WO2016028191A1 - Сплав на основе платины для катализаторных сеток - Google Patents
Сплав на основе платины для катализаторных сеток Download PDFInfo
- Publication number
- WO2016028191A1 WO2016028191A1 PCT/RU2015/000509 RU2015000509W WO2016028191A1 WO 2016028191 A1 WO2016028191 A1 WO 2016028191A1 RU 2015000509 W RU2015000509 W RU 2015000509W WO 2016028191 A1 WO2016028191 A1 WO 2016028191A1
- Authority
- WO
- WIPO (PCT)
- Prior art keywords
- alloy
- platinum
- catalyst
- rhodium
- manufacture
- Prior art date
Links
Classifications
-
- 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
- B01J23/38—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of noble metals
- B01J23/40—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of noble metals of the platinum group metals
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C5/00—Alloys based on noble metals
- C22C5/04—Alloys based on a platinum group metal
Definitions
- the invention relates to the field of metallurgy of noble metals, in particular, to platinum alloys intended for the manufacture of catalyst networks used by the chemical industry.
- catalytic mesh bags at the chemical industry in the oxidation of ammonia (in the production of nitric acid and its derivatives) is widely practiced at enterprises around the world.
- the catalytic function in this case is performed, as a rule, by grids made of platinum alloys. Severe operating conditions (high temperature and pressure) lead to gradual erosion and destruction of the mesh web.
- This alloy has a high catalytic activity, provides acceptable survivability of the catalytic packages during their operation, and is adopted as a prototype of the claimed alloy.
- the disadvantage of the prototype alloy is the lack of stability of the mechanical properties of the semi-finished products made from it along their length and cross section, caused by the formation of inhomogeneous zones with a different grain structure, which forms during crystallization of cast billets, which causes process disruptions during wire drawing and mesh manufacturing.
- the presence of oversized grains along with small grains in the structure of the prototype cast alloy is undesirable, as it leads to technological difficulties in the manufacture of thin wire, and then the mesh fabric.
- the task to which the proposed technical solution is directed is to develop the composition of a new alloy based on platinum for catalyst grids, which ensures the formation of a homogeneous fine-grained structure during crystallization of cast billets, obtaining semi-finished products with stable mechanical properties.
- the alloy should provide long-term operation of the catalyst networks made from it while maintaining high catalytic activity.
- the alloy based on platinum for catalyst networks containing rhodium additionally contains iridium and tantalum in the following ratio of components, mass. %:
- composition of the inventive alloy of the combined additives of iridium and tantalum which are effective modifiers, ensures a high rate of nucleation of the new phase during crystallization of the melt and the formation of a fine-grained homogeneous structure, which allows to obtain cast billets and semi-finished products with stable mechanical properties, both along their length and cross section .
- introduction of iridium and tantalum additives into the alloy increases the technological properties of the alloy when it is used for the manufacture of thin wire and mesh fabric.
- the ratio of the components in the inventive alloy is proposed on the basis of experimental studies, including the preparation of various alloys, making thin wires and catalyst networks from them, evaluating the survivability and catalytic activity of the latter, when they are included in various catalytic packages in ammonia oxidation apparatuses.
- the content of rhodium in the inventive alloy in the range from 4.5% to 10.5% ensures the preservation of the necessary mechanical characteristics of the alloy and the nets made from it and is optimal.
- the ratio of platinum and rhodium in the inventive alloy is also optimal, selected experimentally, based on the need to maintain high catalytic activity of the grids and ensure a long life.
- the preparation of a platinum alloy for catalyst networks was carried out by direct fusion of pure platinum, rhodium, tantalum, and PL-5 alloy, which was used as a ligature. Melting was carried out in an induction furnace UIPV-63-10-0.01 of the company "RELTEC” in a crucible made of zirconia stabilized with CaO.
- composition of the charge is a composition of the charge:
- Rhodium powder (with a purity of not less than 99.95% of the main component) - 540.1 g.
- the mixture was melted in an argon atmosphere.
- the melt was subjected to isothermal exposure for 4 minutes, the melt was drained at a temperature of 1800 ° C (according to the readings of an optical pyrometer), in an argon atmosphere, into a copper mold preheated to 200 ° C.
- the ingot was cooled in the mold for 30 minutes, after which the furnace lid was opened, the ingot was unloaded, and its further cooling was carried out by lowering it into running water.
- the mass of the obtained alloy was 7200.1 g. After mechanical cleaning of the surface, the obtained ingot was tested, the sample was subjected to chemical analysis. Chemical analysis of the sample showed that the resulting alloy contains 7.49% rhodium, 0.011% iridium, 0.15% tantalum, the rest is platinum.
- the resulting alloy was forged into bars with a cross section of 15 * 15 (mm), length (260-290) mm and was successfully used for the manufacture of a catalyst mesh.
