CN101456015B - 一种改善铝溶胶涂敷的微翅化技术 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种改善铝溶胶涂敷的微翅化技术，它包含对一种丝径为0.2mm～0.6mm的铁铬铝Fe-Cr-Al金属线材，采用粒径0.5～50μm金刚砂和水作为介质进行表面水喷砂处理，以及对水喷砂处理后的金属线材进行酸翅化处理的工艺，可以显著改善铝溶胶涂敷后的粘结强度，用于汽车后处理催化剂行业。
Description
技术领域：
本发明涉及到一种改善铝溶胶涂敷的微翅化技术，应用于汽车尾气的后处理。
背景技术：
未来几年内，全球的汽车生产商，特别是美国和欧洲关于汽车氮氧化物NOx和微粒PM的排放达标方面将强制性地实施一些更严厉的规格，例如，欧5和欧6排放标准。
在排放法规的压力下，一方面国外的车用重负荷柴油机正不断进行技术升级和改进，另一方面，选择恰当的后处理技术策略和装备，例如，SCR(Selective Catalytic Reduction)催化转化还原技术，DPF(Diesel Particulate Filter)颗粒捕捉器，DOC(Diesel OxidationCatalyst)氧化型催化器等。
SCR技术的本质是利用尿素在高温下分解出NH3，作为还原剂的NH3和发动机排气中的NOx在催化剂和温度的综合作用下进行反应，理想工况下生成无毒的N2和H2O，从而达到净化的目的。SCR技术自70年代开始在国外作为发电厂等的固定源使用的脱硝技术而进行了开发和广泛应用。为应对新的环保法规的要求，国外从90年已开始把SCR技术成功移植到柴油汽车上，并相应进行了SCR催化剂工艺技术和尿素还原剂的开发验证，实现了工业化应用，例如，欧洲和日本。
目前，欧洲的大多数制造商已经开始坚定不移的采用SCR技术来实现欧4和欧5标准。例如，在欧洲的7家主要商用汽车公司中，有5家(戴克、雷诺、依维柯、沃尔沃和达夫)选择SCR技术来达到欧4和欧5标准。另外两家(斯堪尼亚和曼)则倾向于EGR技术，但也不排斥SCR技术。以戴克集团为例，自2005年元月开始，就推出满足欧4和欧5标准的Actros牌重型载货车，并给一个时髦的名字‘BlueTec’。BlueTec的后处理方式均采用SCR技术。根据戴克的研究结果表明，SCR技术与欧3标准水平的汽车相比，能够节省燃油3～6％，NOx的排放可低于欧4限值，如对SCR进行进一步的优化，达到欧6限值也毫无问题。
国外如此热衷于SCR技术的原因，主要是SCR具有很多优点，例如，可以在排气温度250～550℃的范围内具有50～85％的NOx去除效率，并能有效降低PM的排放水平；SCR能轻松满足欧4和欧5水平，也具有达到欧6水平的潜力；目前达到欧4采用的SCR技术，发动机的燃油耗可降低3～6％；SCR催化剂不含有贵金属，成本相对较低；SCR对车用燃油的质量，特别是硫含量不敏感。基于以上分析，SCR后处理技术也最适合中国的车辆状况和车用燃油状况。
SCR技术在中国汽车企业中的应用，必然涉及到所用载体的技术。一些陶瓷载体的制造专利都分别被美国的Corning公司和日本的NGK公司所垄断，例如用于汽油轿车的三元催化转换器(TWC)和颗粒物过滤器DPF等。而金属载体的制造专利又主要被德国Emitec公司所拥有。
统计结果表明，在中国汽车燃油、润滑油质量级别较低以及路况较差的前提下，采用陶瓷载体的TWC将面临更多的失效问题，例如，载体堵塞、载体破碎等。
而金属载体相对于陶瓷载体具有较大的技术优势，例如，同是400目的TWC载体，陶瓷载体蜂窝的壁厚为0.15-0.2mm，而金属载体蜂窝的壁厚可为0.04-0.08mm，因此，金属载体的净截面积大，背压低。分析结果表明，采用金属载体的具有更长的产品寿命。
在所有能自主的金属载体中，国内的研究者充分关注以铁铬铝Fe-Cr-Al金属线材为主要研究对象。
但是，排除铁铬铝Fe-Cr-Al金属线材轧制、拉拔和热处理中的所有技术问题后，该类材料在实施催化剂连接层的涂敷，如铝胶的涂敷工艺过程中存在明显的粘结强度缺陷，涂层容易裂纹和脱落，主要原因是材料基体和铝胶的亲和性差以及热膨涨系数的差异。
