CH673646A5

CH673646A5 -

Info

Publication number: CH673646A5
Application number: CH3993/87A
Authority: CH
Inventors: Hans Dr Olapinski; Wolfgang Dr Burger; Ulf Dr Dworak
Original assignee: Feldmuehle Ag
Priority date: 1987-02-26
Filing date: 1987-10-12
Publication date: 1990-03-30
Also published as: FR2611363B1; FR2611363A1; US4895815A; GB2203141A; IT8712604A0; SE8704188L; SE463415B; IT1213953B; ES2005669A6; ATA253087A; BE1002124A5; AT394039B; DE3706209C1; SE8704188D0; GB2203141B; NL8702501A; GB8804545D0

Description

BESCHREIBUNG

Die Erfindung geht aus von einer Ausgangsmischung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 9. Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Sinterformkörpers, das im Anspruch 1 definiert ist, eine Ausgangsmischung für dieses Verfahren, die im Anspruch 9 definiert ist, einen nach diesem Verfahren hergestellten Sinterformkörper und dessen Verwendung zur Herstellung eines hohlen rohrartigen Metall-Keramikverbundkörpers für die Abgasleitung eines Verbrennungsmotors .

Ein silikathaltiges Aluminiumtitanat ist aus der DE-AS 2 750 290 bekannt. Bei der Herstellung dieses bekannten Aluminiumtitanats wird von 50 bis 60 Gew.% AI2O3,40 bis 45 Gew.% TÌO2,2 bis 5 Gew.% Kaolin und 0,1 bis 1 Gew.% Magnesiumsilikat ausgegangen. Durch den Si02-Zusatz soll eine Verbesserung der thermischen Stabilität des reinen Aluminiumtitanats bewirkt werden, gleichzeitig wird aber angegeben, dass die thermische Ausdehnung sich dabei erhöht und die Aluminiumtitanatbildung verlangsamt wird, so dass eine höhere Brenntemperatur erforderlich wird, um den gleichen Aluminiumtitanatanteil zu erhalten. Zur Verbesserung der physikalischen Eigenschaften wird weiterhin die MgO-Komponente für notwendig gehalten, wozu beispielsweise Sepiolith vorgeschlagen wird. Es soll dadurch eine relativ flache Ausdehnungskurve erzielt werden, so dass der Ausdehnungskoeffizient bis zu 1000 °C unter 1,5 x 10_6/C liegt. Wie sich aus den Beispielen dieses Schriftstückes ergibt, wird die Abmischung von ÂI2O3 und Ti02 im stöchiometri-schen Bereich (Al203:Ti02 = 1:0,78) bzw. mit einem sehr geringen Überschuss an TÌO2 vorgenommen. Dies ergibt sich aus Beispiel 5 dieser Schrift, das für ein Verhältnis von Al203:Ti02 = 1:0,81 die günstigsten Werte zeigt.

Die Lehre der DE-AS 2 750 290 ist somit dahingehend auszulegen, einen möglichst hohen Aluminiumtitanatanteil im fertigen Formkörper zu erzeugen.

Entsprechend der älteren DE-AS 1 238 376 wurde auch bereits vorgeschlagen, einen keramischen Stoff aus: AI2O3, SÌO2 und TÌO2 herzustellen. Als Ausgangskomponenten werden wegen seiner Plastizität Kaolinit, ferner Aluminiumhydroxid und als weitere Zusatzstoffe noch Lithiumcarbonat und weitere Metalloxide verwendet. Die erzielten niedrigen Festigkeiten des in der DE-AS 1 238 376 beschriebenen Stoffes werden gemäss der DE-AS 2 750 290 auf das Fehlen einer Magnesiumoxidverbindung in der Ausgangsmischung zurückgeführt, andererseits weisen diese bekannten Stoffe einen thermischen Längenausdehnungskoeffizienten a auf, der im Bereich bis 10000 CC bei —0,1 bis —0,8 x 10~6/C liegt.

