FI89463C - Anvaendning av en nickelbaserad, aluminium innehaollande metallegering som substratmaterial foer en avgaser renande katalysator - Google Patents
Anvaendning av en nickelbaserad, aluminium innehaollande metallegering som substratmaterial foer en avgaser renande katalysator Download PDFInfo
- Publication number
- FI89463C FI89463C FI910029A FI910029A FI89463C FI 89463 C FI89463 C FI 89463C FI 910029 A FI910029 A FI 910029A FI 910029 A FI910029 A FI 910029A FI 89463 C FI89463 C FI 89463C
- Authority
- FI
- Finland
- Prior art keywords
- alloy
- aluminum
- nickel
- weight
- metal
- Prior art date
Links
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims description 44
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 title claims description 28
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims description 27
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 title claims description 21
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 title claims description 20
- 239000000463 material Substances 0.000 title claims description 13
- 229910001092 metal group alloy Inorganic materials 0.000 title claims description 5
- 239000000758 substrate Substances 0.000 title claims description 3
- 239000000956 alloy Substances 0.000 claims description 45
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 claims description 44
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 28
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 28
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 27
- 239000011888 foil Substances 0.000 claims description 24
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 claims description 11
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N Chromium Chemical compound [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- 239000011651 chromium Substances 0.000 claims description 10
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 claims description 9
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 claims description 9
- -1 7'-Ni3Al Chemical class 0.000 claims description 5
- 239000010936 titanium Substances 0.000 claims description 5
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 claims description 4
- ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N Molybdenum Chemical compound [Mo] ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 239000010941 cobalt Substances 0.000 claims description 3
- 229910017052 cobalt Inorganic materials 0.000 claims description 3
- GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N cobalt atom Chemical compound [Co] GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 239000011733 molybdenum Substances 0.000 claims description 3
- 229910052750 molybdenum Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 claims description 2
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 claims description 2
- 229910001005 Ni3Al Inorganic materials 0.000 claims 2
- 238000000034 method Methods 0.000 claims 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 21
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 11
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 11
- 238000000137 annealing Methods 0.000 description 6
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 5
- 229910000601 superalloy Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000000788 chromium alloy Substances 0.000 description 4
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 4
- 229910000838 Al alloy Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910000531 Co alloy Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910000640 Fe alloy Inorganic materials 0.000 description 3
- WGLPBDUCMAPZCE-UHFFFAOYSA-N Trioxochromium Chemical compound O=[Cr](=O)=O WGLPBDUCMAPZCE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000005275 alloying Methods 0.000 description 3
- 229910000423 chromium oxide Inorganic materials 0.000 description 3
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 3
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 3
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 3
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 description 3
- 229910000599 Cr alloy Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910000990 Ni alloy Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 2
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 description 2
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 2
- 229910000856 hastalloy Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 2
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 2
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000002244 precipitate Substances 0.000 description 2
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 description 2
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 2
- 229910000684 Cobalt-chrome Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910001182 Mo alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910002061 Ni-Cr-Al alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- WAIPAZQMEIHHTJ-UHFFFAOYSA-N [Cr].[Co] Chemical compound [Cr].[Co] WAIPAZQMEIHHTJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- VZUPOJJVIYVMIT-UHFFFAOYSA-N [Mo].[Ni].[Cr].[Fe] Chemical compound [Mo].[Ni].[Cr].[Fe] VZUPOJJVIYVMIT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 description 1