发明内容：
本发明的目的在于提供一种改善铝溶胶涂敷的微翅化技术，使铁铬铝Fe-Cr-Al金属线材对铝胶的粘结强度提高，提高催化剂的转化率和使用寿命。
本发明的技术方案是这样实现的：一种改善铝溶胶涂敷的微翅化技术，其特征在于：采用粒径0.5～50μm金刚砂微粉的悬浮液体作为介质对铁铬铝Fe-Cr-Al金属线材的表面进行时间为3～5min粗糙化处理，如果金刚砂微粉的粒径太小，微翅化的效果不好，反之如果金刚砂微粉的粒径太大，例如为100μm或以上，将使翅化斑点过大，微翅化的效果不好；对完成水喷砂处理后的线材用含有0.2～0.5mol/L磷酸和0.05～0.1mol/L硝酸，其中又溶解有0.1～0.2％铝胶的混合酸液在20℃～60℃的温度范围内进行0.5～12小时的处理，之所以采用磷酸，是为了提供基础酸度，而加入硝酸的是为了溶解掉线材表面的铁元素，生成更细的微孔，硝酸浓度过低反应时间过长，相反硝酸浓度太高，反应激烈，线材因腐蚀造成的表面损失增大；加入铝胶的目的是为了在处理结束后能在线材表面形成微膜，防止金属进一步的被深化腐蚀；提高温度能加快酸翅化反应的速度。
本发明的积极效果在于：采用微翅化技术可以大大提高铝胶对铁铬铝Fe-Cr-Al金属线材的粘结强度，提高催化剂的转化率和使用寿命。
具体实施方式：
下面结合实施例对本发明做进一步的描述：
实施例1
一种丝径为0.5mm的铁铬铝Fe-Cr-Al金属线材，完成脱脂处理后，采用粒径0.5μm混合金刚砂微粉的悬浮液体作为介质对铁铬铝Fe-Cr-Al金属线材的表面进行时间为5min粗糙化处理；浸入固含量为15％的铝胶内，上下搅动2次，移出铝胶，压缩空气吹去多余的铝胶，静置24小时后，阶梯升温到750℃，在此温度下保温4小时，随炉冷却到室温。
从炉内取出处理后的金属线材，称重，从约1.5m的高度自由落体到地面上，称重前后的重量差别，此时涂层脱落的重量变化大于5％。
实施例2
一种丝径为0.5mm的铁铬铝Fe-Cr-Al金属线材，完成脱脂处理后，采用粒径50μm混合金刚砂微粉的悬浮液体作为介质对铁铬铝Fe-Cr-Al金属线材的表面进行时间为5min粗糙化处理；对完成水喷砂处理后的线材用含有0.5mol/L磷酸和0.05mol/L硝酸，其中又溶解有0.2％铝胶的混合酸液在60℃的温度范围内进行0.5小时的处理，在涂敷铝胶之前完成表面微翅化处理。
然后浸入固含量为20％的铝胶内，上下搅动3次，移出铝胶，压缩空气吹去多余的铝胶，静置24小时后，阶梯升温到850℃，在此温度下保温6小时，随炉冷却到室温。
从炉内取出处理后的金属线材，称重，从约1.5m的高度自由落体到地面上，称重前后的重量差别，此时涂层脱落的重量变化小于1％。
实施例3
一种丝径为0.5mm的铁铬铝Fe-Cr-Al金属线材，完成脱脂处理后，采用粒径20μm混合金刚砂微粉的悬浮液体作为介质对铁铬铝Fe-Cr-Al金属线材的表面进行时间为3min粗糙化处理；对完成水喷砂处理后的线材用含有0.3mol/L磷酸和0.1mol/L硝酸，其中又溶解有0.1％铝胶的混合酸液在40℃的温度范围内进行8小时的处理，在涂敷铝胶之前完成表面微翅化处理。
实施例4
一种丝径为0.5mm的铁铬铝Fe-Cr-Al金属线材，完成脱脂处理后，采用粒径30μm金刚砂微粉的悬浮液体作为介质对铁铬铝Fe-Cr-Al金属线材的表面进行时间为4min粗糙化处理，对完成水喷砂处理后的线材用含有0.2mol/L磷酸和0.08mol/L硝酸，其中又溶解有0.15％铝胶的混合酸液在20℃的温度范围内进行0.5～12小时的处理，在涂敷铝胶之前完成表面微翅化处理。
Claims (1)
1.一种改善铝溶胶涂敷的微翅化方法，其特征在于：（1）采用粒径0.5~50μm金刚砂微粉的悬浮液体作为介质对铁铬铝Fe-Cr-Al金属线材的表面进行时间为5min粗糙化处理；（2）对完成水喷砂处理后的线材用含有0.2~0.5mol/L磷酸和0.05~0.1mol/L硝酸，其中又溶解有0.1~0.2%铝胶的混合酸液进行处理，在涂敷铝胶之前完成表面微翅化处理。
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