EP3419756A1 - Verfahren zur herstellung eines katalysators - Google Patents

Verfahren zur herstellung eines katalysators

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EP3419756A1
EP3419756A1 EP17709602.1A EP17709602A EP3419756A1 EP 3419756 A1 EP3419756 A1 EP 3419756A1 EP 17709602 A EP17709602 A EP 17709602A EP 3419756 A1 EP3419756 A1 EP 3419756A1
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EP
European Patent Office
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heat treatment
catalyst
temperature
metal alloy
heating
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP17709602.1A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Peter Hirth
Thomas HÄRIG
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Aumovio Germany GmbH
Original Assignee
Continental Automotive Technologies GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Continental Automotive Technologies GmbH filed Critical Continental Automotive Technologies GmbH
Publication of EP3419756A1 publication Critical patent/EP3419756A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D6/00—Heat treatment of ferrous alloys
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    • F01N3/2006—Periodically heating or cooling catalytic reactors, e.g. at cold starting or overheating
    • F01N3/2013—Periodically heating or cooling catalytic reactors, e.g. at cold starting or overheating using electric or magnetic heating means
    • F01N3/2026—Periodically heating or cooling catalytic reactors, e.g. at cold starting or overheating using electric or magnetic heating means directly electrifying the catalyst substrate, i.e. heating the electrically conductive catalyst substrate by joule effect

Definitions

  • the invention relates to a method for producing a catalyst having at least one heating element, wherein the heating element is ⁇ formed of an electrically conductive metal alloy, wherein the catalyst undergoes at least a first heat treatment in the manufacturing process, wherein the Kata ⁇ lysator is heated at least partially defined and is defi ⁇ ned cooled.
  • the invention relates to a catalyst which is prepared in whole or in part by the process according to the invention.
  • electrically conductive materials are used, which are connected to a power supply. Due to the ohmic resistance, heating of the electrically conductive material can be generated.
  • metallic alloys are used as heating conductors.
  • the resistance of the heating alloys used must be adjusted as accurately as possible in order to achieve a well-defined and predetermined heating with the available energy can.
  • the heating of current-carrying conductors due to the ohmic resistance is basically well known and realized in a variety of applications.
  • a disadvantage of the previously known methods and devices in the prior art is, in particular, that the counter ⁇ value of the materials used is not adjustable with sufficiently high accuracy. This applies in particular to metal alloys which are used for the construction of catalysts, since these are subjected at least once to a heat treatment in the production process, as a result of which the metal structure can change and thus the resistance value of the alloy can also change. This change in the metal structure is dependent on the selected boundary conditions, such as the temperature profile over time in the respective heat treatment. Due to the wide dispersion of resistance values at
  • An embodiment of the invention relates to a method for producing a catalyst with at least one heating ⁇ element, wherein the heating element is formed from an electrically leitfähi ⁇ gen metal alloy, wherein the catalyst in the Manufacturing process undergoes at least a first heat treatment, wherein the catalyst is heated at least partially defined and is cooled defined, wherein the fol ⁇ ing steps are performed:
  • the process is particularly advantageous since a beneficial change in the Metallge Stahl- ges can be achieved by the strong heating in connection with a holding time at the high temperature level of cooling with a high temperature ⁇ turtransienten. In particular, a regression of disadvantageous metal structures can be achieved.
  • a temporal Variegated ⁇ tion of temperature (dT / dt) is meant.
  • the variability of the temperature is given in the present embodiments in each case as a change in Kelvin per minute [K / min] and refers to a majority of a defined cooling from a predetermined temperature level.
  • the method is particularly advantageous geared metal structure, which give rise to dissolve or regress, so as to minimize the change of the resistance value to keep Bezie ⁇ hung, in predictable limits a strong influence of the original loan resistance value of the selected metal alloy. It is particularly advantageous when heating to Minim ⁇ least 700 degrees Celsius is performed is. Warming to at least 700 degrees Celsius is beneficial because of this Temperature level or above the conversion of the metal microstructure can be particularly simple and comprehensive. The temperature level is particularly advantageous because it is above the working temperature of other heat treatments that are commonly used in the production of catalysts. For example, calcining in the context of a heatSichtung.