In der EP-A 133 021 wird eine Aluminiumtitanat-Mullit-keramik beschrieben, die aus 60 bis 75 Gew.% AI2O3,15 bis 35 Gew.% TiÛ2und 1 bis 16,5 Gew.% SÌO2 zusammengesetzt ist. Es werden zusätzlich vorgeschlagen 0,5 bis 5 Gew.% Fe203 und/oder 0,5 bis 5 Gew.% von seltenen Erdmetalloxiden. Die beschriebenen Zusammensetzungen der gesinterten Keramik umfassen Mullitanteile von 20 bis 40 Gew.%, Al2Ti05-Anteile von 50 bis 70 Gew.% und Al203-Anteile von 10 bis 12 Gew.%. Ausserdem werden noch Oxide des Eisens, Lanthans und Neodyms von mehr als 3 Gew.% insgesamt angegeben. Der thermische Längenausdehnungskoeffizient soll im Bereich von Raumtemperatur bis 1000 C geringer als 2,5 x 10~6/cCsein.

Die EP-A 37 868 betrifft ein keramisches Material mit einer geringen thermischen Ausdehnung, das auf Basis von

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Aluminiumtitanat unter Zusatz von Magnesiumoxid und Eisenoxid hergestellt ist. Als Hauptanteil der kristallinen Materialphase wird Magnesiumoxid/Aluminiumoxid/Titan-oxid/Siliziumoxid/Eisen oxid in fester Lösung angegeben. Als Ausgangsstoffe können eine Vielzahl von Verbindungen verwendet werden, beispielsweise zum Erhalt von Aluminiumoxid, Kaolin oder zum Erhalt von Magnesiumoxid, Magnesiumkarbonat. Die erzielbaren Mindestwerte der Biegebruchfestigkeit sind mit ca. 5 MPa bei Raumtemperatur ausserordentlich gering angesetzt. Der thermische Ausdehnungskoeffizient soll im Bereich von 25 bis 800 °C einen Wert von 2 x 10~6/CC nicht übersteigen.

Entsprechend der US-PS 2 872 726 wurde für einen silikatfreien Werkstoff, der unter Verwendung von AI2O3 und TÌO2 hergestellt wird, der Zusatz von Chromoxid, vorzugsweise in Mengen von 25 bis 60 Gew.% vorgeschlagen. Die erreichten Biegebruchfestigkeiten sind relativ hoch und liegen weit über den Festigkeiten, die üblicherweise von Alumi-niumtitanat-Werkstoffen bekannt sind. Das Verhältnis von Aluminiumoxid zu Titanoxid ist weder für die Ausgangsmischung noch für die Zusammensetzung des fertigen Werkstoffes angesprochen, vielmehr wird hier lediglich das Verhältnis von Sauerstoff zu den einzelnen elementaren Metallkomponenten, wie Aluminium, Titan und Chrom angegeben.

Die US-PS 3 534 286 beschreibt einen Werkstoff, bei dem AI2O3 einer der Hauptbestandteile ist, wobei eine typische Zusammensetzung aus 75,2 Gew.% AI2O3,22,8 Gew.% AI2TÌO5 und 2 Gew.% SÌO2 besteht. Das Vorliegen von freiem TÌO2 im fertigen Werkstoff ist nicht angesprochen. Der Werkstoff wird eingesetzt zum Verstreuen von Mikrowellen und soll eine geringe Porosität aufweisen. Als Angabe für eine geringe Porosität wird ein Wert von bis zu 7% genannt.

Wie sich aus der US-PS 3 607 343 ergibt, ist Ti02 auch bereits in einer Menge von 1 bis 50 Vol.% zur Beschichtung von Al2C>3-Partikeln verwendet worden. Die beschichteten Partikel werden unter Zusatz eines geeigneten Bindemittels, z. B. auf Basis eines Phenolharzes zur Beschichtung nach dem Flammsprühverfahren eingesetzt.

