BR112013001238B1

BR112013001238B1 - Eletrodo, dispositivo catalisador do tipo que se aquece eletricamente utilizando o mesmo, e método de fabricação de dispositivo catalisador do tipo que se aquece eletricamente

Info

Publication number: BR112013001238B1
Application number: BR112013001238-2A
Authority: BR
Inventors: Kenji Shimoda; Kazuaki Nishio; Yasuo Kinoshita; Tadashi TAKAGAKI
Original assignee: Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha
Priority date: 2011-09-14
Filing date: 2011-09-14
Publication date: 2020-09-15
Also published as: US8815167B2; JPWO2013038449A1; EP2757859B1; CN103155695B; CN103155695A; BR112013001238A2; US20130062328A1; KR101398773B1; KR20130053417A; EP2757859A1; JP5365746B2; WO2013038449A1; EP2757859A4

Abstract

ELETRODO, DISPOSITIVO CATALISADOR DO TIPO QUE SE AQUECE ELETRICAMENTE UTILIZANDO O MESMO, E MÉTODO DE FABRICAÇÃO DE DISPOSITIVO CATALISADOR DO TIPO QUE SE AQUECE ELETRICAMENTE. Um eletrodo, de acordo com um aspecto da presente invenção, é formado sobre um material cerâmico. Os eletrodos incluem uma matriz composta de base composto de um material cerâmico. Os eletrodos incluem uma matriz MCrAIY (M sendo pelo menos um material seiecionado dentre FE, Co e Ni), e uma fase dispersa que é dispersada na matriz e composta de um mineral óxido tendo uma estrutura laminada. A razão de área ocupada pela fase dispersa em uma seção transversal do eletrodo é de 40 a 80 %. Com a estrutura tal como a apresentada, torna-se possível suprimir o aumento na resistência elétrica mesmo depois de um ciclo térmico ter se realizado.

Description

Campo da técnica

A presente invenção refere-se a um eletrodo, um dispositivo catalisador do tipo que se aquece eletricamente utilizando o eletrodo, e a um método de fabricação de um dispositivo catalisador do tipo que se aquece eletricamente

Fundamentos da técnica

Nos tempos recentes, os catalisadores EHC (catalisadores aquecidos eletricamen- 10 te) recebem uma atenção importante como um dispositivo de purificação de exaustão que purifica os gases de exaustão descarregados dos motores de automóveis ou coisa do gênero. Nos catalisadores EHC, é possível ativar forçosamente um catalisador por meio de aquecimento elétrico mesmo sob em condições nas quais a temperatura do gás de exaustão é baixa e, desta forma, o catalisador não pode ser ativado com facilidade, como, por exem- 15 pio, após a ignição do motor, e, por conseguinte, aumentar a eficiência de purificação do gás de exaustão.

Um catalisador EHC apresentado na Literatura de Patente 1 inclui um suporte de catalisador cilíndrico tendo uma estrutura em colméia sobre a qual um catalisador, tal como platina e paládio, é suportado, e um par de eletrodos que são eletricamente conectados ao 20 suporte de catalisador e dispostos em posições opostas um ao outro sobre a superfície externa do suporte de catalisador. Neste catalisador EHC, o catalisador suportado sobre o suporte de catalisador é ativado por meio do aquecimento elétrico do suporte de catalisador entre o par de eletrodos. Desta maneira, as substâncias tóxicas, tais como HC (hidrocarbo- neto) não queimado, CO (monóxido de carbono), e NOx (óxido de nitrogênio) em um gás de 25 exaustão que passa pelo suporte de catalisador, são removidas por meio da reação catalítica.

Uma vez que um catalisador EHC é disposto sobre um caminho de descarga de um automóvel ou coisa do gênero, o material para o eletrodo acima descrito precisa ter, além da condutividade elétrica, resistência ao calor, resistência ácida em uma alta temperatura, re- 30 sistência à corrosão em uma atmosfera de gás de exaustão, ou coisa do gênero. Sendo assim, tal como mencionado na Literatura de Patente 1, um material metálico, tal como uma liga de Ni-Cr ou uma liga de MCrAIY (M sendo pelo menos um material selecionado dentre Fe, Co e Ni), é utilizado. Paralelamente, quanto ao material para o suporte de catalisador acima descrito, um material cerâmico, tal como SiC (carbeto de silício), é utilizado.

Uma vez que um catalisador EHC é disposto sobre o caminho de descarga, tal co mo acima descrito, o eletrodo e o suporte de catalisador acima descritos se expandem e se contraem repetidas vezes devido ao ciclo térmico (uma temperatura normal de cerca de 900° C). Deve-se notar que existe um problema, no sentido de que rachadura e/ou desca- mação ocorrem no eletrodo devido à diferença entre o coeficiente de expansão linear do material metálico que forma o eletrodo e o coeficiente do material cerâmico que forma o suporte de catalisador. A fim de resolver este problema, na Literatura de Patente 2, a tensão provocada pela diferença de coeficientes de expansão linear acima descrita é aliviada por meio da inserção de uma camada intermediária porosa feita de um material metálico similar ao do eletrodo entre o eletrodo e o suporte de catalisador.

Lista de citações Literaturas de Patente

Literatura de Patente 1: Publicação do Pedido de Patente Japonês não examinado N. 2011-106308.

Literatura de Patente 2: Publicação do Pedido de Patente Japonês não examinado N. 2011-132561.

Sumário da invenção Problema da Técnica

O inventor descobriu que o seguinte problema deve ser solucionado.

A camada intermediária porosa apresentada na Literatura de Patente 2 contém grafite e/ou poliéster. Ou seja, contém carbono. O inventor descobriu que, quando a camada intermediária contém carbono, a resistência elétrica do eletrodo aumenta significativamente depois de um ciclo térmico ter se realizado. Presume-se que isto vem a ocorrer em função do Cr, que devido à sua resistência ácida, reage com o carbono na camada intermediária e, deste modo, produz um carbeto de Cr, acelerando, assim, a oxidação do eletrodo.

A presente invenção foi construída com vista às circunstâncias acima descritas, e um objeto da mesma é prover um eletrodo capaz de minimizar o aumento na resistência elétrica mesmo depois de um ciclo térmico ter se realizado.

Solução do Problema

Um eletrodo de acordo com um primeiro aspecto da presente invenção é um eletrodo formado sobre um material de base incluindo um material cerâmico, o eletrodo incluindo: - uma matriz que inclui uma liga de Ni-Cr (com um teor de Cr de 20 a 60 % em peso) ou uma liga de MCrAIY (M sendo pelo menos um material selecionado dentre Fe, Co e Ni); e - uma fase dispersa dispersada na matriz, a fase dispersa incluindo um mineral óxido com uma estrutura laminada, sendo que - uma razão de área ocupada pela fase dispersa em uma seção transversal do eletrodo é de 40 a 80 %.

Com a estrutura tal como a apresentada, torna-se possível suprimir o aumento na resistência elétrica mesmo depois de um ciclo térmico ter se realizado.

Um eletrodo, de acordo com- um segundo aspecto da presente invenção, é o eletrodo descrito no primeiro aspecto acima descrito, no qual o mineral óxido é pelo menos um dentre bentonita e mica. Com tal aspecto, o aumento na resistência elétrica é confiavelmen- te eliminado, mesmo depois de um ciclo térmico ter se realizado.

Um eletrodo, de acordo com um terceiro aspecto da presente invenção, é o eletrodo descrito no primeiro ou segundo aspecto acima descrito, no qual o eletrodo é formado por meio de pulverização térmica em uma atmosfera não oxidante. Com tal aspecto, o aumento na resistência elétrica é suprimido de maneira mais confiável, mesmo depois de um ciclo térmico ter se realizado.

