[go: up one dir, main page]
More Web Proxy on the site http://driver.im/

DE102008038611B4 - Metallfasern für Katalysatorvliese - Google Patents

Metallfasern für Katalysatorvliese Download PDF

Info

Publication number
DE102008038611B4
DE102008038611B4 DE102008038611.1A DE102008038611A DE102008038611B4 DE 102008038611 B4 DE102008038611 B4 DE 102008038611B4 DE 102008038611 A DE102008038611 A DE 102008038611A DE 102008038611 B4 DE102008038611 B4 DE 102008038611B4
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
fibers
boron
phosphorus
nonwovens
metal
Prior art date
Legal status (The legal status 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 status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
DE102008038611.1A
Other languages
English (en)
Other versions
DE102008038611A1 (de
Inventor
Prof. Dr. Lupton David
Harald Manhardt
Dr.-Ing. Vorberg Stefan
Dr. Jantsch Uwe
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.)
Heraeus Deutschland GmbH and Co KG
Original Assignee
Heraeus Materials Technology GmbH and Co KG
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 Heraeus Materials Technology GmbH and Co KG filed Critical Heraeus Materials Technology GmbH and Co KG
Priority to DE102008038611.1A priority Critical patent/DE102008038611B4/de
Priority to TW098124125A priority patent/TW201026386A/zh
Priority to ARP090102814A priority patent/AR072602A1/es
Priority to UAA201101619A priority patent/UA100758C2/ru
Priority to AP2011005564A priority patent/AP2011005564A0/xx
Priority to US13/058,373 priority patent/US8293678B2/en
Priority to PCT/EP2009/005521 priority patent/WO2010017894A2/de
Priority to AU2009281449A priority patent/AU2009281449B2/en
Priority to PE2011000139A priority patent/PE20110656A1/es
Priority to JP2011522401A priority patent/JP2011530655A/ja
Priority to CA2729968A priority patent/CA2729968A1/en
Priority to CN2009801315063A priority patent/CN102123803A/zh
Priority to EP09777543A priority patent/EP2310156A2/de
Priority to BRPI0917493A priority patent/BRPI0917493A2/pt
Priority to EA201170324A priority patent/EA201170324A1/ru
Priority to KR1020117002319A priority patent/KR20110052590A/ko
Priority to MX2011001462A priority patent/MX2011001462A/es
Publication of DE102008038611A1 publication Critical patent/DE102008038611A1/de
Priority to IL209976A priority patent/IL209976A0/en
Priority to CO10159120A priority patent/CO6300852A2/es
Priority to CL2011000068A priority patent/CL2011000068A1/es
Priority to ZA2011/01837A priority patent/ZA201101837B/en
Priority to US13/495,204 priority patent/US20120251430A1/en
Priority to US13/644,753 priority patent/US20130040807A1/en
Application granted granted Critical
Publication of DE102008038611B4 publication Critical patent/DE102008038611B4/de
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

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
    • 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
    • B01J23/46—Ruthenium, rhodium, osmium or iridium
    • B01J23/464—Rhodium
    • 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
    • B01J23/54—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of noble metals combined with metals, oxides or hydroxides provided for in groups B01J23/02 - B01J23/36
    • B01J23/56—Platinum group metals
    • B01J23/64—Platinum group metals with arsenic, antimony, bismuth, vanadium, niobium, tantalum, polonium, chromium, molybdenum, tungsten, manganese, technetium or rhenium
    • B01J23/652—Chromium, molybdenum or tungsten
    • 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
    • B01J23/89—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of the iron group metals or copper combined with noble metals
    • 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
    • B01J35/30—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties characterised by their physical properties
    • 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
    • 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
    • B01J35/58—Fabrics or filaments
    • 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
    • B01J35/60—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties characterised by their surface properties or porosity
    • 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
    • B01J35/60—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties characterised by their surface properties or porosity
    • B01J35/61—Surface area
    • B01J35/617—500-1000 m2/g
    • 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
    • B01J37/00—Processes, in general, for preparing catalysts; Processes, in general, for activation of catalysts
    • B01J37/08—Heat treatment
    • 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
    • B01J37/00—Processes, in general, for preparing catalysts; Processes, in general, for activation of catalysts
    • B01J37/28—Phosphorising
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F1/00—Metallic powder; Treatment of metallic powder, e.g. to facilitate working or to improve properties
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F1/00—Metallic powder; Treatment of metallic powder, e.g. to facilitate working or to improve properties
    • B22F1/06—Metallic powder characterised by the shape of the particles
    • B22F1/062—Fibrous particles
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F3/00—Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the manner of compacting or sintering; Apparatus specially adapted therefor ; Presses and furnaces
    • B22F3/002—Manufacture of articles essentially made from metallic fibres
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F9/00—Making metallic powder or suspensions thereof
    • B22F9/02—Making metallic powder or suspensions thereof using physical processes
    • B22F9/06—Making metallic powder or suspensions thereof using physical processes starting from liquid material
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B21/00—Nitrogen; Compounds thereof
    • C01B21/20—Nitrogen oxides; Oxyacids of nitrogen; Salts thereof
    • C01B21/24—Nitric oxide (NO)
    • C01B21/26—Preparation by catalytic or non-catalytic oxidation of ammonia
    • C01B21/265—Preparation by catalytic or non-catalytic oxidation of ammonia characterised by the catalyst
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01C—AMMONIA; CYANOGEN; COMPOUNDS THEREOF
    • C01C3/00—Cyanogen; Compounds thereof
    • C01C3/02—Preparation, separation or purification of hydrogen cyanide
    • C01C3/0208—Preparation in gaseous phase
    • C01C3/0212—Preparation in gaseous phase from hydrocarbons and ammonia in the presence of oxygen, e.g. the Andrussow-process
    • C01C3/0216—Preparation in gaseous phase from hydrocarbons and ammonia in the presence of oxygen, e.g. the Andrussow-process characterised by the catalyst used
    • 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
    • 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
    • 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
    • F01N3/2835—Construction of catalytic reactors characterised by structure, by material or by manufacturing of catalyst support fibrous

