本发明专利技术涉及包含纳米粉末、多孔陶瓷粉末和溶剂的组合物在保护金属表面以防在高温下，特别是在还原和／或渗碳气氛中化学侵蚀中的用途，和相应的方法。本发明专利技术进一步涉及一种包括在操作状态下暴露于还原和／或渗碳气氛下的金属表面的系统部件，其中所述表面涂有比表面积为至少２０ｍ２／ｇ的多孔保护涂层。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】本专利技术涉及一种用于保护金属表面以防在高温范围内化学侵蚀的金属表面保护涂层。该说明书描述了这种涂层的生产方法以及具有这种涂层的装置部件。高温腐蚀指在高温下的化学过程，在此期间，材料与周围介质(通常是热气)之间发生反应，导致损害材料。损害类似于在湿腐蚀情况下产生的损害，因此原则上可发生所有可能形式的腐蚀如均勻区域腐蚀和点腐蚀。然而，这种损害不总是剥落(被氧气氧化)的结果，而是通常也可能由碳的存在导致。如果金属材料与包含一氧化碳、甲烷或其它含碳组分的低氧气体混合物在高温下接触，特别是在低氧含量的情况下，可发生所谓的材料渗碳。渗碳通常为一种处理钢的方法， 由于它们的低碳含量，所述钢不能硬化或仅可较差地硬化。在该方法中，使钢的边缘层富含碳使得可在那里形成马丁体并可产生硬边缘层。然而，如果钢中的碳含量超过某一限度，钢变脆。形成金属碳化物，这些又分解形成碳和松散的金属颗粒，此时可特别地局部发生点腐蚀。渗碳产生的这些效果称为“金属粉化”。非常频繁地发生金属粉化效应的渗碳、还原条件特别发现于煤气化、石油化学加工，这里特别是裂化(蒸汽裂化器)、煤液化和气化、合成气反应器(蒸汽重整器)、加工合成气的装置如甲烷生产，和氨生产中。其中金属粉化起作用的其它工业规模装置特别是其中进行氢化反应和脱氢反应的装置。已知可通过加入精确计量量的硫而防止金属粉化效应。元素硫可吸附在金属表面上，然后阻断表面聚集碳。然而，由于多种原因，硫的使用不总是可能的。例如，首先已知硫是强催化剂毒物，其次硫的使用可引起形成硫酸，这就其而言可导致损害。还已知通过以目标方式在金属表面上形成保护层而保护以防金属粉化。例如，US 2008/0020216描述了在钢表面上形成金属层(含有镍和铝)，在第二步中，在所述金属层上形成优选含有氧化铝、三氧化二铬、二氧化硅和/或富铝红柱石的氧化物层。EP 799639公开了一种保护以防金属粉化且具有由透气绝热材料构成的绝缘层的金属表面。该绝缘层防护金属表面以防操作期间的热气。它优选由多孔绝缘混凝土、多孔模块或一层陶瓷纤维组成。EP 0724010也具有类似的公开内容。所述文献描述了绝热化合物多孔层，利用所述多孔层保护热气管线以防碳化物形成。没有提供关于绝热保护化合物的组成的信息。EP 1717330描述了一种特别意欲用于含碳气氛中的金属管线。金属管线的表面富含铜，其中铜的比例为至少0.1原子％。US 2005/0170197公开了一种耐金属粉化的组合物。这是一种在含碳气氛中可在其表面上形成碳化钛的合金。由DE 10116762中已知通过以共扩散工艺在材料表面上形成金属保护层而改善金属材料在还原、硫化和/或渗碳气氛中在高温下的耐腐蚀性。所述文献提出使用重量比为1 0. 1-5的纯金属粉末形式的扩散元素铝和钛。保护以防腐蚀效应如金属粉化的其它涂层由DE 10104169中已知。该专利申请描述了一种或多种硅烷的水解和缩聚在要保护的材料表面上产生成层凝胶，该凝胶然后通过随后热处理而烧结形成致密的无机保护层。一些已知程序提供非常有效的保护以防金属粉化，但主要是复杂且昂贵。仍需要保护在金属粉化风险中的材料和装置部件的其它方案。本专利技术基于找到这种方案的目的。 所述方案应尽可能地简单以在技术上实现以及节省成本，且所得保护以防金属粉化应至少如现有技术已知的程序有效。该目的通过具有权利要求1的特征的用途和具有权利要求2的特征的方法实现。 本专利技术方法和本专利技术用途的优选实施方案可在从属权利要求3-18中找到。此外，本专利技术还涉及如权利要求19要求的装置部件。该装置部件的优选实施方案在权利要求20-22中给出。