  • the entire catalyst can be subjected to the heat treatment.
  • it can also take place only one treatment a portion of a Kataly ⁇ crystallizer.
  • the metal foils arranged in the catalytic converter or other structures arranged in the catalytic converter can be heat-treated detached from the remaining components of the catalytic converter. This is for example before ⁇ geous to avoid destruction of joints, such as solder joints, by the heat treatment.
  • the holding time turtem on the temperature to which the catalyst has been heated is Minim ⁇ least four hours.
  • a long hold time of about four hours or more is particularly advantageous to achieve the widest possible and complete transformation of the metal structure.
  • a preferred embodiment is characterized gekennzeich ⁇ net that is Temperaturtransient during cooling Minim ⁇ least 2400 Kelvin per minute [K / min]. Due to the strong and rapid cooling with a particularly high temperature transient, it is achieved that the microstructure that has been reformed due to heating and holding at the elevated temperature level does not arise again. At too slow ⁇ By running the lower temperature ranges, in particular the Tem ⁇ peratur Schemeen directly below the maximum temperature (up to about 450 degrees Celsius), a re-formation of the detrimental metal structure may occur.
  • the at least firstberichtbe ⁇ action connected downstream of at least one second heat treatment is tet, wherein by the first heat treatment, a Variegated ⁇ tion of the metal structure of the metal alloy resulting from the upstream second heat treatment is made at least partially reversed.
  • One of the first heat treatment prior second michbe ⁇ treatment for example, by a coating process be caused, or by a joining process.
  • a disadvantageous transformation of the metal structure can occur, which can lead to a negative influence on the resistance value of the metal alloy.
  • the metal alloy is transferred by the upstream second heat treatment in the so- ⁇ called alpha-prime phase, wherein a resolution of the alpha prime phase is achieved in the metal alloy by the subsequent first heat treatment.
  • the so-called alpha-streak phase is known in the literature as part of the iron-carbon diagram. It is characterized by the formation of a special metal structure.
  • the alpha-streak phase leads to embrittlement of the ferritic phase of the metal alloy.
  • the alpha-streak phase is preferably produced below about 500 degrees Celsius. By renewed heat treatment, this alpha-streak phase can be dissolved or regressed again.
  • the second heat treatment by a joining process or a coating process is ge ⁇ forms. Provided that, is a joining process, as with ⁇ play as the soldering is to pay attention when re plantebe ⁇ action that no destruction of the joining place due to the high upper temperature level is created or due to the rapid cooling after holding the top Temperature levels.
  • the second heat treatment prefferably preceded by a coating of the inner and / or outer surfaces of the catalyst with a surface-enlarging coating. This is advantageous to the order ⁇ conversion of the exhaust gas within the catalyst to begünsti ⁇ gene by the reactive surface is increased.
  • An embodiment of the invention relates to a catalyst with at least one electrically heatable element, wherein the electrically heatable element is formed by an electrically conductive metal alloy and can be heated by utilizing the ohmic resistance, wherein the catalyst ⁇ tor at least partially by a method of one of preceding claims can be produced.
  • a catalyst is advantageous since, in particular, the heating element for heating the catalyst has a resistance value which can be predicted on the basis of the original material properties of the selected metal alloy. This is advantageously unchanged or only to a very small extent compared to the original Metallle ⁇ government.
  • the heating element can preferably also be detached from the housing of the catalyst or the other elements, such as ⁇ the honeycomb bodies, treated according to the method according to the invention in order to subject the heating element without consideration ⁇ back to the other elements of the catalyst of a heat treatment can.
  • 1 is a diagram showing the change in the resistance value for a metal alloy (material
  • Fig. 2 is a graph of the change of the resistance value of a metal alloy (material 1.4767), wherein in heating to 700 degrees Celsius sauge ⁇ found and after a four-hour hold time, cooling at a temperature transients of
  • FIG. 1 shows a diagram which shows the temperature 1, in particular the holding temperature, of the metal alloy along the X-axis.
  • the metal alloy is heated to approximately 600 degrees Celsius during the holding time provided in the method.