Zur Herstellung eines sinterfahigen Aluminiumtitanat-pulvers wird gemäss der US-PS 3 825 653 vorgeschlagen, Halogene- oder Alkoxy-Verbindungen von Aluminium und Titan als Hydroxid zu kopräzipitieren und das Kopräzipitat nach Trocknung und Kalzinierung zum Sintern von Alumi-niumtitanatprodukten zu verwenden. Die auf diese Weise hergestellten Produkte sollen im Temperaturbereich von 25 bis 1000 °C eine thermische Längenausdehnung von weniger als 1 x 10 -6/°C aufweisen. Die Dichte soll je nach Herstellungsverfahren bei 70 bis 85% der theoretischen Dichte von 3,73, also bei ca. 2,6 bis 3,2 liegen. Es werden Abmischungen im Verhältnis AI2O3 zu TÌO2 von 1:1,1:3 bis 3:1 angegeben. Eine Zumischung von Silikatverbindungen ist nicht angesprochen. Das in der vorstehend genannten US-Patentschrift beschriebene Pulver wird gemäss der US-PS 3 890 140 zur Herstellung von Schmelztiegeln für Uran und Uranlegierungen eingesetzt. Bei der Herstellung der Schmelztiegel nach dem Heisspressverfahren wird von einem Aluminiumtitanat-pulver einer Grösse von 10 bis 70 (im ausgegangen. Als geeignet wird ein Verhältnis von je 50 Mol.% AI2O3/TÌO2 angesehen.

In der US-PS 4118 240 ist eine Zusammensetzung beschrieben, die im wesentlichen aus Aluminiumtitanat unter Zusatz von 1,5 bis 10 Gew.% Zinndioxid (Sn02) und 2 bis 3 Gew.% SÌO2 besteht. Statt SnOi können auch seltene Erdoxide, z.B. von La, Ce und Y eingesetzt werden. Es wird eine synergistische Wirkung zwischen SÌO2 und den seltenen Erdoxiden bzw. Zinndioxid erwartet. Die eingesetzten TiQ2-

Mengen liegen bei 37 und 38 Gew.% gegenüber 53 bis 55 Gew.% AI2O3. Bei einer in dieser Schrift beschriebenen Zusammensetzung aus AI2O3, TiOi und SiO; wird ein thermischer Ausdehnungskoeffizient im Temperaturbereich von 20 bis 1000 'C von 1,2 x 10~6 und eine Biegefestigkeit bei Raumtemperatur von umgerechnet 18 MPa erreicht.

In der DE-Z: HJ. Pohlmann, K. Schricker, K.H. Schüller, Ber. Dt. Keram. Ges., 52 (1975), Seiten 179 bis 183 werden in allgemeiner Form die Eigenschaften des AI2O3-TÌO2-SiOi-Systems beschrieben, wobei als SiOi-Quelle Kaolin Verwendung findet. Wie aus den beschriebenen Gefügeuntersuchungen hervorgeht, weisen diese Proben im wesentlichen nur Aluminiumtitanat als Kristallphase auf.

Ein poröser Keramikformkörper mit mehr als 80 Gew.% Aluminiumtitanat, 4 bis 10 Gew.% SiOi, 0,5 bis 5 Gew.% La2C>3, CeOi und/oder Y2O3 und AI2O3 und TÌO2 im Mol.-Verhältnis von 1:1 bis 0,8:1,2 wird in der US-PS 4 327 188 beschrieben.

Die DE-AS 2 509 765 beschreibt einen verschleissfesten, reibungsarmen und korrosionsbeständigen Sinterwerkstoff auf Basis von TÌO2, der 1 bis 5 Gew.% AI2O3 und 1 bis 5 Gew.% SÌO2, Rest TÌO2 enthält, wobei zusätzlich noch max. 0,1 Gew.% an Alkali- und Erdalkalioxid anwesend sein dürfen.

Gemäss der DD-PS 29 794 wird eine gute Temperaturwechselbeständigkeit durch einen sehr niedrigen, vorzugsweise negativ linearen Wärmeausdehnungskoeffizienten hervorgerufen. Zur Herstellung eines hochfeuerfesten, oxidischen Werkstoffes mit guter Temperaturwechselbeständigkeit werden gemäss dieser Schrift Zusammensetzungen aus Mg0-Al203-Ti02 bzw. aus MgO-AbCh-TiCb-SiOi vorgeschlagen, wobei der TÌO2-Anteil 15 bis 75 Gew.%, der Al203-Anteil 70 bis 35 Gew.% und die Anteile von Si02 und MgO bis zu 40 bzw. 20% betragen sollen. Der mit dieser Schrift erzielbare lineare thermische Längenausdehnungskoeffizient soll im Bereich zwischen 20 und 700 ~C < 4 x 10~6/°C sein bzw. soll er vorzugsweise negativ sein oder nur wenig von 0 abweichen. Die in den Beispielen angegebenen Abmischungsverhältnisse von AI2O3 zu TÌO2 umfassen den weiten Bereich von 1:0,7 bis 1:1,7, wobei der letztgenannte Bereich für eine silikatfreie Zusammensetzung mit 8 Gew.% MgO-Anteil gilt.