Um eletrodo, de acordo com um quarto aspecto da presente invenção, é o eletrodo descrito em qualquer um dentre o primeiro ao terceiro aspectos acima descritos, no qual o material cerâmico inclui SiC. Um material cerâmico preferível é o SiC.

Um dispositivo catalisador do tipo que se aquece eletricamente, de acordo com um quinto aspecto da presente invenção inclui: - um suporte de catalisador compreendendo um material cerâmico, sobre o qual um catalisador é suportado; e - um par de eletrodos formados sobre o suporte de catalisador, sendo que o eletrodo inclui: - uma matriz compreendendo uma liga de Ni-Cr (com um teor de Cr de 20 a 60 % em peso) ou uma liga de MCrAIY (M sendo pelo menos um material selecionado dentre Fe, Co e Ni); e - uma fase dispersa dispersada na matriz, a fase dispersa incluindo um mineral óxido tendo uma estrutura laminada, e - uma razão de área ocupada pela fase dispersa em uma seção transversal do eletrodo é de 40 a 80 %.

Um dispositivo catalisador do tipo que se aquece eletricamente, de acordo com um sexto aspecto da presente invenção é o dispositivo catalisador do tipo que se aquece eletricamente descrito no quinto aspecto acima descrito, no qual o material óxido é pelo menos um dentre bentonita e mica. Com tal aspecto, o aumento na resistência elétrica é confiavel- mente suprimido, mesmo depois de um ciclo térmico ter se realizado.

Um dispositivo catalisador do tipo que se aquece eletricamente, de acordo com um sétimo aspecto da presente invenção é o dispositivo catalisador do tipo que se aquece eletricamente descrito no quinto ou no sexto aspecto acima descrito, no qual o eletrodo é formado por meio de pulverização térmica em uma atmosfera não oxidante. Com tal aspecto, o aumento na resistência elétrica é suprimido de maneira mais confiável, mesmo depois de um ciclo térmico ter se realizado.

Um dispositivo catalisador do tipo que se aquece eletricamente, de acordo com um oitavo aspecto da presente invenção é o dispositivo catalisador do tipo que se aquece eletricamente descrito em qualquer um do quinto ao sétimo aspectos acima descritos, no qual o material cerâmico inclui SiC. Um material cerâmico preferível é SiC.

Um método de fabricação de um dispositivo catalisador do tipo que se aquece eletricamente, de acordo com um nono aspecto da presente invenção inclui: - uma etapa de produzir uma partícula de uma matriz incluindo uma liga de Ni-Cr (com um teor de Cr de 20 a 60 % em peso) ou uma liga de MCrAIY (M sendo pelo menos um material selecionado dentre Fe, Co e Ni); - uma etapa de produzir uma partícula de uma fase dispersa incluindo um mineral óxido tendo uma estrutura laminada; - uma etapa de formar um compósito da partícula da matriz e da partícula da fase dispersa e, deste modo, produzir uma partícula para pulverização térmica; e - uma etapa de pulverizar termicamente a partícula para pulverização térmica sobre um suporte de catalisador e, desta maneira, formar um par de eletrodos, o suporte de catalisador incluindo um material cerâmico, sobre o qual um catalisador é suportado, sendo que - uma razão de área ocupada pela fase dispersa em uma seção transversal do eletrodo é de 40 a 80 %.

Um método de fabricação de um dispositivo catalisador do tipo que se aquece eletricamente, de acordo com um décimo aspecto da presente invenção, é o método de fabricação de um dispositivo catalisador do tipo que se aquece eletricamente descrito no nono aspecto acima descrito, no qual o mineral óxido é pelo menos um dentre bentonita e mica. Com tal aspecto, o aumento na resistência elétrica é confiavelmente eliminado, mesmo depois de um ciclo térmico ter se realizado.

Um método de fabricação de um dispositivo catalisador do tipo que se aquece eletricamente, de acordo com um décimo primeiro aspecto da presente invenção, é o método de fabricação de um dispositivo catalisador do tipo que se aquece eletricamente descrito no décimo aspecto acima descrito, no qual, na etapa de produzir uma partícula da fase dispersa, a partícula produzida da fase dispersa é sinterizada. É preferível sinterizar a partícula da fase dispersa composta de bentonita e/ou mica a fim de remover a umidade da partícula.

Um método de fabricação de um dispositivo catalisador do tipo que se aquece eletricamente, de acordo com um décimo segundo aspecto da presente invenção, é o método de fabricação de um dispositivo catalisador do tipo que se aquece eletricamente descrito no décimo primeiro aspecto acima descrito, no qual, na etapa de produzir a partícula para pulverização térmica, a partícula produzida para pulverização térmica é sinterizada. É preferível sinterizar a partícula da fase dispersa composta de bentonita e/ou mica a fim de remover a umidade da partícula.

Um método de fabricação de um dispositivo catalisador do tipo que se aquece eletricamente, de acordo com um décimo terceiro aspecto da presente invenção, é o método de fabricação de um dispositivo catalisador do tipo que se aquece eletricamente descrito em qualquer um dentre o nono ao décimo segundo aspectos acima descritos, no qual, na etapa de produzir uma partícula de uma matriz, um diâmetro médio de partícula da partícula da matriz é de 10 a 50 pm. Desta maneira, é possível eliminar efetivamente a oxidação da matriz na etapa de pulverização térmica.

Um método de fabricação de um dispositivo catalisador do tipo que se aquece eletricamente, de acordo com um décimo quarto aspecto da presente invenção, é o método de fabricação de um dispositivo catalisador do tipo que se aquece eletricamente descrito em qualquer um dentre o nono ao décimo terceiro aspectos acima descritos, no qual a partícula para pulverização térmica é pulverizada termicamente em uma atmosfera não oxidante. Desta maneira, é possível eliminar efetivamente a oxidação da matriz na etapa de pulverização térmica.

Um método de fabricação de um dispositivo catalisador do tipo que se aquece eletricamente, de acordo com um décimo quinto aspecto da presente invenção, é o método de fabricação de um dispositivo catalisador do tipo que se aquece eletricamente descrito no décimo quarto aspecto acima descrito, no qual a partícula para pulverização térmica é pulverizada por plasma na atmosfera não oxidante na qual uma chama é blindada por um gás Ar. Desta maneira, é possível eliminar efetivamente a oxidação da matriz na etapa de pulverização térmica.

Um método de fabricação de um dispositivo catalisador do tipo que se aquece eletricamente, de acordo com um décimo sexto aspecto da presente invenção, é o método de fabricação de um dispositivo catalisador do tipo que se aquece eletricamente descrito no décimo quarto aspecto acima descrito, no qual a partícula para pulverização térmica é pulverizada por plasma na atmosfera não oxidante que é produzida ao se reduzir uma pressão. Desta maneira, é possível eliminar efetivamente a oxidação da matriz na etapa de pulverização térmica.

Um método de fabricação de um dispositivo catalisador do tipo que se aquece eletricamente, de acordo com um décimo sétimo aspecto da presente invenção, é o método de fabricação de um dispositivo catalisador do tipo que se aquece eletricamente descrito no décimo quarto aspecto acima descrito, no qual a partícula para pulverização térmica é pulverizada por chama na atmosfera não oxidante, que vem a ser uma atmosfera de redução produzida ao se elevar uma razão de gás acetileno em um gás misturado de oxigênio e ace- tileno. Desta maneira, é possível eliminar efetivamente a oxidação da matriz na etapa de pulverização térmica.

