[发明专利]堇青石铝镁酞酸盐组合物及包含该组合物的陶瓷制品

说明书

公开了包含复合堇青石铝镁酞酸盐陶瓷组合物的陶瓷体和用于制造这种陶瓷体的方法。

本申请根据35U.S.C.§120要求2012年11月30日提交的美国专利申请系列号第13/690,096号的优先权，本文以该申请为基础并将其全部内容结合于此。

背景

技术领域

本发明的示例性实施方式涉及陶瓷组合物，并且涉及包含堇青石铝镁酞酸盐的复合陶瓷组合物。

背景技术

具有低热膨胀和由此具有高耐热冲击性的耐火材料在使用中存在高热梯度的应用中使用，所述应用为例如催化转化器基材和柴油机颗粒过滤器。由于其低热膨胀、高熔点和低成本，用于这些应用的一种材料是堇青石。在柴油机颗粒过滤器领域中，已认识到需要较高的热容来改善再生期间过滤器的耐久性。具有高体积热容的材料降低了吸附给定量的热所需的材料的体积。较小的材料体积可降低排气流的压降，并增加灰尘储存的开孔体积。然而，仍然需要低热膨胀。钛酸铝是一种可被制备为具有低热膨胀的材料，并且也具有比堇青石更高的体积热容。

纯钛酸铝在约1250℃以下是亚稳定的。当在烧制后的冷却期间形成微裂和粒度大时，AT的热膨胀是低的。这些大颗粒和微裂会使材料在机械上脆弱。微裂导致热膨胀曲线可能会有大的滞后，产生高的瞬时热膨胀值，尤其是在冷却时。AT基复合物的烧制温度通常较高，一般大于1400℃。最后，AT显示具有高热循环生长，碱金属元素的存在放大该热循环生长。

为了降低分解速度，可以在钛酸铝中加入添加剂，诸如多铝红柱石、MgTi₂O₅和Fe₂TiO₅。MgTi₂O₅往往在还原条件下降低分解速度，并且仅在氧化条件下以高水平(>10％)降低分解速度。Fe₂TiO₅往往在氧化条件下降低分解速度，并且在还原条件下增加分解速度。

已在AT中加入第二相(second phase)如多铝红柱石以提高复合体的强度，因为在多铝红柱石晶体之间通常不会发生微开裂。多铝红柱石也具有相当高的体积热容。其他第二相也已用于AT复合物，包括碱性和碱土长石。然而，多铝红柱石和碱性长石的热膨胀比最优热膨胀高。

背景部分中公开的上述信息仅用于增强对本发明技术背景的理解，并且因此可能含有不构成现有技术任意部分的信息或现有技术对本领域普通技术人员的可能启示。

发明概述

本发明的示例性实施方式提供了包含堇青石-铁板钛矿(cordierite-pseudobrookite)的复合陶瓷组合物。

本发明的示例性实施方式也提供了包含堇青石铝镁酞酸盐复合组合物的柴油机颗粒过滤器。

本发明的示例性实施方式也提供了一种制造复合堇青石铝镁酞酸盐陶瓷制品的方法。

本发明的其他特征将列于以下的说明书中，并且部分对于说明书而言显而易见，或者可由本发明的实践而得到。

一个示例性实施方式公开了一种陶瓷制品，其包含铁板钛矿相；包含堇青石的第二相；以及烧结助剂的，该铁板钛矿相主要包含氧化铝、氧化镁和二氧化钛，该烧结助剂包含氧化钙和氧化锶中的至少一种。

一种示例实施方式批露了一种制品，所述制品包括复合组合物，该复合组合物包含钛酸铝和二钛酸镁的固溶体以及包括堇青石的第二晶体相。以氧化物为基准的重量％表示的制品组成是：4至10％MgO；40至55％Al₂O₃；25至44％TiO₂；5至25％SiO₂，和烧结助剂，该烧结助剂包含氧化钙和氧化锶中的至少一种。