專利名稱：有電弧噴涂基材的催化劑部件及其制備方法
有電孤噴涂基材的催化劑部件及其制備方法本申請是申請?zhí)枮?980640. 3 (PCT/US99/09591 )、申請?jiān)粸?1999年4月30日、發(fā)明名稱為"有電孤噴涂基材的催化劑部件及其 制備方法"的中國發(fā)明專利申請的分案申請。相關(guān)申請的相互參照本申請書為Michael P. Galligan等于1998年5月1日提交的 題目為"有電孤噴涂基材的催化劑部件及其制備方法"的共同未決的 美國專利申請No. 09/071663的部分繼續(xù)申請，上述申請書在這里作 為參考并入，以及為Michael P. Galligan等于1999年4月16日提 交的題目為"有電弧噴涂基材的催化劑部件及其制備方法"的共同未 決的美國專利申請No. 09/293216的部分繼續(xù)申請，上述申請書在這 里作為參考并入，并且它也是所述的美國專利申請No. M/071"3的部分繼續(xù)申請。 發(fā)明背景 發(fā)明范圍本發(fā)明涉及有催化作用的基材，也就是涉及含有上面涂有催化材 料的基材的催化劑部件，以及涉及制備這樣的有催化作用的基材的方 法。更具體地說，本發(fā)明涉及含有用金屬錨層涂覆的基材的有催化作 用的基材，金屬錨層使催化材料對基材的附著性增加或使催化劑部件 在金屬容器中的安裝更容易。相關(guān)技術(shù)1993年4月20日頒發(fā)給I. V. Gorynin等的US 5204302題目為 "催化劑組合物及其制備方法"，下文稱為"，302專利"。，302 專利公開了一種負(fù)載在金屬基材上的多層催化劑材料。金屬基材(第4 列，第64—68行)可為任何一種熱穩(wěn)定的金屬，包括不銹鋼和低合金 鋼，，302專利指出，不管使用什么類型的基材，粘合層的性能沒有明顯的差別。正如在該專利的圖l和第4列、第32行以下各行中描述 的，使用火焰噴涂或等離子體噴涂設(shè)備(圖2和第5列、第32行以下 各行)將附著的亞層12涂覆到金屬基材11上，它在實(shí)斷面中表示為致 密(實(shí)心的)板狀結(jié)構(gòu)。附著的亞層12含有由許多金屬配對中任何一種 (包括鋁和鎳)形成的自粘合的金屬間化合物，如在，302專利的第5 列、第1 —6行描述的。據(jù)說火焰或等離子體噴涂操作的高溫通過基材 11和亞層12的材料穿過其界面的擴(kuò)散產(chǎn)生擴(kuò)散層(

圖1中的13)(第4 列、第37 — 41行)。將催化活性層14 (圖l)噴涂到亞層12上；隨著不 斷遠(yuǎn)離界面，形成催化活性材料的含量不斷增加的梯度組成(第5歹'J、 第7 —24行)。催化活性層可為氧化鋁、優(yōu)選v-氧化鋁；還可含有指 定的金屬氧化物穩(wěn)定劑，例如CaO、 "203等以及金屬氧化物催化材料， 例如Zr02、 06203等。多孔層18 (圖1和第5列、第25 —32行)含有某 些催化活性組分和過渡金屬氧化物作為成孔化合物的例如MnC03、 Na2C03等的分解產(chǎn)物，估計(jì)當(dāng)成孔化合物熱分解時(shí)(參見第7列、第37 — 45行)，由碳酸鹽或氫氧化物放出氣體，由此成孔化合物形成孔(第7 列、第40—45行)。正如在第5行、第44行以下各行和第7列、第 37行以下各行描述的，亞層12、催化活性層14和多孔層18可用連續(xù) 等離子體噴涂操作涂覆，其中按預(yù)選的次序和預(yù)選的間隔將不同的粉 末21、 28和33(圖2)送入等離子體噴涂。優(yōu)選用磁濺射法將任選的活 化劑涂層19涂覆到多孔層上(參見第4列、第56—63行和第8列、第 24行以下各行)。1977年6月7日頒發(fā)給H. S. Rondeau的US4027367題目為"鎳 鋁合金和鎳鈦合金的噴涂粘合"，下文稱為"，367專利"，在這里 作為參考并入。，367專利公開了一種通過將金屬組分絲送入電弧噴 槍進(jìn)行自粘合材料具體地說是鎳鋁合金或鎳鈦合金的電弧噴涂方法 (第1列、第6 —13行)。，367專利從第1列、第25行開始提出燃燒 火焰噴槍例如送入氧和乙炔的噴槍使送入火焰的粉末熔融。據(jù)說這樣 的燃燒火焰噴槍在相對低的溫度下操作，它常常不能噴涂熔點(diǎn)大于 5000。 F(2760。C)的材料。，367專利還提出(第1列、第32行開始)，等離子體弧噴槍是最貴類型的熱噴涂設(shè)備，它比燃燒型火焰噴槍產(chǎn)生高得多的溫度，高達(dá)約30000° F(16649。C)。在，367專利中進(jìn)一步指 出，等離子體弧噴槍需要用于產(chǎn)生等離子體的惰性氣體源以及對氣體 流速和用于適合操作的電源的極準(zhǔn)確的控制。相反，從第l列，第39 行開始，說明電弧噴槍僅需要電源和供應(yīng)壓縮空氣或其他用于霧化和 推動在電弧中熔融的材料到基材或靶材上的氣體。從第5列、第28 行開始列舉了用鎳鋁合金或鎳鈦合金的金屬絲進(jìn)料電弧噴涂到適合的 基材上的應(yīng)用，基材包括光滑的鋼和鋁基材，但是未提到開放的、多 孔的或蜂窩型的基材或陶瓷基材，也未提到將制得的制品用作催化材 料的載體。授予Ball的1963年11月19日的US 3111396 (下文稱"，396 專利")公開了一種制備多孔金屬材料或"金屬泡沫體"的方法?；?上，該法包括制成多孔的有機(jī)結(jié)構(gòu)物例如網(wǎng)、布或固化的泡沫體結(jié)構(gòu) 物例如開孔海綿；用粉末金屬在液體媒液中的流體懸浮液浸漬該結(jié)構(gòu) 物；干燥和加熱經(jīng)受漬的結(jié)構(gòu)物，以便除去液體媒液；然后進(jìn)一步加 熱有機(jī)結(jié)構(gòu)物使它分解并使金屬粉末燒結(jié)成連續(xù)形式。生成的金屬結(jié) 構(gòu)物雖然在制備過程中未泡沫化，但仍稱為泡沫結(jié)構(gòu)物，因?yàn)樗淖?終結(jié)構(gòu)類似泡沫材料的結(jié)構(gòu)。SAE(汽車工程師協(xié)會)技術(shù)論文971032由Arun D. Jatkar在國 際會議和博覽會，底特律，密歇根，1997年2月24 —27日發(fā)表，題 目為"汽車催化轉(zhuǎn)化器用新型催化劑載體結(jié)構(gòu)物"。這篇論文公開了 金屬泡沫體作為汽車催化劑基材的應(yīng)用。該論文描述了各種金屬泡沫 體作為催化劑基材的應(yīng)用，并指出由于在汽車廢氣催化劑的環(huán)境中遇 到的腐蝕問題，由純鎳或鎳-鉻合金制成的泡沫體都不能成功用作汽車 催化劑的基材。據(jù)說由FeCrAlloy和ALFA-IV⑧鐵素體不銹鋼粉末制成 的金屬泡沫體對于用作汽車催化劑的基材是成功的，至少在初步試驗(yàn) 中是這樣。將有貴金屬負(fù)栽量的陶瓷高比表面積涂層沉積到AstroMet 公司生產(chǎn)的ALFA-IV⑧金屬泡沫體盤上。高比表面積涂層含有Y-氧化 鋁和氧化鈰，其上分散有比例為4 : 1的鉑和銠，使負(fù)載量為40克貴金屬/英尺3泡沫體負(fù)栽的催化劑。據(jù)說這樣的有催化作用的基材在處 理烴類排放物中是有效的。Pestryakov等在先進(jìn)材料雜志，1994， 1 (5) 471 — 476中發(fā)表的題 為"基于泡沫金屬的催化劑"中提出泡沫金屬作為催化中和汽車發(fā)動 機(jī)廢氣的催化材料的載體基材的應(yīng)用。推薦通過直接沉積在泡沫栽體 上的方法將高表面積氧化鋁的中間層用于金屬泡沫體和催化材料之 間。除了提高基材的表面積外，氧化鋁還能防止基材表面腐蝕。EMITECH， GmbH的Reck等的題為"用于客車、二輪車和三輪車的 催化轉(zhuǎn)化器的金屬基材和熱管"的SAE論文962473強(qiáng)調(diào)催化轉(zhuǎn)化器和 熱管用于處理小型摩托車和摩托車(特別是那些有兩沖程發(fā)動機(jī)的)廢 氣的應(yīng)用。大家熟悉的用于催化材料的金屬絲網(wǎng)載體的供應(yīng)商OptiCat銷售 在金屬絲網(wǎng)上已經(jīng)等離子體噴涂形成粗糙表面的金屬絲網(wǎng)，以改進(jìn)沉 積在上面的催化材料的附著性。為了將催化材料附著到金屬基材上，現(xiàn)有技術(shù)的努力包括使用含 鋁的鐵基合金。將該合金形成基材結(jié)構(gòu)中，并在氧化條件下熱處理。 鋁氧化，形成氧化鋁晶須，從基材表面突出出來，被認(rèn)為能為催化材 料提供錨定。為了這一目的，其他合金元素例如鉿用在鐵基金屬中已 知在氧化處理時(shí)也得到這樣的晶須。發(fā)明概述本發(fā)明涉及應(yīng)用電弧噴涂將金屬噴涂到用于制備催化劑部件的 各種基材上的應(yīng)用。本發(fā)明的一個(gè)方面涉及一種含有通過電弧噴涂將錨層(anchor layer )沉積在其上的載體基材和沉積在該金屬錨層上的催化材料的催 化劑部件。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，錨層可通過電弧噴涂選自Ni、 Ni/Al、 Ni/Cr、 Ni/Cr/Al/Y、 Co/Cr、 Co/Cr/Al/Y、 Co/Ni/Cr/Al/Y、 Fe/Al、 Fe/Cr、 Fe/Cr/Al、 Fe/Cr/Al/Y、 Fe/Ni/Al、 Fe/Ni/Cr、 300系列不銹 鋼、400系列不銹鋼及其兩種或兩種以上的混合物的金屬原料來沉積。在一個(gè)實(shí)施方案中，錨層可含鎳和鋁。在錨層中，鋁可為鎳和鋁的總重的約3至10%、任選約4至6%。根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，可將催化材料沉積在錨層上。催化材 料可含有難熔的金屬氧化物載體， 一種或多種催化金屬組分分散在該載體上。任選的是，基材可包括至少兩個(gè)不同密度的區(qū)域，其上可有不同的催化材料的有效載量。兩個(gè)區(qū)域可為泡沫金屬、金屬絲網(wǎng)和/或波紋 金屬箔蜂窩狀基材。廢氣處理設(shè)備可包括這里所描述的連接到內(nèi)燃機(jī)的廢氣流路中 的催化劑部件。在一類實(shí)施方案中，催化劑部件的基材可包括內(nèi)燃機(jī) 廢氣排放前它流過的導(dǎo)管的內(nèi)表面。本發(fā)明另一廣義方面涉及一種含有載體和分散在載體上的催化 材料的催化劑部件，所述的載體包括選自泡沫金屬基材和蜂窩狀整體 基材的開放式基材并具有通過熱噴涂分布在基材上的錨層。在一特定 的實(shí)施方案中，基材可為有3—80個(gè)孔/英寸(ppi)的泡沫金屬。另一 方面，泡沫金屬基材可有3—30ppi或3—10ppi，或者10—80ppi。任 選的是，泡沫金屬基材的密度為制作它的金屬的密度的約6%。在本發(fā)明的催化劑部件中的載體基材可為金屬基材或陶瓷基材 或兩者的組合。本發(fā)明還提供一種制備催化劑部件的方法。該法包括通過電弧噴 涂將金屬原料沉積到基材上，以便在基材上得到金屬錨層；以及將催 化材料沉積到該錨層上。任選的是，催化材料也可通過與電弧噴涂不 同的方法沉積。催化材料的沉積可包括用含有一種或多種催化組分分 散在上面的難熔金屬氧化物載體的催化材料涂覆金屬錨層。