- CYUOWZRAOZFACA-UHFFFAOYSA-N aluminum iron Chemical compound [Al].[Fe] CYUOWZRAOZFACA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910001566 austenite Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010953 base metal Substances 0.000 description 1
- UPHIPHFJVNKLMR-UHFFFAOYSA-N chromium iron Chemical compound [Cr].[Fe] UPHIPHFJVNKLMR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- QDOXWKRWXJOMAK-UHFFFAOYSA-N chromium(III) oxide Inorganic materials O=[Cr]O[Cr]=O QDOXWKRWXJOMAK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000001427 coherent effect Effects 0.000 description 1
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 1
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 1
- 229910052593 corundum Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 229910000765 intermetallic Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 1
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 1
- 229910000623 nickel–chromium alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 description 1
- 229910052761 rare earth metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000002910 rare earth metals Chemical class 0.000 description 1
- 230000002787 reinforcement Effects 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 230000008646 thermal stress Effects 0.000 description 1
- 230000004584 weight gain Effects 0.000 description 1
- 235000019786 weight gain Nutrition 0.000 description 1
- 229910001845 yogo sapphire Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052727 yttrium Inorganic materials 0.000 description 1
- VWQVUPCCIRVNHF-UHFFFAOYSA-N yttrium atom Chemical compound [Y] VWQVUPCCIRVNHF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
- B01D53/34—Chemical or biological purification of waste gases
- B01D53/92—Chemical or biological purification of waste gases of engine exhaust gases
- B01D53/94—Chemical or biological purification of waste gases of engine exhaust gases by catalytic processes
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
- B01D53/34—Chemical or biological purification of waste gases
- B01D53/92—Chemical or biological purification of waste gases of engine exhaust gases
- B01D53/94—Chemical or biological purification of waste gases of engine exhaust gases by catalytic processes
- B01D53/9445—Simultaneously removing carbon monoxide, hydrocarbons or nitrogen oxides making use of three-way catalysts [TWC] or four-way-catalysts [FWC]
- B01D53/945—Simultaneously removing carbon monoxide, hydrocarbons or nitrogen oxides making use of three-way catalysts [TWC] or four-way-catalysts [FWC] characterised by a specific catalyst
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J23/00—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00
- B01J23/70—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of the iron group metals or copper
- B01J23/74—Iron group metals
- B01J23/755—Nickel
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J35/00—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties
- B01J35/50—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties characterised by their shape or configuration
- B01J35/56—Foraminous structures having flow-through passages or channels, e.g. grids or three-dimensional monoliths
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
- F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
- F01N3/08—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
- F01N3/10—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust
- F01N3/24—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by constructional aspects of converting apparatus
- F01N3/28—Construction of catalytic reactors
- F01N3/2803—Construction of catalytic reactors characterised by structure, by material or by manufacturing of catalyst support
- F01N3/2807—Metal other than sintered metal
- F01N3/281—Metallic honeycomb monoliths made of stacked or rolled sheets, foils or plates
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
- Y02T10/12—Improving ICE efficiencies
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Biomedical Technology (AREA)
- Toxicology (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Catalysts (AREA)
Description
, 89463
Nikkeiipohjäisen, alumiinia sisältävän metalliseoksen käyttö pakokaasuja puhdistavan katalyytin runkomateriaalina - An-vändning av en nickelbaserad, aluminium innehällande metal-legering som substratmaterial för en avgaser renande kataly-sator
Keksintö kohdistuu sinänsä tunnetun nikkelipohjaisen metalliseoksen käyttöön pakokaasukatalysaattorin runkomateriaalina. Käytetyssä metallikoostumuksessa on nikkelin osuus suurin yksittäisistä komponenteista ja siinä on aina mukana vähäisempi määrä alumiinia ja mahdollisesti muita metalleja, kuten kromia, rautaa, kobolttia, molybdeeniä ja titaania .
Metallisen pakokaasukatalyytin valmistus alkaa metallisen folion valinnalla. Kaikissa käytetyissä metallifolioissa on mukana jonkin verran alumiinia. Hehkutusvaiheessa tämä alumiini "vaeltaa" folion pintaan muodostaen ohuen oksidiker-roksen, jonka päälle tukiaine levitetään. Tämä oksidikerros paksuuntuu hehkutuksen aikana hapen ja metallien diffundoi-tuessa sen lävitse. Teräsfolioseoksessa mukana oleva kromi yhdessä alumiinin kanssa suojaa terästä hapettumiselta.
Näin saadun tukirakenteen pinnalle levitetään termisesti stabiili ja suuren ominaispinnan omaava oksidikerros, joka yleisesti on esim. γ-Α1203.
