钛酸铝镁－氧化铝复合陶瓷制造技术

本发明专利技术的目的在于提供热膨胀系数小、机械强度更为优异的陶瓷。本发明专利技术涉及一种钛酸铝镁－氧化铝复合陶瓷，其特征在于，其包含钛酸铝镁及氧化铝，Ａｌ、Ｍｇ及Ｔｉ的元素组成比用组成式（１）表示时，Ａｌ２（１－ｘ）ＭｇｘＴｉ（１＋ｘ）Ｏ５＋ａＡｌ２Ｏ３…（１）ｘ和ａ分别满足０＜ｘ≤１，０．４ｘ≤ａ＜２ｘ。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及钛酸铝镁-氧化铝复合陶瓷，更具体地说，涉及包含钛酸铝镁及氧化 铝的陶瓷。
技术介绍
钛酸铝镁是含有Al、Mg及Ti作为构成元素的陶瓷，作为热膨胀系数小的陶瓷被使 用，在专利文献1 (W02004/039747号公报)中，作为机械性强度优异的钛酸铝镁，公开了 Al、 Mg及Ti的元素组成比如式(1')所示的陶瓷，Al2(1_x)MgxTi(1+x)05......... (1，)(式中，χ 满足 0. 1 彡 χ < 1)。作为这样的陶瓷，要求其在热膨胀系数小的基础上，机械性强度更为优异。
技术实现思路
因此，本专利技术人为了开发出热膨胀系数小、机械性强度更为优异的陶瓷，进行了悉 心研究，结果完成了本专利技术。S卩，本专利技术提供一种钛酸铝镁-氧化铝复合陶瓷，其特征在于，包含钛酸铝镁及氧 化铝，Al、Mg及Ti的元素组成比用组成式(1)表示时，Al2(1_x)MgxTi(1+x)05+aAl203... (1)χ 和 a 分别满足 0 < χ 彡 1，0. 4x 彡 a < 2x。本专利技术的钛酸铝镁-氧化铝复合陶瓷与现有的钛酸铝镁具有同等程度的小热膨 胀系数，同时，具有更为优异的机械性强度。具体实施例方式[组成]本专利技术的钛酸铝镁_氧化铝复合陶瓷含有钛酸铝镁及氧化铝。钛酸铝镁为钛酸铝[Al2TiO5]及钛酸镁[MgTi2O5]的固溶体。本专利技术的复合陶瓷，其元素组成比用上述组成式(1)表示时，χ满足0<x< 1，通 常满足0. 05 < X < 1。X为0时，变得高温下易分解。a不到0. 4x的话，机械性强度变得 不充分，a超过2x的话，热膨胀系数变大。a优选满足1.8x，进一步优选满足 0. 4x ^ a ^ 1. 5χ0本专利技术的钛酸铝镁-氧化铝复合陶瓷还可以包含Si元素。此时，Al、Mg、Ti以及 Si的元素组成比用组成式(2)表示时，Al2(1_x)MgxTi(1+x)05+aAl203+bSi02.................. (2)优选χ和a分别满足0 < χ彡1，0. 4x彡a < 2x，b满足0. 05彡b彡0. 4。本专利技术的复合陶瓷包含Si元素时，由高温下不易分解、比较稳定的观点出发，优4选基本上不包含结晶性SiO2,具体而言优选在粉末X射线衍射图谱中不出现显示结晶性 SiO2的峰。本专利技术的复合陶瓷包含Si元素时，还可以包含Na元素、K元素或Ca元素，此时， Al、Mg、Ti、Si、Na、K以及Ca的元素组成比用组成式(3)表示时，Al2(1_x)MgxTi(1+x)05+aAl203+bSi02+cNa20+dK20+eCa0 ......... (3)优选x、a、b分别满足0 < χ彡1,0. 4x彡a < 2x，0. 05彡b彡0. 4，c、d及e满足 b/20彡c+d+e彡b/6。(c+d+e)不到b/20的话，容易生成结晶性SiO20 (c+d+e)在b/6以 下的话，在机械性强度方面有利。