任選的是，的溫度下電孤噴涂熔融的金屬原料，例如在不大于約10000° F的電弧 溫度下電孤噴涂熔融的金屬。本發(fā)明提供的另 一方法涉及一種制備催化劑部件的方法，該法包 括將金屬原料電弧噴涂到至少一種基材上，以便得到至少一種錨層涂覆的基材；將一種或多種催化活性組分分散在上面的體相難熔金屬氧 化物組成的催化材料沉積在所述至少一種錨層涂覆的基材上，以便得 到至少一種有催化作用的基材；以及將所述至少一種有催化作用的基 材結(jié)合到其結(jié)構(gòu)確定入口和出口的殼體中，從而在入口和出口之間構(gòu) 成和放置所述至少一個(gè)有催化作用的基材，在入口和出口之間確定許 多流體流動通道。所以，本發(fā)明可提供這樣一種廢氣處理設(shè)備，它包括一種有催化 作用的基材，它包括有許多流體流動通道通過它的和其上有電孤噴涂 的錨層的金屬基材?？赡苡谐练e在錨層上的催化材料，該催化材料包 括一種或多種催化活性金屬組分分散在上面的體相難熔金屬氧化物。 可將有該催化作用的基材裝在有入口和出口的金屬容器中，并放在入口和出口之間，因此至少一部分在入口和出口之間通過金屬容器的流 體被強(qiáng)制流過流體流動通道，從而與有催化作用的金屬基材接觸。可 將有催化作用的金屬基材成形和放置在金屬容器內(nèi)，因此使基本上所 有在入口和出口之間通過金屬容器流動的流體被強(qiáng)制流過流體流動通 道，從而與有催化作用的金屬基材接觸。本發(fā)明還提供一種通過廢氣流與這里所述的催化劑部件接觸來 處理發(fā)動機(jī)廢氣流的方法。本發(fā)明還提供一種制備與安裝容器一致的催化劑部件的方法，該 法包括將錨層沉積到易彎曲的基材上，以便得到錨層涂覆的基材；將 催化材料沉積到該基材上；以及在至少一錨層沉積在上面以后將基材 再成型，以便與容器一致。錨層的沉積可包括將金屬原料熱噴涂到基 材上，例如通過電弧噴涂和/或等離子體噴涂。該法可任選包括催化材 料沉積在上面以后將基材再成型。使基材與容器一致的步驟可包括將 基材插在容器中。本發(fā)明可對各種使用有廢氣處理設(shè)備的小型發(fā)動機(jī)和柴油發(fā)動 機(jī)驅(qū)動的設(shè)備提供改進(jìn)，其改進(jìn)在于，廢氣處理設(shè)備包含這里描述的 催化部件。這樣的發(fā)明包括但不限于摩托車、割草機(jī)、燃?xì)鈩恿Πl(fā)電 機(jī)、碎石增壓機(jī)等。附圖簡介圖1A—1D為放大倍數(shù)分別為38倍、55倍、152倍和436倍的沒有錨層沉積在上面的泡沫金屬基材的顯微照片；圖2A—2D為放大倍數(shù)分別為38倍、55倍、153倍和434倍的有電弧噴涂的錨層的泡沫金屬基材的顯微照片；圖2E—2G為放大倍數(shù)分別為500倍、1510倍和2980倍的平板金屬基材和電弧噴涂在基材上的錨層的橫截面顯微照片； 圖2H為多孔的管狀金屬基材的正視圖； 圖2I為本發(fā)明含有圖2H的基材的催化部件的正視圖； 圖2J為本發(fā)明有噴涂在上面的錨層的金屬絲網(wǎng)基材的示意圖； 圖3A為本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案有電弧噴涂在上面的錨層的金屬基材的示意橫截面圖；圖3B為加工成波紋結(jié)構(gòu)并放置在另一噴涂過的基材上以后的圖3A基材的示意橫截面圖；圖3C為再加工使基材巻成蜂窩狀物以后的圖1B基材的示意橫截面圖；圖3D為說明本發(fā)明一特定實(shí)施方案制備催化劑部件的示意流程圖；圖3E為說明用于本發(fā)明的斜波紋長條片斷的平面圖； 圖3F為圖3E中所示的波紋長條放大的局部側(cè)面剖視圖； 圖3G為說明由折疊圖3E所示的長條形成的蜂窩狀載體芯子的透 視圖；圖3H為說明芯子與套管的組件的分解透視圖； 圖31為圖3G所示的芯子的放大局部側(cè)視圖； 圖3J為類似圖3I的放大局部側(cè)視圖，但說明組裝以后的芯子和 套管；圖3K為說明將本發(fā)明的芯子插入套管的優(yōu)選方式的局部橫截面圖；圖3L為說明組裝以后經(jīng)組裝的芯子和套管的擠壓操作的橫截面圖；圖3M為說明將芯子和套管組裝的另一供選擇方式的平面圖； 圖3N為說明完成組裝以后圖3M的芯子和套管的平面圖； 圖3P為說明本發(fā)明的蜂窩狀栽體產(chǎn)品的平面圖； 圖3Q為圖11中說明的栽體的側(cè)視圖；圖3R、 3S、 3T和3U為可在本發(fā)明中制備的和使用的另一供選擇 的芯子結(jié)構(gòu)的平面圖；圖4A為裝有包括本發(fā)明一實(shí)施方案的催化部件的廢氣處理設(shè)備 的小型發(fā)動機(jī)的消音器的示意橫截面圖；圖4B為圖4A的設(shè)備中A部分的示圖；圖5為本發(fā)明另一實(shí)施方案有錨層沉積在其光滑的外表面上的陶瓷蜂窩狀基材的透視圖；圖6A為本發(fā)明有兩個(gè)不同密度的泡沫金屬區(qū)域的廢氣處理設(shè)備 的示意橫截面圖；圖6B為本發(fā)明另一實(shí)施方案安裝在錐形套管中的經(jīng)涂覆的泡沫金屬基材的示意橫截面圖；圖6C為本發(fā)明一實(shí)施方案用于催化劑部件的安裝套管的示意正 視圖；圖6D為沿6D—6D線所取的圖6C套管的示意橫截面圖； 圖7A為裝有本發(fā)明的催化劑部件的小型發(fā)動機(jī)驅(qū)動的兩輪拖拉 機(jī)的透^L圖；圖7B為裝有本發(fā)明的催化劑部件的摩托車的示意正視圖； 圖7C為裝有本發(fā)明的催化劑部件的多用途發(fā)動機(jī)(utility engine)的汽油發(fā)電機(jī)的示意透視圖。 發(fā)明詳述和優(yōu)選實(shí)施方案本發(fā)明涉及通過將金屬錨層熱噴涂到基材上的方法制備用于催 化材料的載體。然后可將催化材料沉積在該栽體上。本發(fā)明一個(gè)廣義方面涉及熱噴涂用于將金屬錨層涂覆到有開放 式結(jié)構(gòu)的基材上，即"開放式基材"。開放式基材形成有許多小眼、孔、孔道或類似的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，它們使液體和/或氣體以紊流的方式或基的每單位總體積有高的表面積，例如說使流體在基材中有高傳質(zhì)區(qū)的 特征結(jié)構(gòu)。相反，致密的基材例如板、管、箔等每單位通過基材的流 路的總體積有相對小的表面積，不管基材是否打孔，并且基本上不破 壞經(jīng)其流動的層流。開放式基材可以許多種形式和結(jié)構(gòu)提供，例如包 括蜂窩狀整體物、紡織網(wǎng)或無紡網(wǎng)、襯墊纖維制品、泡沫的或網(wǎng)狀的 或格狀的三維結(jié)構(gòu)物等。因?yàn)檫@些結(jié)構(gòu)物比致密的基材有更高的表面 積以及因?yàn)樗鼈兡茏屃黧w通過它流動，因此它們特別適合用于制備催 化處理液體或氣體稀釋的材料的催化劑部件。本發(fā)明的這一廣義方面 涉及熱噴涂法，通常包括等離子體噴涂、單絲等離子體噴涂、高速氧燃料(oxy-fuel)噴涂、燃燒金屬絲和/或粉末噴涂、電弧噴涂等，它 們以前都未用于開放式基材。熱噴涂未用于開放式基材的一個(gè)原因是 這樣一種看法為了得到很好的結(jié)果，基本上所有要噴涂的基材表面 都必需相對噴涂頭可接近即噴涂頭"可見"的位置，而開放式基材有 如此大的表面積不能用這種方式接近，也就是開放式基材有這樣高比 例的表面積不能被噴涂頭接觸到(即其視線之外)，從而不能得到令 人滿意的噴涂。但是，本發(fā)明揭示，事實(shí)上開放式基材可用熱噴涂法 得到令人滿意地涂覆。本發(fā)明的另一方面由這樣一發(fā)現(xiàn)產(chǎn)生金屬(如在這里使用的和 在權(quán)利要求書中使用的，該術(shù)語包括各金屬的混合物，包括但不限于 金屬合金、假合金和其他的金屬間組合物)在金屬基材或陶瓷基材上的 電弧噴涂例如雙金屬絲電弧噴涂可得到在催化劑部件領(lǐng)域中作為催化 材料的栽體有意想不到優(yōu)越實(shí)用性的結(jié)構(gòu)物，不管基材是開放式基材 還是致密的基材。雙金屬絲電弧噴涂(在這里包含術(shù)語"金屬絲電弧噴 涂，，和更廣義的術(shù)語"電弧噴涂")是一種已知的方法，如上面提及的 US 4027367所述，該專利在這里作為參考并入。簡介地說，在雙金屬 絲電弧噴涂法中，兩種原料金屬絲作為兩種消耗電極。這些金屬絲當(dāng) 它們以類似金屬絲火焰槍的方式送入噴槍的噴嘴時(shí)彼此是絕緣的。金屬絲相遇在噴嘴中產(chǎn)生的氣流的中心。在金屬絲之間引發(fā)電弧，通過 金屬絲流過的電流使其末端熔融。通過噴嘴送入壓縮的霧化氣體，通 常為空氣，并穿過電弧區(qū)，剪切出熔融的金屬滴，形成噴射流，并被 推到基材上。只有金屬絲原料可用于電弧噴涂體系，因?yàn)樵媳匦枋?導(dǎo)電的。由噴槍產(chǎn)生的高的顆粒溫度在金屬基材上的沖擊點(diǎn)處產(chǎn)生微 小的焊接區(qū)。因此，這樣的電弧噴涂涂層(本文有時(shí)稱為"錨層")具 有良好的結(jié)合強(qiáng)度和對基材有極好的附著性。在金屬絲電弧噴涂中的主要操作參數(shù)包括電弧的電壓和電流強(qiáng)度、霧化氣體的壓縮、噴嘴結(jié)構(gòu)和離基材的距離。電壓通常為18 —40 伏，代表性的為28 — 32伏；電流為約100至400安培?？蓪㈧F化氣體 壓縮到約30至70磅/英寸2。噴嘴結(jié)構(gòu)(例如縫口或十字口)和噴涂類 型隨所希望的錨層的性質(zhì)變化，或可選擇與其他參數(shù)或基材的特性相 適應(yīng)。從基材到噴嘴的適合距離一般為約4至IO英寸。另一操作參數(shù) 為原料的噴涂速度，其典型例子為100磅/小時(shí)/100安培(4. 5公斤/ 小時(shí)/100安培)。另一參數(shù)為涂覆率或原料消耗率，給出一個(gè)特定的 例子，它可為0. 9盎司/英尺70. OOl英寸錨層厚度。(通常有70%(例 如對板的噴涂)或更小的沉積效率。)電弧噴涂涂層比其他熱噴涂法的涂層通常更難以精制(例如研 磨)，并且通常有更高的噴涂速率。不同電極金屬絲可用來產(chǎn)生含有兩 種或兩種以上不同金屬材料的錨層，稱為"假合金"。任選的是，反 應(yīng)性氣體可用來霧化熔融的原料以改變涂覆的錨層的組成或性質(zhì)。另 一方面，使用惰性氣體或至少一種不含氧或其他氧化物質(zhì)的氣體可能 是有好處的。例如，氧可使金屬基材的表面氧化或在原料中引起氧化， 從而削弱錨層和基材之間的粘合。根據(jù)本發(fā)明，通過使用但不限于以下金屬和金屬混合物原料可將 不同組成的錨層沉積在基材上Ni、 Ni/Al、 Ni/Cr、 Ni/Cr/Al/Y、 Co/Cr、 Co/Cr/Al/Y、 Co/Ni/Cr/Al/Y、 Fe/Al、 Fe/Cr、 Fe/Cr/Al、 Fe/Cr/Al/Y、 Fe/Ni/Al、 Fe/Ni/Cr、 300系列不銹鋼、400系列不銹鋼，以及任選它 們的 一種或多種的混合物。本發(fā)明適用于金屬絲電弧噴涂到基材上的金屬的一個(gè)具體的例子是鎳/鋁合金，它通常含有至少約90%(重量)鎳 和約3至10°/。(重量)鋁、優(yōu)選約4至6%(重量)鋁。這樣的合金可含有 少量這里稱為"雜質(zhì)"的其他金屬，其總量不大于合金的約2%。 