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Toxicology (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Nanotechnology (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Catalysts (AREA)
  • Inorganic Fibers (AREA)
  • Powder Metallurgy (AREA)
  • Nonwoven Fabrics (AREA)

Abstract

Verfahren zur Herstellung von Fasern auf Edelmetallbasis mit bis zu 30 Gew.-% zusätzlichen Legierungsmetallen durch Ziehen der Fasern aus einer Schmelze, dadurch gekennzeichnet, dass der Schmelzpunkt des Metalls vor dem Ziehen der Fasern durch Zulegieren von Bor oder Phosphor um mindestens 400°C abgesenkt wird und aus den Fasern das Bor oder der Phosphor wieder entfernt wird.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft Katalysatorstrukturen für die Herstellung von Salpetersäure und Blausäure und zur Herstellung von Katalysatoren geeignete Metallfasern auf Basis von Edelmetallen, daraus hergestellte Netze und Vliese sowie Verfahren zur Herstellung derartiger Fasern, Vliese und Netze.
  • DE 199 45 742 C1 offenbart einen Metallfaser-Katalysatorkörper dessen Metallfasern durch Schmelzextraktion hergestellt werden. Aus den Fasern werden mit textilen Techniken u. a. Faservliese erstellt. Das Katalysatormaterial Platin, Palladium Rhodium ist in den Fasern enthalten oder als zusätzliche Fasern in dem Gewebe vorhanden.
  • DE 100 00 097 A1 offenbart Schmelzextraktionsverfahren zur Metallfaserherstellung von dünnen Fasern mit Durchmessern unterhalb von 100 μm mit Schmelzbadtemperaturen bis über 1500°C.
  • DE. 197 12 625 A1 beschreibt ein Verfahren bei dem u. a. metallische Fasern durch die Maschen einer Streuwalze auf eine bewegte Unterlage abgelegt und an Kreuzungspunkten miteinander verbunden werden.
  • Diese Verfahren erscheinen zur Herstellung von Metallfasern und daraus erzeugten Netzen oder Vliesen für Metalle mit hohem Schmelzpunkt ungeeignet oder zumindest nur schwer realisierbar.
  • DE 100 40 591 C1 lehrt Platin, Iridium, Rhodium und Ruthenium u. a. mit Bor und Phosphor zu legieren.
  • Die Effizienz bekannter Katalysatoren, insbesondere Platin-Rhodium Katalysatoren sinkt im Laufe der Zeit.
  • Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, Fasern, Netze oder Vliese auf Edelmetallbasis zu erzeugen. Das Verfahren soll möglichst einfach sein. Die Katalysatoren sollen eine hohe Effizienz langfristig aufrecht halten.
  • Zur Lösung der Aufgabe wird der Schmelzpunkt eines Metalls vor der Faserverarbeitung mittels Bor oder Phosphor drastisch gesenkt und das Bor oder Phosphor nach der Herstellung von Fasern oder aus Fasern hergestellten Vliesen oder Netzen weitgehend wieder entfernt.
  • Die Lösung der Aufgabe erfolgt mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche. Die abhängigen Ansprüche beschreiben bevorzugte Ausführungsformen.
  • Es wird angenommen, dass beim Entfernen des Bors bzw. Phosphors die Oberflächenrauhigkeit der Fasern vergrößert wird und einhergehend mit dieser zusätzlichen Porosität die Effektivität des Katalysators erhöht wird. Weiterhin wird vermutet, dass Bor oder Phosphor die Bildung von Oxiden behindert, die katalytisch unwirksam sind und den Zutritt zum Katalysator versperren.
