專利名稱:按預(yù)定量催化劑對(duì)陶瓷整塊構(gòu)件進(jìn)行浸漬的方法
本發(fā)明涉及關(guān)于整塊陶瓷催化劑載體的浸漬，特點(diǎn)是用予先定量的催化劑浸漬載體。
當(dāng)前眾所周知的消除車輛尾氣中的有毒成份或者將其轉(zhuǎn)變?yōu)闊o害成分是作為克服大氣污染的一種方法，同時(shí)從目前和今后，人們?cè)絹碓角宄刂?，必須在汽車尾氣部分裝上催化反應(yīng)器裝置，關(guān)于這方面，即在反應(yīng)器中提供的催化劑式樣是一種硬的涂有催化劑的整體的骨架結(jié)構(gòu)，或者是蜂巢狀的構(gòu)件，通常它是園柱形的或者是卵形的。為了在構(gòu)件中提供盡量多的表面，在構(gòu)件的內(nèi)部有很大縱向通道。
堅(jiān)硬的，整塊的，骨架結(jié)構(gòu)是由陶瓷制得這類陶瓷由耐火的結(jié)晶材料所組成，例如硅線石(Al2SiO5)硅酸鎂，鋯石(ZrSiO4)，透鋰長(zhǎng)石(LifLSi4O10)鋰輝石，堇青石，硅酸鋁，富鋁紅柱石(Al6Si2O13)或它們的組合物。通常認(rèn)為這類物質(zhì)具有多孔的表面，為了改進(jìn)骨架面的表面滲透性，通常推薦在浸漬催化劑之前，先在骨架結(jié)構(gòu)上涂復(fù)一層高度多孔的鋁層以增加有效表面積。這些整塊的，實(shí)際無催化活性的整體骨架載體在這之前的專利文獻(xiàn)中已有敘述。例如Keith(譯基思)等U.S.Patent(美國(guó)專利)其專利號(hào)為3，331，787和3，565，830，在這里就不作詳細(xì)敘述了。
較典型的方法，在此舉一例子，催化劑組份包括有一個(gè)或一個(gè)以上的元素周期表中ⅠB族，ⅤB族，ⅦB族和Ⅷ族的貴金屬、賤金屬和金屬氧化物，特別是指銅、釩、鉻、鎂、鐵、鈷、鎳、鉑、鈀、姥和鈣，催化劑金屬可以是單一品種的，也可以是它跟一種或幾種別的活性金屬混用。
在文獻(xiàn)中記載的各種方法中，所列舉的是用耐高溫涂料例如鋁，涂復(fù)整塊載體，而用例如鉑，鈀和銠作貴金屬催化劑涂料，這些方法從成本觀點(diǎn)來考慮是極為不利，因而大大縮小了涂料的推廣應(yīng)用，特別是昂貴的具有催化活性的貴重金屬，例如在高的表面積表面上共沉積用耐高溫金屬的鉑、鈀和銠。
因此U.S.3，565，830介紹了將整塊骨架結(jié)構(gòu)浸沉在涂料漿中，同時(shí)攪拌，使得漿料充分地深入內(nèi)孔道，以后用震動(dòng)的方法和緩緩地用空氣吹洗除去外表面和堵塞在內(nèi)通道中的過量涂量漿。U.S.P.3，873，350 Dwyer等在專利中敘述了將整塊載體浸沉在涂料漿中，過后，取出涂上了漿料的載體，振動(dòng)排去多余的漿料，并且當(dāng)吹空氣來疏通通道時(shí)，將載體不斷作水平軸向旋轉(zhuǎn)。
這樣的浸沉，涂復(fù)技術(shù)，一是化費(fèi)多時(shí)間，而且還有另一弊病，即漿料涂在整個(gè)物體上，其中既包括內(nèi)部骨架結(jié)構(gòu)物也包括外部周圍表面，當(dāng)使用貴金屬催化劑鹽類貴重金屬作為涂料漿的組分時(shí)，由于在正常使用催化劑塊構(gòu)件時(shí)汽車尾氣不跟裝在催化反應(yīng)器中的構(gòu)件塊外表接觸，因而外表面上涂復(fù)的那份貴重金屬就白白的浪費(fèi)了。