Yleensä auton pakokaasukatalysaattorin kantoaineena, metallisena monoliittina, käytetyt materiaalit ovat metalliseoksia, joiden pääkomponentit ovat rauta, kromi ja alumiini.
Esimerkkinä metallifoliosta on US-patentissa 4 318 888 esitetty koostumus 15 paino-% kromia, 4 paino-% alumiinia ja 0,5 paino-% ytriumia sisältävä rautapohjainen folio.
Pyrkimys kehittää kuumakorroosiota kestäviä metalliseoksia, joilla olisi lisäksi hyvä virumiskestävyys, on johtanut ns.
2 89463 superseoksien valmistukseen. Näille metalleille on tyypillistä suuri kromipitoisuus yhdessä alumiini-, titaani- ja refractorymetalliseostuksen kanssa. Superseoksia käytetään tyypillisesti teollisuuden kaasuturbiineissa ja lentokoneen moottorin osissa. Superseokset jaotellaan rauta-, nikkeli-ja kobolttipohjaisiin seoksiin.
Superseokset ovat rakenteeltaan austeniittisia (pintakeskei-nen kuutiollinen kiderakenne (p.k.k.)), joille on tyypillistä hyvät mekaaniset ominaisuudet verrattuna esim. tilakes-keisiin kuutiollisiin metalleihin. Kaikkein tärkein tekijä lienee kuitenkin austeniitin kyky liuottaa muita alkuaineita matriisiin ja mahdollisuus erkauttaa hallitusti intermetal-lisia yhdisteitä, kuten γ'-Νϊ3Α1.
Normaalisti metallirunkoisten pakokaasukatalysaattoreiden runkomateriaalina käytetään alumiinipitoisia rauta-kromi -seoksia, joissa hapetuskestävyys perustuu suojaavaan alumii-nioksidikerrokseen. Normaalissa auton pakokaasuympäristössä ko. materiaalit antavat katalysaattorille riittävän mekaanisen kestävyyden ja korroosiokeston. Rautapohjaisten seosten etuna nikkeli- ja kobolttipohjaisiin seoksiin verrattuna on niiden edullisuus ja pienempi tiheys.
Eräissä sovellutuksissa, kuten moottorisahakatalysaattoreis-sa ja hyvinlähelle pakosarjaa asennettavissa ns. starttika-talysaattoreissa, lämpötila voi nousta jopa yli lOOO°C:seen, jolloin voimakkaasti värähtelevässä kuormitustilanteessa rautapohjaiset metalliseokset eivät ole mekaanisesti tarpeeksi kestäviä (esimerkki 2). Tämä johtuu rautapohjaisten seosten faasirakenteen epästabiilisuudesta korkeissa lämpötiloissa varsinkin, kun seos sisältää suuria kromi- ja alu-miinipitoisuuksia. Seoksen stabiilisuutta voidaan parantaa korvaamalla osa raudasta nikkelillä. Nikkelipohjaisilla seoksilla tilanne on edullinen, koska hyvät korkean lämpötilan lujuusominaisuudet antava p.k.k.-kiderakenne on stabiili kaikilla koostumuksilla.
3 89463 US-patentissa 4 601 999 on esitetty katalysaattorin rautapohjainen metallirunko, jossa alumiinipitoisuus on rajoitettu 3 paino-%:iin valmistusteknisten vaikeuksien vuoksi. Keksinnön mukaan metallirungon alumiinipitoisuus on vähintään 4 paino-% ja metalliseos on nikkelipohjainen. Samoin patentissa DE-3 440 498 esitetty metalliseos on rautapohjainen.