  • Erfindungsgemäß wird der Schmelzpunkt eines Metalls auf Edelmetallbasis, insbesondere auf Basis der Platingruppenmetalle Platin, Palladium, Rhodium, Ruthenium und Iridium und ggf. zusätzlicher Legierungselemente von insgesamt bis zu 30 Gew.-% der Metalle Nickel, Kobalt, Gold, Rhenium, Molybdän und Wolfram mittels Bor oder Phosphor erheblich abgesenkt, insbesondere um mindestens 400°C, vorzugsweise um mindestens 500°C. Hierzu werden vorzugsweise eutektische Zusammensetzungen mit Bor oder Phosphor erzeugt. Derartige eutektische Gemische liegen im Allgemeinen zwischen 1 bis 5 Gew.-% Bor oder Phosphor bezogen auf das zu verarbeitende Metall.
  • Die vorliegende Erfindung ist außerhalb der eutektischen Mischungen auch noch durchführbar. Unterhalb von 0,5 Gew.-% an Bor oder Phosphor wird der Effekt jedoch unbrauchbar, weil das breite Schmelzintervall der Legierung zu erheblichen Entmischungen führt. Bei zu hohem Bor- oder Phosphor-Anteil wird einerseits unnötig Bor oder Phosphor verbrannt, wozu sich zu dem erhöhten Verbrauch als weiterer Nachteil ergibt, dass der Aufwand für das Entfernen dieser Elemente ebenfalls unnütz steigt. Deshalb sind bei einer Konzentration oberhalb von 10 Gew.-% mit steigendem Bor- oder Phoshpor-Gehalt selbst bei Zusammensetzungen, die bis dahin noch kein Eutektikum erreicht haben, die Nachteile in Form des hohen Verbrauchs an Bor oder Phosphor und der steigende Aufwand zu deren Entfernung in Relation zu dem immer geringer werdenden Vorteil der Schmelzpunkterniedrigung zu sehen.
  • Die erfindungsgemäße Schmelzpunkterniedrigung erfolgt besonders ausgeprägt bei Platin, Iridium und deren Legierungen. Die Verwendung von Bor zur Schmelzpunkterniedrigung ist bevorzugt, da bei Anwendung von Phosphor im Allgemeinen höhere Sicherheitsvorkehrungen getroffen werden müssen.
  • Erfindungsgemäß sind Fasern mit einem Durchmesser zwischen 10 und 200 µm, insbesondere zwischen 50 und 100 µm erhältlich. Das Ziehen von Fasern aus der Schmelze, insbesondere mittels Schmelzextraktion ist erfindungsgemäß durch die Absenkung der Schmelztemperatur mittels Bor oder Phosphor energiesparend und geräteschonend insbesondere im Vergleich zum Aufwand ohne Schmelzpunkterniedrigung oder im Vergleich zum Aufwand für die Herstellung von Drahtabschnitten. Man kann mit dem erfindungsgemäßen Absenken des Schmelzpunktes die Fasern auch in einem Drahtgießverfahren gemäß DE 197 57 093 A1 oder in einem Schmelzspinnverfahren gemäß DE 31 36 303 A1 herstellen.
  • Erfindungsgemäß wird neben der erleichterten Faserherstellung durch Ziehen aus der Schmelze, insbesondere mittels Schmelzextraktion auch die erforderliche Sintertemperatur und Zeit zur Herstellung von Netzen oder Vliesen aus den Fasern reduziert, ohne die katalytischen und mechanischen Eigenschaften der Vliese zu beeinträchtigen, da sowohl Bor als auch Phosphor vor der bestimmungsgemäßen Anwendung der Fasern, Vliese oder Netze wieder weitgehend entfernt werden. Die Entfernung von Bor und Phosphor erfolgt teilweise während des Ziehens der Fasern und bei der Sinterung der Fasern zu Netzen oder Vliesen. Ein zu hoher Restgehalt an Bor oder Phosphor beeinträchtigt die gewünschten Eigenschaften für die Anwendung als Katalysator. Es hat sich besonders bewährt, das Bor oder den Phosphor nach einer Sinterung der Fasern zu Netzen oder Vliesen das Produkt wenige Minuten auf Weißglut zu erhitzen. Bei einem derartigen Behandlungsschritt steigt die Festigkeit des Materials unter Verringerung des Bor- oder Phosphorgehaltes. Es wird angenommen, dass Bor oder Phosphor oberhalb der üblichen Verunreinigungen durch diese Elemente verbleiben, insbesondere zwischen 1 und 500 ppm. Insbesondere bei einer Reduzierung des Bors auf 1 bis 20 Gew.-% oder des Phosphors auf 5 bis 20 Gew.-% sind keine negativen Auswirkungen dieser Elemente gegen die katalytische Wirkung und mechanische Stabilität der erfindungsgemäß hergestellten Fasern, Netze oder Vliese zu erwarten.