在U.S.4，039，482，有人提出用涂料漿液對(duì)陶瓷整塊載體進(jìn)行真空浸漬以加快涂復(fù)過程，陶瓷單塊結(jié)構(gòu)件按順序用鋁和那些例如鉑或鉑催化活性金屬進(jìn)行涂復(fù)，先將構(gòu)件放在一個(gè)壓力容器中，容器中灌滿涂料漿，然后將構(gòu)件真空處理，用漿料浸漬構(gòu)件，真空浸漬后，漿料從容器中排放出來，接著壓縮空氣吹過容器除去過量的漿料，在這以后進(jìn)行高溫干燥。
在U.S.4，208，454中也同樣用漿料來浸沉陶瓷塊構(gòu)件，然后真空處理，除去構(gòu)件骨架通道中的涂漿，真空處理要不斷進(jìn)行，以使空氣接連不斷地進(jìn)入構(gòu)件通道中，以徹底清除堵塞通道的和多余的漿料，U.S.4，039，482和U.S.4，208，454兩篇專利內(nèi)容都是用過量的涂漿來浸沉陶瓷整塊結(jié)構(gòu)，大大過量的涂漿，總有損失，損失的是價(jià)格昂貴的催化劑金屬。U.S.4，039，482介紹的陶瓷構(gòu)件用真空浸漬的方法，仍類似早先浸漬涂漿料的方法，所以仍然存在著在構(gòu)件體外表面沉積了一定數(shù)量的昂貴的但不起作用的涂料。
U.S.4，039，482和U.S.4，208，454的工藝過程中使用了過量的涂料，因而在U.S.4，039，482中外加了要用空氣吹除多余涂料的的步驟，同時(shí)U.S.4，039，482和U.S.4，028，454兩篇專利闡述中都要求進(jìn)行不停地抽真空的步步驟。
這些步驟無疑都是既花時(shí)間，又增加了工藝過程中的成本。因此在陶瓷整體的催化劑大體上浸漬催化劑，要求提供一種方法，它能精確控制鋁和金屬催化劑涂料的數(shù)量，以減少涂料過剩量，這樣可以達(dá)到既提高過程工作的效率，同時(shí)又減少涂料損失的目的。
本發(fā)明能符合下述要求，即為真空涂覆陶瓷載體構(gòu)件用的耐高溫涂料漿或者催化劑金屬提供一種方法，達(dá)到能精確地控制予先確定好的涂料數(shù)量，并計(jì)量地涂復(fù)到載體構(gòu)件上去，這就免去了需要用過量涂料來浸沉構(gòu)件，同時(shí)也免去了由浸沉過程帶來的從構(gòu)件中除去過量涂料的附加步驟，按照本發(fā)明的過程，可以按所需要的濃度配制的耐高溫層和催化金屬組份的一種均勻的涂料，涂復(fù)過程中不再需要設(shè)法除去構(gòu)件表面那里的多余量和除去內(nèi)部骨架中堵塞通道中那部分涂料量。
在本發(fā)明的方法中，將要浸漬的耐高溫材料或催化金屬成份或者所有兩種材料的陶瓷整塊構(gòu)件的下面一端放置在一個(gè)罐或容器中，它中間放有按涂復(fù)整塊載體構(gòu)件的骨架通道所需要的涂料而予先定量的涂漿。一個(gè)喇叭形蓋子放在陶瓷整塊構(gòu)件的另一頭。
蓋子和陶瓷構(gòu)件間的密封的。在構(gòu)件塊另一端施加真空(即低于大氣壓力)涂料在真空的作用下被吸入陶瓷整塊構(gòu)件的內(nèi)部骨架通道中直到在容器中的所有涂料被吸光，然后，撤去真空，打開整體陶瓷構(gòu)件的覆蓋面，取出涂復(fù)好的構(gòu)件，依照本發(fā)明的實(shí)踐，整體構(gòu)件中涂復(fù)到的只是在其內(nèi)部骨架通道壁面上，因而沒有必要從整塊構(gòu)件中排除和清洗過量的涂料，同時(shí)也無必要進(jìn)行任何予真空處理步驟，以及從整塊構(gòu)件中予先排走空氣的步驟，陶瓷整體構(gòu)件先按予定量的涂料進(jìn)行表面涂復(fù)，然后經(jīng)過一干燥裝置或熱處理場(chǎng)合對(duì)涂料進(jìn)行高溫熟化。