  • the metal ⁇ alloy which is formed in the illustrated case made of the material 1.4767, cooled to a temperature transients from a Kelvin per minute [K / min]. This can preferably be done by simply cooling in air at room temperature.
  • Curve 3 shows the respective percentage change in the resistance coefficient of the metal alloy at different outlet temperatures, provided that cooling takes place from this initial level at approximately one Kelvin per minute.
  • the change in the drag coefficient is plotted as per ⁇ percentage terms change from the initial state on the Y-axis. 4
  • FIG. 2 shows a diagram similar to FIG. 1.
  • the holding temperature of the metal alloy is again plotted along the X-axis 5.
  • the holding temperature in the selected example case is about 700 degrees Celsius, with a cooling with a transient of about 2400 Kelvin per minute is performed.
  • the diagram of figure 2 corresponds to the resistance change in the inventive method, while the diagram of Figure 1, for example, reflects the Wi ⁇ derstandsver selectedung at a heat treatment in a pre-mounted process step.
  • FIG. 3 shows a block diagram of the method according to the invention.
  • the metal alloy is heated to a target temperature.
  • this target temperature is maintained for a predetermined time.
  • the metal alloy is finally cooled with a predefined temperature transient.
  • FIGS. 1 and 2 relate by way of example to a specific material (1.4767) and in particular have no limiting character. Also related metal alloys can also be used for the application of the method according to the invention. The selection of the temperature transient and the holding temperature is also exemplary and can be varied within the limits of the invention.

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Abstract

Verfahren zur Herstellung eines Katalysators mit zumindest einem Heizelement, wobei das Heizelement aus einer elektrisch leitfähigen Metalllegierung gebildet ist,wobei der Katalysator im Herstellungsverfahren zumindest eine erste Wärmebehandlung erfährt, wobei der Katalysator zumindest teilweise definiert erwärmt wird und definiert abgekühlt wird, wobei die nachfolgenden Schritte durchgeführt werden:  Erwärmen zumindest eines Teilbereichs des Katalysators auf eine vorgebbare Temperatur von mindestens 550 Grad Celsius,  Halten der Temperatur auf einem konstanten Temperaturniveau für mindestens zwei Minuten,  Abkühlen des zumindest einen Teilbereichs des Katalysators mit einem Temperaturtransienten von mindestens 500 Kelvin pro Minute [K/min].

Description

Beschreibung
Verfahren zur Herstellung eines Katalysators Technisches Gebiet
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Katalysators mit zumindest einem Heizelement, wobei das Heiz¬ element aus einer elektrisch leitfähigen Metalllegierung ge- bildet ist, wobei der Katalysator im Herstellungsverfahren zumindest eine erste Wärmebehandlung erfährt, wobei der Kata¬ lysator zumindest teilweise definiert erwärmt wird und defi¬ niert abgekühlt wird. Außerdem betrifft die Erfindung einen Katalysator, der ganz oder teilweise nach dem erfindungsgemä- ßen Verfahren hergestellt ist.
Stand der Technik
Zur elektrischen Beheizung von Katalysatoren im Abgasstrang werden unter anderem elektrisch leitfähige Materialien verwendet, die mit einer Spannungsversorgung verbunden werden. Aufgrund des Ohmschen Widerstandes kann eine Erwärmung des elektrisch leitfähigen Materials erzeugt werden. Vorzugsweise werden metallische Legierungen als Heizleiter verwendet.