Um método de fabricação de um dispositivo catalisador do tipo que se aquece eletricamente, de acordo com um décimo oitavo da presente invenção, é o método de fabricação de um dispositivo catalisador do tipo que se aquece eletricamente descrito em qualquer um dentre o nono ao décimo sétimo aspectos acima descritos, no qual o material cerâmico inclui SiC. Um material cerâmico preferível é o SiC.

Efeitos vantajosos da invenção

De acordo com a presente invenção, é possível prover um eletrodo capaz de minimizar o aumento na resistência elétrica mesmo depois de um ciclo térmico ter se realizado.

Breve descrição dos desenhos

A Figura 1 é uma vista em perspectiva de um dispositivo catalisador de aquecimento elétrico 100 de acordo com uma primeira modalidade exemplar;

A Figura 2 é uma seção transversal em uma parte na qual uma camada de fixação 33 é formada;

A Figura 3 é um gráfico que mostra uma relação entre a razão de área de uma fase dispersa, e a presença / ausência de descamação e a resistência elétrica de um filme térmico pulverizado;

A Figura 4 é uma fotografia de uma estrutura em seção transversal de um exemplo comparativo no qual grafite é usado como uma fase dispersa;

A Figura 5 é uma fotografia de uma estrutura de um filme térmico pulverizado, de acordo com um exemplo comparativo, feita depois de um ciclo térmico ter se realizado;

A Figura 6 é uma fotografia ampliada de uma estrutura de um filme térmico pulverizado, de acordo com um exemplo comparativo, feita depois de um ciclo térmico ter se realizado;

A Figura 7 é uma fotomicrografia de partículas para pulverização térmica que são usadas para formar um filme térmico pulverizado, de acordo com uma primeira modalidade exemplar;

A Figura 8 é uma fotomicrografia de partículas para pulverização térmica de um exemplo comparativo no qual grafite é usado como uma fase dispersa;

A Figura 9 é uma fotomicrografia em seção transversal de partículas para pulverização térmica de um exemplo comparativo;

A Figura 10 é uma fotomicrografia de uma matriz em um filme térmico pulverizado, de acordo com um exemplo comparativo;

A Figura 11 é uma fotografia de uma estrutura em seção transversal de um filme térmico pulverizado, de acordo com esta modalidade exemplar;

A Figura 12A é uma fotografia de uma estrutura de um filme térmico pulverizado formado por meio de pulverização por plasma atmosférico;

A Figura 12B é uma fotografia de uma estrutura de um filme térmico pulverizado formado por meio de pulverização por plasma de blindagem de gás Ar.

A Figura 12C é uma fotografia de uma estrutura de um filme térmico pulverizado formado por meio de pulverização por plasma de pressão reduzida;

A Figura 13 é uma fotografia de uma estrutura em seção transversal de um filme térmico pulverizado formado sobre um suporte de catalisador de SiC por meio de pulverização térmica de blindagem de gás Ar (antes de um ciclo térmico ser realizado);

A Figura 14 é uma fotografia de uma estrutura em seção transversal de um filme térmico pulverizado, mostrado na Figura 13, feita depois de um ciclo térmico ter se realizado;

A Figura 15 é uma lista de exemplos de acordo com a presente invenção e exemplos comparativos; e

A Figura 16 é uma fotografia de uma estrutura em seção transversal de um filme térmico pulverizado, de acordo com o Exemplo 2.

Descrição das modalidades

As modalidades exemplares específicas às quais a presente invenção se aplica são explicadas em detalhe a seguir com referência aos desenhos. No entanto, a presente invenção não se limita às modalidades exemplares mostradas abaixo. Além disso, para fins de clareza e explicação, as descrições e os desenhos a seguir são simplificados conforme apropriado.

Primeira modalidade exemplar

Primeiramente, um dispositivo catalisador de aquecimento elétrico de acordo com esta modalidade exemplar é explicado com referência às Figuras 1 e 2. A Figura 1 é uma vista em perspectiva de um dispositivo catalisador de aquecimento elétrico 100 de acordo com uma primeira modalidade exemplar. O dispositivo catalisador de aquecimento elétrico 100 é provido, por exemplo, sobre um caminho de descarga de um automóvel ou coisa do gênero, e purifica um gás de exaustão vindo do motor. Tal como mostrado na Figura 1, o dispositivo catalisador de aquecimento elétrico 100 inclui um suporte de catalisador 20 e eletrodos 30.

O suporte de catalisador 20 é um elemento poroso sobre o qual um catalisador, tal como platina ou paládio, é suportado. Além disso, uma vez que o suporte de catalisador 20 por si só é eletricamente aquecido, o suporte de catalisador 20 é composto de um material cerâmico condutor, por exemplo, SiC (carbeto de silício). Tal como mostrado na Figura 1, o suporte de catalisador 20 tem um formato externo cilíndrico e tem uma estrutura em colméia em seu interior. Tal como indicado por uma seta, um gás de exaustão possa pelo suporte de catalisador 20 na direção axial do suporte de catalisador 20.

Os eletrodos 30 são um par de eletrodos que são usados para alimentar uma corrente elétrica através do suporte de catalisador 20 e, deste modo, aquecer o suporte de catalisador 20. Os eletrodos 30 são dispostos em direções opostas um ao outro sobre a superfície externa do suporte de catalisador 20. Além disso, cada eletrodo 30 se estende a partir de uma extremidade para a outra extremidade do suporte de catalisador 20 na direção longitudinal. Um terminal (não mostrado) é provido em cada eletrodo 30 de modo que uma força elétrica possa ser suprida a partir de uma fonte de alimentação, tal como uma bateria. Deve- se notar que um dos eletrodos 30 serve como um pólo positivo, e o outro eletrodo 30 serve como um pólo negativo. No entanto, ambos os eletrodos 30 podem servir como um pólo positivo ou como um pólo negativo. Ou seja, não existe qualquer restrição sobre a direção da corrente que flui através do suporte de catalisador 20.

Tal como mostrado na Figura 1, cada eletrodo 30 inclui uma camada base 31, folhas metálicas 32 e camadas de fixação 33. Além disso, a Figura 2 é uma seção transversal de uma peça na qual uma camada de fixação 33 é formada.

Tal como mostrado na Figura 1, a camada base 31 é um filme térmico pulverizado formado sobre toda a área de formação do eletrodo 30 sobre a superfície externa do suporte de catalisador 20. Ou seja, as camadas base 31 são dispostas em direções opostas uma à outra sobre a superfície externa do suporte de catalisador 20, e se estendem a partir de uma extremidade para a outra extremidade do suporte de catalisador 20 na direção longitudinal. Tal como mostrado na Figura 2, a camada base 31 fica fisicamente em contato com o suporte de catalisador 20 e eletricamente conectada ao suporte de catalisador 20.

Tal como mostrado na Figura 2, as folhas metálicas 32 são dispostas sobre a camada base 31, e ficam fisicamente em contato com e eletricamente conectadas à camada base 31. Além disso, tal como mostrado na Figura 1, as folhas metálicas 32 se estendem na direção circunferencial sobre toda a área de formação da camada base 31. Além disso, sobre cada camada base 31, uma pluralidade de folhas metálicas 32 é disposta a intervalos regulares ao longo da direção axial do suporte de catalisador 20. No exemplo mostrado na Figura 1, oito folhas metálicas 32 são dispostas sobre cada camada base 31. Evidentemente, o número de folhas metálicas 32 não se limita a oito e pode ser arbitrariamente determinado. Cada folha metálica 32 é, por exemplo, uma chapa fina feita de um metal, tal como uma liga de Fe-Cr.