Tutkittaessa eri metalliseoksia havaittiin, että pako-kaasukatalysaattoreihin käytettävissä hyvin ohuissa 0,03-0,10 mm:n folionauhoissa hapetuskestävyydellä on tärkeämpi vaikutus rungon mekaaniseen kestoon kuin folion korkean lämpötilan lujuusarvoilla. Koboltti-kromi- ja nikkeli-kro-miseoksien kuumakorroosiokestävyys perustuu hapettavissa olosuhteissa pinnalle muodostuvaan kromioksidikerrokseen, kun seosten alumiinipitoisuus on alhainen. Kromioksidikerros ei suojaa hapettavassa atmosfäärissä riittävästi perusmetallia korkeissa, yli 800°C:n, lämpötiloissa. Tällaisista seoksista esimerkkinä voidaan mainita Hastelloy X (seos 2), joka omaa hyvät kuumalujuusarvot, mutta ei riittävää hapetuskes-tävyyttä (esimerkit 1 ja 2). Tästä johtuen runsaasti alumiinia sisältävää oksidikerrosta voidaan pitää välttämättömänä, jotta metallirunko kestäisi kemiallisesti ja mekaanisesti erikoisolosuhteissa.
Tavallisesti käytetyn rauta-alumiini-kromiseoksen etuina ovat - hyvä hapetuskestävyys korkeissa lämpötiloissa - lujuus normaaleissa käyttölämpötiloissa
Kun lämpötila nousee yli 700°C:n, tällaisen seosfolion lujuus huononee ratkaisevasti ja jäljellä oleva lujuus on noin 30 % verrattuna lujuuteen 20°C:ssa.
Nyt on yllättäen havaittu, että käytettäessä ohuena foliona nikkelipohjäistä metalliseosta, joka lisäksi sisältää vähinkään 4 paino-% alumiinia ja mahdollisesti muita metalleja, tämä folio kestää hyvin kuumakorroosiota hapetuskestävyyden ollessa riittävä. Edelleen on havaittu, että yllättäen myös 4 8 9 4 ,< 3 tällaisesta seoksesta tehdyn folion mekaaninen kestävyys käytettävissä suurissa lämpötiloissa ja voimakkaissa kuormi-tustilannevärähtelyissä on hyvä. Hapettuessaan ei materiaali haurastu vaan sen venymäarvot pysyvät hyvinä.
Keksinnön mukaisesti metalliseos on edullisesti folionauhan muodossa, jonka paksuus on 0,03 - 0,1 mm.
Eräänä edullisena keksinnön mukaisena seosmateriaalina on käytetty Ni-Cr-Al-seosta. Tätä foliota hehkutettaessa saadaan pinnalle Al203-Cr203-kerros tai joissain olosuhteissa lähes puhdas A1203-kerros. Kromipitoisuutta säätämällä vältetään alumiinin sisäinen hapettuminen käytetyllä laajalla hapen osapaine- ja lämpötila-alueella.
Tämä on tärkeää varsinkin, jos optimiolosuhteissa muodostettuun suojaavaan oksidikerrokseen syntyy vaurio, jonka on korjattava itsensä käytön aikana. Seostamalla alumiinipitoi-sia metalleja pienellä määrällä harvinaisia maametalleja voidaan parantaa pintaa suojaavan alumiinioksidikerroksen tarttuvuutta ja tiiviyttä.
Keksinnön mukaisessa käytössä käytettävät nikkeli-kromi-alumiini-seokset ovat erkaumalujitetut intermetallisilla γ'-yhdisteillä, mikä antaa näille seoksille ainutkertaiset mekaaniset ominaisuudet aina lämpötilaan noin T = (0,8 x sula-mislämpötila), jolloin γ'-erkaumat liukenevat matriisiin. Nikkelipohjaisissa seoksissa matriisin ja koherenttien γ'-erkaumien hyvä yhteensopivuus takaa rakenteen pitkäaikaisen stabiilisuuden. Tyypillisesti nikkelipohjäisessä seoksessa 7' on muotoa (Ni,Co)3(AI,Ti), jossa nikkeli ja alumiini dominoivat. Rauta- ja kobolttipohjaisissa seoksissa ei voida hyödyntää yhtä tehokkaasti vastaavan kaltaista lujitusme-kanismia rakenteiden heikomman stabiilisuuden vuoksi, γ'-erkaumat yhdessä erinomaisen hapettumiskestävyyden kanssa tekevät alumiiniseostetut nikkelipohjäiset seokset ylivoimaisiksi verrattuna muihin seoksiin pakokaasuatmosfäärissä, 5 8 9 4 £ 3 mekaanisesti ankarassa kuormitustilanteessa ja korkeissa yli 900°C:n lämpötiloissa pitkäaikaisessa käytössä.