  • Bei Anwendung unedler Legierungselemente oder oxydationsempfindlicher Platingruppenmetalle wie Iridium und Ruthenium erfolgt die Oxydation des Bors bzw. Phosphors nicht unter Luftatmosphäre, sondern milderen Bedingungen wie z. B. einem H2/H2O enthaltenden oxidierenden Gasgemisch. Diese schonende Methode ist insbesondere für die Vorsinterung vorteilhaft, wenn oxydationsempfindliche Metalle in der Legierung enthalten sind.
  • Im Folgenden wird die vorliegende Erfindung anhand von Beispielen verdeutlicht.
  • Durch die Zugabe von etwa 2 Gew.-% Bor zu Platin lässt sich der Schmelzpunkt von 1770°C auf 790°C reduzieren. Dies erleichtert die Herstellung von Fasern aus Pt-Legierungen, z. B. PtRh5 durch das Verfahren der Schmelzextraktion. Der Schmelzpunkt von Pd wird auf ähnliche Weise durch das Zulegieren von etwa 3 Gew.-% B von 1555°C auf 1065°C reduziert.
  • Die mit Bor legierten PtRhS-Fasern werden bei einer Temperatur (z. B. 750°C) knapp unterhalb des Eutektikums vorgesintert. Beim Vorsintern oxidiert das Bor, und zum Großteil verflüssigt oder verdampft das entstehende Boroxid. Ebenfalls werden erste Sinterverbindungen zwischen den Fasern erzeugt. Durch eine kurzzeitige (wenige Minuten) Sinter-Behandlung bei einer Temperatur im Bereich 1200°C–1400°C (z. B. mit der Flamme) sintert das Vlies fest zusammen. Eventuell verbleibende Boroxid-Spuren können durch spülen in warmem Wasser beseitigt werden.
  • Auf analoge Weise lassen sich Vliese aus Palladiumlegierungen herstellen. Da jedoch das Eutektikum des Pd-B-Systems mit 1065°C deutlich höher bzw. der Schmelzpunkt des Pd mit 1555°C deutlich niedriger liegt als beim Platin, ist bei der Einstellung der Temperaturen für das Vorsintern und das Sintern größere Sorgfalt erforderlich. Die geeigneten Temperaturen lassen sich jedoch durch einfache Auslagerungsversuche und anschließende metallographische Schliffuntersuchungen leicht ermitteln.
  • Ausführungsbeispiel:
  • 5 kg einer auf konventionelle Weise vorgeschmolzenen Legierung aus PtRh5 wurden nach dem Abgießen zu einem Stab mit einem Durchmesser von 10 mm gewalzt und in Längen von etwa 30 mm geschnitten. Die Abschnitte wurden anschließend in einem Zirkoniumoxidtiegel unter Argonabdeckung langsam induktiv erhitzt, wobei 2,1 Gew.-% Borgranulat – entsprechend dem Pt-B-Eutektikum – der Schmelze zugegeben wurden. Nach kurzzeitigem Aufschmelzen wurde eine Erwärmung der Schmelze über 1000°C sorgfältig vermieden, um die Gefahr einer Reaktion zwischen dem Bor und dem Zirkoniumoxid des Tiegels auf ein Minimum zu reduzieren. Die so hergestellte Legierung wurde in Kupferkokillen zu ca. 20 mm × 20 mm × 120 mm Barren gegossen.
