[发明专利]碳化硅质多孔体及其制造方法

说明书

本发明提供一种具有高耐热冲击性的碳化硅质多孔体及其制造方法。一种碳化硅质多孔体，其包含：(A)作为骨料的碳化硅粒子、以及(B)从由金属硅、氧化铝、二氧化硅、多铝红柱石、堇青石构成的组中选择的至少一种，且在所述(A)和/或(B)的表面具有非晶质和/或结晶质的SiO₂或者SiO，其中，所述非晶质和/或结晶质的SiO₂或者SiO中所包含的α‑方英石为6质量％以下。

技术领域

本发明涉及碳化硅质多孔体及其制造方法。特别涉及被用于汽车尾气净化用的过滤器或催化剂载体等的碳化硅质多孔体及其制造方法。

背景技术

作为用于对像柴油发动机尾气那样的含尘流体中所包含的粒子状物质进行捕集除去的过滤器、或者用于负载对尾气中的有害物质进行净化的催化剂成分的催化剂载体，广泛使用多孔质的蜂窝结构体。另外，作为像这样的蜂窝结构体的构成材料，已知使用像碳化硅(SiC)粒子那样的耐火性粒子。

作为具体的相关技术，例如专利文献1中公开一种蜂窝结构的多孔质碳化硅质催化剂载体，其是将具有规定的比表面积和杂质含量的碳化硅粉末作为起始原料，将该碳化硅粉末成型为所期望的形状并干燥后，于1600～2200℃的温度范围进行烧成而得到的。

在将利用该方法制作的烧结体作为用于除去从柴油发动机排出的尾气中所包含的颗粒物的柴油颗粒过滤器(DPF)的材料进行使用的情况下，存在如下问题：如果想要过滤器再生而使被过滤器捕集并堆积的颗粒物燃烧，则由于热传导率较小，所以局部发热，导致破损。

针对该问题，专利文献2公开如下内容：利用碳化硅质多孔体，使其具有高热传导率，并且，耐氧化性、耐酸性、耐颗粒物反应性、以及耐热冲击性等得到提高，该碳化硅质多孔体的特征在于，其为包含作为骨料的碳化硅粒子和金属硅、且在该碳化硅粒子以及该金属硅的表面具有包含氧的相(氧化被膜)的多孔质，并且，含有的氧量为0.5～15重量％。

另一方面，最近从提高集尘用过滤器的处理能力的必要性考虑，特别是要求如上所述的多孔质蜂窝结构体中具有压力损失低的、高气孔率的多孔质蜂窝结构体。作为像这样的高气孔率的蜂窝结构体的制造方法，例如公开有如下多孔质蜂窝结构体的制造方法，即，将作为成型原料的、主成分材料、水、有机粘合剂(在挤出成型为蜂窝形状的过程中，仅有成型原料时，可塑性、成型性不充分，无法顺利地成型，因此，需要使用甲基纤维素等有机粘合剂，以便提高可塑性)以及造孔剂(石墨等有机物质)等进行混炼，使可塑性得到提高，制备坯土，将该坯土挤出成型并干燥，制作蜂窝成型体，对该蜂窝成型体进行烧成，得到多孔质蜂窝结构体(例如参见专利文献3)。根据该制造方法，在对蜂窝成型体进行烧成时，有机粘合剂、造孔剂被烧除而形成气孔，因此，能够得到高气孔率的多孔质蜂窝结构体。

然而，如果有机粘合剂的添加量较多，则存在如下问题：在预烧(脱粘合剂)时，有机粘合剂被烧除，从而在成型时有机粘合剂占有的空间成为缺陷，导致得到的预烧体、甚至多孔质蜂窝结构体的强度降低。另外，大型的结构体中，存在如下问题：在预烧(脱粘合剂)时有机粘合剂燃烧之际，因燃烧热而使得成型体内部的温度高于外部的温度，由成型体的内外温度差所引起的热应力导致预烧体产生开裂等缺陷，不仅作为结构体的机械强度降低，而且使成品率大幅降低。