Método para producir cuerpo cerámico de titanato de aluminio sometido a tratamiento térmico.

Un proceso para producir un cuerpo cerámico basado en titanato de aluminio sometido a tratamiento térmico que comprende una etapa de conformación para obtener un cuerpo conformado cerámico por medio de conformación de una mezcla de materiales de partida que contiene componentes inorgánicos que comprenden un polvo de fuente de aluminio y un polvo de fuente de titanio y componentes orgánicos;

una etapa de desengrasado para retirar los componentes orgánicos contenidos en el cuerpo conformado cerámico en una atmósfera con una concentración de oxígeno no mayor de un 0,1 % y en una condición de temperatura donde la temperatura más elevada no es inferior a 700 ºC y no es mayor de 1100 ºC; y

una etapa de tratamiento térmico para tratar térmicamente el cuerpo conformado cerámico en una condición de temperatura donde la temperatura más elevada no es inferior a 1300 ºC; en este orden,

donde la atmósfera en la etapa de calentamiento hasta 1300 ºC, durante la etapa de tratamiento térmico tiene una concentración de oxígeno no inferior a un 1 % y no superior a un 6 %.

Método para producir cuerpo cerámico de titanato de aluminio sometido a tratamiento térmico

Campo técnico

La presente invención se refiere a un proceso para producir un cuerpo sometido a tratamiento térmico que comprende materiales cerámicos basados en titanato de aluminio y más particularmente a un proceso para producir un cuerpo sometido a tratamiento térmico que comprende materiales cerámicos basados en titanato de aluminio por medio de tratamiento térmico de un cuerpo conformado de una mezcla de materiales de partida que contiene un polvo de fuente de aluminio y un polvo de fuente de titanio.

Técnica anterior

Los materiales cerámicos basados en titanato de aluminio son materiales cerámicos que contienen aluminio como elemento constitutivo y que tienen un patrón de cristal de titanato de aluminio en un espectro de difracción de rayos

x. Los materiales cerámicos basados en titanato de aluminio se han conocido como materiales cerámicos que tienen excelente resistencia térmica y que tienen una capacidad de expansión térmica reducida. Los materiales cerámicos basados en titanato de aluminio se han usado de manera convencional como utensilios de tratamiento térmico tales como crisoles. Recientemente, el valor de utilidad de los materiales cerámicos basados en titanato de aluminio en los campos industriales está aumentando como material para constituir un filtro de materiales cerámicos (DPF: filtro de partículas diésel) para recoger las partículas de carbono presentes en los gases de escape liberados por un motor de combustión interna tal como un motor diésel.

Un proceso conocido para la producción de dichos materiales cerámicos basados en titanato de aluminio comprende someter a tratamiento térmico una mezcla de materiales de partida que contiene un polvo de un compuesto fuente de titanato de aluminio y un polvo de un compuesto fuente de aluminio tal como alúmina (véase, Documento de Patente 1) .

Documentos de la técnica anterior

Documentos de Patente Documento de Patente 1: WO 05/105704. 35

Sumario de la invención

Problemas a solucionar por medio de la invención

Una etapa de desengrasado convencional para producir un cuerpo conformado cerámico tiene el problema de que el cuerpo conformado tiende a experimentar fisuración de forma sencilla durante la etapa. El cuerpo conformado cerámico se vuelve más fácil de fisurar a medida que se hace más grande. Además, en el caso de transferir el cuerpo conformado cerámico, tras el desengrasado, desde la etapa de desengrasado hasta una etapa de tratamiento térmico, el cuerpo conformado tiene un problema de baja resistencia mecánica y, de este modo, resulta 45 muy difícil de manipular.

De este modo, la presente invención pretende proporcionar un proceso para producir un cuerpo cerámico basado en titanato de aluminio sometido a tratamiento térmico donde se evite la fisuración del cuerpo conformado cerámico durante la etapa de desengrasado y también se proporcione al cuerpo conformado cerámico la resistencia mecánica suficiente para la manipulación, para el caso donde tenga lugar la transferencia desde una etapa de desengrasado hasta una etapa de tratamiento térmico.