进一步优选c、d及e满足0 < c，0 < d以及0 < e，包含 Na元素、K元素及Ca元素时；尤其优选0<e<c及0<e<d，Na及K比Ca多时；特别 是e < 0. 004时，不仅机械性强度、热膨胀系数优异，而且在高温稳定性方面也有利，也即即 使在高温下连续使用，钛酸铝镁也不易分解为A1203、Mg0、Ti02等。本专利技术的复合陶瓷中所含氧化铝，通常为α氧化铝。氧化铝通常以微细的粒子 状被包含，粒径通常在0. 1 μ m(最小粒径)-10 μ m(最大粒径)的范围，平均粒径通常为 0. 5 μ m-5 μ m。[制备方法]本专利技术的钛酸铝镁-氧化铝复合陶瓷，可通过烧结如下混合物的方法制备得到， 其中，该混合物包含氧化铝源、氧化镁源及氧化钛源，Al、Mg及Ti的元素组成比用组成式 (1)表示时，χ和a分别满足0 < χ彡1，0. 4x彡a < 2x。上述混合物中所含的氧化铝源，是形成构成钛酸铝镁的铝成分、以及构成氧化铝 的铝成分的化合物，例如可举出氧化铝(氧化铝)的粉末。作为氧化铝的晶型，可举出Y 型、δ型、θ型、α型等，也可以是无晶形。作为氧化铝优选α型的氧化铝。作为氧化铝源，可举出通过在空气中单独烧结可形成氧化铝的化合物。作为这样 的化合物，可举出例如铝盐、烷醇铝、氢氧化铝、金属铝等。铝盐可以是与无机酸形成的无机盐，也可以是与有机酸形成的有机盐。作为铝无 机盐，可具体举出例如硝酸铝、硝酸铵铝等铝硝酸盐；碳酸铵铝等铝碳酸盐等。作为铝有机 盐，可举出例如草酸铝、乙酸铝、硬脂酸铝、乳酸铝、月桂酸铝等。作为烷醇铝，具体可举出例如异丙醇铝、乙醇铝、仲丁醇铝、叔丁醇铝等。作为氢氧化铝的晶型，可举出例如三水铝石型、拜三水铝石型、诺三水铝石型 (norstrandite type)、勃姆石型、拟勃姆石型等，也可以是无定形(非晶形)。作为非晶形 的氢氧化铝，还可举出例如将铝盐、烷醇铝等水溶性铝化合物的水溶液水解而得到的铝水 解物。作为氧化铝源，优选氧化铝。所谓氧化镁源，是形成构成钛酸铝镁的镁成分的化合物，可举出例如氧化镁(氧 化镁)的粉末。作为氧化镁源，可举出通过在空气中单独烧结可形成氧化镁的化合物。作为这样 的化合物，可举出例如镁盐、烷醇镁、氢氧化镁、氮化镁、金属镁等。作为镁盐，具体可举出氯化镁、高氯酸镁、磷酸镁、焦磷酸镁、草酸镁、硝酸镁、碳酸镁、乙酸镁、硫酸镁、柠檬酸镁、乳酸镁、硬脂酸镁、水杨酸镁、肉豆蔻酸镁、葡糖酸镁、二甲基 丙烯酸镁、安息香酸镁等。作为烷醇镁，可具体举出甲醇镁、乙醇镁等。作为氧化镁源，也可以使用兼有氧化镁源及氧化铝源的化合物。作为这样的化合 物，可举出例如镁氧尖晶石(MgAl2O4)。所谓氧化钛源，是形成构成钛酸铝镁的钛成分的化合物，例如可举出氧化钛。作为 氧化钛，可举出例如氧化钛(IV)、氧化钛(III)、氧化钛(II)等，优选使用氧化钛(IV)。氧 化钛(IV)的晶型，可举出锐钛矿型、金红石型、板钛矿型等，也可以是非晶形，更优选为锐 钛矿型、金红石型。作为氧化钛源，还可以举出通过单独在空气中烧结可形成氧化钛(氧化钛)的化 合物的粉末。作为这样的化合物，可举出例如钛盐、钛醇盐、氢氧化钛、氮化钛、硫化钛、钛金属等。作为钛盐，具体可举出三氯化钛、四氯化钛、硫化钛(IV)、硫化钛(VI)、硫酸钛 (IV)等。作为钛醇盐，具体可举出乙醇钛(IV)、甲醇钛(IV)、叔丁醇钛(IV)、异丁醇钛(IV)、 正丙醇钛(IV)、四异丙醇钛(IV)以及它们的螯合物等。作为氧化钛源，优选氧化钛。