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Catalysts (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области металлургии благородных металлов, в частности, к платиновым сплавам, предназначенным для изготовления катализаторных сеток, используемых химической промышленностью. Сплав на основе платины для катализаторных сеток, содержит мас.%: - родий 4,5-10,5; - иридий 0,001-0,5; - тантал 0,001-3,3; - платина остальное. Техническим результатом изобретения является формирование однородной мелкозернистой структуры при изготовлении литых заготовок и полуфабрикатов и получение в результате сплава, обладающего стабильными механическими свойствами, что обеспечивает длительную эксплуатацию изготовленных из него каталитических пакетов при сохранении высокой каталитической активности. Приведен один пример приготовления сплава
Description
СПЛАВ НА ОСНОВЕ ПЛАТИНЫ ДЛЯ КАТАЛИЗАТОРНЫХ СЕТОК
Изобретение относится к области металлургии благородных металлов, в частности, к платиновым сплавам, предназначенным для изготовления катализаторных сеток, используемых химической промышленностью.
Использование каталитических сеточных пакетов на предприятиях химической промышленности в процессах окисления аммиака (при производстве азотной кислоты и ее производных) широко практикуется на предприятиях разных стран мира. Каталитическую функцию при этом выполняют, как правило, сетки, изготовленные из платиновых сплавов. Жесткие условия эксплуатации (высокие температура и давление) приводят к постепенной эрозии и разрушению сеточного полотна. Необходимость обеспечения высокой каталитической активности сетки и сохранение ее механических характеристик на возможно более длительные сроки эксплуатации, предъявляют повышенные и специфические требования к качеству платиновых сплавов, применяемых для изготовления катализаторных сеток.
При изготовлении каталитических систем широко применяются различные платинородиевые сплавы. Содержание в них родия может быть различным и изменяется, как правило, от 5 до 10%.
Наиболее близким по составу и функциональному применению к заявляемому сплаву является сплав на основе платины для катализаторных сеток ПлРд 92,5-7,5, содержащий, % масс:
-платина - 92,2 - 92,8;
-родий - 7,3 - 7,7.
[Межгосударственный стандарт. ГОСТ 13498-2010. «Платина и сплавы на ее основе. Марки». Москва, Стандартинформ. - 2011.. 5 с].
Данный сплав обладает высокой каталитической активностью, обеспечивает приемлемую живучесть каталитических пакетов при их эксплуатации, и принят в качестве прототипа заявляемому сплаву.
Недостатком сплава-прототипа является недостаточная стабильность механических свойств изготовленных из него полуфабрикатов по их длине и сечению, вызванная формированием неоднородных зон с разнозернистой структурой, формирующейся при кристаллизации литых заготовок, что вызывает нарушения технологического процесса при вытягивании проволоки и изготовлении сеток. Наличие зерен увеличенных размеров наряду с мелкими зернами в структуре литого сплава-прототипа является
нежелательным, так как ведет к технологическим трудностям при изготовлении тонкой проволоки, а затем и сеточного полотна.
Задачей, на решение которой направлено предлагаемое техническое решение, является разработка состава нового сплава на основе платины для катализаторных сеток, обеспечивающего формирование однородной мелкозернистой структуры при кристаллизации литых заготовок, получение полуфабрикатов со стабильными механическими свойствами. Сплав должен обеспечивать длительную эксплуатацию изготовленных из него катализаторных сеток при сохранении высокой каталитической активности.
Технический результат достигается тем, что сплав на основе платины для катализаторных сеток, содержащий родий, дополнительно содержит иридий и тантал при следующем соотношении компонентов, масс. %:
-родий 4,5 - 10,5;
-иридий 0,001 - 0,5;
-тантал 0,001 - 3,3;
-платина- остальное.
Общим для сплава-прототипа и заявляемого сплава является наличие в сплаве платины и родия.
Включение в состав заявляемого сплава совместных добавок иридия и тантала, являющихся эффективными модификаторами, обеспечивает при кристаллизации расплава высокую скорость зародышеобразования новой фазы и формирование мелкозернистой однородной структуры, позволяющей получать литые заготовки и полуфабрикаты со стабильными механическими свойствами, как по их длине, так и по сечению. Таким образом, введение в сплав добавок иридия и тантала повышает технологические свойства сплава при его использовании для изготовления тонкой проволоки и сеточного полотна.
Снижение концентрации как иридия, так и тантала, в платиновом сплаве ниже 0,001% недопустимо, так как ведет к заметному ослаблению модифицирующего воздействия на сплав и снижает стабильность его свойств.
Превышение верхних пределов заявленного содержания как иридия (0,5%), так и тантала (3,3%) в платиновом сплаве также нецелесообразно, так как не приводит к дальнейшему улучшению технологических характеристик сплава при его использовании в сеточном производстве, но может повлиять отрицательно на каталитическую активность катализаторной сетки.