Da die zur Verfügung stehende elektrische Energie in einem Kraftfahrzeug limitiert ist und im Hinblick auf die steigen¬ den Anforderungen hinsichtlich der Energieeffizienz von
Kraftfahrzeugen, muss eine möglichst effiziente Erwärmung er- zielt werden. Hierzu muss der Widerstandswert der verwendeten Heizlegierungen möglichst genau einstellbar sein, um mit der zur Verfügung stehenden Energie eine genau definierte und vorbestimmte Erwärmung erzielen zu können. Die Erwärmung von stromdurchflossenen Leitern aufgrund des Ohmschen Widerstandes ist grundsätzlich weithin bekannt und in einer Vielzahl von Anwendungen realisiert. Nachteilig an den bisher bekannten Verfahren und Vorrichtungen im Stand der Technik ist insbesondere, dass der Wider¬ standswert der verwendeten Materialien nicht mit ausreichend hoher Genauigkeit einstellbar ist. Dies gilt insbesondere für Metalllegierungen, die für den Bau von Katalysatoren verwendet werden, da diese im Produktionsprozess zumindest einmal einer Wärmebehandlung unterzogen werden, wodurch sich das Me- tallgefüge verändern kann und sich somit auch der Wider- standswert der Legierung verändern kann. Diese Veränderung des Metallgefüges ist abhängig von den gewählten Randbedingungen, wie beispielsweise dem Temperaturverlauf über der Zeit bei der jeweiligen Wärmebehandlung. Aufgrund der weiten Streuung der Widerstandswerte, die bei
Wärmebehandlungen auftreten können, ist eine genaue Vorhersage des sich einstellenden Widerstandswertes der Legierung nur sehr bedingt möglich. Darstellung der Erfindung, Aufgabe, Lösung, Vorteile
Daher ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zu schaffen, welches es erlaubt, eine Metalllegierung zumindest einer notwendigen Wärmebehandlung zu unterziehen, wobei weiterhin eine sehr genaue Vorhersage der Veränderung des Widerstandswertes der Metalllegierung möglich sein soll. Außerdem ist es die Aufgabe der Erfindung, einen Katalysator zu schaffen, der eine nach dem erfindungsgemäßen Verfahren behandelte Metalllegierung aufweist.
Die Aufgabe hinsichtlich des Verfahrens wird durch ein Ver¬ fahren mit den Merkmalen von Anspruch 1 gelöst.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Katalysators mit zumindest einem Heiz¬ element, wobei das Heizelement aus einer elektrisch leitfähi¬ gen Metalllegierung gebildet ist, wobei der Katalysator im Herstellungsverfahren zumindest eine erste Wärmebehandlung erfährt, wobei der Katalysator zumindest teilweise definiert erwärmt wird und definiert abgekühlt wird, wobei die nachfol¬ genden Schritte durchgeführt werden:
■ Erwärmen zumindest eines Teilbereichs des Katalysators auf eine vorgebbare Temperatur von mindestens 550 Grad Celsi¬ us,
■ Halten der Temperatur auf einem konstanten Temperaturniveau für mindestens zwei Minuten,
■ Abkühlen des zumindest einen Teilbereichs des Katalysators mit einem Temperaturtransienten von mindestens 500 Kelvin pro Minute [K/min] .
Das Verfahren ist besonders vorteilhaft, da durch die starke Erwärmung im Zusammenhang mit einer Haltezeit auf dem hohen Temperaturniveau und der Abkühlung mit einem hohen Tempera¬ turtransienten eine vorteilhafte Veränderung des Metallgefü- ges erreicht werden kann. Insbesondere kann eine Rückbildung von nachteiligen Metallgefügen erreicht werden.
Mit einem Temperaturtransienten ist eine zeitliche Verände¬ rung der Temperatur (dT/dt) gemeint. Die Veränderlichkeit der Temperatur ist in dem vorliegenden Ausführungsbeispielen jeweils als Veränderung in Kelvin pro Minute [K/min] angegeben und bezieht sich mehrheitlich auf eine definierte Abkühlung von einem vorgegebenen Temperaturniveau.
Das Verfahren ist besonders vorteilhaft darauf ausgerichtet, Metallgefüge, welche eine starke Beeinflussung des ursprüng- liehen Widerstandswertes der gewählten Metalllegierung hervorrufen, aufzulösen beziehungsweise zurückzubilden, um so die Veränderung des Widerstandswerts zu minimieren bezie¬ hungsweise in vorhersehbaren Grenzen zu halten. Besonders vorteilhaft ist es, wenn eine Erwärmung auf mindes¬ tens 700 Grad Celsius durchgeführt wird. Eine Erwärmung auf mindestens 700 Grad Celsius ist vorteilhaft, da auf diesem Temperaturniveau oder darüber die Umwandlung des Metallgefü- ges besonders einfach und umfassend stattfinden kann. Das Temperaturniveau ist insbesondere vorteilhaft, da es oberhalb der Arbeitstemperatur von anderen Wärmebehandlungen liegt, die regelmäßig bei der Herstellung von Katalysatoren angewendet werden. Beispielsweise dem Kalzinieren im Rahmen einer OberflächenbeSchichtung .