A camada de fixação 33 é um filme térmico pulverizado em forma de botão que é formado de modo a cobrir a folha metálica 32 a fim de fixar a folha metálica 32 à camada base 31. Deve-se notar que a camada de fixação 33 é formada na forma de botão a fim de aliviar a tensão que é provocada pela diferença entre o coeficiente de expansão linear da camada de fixação 33 e da camada base 31, cujas camadas são filmes térmicos pulverizados a base de metal, e o coeficiente de expansão linear do suporte de catalisador 20, que é feito de um material cerâmico. Ou seja, ao se reduzir tanto quanto possível o tamanho da camada de fixação 33, a tensão acima mencionada é aliviada. Tal como mostrado na Figura 2, as camadas de fixação 33 se encontram fisicamente em contato com e eletricamente conectadas ao filmes metálicos 32 e à camada base 31. Além disso, tal como mostrado na Figura 1, uma pluralidade de camadas de fixação 33 é disposta a intervalos predeterminados em uma folha metálica 32 na direção longitudinal da folha metálica 32 (na direção axial do suporte de catalisador 20). Além disso, as camadas de fixação 33 são dispostas de tal modo que as posições das camadas de fixação 33 na direção longitudinal das folhas metálicas 32 sejam diferentes entre as folhas metálicas mutuamente adjacentes 32.

Com a estrutura acima descrita, no dispositivo catalisador de aquecimento elétrico 100, o suporte de catalisador 20 é eletricamente aquecido entre o par de eletrodos 30, e o catalisador suportado sobre o suporte de catalisador 20 é, por conseguinte, ativado. Desta maneira, as substâncias tóxicas, tais como HC (hidrocarboneto) não queimado, CO (monóxido de carbono), e NOx (óxido de nitrogênio), em um gás de exaustão que passa pelo suporte de catalisador 20 são removidas pela reação catalítica.

No dispositivo catalisador de aquecimento elétrico 100, de acordo com esta modalidade exemplar, a camada base 31 e as camadas de fixação 33, que são filmes térmicos pulverizados, têm um aspecto característico. A fim de alimentar eletricidade para as folhas metálicas 32, a matriz, que é um filme térmico pulverizado, precisa ser feita de um metal. Uma vez que a matriz precisa ser robusta o suficiente para uso em uma alta temperatura, um metal preferível que é usado para formar a matriz, que é um filme térmico pulverizado, é um metal que tem uma excelente resistência ácida a uma alta temperatura, tal como uma liga de Ni-Cr (com um teor de Cr de 20 a 60 % em peso) e uma liga de MCeAIY (M sendo pelo menos um material selecionado dentre Fe, Co e Ni). Deve-se notar que cada uma dentre a liga de Ni-Cr e a liga de MCrAIY acima descritas pode conter outros elementos de liga.

Além disso, a camada base 31 e as camadas de fixação 33, que são filmes térmicos pulverizados, incluem uma fase dispersa na matriz de metal. A fase dispersa é usada para reduzir o módulo de Young. É preferível que o módulo de Young do material compósito feito da matriz de metal e da fase dispersa seja igual ou menor que 50 GPa. Para o filme térmico pulverizado, de acordo com esta modalidade exemplar, esta fase dispersa tem uma estrutura laminada e é composta de um mineral óxido contendo um óxido, tal como SiO2 e AI2O3 como os ingredientes principais. Em termos específicos, a fase dispersa é de preferência composta de bentonita, mica, ou de uma mistura das mesmas.

Uma razão preferível da fase dispersa para a matriz de metal é explicada a seguir com referência à Figura 3. A Figura 3 é um gráfico mostrando uma relação entre a razão de área da fase dispersa, e a presença / ausência de descamação e a resistência elétrica do filme térmico pulverizado. Deve-se notar que 0 suporte de catalisador é composto de SiC. A matriz de metal é composta de Cr com 50 % em peso de Ni. Além disso, a fase dispersa é composta de bentonita. O eixo geométrico horizontal indica a razão de área (%) da fase dispersa. O eixo geométrico vertical do lado esquerdo indica a presença / ausência de desca- mação do filme térmico pulverizado. Além disso, o eixo geométrico vertical do lado direito indica a resistência elétrica do filme térmico pulverizado. A resistência elétrica é expressa em uma escala logarítmica. Além disso, na Figura 3, os pontos de dados para a presença / ausência de descamação são traçados por meio do uso de uma marca "x" (descamação presente) e uma marca "o" (descamação ausente), e as marcas são ligadas por uma linha partida. Paralelamente, os pontos de dados para a resistência elétrica são traçados por meio do uso de uma marca "Δ", e as marcas são ligadas por uma linha cheia. A resistência elétrica do filme térmico pulverizado foi medida a intervalos de medição de 10 mm por meio do uso de um testador. Além disso, a razão de área da fase dispersa na estrutura em seção transversal do filme térmico pulverizado (camada base 31 e camada de fixação 33) pode ser facilmente obtida a partir de uma fotografia da estrutura em seção transversal.

Tal como mostrado na Figura 3, quando a razão de área da fase dispersa é menor que 40 %, o efeito para aliviar a tensão não é suficiente. Deste modo, foi observada uma descamação do filme térmico pulverizado do suporte de catalisador. Por outro lado, quando a razão de área da fase dispersa é superior a 80 %, a resistência elétrica do filme térmico pulverizado aumenta de maneira acentuada. Com base neste resultado, a razão de área da fase dispersa é de preferência de 40 a 80 %, e mais preferivelmente de 50 a 70 % conforme medida na estrutura em seção transversal. Um resultado similar foi também obtido em um caso no qual a fase dispersa era mica.

O material que é usado para formar a fase dispersa precisa ter uma estrutura laminada a fim de aliviar a tensão causada pela diferença de coeficiente de expansão linear acima descrita. Com relação a este aspecto, grafite, MoS2 (dissulfeto de molibdênio), WS2 (dissulfeto de tungsténio), e h-BN (nitreto de boro hexagonal), todos os quais são conhecidos como um lubrificante sólido, podem ser também considerados como candidatos para o material usado para formar a fase dispersa, uma vez que os mesmos têm uma estrutura laminada.

Um exemplo comparativo no qual grafite é usado como a fase dispersa é explicado a seguir com referência à Figura 4. A Figura 4 é uma fotografia de uma estrutura em seção transversal de um exemplo comparativo no qual grafite é usado como a fase dispersa. Tal como explicado acima com referência às Figuras 1 e 2, uma camada base 31 tendo uma espessura de 200 pm e uma camada de fixação 33 tendo uma espessura de 400 pm foram sucessivamente formadas sobre um suporte de catalisador 20 composto de SiC. Além disso, uma folha metálica 32 é intercalada entre a camada base 31 e a camada de fixação 33. No filme térmico pulverizado (a camada base 31 e a camada de fixação 33) mostrado na Figura 4, a área branca é a matriz de metal composta de uma liga de Cr e Ni a 50 % em peso (doravante também referida como "Ni-50Cr") e a área preta é a fase dispersa composta de grafite. A Figura 4 mostra um estado inicial de filme térmico pulverizado antes de qualquer ciclo térmico ser realizado e sua resistência elétrica era de 0,1 Ω.

A Figura 5 é uma fotografia de uma estrutura do filme pulverizado de acordo com o exemplo comparativo, tirada depois de os ciclos térmicos terem se realizado. Em termos específicos, os ciclos térmicos de uma temperatura ambiente a 800° C foram realizados 2000 vezes. A resistência elétrica do filme térmico pulverizado tinha sido aumentada significativamente para cerca de 500 Ω depois de os ciclos térmicos terem se realizado. Tal como indicado por uma seta na Figura 5, um óxido cinza foi observado na matriz de metal. Ou seja, a oxidação da matriz de metal tinha avançado.