一種 優(yōu)選的具體原料合金含有約95%鎳和5%鋁，其熔點(diǎn)為約2642° F。為 了不同的目的，某些這樣的雜質(zhì)可含在合金中，例如加工助劑，它使、;發(fā)明的'二個(gè)方;是由這樣一發(fā)2得^出，將金屬電弧噴涂到金屬 基材上可得到比具有用其他方法涂覆的金屬錨層的載體有意想不到更 優(yōu)越的催化材料的載體。已觀測到催化材料要比附著到?jīng)]有涂覆中間 層的基材的載體上更好地附著到有電弧噴涂錨層的栽體上，甚至比附 著到有等離子體噴涂法沉積的金屬層的基材的栽體上更好。本發(fā)明以 前，沉積在基材和催化材料之間有或沒有中間層的金屬基材上的催化 材料常常不能十分好地附著到基材上，得到商業(yè)上可接受的產(chǎn)品。例 如，有等離子體噴涂的金屬中間層和有涂覆到中間層上的催化材料的 金屬基材不能保留住催化材料，這些催化材料在日常操作時(shí)剝落，顯 然是由于中間層與基材的粘合受損壞。觀測到在其他載體上的催化材 料在正常使用時(shí)剝落，顯然是由于受到高的氣流速率、熱循環(huán)、高溫 物流和廢氣流的其他組分的侵蝕性接觸、振動等的作用。所以，本發(fā) 明通過提高催化材料耐用性改進(jìn)了含有負(fù)栽在載體基材上的催化材料 的催化劑部件的耐用性。也可將這樣的催化劑部件用于象渦輪增壓器 這樣的敏感設(shè)備的上游位置，這樣的設(shè)備會由于現(xiàn)有技術(shù)催化劑部件 的催化材料和/或錨層材料剝落而損壞。令人吃驚的是，申請人發(fā)現(xiàn)，金屬噴涂在金屬基材上的電弧噴涂 (其中金屬絲電弧噴涂是一特定的實(shí)施方案)相對于等離子體噴涂在生 成的錨層和基材之間產(chǎn)生更好的粘合。據(jù)認(rèn)為電弧噴涂的錨層有至少 兩個(gè)與用等離子體噴涂涂覆的錨層不同的特點(diǎn)更好的錨層-金屬基材 界面粘合以及高度不規(guī)則的表面或"粗糙"表面。據(jù)認(rèn)為，錨層-金屬 基材界面粘合可能是在界面處進(jìn)行的噴涂的金屬和金屬基材之間的擴(kuò) 散的結(jié)果，盡管金屬絲電弧噴涂在相對低的溫度下進(jìn)行。例如，電孤溫度可能不大于10000° F。在這樣的情況下，預(yù)計(jì)熔融的原料的溫度 不大于約5000。 F、優(yōu)選1000—4000。 F、更優(yōu)選不大于約2000。 F。 還認(rèn)為這樣的低溫是造成特別不平的錨層表面的原因，因?yàn)閲娡康牟?料在基材上(無論金屬或是陶瓷)如此迅速地冷卻到凝固溫度，以致它 在基材表面上沒有明顯流動，所以不會變平。而是凝固成不規(guī)則的表 面結(jié)構(gòu)。因此，錨層的表面有粗糙的外形，為沉積在上面的催化組分 和材料提供了很好的實(shí)際錨定。粗糙的外形看來是"柱狀物形成"的 結(jié)果，由原料的一個(gè)熔融的液滴在另一液滴頂端上連續(xù)的沉積和凝固 形成小的柱狀的結(jié)構(gòu)。電弧噴涂法可用于在各種基材上形成錨層，這些基材可改變其組 成和/或物理結(jié)構(gòu)。例如，基材可為開放式基材或致密的基材；它可為 金屬板、管、箔、絲、絲網(wǎng)、剛性的或可展延的泡沫金屬等，陶資結(jié) 構(gòu)物或其兩種或兩種以上的組合物。噴涂的金屬與基材金屬的匹配看 來是不重要的。正如上述，泡沫金屬可提供一種用于本發(fā)明的開放式基材的物 質(zhì)。制備泡沫金屬的方法在本專業(yè)中是已知的，正如上面討論的US 3111396證明的，以及泡沫金屬作為催化材料的栽體的應(yīng)用在本專業(yè) 中已提出，如上述SAF技術(shù)論文971032 (上面所引)和Pestryakov等 的雜志論文(上面所引)認(rèn)識到的。泡沫金屬可用各種方法表征，其中 一些方法涉及布置金屬的初始有機(jī)基質(zhì)的性質(zhì)。在本專業(yè)中認(rèn)識的泡 沫金屬基材的某些特征包括泡孔尺寸、密度、自由體積和比表面積。 例如，表面積可為與泡沫體基材有相同大尺寸的致密基材的1500倍。 正如Pestryakov等提出的，適用作催化劑部件的載體的泡沫金屬基材 的平均泡孔直徑可在0.5 — 5毫米范圍內(nèi)，它們的自由體積可為約80 至98%，例如泡沫基材占有的3—15%體積可由金屬構(gòu)成。基材的孔隙 率可為3—80ppi，例如3—30ppi或3—10ppi或另一方面為10— 80ppi。例如，已發(fā)現(xiàn)有5ppi的金屬泡沫體適用作摩托車發(fā)動機(jī)用催 化劑部件的催化材料的載體。在10—80ppi的例證性范圍內(nèi)，其他特 性例如每平方英寸的泡孔數(shù)可在100—6400范圍內(nèi)變化和估計(jì)的網(wǎng)徑可在O. Ol至O. 004英寸范圍內(nèi)變化。這樣的泡沫體可有開孔網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)， 以網(wǎng)狀的/相互連接的網(wǎng)前體為基礎(chǔ)。它們的表面積通常隨孔隙率從大 約700米7英尺3泡沫體(在大約10ppi下)增加到4000米7英 尺 3(在大約60ppi下)等。其他適合的泡沫金屬基材的表面積為約200英 尺7英尺3泡沫金屬(在約10ppi下)至約1900英尺7英尺3(在約80ppi 下)。 一種這樣的基材在厚度為約1.6 ±0.2毫米和孔隙率為110ppi 下的比重為500克/米2。它們的體積密度可為0. l — O. 3克/厘米3。可 將泡沫金屬板巻壓、層壓等，制成任何所需尺寸的基材。可用它實(shí)施本發(fā)明的泡沫鎳為商購的約1.6毫米厚的擠壓成型 板。其縱向拉伸強(qiáng)度可至少為3公斤/厘米2，而橫向?yàn)?%。在1.3— 2. 5毫米的厚度下，其比重為350—1000克/米2，而孔徑為60—110 個(gè)孔/英寸(Ppi)。 一種特定材料的比重為500克/米2和孔徑為80ppi。一種適合用于本發(fā)明的泡沫金屬基材的密度為約6%。泡沫金屬基 材可由各種金屬制成，包括鐵、鈦、鉭、鎢、貴金屬、普通可燒結(jié)的 金屬(例如銅、鎳、青銅等)、鋁、鋯等及其組合物和合金(例如鋼、不 銹鋼、Hastalloy、 Ni/Cr、因科內(nèi)爾(Inconel ) (Ni/Cr/Fe)和Monel (Ni/Cu)。不銹鋼泡沫體是對板狀基材和更貴的合金泡沫體例如FeCrAlloy (FeCrAl)的一種良好的低價(jià)的替換物。Pestryakov等指出，純泡沫金屬的比表面積等于約0. 01 —0.1米 7克，但這不足以生產(chǎn)用于在反應(yīng)動力學(xué)區(qū)進(jìn)行的各種催化過程的活 性催化劑。所以，他們推薦通過將表面積為20—50米7克的Y-氧化 鋁直接沉積在泡沫金屬上來提高比表面積，雖然他們指出低表面積的 泡沫金屬可用于高溫外擴(kuò)散過程。而本發(fā)明提出將優(yōu)選含有鋁化鎳的 金屬錨層不釆用熱噴涂而釆用例如電弧噴涂到金屬泡沫基材上。為了說明按本發(fā)明涂覆的錨層表面與沒有錨層的金屬基材表面 的明顯差別，在這里涉及到圖1A至圖1D,并與圖2A至圖2D比較。 圖1A至1D為在不同放大倍數(shù)下拍攝的泡沫金屬基材的照片。這些圖 表明基材具有平滑表面的三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。相比較，圖2A至2D為將錨層電弧噴涂在上面以后在相應(yīng)的放大倍數(shù)下拍攝的泡沫金屬基材的照片。圖1A至1D與相應(yīng)的圖2A至2D的肉眼比較說明將錨層電弧噴涂 到基材上得到粗糙的表面，正如這里所述。圖2E、 2F和2G表示分別 在500倍、1510倍和2980倍放大倍數(shù)下拍攝的高溫鋼板基材100和 電弧噴涂在上的鋁化鎳錨層110的斷面圖。正如由這些圖證明的，錨 層110在基材100上提供了高度不規(guī)則的表面。因此，相對于未噴涂 的基材來說，錨層110有效地提高了催化材料可沉積在栽體上的表面 積，它提供了一些結(jié)構(gòu)特性例如裂縫、岬角等，它們有助于防止催化 材料從錨層上剝落。圖2E至2G說明電弧噴涂法的相對低的溫度使用 于錨層的金屬原料沉積在基材上，在這樣的溫度下當(dāng)原料沖擊在基材 上時(shí)使它凝固，而不是仍然是熔融的并流動成更平滑的結(jié)構(gòu)。開放式基材的另 一類型可用紡織金屬絲網(wǎng)或無紡金屬絲網(wǎng)提供。 本發(fā)明使用的紡織金屬絲網(wǎng)可以任何適合的組織形式制成，例如平紋、 斜紋、平紋Dutch編織形式、斜紋Dutch編織形式、鉤編等。金屬絲 網(wǎng)通常以留下約18至78%開孔面積、更通常留下約30至70%開孔面積 的組織形式得到。在本專業(yè)中"開孔面積"已知作為開放空間的總絲 網(wǎng)面積的量度。這樣的材料的網(wǎng)目數(shù)(在一英寸中的開孔數(shù))在2個(gè)/ 英寸x2個(gè)/英寸(2x2)至635 x 635之間變化。該絲網(wǎng)可由包括鋁、 黃銅、青銅、銅、鎳、不銹鋼、鈦等以及它們的組合物和合金的金屬 絲織成?？捎米鞅景l(fā)明的開放式基材的無紡金屬絲網(wǎng)可由象紡織金屬 絲網(wǎng)相同的材料制成。金屬絲網(wǎng)基材可包括一層或多層用釬焊、焊接 或任何其他適合的方法結(jié)合在一起的金屬線網(wǎng)。在實(shí)施本發(fā)明的另一實(shí)施例中，如圖2H中所示的有孔不銹鋼管 基材用鋁化鎳原料電弧噴涂，使錨層沉積在上面；然后可將催化材料 沉積在錨層上。得到的催化劑部件的一個(gè)樣品在圖21中示出。當(dāng)它用 來制備本發(fā)明的催化劑部件時(shí)，錨層將為催化材料對載體提供很好的 附著。如此制成的催化劑部件適用于廢氣處理設(shè)備，例如用作商售的 可安裝在廢氣流中，例如在廢氣管內(nèi)的管狀催化劑部件的替代品。管 狀催化劑部件可任選安裝在傳統(tǒng)催化轉(zhuǎn)化器上游的某一處。在一供選擇的實(shí)施方案中，未打孔的管狀基材的內(nèi)部可用金屬絲電孤噴涂，然 后用催化材料涂覆。得到的內(nèi)部涂覆的管狀催化劑部件可用來代替現(xiàn) 有技術(shù)的發(fā)動機(jī)廢氣處理設(shè)備的傳統(tǒng)的沒有催化作用的管狀部分，例 如作為一段廢氣管。任選的是，直通式催化劑部件可安裝在管狀催化 劑部件內(nèi)。用電弧噴涂達(dá)到的錨層的強(qiáng)粘合使得到的基材能用各種方法進(jìn) 行機(jī)械加工，使基材再成型，而又不使基材的質(zhì)量減少，也就是機(jī)械 加工不包括切削、研磨或其他除去基材的加工。例如，錨層沉積在基 材上以后，柔韌的(即有展延性的和/或柔性的)錨層涂覆的基材可彎 曲、壓縮、折疊、滾壓、編織等，但切削、研磨等除外。正如這里和 權(quán)利要求書中使用的，術(shù)語"再成型"指能使基材變形但不通過切削、 研磨等減少它的質(zhì)量的所有這樣的加工。例如，金屬絲電弧噴涂的箔 基材可通過用平的箔打折和滾壓得到波紋狀箔蜂窩狀物而再成型。金 屬絲可通過噴涂，然后與其他金屬絲紡織制成用作催化材料的載體的 網(wǎng)來再成型。