Nikkelipohjaisten seosten lämpölaajenemiskertoimet ovat al-. haisemmat kuin rautapohjaisilla seoksilla. Tämä on edullista metallin pinnalle ruiskutettavan katalyyttisen tukiaineker-roksen tarttuvuuden kannalta, koska lämpölaajenemiskertoimi-en parempi yhteensopivuus vähentää termisiä jännityksiä. Katalyyttisen tukiaineen tarttuvuus nikkeli-kromi-alumiiniseoksen pinnalle on erittäin hyvä myös sen takia, että fo-lionauhan pinnalle hehkutuksessa muodostunut alumiinioksidi-kerros toimii välikerroksena perusmetallin ja tukiaineen välissä parantaen alumiinioksidia sisältävän tukiaineen fysikaalista tarttuvuutta runkomateriaaliin.
Kokeissa on todettu keksinnön mukaisen metalliseosfolioma-teriaalin erinomaiset lujuusominaisuudet kuumissa oksidoi-vissa olosuhteissa.
Keksintöä kuvataan seuraavassa lähemmin esimerkkien avulla viittaamalla oheisiin kuviin, joista kuva 1 esittää graafisesti vertailukokeista saatuja tuloksia, ja kuva 2 esittää katalysaattorikennoa, jossa runkomateriaalina on käytetty keksinnön mukaista metallitoliota.
Seuraavat esimerkit kuvaavat keksinnön mukaisen ns. super-seoksen edullisuutta verrattuna nykyisin käytössä oleviin seoksiin käytettäessä niistä tehtyjä ohuita folioita katalyyteissä.
Esimerkki 1
Tutkittaviksi seoksiksi valittiin kolme kaupallista metalliseosta, joista 2 ja 3 ovat ns. superseoksia ja seos 1 on paljon käytössä ollut materiaali katalyyteissä. Seos 1 on rauta-kromi-alumiini-seos (VDM ISE), seos 2 nikkeli-kromi-rauta- molybdeeni -seos (Hastelloy X) ja seos 3 nikkeli-kromi- 6 89463 alumiini-rauta-seos (Haynes Alloy 214). Seosten koostumukset on esitetty taulukossa 1. Noin 200 x 75 x 0,05 mm:n näytepalat kutakin seosta hehkutettiin hehkutusuunissa ilma-atmosfäärissä 900°C:n lämpötilassa 4, 8, 16, 24, 48, 72 ja 150 tuntia sekä 1100°C:ssa 4 ja 8 tuntia. Saadut tulokset on esitetty kuvassa 1, josta voidaan havaita, että alumiinipi-toisten seosten 1 ja 3 painon nousu ajan funktiona on huomattavasti vähäisempää kuin kromipitoisella seoksella 2. Seoksen 2 pinnalle muodostunut kromioksidikerros ei anna riittävää suojaa, koska näytepala hapettui läpi H00°C:n hehkutuksessa. Tämä osoittaa selvästi, että alumiiniseostus on välttämätöntä, jotta pinnalla oleva oksidikerros suojaisi perusmetallia hapettumiselta näin korkeissa lämpötiloissa.
Taulukko 1. Tutkitut seokset (*maksimipitoisuus) PITOISUUS, %
Komponentti Seos l Seos 2 Seos 3
Ni - bal. bal.
Co 0,5* 0,50-2,50
Cr 20-22 20,50-23,00 16,0
Mo - 8,00-10,00 W - 0,20-1,00
Fe bal. 17,00-20,00 3,0 C 0,05* 0,05-0,15
Si 0,60* 1,00*
Mn 0,40* 1,00* B - 0,008*
Ti - 0,15* AI 4,8-5,5 0,50* 4,5
Cu - 0,50* P - 0,040* S - 0,030* Y - - hiukan
Paitsi hapetuskestävyyttä tulee metallifoliolla olla myös mekaanista kestävyyttä korkeilla lämpötila-alueilla. Keksin- 7 89463 ηδη mukaisella seoksella kokeiltiin tätä, jolloin mukana oli vertailuseoksia.