Por conseguinte, o inventor examinou o motivo de a oxidação da matriz de metal tinha avançado. A Figura 6 é uma fotografia ampliada de uma estrutura do filme pulverizado, de acordo com o exemplo comparativo, tirada depois de o ciclo térmico ter se realizado. Tal como indicado por uma seta na Figura 6, um lote de peças cinzas de carbeto de Cr foi observado na matriz de metal branca (Ni-50Cr). Quando a carbonização do Cr avança na matriz de metal, tal como acima descrito, a quantidade do metal Cr, que dá a resistência ácida, diminui. Como resultado, a resistência ácida se torna baixa. Acredita-se que, como resultado da resistência ácida menor, a oxidação da matriz de metal tinha avançado. O período provável durante o qual o carbeto de Cr é produzido inclui quando as partículas para a pulverização térmica são produzidas, quando a pulverização térmica é realizada, e quando um ciclo térmico é realizado. Tal como acima descrito, foi descoberto que o uso de grafite como a fase dispersa é indesejável, uma vez que o grafite reage com a matriz de metal, em particular, com Cr a uma alta temperatura.

Além disso, foi descoberto que MoS2, WS2, e h-BN são decompostos e/ou reagem com a matriz de metal a uma alta temperatura e, portanto, os mesmos não são um material apropriado a ser usado para a formação da fase dispersa. Para fins de generalização, uma vez que os materiais a base de carbeto, a base de sulfeto, e a base de nitreto reagem com a matriz de metal a uma alta temperatura, os mesmos não são um material apropriado. Em contrapartida, um material a base de óxido composto de um óxido (SiO2 ou AI2O3) que é mais estável do que o óxido de Cr a uma alta temperatura não reage com a matriz de metal mesmo a uma alta temperatura. Sendo assim, o mesmo é um material preferível. Em termos específicos, um material preferível é um mineral que tem uma estrutura laminada e contém SiO2 ou AI2O3 como o ingrediente principal, tal como bentonita ou mica.

A seguir, será explicado um método de formação de um filme térmico pulverizado.

Primeiramente, partículas de matriz tendo uma pequena superfície específica, compostas de uma liga de Ni-Cr (com um teor de Cr de 20 a 60 % em peso) ou uma liga de MCrAIY (M sendo pelo menos um material selecionado dentre Fe, Co e Ni), que é usada para formar a matriz de metal, são produzidas por meio do uso um método de atomização a gás ou coisa do gênero. O diâmetro médio de partícula das partículas de matriz é de preferência de 10 a 50 pm, e mais preferivelmente de 20 a 40 pm. Além disso, é preferível que as partículas de matriz não contenham partículas finas cujo diâmetro seja menor que 5 pm. A fim de eliminar a oxidação durante o processo de pulverização térmica, é desejável que o diâmetro de partícula seja grande. Por outro lado, a fim de dispersar uniformemente a fase dispersa no filme térmico pulverizado, é desejável que o diâmetro de partícula seja pequeno.

Paralelamente, partículas de fase dispersa mais ou menos esféricas compostas de bentonita ou mica, que são usadas para formar a fase dispersa, são produzidas por meio do uso de um método de secagem por pulverização ou coisa do gênero. O diâmetro médio de partícula das partículas de fase dispersa é de preferência de 10 a 50 pm, e mais preferivelmente de 20 a 40 pm. Deve-se notar que a bentonita tem uma propriedade tal que absorve umidade e, sendo assim, incha, e a mica contém água cristalina. Deste modo, essas partículas são sinterizadas a uma temperatura de 1000 a 1000° C em uma atmosfera de hidrogênio e a umidade contida nas partículas de fase dispersa é, por conseguinte, removida.

Em seguida, as partículas de matriz e as partículas de fase dispersa são formadas em um compósito por meio do uso de um método de produção de amassamento partícula ao mesmo tempo utilizando um adesivo de polímero como um meio. Após isso, as partículas compósitas são sinterizadas outra vez a uma temperatura de 1000 a 1100° C em uma atmosfera de hidrogênio. Como resultado, partículas para pulverização térmica são produzidas. O diâmetro médio de partícula das partículas para pulverização térmica é de preferência de 30 a 150 pm.

A Figura 7 é uma fotomicrografia de partículas para pulverização térmica que são usadas para formar um filme térmico pulverizado de acordo com a primeira modalidade exemplar. Nesta figura, as partículas brancas são as partículas de matriz (Ni-50Cr), e as partículas pretas são as partículas de fase dispersa (bentonita). Os diâmetros de partículas das partículas de matriz e as das partículas de fase dispersa são ambos de 10 a 50 pm (diâmetro médio de partícula de 30 pm).

Em seguida, as partículas de fase dispersa acima descritas são pulverizadas por plasma sobre a superfície de um suporte de catalisador 20 composto de SiC, e uma camada base 31 tendo uma espessura de 100 a 200 pm é, deste modo, formada.

Em seguida, uma folha metálica 32 tendo uma espessura de 100 pm e uma largura de 1 mm é disposta sobre a camada base 31. Uma camada de fixação em forma de botão 33 tendo uma espessura de 300 a 500 pm é formada sobre esta folha metálica 32 por meio de pulverização por plasma utilizando um gabarito de mascaramento.

Embora a pulverização por plasma possa ser executada em uma atmosfera atmosférica, é preferível que a pulverização por plasma seja feita em uma atmosfera não oxidante. Em termos específicos, é possível eliminar a oxidação durante o processo de pulverização térmica de um filme térmico pulverizado por meio da execução da pulverização por plasma com uma blindagem de chama de plasma gerada por um gás inerte, tal como o gás Ar, e/ou em uma atmosfera de pressão reduzida. Além disso, ao invés da pulverização por plasma, uma pulverização por chama utilizando uma chama de combustão de oxigênio e acetileno pode ser realizada. A pulverização por chama pode ser feita em uma atmosfera de redução que é criada ao se colocar a chama de combustão em um estado rico em acetileno.

Em seguida, é explicado o motivo pelo qual as partículas para a pulverização térmica tendo um diâmetro de partícula de 30 a 150 pm são produzidas por meio da formação de um compósito das partículas de matriz e das partículas de fase dispersa tal como explicado acima com referência à Figura 7.

A Figura 8 é uma fotomicrografia de partículas para a pulverização térmica de um exemplo comparativo no qual grafite é usado como a fase dispersa. A Figura 9 é uma fotomicrografia em seção transversal das partículas para a pulverização térmica do exemplo comparativo. Tal como mostrado na Figura 9, as partículas para a pulverização térmica do exemplo comparativo foram produzidas por meio da aderência das partículas de matriz fina (Ni-50Cr), as quais foram esmagadas em flocos menores que 5 pm antecipadamente, sobre a superfície das partículas de grafite (revestimento). As partículas de matriz fina são produzidas por meio do esmagamento das partículas de matriz produzidas por um método de atomização a gás em partículas finas.

Foi descoberto que, quando a matriz (Ni-50Cr) é esmagada em um pó fino, como no caso do exemplo comparativo mostrado nas Figuras 8 e 9, a oxidação do Cr contido na matriz avança antes de os ciclos térmicos serem realizados, ou seja, durante o processo de pulverização térmica. A Figura 10 é uma fotomicrografia de uma matriz em um filme térmico pulverizado de acordo com o exemplo comparativo. Tal como mostrado na Figura 10, um lote de peças de óxido de Cr do tipo cratera foi observado no filme térmico pulverizado.