同樣，本發(fā)明已金屬絲電弧噴涂的平金屬絲網(wǎng)基材然后 可通過巻曲成圓柱形結(jié)構(gòu)或通過制成波紋板進(jìn)行再成型，任選可與其 他基材組合成載體或可單獨(dú)使用?？扇芜x用這些方法再成型的上面有錨層的多層金屬絲網(wǎng)基材示于圖2J中。同樣，上面有錨層的泡沫金屬 也可通過壓縮再成型，改變它的形狀和/或密度，如這里所述的。這樣 的再成型可在催化材料沉積在泡沫金屬基材以前或者甚至以后進(jìn)行。 本發(fā)明能制造可以很容易成型裝在廢氣處理設(shè)備某一部分的栽體和/ 或催化劑部件，該設(shè)備作為催化劑部件的一個(gè)容器，例如在特別設(shè)計(jì) 用來放置催化劑部件的金屬容器中或在設(shè)備的另一部分例如廢氣集氣 管、廢氣流管、高傳質(zhì)面積導(dǎo)管等中。例如，按這里描述的噴涂法和 涂覆法制備的平的有催化作用的金屬絲網(wǎng)板為了安裝在廢氣管中可通 過滾壓成螺旋結(jié)構(gòu)進(jìn)行再成型。任選的是，該基材可能是有彈性的， 當(dāng)插入到裝它的結(jié)構(gòu)物中，它可能展開或釋放出再成型力而松開，使 它壓在裝它的結(jié)構(gòu)物的內(nèi)表面上，從而與該結(jié)構(gòu)物相適合。該圖表示已經(jīng)金屬絲電弧噴涂使錨層110沉積在金屬基材100上。然 后將噴涂過的基材111折疊，并放在第二個(gè)任選噴涂過的基材112上， 如圖3B所示。可象圖3C所示那樣，通過將兩基材巻曲在一起進(jìn)一步 加工它們，以便制成用于將催化材料沉積在上面的載體114。在圖3D 中圖示說明由這樣的載體生產(chǎn)催化劑部件的一種方法，由平的金屬箔 基材100開始，它通過一波紋工段210，以便生產(chǎn)波紋箔基材100a。 波紋基材100a通過有兩個(gè)電弧噴涂設(shè)備212a、 212b的電弧噴涂工段 212， 一個(gè)電弧噴涂設(shè)備用于噴涂基材100a的一個(gè)面。每一設(shè)備都有 一對通電的原料金屬絲212d和212e，它們可包括鋁化鎳合金或其他 金屬，以及有一噴槍212c，用于使電荷通過電極金屬絲之間生成的熔 融金屬霧化。噴槍將熔融金屬原料噴涂到基材上。另外，在工段212 '中的平基材100'有電弧噴涂在基材兩側(cè)面上的錨層。在步驟214 中，將波紋的電弧噴涂過的基材111放置在平的電弧噴涂過的基材112 上，再將兩個(gè)基材纏繞(再成型)，然后在步驟216中以本專業(yè)通常已 知的方式將它們固定在一起，制成金屬蜂窩狀栽體。在涂覆工段218 中，將載體216a浸在裝有催化材料漿液的浴218a中。在步驟220中， 氣刀220a用來從載體上吹掉過量的催化材料。在固定步驟222中，將 涂覆過的載體放在爐222a中，在那里干燥和任選焙燒載體，以便除去 漿液的液體部分并使催化材料粘合到栽體上，從而生產(chǎn)含有沉積在電 孤噴涂過的載體基材上的催化材料的催化劑部件?？赏ㄟ^將催化劑部 件安裝在放置在發(fā)動機(jī)的廢氣流中的殼體或金屬容器中將它結(jié)合在廢 氣處理設(shè)備中。優(yōu)選的金屬蜂窩狀載體可按這樣一種方法制成，它使用有對邊棱 的和相對邊棱成斜角排列的波紋的波紋箔長條。將箔長條垂直于邊棱 折疊，得到在兩端有流體通道和由波紋長條中平行的外折確定的有形 周邊的芯子。將如此制成的芯子插入套管，以致在芯子周邊的折與套 管處于受壓接觸，從而使芯子的周邊與套管連接在一起。1996年10 月10日提交的美國專利申請No. 08/728641中詳細(xì)公開了生產(chǎn)這樣的 栽體的方法以及由此制得的載體，其公開內(nèi)容在這里作為參考并入。簡單地說， 一種優(yōu)選的蜂窩狀載體芯子可由這樣一種波紋箔長條制成， 其中波紋相對于長條的邊棱成斜角排列。這樣的箔長條的一個(gè)實(shí)施方案在圖3E和3F中示出，通常用參考號數(shù)110表示。說明性長條110最初有不確定的或連續(xù)的長度，并有對邊棱112 和114，以確定長條寬度W， W可在l —9英寸之間，它與要制成的芯 子大小有關(guān)。長條110是"斜波紋的"，也就是波紋116在邊棱112 和114之間呈直線通道伸長，并相對于邊棱成斜角P傾斜。理想上， 所有波紋的角P是相同的，角P優(yōu)選在4° —15°范圍內(nèi)。在實(shí)踐中， 單個(gè)波紋的斜角可相對于其他波紋的斜角有變化，雖然所有的波紋的 角P都在優(yōu)選的范圍內(nèi)。在圖3F中，箔長條110的側(cè)視圖放大示出，以便說明波紋116 的例證性形狀和相對尺寸。正如所示，每一波紋116有高h(yuǎn)和間距長 1。制作長條110的箔材料的厚度用t表示。在某些應(yīng)用中，波紋的高度h優(yōu)選為約0. 01至約0. 15英寸，間 距長l優(yōu)選為約0. 02至約0. 25英寸。波紋的高度和間距長按方程式 (l)決定泡孔密度，也就是在轉(zhuǎn)化器中每單位截面積的泡孔數(shù)目(1) C=cos P/h . 1通常，泡孔密度C以每平方英寸的泡孔數(shù)(cpsi)表示，在某些應(yīng) 用中，可在約50至1000cpsi之間變化。箔長條110可由"鐵素體"不銹鋼制成，例如US 4414023 (Aggen) 中公開的。 一種適用的鐵素體不銹鋼合金含有20%鉻、5%鋁和0. 002— 0. 05%至少一種選自鈰、鑭、釹、釔和鐠的稀土金屬或兩種或兩種以上 這樣的稀土金屬的混合物，其余為鐵和制鋼的微量雜質(zhì)。鐵素體不銹 鋼在商業(yè)上由Allegheny Ludlum Steel Co.以商品名"Alfa IV"提 供。另一種適用的商購不銹鋼金屬合金標(biāo)記為Haynes 214合金。該 合金和其他適用的鎳鐵合金在US 4671931 (Herchenroeder等)中公 開。這些合金的特征是高耐氧化性和高耐高溫性。 一個(gè)特定的例子含 有75%鎳、16%鉻、4. 5%鋁、3%鐵、任選微量的一種或多種除釔外的稀土金屬、0. 05%碳，以及制鋼的雜質(zhì)。另一適合的合金為Haynes 230 合金，它含有22%鉻、14%鎢、2%鉬、0. 10%碳、微量鑭，其余為鎳。鐵素體不銹鋼和Haynes 214和230合金都認(rèn)為是不銹鋼，它們 是適用于制造本發(fā)明的箔長條和芯子片元件以及它們的多孔蜂窩狀轉(zhuǎn) 化器主體的耐高溫、耐氧化(或耐腐蝕)的金屬合金的例子。適合的金 屬合金必需能長期經(jīng)受住"高"溫，例如900—1200X: (1652 —2012。 F)。其他耐高溫、耐氧化的金屬合金也是已知的，也可使用。對于大 多數(shù)應(yīng)用以及特殊的汽車應(yīng)用來說，這些合金作為"薄"金屬或箔使 用，也就是其厚度為約O. OOl至約O. 005英寸、優(yōu)選0. 0015至約O. 0037 英寸。根據(jù)本發(fā)明的這一方面，將斜波紋箔長條按垂直于它的邊棱線折 疊，得到有主要由波紋長條中的平行外折確定的有形周邊的芯子。具 體地說，箔長條在隔開得到所需的芯體周邊形狀所選的間隔的折線上 以摺的方式反正折疊。在折之間重疊的長條的相鄰部分在芯子的兩端 之間有流體通道。在圖3E中，用參考號數(shù)118、 119、 120、 121和122表示例證性 平行的折線。這些折線還表明在圖3E中從右至左間隔越來越大，得到 有圓周邊的芯子25的部分，如圖3G所示。雖然圖3E中的折線的間距 不準(zhǔn)確和僅僅是示意性的，已知長條110中波紋的高度h,為了產(chǎn)生 圖3G中所示的圓周邊，例如很容易用已知的算法和計(jì)算機(jī)控制的折疊 設(shè)備完成長條的折疊。由于折疊操作的結(jié)果，長條110的相鄰的弦狀 部分在芯子周邊126處的一對外折128之間伸開。同樣，相鄰長條的 片段波紋116以非嵌套的關(guān)系相互交叉，在芯子125的兩端之間得到 流體通道網(wǎng)絡(luò)。波紋的交叉在相鄰的長條部分產(chǎn)生許多接觸點(diǎn)，并對單個(gè)箔段或 層在垂直于放置它們的弦的方向提供支承。所以，在芯子125中每一 長條段或?qū)又g接觸點(diǎn)的數(shù)目表示貢獻(xiàn)給在制成的蜂窩狀載體中使用 的芯子125的強(qiáng)度和耐用性的參數(shù)。在一長條段或?qū)又械拿恳徊y與相鄰層中的波紋交叉有至少6個(gè)接觸點(diǎn)是優(yōu)選的，更優(yōu)選有8個(gè)接觸 點(diǎn)。接觸點(diǎn)的數(shù)目Np與長條110的寬度W、斜波紋的角P和波紋的間 距長度1有關(guān)，如方程式(2)所示 (2) NP=2W sinP /1
將芯子折疊并組裝到圖3G所示的結(jié)構(gòu)中以后，例如用繩綁扎或 放橡膠帶或其他綁扎線在芯子周邊將它暫時(shí)固定。清洗芯子125的周 邊126、特別是外折128，在每一外折128處露出清潔的金屬表面。通 過清洗至少外折128，除去涂覆到長條110上的所有涂料。清洗例如 可用氧化鋁顆粒在高速壓縮空氣流中噴砂清理芯子125的周邊上的表 面來完成。也可用碳化硅噴砂清理。也可用其他清洗方法從折疊芯子 125的周邊除去涂層和其他外來材料。例如，可用大家熟悉的工具例 如銼、磨石、鋼絲輪刷等刮去或研磨芯子的周邊。同樣在涂覆以前在 折疊處掩蓋折線來提供清潔的金屬表面也在本發(fā)明的范圍內(nèi)。
在如所述的組裝和清洗以后，將折疊的芯子插入套管中，以致在 芯子周邊的折優(yōu)選在受壓下與套管的內(nèi)表面接觸，從而使芯子的周邊 與套管連接。
在例證性實(shí)施方案中和如在圖3H中所示，將芯子125軸向插入 圓柱形結(jié)構(gòu)的套管130中，與芯子125的外形配套。套管130有內(nèi)表 面132，它優(yōu)選用厚度為約0. 03至約0. 08英寸、優(yōu)選0. 04至0. 06 英寸的不銹鋼制成。插入以前，用釬焊合金例如AMDRY Alloy 770涂 覆套管130的內(nèi)表面132，涂層厚度為0. 002英寸。另一方面，如圖 3H中所示，可將芯子125包裹在釬料箔134中，使芯子125的外周邊 126和套管130的內(nèi)表面132之間有一層釬料合金。
在芯子125的周邊126處有足夠數(shù)目的外折128與套管130的內(nèi) 表面132接觸是重要的，以便確保折128牢固連接到套管的內(nèi)表面132 上。這樣的接觸優(yōu)選通過將芯子125壓縮使它的直徑減小大約1一3% 來達(dá)到。從圖31和3J的說明中可理解這一壓縮和伴隨的芯子125直 徑的減小的原因。
如圖31所示，波紋長條的相鄰層或段(表示為110a和110b)在預(yù)定的周長126處通過折線128a、 128b和128c連接。由于箔長條110 用目前已知的折疊設(shè)備折疊的不完備性，將折128準(zhǔn)確放在芯子125 的預(yù)定周邊126上是不可能的。例如，如圖3I所示，折128a放在預(yù) 定的周邊126外，折128b放在預(yù)定的周邊126外，而折128c放在預(yù) 定的周邊126內(nèi)。如圖3J所示，將芯子125插入套管130并使其處于 上面有釬焊合金134的內(nèi)表面133的壓縮作用下，折128a和128b被 壓縮向內(nèi)繃緊或變形，以致所有三個(gè)折都牢固地與釬焊合金134接觸。 應(yīng)當(dāng)理解，圖31和3J中的說明僅僅是為了解釋，以及在實(shí)踐中，在 芯子的周邊外各個(gè)折128按其折疊態(tài)將隨機(jī)偏離預(yù)定的周邊或它們與 套管130的內(nèi)表面132相配套。