Seuraavassa esimerkissä on tutkittu kolmen seoksen kestä- vyyttä käytettäessä niitä katalyyttimateriaalina metallifo- lion pohjana.
Esimerkki 2
Esimerkin 1 seoksista valmistettiin kuvan 2 katalysaattori-kennot, joiden mekaanista kestävyyttä testattiin tärytys-laitteistolla (Ling Electronics, Inc. Model DMA 5-5/A 395). Testiolosuhteet olivat: - kiihtyvyys 40 g - taajuus 90 Hz
- lämpötila 930°C
Saadut tulokset on esitetty taulukossa 2 suhteellisina kes-toaikoina. Ainoastaan seoksesta 3 valmistettu katalyyttiken-no on näin vaativissa olosuhteissa mekaanisesti riittävän kestävä.
Taulukko 2. Suhteelliset kestävyydet mekaanisessa testissä.
Seos 1 Seos 2 Seos 3
Vaakaravistus 1 1,2 4,4
Pystyravistus 1 8,0 >8
Tulosten mukaan ilman nikkeliä tehty seos on ominaisuuksiltaan huonompi kuin runsaasti nikkeliä sisältävä seos. Edelleen tulosten mukaan on alumiinin läsnäolo välttämätön.
Yllätyksenä huomataan, että käytettäessä seoksesta 3 tehtyä ohutta folionauhaa katalyytin perusmetallina saadaan hyvä lujuus yli 900°C:n lämpötiloissa. Myös hapetuskestävyys on hyvä.
Claims (5)
1. Användning av en nickelbaserad, minst 4vikt-% aluminium och möjligen andra metaller innehällande metallegering i form av en tunn metallfolie som substratmaterial för en av-gaser renande katalysator, vilken metallegering är utskilj-ningshärdad med intermetalliska 7'- föreningar, säsom 7'-Ni3Al, vilket medför att metallegeringen uppvisar god me-kanisk hällfasthet vid höga temperaturer.
1. Nikkelipohjaisen vähintään 4 paino-% alumiinia ja mahdollisesti muita metalleja sisältävän, ohuen metallifolion muodossa olevan metalliseoksen käyttö pakokaasuja puhdistavan katalyytin runkomateriaalina, joka metalliseos on er-kaumalujitettu intermetallisilla y'-yhdisteillä, kuten 7'-Ni3Al:lla, minkä ansiosta metalliseoksella on hyvä mekaaninen lujuus korkeissa lämpötiloissa.
2. Användningen enligt patentkravet 1, kannetecknad av att den största enskilda metallhalten i metallegeringen utgörs av nickel och dess hait är över 40 vikt-%. 9 094,:3
2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen käyttö, tunnettu siitä, että metalliseoksen suurin yksittäinen metallipitoisuus on nikkeliä ja sen pitoisuus on yli 40 paino-%.
3. Användningen enligt patentkravet 1, kännetecknad av att uttrycket "möjligen andra metaller" avser mindre mängder av bl.a. järn, kobolt, molybden, titan osv. men möjligen en större mängd av krom.
3. Patenttivaatimuksen 1 mukainen käyttö, tunnettu siitä, että sanonta "mahdollisesti muita metalleja" tarkoittaa vähäisiä määriä mm. rautaa, kobolttia, molybdeeniä, titaania jne. mutta mahdollisesti suurempaa määrää kromia.
4. Användningen enligt patentkravet 1, kännetecknad av att andelen aluminium är mellan 4-6 vikt-%.
4. Patenttivaatimuksen 1 mukainen käyttö, tunnettu siitä, että alumiinin osuus on välillä 4-6 paino-%.
5. Patenttivaatimuksen 1 mukainen käyttö, tunnettu siitä, että metalliseos on folionauhan muodossa, jonka paksuus on 0. 03.0,1 mm.
5. Användningen enligt patentkravet 1, kännetecknad av att metallegeringen är i form av ett folieband med en tjocklek av 0,0 3 - 0,1 mm.