这样的氧化铝源、氧化镁源及氧化钛源，通常各自以粉末状使用。包含氧化铝源、氧化镁源及氧化钛源的混合物，还可以进一步包含二氧化硅源。 混合物通过包含二氧化硅源，能够容易地制备出机械性强度更为优异的本专利技术的钛酸铝 镁-氧化铝复合陶瓷。二氧化硅源是作为硅成分可在钛酸铝镁_氧化铝复合陶瓷中包含的化合物，例如可举出二氧化硅、一氧化硅等氧化硅(二氧化硅)。作为二氧化硅源，可举出通过在空气中单独烧结可形成二氧化硅的化合物的粉 末。作为这样的化合物，可举出例如硅酸、碳化硅、氮化硅、硫化硅、四氯本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种钛酸铝镁－氧化铝复合陶瓷，其特征在于，其包含钛酸铝镁及氧化铝，Ａｌ、Ｍｇ及Ｔｉ的元素组成比用组成式（１）表示时，Ａｌ↓［２（１－ｘ）］Ｍｇ↓［ｘ］Ｔｉ↓［（１＋ｘ）］Ｏ↓［５］＋ａＡｌ↓［２］Ｏ↓［３］…（１）ｘ和ａ分别满足０＜ｘ≤１，０．４ｘ≤ａ＜２ｘ。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】JP 2008-1-21 2008-010159一种钛酸铝镁 氧化铝复合陶瓷，其特征在于，其包含钛酸铝镁及氧化铝，Al、Mg及Ti的元素组成比用组成式(1)表示时，Al2(1 x)MgxTi(1+x)O5+aAl2O3…(1)x和a分别满足0＜x≤1，0.4x≤a＜2x。2.权利要求1所述的钛酸铝镁_氧化铝复合陶瓷，其中包含Si元素，Al、Mg、Ti以及 Si的元素组成比用组成式(2)表示时，Al2(1-x)MgxTi(1+x)05+aAl203 +bSi02..................(2)x、a 禾口 b 分别满足 0 < χ 彡 1，0. 4x 彡 a < 2x，0. 05 彡 b 彡 0. 4。3.权利要求2所述的钛酸铝镁_氧化铝复合陶瓷，其中包含Na元素、K元素或Ca元 素，Al、Mg、Ti、Si、Na、K以及Ca的元素组成比用组成式(3)表示时，Al2(1-x)MgxTi(1+x)05+aAl203 +bSi02+cNa20+dK20+eCa0......... (3)x、a分别满足0 < χ彡1,0. 4χ彡a < 2x，b满足0. 05彡b彡0. 4，c、d及e满足 b/20 彡 c+d+e 彡 b/6。4.权利要求2或3所述的钛酸铝镁_氧化铝复合陶瓷，其中在粉末χ射线衍射图谱中 未出现显示结晶性SiO2的峰。5.权利要求1-4中任意一项所述的钛酸铝镁-氧化铝复合陶瓷，其中氧化铝以平均粒 径0. 5 μ m-5 μ m的粒子状被包含。6.权利要求1所述的钛酸铝镁-氧化铝复合陶瓷的制备方法，其特征在于，对下述混合 物进行烧结，该混合物包含氧化铝源、氧化镁源及氧化钛源，Al、Mg及Ti的元素组成比用组 成式(1)表示时，χ和a分别满足0 < χ彡1，0. 4x彡a < 2x。7.权利要求6所述的制备方法，其中所述混合物包含氧化硅源，Al、Mg、Ti及Si的 元素组成比由组成式(2)表示时，χ和a分别满足0 < χ彡1,0. 4x ^ a < 2x, b满足 0· 05 彡 b 彡 0· 4。8.权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：当间哲朗，岩户聪子，山中梨奈，
申请(专利权)人：住友化学株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]