  • Die vorbereiteten Barren aus der B-haltigen PtRh5-Legierung wurden in einem Zirkoniumoxidtiegel in einer Schmelzextraktionsvorrichtung (s. Beschreibung in DE 199 45 742 C1 , Spalte 2, ab Zeile 40) unter einer Argon-Schutzgasatmosphäre aufgeschmolzen, wobei die Temperatur des Schmelzbads im Bereich 820–860°C gehalten wurde. Vergleichsversuche zur Herstellung von Fasern aus der Legierung PtRh5 ohne Bor waren an der hohen Schmelztemperatur der Legierung (Liquidus ca. 1820°C) und die dadurch verursachte Beschädigung des Schmelztiegels gescheitert. Der Extraktionsprozess wurde anhand von Vorversuchen so eingestellt, dass aus der PtRh5-B-Legierung 2,6 kg Fasern mit einem Durchmesser von 50–60 μm und einer mittleren Länge von 5 mm erzeugt wurden.
  • Analog dem in DE 197 12 625 A1 beschriebenen Verfahren wurden die Fasern auf eine ebene Unterlage aus Aluminiumoxid mit den Abmessungen 400 mm × 800 mm gestreut, bis das Flächengewicht der Fasern 1500 g/m2 erreichte.
  • Das so gelegte Vlies wurde auf der Unterlage in einen Kammerofen unter Luftatmosphäre eingeführt, auf 750°C erwärmt und 5 Stunden bei dieser Temperatur gehalten. Das Bor diffundierte aus den Fasern, oxidierte an der Oberfläche der PtRh-Legierung und bildete Boroxid, das bei dieser Temperatur flüssig ist (Schmelzpunkt 450°C). Die Unterlage mit dem vorgesinterten Vlies wurde aus dem Ofen entfernt und auf Raumtemperatur abgekühlt. Nach dem Abkühlen ließ sich das Boroxid in warmem Wasser auflösen, wodurch das Vlies sich von der Unterlage löste.
  • Durch die Vorsinterung war bereits eine ausreichende mechanische Festigkeit entstanden, um das Vlies mit Platindrähten aufzuhängen. in diesem Stadium war jedoch das Vlies noch sehr zerbrechlich und musste mit großer Vorsicht behandelt werden. Mit einer Wasserstoff-Sauerstoff-Flamme wurde das Vlies auf Weißglut (schätzungsweise etwa 1200°C) erwärmt und 2–3 Minuten gehalten. Nach dieser Behandlung war die Festigkeit deutlich angestiegen. Die Festigkeit wurde ermittelt, indem eine Vliesronde (Durchmesser 95 mm) am Umfang fest gespannt und eine Stahlhalbkugel (Durchmesser 40 mm) bis zum Zerreißen des Vlieses eingedrückt wurde. Die maximal erreichte Kraft wurde mit 95 N gemessen. Im Vergleich dazu wurden 2 Vliese getestet, die durch Legen und Sintern aus gezogenen PtRh5-Drähten angefertigt wurden und ebenfalls ein Flächengewicht von 1500 g/mm2 hatten. Das erste Vlies wurde 10 min bei 1640°C im Ofen gesintert und wies eine Druckfestigkeit von 10 N auf. Das zweite Vlies wurde 12 h bei 1350°C gesintert und hatte eine Druckfestigkeit von 85 N. Das erfindungsgemäße Vlies konnte problemlos gehandhabt werden. Der Borgehalt der PtRh5-Legierung hatte sich auf < 0,001% abgereichert. Das Vlies wies eine Porosität von 91% auf.
  • Aus dem Vlies mit 1500 g/m2 Flächengewicht wurden 4 Ronden mit Durchmessern von jeweils 62 mm ausgestanzt. In einem Testreaktor zur Oxidation von Ammoniak zu Stickoxid wurden die Ronden unter einer Belastung 22,4 Tonnen Stickstoff pro Quadratmeter und Tag (t N/m2/d), einem Druck von 3,5 bar und einer Temperatur von 860°C erprobt. Zum Vergleich wurden in einem parallelen Reaktor 10 übliche Katalysatornetze, die durch das Wirken von 76 μm-Drähten aus PtRh5 hergestellt wurden, jeweils mit einem Flächengewicht von 600 g/m2, getestet.
  • Die Druckverluste der Vliese waren um den Faktor 1,4 höher als bei den Netzen, die Konzentrationen an Lachgas im Produktgas bei den Vliesen und den Netzen vergleichbar. Die Oxidationseffizienz der Vliese lagen unter den getesteten Bedingungen bei 96,2% und blieb während der gesamten Testzeit von 126,0 Stunden auf diesem Niveau. Die Oxidationseffizienz der Netze betrug zu Beginn des Tests 96,0% und sank im Laufe der Testzeit auf 95,5% ab.