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FI910029A FI89463C (fi) | 1991-01-03 | 1991-01-03 | Anvaendning av en nickelbaserad, aluminium innehaollande metallegering som substratmaterial foer en avgaser renande katalysator |
| PCT/FI1992/000001 WO1992011936A1 (en) | 1991-01-03 | 1992-01-02 | Use of a super alloy as a substrate for catalysts |
| DE4290056T DE4290056T1 (fi) | 1991-01-03 | 1992-01-02 | |
| SE9202525A SE507990C2 (sv) | 1991-01-03 | 1992-09-02 | Legeringssubstrat för avgaskatalysator |
| US08/264,587 US5534476A (en) | 1991-01-03 | 1994-06-23 | Use of a super alloy as a substrate for catalysts |
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FI910029A FI89463C (fi) | 1991-01-03 | 1991-01-03 | Anvaendning av en nickelbaserad, aluminium innehaollande metallegering som substratmaterial foer en avgaser renande katalysator |
| FI910029 | 1991-01-03 |
Publications (4)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| FI910029A0 FI910029A0 (fi) | 1991-01-03 |
| FI910029A FI910029A (fi) | 1992-07-04 |
| FI89463B FI89463B (fi) | 1993-06-30 |
| FI89463C true FI89463C (fi) | 1993-10-11 |
Family
ID=8531683
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| FI910029A FI89463C (fi) | 1991-01-03 | 1991-01-03 | Anvaendning av en nickelbaserad, aluminium innehaollande metallegering som substratmaterial foer en avgaser renande katalysator |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5534476A (fi) |
| DE (1) | DE4290056T1 (fi) |
| FI (1) | FI89463C (fi) |
| SE (1) | SE507990C2 (fi) |
| WO (1) | WO1992011936A1 (fi) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE19925390C1 (de) * | 1999-06-02 | 2000-08-03 | Emitec Emissionstechnologie | Katalysator-Trägerkörper für Zweirad- oder Dieselanwendungen |
| SE527174C2 (sv) * | 2003-12-30 | 2006-01-17 | Sandvik Intellectual Property | Metod för tillverkning av en austenitisk rostfri stållegering genom beläggning med aluminium samt dess användning i högtemperaturapplikationer |
| DE102004024685A1 (de) * | 2004-05-19 | 2005-12-15 | Emitec Gesellschaft Für Emissionstechnologie Mbh | Katalysator-Trägerkörper für einen motornah einzusetzenden katalytischen Konverter |
| WO2014070857A2 (en) * | 2012-10-31 | 2014-05-08 | Thermochem Recovery International, Inc. | System and method for processing raw gas with in-situ catalyst regeneration |
| US20170113186A1 (en) * | 2014-04-18 | 2017-04-27 | Atsumitec Co., Ltd. | Exhaust gas purification system, catalyst, and exhaust gas purification method |
Family Cites Families (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4318888A (en) * | 1980-07-10 | 1982-03-09 | General Motors Corporation | Wound foil structure comprising distinct catalysts |
| JPS6043768B2 (ja) * | 1981-09-21 | 1985-09-30 | 清水 泉二 | 内燃機関用触媒 |
| US4601999A (en) * | 1983-11-09 | 1986-07-22 | William B. Retallick | Metal support for a catalyst |
| DE3440499C2 (de) * | 1984-11-06 | 1993-11-18 | Ppv Verwaltungs Ag Zuerich | Vorrichtung zum Nutzbarmachen von hydromechanischer Energie |
| CN1004992B (zh) * | 1986-07-30 | 1989-08-16 | 北京工业大学 | 制备稀土金属复合氧化物/合金蜂窝体催化剂的方法 |
| US4829655A (en) * | 1987-03-24 | 1989-05-16 | W. R. Grace & Co.-Conn. | Catalyst support and method for making same |
