钛酸铝，数均长轴径优选为17μm以上，数均短轴径优选为15μm以下。通过在上述范围内，就能够得到热膨胀系数更低、气孔径更大并且机械强度更高的烧结体。数均长轴径的上限值没有特别限定，通常为50μm以下。此外，数均短轴径的下限值没有特别限定，通常在3μm以上。数均长轴径和数均短轴径，例如，能够通过流动式颗粒图像分析装置测定。

本发明的制造方法，能够制造上述本发明的柱状钛酸铝，该制造方法的特征在于，包括：将包含钛源、铝源和镁源的原料进行机械-化学地粉碎并混合的工序；和对粉碎后的混合物进行烧制的工序。

根据本发明的制造方法，使用将包含钛源、铝源和镁源的原料进行机械-化学地粉碎并混合得到的粉碎混合物。通过烧制这样的粉碎混合物，能够制造平均长径比为1.5以上，优选为1.6以上的柱状钛酸铝。

作为烧制粉碎混合物的温度，优选在1300～1600℃的范围内的温度。在这样的温度范围内烧制，能够更有效地制造本发明的柱状钛酸铝。

烧制时间，没有特别限定，优选在0.5小时～20小时的范围内进行。

本发明的制造方法中，作为机械-化学的粉碎，可以举出边施加物理性冲击边进行粉碎的方法。具体来说，可以举出由振动研磨机的粉碎。可以认为通过进行由振动研磨机的粉碎处理，由于混合粉体的磨碎带来的剪切应力，会同时引起原子排列的混乱和原子间距离的减少，引起不同种类颗粒的接点部分的原子转移，结果得到亚稳相。由此，得到反应活性高的粉碎混合物，通过烧制该反应活性高的粉碎混合物，能够制造上述本发明的柱状钛酸铝。

本发明的机械-化学的粉碎，通常作为不使用水和溶剂的干式处理进行。

通过机械-化学的粉碎的混合处理的时间没有特别限定，通常优选在0.1小时～6小时的范围内。

本发明中使用的原料，包含钛源、铝源和镁源。作为钛源，能够使用含有氧化钛的化合物，具体来说，可以列举氧化钛、金红石矿石、氢氧化钛湿滤饼、水合二氧化钛等。

作为铝源，能够使用通过加热产生氧化铝的化合物，具体来说，可以列举氧化铝、氢氧化铝、硫酸铝等。这些之中，特别优选使用氧化铝。