在圖3K中示出將芯子125插入套管130中的一優(yōu)選的方法。正 如所示，將套管130安裝在底座136上，并在其上端裝配一有截頭錐 形內(nèi)表面139的環(huán)狀錐體模具138，該內(nèi)表面向下縮小到其內(nèi)徑等于 套管130的內(nèi)徑。沖頭140用來強(qiáng)制芯子125通過模具138的錐形內(nèi) 表面139，以致當(dāng)芯子進(jìn)入套管125時(shí)，它受壓使芯子周邊126的直 徑減小如上述的約1一3%。
從用3K的說明應(yīng)理解到，在插入套管130時(shí)芯子l25的外周邊 被擠壓，并在此后保持在與套管的內(nèi)表面132的壓縮接觸中?；蛘咴?插入時(shí)芯子125可在沒有壓縮的條件下插入到套管130中，如圖3F 所示。然后通過用模具138a擠壓套管的外部來減小套管130的周邊， 如圖3L所示。用這一方法減小套管130的周邊直徑以后，使芯子處于 與套管130的壓縮接觸下。
使芯子周邊126對套管130的內(nèi)表面達(dá)到壓縮負(fù)荷的另一供選擇 的方法是在套管處于展開狀態(tài)并在焊接或釬焊封閉以前將芯子125插 入到套管中。這一實(shí)施方案在圖3M和3N中說明。芯子125插入到如 圖3M所示的開口套管130a以后，然后將開口套管徑向?qū)π咀?25壓 縮，沿其長度封閉。然后用釬焊或焊接將以前的開縫連接，以便固定 經(jīng)壓縮的芯子125。
如圖3L、 3M和3N所述，芯子插入套管以后，芯子周邊和套管內(nèi)表面相互之間的壓縮負(fù)荷為芯子125的周邊126機(jī)械連接到套管130 的內(nèi)部提供了條件。例如，套管130的內(nèi)表面132可通過各種形式和 形狀的表面不規(guī)則性，例如周邊的條紋、絲狀物、毛刺、減少涂料等 使之粗糙，以致當(dāng)套管對插入的芯子壓縮時(shí)，實(shí)現(xiàn)芯子125在套管130 內(nèi)的機(jī)械保留。這樣的機(jī)械保留可與用釬焊為代表的粘合相結(jié)合，在 某些情況下，還可用作對釬焊的替代。因此，在這里術(shù)語"連接"用 來表征芯子周邊與套管的連接，打算包括機(jī)械連接和粘合連接以及兩 者的組合。
為了將芯子周邊處的折128釬焊到套管130的內(nèi)表面132上，優(yōu) 選將芯子和套管的壓縮組裝物放入一室中。抽空空氣，并用非氧化氣 體優(yōu)選惰性氣體例如氬反充該室。同樣，在沒有反充氣體的條件下也 可用真空，只要保留的氣氛是不氧化的。在該室中，圍繞套管有一感 應(yīng)線圏，線圏和套管之間有約1/8至1/4英寸的間隙。當(dāng)感應(yīng)線圏通 電時(shí)，它就通過感應(yīng)使套管和箔的外折加熱，通過很局部的加熱效應(yīng)， 使芯子周邊和套管之間的釬料金屬熔融。芯子的外折上面沒有涂層， 因此它們很好地釬焊到套管的外表面上。
上述的方法得到這樣一種蜂窩狀載體，它有金屬套和在兩端有一 定長度和由波紋長條中的折形成的周邊的芯子；與芯子的周邊連接的 套的內(nèi)表面與周邊的所有折接觸；以及芯子的周邊和套的內(nèi)表面的結(jié) 合。
在圖3P和3Q中說明的實(shí)施方案中，圓形截面的芯子125在受壓 下固定在套管130內(nèi)，還通過在芯子125的外周邊和套管130的內(nèi)表 面之間粘合134優(yōu)選用釬料固定在套管130內(nèi)。正如圖3Q所示，套管 比芯子125稍長，以致芯子的兩端隱藏在套管130的兩端內(nèi)。
由于通過沿連續(xù)的波紋帶選擇折的間隔間距制成芯子的方法提 供的方便，可得到與圖3P和3Q中所示的圓柱形結(jié)構(gòu)不同的結(jié)構(gòu)。例 如在圖3R中，說明了芯子125的多邊形更具體地說六邊形的末端結(jié)構(gòu)。 在圖3S中，示出橢圓形末端結(jié)構(gòu)，其中波紋箔的各層橫過橢圓形的短 軸延伸。在圖3T中說明了圖3S中所示的橢圓形末端剖面的一個(gè)變通方案。例如，在圖3T中，芯子125的末端剖面為長橢圓形或"跑道" 形。最后，在圖3U中，芯子125表示為正方形末端剖面。在圖3P— 3U中說明的每一實(shí)施方案中，蜂窩狀栽體的外結(jié)構(gòu)為豎直平行六面 體，也就是芯子的周面由相互平行和同時(shí)也平行于芯子的中軸的直徑 的直線形成。
正如這里所述的，沉積在基材上的錨層可為過于易變形的或可延 展的金屬基材提供某些剛性，它可提供催化材料可沉積在上面的粗糙 的表面，以及它可封閉金屬基材的表面，從而防止基材在使用過程中 表面被氧化。正如上面提到的，如這里提供的，使催化材料強(qiáng)力附著 到金屬基材上的能力還可允許催化劑部件的結(jié)構(gòu)按需要進(jìn)行變化以符 合由廢氣處理設(shè)備安裝催化劑部件的金屬容器或其他特性施加的物理 限制，而又不造成催化劑部件上面的催化材料有明顯損失。
適合用于本發(fā)明制備的載體基材上的催化材料可通過將任何一
種催化活性組分的化合物和/或配合物，例如一種或多種鉑族金屬化合 物或配合物分散到相對惰性的體相載體材料上來制備。正如這里使用 的，術(shù)語"化合物"，如"柏族金屬化合物"指任何一種催化活性組 分(或"催化組分")的化合物、配合物等，當(dāng)焙燒或催化劑使用時(shí)， 它們分解或轉(zhuǎn)化成催化活性形式，后者常常是但不一定是氧化物?？?將一種或多種催化組分的化合物或配合物溶于或懸浮于任何一種可潤 濕或浸漬載體材料的液體中，該液體與催化材料的其他組分沒有不良 的反應(yīng)，它在加熱和/或抽真空時(shí)可通過蒸發(fā)或分解從催化劑中除去。 通常，從經(jīng)濟(jì)和環(huán)境方面的觀點(diǎn)看，可溶性化合物或配合物的水溶液 是優(yōu)選的。例如，適合的水溶性鉑族金屬化合物為氯鉑酸、胺增溶的 氫氧化鉑、氯化銠、硝酸銠、六胺氯化銠、硝酸鈀或氯化鈀等。將含 化合物的液體浸漬到催化劑的體相載體顆粒的孔中，然后干燥浸潰過 的材料，并優(yōu)選焙燒，以除去液體并使鉑族金屬粘合到載體材料上。 在某些情況下， 一直到催化劑使用并接觸高溫廢氣以前還不能完全除 去液體(例如它可能作為結(jié)晶水存在)。在焙燒步驟過程中，或至少在 催化劑使用的最初階段，這樣的化合物被轉(zhuǎn)化成鉑族金屬或其化合物的催化活性形式?？刹捎妙愃频耐緩綄⑵渌M分結(jié)合到催化材料中。 任選的是，可省去惰性載體材料，催化材料可基本上由用傳統(tǒng)的方法 直接沉積在噴涂過的栽體基材上的催化組分組成。
適合用于催化組分的載體材料包括氧化鋁、氧化硅、氧化鈦、氧 化硅-氧化鋁、鋁硅酸鹽、氧化鋁-氧化鋯、氧化鋁-氧化鉻等。優(yōu)選使
用高表面積形式的這類材料。例如，Y-氧化鋁比oc-氧化鋁更優(yōu)選。 通過用穩(wěn)定劑物質(zhì)浸漬高表面積載體材料來使所述材料穩(wěn)定是已知 的。例如，通過用鈰化合物溶液浸漬Y-氧化鋁，然后焙燒浸漬過的材 料除去溶劑并將鈰化合物轉(zhuǎn)化成氧化鈰的方法可使Y-氧化鋁對熱劣 化穩(wěn)定。穩(wěn)定劑物質(zhì)的數(shù)量可為載體材料重的例如約5%(重量)。催化 材料通常以顆粒形式使用，顆粒的尺寸在微米級范圍內(nèi)，例如直徑為 10—20微米，以致它們可形成漿液并涂覆到栽體上。
用于小型發(fā)動機(jī)的催化劑部件的典型催化材料含有分散在氧化 鋁上的柏、鈀和銠，還含有釹、鍶、鑭、鋇和鋯的氧化物。 一些適合 的催化劑在1996年12月6日提交的美國專利申請書08/761544中公 開，其公開內(nèi)容在這里作為參考并入。其中公開的一個(gè)實(shí)施方案中， 催化材料含有第一種難熔組分和至少一個(gè)第一種鉑族組分，優(yōu)選第一 種鈀組分以及任選至少一個(gè)除鈀外的第一種鉑族金屬組分、 一種貯氧 組分(它優(yōu)選在第一層中與鉑族金屬組分緊密接觸)。貯氧組分("0SC") 在貧油發(fā)動機(jī)操作期間有效地吸收過量的氧，而在富油發(fā)動機(jī)操作期 間釋放氧，從而改善由于發(fā)動機(jī)在富油操作方式和貧油(即氧過量)操 作方式之間操作中變化引起的廢氣流的氧/烴類化學(xué)計(jì)量的變化。體相 氧化鈰已知用作0SC，而其他稀土氧化物也可使用。此外，正如上面 所述，共形成的稀土氧化物-氧化鋯也可用作0SC。共形成的稀土氧化 物-氧化鋯可用任何一種適合的技術(shù)制成，例如共沉積、共凝膠等。制 備共形成的氧化鈰-氧化鋯材料的一種適合的技術(shù)在Luccini， E.， Mariani， S.和Sbaizero， 0. (1989)的論文"在有尿素的水中制備氧 化鋯碳酸鈰"Int. J. of Materials and Product Technology,第4 巻，第2期，第167 — 175頁中說明，其公開內(nèi)容在這里作為參考并入。正如在該文第169頁開始描述的，用硝酸銨作為緩沖劑來控制pH值，
制備其比例有利于得到ZrO2—10。/。(摩爾)Ce02的最終產(chǎn)物下的氯化氧
鋯和硝酸鈰的稀(O. 1M)蒸餾水溶液。將該溶液在不斷攪拌下煮沸2小
時(shí)，在任何階段pH值不超過6. 5下使之完全沉淀。
任何一種制備共形成的稀土氧化物一氧化鋯的適合技術(shù)都可使
用，條件是生成的產(chǎn)物在成品中含有基本上分散在整個(gè)氧化鋯基質(zhì)上 的稀土氧化物，而不是僅僅分散在氧化鋯顆粒的表面上或表面層內(nèi)， 從而留下基本上是氧化鋯基質(zhì)而其中沒有分散稀土氧化物的核。例如， 共沉積的鋯鹽和鈰鹽(或其他稀土金屬鹽)可包括氟化物、硫酸鹽、硝 酸鹽、醋酸鹽等。洗滌后，共沉積物可噴霧干燥或冷凍干燥，除去水 分，然后在空氣中約500匸下焙燒，制成共形成的稀土氣化物-氧化鋯 載體。上述申請書No. 08/761544的催化材料也可包括第一種鋯組分、
至少一個(gè)第一種堿土金屬組分以及至少一個(gè)選自各鑭金屬組分和各釹 金屬組分的第一種稀土金屬組分。該催化材料還可含有至少一種堿土 金屬組分和至少一種稀土組分以及任選至少一種優(yōu)選自鉑、銠、釕和 銥組分的另外的鉑族金屬組分，優(yōu)選另外的第 一層鉑族金屬組分選自 柏和銠和它們的混合物。
在08/761544中公開的具體催化材料含有約0. 3至約3. 0份(例 如每單元體積的克數(shù))至少一種鈀組分；0至約2. O份至少一個(gè)第一種 鉑和/或第一種銠組分；約100至約2000份第一種載體；約50至約 IOOO份在第一層中總計(jì)的第一種貯氧組分；從O.O和優(yōu)選約0,1至約 IO份至少一個(gè)第一種堿土金屬組分；從0. O和優(yōu)選約0,1至約300份 第一種鋯組分；以及從0. 0和優(yōu)選約0. 1至約200份至少一個(gè)第一種 選自鈰金屬組分、鑭金屬組分和釹金屬組分的稀土金屬組分。其他適 合的催化材料在US 5597771中公開，其公開內(nèi)容在這里作為參考并入。