Claims (5)

  1. Verfahren zur Herstellung von Fasern auf Edelmetallbasis mit bis zu 30 Gew.-% zusätzlichen Legierungsmetallen durch Ziehen der Fasern aus einer Schmelze, dadurch gekennzeichnet, dass der Schmelzpunkt des Metalls vor dem Ziehen der Fasern durch Zulegieren von Bor oder Phosphor um mindestens 400°C abgesenkt wird und aus den Fasern das Bor oder der Phosphor wieder entfernt wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Bor oder der Phosphor unter Schutzgasatmosphäre mit dem Metall gemischt werden.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Fasern zu einem Vlies oder Netz gesintert werden.
  4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Bor oder der Phosphor thermisch als Oxid entfernt wird.
  5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Fasern durch Schmelzextraktion hergestellt werden.
DE102008038611.1A 2008-08-12 2008-08-12 Metallfasern für Katalysatorvliese Expired - Fee Related DE102008038611B4 (de)

Priority Applications (23)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102008038611.1A DE102008038611B4 (de) 2008-08-12 2008-08-12 Metallfasern für Katalysatorvliese
TW098124125A TW201026386A (en) 2008-08-12 2009-07-16 Metal fibres for catalyst non-wovens
ARP090102814A AR072602A1 (es) 2008-08-12 2009-07-23 Fibras metalicas material no- tejido o malla uso de dichas fibras y procedimiento para producirlas
MX2011001462A MX2011001462A (es) 2008-08-12 2009-07-30 Fibras metalicas para productos no tejidos de catalizador.
US13/058,373 US8293678B2 (en) 2008-08-12 2009-07-30 Metal fibers for catalyst non-wovens
PCT/EP2009/005521 WO2010017894A2 (de) 2008-08-12 2009-07-30 Metallfasern für katalysatorvliese
AU2009281449A AU2009281449B2 (en) 2008-08-12 2009-07-30 Metal fibres for catalyst nonwovens
PE2011000139A PE20110656A1 (es) 2008-08-12 2009-07-30 Fibras metalicas para catalizador no tejido
JP2011522401A JP2011530655A (ja) 2008-08-12 2009-07-30 触媒不織布用の金属繊維
CA2729968A CA2729968A1 (en) 2008-08-12 2009-07-30 Metal fibres for catalyst nonwovens
CN2009801315063A CN102123803A (zh) 2008-08-12 2009-07-30 用于催化剂无纺布的金属纤维
EP09777543A EP2310156A2 (de) 2008-08-12 2009-07-30 Metallfasern für katalysatorvliese
UAA201101619A UA100758C2 (ru) 2008-08-12 2009-07-30 Нетканый материал или сетка из металлических волокон, их применение и способ их изготовления
EA201170324A EA201170324A1 (ru) 2008-08-12 2009-07-30 Металлические волокна для каталитических нетканых материалов
KR1020117002319A KR20110052590A (ko) 2008-08-12 2009-07-30 촉매 부직포용 금속 섬유
AP2011005564A AP2011005564A0 (en) 2008-08-12 2009-07-30 Metal fibres for catalyst nonwovens.
BRPI0917493A BRPI0917493A2 (pt) 2008-08-12 2009-07-30 fibras metalicas para nao tecidos acatlisadores
IL209976A IL209976A0 (en) 2008-08-12 2010-12-13 Metal fibres for catalyst nonwovens
CO10159120A CO6300852A2 (es) 2008-08-12 2010-12-17 Fibras metalicas para catalizador no tejido
CL2011000068A CL2011000068A1 (es) 2008-08-12 2011-01-11 Material no tejido o malla que consta de fibras de metales nobles que exihiben de 1 a 500 ppm por peso de boro o fosforo; uso de la malla para la produccion de oxido de nitrogeno o acido cianhidrico; y proceso para la produccion de fibras de metales nobles
ZA2011/01837A ZA201101837B (en) 2008-08-12 2011-03-09 Metal fibres for catalyst nonwovens
US13/495,204 US20120251430A1 (en) 2008-08-12 2012-06-13 Nitrogen oxide and hydrocyanic acid production method
US13/644,753 US20130040807A1 (en) 2008-08-12 2012-10-04 Non-woven material or netting of metal fibers

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102008038611.1A DE102008038611B4 (de) 2008-08-12 2008-08-12 Metallfasern für Katalysatorvliese

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE102008038611A1 DE102008038611A1 (de) 2010-02-25
DE102008038611B4 true DE102008038611B4 (de) 2014-12-24

Family

ID=41566632

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102008038611.1A Expired - Fee Related DE102008038611B4 (de) 2008-08-12 2008-08-12 Metallfasern für Katalysatorvliese

Country Status (21)