Quando a oxidação de Cr na matriz avança durante o processo de pulverização térmica, tal como acima descrito, a concentração de Cr na matriz diminui relativamente. Ou seja, uma vez que a concentração de Cr, que oferece a resistência ácida, diminui na matriz, a oxidação da matriz tende a avançar mais facilmente durante os ciclos térmicos, deste modo causando um problema de a resistência elétrica aumentar. Presume-se que isto seja causado uma vez que, como resultado da pulverização da matriz (Ni-50 Cr), a superfície específica aumenta e a oxidação é, por conseguinte, acelerada durante o processo de pulverização térmica.

Sendo assim, de acordo com esta modalidade exemplar, tal como acima descrito, as partículas de matriz produzidas por meio de um método de atomização a gás são usadas, uma vez que as mesmas são as partículas para a pulverização térmica sem o esmagamento das mesmas em partículas finas. Desta maneira, é possível não somente suprimir a oxidação da matriz, mas também reduzir o número de etapas de processo de fabricação.

Além disso, foi também descoberto que, quando as partículas de matriz e as partículas de fase dispersa são simplesmente misturadas, a fase dispersa não é dispersada unicamente no filme térmico pulverizado gerado devido à diferença de suas gravidades específicas. Sendo assim, tal como explicado acima com referência à Figura 7, as partículas para a pulverização térmica são produzidas por meio da formação de um compósito de partículas de matriz e das partículas de fase dispersa. Desta maneira, se torna possível dispersar unicamente a fase dispersa no filme térmico pulverizado gerado. A Figura 11 é uma fotografia de uma estrutura em seção transversal de um filme térmico pulverizado de acordo com esta modalidade exemplar. Tal como mostrado na Figura 11, a fase dispersa (bentonita) é dispersada de maneira altamente única na matriz (Ni-50Cr) no filme térmico pulverizado. Deve- se notar que o filme térmico pulverizado mostrado na Figura 11 foi obtido por meio da execução da pulverização térmica sobre um suporte de catalisador composto de SiC em uma atmosfera atmosférica.

Em seguida, os resultados do exame das atmosferas de pulverização térmica são explicados com referência às Figuras 12A a 12C. A fim de impedir a oxidação de Cr na matriz (Ni-50Cr) durante o processo de pulverização térmica, os inventores examinaram a pulverização por plasma de blindagem de gás Ar e pulverização por plasma de pressão reduzida a uma pressão de 10 Pa. Deve-se notar que, para todos os filmes térmicos pulverizados, a fase dispersa é composta de bentonita e sua razão de área é de 60 %. A Figura 12 é uma fotografia de uma estrutura de um filme térmico pulverizado que é formada por meio de pulverização por plasma atmosférico. A Figura 12B é uma fotografia de uma estrutura de um filme térmico pulverizado formado por meio de pulverização por plasma de blindagem de gás Ar. A Figura 12 é uma fotografia de uma estrutura de um filme térmico pulverizado formado por meio de pulverização por plasma de pressão reduzida.

Tal como indicado por uma seta na Figura 12A, um óxido de Cr foi observado no filme térmico pulverizado obtido por meio da pulverização por plasma atmosférico. Em contrapartida a isto, a quantidade de óxido de Cr é menor nos filmes térmicos pulverizados mostrados nas Figuras 12B e 12C do que no filme térmico pulverizado mostrado na Figura 12A. Além disso, no filme térmico pulverizado mostrado na Figura 12A, um aumento na resistência elétrica foi observado depois de os ciclos térmicos (100 a 900° C, 2000 ciclos) serem realizados. Em contrapartida a isto, nos filmes térmicos pulverizados mostrados nas Figuras 12B e 12C, nenhum aumento na resistência elétrica foi observado mesmo depois de os mesmos ciclos térmicos serem realizados. Ou seja, acredita-se que a oxidação de Cr durante o processo de pulverização térmica foi suprimida e a sua resistência ácida foi suficiente- mente exercida. Além disso, foi descoberto que a concentração de oxigênio na área de chama de pulverização térmica precisa ser igual a ou menor que 0,2 % em volume a fim de obter um efeito de supressão de oxidação suficiente.

A Figura 13 é uma fotografia de uma estrutura em seção transversal de um filme térmico pulverizado formado sobre um suporte de catalisador de SiC por meio de pulverização térmica de blindagem de gás Ar (antes de os ciclos térmicos serem realizados). A matriz é composta de Ni-50Cr, e a fase dispersa é composta de bentonita. A Figura 14 é uma fotografia de uma estrutura em seção transversal de um filme térmico pulverizado mostrado na Figura 13, tirada depois de os ciclos térmicos (100 a 900° C, 2000 ciclos) terem se realizados.

Além disso, como um método alternativo à pulverização térmica de blindagem de gás Ar ou à pulverização térmica de pressão reduzida na pulverização por plasma, a pulverização térmica pode ser executada, na pulverização por chama utilizando uma chama de combustão de oxigênio e acetileno, em uma atmosfera de redução que é criada ao se colocar a chama de combustão em um estado rico em acetileno. A fim de implementar a pulverização por plasma de blindagem de gás Ar ou a pulverização por plasma de pressão reduzida, se faz necessário fazer algumas alterações no equipamento de pulverização por plasma atmosférico. Em contrapartida, a pulverização por chama acima descrita tem a vantagem de requerer uma pequena alteração.

Além disso, a fim de suprimir a oxidação da matriz durante o processo de pulverização térmica, um metal ativo, tal como Al, Ti e Mg, pode ser aderido sobre a superfície da matriz acima descrita por meio do uso do método de revestimento ou outros métodos. Uma vez que o metal ativo é de preferência oxidado durante o processo de pulverização térmica, a oxidação da matriz pode ser suprimida.

Exemplos

Exemplos específicos de acordo com a presente invenção são explicados a seguir. No entanto, a presente invenção não se limita a esses exemplos. A Figura 15 é uma lista de exemplos de acordo com a presente invenção e exemplos comparativos.

Exemplo 1

As partículas de matriz tendo um diâmetro de partícula de 10 a 50 pm (diâmetro médio de partícula de 30 pm), compostas de uma liga de Cr e Ni a 50 % em peso, que foi usada para formar a matriz de metal, foram produzidas processador meio do uso de um método de atomização de gás.

Paralelamente, partículas de fase dispersa tendo um diâmetro de partícula de 10 a 50 pm (diâmetro médio de partícula de 30 pm), compostas de bentonita, que foi usada para formar a fase dispersa, foram produzidas por meio do uso de um método de secagem por pulverização. Essas partículas foram sinterizadas a uma temperatura de 1050° C em uma atmosfera de hidrogênio.

Em seguida, as partículas de matriz e as partículas de fase dispersa foram formadas em um compósito por meio do uso de um método de produção de partícula por amas- samento, ao mesmo tempo usando um adesivo de polímero como um meio. Além disso, as partículas compósitas foram sinterizadas a uma temperatura de 1050° C em uma atmosfera de hidrogênio. Como resultado, partículas para pulverização térmica foram produzidas.

Em seguida, as partículas de fase dispersa acima descritas foram pulverizadas por plasma sobre a superfície de um suporte de catalisador 20 composto de SiC, e uma camada base 31 tendo uma espessura de 150 pm foi, por conseguinte, formada.