Es kann in einer vorteilhaften Gestaltung der gesamte Kataly- sator der Wärmebehandlung unterzogen werden. Es kann alternativ auch nur eine Behandlung eines Teilbereichs eines Kataly¬ sators stattfinden. Insbesondere können die im Katalysator angeordneten Metallfolien oder andere im Katalysator angeordnete Strukturen losgelöst von den übrigen Bauteilen des Kata- lysators wärmebehandelt werden. Dies ist beispielsweise vor¬ teilhaft, um eine Zerstörung von Fügestellen, beispielsweise von Lötstellen, durch die Wärmebehandlung zu vermeiden.
Auch ist es vorteilhaft, wenn die Haltezeit auf dem Tempera- turniveau, auf welches der Katalysator erwärmt wurde, mindes¬ tens vier Stunden beträgt. Eine lange Haltezeit von ungefähr vier Stunden oder mehr ist besonders vorteilhaft, um eine möglichst weitreichende und vollständige Umwandlung des Me- tallgefüges zu erreichen. Je größer der Anteil des Metallge- füges ist, der umgewandelt beziehungsweise rückgebildet wer¬ den kann, desto genauer kann der sich letztlich in der Metalllegierung einstellende Widerstandswert vorhergesagt wer¬ den. Dies liegt darin begründet, dass hier insbesondere das Metallgefüge umgewandelt beziehungsweise rückgebildet wird, das zu einer negativen Veränderung des Widerstandswertes führt .
Eine genaue Kenntnis des sich am Ende der Herstellung ein¬ stellenden Widerstandswertes ist notwendig, um zuverlässig die geforderte Erwärmung mit dem zur Verfügung stehenden
Strom zu erreichen. Aufgrund der zunehmend energieeffizienten Auslegung von Kraftfahrzeugen, werden den einzelnen elektri- sehen Verbrauchern sehr genau definierte und eng begrenzte Ströme zur Verfügung gestellt, mit denen die vom Hersteller vorgegebene Erwärmung in einer vorgegebenen Zeit realisiert werden muss.
Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel ist dadurch gekennzeich¬ net, dass der Temperaturtransient bei der Abkühlung mindes¬ tens 2400 Kelvin pro Minute [K/min] beträgt. Durch die starke und schnelle Abkühlung mit einem besonders hohen Temperatur- transienten wird erreicht, dass das durch die Erwärmung und das Halten auf dem erhöhten Temperaturniveau rückgebildete Gefüge nicht erneut entsteht. Bei einem zu langsamen Durch¬ laufen der unteren Temperaturbereiche, insbesondere den Tem¬ peraturbereichen direkt unterhalb der Höchsttemperatur (bis ca. 450 Grad Celsius), kann eine erneute Ausbildung des nachteiligen Metallgefüges auftreten.
Auch ist es zu bevorzugen, wenn die zumindest erste Wärmebe¬ handlung zumindest einer zweiten Wärmebehandlung nachgeschal- tet ist, wobei durch die erste Wärmebehandlung eine Verände¬ rung des Metallgefüges der Metalllegierung, welche aus der vorgeschalteten zweiten Wärmebehandlung resultiert, zumindest teilweise rückgängig gemacht wird. Eine der ersten Wärmebehandlung vorausgehende zweite Wärmebe¬ handlung kann beispielsweise durch einen Beschichtungsvorgang bedingt sein, oder durch einen Fügeprozess. In dieser zweiten Wärmebehandlung kann eine nachteilige Umwandlung des Metall- gefüges entstehen, die zu einer negativen Beeinflussung des Widerstandswertes der Metalllegierung führen kann.