| US4931421A (en) * | 1988-06-27 | 1990-06-05 | Motonobu Shibata | Catalyst carriers and a method for producing the same |
| US5047381A (en) * | 1988-11-21 | 1991-09-10 | General Electric Company | Laminated substrate for catalytic combustor reactor bed |
-
1991
- 1991-01-03 FI FI910029A patent/FI89463C/fi active
-
1992
- 1992-01-02 WO PCT/FI1992/000001 patent/WO1992011936A1/en active Application Filing
- 1992-01-02 DE DE4290056T patent/DE4290056T1/de not_active Withdrawn
- 1992-09-02 SE SE9202525A patent/SE507990C2/sv not_active IP Right Cessation
-
1994
- 1994-06-23 US US08/264,587 patent/US5534476A/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| FI910029A (fi) | 1992-07-04 |
| SE9202525D0 (sv) | 1992-09-02 |
| DE4290056T1 (fi) | 1993-01-28 |
| FI910029A0 (fi) | 1991-01-03 |
| SE9202525L (sv) | 1992-09-02 |
| WO1992011936A1 (en) | 1992-07-23 |
| US5534476A (en) | 1996-07-09 |
| FI89463B (fi) | 1993-06-30 |
| SE507990C2 (sv) | 1998-08-10 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2344192C2 (ru) | Железо-хромо-алюминиевый сплав | |
| US4859649A (en) | Semi-finished products of ferritic steel and catalytic substrate containing same | |
| CA1326143C (en) | Ferritic stainless steel and processing therefore | |
| Rabinkin | Brazing with (NiCoCr)–B–Si amorphous brazing filler metals: alloys, processing, joint structure, properties, applications | |
| EP0516097B1 (en) | Iron-chromium-aluminium alloy, catalytic substrate comprising the same and method of preparation | |
| CA2586974C (en) | Nickel-base superalloy | |
| SE508595C2 (sv) | Användning av en ferritisk Fe-Cr-Al-legering vid framställning av kompoundrör, samt kompoundrör och användning av röret | |
| SE508595C3 (sv) | Användning av en ferritisk Fe-Cr-Al-legering vid framställning av kompoundrör, samt kompoundrör och användning av röret | |
| US4108641A (en) | Oxidation-resisting austenitic stainless steel | |
| EP2554700B1 (en) | Stainless steel foil and catalyst carrier for exhaust gas purification device using the foil | |
| FI89463C (fi) | Anvaendning av en nickelbaserad, aluminium innehaollande metallegering som substratmaterial foer en avgaser renande katalysator | |
| CA3020420C (en) | Ferritic alloy | |
| US4102225A (en) | Low chromium oxidation resistant austenitic stainless steel | |
| JP3247162B2 (ja) | 耐酸化性に優れたＦｅ−Ｃｒ−Ａｌ系合金およびその箔 | |
| EP0392011A1 (en) | HEAT-RESISTANT HIGH-Al AUSTENITIC STEEL HAVING EXCELLENT HOT WORKING PROPERTIES | |
| JP3335647B2 (ja) | 耐久性に優れたＦｅ−Ｃｒ−Ａｌ合金およびそれを用いた触媒担体 | |
| EP0429793B1 (en) | Heat-resistant stainless steel foil for catalyst-carrier of combustion exhaust gas purifiers | |
| JP2020521051A (ja) | フェライト合金 | |
| JP3310892B2 (ja) | ごみ焼却装置用高強度耐食耐熱合金 | |
| US3784373A (en) | Austenitic stainless steel | |
| JPS6249344B2 (fi) | ||
| JP3007696B2 (ja) | 耐酸化性に優れ、γＡｌ２Ｏ３の密着性を低下させる酸化物ウイスカ生成を抑制するＦｅ−Ｃｒ−Ａｌ合金 | |
| JP3142884B2 (ja) | 触媒の耐剥離性に優れ、γＡｌ２Ｏ３の密着性を低下させるウイスカ生成を抑制するＦｅ−Ｃｒ−Ａｌ合金 | |
| JP3332771B2 (ja) | ごみ焼却装置用耐食耐熱Ｎｉ基鋳造合金 | |
| CA2152634C (en) | High temperature forgeable alloy |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| BB | Publication of examined application |