Die letztgenannte Schrift ist ein typisches Beispiel für den bisher vorherrschend gewesenen Gedanken, die Temperaturwechselbeständigkeit von Aluminiumtitanatwerkstoffen durch Einstellung eines möglichst geringen thermischen Längenausdehnungskoeffizienten zu verbessern. Wie in dieser Schrift ausgeführt wird, ist die Temperaturwechselbeständigkeit aber auch u.a. noch von der Wärmeleitfähigkeit, Zugfestigkeit und vom Elastizitätsmodul unmittelbar abhängig. Wie aus der den nächstkommenden Stand der Technik bildenden, eingangs erwähnten DE-AS 2 750 290 hervorgeht, wurde dabei jedoch einem geringen thermischen Längenausdehnungskoeffizienten immer der Vorzug gegeben. Den bekanntgewordenen Vorschlägen haftet jedoch der gemeinsame Nachteil an, dass die hergestellten Sinterformkörper über eine noch nicht in jedem Fall ausreichende Temperaturwechselbeständigkeit verfügen, so dass es entweder bereits beim Eingiessen u.U. aber erst nach längerem Einsatz der Sinterformkörper zu Defekten kommt. Es besteht die Vermutung, dass die Defekte bereits durch einen einmaligen Kontakt, z. B.während des Umgiessens mit einer metallischen Schmelze, initiiert werden, aber erst später zu Tage treten. Es hat sich auch gezeigt, dass die fraglichen Sinterformkörper trotz einer sorgfältigen Überwachung ihrer physikalischen Kennwerte noch gewisse Qualitätsunterschiede aufweisen, so dass es während des Einsatzes der Sinterformkörper bei an sich unveränderter Belastung häufig zur vor5

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zeitigen Störung der Sinterformkörper kommt. Im einzelnen sind die Gründe für dies unerwartete Fehl verhalten der Sinterformkörper nicht immer nachweisbar, es besteht aber die Vermutung, dass gewisse Unregelmässigkeiten im Gefüge des Sinterformkörpers die Ursache bilden.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht nun darin, das Verfahren zur Herstellung der bekannten Sinterformkörper auf Basis von Aluminiumtitanat weiter zu verbessern und insbesondere so auszubilden, dass deren Einsatz im Produktionsbetrieb und insbesondere deren Beständigkeit beim Umgiessen mit Schmelzen von Nichteisenmetallen im Temperaturbereich unterhalb 800 ~C weiter verbessert ist.

Entgegen den bisher vorherrschenden Auffassungen gelingt die Lösung der anstehenden Aufgabe überraschenderweise mit einer Ausgangsmischung, deren Zusammensetzung zum Vorhegen eines relativ hohen freien Ti02-Gehaltes im fertigen Sinterformkörper führt. Im Gegensatz zum bekannten Stand der Technik wird also das zugegebene Aluminiumoxid bzw. Titanoxid nicht restlos zu Aluminiumtitanat umgesetzt, sondern darauf geachtet, dass ein gewisser TÌO2-Überschuss vorhanden ist, der zum Vorliegen von nicht zu Aluminiumtitanat umgesetztem TÌO2 führt. Es hat sich auch gezeigt, dass die Qualität und Gleichmässigkeit der fraglichen Sinterformkörper durch möglichst geringe Magnesiumoxidanteile oder Anteile anderer Verunreinigungen, wie sie zum Teil unvermeidbar entstehen, weiter verbessert werden können. Aufgrund der vorstehenden Erkenntnisse sieht die vorliegende Erfindung also zur Lösung der anstehenden Aufgabe, bei einem Sinterformkörper gemäss dem Oberbegriff des Patentanspruches 1, dessen kennzeichnende Merkmale vor.