Darüber hinaus ist es vorteilhaft, wenn die Metalllegierung durch die vorgeschaltete zweite Wärmebehandlung in die soge¬ nannte Alpha-Strich-Phase überführt wird, wobei durch die nachgeschaltete erste Wärmebehandlung eine Auflösung der Alpha-Strich-Phase in der Metalllegierung erreicht wird. Die sogenannte Alpha-Strich-Phase ist im Rahmen des Eisen- Kohlenstoff-Diagramms in der Literatur bekannt. Sie ist durch die Ausbildung eines speziellen Metallgefüges charakterisiert. Die Alpha-Strich-Phase führt zu einer Versprödung der ferritischen Phase der Metalllegierung. Die Alpha-Strich- Phase entsteht bevorzugt unterhalb von etwa 500 Grad Celsius. Durch eine erneute Wärmebehandlung kann diese Alpha-Strich- Phase wieder aufgelöst beziehungsweise rückgebildet werden. Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn die zweite Wärmebehandlung durch einen Fügeprozess oder einen Beschichtungsprozess ge¬ bildet ist. Sofern es sich um einen Fügeprozess, wie bei¬ spielsweise das Löten, handelt, ist bei der erneuten Wärmebe¬ handlung darauf zu achten, dass keine Zerstörung der Füge- stellen aufgrund des hohen oberen Temperaturniveaus entsteht oder aufgrund der schnellen Abkühlung nach dem Halten des oberen Temperaturniveaus .
Auch ist es zweckmäßig, wenn der zweiten Wärmebehandlung vor- gelagert eine Beschichtung der inneren und/oder äußeren Oberflächen des Katalysators mit einer oberflächenvergrößernden Beschichtung stattfindet. Dies ist vorteilhaft, um die Um¬ wandlung des Abgases innerhalb des Katalysators zu begünsti¬ gen, indem die reaktive Oberfläche vergrößert wird.
Die Aufgabe hinsichtlich des Katalysators wird durch einen Katalysator mit den Merkmalen von Anspruch 9 gelöst.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung betrifft einen Kataly- sator mit zumindest einem elektrisch beheizbaren Element, wobei das elektrisch beheizbare Element durch eine elektrisch leitfähige Metalllegierung gebildet ist und unter Ausnutzung des Ohmschen Widerstandes beheizbar ist, wobei der Katalysa¬ tor zumindest teilweise nach einem Verfahren aus einem der vorhergehenden Ansprüche herstellbar ist. Ein solcher Katalysator ist vorteilhaft, da insbesondere das Heizelement zur Beheizung des Katalysators einen aufgrund der ursprünglichen Materialeigenschaften der gewählten Metalllegierung vorhersagbaren Widerstandswert aufweist. Dieser ist vorteilhafterweise im Vergleich zur ursprünglichen Metallle¬ gierung unverändert oder nur in sehr geringem Maße verändert. Das Heizelement kann bevorzugt auch losgelöst von dem Gehäuse des Katalysators oder den übrigen Elementen, wie beispiels¬ weise den Wabenkörpern, entsprechend des erfindungsgemäßen Verfahrens behandelt werden, um das Heizelement ohne Rück¬ sichtnahme auf die übrigen Elemente des Katalysators einer Wärmebehandlung unterziehen zu können.
Vorteilhafte Weiterbildungen der vorliegenden Erfindung sind in den Unteransprüchen und in der nachfolgenden Figurenbeschreibung beschrieben.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbei spielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen detailliert läutert. In den Zeichnungen zeigen:
Fig. 1 ein Diagramm, welches die Veränderung des Wider- standswertes für eine Metalllegierung (Werkstoff
1.4767) zeigt, wobei einer Erwärmung auf ca. 600 Grad Celsius und einer Haltezeit von ca. vier Stun¬ den eine Abkühlung mit einem Temperaturtransienten von -1 K/min nachgeschaltet ist,
Fig. 2 ein Diagramm für die Veränderung des Widerstandswertes für eine Metalllegierung (Werkstoff 1.4767), wobei eine Erwärmung auf 700 Grad Celsius stattge¬ funden hat und nach einer vierstündigen Haltezeit eine Abkühlung mit einem Temperaturtransienten von