一種適用于本發(fā)明的具體催化材料可含有43. 2%(重量)Y-氧化 鋁(氧化鋁的表面積為150米7克和孔體積為0.462厘米V克)； 41.5。/。(重量)第二種Y-氧化鋁(有相同的表面積，但孔體積為0.989 厘米V克)；0. 3%(重量)氧化釹；0.6%(重量)氧化鑭；2.9%(重量)氧化鈰(氧化鈰以可溶形式加到漿液中)；3. 2%(重量)氧化鋇；0. 3%(重量) 氧化鍶；2. 9%(重量)氧化鋯和5. 1%(重量)回收的催化劑組合物。難熔 氧化物的粒度可為約12微米。更大孔體積的氧化鋁的使用旨在幫助提 高頂層的孔隙率和有助于外表面的抗毒性。優(yōu)選用于摩托車發(fā)動機(jī)的另一種催化材料含有分散在含有氧化 鋁、共形成的氧化鈰-氧化鋯、氧化鋇和氧化鋯的難熔氧化物栽體組分 上的含鉑和銠的鉑族金屬組分，它可制備如下。首先，將銠分散在氧化鋁載體上使總量為1818. 34克，氧化鋁栽 體組分通過將等重的低表面積小孔氧化鋁(表面積為148 — 168米2/克 和孔體積為約0. 6厘米7克)和高表面積大孔氧化鋁(表面積為150— 170米7克和孔體積為1 ± 0. 04厘米7克)組合來制備。氧化鋁栽體組 分用含有11. 8克硝酸銠的硝酸銠溶液浸漬。將鉑分散在通過等重的VGL氧化鋁和共形成的氧化鈰-氧化鋯混 合得到的含有氧化鋁和共形成氧化鈰-氧化鋯的栽體組分上，總量為 3732. 38克。用含有55. 38克氫氧化鉑胺的氬氧化鉑胺水溶液浸漬載 體組分。通過將在4700克有1%醋酸的水中的1829克銠浸漬過的氧化 鋁(干基)和3788克鉑浸漬過的氧化鋁和氧化鈰-氧化鋯、含有153克 醋酸鋯的醋酸鋯溶液和230克醋酸鋇組合來制備催化材料的漿液。將 這些組分混合并在球磨中研磨達(dá)到這樣一粒度分布，以致使90%顆粒 的直徑為8微米或更小。該漿液含有約0.3% Octanor表面活性劑。 因此，得到賴和銠的比例為5:1，而鉑構(gòu)成催化材料的約1. 35%(重 量)(干基)。據(jù)認(rèn)為共形成的氧化鈰-氧化鋯起貯氧組分的作用。用于使催化材料沉積在載體基材上的許多沉積方法在本專業(yè)中 是已知的，其中大多數(shù)都可用于本發(fā)明制備的載體。這些方法例如包 括將催化材料放在液體媒介中形成漿液，然后通過將栽體浸泡在漿液 中的方法用漿液潤濕栽體基材(如上圖3D提到的)，或?qū){液噴涂到載 體上等。另一方面，可將催化材料溶于溶劑中，然后將溶劑潤濕到栽 體基材的表面上，隨后除去溶劑在栽體基材上留下催化材料或其前體。 除去溶劑的步驟可能需要加熱潤濕的栽體和/或使?jié)櫇竦妮d體抽真空，通過汽化來除去溶劑。將催化材料沉積到栽體上的另一方法是制得催 化材料粉末，然后通過靜電沉積將它附著到基材上。這一方法適合用 于生產(chǎn)用于液相化學(xué)反應(yīng)的催化劑部件。將催化組分涂覆到栽體上的 這些方法在有關(guān)錨層涂覆的制造方法中構(gòu)成一個(gè)單獨(dú)的步驟，所以它們的應(yīng)用與US 5204302 (上面討論的)公開的有差異，其中用于底涂層 涂覆的相同等離子體噴涂法用于催化劑涂覆。這一方法可描述為將錨 層電弧噴涂在基材上，中斷該基材的噴涂，然后將催化材料沉積在上 面。其他一些方法也是已知的，也可使用，包括化學(xué)汽相沉積。本發(fā)明的一個(gè)方面提供，泡沫金屬基材可包含有不同基材密度的 區(qū)域，所以這些區(qū)域在規(guī)定的單位體積內(nèi)有不同的催化材料可沉積的 表面積，也就是不同的比表面積。在這里，有均勻比表面積的泡沫金 屬基材稱為"單一密度泡沫基材"，而有不同比表面積區(qū)域的基材稱 為"多密度泡沫基材"。在本專業(yè)中已知，單一密度泡沫基材的比表 面積可通過適當(dāng)選擇泡沫金屬的有機(jī)前體來決定。但是，泡沫金屬基 材在它形成后可能是易變形的和可被壓縮的。本發(fā)明的電弧噴涂使得 在錨層涂覆以后，甚至在催化組分涂覆以后壓縮該泡沫體是可行的。在現(xiàn)有技術(shù)中以前未認(rèn)識到，所給出的用于將催化材料沉積在有 不同比表面積區(qū)域的開放式基材上的步驟會使不同有效栽量的催化材 料沉積在不同比表面積的區(qū)域中。例如，僅通過壓縮一部分單一密度 泡沫基材就可作為整體結(jié)構(gòu)物制成多密度泡沫基材，或者它可以用以 下方法組裝將有相同催化材料沉積在上面但具有不同比表面積的兩 個(gè)或兩個(gè)以上單獨(dú)的單一密度泡沫金屬結(jié)構(gòu)物彼此緊密地放置在相同 的設(shè)備中，也就是彼此有效地連接，以致強(qiáng)制流過一個(gè)基材的氣體將 進(jìn)入另一基材。例如，催化轉(zhuǎn)化器可包括兩個(gè)(或兩個(gè)以上)包括以彼 此有效連接的關(guān)系放在相同金器容器中的不同密度的單一密度泡沫體 的催化部件。本發(fā)明有不同比表面積基材的催化劑部件的連接放置可 用不同于泡沫金屬基材的基材來實(shí)施。作為一個(gè)例子，本發(fā)明的這一 方面可用含波紋箔和/或篩網(wǎng)和/或其組合的載體基材來實(shí)施。本發(fā)明制備的催化劑部件可用于各種應(yīng)用場合，這些場合中流體流通過催化劑部件，與其中的催化材料接觸。這樣的催化劑部件的一 個(gè)重要的應(yīng)用是用于流體流中各組分的催化處理的直通式催化劑部 件，例如用于發(fā)動機(jī)廢氣中的有害組分的催化轉(zhuǎn)化，包括但不限于內(nèi) 燃機(jī)例如點(diǎn)燃式汽油發(fā)動機(jī)例如摩托車發(fā)動機(jī)、多用途發(fā)動機(jī)等和壓 燃式柴油發(fā)動機(jī)等的廢氣。這樣的廢氣可含有未燃燒的烴類、 一氣化碳C0、氮氧化物N0x、可溶性油餾分(SOF)、油煙等中的一種或多種， 它們被催化材料轉(zhuǎn)化成無害的物質(zhì)。例如，本發(fā)明可在廢氣再循環(huán)(EGR) 潤滑催化劑中實(shí)施，用于從柴油油煙中除去S0F。其他應(yīng)用包括小汽 車駕駛室空氣的催化過濾器、可再利用的室內(nèi)加熱空氣過濾器、催化 滅火器和域市催化水過濾裝置。在上述大多數(shù)應(yīng)用中，都認(rèn)為提供高表面積的載體，也就是使用 開放式基材對于提高流體流和催化劑部件之間的接觸是有好處的。對 于流體相反應(yīng)來說，適合的載體通常有許多用于流體從載體的一個(gè)面 延伸到另一個(gè)面流動的流體流動通道。在通常用于氣相反應(yīng)并稱為"蜂 窩狀物"的一種傳統(tǒng)載體結(jié)構(gòu)中，通道從載體的入口面到出口面基本 上是(但不一定是)直的，它由上面涂覆有催化材料的壁確定，以致通 過通道流動的氣體都與催化材料接觸。載體部件的流動通道可為薄壁 孔道，它們可具有任何適合的截面形狀和尺寸，例如梯形、長方形、 正方形、正弦形、六邊形、橢圓形或圓形。這樣的結(jié)構(gòu)物每平方英寸 截面可有約60至約700個(gè)或更多氣體入口孔("泡孔")(cpsi)、更通 常200至400cpsi。這樣的蜂窩狀栽體可用各種方法例如將波紋金屬 板放在平金屬板上，然后將兩張板沿芯軸巻在一起的方法由金屬基材 制成。另一方面，它們可由任何一種適合的難熔材料制成，例如堇青 石、堇青石-ot-氧化鋁、氮化硅、鋯莫來石、鋰輝石、氧化鋁-氧化硅 -氧化鎂、硅酸鋯、硅線石、硅酸鎂、氧化鋯、透鋰長石(petallite)、 oc-氧化鋁和鋁硅酸鹽。通常，將這樣的材料擠壓成蜂窩狀結(jié)構(gòu)，然后 焙燒，從而形成由光滑的內(nèi)泡孔壁確定的通道和光滑的外表面或"皮 膚，，。本發(fā)明的金屬絲電弧噴涂技術(shù)可用來將錨層涂覆到在蜂窩狀陶瓷載體中形成的氣流通道的光滑內(nèi)表面上以及載體的前面上，得到待 在上面沉積催化材料的優(yōu)良表面，并使通過催化部件流動的氣體的擾 動提高，從而使催化活性提高。此外，可使錨層沉積在基材的光滑外 表面上，以便使基材在金屬容器中的安裝更容易，如這里描述的。其 他直通式栽體也是已知的，例如多孔的泡沫金屬、金屬絲網(wǎng)等，在這 些情況中，氣流通道可為非直線的、不規(guī)則的或環(huán)狀的。在許多這樣 的實(shí)施方案中，載體的入口面和出口面分別簡單規(guī)定為流體進(jìn)入或離 開載體的表面。直通式催化劑部件通常安裝一殼體中，例如給通過栽 體的流體導(dǎo)流的金屬容器中。當(dāng)沉積到蜂窩狀或其他直通式載體上時(shí)，特別是那些基于開放式 基材的載體，催化材料中各種催化組分的數(shù)量常常以每單體積的克數(shù) 表示，例如克/英尺3 (對于鉑族金屬組分)和克/英寸3 (對于整個(gè)催化劑 部件)，因?yàn)檫@些量度適合不同載體中的不同氣流通道結(jié)構(gòu)。適用于處理發(fā)動機(jī)廢氣的催化劑部件可含有25.5克/英尺3栽量的鉑族金屬組 分，其鉑與銠的重量比為5 : 1，雖然這些指標(biāo)可根據(jù)設(shè)計(jì)和性能要求 有相當(dāng)大的變化。最終的催化劑部件可安裝在這樣的金屬容器中，它 確定氣體的入口和出口，并使催化劑部件安裝在發(fā)動機(jī)的廢氣管中變 得容易。本發(fā)明的催化劑部件很適用于處理小型發(fā)動機(jī)的廢氣，特別是兩 沖程發(fā)動機(jī)和四沖程發(fā)動機(jī)，因?yàn)榇呋牧狭己玫馗街交纳希?及適用于處理柴油發(fā)動機(jī)廢氣。與小型發(fā)動機(jī)相連的廢氣處理設(shè)備與 那些用于汽車或其他大型發(fā)動機(jī)的催化轉(zhuǎn)化器經(jīng)受的操作條件有很大 的不同。這是因?yàn)樾⌒桶l(fā)動機(jī)驅(qū)動的設(shè)備比用大型發(fā)動機(jī)驅(qū)動的設(shè)備 要小得多，例如小型發(fā)動機(jī)的代表性應(yīng)用是驅(qū)動割草機(jī)，而大型的發(fā) 動機(jī)例如驅(qū)動汽車。小型發(fā)動機(jī)也用于機(jī)動車輛，例如摩托車、機(jī)器 腳踏車、雪地汽車、噴氣式雪撬、機(jī)動船發(fā)動機(jī)等，以及作為多用途 發(fā)動機(jī)用于鏈鋸、吹雪、吹草和吹葉機(jī)、弦線割草機(jī)、草坪切邊機(jī)、 園藝拖拉機(jī)、發(fā)電機(jī)等。這樣的小型設(shè)備吸收和擴(kuò)散由發(fā)動機(jī)引起的 振動的能力較差，而就催化轉(zhuǎn)化器的放置來說，其設(shè)計(jì)靈活性較差。動機(jī)很緊密，催化劑部件受到強(qiáng)烈的振動。 此外，雖然發(fā)動機(jī)的質(zhì)量小可使廢氣迅速冷卻，但小型發(fā)動機(jī)的特點(diǎn) 是隨發(fā)動機(jī)的負(fù)荷增加和減少有高的溫度變化。因此，用于處理小型 發(fā)動機(jī)廢氣的催化劑部件通常比汽車上的催化轉(zhuǎn)化器受到更大的溫度 變化和更大的振動，因此這些條件使催化材料從現(xiàn)有技術(shù)的催化劑部 件上剝落。