Wenn auch im einzelnen noch nicht geklärt ist, worauf die überlegene Wirkung des erfindungsgemässen Sinterformkörpers zurückzuführen ist, so hat sich doch bereits gezeigt, dass es auf die nachfolgenden Merkmale besonders ankommt:

- die Zusammensetzung der Ausgangsmischung aus hochreinen Stoffen, wozu auch ein Verzicht auf Kaolin, das als Komponente der Ausgangsmischung aus dem Stand der Technik bekannt ist, gehört, vorteilhaft wird ein Aluminiumoxid mit einer Reinheit von mindestens 99% verwendet,

das Vorliegen von max. 0,2 Gew.% Verunreinigungen wie z. B. Magnesiumoxid, das jedoch keinesfalls erforderlich ist und max. bis zu 0,1 Gew.% vorliegen kann, weil das Vorliegen in dieser Substanz in der Ausgangsmischung nicht im-"mer auszuschalten ist, da es als Verunreinigung, z.B. als Mahlabrieb, unvermeidbar ist.

Eine ganze wesentliche Bedeutung kommt auch der homogenen Verteilung der TKVPhase im Sinterformkörper zu, denn es hat sich gezeigt, dass das Vorliegen einer homogen dispergierten Ti02-Phase unter Verwendung der erfindungsgemässen Ausgangsmischung im Sinterformkörper zu einem weitestgehend rissfreien Politurgefüge führt. Dem Vorliegen eines weitestgehend rissfreien Politurgefüges kommt eine grosse Bedeutung zu, denn darauf ist die erhöhte Sicherheit der erfindungsgemässen Sinterformkörper 'bei ihrer Verwendung im Produktionsbetrieb zurückzuführen.

Wichtig ist auch eine mittlere Korngrösse der Alumini-umtitanatkörner von 5 bis 20 [im, vorzugsweise liegt dieser Wert sogar bei 8 bis 15 (im. Die mittlere Korngrösse des Titanoxids ist noch geringer und liegt bei 0,5 bis 10 [im, ist aber auf jeden Fall geringer als die mittlere Korngrösse der Aluminiumtitanatkörner. Aus der Praxis bekannte und dem Gattungsbegriff des Patentanspruches 1 entsprechende Sin-terformkörper weisen demgegenüber eine Korngrösse des Aluminiumtitanats von 1 bis 3 (im auf.

Der erfindungsgemäss hergestellte Sinterformkörper setzt sich vorzugsweise zusammen aus:

15 bis 35 Gew.% Ti02

60 bis 85 Gew.% AI2TÌO5 (Aluminiumtitanat)

bis zu 5 Gew.% A1203 bis zu 17 Gew.% Mullit max. 0,2 Gew.% Verunreinigungen,

wobei sich alle Gewichtsteile auf 100 Gew.% ergänzen.

Die Dichte des Sinterformkörpers liegt vorzugsweise bei mindestens 3,0, kann aber im Gegensatz zu den bekannten Sinterformkörpern bis auf 3,6 g/cm3 ansteigen. Vorzugsweise liegt die Dichte im Bereich von 3,3 bis 3,5 g/cm3. Die Biegebruchfestigkeit liegt in der Regel bei mindestens 25 MPa, vorzugsweise im Bereich von 33 bis 47 MPa. Der E-Modul liegt in der Regel bei 14 000 bis 25 000 MPa. Der Ausdehnungskoeffizient liegt vorzugsweise im Temperaturbereich von 400 bis 800 Grad bei 1,5 bis 3,0 x IQ-6 K"1 und damit wesentlich höher als bei den bekannten Sinterformkörpern gemäss der DE-AS 2 750 290. Die Wärmedämmung beträgt in der Regel 1—3 W/mK.

Unter Verwendung einer Ausgangsmischung von hochreinen Stoffen, wobei das auch schon vorgeschlagene Kaolin ausdrücklich ausgeschlossen sein muss und die notwendige Si02-Dotierung in Form von Quarz erfolgt, sowie das Vorliegen von weiteren Verunreinigungen nach Möglichkeit gänzlich auszuschliessen ist, der maximale Gehalt an Verunreinigungen 0,2 Gew.% der Ausgangsmischung aber nicht übersteigen darf und hierbei max. 0,1 Gew.% Magnesiumoxid zulässig sind, wird durch Mischmahlung der Oxide auf eine Dso-Korngrösse < 0,5 (im und durch Herstellung eines Schlickers unter Verwendung an sich bekannter Hilfsmittel aus der Schlickermasse ein Grünkörper hergestellt, der eine Dichte von mindestens 2,4 g/cm3 aufweist. Das Sintern erfolgt bei Temperaturen von 1350 bis 1490 °C während einer Haltezeit von 1 bis 5 h.