Соотношение компонентов в заявляемом сплаве предложено на основании экспериментальных исследований, включающих приготовление различных сплавов,
изготовление из них тонкой проволоки и катализаторных сеток, оценку живучести и каталитической активности последних, при их включении в различные каталитические пакеты в аппаратах окисления аммиака.
Содержание родия в заявляемом сплаве в интервале от 4,5% до 10.5% обеспечивает сохранение необходимых механических характеристик сплаву и изготовленным из него сеткам и является оптимальным.
Соотношение платины и родия в заявляемом сплаве также является оптимальным, выбрано экспериментально, исходя из необходимости сохранения высокой каталитической активности сеток и обеспечения длительного срока их эксплуатации.
Пример.
Получение платинового сплава для катализаторных сеток проводили прямым сплавлением чистых платины, родия, тантала и сплава ПлИ-5, который использовали в качестве лигатуры. Плавку проводили в индукционной печи УИПВ-63- 10-0,01 фирмы «РЭЛТЕК» в тигле из диоксида циркония, стабилизированного СаО.
Состав шихты:
-рубленные слитки и стружка платины аффинированной марки ПлА-0 (чистотой 99,98%) - 6630,0г;
-стружка сплава ПлИ-5 - 20,0г;
-тантал (кусковой и стружка) - 11,0г;
-порошок родия (чистотой не менее 99,95 % основного компонента) - 540,1г.
Все компоненты шихты смешали и загрузили в плавильный тигель индукционной печи. Общая масса загружаемой шихты подбиралась исходя из вместимости плавильного тигля и составляла- (7200±100) г. Расчетный состав шихты, %: Rh- 7,50; Ir- 0,01; Та - 0,15; Pt- остальное.
Шихту расплавляли в атмосфере аргона. Расплав подвергли изотермической выдержке в течение 4 мин., слив расплава провели при температуре 1800°С (по показаниям оптического пирометра), в атмосфере аргона, в предварительно разогретую до 200°С медную изложницу.
Охлаждение слитка провели в изложнице, в течение 30 мин, после чего открыли крышку печи, выгрузили слиток и его дальнейшее охлаждение провели опусканием в проточную воду.
Масса полученного сплава составила 7200,1г. После механической зачистки поверхности полученный слиток был опробован, проба подвергнута химическому анализу.
Химический анализ пробы показал, что полученный сплав содержит 7,49% родия, 0,011% иридия, 0,15% тантала, остальное - платина.
Полученный сплав был прокован в прутки сечением 15*15(мм), длиной (260-290) мм и успешно использован для изготовления катализаторной сетки.
Claims
ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
Сплав на основе платины для катализаторных сеток, содержащий родий и иридий, отличающийся тем, что он дополнительно содержит тантал при следующем соотношении компонентов, мае. %:
-родий 4,5 - 10,5;
-иридий 0,001 - 0,5;
-тантал 0,001 - 3 ,3 ;
-платина остальное.
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| EA201692144A EA028738B1 (ru) | 2014-08-21 | 2015-08-13 | Сплав на основе платины для катализаторных сеток |
| UAA201611633A UA115212C2 (uk) | 2014-08-21 | 2015-08-13 | Сплав на основі платини для каталізаторних сіток |
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2014134348 | 2014-08-21 | ||
| RU2014134348/02A RU2563113C1 (ru) | 2014-08-21 | 2014-08-21 | Сплав на основе платины для катализаторных сеток |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| WO2016028191A1 true WO2016028191A1 (ru) | 2016-02-25 |
Family
ID=54147684
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| PCT/RU2015/000509 WO2016028191A1 (ru) | 2014-08-21 | 2015-08-13 | Сплав на основе платины для катализаторных сеток |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| EA (1) | EA028738B1 (ru) |
| GE (1) | GEP20186894B (ru) |
| RU (1) | RU2563113C1 (ru) |
| UA (1) | UA115212C2 (ru) |
| WO (1) | WO2016028191A1 (ru) |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0163410A1 (en) * | 1984-05-01 | 1985-12-04 | The Standard Oil Company | Electrolysis of halide-containing solutions with platinum based amorphous metal alloy anodes |
| US6045424A (en) * | 1998-07-13 | 2000-04-04 | Alliedsignal Inc. | Spark plug tip having platinum based alloys |
| JP2005029879A (ja) * | 2003-07-14 | 2005-02-03 | Kuwayama Corp | インジウムを含有する宝飾品用硬化白金合金及び製品 |