本發(fā)明中帶有某些長(zhǎng)處的一個(gè)比較好的具體過程是將陶瓷構(gòu)件的一端接上真空，進(jìn)行真空吸涂，先用一個(gè)部分大約占總量50%到85%的涂漿進(jìn)行真空浸漬，接著倒過來，從陶瓷構(gòu)件的另一頭進(jìn)行真空吸涂，發(fā)現(xiàn)這樣的過程，可以加快浸漬過程，大大改進(jìn)了涂料在內(nèi)骨架通道壁面上的分布均勻性。
圖1是按照本發(fā)明進(jìn)行涂復(fù)陶瓷整塊骨架載體構(gòu)件的簡(jiǎn)單斷面圖。我們的想法是結(jié)合參看簡(jiǎn)圖和比較詳細(xì)的說明能突出本專利的技術(shù)所在，使讀者能透徹了解本發(fā)明的特征和優(yōu)點(diǎn)。
如圖中所表明的，適合于目前較好的實(shí)際裝置系統(tǒng)。
第一部分包括一個(gè)開口容器或者一個(gè)盤子10里面裝上涂料漿液11，漿料面指示高度參照11a，在盤10壁上開一口，接入口管13，進(jìn)料閥門13a適當(dāng)裝于13管路中，作為布置在盤10外面的操作閥，閥13a操作可以是手動(dòng)的，也可以是自動(dòng)的。
第二部分是位于第一部分的上方，由一個(gè)中空的喇叭形罩子14，罩子14的下部是一個(gè)向外擴(kuò)開的喇叭形圈14a，罩子14頂部開口接導(dǎo)管15，導(dǎo)管15中串上一個(gè)適當(dāng)?shù)拈y門(畫中未畫)連接到提到過的真空泵(圖中未畫)構(gòu)件18的內(nèi)部有許多從一頭延伸到另一頭的縱間通道，為了表達(dá)清楚些，圖中所表示的載體構(gòu)件畫成方形的，但實(shí)際上是園柱形的或卵形的，整塊構(gòu)件18涂料漿液中用一適當(dāng)?shù)霓k法固定住(圖中未畫)，它可以是一種夾具，像一種機(jī)械夾緊器，最好這種夾具能在涂料漿液11中能轉(zhuǎn)動(dòng)180度。
整塊構(gòu)件18固定在盤10中，這樣整塊構(gòu)件下端18a離開盤內(nèi)底面16是一預(yù)定距離，將要在下文所表明的，此預(yù)定間隙是本發(fā)明的一個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)，這時(shí)涂料漿液從一端18a向上到另一端的被抽吸進(jìn)整塊構(gòu)件，因?yàn)檎麎K構(gòu)件所有的很多通道是縱向的，所以最好是垂直方向固定在盤子10上面，這樣從盤子10真空抽引涂料漿液11時(shí)就能暢通，同時(shí)加速了涂料漿液11流入整體構(gòu)件的表面細(xì)孔過程。
導(dǎo)管13連結(jié)到泵(圖中未畫)，當(dāng)有很多構(gòu)件要涂復(fù)或者當(dāng)有許多塊整塊構(gòu)件要在連續(xù)的過程中依次吸涂涂料漿液時(shí)，在連續(xù)生產(chǎn)過程中，它把從涂料裝液大儲(chǔ)罐(圖中未畫)的予定量涂料漿液打入盤10中，進(jìn)行真空涂復(fù)整塊構(gòu)件18的間隔時(shí)間里，涂料漿液按予定量按時(shí)地加料到盤10中，閥13a是加料閥。