Alternativ kann die Herstellung auch durch Formen und Pressen einer die erfindungsgemässe Zusammensetzung aufweisenden Pulvermischung erfolgen, die ein übliches Bindemittel enthält und durch Sprühtrocknung erhalten wird. Die Sinterung erfolgt dabei wiederum im angegebenen Temperaturbereich und während der angegebenen Haltezeit.

Nach dem Sinterprozess wird der Sinterformkörper nach an sich bekannten Verfahren auf seine endgültige Form gebracht, z. B. durch Hartbearbeitung mit Diamantwerkzeugen. Ein besonders interessantes Einsatzgebiet für den erfindungsgemässen Sinterformkörper liegt in seiner Verwendung zur Herstellung von aus Metall und Keramik bestehenden Verbundkörpern. Der Sinterformkörper ist dabei rohrartig hohl ausgebildet. Solche Verbundkörper sind beispielsweise Abgasleitungen in Verbrennungsmotoren, insbesondere im Verbrennungsraumbereich. Von besonderem Vorteil ist es dabei, wenn der Sinterformkörper in jedem Querschnitt rund bzw. oval ist, eine konkave Form vermieden wird und alle Kanten verrundet sind. Vorzugsweise liegt die Wandstärke zwischen 2 und 6 mm, ganz besonders bevorzugt ist eine Wandstärke von 3 bis 4 mm.

Die nachfolgenden Beispiele dienen der näheren Erklärung der Erfindung:

Beispiel 1 Eine Ausgangsmischung aus:

49 Gew.% A1,03 47 Gew.% TiÖ2 4 Gew.% Quarz (SiOi)

wird in Wasser dispergiert und der Schlicker auf eine D50-Teilchengrösse < 0,5 (im gemahlen. Nach Zusatz eines üblichen temporären Bindemittels wird die Mischung sprühgetrocknet und daraus durch Pressen bei einem Druck von

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1000 bar ein Grünkörper geformt. Das Bindemittel wird bei 300 C ausgeheizt und der Grünkörper anschliessend bei 1430 °C während 3 h gesintert. Am Sinterformkörper werden folgende Werte gemessen:

Dichte: 3,43 g/cm3 Biegebruchfestigkeit üb: 38 MPa Elastizitätsmodul: 18 000 MPa thermischer Ausdehnungskoeffizient a im Temperaturbereich von 400 bis 800 °C:

2,3 x 10-6K_1

Der Sinterformkörper setzt sich zusammen aus: 68 Gew.% Al2Ti05 18 Gew.% Ti02 1 Gew.% AI2O3 Rest Mullit

Beispiel 2

Ein wässriger Schlicker mit einem Feststoffgehalt von 75 Gew.% und einer Teilchengrösse nach dem Mahlprozess von D50 < 0,5 (im und folgender Zusammensetzung wird hergestellt:

48,5 Gew.% AI0O3 48,5 Gew.% TiÒ2

3 Gew.% Quarz (SÌO2)

Durch Giessen wird aus dem Schlicker ein hohler rohrartiger Körper geformt und dieser Grünkörper bei 1440 °C während einer Haltezeit von 2,5 h gesintert.

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Am Sinterformkörper werden folgende Werte gemessen:

Dichte: 3,4 g/cm3

Biegebruchfestigkeit gb: 36 MPa

Elastizitätsmodul: 15 000 MPa thermischer Ausdehnungskoeffizient a im

Temperaturbereich von 400 bis 800 °C:

2,1 x 10-6/K-'

Der Sinterformkörper setzt sich zusammen aus: 72 Gew.% AI2TÌO5 18 Gew.% Ti02 1 Gew.% AI2O3 Rest Mullit

Die nachfolgenden Figuren zeigen:

Fig. 1 die natürliche — unbehandelte — Oberfläche eines Sinterformkörpers nach der Erfindung,

Fig. 2 die natürliche — unbehandelte — Oberfläche bei einem handelsüblichen Sinterformkörper,

Fig. 3 das Politurgefüge des Sinterformkörpers nach Fig. 1,

Fig. 4 das Politurgefüge des Sinterformkörpers nach Fig. 2.