| RU2333794C1 (ru) * | 2007-03-05 | 2008-09-20 | Александр Алексеевич Рябчиков | Катализатор для окисления аммиака |
| RU2439182C1 (ru) * | 2011-01-12 | 2012-01-10 | Открытое акционерное общество "Красноярский завод цветных металлов имени В.Н. Гулидова" (ОАО "Красцветмет") | Платиновый сплав для катализаторных сеток |
-
2014
- 2014-08-21 RU RU2014134348/02A patent/RU2563113C1/ru active
-
2015
- 2015-08-13 GE GEAP201514324A patent/GEP20186894B/en unknown
- 2015-08-13 WO PCT/RU2015/000509 patent/WO2016028191A1/ru active Application Filing
- 2015-08-13 EA EA201692144A patent/EA028738B1/ru not_active IP Right Cessation
- 2015-08-13 UA UAA201611633A patent/UA115212C2/uk unknown
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0163410A1 (en) * | 1984-05-01 | 1985-12-04 | The Standard Oil Company | Electrolysis of halide-containing solutions with platinum based amorphous metal alloy anodes |
| US6045424A (en) * | 1998-07-13 | 2000-04-04 | Alliedsignal Inc. | Spark plug tip having platinum based alloys |
| JP2005029879A (ja) * | 2003-07-14 | 2005-02-03 | Kuwayama Corp | インジウムを含有する宝飾品用硬化白金合金及び製品 |
| RU2333794C1 (ru) * | 2007-03-05 | 2008-09-20 | Александр Алексеевич Рябчиков | Катализатор для окисления аммиака |
| RU2439182C1 (ru) * | 2011-01-12 | 2012-01-10 | Открытое акционерное общество "Красноярский завод цветных металлов имени В.Н. Гулидова" (ОАО "Красцветмет") | Платиновый сплав для катализаторных сеток |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| GEP20186894B (en) | 2018-09-10 |
| RU2563113C1 (ru) | 2015-09-20 |
| UA115212C2 (uk) | 2017-09-25 |
| EA201692144A1 (ru) | 2017-04-28 |
| EA028738B1 (ru) | 2017-12-29 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR101138051B1 (ko) | 개선된 고온 물성을 갖는 도핑된 이리듐 | |
| KR101627056B1 (ko) | 백금계 열전대 및 Pt-PtRh계 열전대의 Pt 소선을 제조하는 방법 | |
| KR20130132982A (ko) | 스퍼터링용 티탄 타깃 | |
| RU2439182C1 (ru) | Платиновый сплав для катализаторных сеток | |
| CN104114303B (zh) | 高纯度钛锭、其制造方法及钛溅射靶 | |
| JP2011225986A (ja) | 銅ガリウム合金およびその製造方法 | |
| JP2015190012A (ja) | イリジウム又はイリジウム合金からなる金属線材 | |
| CN103060645A (zh) | 一种锰羰基配合物变质的高性能铝合金材料及其制备方法 | |
| US10113217B2 (en) | Platinum thermocouple wire | |
| RU2470084C1 (ru) | Лигатура для выплавки жаропрочного титанового сплава и способ ее изготовления | |
| RU2563113C1 (ru) | Сплав на основе платины для катализаторных сеток | |
| RU2405051C1 (ru) | Ювелирный сплав белого цвета на основе палладия | |
| CN102492863B (zh) | 一种高钨含量钨合金的电弧熔炼方法 | |
| JP2005251749A (ja) | 銅線およびその製造方法ならびに製造装置 | |
| WO2015034394A1 (ru) | Платиновый сплав для катализаторных сеток | |
| RU2650220C1 (ru) | Ювелирный сплав платины 585 пробы | |
| RU2537672C1 (ru) | Платиновый сплав для катализаторных сеток | |
| US8613788B2 (en) | Increasing the strength of iridium, rhodium, and alloys thereof | |
| PL403443A1 (pl) | Sposób wytwarzania drutów ze stopów Cu-Ag | |
| JP2023002625A (ja) | 銅合金インゴット、銅合金箔、および銅合金インゴットの製造方法 | |
| JP7411190B2 (ja) | 耐熱白金 | |
| RU2557203C1 (ru) | Лигатура для выплавки слитка жаропрочного сплава на основе титана | |
| RU2595084C1 (ru) | Способ получения жаропрочного сплава на основе ниобиевой матрицы с интерметаллидным упрочнением | |
| AU2013344742B2 (en) | Additives for improving the castability of aluminum-boron carbide composite material | |
| RU2528293C1 (ru) | Ювелирный сплав на основе платины |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| 121 | Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application |
Ref document number: 15833558 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A1 |
|
| ENP | Entry into the national phase |
Ref document number: 14324 Country of ref document: GE Kind code of ref document: P |
|
| WWE | Wipo information: entry into national phase |
Ref document number: A201611633 Country of ref document: UA |
|
| WWE | Wipo information: entry into national phase |
Ref document number: 201692144 Country of ref document: EA |
|
| NENP | Non-entry into the national phase |
Ref country code: DE |
|
| 122 | Ep: pct application non-entry in european phase |
Ref document number: 15833558 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A1 |