罩子14采取垂直移動(dòng)方式，這樣可以升起時(shí)離開降下時(shí)接觸到構(gòu)件塊18的上端18b的邊部，在構(gòu)件塊用涂料漿11從盤10中進(jìn)行吸涂時(shí)罩子14處于放下位置，接觸到構(gòu)件塊上端18b罩子邊端14a跟構(gòu)件塊的上端18b正好貼緊，密封圈20放于罩子(14)邊(14a)和構(gòu)件塊(18)的上端(18b)的邊之間，這樣在構(gòu)件塊上端18b的上方空間21處于和外界隔絕的狀態(tài)。
操作時(shí)，構(gòu)件塊18從庫房中運(yùn)來，固定在盤10上面，離開盤底面16一定距離，打開閥13讓予定量的漿液11用泵打入盤10，控制注入盤10的涂料漿液的液面11a到一定高度，這樣在箱下面處是構(gòu)件塊下端面18a，它處于淹沒狀態(tài)，在罩子邊14a和構(gòu)件塊上端18b之間夾入密封圈20后壓緊，然后在導(dǎo)管15中的閥調(diào)整好，將空間21和真空泵相互聯(lián)結(jié)好。當(dāng)空間21接通真空后，由于使用負(fù)壓，涂料漿液就從盤子10中淹沒部分向上地被抽吸到構(gòu)件塊18，箭頭22表示漿料流向被吸進(jìn)淹沒著的構(gòu)件塊下18a，箭頭23表示真空使用抽吸方向，在空間21要保持真空足夠的時(shí)間以保持構(gòu)件塊18淹沒部分的料漿液能穩(wěn)定地向上吸涂到構(gòu)件塊的內(nèi)部通道，形成表面積很大的涂料層，或秩者形成能使轉(zhuǎn)換有毒的汽車尾氣為無毒氣體的催化劑層。
在盤10中規(guī)定量的涂料漿抽吸完后，在空間21處的真空撤走，壓力恢復(fù)到大氣壓力，然后罩子14仍從構(gòu)件塊上端邊(18b)向上提起，接著將構(gòu)件塊從盤子10上部拆開夾具后，直接取走，放到一個(gè)干燥箱中(圖中未畫)，在干燥箱中在構(gòu)件塊內(nèi)部通道的涂復(fù)層被干燥，假如需要，再熔烤一下，因?yàn)榘纯刂屏康耐苛弦淹繌?fù)在構(gòu)件體內(nèi)，以前文獻(xiàn)中提到的在涂復(fù)操作中排走多余量涂料和排除內(nèi)表面的堵塞的這些狀態(tài)的問題的必要性就不復(fù)存在了。
在本發(fā)明的實(shí)際應(yīng)用中，涂料漿液中含有懸浮態(tài)的高表面積的耐高溫固體份。例如，伽瑪(gamma或γ)鋁或具有催化活性金屬，例鉑和鈀;水溶液狀態(tài)的鹽，例氯鉑酸和氮化鈀;它們可以以相類似的漿料跟耐高份固體一起共沉積。
要涂復(fù)涂料漿液的量以及在盤中量11，當(dāng)在依次涂復(fù)構(gòu)件塊之間的計(jì)量很容易計(jì)算出來，計(jì)算的依據(jù)是要涂復(fù)的骨架塊的內(nèi)表面積，依據(jù)在構(gòu)件塊干燥后需要涂復(fù)在構(gòu)件體內(nèi)部通道壁的固體涂料量來算出所需涂料漿液的重量可以按下面公式計(jì)算充填的重量(濕得重)＝ (基體體積(立方英吋)×干的得量(克/立方英吋))/(漿液中固含量百分?jǐn)?shù)/100)此處“濕得量”-漿料量，克在構(gòu)件塊的內(nèi)部通道涂復(fù)所予定量，從盤子10中計(jì)量要涂復(fù)的“基體體積”構(gòu)件塊內(nèi)部橫截面。
“干獲得量”-在構(gòu)件塊完全干燥后存留在內(nèi)部通道固態(tài)涂層物料量，即耐高溫材料或催化劑重量，或者兩者。
本發(fā)明在實(shí)際中應(yīng)用的涂料漿液的典型性質(zhì)例下面是一種催化劑鉑-銠/鋁漿料性質(zhì) 一般范圍 較好范圍粘度-厘泊 15～300 17～70%含固量 35～52 45～50鋁 %含固量 50～99.9 65～99在實(shí)際上應(yīng)用涂料漿液，對(duì)構(gòu)件塊進(jìn)行真空涂吸，其真空度在0.5英吋水柱到20.0英吋水柱或以上。
對(duì)本發(fā)明更常采用的實(shí)際過程，在構(gòu)件塊的上端邊18b跟罩子14處于密封后時(shí)對(duì)構(gòu)件的涂吸相繼地有順序地增加負(fù)壓，為此更為合適的涂料漿液的粘度范圍是45-50厘泊，相當(dāng)?shù)偷恼婵毡热?.5到0.7英吋水柱引入到整塊構(gòu)件上，時(shí)間1到8秒，用約50%到85%予定量的濕漿料浸漬構(gòu)件塊。
開始，以已指出的較低真空施加關(guān)構(gòu)件塊，構(gòu)件塊的內(nèi)部通道是能均勻地受到浸漬，在構(gòu)件塊內(nèi)部通道壁上很少有“出刺”現(xiàn)象。
因?yàn)椤俺龃獭边@種現(xiàn)象的發(fā)生往往是在起始真空度較高，漿料未能均勻地抽吸上，復(fù)蓋到載體的內(nèi)部通道壁上，在某些部分漿料面上升比在中間的通道部分高2英吋，這些管道中凸出面被稱為出刺;此后，比較高的真空度，比如真空度比開始使用的真空度高5到10倍，即3到20英吋水柱，在這真空下對(duì)構(gòu)件塊進(jìn)行10-30秒時(shí)間的抽吸涂復(fù)把涂料漿液的剩余部分涂復(fù)構(gòu)件塊的內(nèi)部通道上。如果在抽吸涂復(fù)階段給構(gòu)件塊一開始較高的真空度，即真空度6到8英吋水柱，雖然完全涂復(fù)料涂料漿液的需要時(shí)間能縮短，但已經(jīng)測(cè)定過，應(yīng)用高的起始真空來浸漬引起了一部分漿料上竄到構(gòu)件體的上端而損耗漿料，還有較高真空度引起大的料涂料出刺，而招致構(gòu)件體內(nèi)部通道中沉漬的不均勻，這種不均勻的涂料浸漬狀態(tài)直接降低汽車排氣系統(tǒng)中將有毒氣體催化轉(zhuǎn)化功能的構(gòu)件塊的功能。至如前已提及的，按目前本發(fā)明的實(shí)際應(yīng)用的涂料漿的粘度15到300厘泊，更可取的是17到70厘泊。將涂料漿液抽吸到構(gòu)件體的內(nèi)部通道中，在這粘度范圍內(nèi)有助于涂料漿液停留在通道壁上，當(dāng)漿液粘度增加時(shí)，為了將漿液往上抽吸，真空度也必須作相應(yīng)的向上調(diào)節(jié)，當(dāng)涂料漿液粘度低于15厘泊很少多時(shí)，抽吸涂料會(huì)出現(xiàn)問題。有實(shí)應(yīng)意義的本發(fā)明-涂料漿真空浸漬過程的重要點(diǎn)為當(dāng)將構(gòu)件塊固定在容器內(nèi)，部分淹沒在漿液中，構(gòu)件塊的下端面18a被放置于容器內(nèi)，在對(duì)構(gòu)件塊進(jìn)行真空處理前，在構(gòu)件塊的底邊和盤子10的底面116之間有一個(gè)縫隙，尺寸是隨構(gòu)件體的大小和形狀而變的。對(duì)于特殊的構(gòu)件進(jìn)行涂料浸漬，最切合需要的間縫距離，通過實(shí)驗(yàn)很容易確定。
比如對(duì)一個(gè)3.18×6.68×0.3(英吋)尺寸的卵形
石構(gòu)件塊，最佳的縫隙距離已由實(shí)驗(yàn)測(cè)得水大約為0.040英吋，當(dāng)這縫隙接近這予先規(guī)定的距離時(shí)，按照本發(fā)明進(jìn)行真空浸漬，那么，在構(gòu)件體的內(nèi)部通道壁上將達(dá)到滿意的均勻沉漬的涂層。若縫隙多于或少于最佳的由實(shí)驗(yàn)確定的數(shù)值時(shí)，發(fā)現(xiàn)得到的涂層不均勻，比如當(dāng)縫隙大于最佳值時(shí)，浸漬在構(gòu)件體的涂料集中在構(gòu)件體的中間核心部位，而當(dāng)縫隙小于最佳值時(shí)浸漬在構(gòu)件體的涂料集中在構(gòu)件體的靠外的環(huán)形圈。通常對(duì)構(gòu)件塊結(jié)構(gòu)的數(shù)值范圍，已確定的其高度從大約2.5英吋到6.3英吋，在這尺寸范圍下，適合涂復(fù)過程用的縫隙距離大約從0.020到0.125英吋。按本發(fā)明，在實(shí)際應(yīng)用過程中，還敘述了另外一種方法，它是在進(jìn)真空浸漬步驟時(shí)，當(dāng)構(gòu)件塊以予定量的50%到85%(以重量計(jì))涂料漿液完成浸漬后，恢復(fù)到常壓，然后將構(gòu)件塊倒轉(zhuǎn)180度，接著從相反那一端繼續(xù)真空浸漬，可以看到，此法改進(jìn)了涂料在內(nèi)通道壁上的均勻性。
浸漬過的構(gòu)件塊，經(jīng)過一個(gè)干燥設(shè)備在那里涂復(fù)好的構(gòu)件塊經(jīng)干燥脫去它里面的水份，一般構(gòu)件塊干燥溫度為125～250℃，這樣能保證除去所有里面摻和的水份，并且涂層能牢牢粘著在內(nèi)部道壁上，干燥后對(duì)涂復(fù)好的構(gòu)件塊控制其使之冷卻，直到操作人員可以不用載體防護(hù)手套直接能用手拿取以準(zhǔn)。
按照本發(fā)明的過程，這種有效的構(gòu)件塊涂料及其過程的專利申請(qǐng)用的是精細(xì)的，可控制的予先定量的涂料，浸漬過程中減少了涂料的庫存量，減了實(shí)際處理中的可能問題，因而也減少了由于失誤和疏忽而造成的損失昂貴的催化劑材料而付出的代價(jià)。
按照本發(fā)明的過程可以以較快的速度進(jìn)行予定量的涂料漿液對(duì)構(gòu)件塊內(nèi)部涂復(fù)浸漬，有例子表明其周期小于1分鐘，跟那些用滴涂或者噴涂的處理方法比較起來，這些老方法既慢又費(fèi)時(shí)。
本發(fā)明過程對(duì)先前文獻(xiàn)中提出真空浸漬法是作了改進(jìn)的，它沒有過量的涂料沉漬在構(gòu)件塊的外表面上;消除了吹氣步驟;以及由此而損失昂貴的涂料，因?yàn)樵跇?gòu)件塊的內(nèi)部通道中沒有過量的涂料沉積，先前文獻(xiàn)中在真空浸漬涂料過程中所需的清洗步驟也消除了。
本發(fā)明的過程也可以在幾秒鐘內(nèi)進(jìn)行快速浸漬，不進(jìn)行脫氣，并賦于均勻的涂料漿液涂層。
下文將就本發(fā)明實(shí)用過程作說明，催化性的構(gòu)件塊能夠很容易地加以精確的按所需涂料漿液進(jìn)行涂復(fù)，這個(gè)漿液用量可以在浸漬過程前先算出，它跟構(gòu)件的開始重量無關(guān)。
沉積在一個(gè)接一個(gè)構(gòu)件塊的涂料量，每塊上的量基本上是相同的。它們各塊間的偏差很低，僅正負(fù)0.5%。
本發(fā)明的真空浸漬過程中，要使用精確的涂料使用量，當(dāng)抽吸過程完成后，殘存在盤中的吸附量極少可以說幾乎沒有，這就消除了損失涂量的潛在可能，由用于按本發(fā)明的過程的涂料物料平衡分析來看，99.7%的涂料漿液沉漬在構(gòu)件塊上了。
從浸漬于堇青石構(gòu)件塊的結(jié)果看。基本上是全沉積在構(gòu)件塊上了，測(cè)定說明那0.1%(重量計(jì))的涂料漿液是被捕集于真空系統(tǒng)的過濾處0.2%(重量計(jì))的涂料(以固體計(jì))殘存在盤子10中。
以了進(jìn)一步說明本發(fā)明的過程關(guān)于對(duì)陶瓷構(gòu)件塊的實(shí)際上的浸漬過程，列舉下面幾個(gè)例子。
例1一個(gè)系列9個(gè)予先稱重好的3.18″×6.68″×6.3″長(zhǎng)卵形陶瓷整塊構(gòu)件具有蜂窩煤形內(nèi)部結(jié)構(gòu)，其內(nèi)部表面積為110.3立方英吋，由顆粒狀的堇青石(2MgO2Al2O3·5SiO2)制得的標(biāo)名為M-20的通用型的陶瓷整塊結(jié)構(gòu)，用粘度為49厘泊，含固體量以重量計(jì)為45.1%(其中固體量的66.5%(重量計(jì))為氧化鋁剩下的是鉑和，重量比為10∶1的催化劑混合物以及一些賤金屬氧化物)的涂料漿內(nèi)涂。
按本說明書要求，將253.61克的涂料混合物均勻地沉積在上述尺寸的構(gòu)件塊內(nèi)部通道型面上制得了由于汽車內(nèi)催化反應(yīng)器所用的催化劑陶瓷塊，作為固體沉積所需用的涂料漿量以用前面提出過的公式計(jì)算的即濕量＝ (110.3立方英吋×25.91克/立方英吋)/(45.1/100) ＝563克簡(jiǎn)圖介紹了對(duì)構(gòu)件塊內(nèi)部通道進(jìn)行涂料漿的浸漬使用的一種設(shè)備的式樣，在浸漬9塊一組的每一塊構(gòu)件時(shí)，先用二分之一的涂料漿約281～282克計(jì)量地加到盤10中，構(gòu)件塊的底部浸到涂料漿中，并垂直地固定好位置，將構(gòu)件塊底端18a和盤子10的底面16之間的縫隙調(diào)整到0.04英吋，喇叭形罩14由上往下徐徐下放低到使構(gòu)件塊上端邊18b和罩子14間密封貼緊，構(gòu)件塊的頂部按順序地施加0.625英吋的水柱的真空度，時(shí)間持續(xù)5秒，50%的予定量涂料漿液充入構(gòu)件塊中，接著增加真空，到達(dá)能抽上200 SCFM的空氣(含9英吋水柱)時(shí)間持續(xù)15秒鐘，這時(shí)已完成了將一半涂料漿浸漬到構(gòu)件塊的工工作，然后撤去真空，另一半予定量的涂料漿液計(jì)量地加入到盤中，將構(gòu)件塊倒轉(zhuǎn)180度，即將原來是構(gòu)件塊的上端現(xiàn)放置于盤子中，縫隙仍調(diào)整為0.040英吋，重復(fù)真空的順序操作，即0.625英吋水柱5秒鐘，然后9英吋水柱真空15秒進(jìn)行剩余50%構(gòu)件表面積的浸漬。
稱涂料漿液浸漬的構(gòu)件體的重量，檢測(cè)其濕料得量，然后將涂復(fù)好的構(gòu)件在約120℃干燥一小時(shí)，再稱重，將數(shù)記錄于下面表1中。
按這過程進(jìn)行構(gòu)件塊涂復(fù)，標(biāo)名用的字母符號(hào)是AI-19。