Em seguida, uma folha metálica 32 tendo uma espessura de 100 pm e uma largura de 1 mm foi disposta sobre a camada base 31. Além disso, uma camada de fixação 33 tendo uma espessura de 400 pm foi formada sobre a folha metálica 32 por meio de pulverização por plasma usando um gabarito de mascaramento.

Uma pistola Metco F4 foi usada como um aparelho de pulverização por plasma. Quanto ao gás de plasma, foi usado um gás misturado com gás Ar e H2 foi composto de um gás Ar com uma taxa de vazão de 60 L/min e um gás H2 com uma taxa de vazão de 10 L/min. A corrente do plasma foi de 600 A. A tensão do plasma foi de 60 V. A distância de pulverização térmica foi de 150 mm. Além disso, a taxa de suprimento das partículas para a pulverização térmica foi de 30 g/min. Além disso, a fim de suprimir a oxidação da matriz durante o processo de pulverização térmica, a chama de plasma foi blindada com um gás Ar.

Para o filme térmico pulverizado (a camada base 31 e a camada de fixação 33) de acordo com o Exemplo 1, a razão de área da fase dispersa foi ajustada para 40 %. Depois de os ciclos térmicos (100 a 900° C, 2000 ciclos) terem se realizado, a resistência elétrica foi medida a intervalos de medição de 10 mm por meio do uso de um testador. Como resultado, a resistência elétrica medida foi de 3.0 Ω e apresentou um resultado excelente.

Exemplo 2

Um filme térmico pulverizado foi formado da mesma maneira que o do Exemplo 1, com a exceção de a razão de área da fase dispersa ser ajustada para 60 %. Como resultado, a resistência elétrica medida depois dos ciclos térmicos foi de 2.8 Ω e apresentou um resultado excelente. A Figura 16 é uma fotografia de uma estrutura em seção transversal de um filme térmico pulverizado de acordo com o Exemplo 2.

Exemplo 3

Um filme térmico pulverizado foi formado da mesma maneira que o do Exemplo 1, com a exceção de a razão de área da fase dispersa ser ajustada para 80 %. Como resultado, a resistência elétrica medida depois dos ciclos térmicos foi de 4.0 Ω e apresentou um excelente resultado, embora a mesma tenha sido ligeiramente maior que nos Exemplos 1 e 2.

Exemplo 4

Um filme térmico pulverizado foi formado da mesma maneira que o do Exemplo 2, com a exceção de mica ter sido usada como o material usado para formar a fase dispersa. Como resultado, a resistência elétrica medida depois dos ciclos térmicos foi de 3.1 Ω e apresentou um excelente resultado.

Exemplo 5

Um filme térmico pulverizado foi formado da mesma maneira que o do Exemplo 2, com a exceção de uma liga de Co a 25 % em peso, NI a 16 % em peso, Cr a 6,5 % em peso, Al a 0,5 % em peso e Y ter sido usada como o material usado para formar a matriz. Como resultado, a resistência elétrica medida depois dos ciclos térmicos foi de 3.5 Ω e apresentou um excelente resultado.

Exemplo 6

Um filme térmico pulverizado foi formado da mesma maneira que o do Exemplo 2, com exceção de mica ser usada como o material usado para formar a fase dispersa. Como resultado, a resistência elétrica medida depois dos ciclos térmicos foi de 3.6 Ω e apresentou um excelente resultado.

Exemplo 7

Um filme térmico pulverizado foi formado da mesma maneira que o do Exemplo 2, com a exceção de uma liga de Ni a 23 % em peso, Co a 20 % em peso, Cr a 8,5 % em peso, Al a 0,6 % em peso e Y ter sido usada como o material usado para formar a matriz. Como resultado, a resistência elétrica medida depois dos ciclos térmicos foi de 3.5 Ω e apresentou um excelente resultado.

Exemplo 8

Um filme térmico pulverizado foi formado da mesma maneira que o do Exemplo 2, com a exceção de uma liga de Fe a 20 % em peso, Cr a 6,5 % em peso, Al a 0,5 % em peso, e Y ter sido usada como o material usado para formar a matriz. Como resultado, a resistência elétrica medida depois dos ciclos térmicos foi de 3.3 Ω e apresentou um excelente resultado.

Exemplo 9

Um filme térmico pulverizado foi formado da mesma maneira que o do Exemplo 1, com a exceção de uma pulverização por plasma atmosférico ter sido executada sem blindar a chama de plasma com um gás Ar. Como resultado, a resistência elétrica medida depois dos ciclos térmicos foi de 20 Ω.

Exemplo 10

Um filme térmico pulverizado foi formado da mesma maneira que o do Exemplo 2, com a exceção de uma pulverização por plasma atmosférico ter sido executada sem blindar a chama de plasma com um gás Ar, e o diâmetro de partícula das partículas de matriz, as quais foram usadas para produzir as partículas para a pulverização térmica, era menor que 5 pm. Como resultado, a resistência elétrica medida depois dos ciclos térmicos foi de 46 Ω.

Exemplo Comparativo 1

Um filme térmico pulverizado foi formado da mesma maneira que o do Exemplo 2, com a exceção de que grafite foi usado como o material usado para formar a fase dispersa. Como resultado, a resistência elétrica medida depois dos ciclos térmicos foi de 490 Ω e era de um valor extremamente elevado. Acredita-se que, tal como explicado acima com referência à Figura 6, uma vez que grafite foi usado como o material usado para formar a fase dispersa, o mesmo não poderia produzir um excelente resultado.

Exemplo Comparativo 2

Um filme térmico pulverizado foi formado da mesma maneira que o do Exemplo 2, com a exceção de que a pulverização por plasma atmosférico foi executada sem a blindagem da chama de plasma por meio de um gás Ar e que grafite foi usado como o material usado para formar a fase dispersa. Como resultado, a resistência elétrica medida depois dos ciclos térmicos foi de 310 Ω e era de um valor extremamente elevado. Acredita-se que, tal como explicado acima com referência à Figura 6, uma vez que grafite foi usado como o material usado para formar a fase dispersa, o mesmo não poderia produzir um excelente resultado.

Exemplo Comparativo 3

Um filme térmico pulverizado foi formado da mesma maneira que o do Exemplo 2, com a exceção de que grafite foi usado como o material usado para formar a fase dispersa. Como resultado, a resistência elétrica medida depois dos ciclos térmicos foi de 200 Ω e era de um valor elevado. Acredita-se que, tal como explicado acima com referência à Figura 6, uma vez que grafite foi usado como o material usado para formar a fase dispersa, o mesmo não poderia produzir um excelente resultado.

Exemplo Comparativo 4

Um filme térmico pulverizado foi formado da mesma maneira que o do Exemplo 9, com a exceção de que a razão de área da fase dispersa foi ajustada para 30 %. Como resultado, o filme térmico pulverizado foi descamado do suporte de catalisador 20 e, deste modo, a resistência elétrica medida não pôde ser medida. Acredita-se que a razão de área da fase dispersa era tão pequena que não poderia produzir um excelente resultado.

Exemplo Comparativo 5

Um filme térmico pulverizado foi formado da mesma maneira que o do Exemplo 1, com a exceção de que a razão de área da fase dispersa foi ajustada para 30 %. Como resultado, o filme térmico pulverizado foi descamado do suporte de catalisador 20 e, deste modo, a resistência elétrica medida não pôde ser medida. Acredita-se que a razão de área da fase dispersa era tão pequena que não poderia produzir um excelente resultado.

Como se pode observar a partir dos resultados dos Exemplos 1 a 10, filmes térmicos pulverizados tendo uma resistência elétrica igual ou menor que 50 Ω, tal como medida depois dos ciclos térmicos, foram obtidos por meio do ajuste do teor da fase dispersa composta de bentonita ou mica a 40 a 80 %, tal como indicado na razão de área. Além disso, tal como se pode observar a partir dos resultados dos Exemplos 1 a 8, filmes térmicos pulverizados extremamente excelentes tendo uma resistência elétrica igual ou menor que 5 Ω, tal como medido depois dos ciclos térmicos, foram obtidos por meio da execução da pulverização térmica em uma atmosfera não oxidante. Além disso, quanto às partículas de matriz usadas para a produção das partículas para pulverização térmica, a supressão da oxidação durante o processo de pulverização térmica se tornou mais eficaz e resultados mais excelentes foram obtidos quando o diâmetro médio de partícula era de cerca de 30 pm do que quando as partículas de matriz foram esmagadas em um pó fino tendo um diâmetro médio de partícula menor que 5 pm.

Deve-se notar que a presente invenção não se limita ás modalidades exemplares acima descritas, e que várias modificações podem ser feitas às modalidades exemplares sem se afastar do espírito da presente invenção.

Lista dos Sinais de Referência 20 - Suporte de catalisador 30 - Eletrodo 31 - Camada base 32 - Folha metálica 33 - Camada de fixação 100 - Dispositivo catalisador de aquecimento elétrico

Claims

1. Eletrodo para um dispositivo catalisador do tipo que se aquece eletrica-mente, formado sobre um material de base compreendendo um material cerâmico, o eletrodo sendo CARACTERIZADO pelo fato de compreender: - uma matriz compreendendo uma liga de Ni-Cr com um teor de Cr de 20 a 60 % em peso, ou uma liga de MCrAIY, M sendo pelo menos um material selecionado dentre Fe, Co e Ni; e - uma fase dispersa dispersada na matriz, a fase dispersa compreendendo um mineral óxido tendo uma estrutura laminada, sendo que - uma razão de área ocupada pela fase dispersa em uma seção transversal do eletrodo é de 40 a 80 %.

2. Eletrodo para um dispositivo catalisador do tipo que se aquece eletrica-mente, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que o mi-neral óxido é pelo menos um dentre bentonita e mica.

3. Eletrodo para um dispositivo catalisador do tipo que se aquece eletrica-mente, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, CARACTERIZADO pelo fato de que o eletrodo é formado por meio de pulverização térmica em uma atmosfera não oxidante.

4. Eletrodo para um dispositivo catalisador do tipo que se aquece eletrica-mente, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, CARACTERIZADO pelo fato de que o material cerâmico contém SiC.

5. Dispositivo catalisador do tipo que se aquece eletricamente, CARACTERIZADO pelo fato de compreender: - um suporte de catalisador compreendendo um material cerâmico, sobre o qual um catalisador é suportado; e - um par de eletrodos formados sobre o suporte de catalisador, sendo que o eletrodo compreende: - uma matriz compreendendo uma liga de Ni-Cr com um teor de Cr de 20 a 60 % em peso, ou uma liga de MCrAIY, M sendo pelo menos um material selecionado dentre Fe, Co e Ni; e - uma fase dispersa dispersada na matriz, a fase dispersa compreendendo um mineral óxido tendo uma estrutura laminada, e - uma razão de área ocupada pela fase dispersa em uma seção transversal do eletrodo é de 40 a 80 %.

6. Dispositivo catalisador do tipo que se aquece eletricamente, de acordo com a reivindicação 5, CARACTERIZADO pelo fato de que o material óxido é pelo menos um dentre bentonita e mica.

7. Dispositivo catalisador do tipo que se aquece eletricamente, de acordo com a reivindicação 5 ou 6, CARACTERIZADO pelo fato de que o eletrodo é formado por meio de pulverização térmica em uma atmosfera não oxidante.

8. Dispositivo catalisador do tipo que se aquece eletricamente, de acordo com qualquer uma das reivindicações 5 a 7, CARACTERIZADO pelo fato de que o material cerâmico contém SiC.

9. Método de fabricação de um dispositivo catalisador do tipo que se aquece eletricamente, o método sendo CARACTERIZADO pelo fato de compreender: - uma etapa de produzir uma partícula de uma matriz compreendendo uma liga de Ni-Cr com um teor de Cr de 20 a 60 % em peso, ou uma liga de MCrAIY, M sendo pelo menos um material selecionado dentre Fe, Co e Ni; - uma etapa de produzir uma partícula de uma fase dispersa compreendendo um mineral óxido tendo uma estrutura laminada; - uma etapa de formar um compósito da partícula da matriz e da partícula da fase dispersa e, deste modo, produzir uma partícula para pulverização térmica; e - uma etapa de pulverizar termicamente a partícula para pulverização térmica sobre um suporte de catalisador e, desta maneira, formar um par de eletrodos, o suporte de catalisador compreendendo um material cerâmico, sobre o qual um catalisador é suportado, sendo que - uma razão de área ocupada pela fase dispersa em uma seção transversal do eletrodo é de 40 a 80 %.

10. Método de fabricação de um dispositivo catalisador do tipo que se aquece eletricamente, de acordo com a reivindicação 9, CARACTERIZADO pelo fato de que o mineral óxido é pelo menos um dentre bentonita e mica.

11. Método de fabricação de um dispositivo catalisador do tipo que se aquece eletricamente, de acordo com a reivindicação 10, CARACTERIZADO pelo fato de que, na etapa de produzir uma partícula de uma fase dispersa, a partícula produzida da fase dispersa é sinterizada.

12. Método de fabricação de um dispositivo catalisador do tipo que se aquece eletricamente, de acordo com a reivindicação 11, CARACTERIZADO pelo fato de que, na etapa de produzir uma partícula para pulverização térmica, a partícula pro- duzida para pulverização térmica é siπterizada.

13. Método de fabricação de um dispositivo catalisador do tipo que se aquece eletricamente, de acordo com qualquer uma das reivindicações 9 a 12, CARACTERIZADO pelo fato de que, na etapa de produzir uma partícula de uma matriz, um diâmetro médio de partícula da partícula da matriz é de 10 a 50 pm.

14. Método de fabricação de um dispositivo catalisador do tipo que se aquece eletricamente, de acordo com qualquer uma das reivindicações 9 a 13, CARACTERIZADO pelo fato de que, na etapa de formar um eletrodo, a partícula para pulverização térmica é pulverizada termicamente em uma atmosfera não oxidante.

15. Método de fabricação de um dispositivo catalisador do tipo que se aquece eletricamente, de acordo com a reivindicação 14, CARACTERIZADO pelo fato de que a partícula para pulverização térmica é pulverizada por plasma na atmosfera não oxidante na qual uma chama é blindada por um gás Ar.

16. Método de fabricação de um dispositivo catalisador do tipo que se aquece eletricamente, de acordo com a reivindicação 14, CARACTERIZADO pelo fato de que a partícula para pulverização térmica é pulverizada por plasma na atmosfera não oxidante que é produzida ao se reduzir uma pressão.

17. Método de fabricação de um dispositivo catalisador do tipo que se aquece eletricamente, de acordo com a reivindicação 14, CARACTERIZADO pelo fato de que a partícula para pulverização térmica é pulverizada por chama na atmosfera não oxidante, que vem a ser uma atmosfera de redução produzida ao se elevar uma razão de gás acetileno em um gás misturado de oxigênio e acetileno.

18. Método de fabricação de um dispositivo catalisador do tipo que se aquece eletricamente, de acordo com qualquer uma das reivindicações 9 a 17, CARACTERIZADO pelo fato de que o material cerâmico contém SiC.