據(jù)認(rèn)為這一問題在處理摩托車廢氣的設(shè)備中更突出，因?yàn)?在摩托車發(fā)動機(jī)的每一循環(huán)中燃料的燃燒都產(chǎn)生一次爆燃，它通過廢 氣傳送出一次沖擊波。除了其他小型發(fā)動機(jī)共有的熱和振動外，該沖 擊波還在催化劑部件上產(chǎn)生周期性的應(yīng)力，從而對催化材料強(qiáng)力粘合 到基材上的需求增加，所以本發(fā)明提供的催化劑部件特別有利。將本發(fā)明的催化劑部件結(jié)合到象割草機(jī)、摩托車、發(fā)電機(jī)、碎石 鼓風(fēng)機(jī)等設(shè)備中得到改進(jìn)的設(shè)備。由于優(yōu)越的耐用性，本發(fā)明的催化劑部件也可以許多現(xiàn)有技術(shù)的 催化劑部件不適用的方式用于更大型的發(fā)動機(jī)的廢氣處理。例如，雖然傳統(tǒng)的催化劑部件可放置在所謂的地下位置(underfloor)的發(fā)動 機(jī)的下游適當(dāng)處，在那里廢氣的溫度和發(fā)動機(jī)的振動可減小，但本發(fā)置。緊密連接的位置是比地下位置更靠近發(fā)動機(jī)得多的位置，它通常 在發(fā)動機(jī)艙中而不是在轎車地板下。緊密連接的位置可離廢氣集氣管 數(shù)英寸內(nèi)，或緊鄰它。本發(fā)明允許這種相對于發(fā)動機(jī)緊密的放置，而 現(xiàn)有技術(shù)的催化劑部件不能放在這個(gè)地方，由于從發(fā)動機(jī)產(chǎn)生的強(qiáng)熱 和振動可使催化劑部件物理損壞，例如催化材料從上面剝落。因此， 本發(fā)明的催化劑部件的定位更大程度由催化材料的高溫耐用性的限制 決定，而不是由催化劑部件的物理完整性決定。催化材料從現(xiàn)有技術(shù) 的催化劑部件上剝落因應(yīng)力下可柔軟或彎曲的金屬載體而加劇。由于 在金屬基材上電弧噴涂錨層的結(jié)果，在催化材料和栽體之間產(chǎn)生很好 的附著，因此本發(fā)明在這些應(yīng)用中是特別有利的。如上所述，各種金屬基材都可用金屬原料進(jìn)行金屬絲電弧噴涂， 使錨層沉積在上面。因此，錨層可在發(fā)動機(jī)和/或相關(guān)的廢氣處理設(shè)備的各種組件上形成。例如，可將錨層沉積在金屬廢氣集氣管的內(nèi)表面， 使催化材料負(fù)載在其中。另一方面，也可將活塞帽金屬絲電弧噴涂， 得到用于將催化材料沉積在上面的錨層。有暴露到發(fā)動機(jī)廢氣中的表 面的發(fā)動機(jī)和/或相關(guān)廢氣處理設(shè)備任何其他組件都可進(jìn)行處理，通過 將錨層涂覆到組件上，再將催化材料沉積在錨層上制得催化劑部件。 本發(fā)明的另 一方面涉及用熱噴涂使一個(gè)基材附著到另 一基材上。 例如，金屬絲電弧噴涂可用于上面已放置有多孔金屬網(wǎng)或金屬板基材 (優(yōu)選已打孔的)的陶資基材，以致錨層將兩種基材粘合在一起。因此，;化劑部件更容易安裝在金屬i器中，作為使用昂責(zé)的陶i纖維織物 安裝墊的替代方法。圍繞陶資催化劑部件的金屬安裝基材應(yīng)用的優(yōu)點(diǎn) 在于，金屬安裝部件比陶瓷整體物或典型的陶瓷纖維織物安裝墊有更 接近周圍的金屬容器的熱膨脹系數(shù)。膨脹性陶瓷纖維織物已用于將陶 瓷催化劑部件安裝在金屬容器中的安裝墊，以改善金屬容器和催化劑 部件的熱膨脹的差別，但這樣的織物是昂貴的，并在正常的操作條件 下質(zhì)量會變差。金屬安裝基材比用于催化劑部件固定到容器中的陶瓷 纖維織物更耐用，更便宜和更適用，因?yàn)樗芍瞥蛇@樣的安裝片，催 化劑部件可通過它鉚接、焊接、釬焊等到金屬容器上。即使希望繼續(xù) 使用陶瓷纖維織物安裝墊，通過本發(fā)明的電弧噴涂法沉積的錨層的粗滑外表上，以致使催化劑部件更牢固地安裝在周圍的陶瓷纖維織物內(nèi)。 連接在廢氣流路中的有本發(fā)明催化劑部件的廢氣處理設(shè)備圖示于圖4A和4B中。在消音器11中的設(shè)備IO包括安裝在廢氣管12末端 的金屬容器15，如箭頭13所示，廢氣管12收集來自小型發(fā)動機(jī)(未 示出)廢氣出口的廢氣流。金屬容器15為蛤殼型容器，它裝有催化劑 部件14。在金屬容器15中圍繞催化劑部件14為一層陶瓷纖維織物16， 它作為安裝墊，如在本專業(yè)中已知的。催化劑部件14在圖5中更詳細(xì) 地示出，在那里可看出，催化劑部件14包括形成有許多縱向延伸的氣 流通道46的擠壓成型的陶瓷蜂窩狀基材，這些通道在入口面14a和出口面14b之間延伸。催化劑部件14有光滑的外表面14c。催化劑部件 14已按本發(fā)明進(jìn)行金屬絲電弧噴涂，使其外表面14c上有一錨層區(qū) 14d。錨層區(qū)14d強(qiáng)力附著到陶瓷整體物上，并提供一改進(jìn)的與陶瓷纖 維織物16附著接觸的區(qū)域。此外，從入口面14a和出口面14b中至少 一面噴涂陶瓷整體物，使錨層沉積到氣流通道內(nèi)部，以便提高上面可強(qiáng)力附著的載體。此外，因?yàn)榇呋瘎┎考娜肟诿婧统隹诿姹怀练e在 上面的錨層變得粗糙，氣流通道也是這樣，所有這些面都傾向于使通 過催化劑部件的氣體層流擾動，從而提高了廢氣流中各組分和催化材 料之間的接觸，使催化劑部件的效率提高。圍繞陶瓷纖維織物16周圍 為任選的金屬絲網(wǎng)18?？椢?6和金屬絲網(wǎng)18包裹在催化劑部件14 的側(cè)面，并折疊在催化劑部件14的兩端14a和14b上。將任選的環(huán)狀 端環(huán)20和22焊到容器15上，以便在催化劑部件14的兩端14a和Hb 上施加軸向壓力，并有助于將催化劑部件14固定在金屬容器15內(nèi)。 在供選擇的實(shí)施方案中，可這樣來構(gòu)成金屬容器l5,使端環(huán)成為金屬 容器的一個(gè)整體部分。設(shè)備10還包括任選的空氣入口 36a，任選的空 氣泵38可通過它將空氣或其他含氧氣體經(jīng)注入管線40a注入廢氣流 中。消音器ll排氣到廢氣管32。在供選擇的實(shí)施方案中，催化劑部件14可包含金屬蜂窩狀基材、泡沫金屬基材、金屬絲網(wǎng)基材或任何一 種其他適合的直通式基材。在操作中，廢氣通過廢氣管12進(jìn)入設(shè)備10的金屬容器15。氣體 流過催化劑部件14并進(jìn)入消音器11的第一室24。當(dāng)氣體流過催化劑 部件14時(shí)，其中的催化材料促進(jìn)廢氣中的某些烴類和CO轉(zhuǎn)化成無害 的物質(zhì)，例如C02和水。然后氣體流過導(dǎo)管26進(jìn)入第二室28，然后再 進(jìn)入第三室30。氣體從消音器11排放到管線32。因此，設(shè)備10確定 了從管線12經(jīng)催化劑部件14到管線32的流路。如上所述，催化劑部件14可由任何一種或多種上述的金屬基材 制成，例如波紋的滾壓金屬板、金屬箔、金屬絲網(wǎng)、泡沫金屬等。在 圖6中說明的一特定實(shí)施方案中，催化劑部件H'含有用相同步驟沉積在有不同密度的泡沫金屬部分14e和14f上的催化材料。因此，在 區(qū)域14e中的催化材料載量與區(qū)域14f中的不同。如上所述，區(qū)域14e 和區(qū)域14f都可包括單一密度泡沫基材， 一個(gè)的密度與另一個(gè)不同。 因此，以類似的方法沉積在上面的催化組分載量可能是不同的。通過 將兩個(gè)彼此緊密接觸的所述區(qū)域放在金屬容器內(nèi)，可使廢氣從一個(gè)流 到另一個(gè)。另一方面，催化劑部件14'可含有原來為單一密度的泡沫 基材，它在區(qū)域14e和14f中的一個(gè)區(qū)域經(jīng)壓縮，得到不同密度的區(qū) 域。金屬容器15將廢氣首先導(dǎo)入?yún)^(qū)域14e的入口面，然后進(jìn)入?yún)^(qū)域 14f并從區(qū)域14f的出口面流出，然后再從金屬容器的出口 15b流出， 如箭頭所示。如上所迷，本發(fā)明包括許多實(shí)施方案，其中不同的結(jié)構(gòu) 物載有上面有催化材料的錨層。例如，作為本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案， 可將金屬管12內(nèi)部進(jìn)行電弧噴涂，使錨層沉積在上面，而再將催化材 料沉積在錨層上。圖6B中說明了實(shí)施本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選方式，其中將含有上面沉金屬安裝套管15'中。套管15'為一錐形結(jié)構(gòu)，例如一截頭錐體，其 兩端是開放的，并從大的一端15a'向小的一端15b'收縮。在一特定 的實(shí)施方案中，套管圓錐體的錐角可為約5° ?？捎脗鹘y(tǒng)的鑄造方法 在該套管中制成泡沫金屬基材，其中暫時(shí)將套管的一端封閉形成一個(gè) 帽。然后用金屬粉末和可膨脹的可除去的材料顆粒的混合物裝滿套管。 然后燒結(jié)套管和其中的金屬粉末-可除去的顆?；旌衔铩＝饘俜勰┰诳?除去的顆粒周圍形成多孔的基質(zhì)，然后燒掉可除去的顆粒。生成的泡 沫金屬基材因此被燒結(jié)到套管中。然后基材可具有錨層，而將催化材 料沉積在錨層上面。另一方面，泡沫金屬基材的制成可與套管無關(guān)，^方法將它插人到"管中。'當(dāng)泡沫金屬基材放置在安i套^內(nèi)時(shí)，可 將它燒結(jié)、焊接或其他方法固定。優(yōu)選的是，這樣安裝錐形催化劑部 件，以致廢氣從大的一端進(jìn)入，而從小的一端流出，如圖6B中流動箭 頭(沒有數(shù)字)方向所示。如果在使用過程中金屬基材和套管之間的結(jié)合變差，那么突緣15c'起到阻止催化劑部件14g被通過的廢氣從套 管15'中吹出的作用?？砂磦鹘y(tǒng)的方式將套管15'和其中的催化劑部件14g安裝在氣體 處理設(shè)備中。任選的是，可將錐形套管15'安裝在安裝板115中，以 便于廢氣導(dǎo)管中的催化劑部件的放置。在一供選擇的實(shí)施方案中，泡沫金屬基材可安裝在這樣一過渡套 管中或在其中制成，該套管有形成為一種幾何截面結(jié)構(gòu)的入口部分和 形成為不同幾何截面結(jié)構(gòu)的出口部分，兩者之間有明顯的過渡變化。 出口部分中至少一部分的半徑或直徑小于入口部分的相應(yīng)半徑或直 徑，以致在套管內(nèi)兩部分之間有一突出部分(肩部)。將基材放置在 入口部分并壓在所述突出部分上，突出部分阻止基材被通過的氣體帶 離入口部分，如果基材與入口部分之間結(jié)合被破壞的話。入口部分和 出口部分的形狀可相同但大小不同，例如兩者都為圓柱形部分，在較 大的入口圓柱體和較小的出口圓柱體之間有圓環(huán)狀突出部分。另一方 面，如圖6C和6D中所見，入口部分與出口部分可有不同的幾何結(jié)構(gòu)。 圖6C和6D示出有正方形管狀入口部分15a〃和圓管狀出口部分15c 〃的過渡套管15〃 ，圓管狀出口部分的內(nèi)徑與入口部分的內(nèi)邊長是相 同的。在入口部分和出口部分之間形成四個(gè)突出部分15d〃 ，在那里 入口部分15a〃的對角半徑超過出口部分15c〃的相應(yīng)半徑?？