Der Vergleich der Figuren 1 und 2 zeigt das wesentlich gröbere Korn des erfindungsgemässen Sinterformkörpers.

Der Vergleich der Figuren 3 und 4 zeigt für den erfindungsgemässen Sinterformkörper ein rissfreies Politurgefüge mit homogener Ti02-Verteilung, wohingegen Fig. 4 im Politurgefüge ein Rissnetz zeigt.

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1 Blatt Zeichnungen

Claims

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1. Verfahren zur Herstellungeines Sinterformkörpers auf Basis von Aluminiumtitanat, dadurch gekennzeichnet, dass man von einer Ausgangsmischung ausgeht, die aus mehr als 46 Gew.% TiOj,

bis zu 49,5 Gew.% AI2O3,

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausgangsmischung nass auf eine D50-Teilchengrösse

< 0,5nm gemahlen wird, aus dem entstandenen Schlicker ein Grünkörper geformt wird, der nach dem Trocknen eine Gründichte von mindestens 2,4 g/cm3 aufweist, und dieser Grünkörper während einer Haltezeit von 1 bis 5 h bei einer Temperatur von 1350 bis 1490 °C gesintert wird.

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PATENTANSPRÜCHE

3 bis 5 Gew.% Quarz der Formel SÌO2 und weniger als 0,2 Gew.% Verunreinigungen besteht, wobei AI2O3 und TiO^ im Gewichtsverhältnis 1:0,95 bis 1:1,05 vorliegen und sich alle Gewichtsteile auf 100 Gewichtsprozent ergänzen.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausgangsmischung nass auf eine Dso-Teilchengrösse

< 0,5 (im gemahlen wird, der entstehende Schlicker mit Bindemittel versetzt und sprühgetrocknet wird und aus der entstandenen Pulvermischung ein Grünkörper gepresst wird, der eine Gründichte von mindestens 2,4 g/cm3 aufweist, und dieser Grünkörper während einer Haltezeit von 1 bis 5 h bei einer Temperatur von 1350 bis 1490 °C gesintert wird.

3 bis 5 Gew.% Quarz der Formel Si02 und weniger als 0,2 Gew.% Verunreinigungen besteht, wobei AI2O3 und TÌO2 im Gewichtsverhältnis 1:0,95 bis 1:1,05 vorliegen und sich alle Gewichtsteile auf 100 Gewichtsprozent ergänzen.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass man einen Sinterformkörper herstellt, der folgende Zusammensetzung aufweist:

15 bis 35 Gew.% TÌO2,

60 bis 85 Gew.% Aluminiumtitanat der Formel AI2TÌO5,

bis zu 5 Gew.% AI2O3,

max. 0,2 Gew.% Verunreinigungen und bis zu 17 Gew.% Mullit,

wobei sich alle Gewichtsteile auf 100 Gew.% ergänzen.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass man einen Sinterformkörper mit einer Dichte von 3,0 bis 3,6 g/cm3 herstellt.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass man einen Sinterformkörper mit einem Politurgefüge mit einer homogenen Verteilung der TÌO2-Phase herstellt.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass man einen Sinterformkörper mit einem mittleren thermischen Längenausdehnungskoeffizienten a von 1,5 bis 3,0 x 10~6K~] im Bereich von 400 bis 800 °C herstellt.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass man einen Sinterformkörper herstellt, bei dem die mittlere Korngrösse des Aluminiumtitanats bei 5 bis 20 (im Hegt.

9. Ausgangsmischung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 8, die neben einer SÌO2-Verbindung die Oxide des Aluminiums und Titans enthält, dadurch gekennzeichnet, dass sie aus mehr als 46 Gew.% TÌO2,

bis zu 49,5 Gew.% AI2O3,

10. Sinterformkörper auf Basis von Aluminiumtitanat, hergestellt gemäss dem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8.

11. Verwendung eines Sinterformkörpers nach Anspruch 10 zur Herstellung eines hohlen rohrartigen Metall-Keramikverbundkörpers für die Abgasleitung eines Verbrennungsmotors.