2400 K/min durchgeführt wurde, und Fig. 3 ein Blockdiagramm zur Verdeutlichung des erfindungsgemäßen Verfahrens .
Bevorzugte Ausführung der Erfindung
Die Figur 1 zeigt ein Diagramm, welches entlang der X-Achse die Temperatur 1, insbesondere die Haltetemperatur, der Metalllegierung darstellt. Im Fall der Figur 1 ist die Metall- legierung während der im Verfahren vorgesehenen Haltezeit auf ca. 600 Grad Celsius erwärmt. Zur Abkühlung wird die Metall¬ legierung, welche im dargestellten Fall aus dem Werkstoff 1.4767 gebildet ist, mit einem Temperaturtransienten von einem Kelvin pro Minute [K/min] abgekühlt. Dies kann vorzugs- weise durch einfaches Abkühlen an der Luft bei Raumtemperatur geschehen .
Mit der Kurve 3 ist die jeweilige prozentuale Veränderung des Widerstandsbeiwerts der Metalllegierung bei unterschiedlichen Ausgangstemperaturen dargestellt, sofern von diesem Ausgangsniveau eine Abkühlung mit ungefähr einem Kelvin pro Minute erfolgt. Die Veränderung des Widerstandsbeiwerts ist als pro¬ zentuale Veränderung vom Ausgangszustand auf der Y-Achse 4 abgetragen .
Entlang der Pfeile 2 ist abzulesen, dass bei einer Ausgangstemperatur von 600 Grad Celsius und der oben beschriebenen Abkühlung eine Abnahme des Widerstandswerts von ca . 5,5 ~6 entsteht .
Dieser Zusammenhang bezieht sich insbesondere auf den bei¬ spielhaft gewählten Werkstoff 1.4767 der eine Aluminium- Chrom-Legierung ist. Für ähnliche Werkstoffe ergeben sich abweichen jedoch qualitativ ähnliche Zusammenhänge, weswegen das gewählte Beispiel als repräsentativ anzusehen ist. Abhängig von anderen Randbedingungen, wie beispielsweise der zu erwartenden Belastung im späteren Betrieb oder den korrosiven Eigenschaften des durch den Katalysator strömenden Fluids, kann es notwendig sein, eine Festlegung auf eine be- stimmte Metalllegierung zu treffen. Wird dann aufgrund der negativen Veränderung des Widerstandswerts bei der Wärmebe¬ handlung ein zu geringer Endwiderstand erreicht, kann die notwendige Heizleistung mit dem zur Verfügung stehenden Strom nicht erreicht werden.
Die Figur 2 zeigt ein Diagramm ähnlich der Figur 1. Es ist wieder entlang der X-Achse 5 die Haltetemperatur der Metalllegierung abgetragen. In der Figur 2 beträgt die Haltetemperatur im gewählten Beispielfall ca. 700 Grad Celsius, wobei eine Abkühlung mit einem Transienten von ca. 2400 Kelvin pro Minute durchgeführt wird. Das Diagramm der Figur 2 entspricht der Widerstandsveränderung bei dem erfindungsgemäßen Verfahren, während das Diagramm der Figur 1 beispielsweise die Wi¬ derstandsveränderung bei einer Wärmebehandlung in einem vor- gelagerten Verfahrensschritt wiederspiegelt.
Auf der Y-Achse 8 ist die prozentuale Veränderung des Wider¬ standswerts abgetragen. Entlang der Kurve 7 sind die prozentualen Veränderungen des Widerstandswerts bei der oben be- schriebenen Abkühlung von 2400 Kelvin pro Minute für die jeweiligen Ausgangstemperaturen auf der X-Achse abzulesen.
Bei einer Ausgangstemperatur von 700 Grad Celsius ergibt sich somit, entsprechend der Pfeile 6, eine prozentuale Verände- rung des Widerstandswerts von ca. 1 %.