Country Link
US (3) US8293678B2 (de)
EP (1) EP2310156A2 (de)
JP (1) JP2011530655A (de)
KR (1) KR20110052590A (de)
CN (1) CN102123803A (de)
AP (1) AP2011005564A0 (de)
AR (1) AR072602A1 (de)
AU (1) AU2009281449B2 (de)
BR (1) BRPI0917493A2 (de)
CA (1) CA2729968A1 (de)
CL (1) CL2011000068A1 (de)
CO (1) CO6300852A2 (de)
DE (1) DE102008038611B4 (de)
EA (1) EA201170324A1 (de)
IL (1) IL209976A0 (de)
MX (1) MX2011001462A (de)
PE (1) PE20110656A1 (de)
TW (1) TW201026386A (de)
UA (1) UA100758C2 (de)
WO (1) WO2010017894A2 (de)
ZA (1) ZA201101837B (de)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102014226714A1 (de) 2014-12-19 2015-11-19 Heraeus Deutschland GmbH & Co. KG Katalysatorvlies
TWI744459B (zh) * 2017-01-16 2021-11-01 日商巴川製紙所股份有限公司 金屬纖維不織布
CN113457684A (zh) * 2021-06-30 2021-10-01 西部金属材料股份有限公司 一种非负载型甲醇重整制氢催化剂及其制备方法和应用
CN116446099B (zh) * 2023-03-13 2024-01-23 河北冀伽康新材料科技有限公司 一种合金钢材布料t恤衫的生产工艺

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2273716A (en) * 1990-06-04 1994-06-29 Tanaka Electronics Ind Bonding wire for semiconductor device
JPH0813064A (ja) * 1994-07-01 1996-01-16 Tokuriki Honten Co Ltd 白金材料
DE10105624A1 (de) * 2001-02-08 2002-10-02 Omg Ag & Co Kg Dreidimensionale, zwei-oder mehrlagig gestrickte Katalysatormetze für Gasreaktionen

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4014692A (en) * 1976-01-09 1977-03-29 Owens-Corning Fiberglas Corporation Platinum-rhodium alloys having low creep rates
DE3136303A1 (de) 1981-09-12 1983-04-14 Vacuumschmelze Gmbh, 6450 Hanau Vorrichtung fuer die herstellung von metallband aus einer schmelze
US4396577A (en) * 1981-10-09 1983-08-02 General Electric Company Cobalt-palladium-silicon-boron brazing alloy
ES2037959T3 (es) * 1988-10-12 1993-07-01 Johnson Matthey Public Limited Company Telas metalicas.
DE4300791A1 (de) * 1993-01-14 1994-07-21 Heraeus Gmbh W C Gewirk aus edelmetallhaltigen Drähten und Verfahren für seine Herstellung
DE19712625C2 (de) 1997-03-26 2003-02-20 Fraunhofer Ges Forschung Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung eines Faserformkörpers
DE19757093C2 (de) 1997-12-20 2000-11-30 Max Planck Inst Eisenforschung Verfahren und Vorrichtung zum kontinuierlichen Gießen von Drähten mittels einer rotierenden Kreisringnut
DE19945742C1 (de) 1999-09-24 2000-10-19 Daimler Chrysler Ag Metallfaser-Katalysator und Herstellungsverfahren hierfür
DE10000097C2 (de) 2000-01-04 2001-11-08 Fraunhofer Ges Forschung Verfahren und Vorrichtung zur Metallfaserherstellung nach dem Schmelzextraktionsverfahren
DE10040591C1 (de) 2000-08-15 2001-11-08 Heraeus Gmbh W C Verfahren zur Herstellung einer Beschichtung auf einem feuerfesten Bauteil und deren Verwendung
GB0425152D0 (en) * 2004-11-15 2004-12-15 Middlesex Silver Co Ltd Fabric structure

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2273716A (en) * 1990-06-04 1994-06-29 Tanaka Electronics Ind Bonding wire for semiconductor device
JPH0813064A (ja) * 1994-07-01 1996-01-16 Tokuriki Honten Co Ltd 白金材料
DE10105624A1 (de) * 2001-02-08 2002-10-02 Omg Ag & Co Kg Dreidimensionale, zwei-oder mehrlagig gestrickte Katalysatormetze für Gasreaktionen