Soluciones a los problemas

Los presentes inventores han llevado a cabo investigaciones y han descubierto que la concentración de oxígeno durante una etapa convencional de desengrasado de un cuerpo conformado cerámico es mayor de un 0, 1 %, haciendo de este modo que el cuerpo conformado experimente fisuración de manera más fácil, debido a la combustión de los componentes orgánicos tal como un aglutinante y un agente de formación de poros, presentes en una mezcla de materiales de partida. También, la disminución de la resistencia mecánica del cuerpo conformado cerámico tras la combustión de la sustancia orgánica se atribuye, de forma supuesta, a la retirada del componente de aglutinante.

La presente invención es para proporcionar un proceso para producir un cuerpo cerámico basado en titanato de aluminio sometido a tratamiento térmico que comprende una etapa de conformación para obtener un cuerpo 65 conformado cerámico por medio de conformación de una mezcla de materiales de partida que contiene componentes inorgánicos que comprenden un polvo de fuente de aluminio y un polvo de fuente de titanio y

componentes orgánicos; una etapa de desengrasado para retirar los componentes orgánicos presentes en el cuerpo conformado cerámico en una atmósfera con una concentración de oxígeno no mayor de un 0, 1 % y en una condición de temperatura donde la temperatura más elevada no es menor de 700 º C y no mayor de 1100 º C; y una etapa de tratamiento térmico para tratar térmicamente el cuerpo conformado cerámico a una condición de temperatura donde la temperatura más elevada no es menor de 1300 º C; por este orden, donde la atmósfera de la etapa de calentamiento hasta 1300 º C durante la etapa de tratamiento térmico tiene una concentración de oxígeno no menor de un 1 % y no mayor de un 6 %.

Preferentemente, el cuerpo conformado cerámico se mantiene a la temperatura más elevada para la etapa de desengrasado durante la etapa de desengrasado y, preferentemente, el cuerpo conformado cerámico se mantiene a la temperatura más elevada para la etapa de tratamiento térmico durante la etapa de tratamiento térmico.

Preferentemente, el cuerpo conformado cerámico se somete a tratamiento térmico en una atmósfera con una concentración de oxígeno mayor de un 5 % tras la etapa de calentamiento hasta 1300 º C durante la etapa de tratamiento térmico.

Preferentemente, los componentes inorgánicos contienen además un polvo de fuente de magnesio y un polvo de fuente de silicio.

La cantidad de componentes orgánicos presentes en el cuerpo conformado cerámico es preferentemente no inferior a 10 partes en masa y menor de 50 partes en masa, basado en 100 partes en masa del cuerpo conformado cerámico total.

Preferentemente, los componentes orgánicos contienen un agente de formación de poros, y preferentemente el 25 agente de formación de poros es polietileno, almidón de maíz o almidón de patata.

Preferentemente, el cuerpo conformado cerámico tiene una estructura de panal de abeja y el área de corte transversal de la cara inferior del cuerpo conformado no es menor de 78, 5 cm2, y la altura del cuerpo conformado no es menor de 5 cm en la configuración durante la etapa de desengrasado.

Preferentemente, se retira una parte de los componentes orgánicos y preferentemente se carboniza la parte restante durante la etapa de desengrasado.

Preferentemente, en los componentes inorgánicos anteriormente mencionados, (i) la proporción molar del polvo de fuente de aluminio expresada sobre la base de Al2O3 con respecto a polvo de fuente de titanio expresado sobre la base de TiO2 es de 35/65 a 45/55, (ii) la proporción molar del polvo de fuente de magnesio expresado sobre la base de MgO con respecto a la cantidad total de polvo de fuente de aluminio expresado sobre la base de Al2O3 y el polvo de fuente de titanio expresado sobre la base de TiO2 es de 0, 03 a 0, 15 o (iii) el contenido del polvo de fuente de silicio expresado sobre la base de SiO2 con respecto a 100 partes en masa de la cantidad total de polvo de fuente de aluminio expresado sobre la base de Al2O3 y el polvo de fuente de titanio expresado sobre la base de TiO2 es de 0, 1 a 10 partes en masa.

Ventajas de la invención

En el proceso de producción de la presente invención, se controla la concentración de oxígeno en el momento del calentamiento (etapa de desengrasado) para que no sea mayor de un 0, 1 %, evitando de este modo la generación de calor a partir de las sustancias orgánicas y la fisuración tras el desengrasado. Quedan trazas de carbono en el cuerpo conformado cerámico tras la etapa de desengrasado (antes del tratamiento térmico) , aumentando de este modo la resistencia mecánica del cuerpo conformado y haciendo que el cuerpo conformado cerámico se transfiera de forma sencilla a la etapa de tratamiento térmico.