蓪⒂幸?般正方形截面結(jié)構(gòu)的基材成形在正方形入口部分15a〃內(nèi)并壓在突出 部分15d〃上。使過渡套管這樣成形，以致在氣體處理設(shè)備中可使入 口和出口連接到氣流導(dǎo)管相應(yīng)形狀的末端。在另一些實(shí)施方案中，本發(fā)明經(jīng)涂覆的基材可用作處理噴氣發(fā)動捕集器的載體，以便除去發(fā)動機(jī)廢氣中使催化劑活性迅速下降的物質(zhì) (也就是"毒物，，)。包括裝有小型發(fā)動機(jī)和用于驅(qū)動一對車輪43的傳動組件的外軍 41的兩輪園藝拖拉機(jī)40示于圖7A。把手44從拖拉機(jī)向后延伸，以便 操縱拖拉機(jī)；適合的控制手柄45安裝在手把上可接近的位置，以便控制發(fā)動機(jī)和/或傳動設(shè)備。兩輪拖車48以可拆卸和可轉(zhuǎn)動的方式與拖 拉機(jī)40的后部相連；有一座位，操作人員可坐在上面駕駛和控制拖拉 機(jī)40。如圖中所見，發(fā)動機(jī)和傳動設(shè)備42裝有消音器50,發(fā)動機(jī)廢 氣通過管狀催化劑部件52流過消音器50。許多種用具可連接到拖拉 車或拖車上，如在本專業(yè)中已知的。圖7B示出一種改進(jìn)的摩托車，它有一小型發(fā)動機(jī)56，發(fā)動機(jī)廢 氣流過廢氣系統(tǒng)58。發(fā)動機(jī)56安裝在框架60上，后者支承在后輪62 和前輪64上。前輪以可旋轉(zhuǎn)的方式安裝在框架60上，并與把手66 相連，把手由坐在框架60座位上的駕駛員操縱。廢氣系統(tǒng)58的一部 分有安裝在廢氣設(shè)備的流路中的本發(fā)明的管狀催化劑部件6 0。圖7C示出一種安裝在支架70上的小型多用途發(fā)動機(jī)68。發(fā)動機(jī) 68從燃料罐72吸入燃料和從空氣過濾器74吸入空氣。發(fā)動機(jī)68的 廢氣通過廢氣處理系統(tǒng)76,它有安裝在發(fā)動機(jī)出口和消音器80之間 的廢氣管78。廢氣管78內(nèi)裝有一個(gè)或多個(gè)催化劑部件，每一個(gè)都有 直通式基材(例如螺旋狀金屬絲網(wǎng))，基材上有電弧噴涂在上面的錨層， 而根據(jù)本發(fā)明催化材料沉積錨層上。在例證性實(shí)施方案中，多用途發(fā) 動機(jī)68通過傳動單元82連接到發(fā)電機(jī)84上，后者通過傳統(tǒng)的輸出接 頭86提供電力。但是，普通熟悉本專業(yè)的技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，多用途 的發(fā)動機(jī)68同樣可適用于驅(qū)動其他設(shè)備，例如泵、壓縮機(jī)、劈木機(jī)等， 它們都構(gòu)成本發(fā)明的改進(jìn)設(shè)備。小型多用途發(fā)動機(jī)為本發(fā)明的涂覆基材提供了另外的環(huán)境和應(yīng) 用方式，在那里它們可用作其上有或沒有催化材料的滅火器。滅火器 用于小型發(fā)動機(jī)本身在本專業(yè)中是已知的，例如已在1996年7月17 日提交的共同未決公開的已共同轉(zhuǎn)讓的美國專利申請08/682247中公 開，因此在這里作為參考并入。實(shí)施例1六種鋼制金屬絲網(wǎng)基材和100cpsi金屬蜂窩狀物都用鋁化鎳金屬 絲作為錨層原料進(jìn)行金屬絲電弧噴涂。鋁化鎳金屬絲的直徑為1/16 英寸(1. 59毫米)。將熔融的鋁化鎳合金用70 psi的氣壓以11磅/小時(shí)速率離6英寸遠(yuǎn)進(jìn)行噴涂，使錨層沉積在基材上。在100cpsi整體 材料上的噴涂工藝使錨涂層成功地沉積在整體材料的內(nèi)部氣流通道。金屬絲網(wǎng)基材之一在空氣中在約100至IOOO匸進(jìn)行15小時(shí)溫度 循環(huán)。在溫度循環(huán)后，測試該網(wǎng)，并與參照網(wǎng)比較，未觀測到兩個(gè)樣 品的表面之間有差別。第二個(gè)金屬絲網(wǎng)基材通過在Bunsen爐的火焰中 加熱，從室溫至約930T循環(huán)3小時(shí)，每一循環(huán)約6秒鐘。同樣與參 照網(wǎng)比較，未見錨層的表面有差別。將催化材料涂覆到每一樣品上， 在每種情況下都觀測到極好的附著性。實(shí)施例2將三種不同的催化劑部件按如下制成適用于小型發(fā)動機(jī)廢氣處 設(shè)備的管狀結(jié)構(gòu)以便起本發(fā)明的管狀催化劑部件作用。首先，如實(shí)施 例1所述，鋼制金屬篩網(wǎng)用鋁化鎳合金進(jìn)行金屬絲電弧噴涂，使錨層 沉積在基材上。然后用含有重量比為5 : 1的約1一3%(重量)鉑和銠作 為主催化物質(zhì)的催化材料涂覆篩網(wǎng)狀基材，載量為0.31克/英寸2基 材。然后將篩網(wǎng)巻成直徑約1.75英寸的管，長度約7.25英寸，然后 沿接縫的三個(gè)點(diǎn)進(jìn)行定位焊，使它接連在一起。這一結(jié)構(gòu)物在管的每 一側(cè)有約69英寸2表面積，總的表面積為138英寸2。其次，如實(shí)施例l所示，用鋁化鎳合金金屬絲電孤噴涂金屬人字 形箔，在上面形成錨層。然后用上述相同的催化材料涂覆經(jīng)噴涂的箔 基材，其高比表面涂層載量為0. 167克/英寸2。將箔切成6英寸寬、 23英寸長，因此每一側(cè)的表面積為約138英寸2。將箔巻成外徑2英 寸和長6英寸的管子。實(shí)施例1的經(jīng)噴涂的金屬網(wǎng)基材都用上述催化材料涂覆。基材為 開放式的和多孔的，因此表面積難以定量。將每一種上述的催化劑部件安裝在長7. 75英寸和內(nèi)徑2. 375英 寸的廢氣管中，制得管狀催化劑部件。將每一個(gè)管狀催化劑部件與50 毫升兩沖程發(fā)動機(jī)的廢氣管相連，二次空氣以10升/分的速率注入廢 氣管。用在各種操作條件或方式下運(yùn)轉(zhuǎn)的發(fā)動機(jī)，通過在催化劑部件 的一個(gè)上游點(diǎn)和一個(gè)下游點(diǎn)分別兩次取廢氣樣來測試各種管狀催化劑部件的效率。對于每一測量來說，發(fā)動機(jī)在給定的操作方式下運(yùn)轉(zhuǎn)3 分鐘。將上游和下游樣品的數(shù)據(jù)平均，平均值用于計(jì)算管狀催化劑部 件中各個(gè)催化劑部件的轉(zhuǎn)化率。在空管上進(jìn)行的測量值作為比較基準(zhǔn)。在約450X:下，每一管狀催化劑部件都有顯著的烴類轉(zhuǎn)化率。含有六種實(shí)施例1的金屬絲網(wǎng)基材的管狀催化劑部件都有最好的低溫(200—325X:)活性。雖然已參考特定的實(shí)施方案詳細(xì)地描述了本發(fā)明，但是顯然當(dāng)閱 讀和理解了上述內(nèi)容后，對于普通熟悉本專業(yè)的技術(shù)人員來說，所述 實(shí)施方案的許多供選擇的方案將出現(xiàn)，在附后的權(quán)利要求書的范圍內(nèi) 打算包括這些供選擇的方案。
權(quán)利要求
1.一種催化劑部件，包括具有通過電弧噴涂沉積在其上的包含鎳和鋁的金屬錨層的載體基材和沉積在該金屬錨層上的催化材料。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1的催化劑部件，其中該錨層還包括選自Ni、 Ni/Al、 Ni/Cr、 Ni/Cr/Al/Y、 Co/Cr、 Co/Cr/Al/Y、 Co/Ni/Cr/Al/Y、 Fe/Al、 Fe/Cr、 Fe/Cr/Al、 Fe/Cr/Al/Y、 Fe/Ni/Al、 Fe/Ni/Cr、 300 系列不銹鋼、400系列不銹鋼以及其兩種或兩種以上的混合物的金屬。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1的催化劑部件，其中在錨層中鋁為鎳和鋁總 重的3至10%。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1的催化劑部件，其中在錨層中鋁為鎳和鋁總 重的4至6%。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1的催化劑部件，其中將催化材料沉積在錨層 上，該催化材料含有難熔的金屬氧化物載體， 一種或多種催化金屬組 分分散在該載體上。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1的催化劑部件，其中含有選自金屬基材和陶 瓷基材的基材。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1的催化劑部件，其中載體基材包括至少兩 個(gè)不同基材密度的區(qū)域，布置這些區(qū)域以使流體從一個(gè)區(qū)域流到另一 區(qū)域，以及包括沉積在所述至少兩個(gè)有不同表面積密度的基材區(qū)域上 的催化材料。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7的催化劑部件，其中至少兩個(gè)不同基材密度 的基材區(qū)域上有不同的有效催化材料載量。
9. 根據(jù)權(quán)利要求7或8的催化劑部件，其中至少兩個(gè)基材區(qū)域 包括選自泡沫金屬、金屬絲網(wǎng)和波紋箔蜂窩狀物的基材區(qū)域。
10. 根據(jù)權(quán)利要求1的催化劑部件，其中基材是開放式基材。
11. 根據(jù)權(quán)利要求10的催化劑部件，其中基材選自蜂窩狀整體 物、紡織網(wǎng)或無紡網(wǎng)、襯墊纖維制品、泡沫結(jié)構(gòu)。
12. 根據(jù)權(quán)利要求10的催化劑部件，其中基材選自紡織或非紡織的網(wǎng)狀泡沫結(jié)構(gòu)。
13. 根據(jù)權(quán)利要求l的催化劑部件，其中基材選自金屬板、管、 箔、絲、絲網(wǎng)、剛性的或可展延的泡沫金屬。
14. 根據(jù)權(quán)利要求1的催化劑部件，其中該催化劑部件是再成型的。
15. —種處理發(fā)動機(jī)廢氣流的方法，該法包括使廢氣流流動與權(quán) 利要求1或7的催化劑部件接觸。
16. 具有發(fā)動機(jī)和廢氣處理設(shè)備的摩托車，其改進(jìn)包括所述廢氣 處理設(shè)備包含權(quán)利要求1 — 5和7 — 8中任一項(xiàng)的催化劑部件。
全文摘要
本發(fā)明涉及有電弧噴涂基材的催化劑部件及其制備方法。在本發(fā)明中，將金屬電弧噴涂到基材上，在基材上產(chǎn)生一層錨層，該錨層用作催化材料沉積在上面的令人吃驚優(yōu)越的中間層。甚至在小型發(fā)動機(jī)或在大型發(fā)動機(jī)緊密連接的位置中產(chǎn)生的苛刻條件下也能防止催化材料剝落。
文檔編號B01J37/34GK101239331SQ20081000892
公開日2008年8月13日 申請日期1999年4月30日 優(yōu)先權(quán)日1998年5月1日
發(fā)明者A·K·邦德, J·C·戴特靈, M·P·加里甘 申請人:巴斯福催化劑有限責(zé)任公司