在此通过引用将所有权利要求的措辞结合在本说明书中。EP 1427870公开了一种用于烤炉的自洁式陶瓷层以及一种生产这种层的方法。为生产这种层，形成至少一种多孔陶瓷粉末以及含有至少一种纳米粉末和溶剂的无机粘合剂体系的批料。然后将该批料应用于形成烤炉内壁的金属板上并硬化。所得多孔陶瓷层具有非常高的吸取能力。出现的有机杂质可转移至层内部，它们在那里分布在非常大的(内) 表面上。因此，杂质可甚至在250°C的温度下分解而不需要催化剂。令人惊讶的是，现已发现这种层也非常适于防止由于金属粉化导致的对金属表面的损害。因此，本专利技术特别涉及包含纳米粉末、至少一种多孔陶瓷粉末和溶剂的组合物在保护表面以防高温下的化学侵蚀中的用途。本专利技术同样涉及一种使用所述组合物保护金属表面以防高温下的化学侵蚀的方法。如引言中已提到的，损害由于特别在还原和/或渗碳气氛中在高温下的金属粉化而产生，并特别存在于化学和石油化学装置中。在本申请上下文中，“高温”应当理解为指 400-9000C，特别优选500-800°C的温度。术语“渗碳”已在引言中提到。在本申请上下文中，这应理解为特别指元素碳到金属表面的扩散。要防止的金属粉化是该扩散的结果。在本申请上下文中，“还原气氛”应理解为特别指优选基本不含分子氧的低氧气气氛。还原气氛优选通过高比例的氢气和/或一氧化碳而显著。具有还原和渗碳性能的气氛的典型实例为引言中已提到的合成气，已知所述合成气基本由氢气和一氧化碳组成。在使用多孔陶瓷粉末和纳米粉末的情况下，本专利技术所用组合物通常包含至少两种固体组分。这里，纳米粉末主要具有多孔陶瓷粉末的粘合剂的功能。它本身通常不是多孔的。然而，在优选实施方案中，组合物所述还包含一种或多种其它组分。作为这种其它组分，所述组合物可特别包含至少一种尖晶石化合物。其优选作为粉末存在。已知尖晶石为一般类型ABJ4W化合物，其中A为二价金属阳离子，B为三价金属阳离子，X主要为氧化物或硫化物。特别地，尖晶石化合物作为彩色颜料用于工业中。根据本专利技术优选的尖晶石的实例可在下文进一步找到。此外，除或代替至少一种尖晶石化合物，本专利技术所用组合物可优选包含至少一种特别来自过渡金属氧化物、稀土氧化物和/或贵金属的催化活性组分作为其它组分。已发现要生产的层的保护作用甚至可通过加入这些组分而进一步改善。也可任选将其它陶瓷粉末，特别是第三陶瓷粉末混入组合物中，优选用于孔隙率的目标设定。其它陶瓷粉本身不必须是多孔的。在本申请上下文中，术语“纳米粉末”应理解为特别指由平均粒度为5-lOOnm，特别是5-50nm的颗粒组成的粉末。纳米粉末优选基本由粒度为Inm-lOOnm，优选l-50nm的颗粒组成。因此，纳米粉末优选不含任何粒度在所述上限以上的颗粒。多孔陶瓷粉末的平均粒度优选明显大于纳米粉末的平均粒度。它通常超过纳米粉末的平均粒度至少2的因数，优选至少5的因数，特别是至少10的因数。特别优选它为 1-200 μ m, ^it 1-100 μ m。多孔陶瓷粉末优选基本由粒度为500nm-200 μ m,优选500nm_100 μ m的颗粒组成。纳米颗粒具有通常被反应性基团，特别是羟基占据的格外大的比表面积。纳米颗粒的表面基团甚至在室温下能与相对粗粒材料，例如此时多孔陶瓷粉末的表面基团交联。 由于它们的高曲率半径，纳米颗粒还具有极高的表面能。甚至在相对较低温度下，该高表面能可导致纳米颗粒向要结合的相对粗粒颗粒(多孔陶瓷粉末)的接触点材料转移(扩散)。 本专利技术所用组合物中纳米颗粒的使用因此使得组合物甚至可在相对较低温度下固化。由于较粗颗粒如多孔陶瓷本文档来自技高网...
【技术保护点】
１．包含纳米粉末、多孔陶瓷粉末和溶剂的组合物在保护金属表面以防在高温下，特别是在还原和／或渗碳气氛中化学侵蚀中的用途。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：F·克勒内耶格尔，
申请(专利权)人：巴斯夫欧洲公司，
类型：发明
国别省市：DE
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