Además, aumentado la temperatura más elevada durante la etapa de desengrasado desde la temperatura convencional de 600 a 700 º C hasta el intervalo de 700 a 1100 º C, el cuerpo conformado cerámico se vuelve más fácil de transferir a la etapa de tratamiento térmico debido a que la resistencia mecánica del cuerpo conformado 55 cerámico tras la etapa de desengrasado aumenta debido al crecimiento de los granos.

Modo de llevar a cabo la invención

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Se produce un cuerpo cerámico basado... [Seguir leyendo]

1. Un proceso para producir un cuerpo cerámico basado en titanato de aluminio sometido a tratamiento térmico que comprende una etapa de conformación para obtener un cuerpo conformado cerámico por medio de conformación de una mezcla de materiales de partida que contiene componentes inorgánicos que comprenden un polvo de fuente de aluminio y un polvo de fuente de titanio y componentes orgánicos; una etapa de desengrasado para retirar los componentes orgánicos contenidos en el cuerpo conformado cerámico en una atmósfera con una concentración de oxígeno no mayor de un 0, 1 % y en una condición de temperatura donde la temperatura más elevada no es inferior a 700 º C y no es mayor de 1100 º C; y una etapa de tratamiento térmico para tratar térmicamente el cuerpo conformado cerámico en una condición de temperatura donde la temperatura más elevada no es inferior a 1300 º C; en este orden, donde la atmósfera en la etapa de calentamiento hasta 1300 º C, durante la etapa de tratamiento térmico tiene una concentración de oxígeno no inferior a un 1 % y no superior a un 6 %.

2. El proceso de acuerdo con la reivindicación 1, donde el cuerpo conformado cerámico se mantiene a la temperatura más elevada para la etapa de desengrasado durante la etapa de desengrasado y el cuerpo conformado cerámico se mantiene a la temperatura más elevada para la etapa de tratamiento térmico durante la etapa de tratamiento térmico.

3. El proceso de acuerdo con la reivindicación 1 o 2, donde el cuerpo cerámico conformado se somete a tratamiento térmico en la atmósfera con una concentración de oxígeno mayor de un 5 % tras la etapa de calentamiento hasta 1300 º C, durante la etapa de tratamiento térmico.

4. El proceso de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, donde los componentes inorgánicos además 25 contienen un polvo de fuente de magnesio.

5. El proceso de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, donde los componentes inorgánicos además contienen un polvo de fuente de silicio.

6. El proceso de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, donde la cantidad total de los componentes orgánicos contenidos en el cuerpo conformado cerámico no es menor de 10 partes en masa y menor de 50 partes en masa, basado en 100 partes en masa del cuerpo conformado cerámico total.

7. El proceso de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, donde los componentes orgánicos contienen 35 un agente de formación de poros.

8. El proceso de acuerdo con la reivindicación 7, donde el agente de formación de poros es polietileno, almidón de maíz o almidón de patata.

9. El proceso de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, donde el cuerpo conformado cerámico es una estructura de panal de abeja y el área de corte transversal de la cara inferior no es inferior a 78, 5 cm2 y la altura no es inferior a 5 cm en la configuración durante la etapa de desengrasado.

10. El proceso de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9, donde una parte de los componentes 45 cerámicos se retira y la parte restante se carboniza durante la etapa de desengrasado.

11. El proceso de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 10, donde la proporción molar de polvo de fuente de aluminio expresada como base de Al2O3 con respecto a polvo de fuente de titanio expresado como base de TiO2 es de 35/65 a 45/55.

12. El proceso de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 4 a 11, donde la proporción molar del polvo de fuente de magnesio expresado en base de MgO con respecto a la cantidad total de polvo de fuente de aluminio sobre la base de Al2O3 y el polvo de fuente de titanio expresado en base de TiO2 es de 0, 03 a 0, 15.

13. El proceso de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 5 a 12, donde el contenido de polvo de fuente de silicio expresado en base de SiO2 con respecto a 100 partes en masa de la cantidad total de polvo de fuente de aluminio expresado en base de Al2O3 y el polvo de fuente de titanio expresado en base de TiO2 es de 0, 1 a 10 partes en masa.