Da die Veränderung des Widerstandswerts reversibel ist, kann beispielsweise eine starke Verringerung des Widerstandswer¬ tes, wie in Figur 1 gezeigt, durch ein Verfahren, wie es er- findungsgemäß vorgeschlagen ist und in Figur 2 angewendet wurde, wieder ausgeglichen beziehungsweise rückgängig gemacht werden. Dies ist vorteilhaft, da somit die notwendigen Ver- fahrensschritte zur Erzielung anderer Materialeigenschaften unverändert durchgeführt werden können, und eine eventuell auftretende negative Beeinflussung des Widerstandswertes rückwirkend korrigiert werden kann.
Figur 3 zeigt in einem Blockdiagramm das erfindungsgemäße Verfahren. In Block 9 wird die Metalllegierung auf eine Zieltemperatur erwärmt. In Block 10 wird diese Zieltemperatur für eine vorbestimmte Zeit gehalten. In Block 11 wird die Metall- legierung schließlich mit einem vordefinierten Tempera- turtransienten abgekühlt.
Die Diagramme in den Figuren 1 und 2 beziehen sich beispielhaft auf einen bestimmten Werkstoff (1.4767) und weisen ins- besondere keinen beschränkenden Charakter auf. Auch artverwandte Metalllegierungen können ebenso für die Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens genutzt werden. Auch die Auswahl des Temperaturtransienten und der Haltetemperatur ist beispielhaft und kann in den erfindungsgemäßen Grenzen variiert werden.
Die gezeigten Figuren dienen der Verdeutlichung des Erfindungsgedankens und haben keinen beschränkenden Charakter.

Claims

Verfahren zur Herstellung eines Katalysators mit zumindest einem Heizelement, wobei das Heizelement aus einer elektrisch leitfähigen Metalllegierung gebildet ist, wobei der Katalysator im Herstellungsverfahren zumindest eine erste Wärmebehandlung erfährt, wobei der Katalysa¬ tor zumindest teilweise definiert erwärmt wird und defi¬ niert abgekühlt wird, d a d u r c h g e k e n n ¬ z e i c h n e t , dass die nachfolgenden Schritte durch¬ geführt werden:
■ Erwärmen zumindest eines Teilbereichs des Katalysa¬ tors auf eine vorgebbare Temperatur von mindestens 550 Grad Celsius,
■ Halten der Temperatur auf einem konstanten Temperaturniveau für mindestens zwei Minuten,
■ Abkühlen des zumindest einen Teilbereichs des Kataly¬ sators mit einem Temperaturtransienten von mindestens 500 Kelvin pro Minute [K/min] .
Verfahren nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass eine Erwärmung auf mindestens 700 Grad Celsius durchgeführt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Hal¬ tezeit auf dem Temperaturniveau, auf welches der Kataly¬ sator erwärmt wurde, mindestens vier Stunden beträgt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass der Tem- peraturtransient bei der Abkühlung mindestens 2400 Kel¬ vin pro Minute [K/min] beträgt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die zu¬ mindest erste Wärmebehandlung zumindest einer zweiten Wärmebehandlung nachgeschaltet ist, wobei durch die ers¬ te Wärmebehandlung eine Veränderung des Metallgefüges der Metalllegierung, welche aus der vorgeschalteten zweiten Wärmebehandlung resultiert, zumindest teilweise rückgängig gemacht wird.
Verfahren nach Anspruch 5, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Metalllegierung durch die vorgeschaltete zweite Wärmebehandlung in die sogenannte Alpha-Strich-Phase überführt wird, wobei durch die nach¬ geschaltete erste Wärmebehandlung eine Auflösung der Alpha-Strich-Phase in der Metalllegierung erreicht wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die zweite Wärmebehandlung durch einen Fügeprozess oder einen Beschichtungsprozess gebildet ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass der zweiten Wärmebehandlung vorgelagert eine Beschichtung der inneren und/oder äußeren Oberflächen des Katalysator mit einer oberflächenvergrößernden Beschichtung stattfindet .
Katalysator mit zumindest einem elektrisch beheizbaren Element, wobei das elektrisch beheizbare Element durch eine elektrisch leitfähige Metalllegierung gebildet ist und unter Ausnutzung des ohmschen Widerstandes beheizbar ist, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass der Katalysator zumindest teilweise nach einem Verfahren aus einem der vorhergehenden Ansprüche herstellbar ist.
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