Also Published As

Publication number Publication date
UA100758C2 (ru) 2013-01-25
US20110129406A1 (en) 2011-06-02
PE20110656A1 (es) 2011-09-16
AU2009281449A1 (en) 2010-02-18
AP2011005564A0 (en) 2011-02-28
US8293678B2 (en) 2012-10-23
AU2009281449B2 (en) 2013-02-07
EA201170324A1 (ru) 2011-08-30
WO2010017894A3 (de) 2010-06-10
US20120251430A1 (en) 2012-10-04
CO6300852A2 (es) 2011-07-21
US20130040807A1 (en) 2013-02-14
WO2010017894A2 (de) 2010-02-18
TW201026386A (en) 2010-07-16
CA2729968A1 (en) 2010-02-18
CN102123803A (zh) 2011-07-13
AR072602A1 (es) 2010-09-08
CL2011000068A1 (es) 2011-06-17
WO2010017894A4 (de) 2010-08-12
ZA201101837B (en) 2011-11-30
EP2310156A2 (de) 2011-04-20
KR20110052590A (ko) 2011-05-18
DE102008038611A1 (de) 2010-02-25
IL209976A0 (en) 2011-02-28
MX2011001462A (es) 2011-05-19
JP2011530655A (ja) 2011-12-22
BRPI0917493A2 (pt) 2015-12-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE838067C (de) Gesinterte Platinlegierung
EP0870844B1 (de) Dispersionsverfestigter Platin-Werkstoff, Verfahren zu seiner Herstellung und seine Verwendung
EP1964938B1 (de) Oxiddispersionsgehärteter, durch innere Oxidation hergestellter Pt, PtRh- oder PtAu-Werkstoff mit hohem Oxidanteil und guter Duktilität
EP1188844B1 (de) Durch feinverteilte, kleine Teilchen aus Unedelmetalloxid dispersionsverfestigter, goldfreier Platin-Werkstoff
DE19702465A1 (de) Tiegel zur Einkristall-Züchtung, Verfahren zu seiner Herstellung und seine Verwendung
DE102008038611B4 (de) Metallfasern für Katalysatorvliese
DE3039286C2 (de)
DE2413977B2 (de) Verfahren zum traenken eines poroesen koerpers mit einem traenkmetall
DE3438547C2 (de) Wärmebehandlungsverfahren für vorlegierte, zweiphasige Wolframpulver
EP1917370A1 (de) Draht aus oxiddispersionsgehärtetem pt-ir- und anderen legierungen mit verbesserter oberfläche für zündkerzenelektroden
DE102004024026A1 (de) Katalysator zur N2O-Zersetzung beim Ostwaldprozess
DE2924896A1 (de) Verfahren zur herstellung von platinmetallen
DE3341776A1 (de) Katalysator, verfahren zu seiner herstellung und seine verwendung
DE2454569A1 (de) Reaktionskathode
DE3102342A1 (de) &#34;legierung fuer den einsatz bei aggresiven umgebungsbedingungen&#34;
WO2013004637A2 (de) Verfahren zur herstellung einer porösen keramik
AT203022B (de) Verfahren zur Wiedergewinnung von Edelmetallen
DE881109C (de) Verfahren zur Herstellung eines Legierungspulvers fuer Massekerne
DE1533481C3 (de) Verfahren zur Verbesserung der mechanischen Eigenschaften eines dispersionsgehärteten Metalls oder einer Legierung aus der Gruppe Kupfer und Edelmetalle
DE102014226714A1 (de) Katalysatorvlies
CN104056623B (zh) 一种硝酸生产用无纺催化剂的制作方法
DE1533267B1 (de) Platinmetallegierung
DE2253192A1 (de) Verfahren zur herstellung eines fuer die fertigung von kontaktelektroden fuer vakuumschalter geeigneten werkstoffes
DD222474A3 (de) Schichtverbundwerkstoff fuer katalysatornetze fuer oxydations- und reduktionsreaktionen und verfahren zu seiner herstellung
DE2351989A1 (de) Hochtemperaturlegierung

Legal Events

Date Code Title Description
OP8 Request for examination as to paragraph 44 patent law
R082 Change of representative

Representative=s name: HANS-CHRISTIAN KUEHN, DE

Representative=s name: HANS-CHRISTIAN KUEHN, 63450 HANAU, DE

R081 Change of applicant/patentee

Owner name: HERAEUS DEUTSCHLAND GMBH & CO. KG, DE

Free format text: FORMER OWNER: W.C. HERAEUS GMBH, 63450 HANAU, DE

Effective date: 20111219

Owner name: HERAEUS MATERIALS TECHNOLOGY GMBH & CO. KG, DE

Free format text: FORMER OWNER: W.C. HERAEUS GMBH, 63450 HANAU, DE

Effective date: 20111219

R082 Change of representative

Representative=s name: KUEHN, HANS-CHRISTIAN, DE

Effective date: 20111219

R016 Response to examination communication
R018 Grant decision by examination section/examining division
R082 Change of representative

Representative=s name: KUEHN, HANS-CHRISTIAN, DE

R081 Change of applicant/patentee

Owner name: HERAEUS DEUTSCHLAND GMBH & CO. KG, DE

Free format text: FORMER OWNER: HERAEUS MATERIALS TECHNOLOGY GMBH & CO. KG, 63450 HANAU, DE

Effective date: 20150323

R082 Change of representative

Representative=s name: KUEHN, HANS-CHRISTIAN, DE

Effective date: 20150323

R020 Patent grant now final
R119 Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee