CN103153885B - 铂或Pt合金的蒸发速率的降低 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种降低用于温度＞1200℃的氧化性气氛中的铂或Pt合金的蒸发速率的方法，该方法具有下述步骤：A.提供由铂或铂合金构成的零件；B．以具有开放孔隙的弹性绷带缠绕零件的外表面；该绷带设有氧化物陶瓷和玻璃形成剂；C．在＞1200℃的运行温度下使用；或者涉及一种捕集由铂或Pt合金表面挥发或升华的贵金属氧化物的方法，步骤为：A.提供由铂或铂合金构成的零件；B．以具有开放孔隙的弹性绷带缠绕零件的外表面；C．在＞1200℃的运行温度下使用；还涉及相应的缠绕后的零件。

Description

铂或Pt合金的蒸发速率的降低
技术领域
本发明涉及用于温度＞1200℃的氧化性气氛中的铂或Pt合金的蒸发速率的降低。
铂理解为这样的铂材料，其含有工业上常见的其它元素。这些元素特别为不可避免的杂质。
铂合金理解为主要组分为铂，特别是超过80％为铂的合金。余量优选为铑和/或铱。
蒸发速率理解为这样的速率，以该速率发生材料损失。它可以通过每运行时间的材料损失来表达。
背景技术
由铂和PtRh10构成的零件在玻璃工业中用于熔化和处理玻璃。零件温度在此达到1700℃。在此确保了＞500天的供料系统使用时间。在＞1200℃的高温下铂和铑在挥发性的氧化物中转运，这种转运会导致材料损失。尽管零件通过陶瓷块受到力学支撑，并热绝缘地受到包围(这同时提供了一定的氧化保护)，蒸发率仍是可观的。材料损失随着温度显著上升。这会导致壁厚的迅速降低，由此急剧降低零件的寿命。
在实验室试验当中，申请人以未经涂层的、暴露在灶式炉中的PtRh10板(d＝0.8mm)在1650℃下、在空气中、经20天观察到约4％的材料损失。将温度降低至1600℃也会在20天内导致约2.4％的材料损失。这样的高蒸速率导致零件的较早失灵。
文献WO2002044115A2、US7338714B2和EP1722008A2涉及玻璃制造中的经涂层的金属件，其中，金属件在朝向玻璃熔化物一侧具有H2不透过层或H2和O2不透过层。
在此H2不透过层或H2和O2不透过层优选包括至少一种玻璃或玻璃混合物，部分或者全部结晶析出的材料或陶瓷材料。
发明内容
与此相对，本发明的目的在于，提供一种在氧化性气氛下、高温下用于Pt、Rh或Ir的捕集系统。环绕的陶瓷层应当尽可能地对贵金属保持通畅。
本发明的另一目的在于，将由铂及其合金构成的贵金属零件的寿命和使用时间延长-优选延长80％-，该零件在高温(＞1200℃)、氧化性气氛下得到使用。
为减少氧化和材料损失，开发出一种氧化保护系统，出乎预料地，可以在具有复杂形状的很大的零件上进行安装。由高熔点的陶瓷材料或者金属材料构成的具有韧性的绷带证明是有利的。
根据下述零件以及根据下述方法实现了该目的。
所述零件是一种由铂或Pt合金构成的零件，所述零件能够用于温度＞1200℃的氧化性气氛中，其特征在于，所述零件被具有开放孔隙的弹性绷带所缠绕，其中，所述绷带设有：玻璃形成剂，或者氧化物陶瓷和玻璃形成剂。所述氧化物陶瓷属于由Al2O3、ZrO2、硅酸锆、氧化硅-氧化锆复合氧化物SiO2﹒ZrO2、SiO2、HfO2、CaO、MgO、稀有金属氧化物构成的组。
所述方法是一种降低用于温度＞1200℃的氧化性气氛中的铂和Pt合金的蒸发速率的方法，所述方法具有下述步骤：
A.提供由铂或铂合金构成的零件；
B.将零件的外表面用具有开放孔隙的浸湿的弹性绷带卷起；
其特征在于，所述绷带设有：
玻璃形成剂，或者
氧化物陶瓷和玻璃形成剂，并且将所述形成剂引入到绷带的孔隙内；
C.在＞1200℃的运行温度下使用。
其中，所述绷带由高熔点的氧化物材料构成，优选由Al2O3构成。
根据本发明优选的是，所述绷带由贵金属网或贵金属绒构成。
优选所述的网或绒由铂或铂-铑构成。
优选所述玻璃形成剂属于由二氧化硅SiO2、三氧化二硼B2O3、五氧化二磷P2O5、二氧化锗GeO2、五氧化二锑Sb2O5构成的组。
在此，绷带具有开放的孔隙，以及优选大的内表面。在绷带的孔隙中可以引入氧化物陶瓷和/或玻璃形成剂1，其与使用温度相协调。然后形成本发明意义上的“浸湿绷带”。浸湿绷带可以通过悬浊液的浸湿、滴落和涂抹来完成。对于用这样的绷带缠绕起的零件有这样的可能性，即零件的表面在运行温度下完全润湿并妨碍了氧的进入。经长时间的完全润湿看起来仅是通过使用这样的绷带是可能的。这一点是本发明的特别优势。相对于未缠绷带的零件，蒸发速率优选降低了至少80％。
未浸湿的绷带通过开放的孔隙是能够透过空气的，并且因此相对于氧化性气氛几乎没有或没有保护效应。在零件上的粘附由于热学膨胀是不足的。未浸湿的绷带然而实现了贵金属氧化物的捕集，尽管有蒸发保护该贵金属氧化物还是会挥发。还有可能，首先用浸湿的绷带进行缠绕，接着用未浸湿的进行缠绕。
浸湿的绷带的优势在于：
-在成品零件上进行简单装配；
-简单的去除；
-PtO2和类似氧化物的吸收，在吸收此类氧化物之前包围的陶瓷块材料的保护。由此，为回收在氧化物损失中包括的贵金属，代替陶瓷块给出回收用的绷带。
-整个零件的完全润湿；
-润湿层的长时间的稳定性和存在；
-相对于未经保护的材料，蒸发损失降低超过80％；
-通过绷带将必要时存在的玻璃形成剂固定在零件上；
-零件不必经过机械预处理(例如喷砂)。
具体实施方式
下面的实施例进一步阐明本发明。只要没有另外给出，份额和百分比数据和在其它的描述中一样都是基于重量。
1.将由陶瓷材料(Al2O3+28％SiO2)构成的保护绷带安在PtRh10板上，尺寸为宽150mm、长200mm、壁厚0.8mm。
绷带(5mm厚)被浸入由Al2O3粉(粒径＜2.5μm)和水(30重量％的Al2O3和70重量％的水)构成的悬浊液中，并围绕板呈双层卷起。该板在灶式炉中在1650℃下、空气中放置20天。
材料损失(PtRh10板)为0.6％。
2.将由陶瓷材料(Al2O3+28％SiO2)构成的保护绷带安在PtRh10板上，尺寸为宽150mm、壁厚0.8mm、长200mm。
绷带(5mm厚)围绕板呈双层卷起。将由Al2O3粉(粒径＜2.5μm)和水(30重量％的Al2O3和70重量％的水)构成的悬浊液涂覆在绷带上。该板在灶式炉中在1650℃下、空气中放置20天。
材料损失(PtRh10板)为0.9％。
3.将由陶瓷材料(Al2O3+28％SiO2)构成的保护绷带安在PtRh10板上，尺寸为宽150mm、壁厚0.8mm、长200mm。
绷带(5mm厚)被浸入由含有5％的Y2O3的ZrO2粉(粒径＜5.5μm)和水(40重量％的ZrO2/Y2O3和60重量％的水)构成的悬浊液中，并围绕板呈双层卷起。该板在灶式炉中在1650℃下、空气中放置20天。
材料损失(PtRh10板)为1.1％。
4.将由陶瓷材料(Al2O3+28％SiO2)构成的保护绷带安在PtRh10板上，尺寸为宽150mm、壁厚0.8mm、长200mm。
绷带(5mm厚)被浸入由SiO2粉(粒径＜2μm)和水(30重量％的SiO2和70重量％的水)构成的悬浊液中，并围绕板呈双层卷起。该板在灶式炉中在1650℃下、空气中放置20天。
材料损失(PtRh10板)为0.5％。
5.将由PtRh10网或绒构成的保护绷带安在PtRh10板上，尺寸为宽150mm、壁厚0.8mm、长200mm。
绷带(约0.5mm厚)围绕板卷起。由SiO2粉(粒径＜2.5μm)和水(30重量％的SiO2和70重量％的水)构成的悬浊液被涂覆在绷带上。该板在灶式炉中在1650℃下、空气中放置20天。
材料损失(PtRh10板)为0.9％。
_____________________________________________
1网络形成剂，也称作玻璃形成剂，形成了玻璃的分子基本结构。为形成玻璃不再需要另外的材料。石英玻璃因此具有单一组分SiO2。网络形成剂例如为下列化合物：二氧化硅(SiO2)；三氧化二硼(B2O3)；五氧化二磷(P2O5)；三氧化二砷，也称砒霜(As2O3)；二氧化锗(GeO2)；五氧化二锑(Sb2O5)。

Claims (14)

1.一种由铂或Pt合金构成的零件，所述零件能够用于温度＞1200℃的氧化性气氛中，其特征在于，所述零件被具有开放孔隙的弹性绷带所缠绕，其中，所述绷带设有：
玻璃形成剂，或者
氧化物陶瓷和玻璃形成剂。
2.根据权利要求1所述的零件，其特征在于，所述绷带由高熔点的氧化物材料构成。
3.根据权利要求1所述的零件，其特征在于，所述绷带由Al2O3构成。
4.根据权利要求1所述的零件，其特征在于，所述绷带由贵金属网或贵金属绒构成。
5.根据权利要求4所述的零件，其特征在于，所述的网或绒由铂或铂-铑构成。
6.根据权利要求1所述的零件，其特征在于，所述玻璃形成剂属于由二氧化硅SiO2、三氧化二硼B2O3、五氧化二磷P2O5、二氧化锗GeO2、五氧化二锑Sb2O5构成的组。
7.根据权利要求1所述的零件，其特征在于，所述氧化物陶瓷属于由Al2O3、ZrO2、硅酸锆、氧化硅-氧化锆复合氧化物SiO2﹒ZrO2、SiO2、HfO2、CaO、MgO、稀有金属氧化物构成的组。
8.一种降低用于温度＞1200℃的氧化性气氛中的铂和Pt合金的蒸发速率的方法，所述方法具有下述步骤：
A.提供由铂或铂合金构成的零件；
B.将零件的外表面用具有开放孔隙的浸湿的弹性绷带卷起；
其特征在于，所述绷带设有：
玻璃形成剂，或者
氧化物陶瓷和玻璃形成剂，并且将所述形成剂引入到绷带的孔隙内；
C.在＞1200℃的运行温度下使用。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述绷带由高熔点的氧化物材料构成。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述高熔点的氧化物材料来自于由Al2O3、多铝红柱石、氧化铪、氧化镧、ZrO2、硅酸锆、氧化锆-氧化硅复合氧化物ZrO2﹒SiO2、SiO2、稀有贵金属氧化物和前述氧化物构成的组。
11.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述绷带由Al2O3构成。
12.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述绷带由贵金属网或贵金属绒构成。
13.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，所述的网或绒由铂或铂-铑构成。
14.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述玻璃形成剂属于由二氧化硅SiO2、三氧化二硼B2O3、五氧化二磷P2O5、二氧化锗GeO2、五氧化二锑Sb2O5构成的组。
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