當(dāng)1-99塊構(gòu)件塊涂復(fù)完成后，將予先稱過的盤子10和聯(lián)結(jié)在罩子14地到真空泵管道中間的過濾器4干燥并稱重，盤子的增重克數(shù)經(jīng)測(cè)定為3.5克，也就是占構(gòu)件塊中總沉積量的0.073%這個(gè)量代表示殘留在盤中的涂料量，也就是涂復(fù)過程中失去的其中之一部分。在過濾器中測(cè)得的克數(shù)是38.4克或是占構(gòu)件塊上沉積量的0.81%，這一部分表示涂料漿液在抽吸過程中經(jīng)過構(gòu)件塊而未能沉積在構(gòu)件塊的內(nèi)部通道上，結(jié)論可以說在涂復(fù)過程中涂料漿液少去的部分只占1%(重量計(jì))以下。
將按照例1浸漬好的干燥了的構(gòu)件塊等分地橫成三截。測(cè)定涂料在構(gòu)件塊內(nèi)表面的滲透樣度均勻度。
經(jīng)檢驗(yàn)這些切塊指出涂料確實(shí)是均勻地分布在構(gòu)件塊的整個(gè)內(nèi)部通道上。
跟原先碰到的將相同的整塊構(gòu)件浸沉方法來比較，其實(shí)際測(cè)定清楚的表明，滲透梯度值確實(shí)是改進(jìn)了。
表1原來重 濕得重 原重+干得重 干得量樣品 克 克 克 克A-1 768.5 504.5B-2 766.5 508.5C-3 766.5 506.5D-4 761.0 516.0 1014.7 253.7E-5 762.0 511.0F-6 761.5 521.5 1016.0 254.5G-7 761.5 512.5H-8 761.5 513.0I-9 760.5 510.0 1013.6 253.1
例2基本上重復(fù)例子1的過程，所不同的是對(duì)構(gòu)件塊順序地先以真空度為0.625英吋水柱5秒鐘浸漬85%的予定量涂料漿液于構(gòu)件塊上，然后真空度為9英吋水柱20秒鐘使對(duì)已經(jīng)抽入內(nèi)部通道的涂料漿液對(duì)其內(nèi)部通道進(jìn)行充分浸漬。隨后，將構(gòu)件塊倒轉(zhuǎn)180度，使原構(gòu)件塊的上端現(xiàn)在浸沉在盤10，然后施加9英吋水柱的真空度的負(fù)壓15秒鐘，將剩下的15%予定量的漿料以跟原先反向的抽吸浸漬到內(nèi)部通道中去。
此過程的數(shù)據(jù)記錄于表Ⅱ，此過程的構(gòu)件涂復(fù)標(biāo)名用英文字母J-1。
滲透梯度試驗(yàn)表面，在整個(gè)構(gòu)件塊內(nèi)部通道壁面上確定達(dá)到了均勻的沉漬和滲透。
表Ⅱ原重 濕得量重 原重+干重 干得量樣品 克 克 克 克J-1 765.0 510.0K-2 768.0 529.0L-3 767.5 509.0M-4 760.5 510.5N-5 765.0 507.0 1019.9 254.9O-6 762.0 513.0 1015.9 253.9P-7 759.0 514.0S-8 762.5 514.0T-9 762.0 515.0 1015.6 253.6
例Ⅲ重復(fù)例Ⅰ過程，所不同的是，6塊卵形構(gòu)件塊 3.18″×6.68″×6.3″用614克含有貴重漿液，其用料組成為80%氧化鋁(Al2O3)，1.8%貴重金屬(鉑∶＝5∶1)和18.2%賤金屬氧化物粘度為55厘泊，固含量47.09%。
構(gòu)件塊浸沒在漿料中那一頭底面和盤子內(nèi)底之間縫隙為0.075英吋。
不用有順序的改變真空度的方法，而是用以200SCfm空氣(即9″水柱)的負(fù)壓用614克的前一半量抽足2分鐘，當(dāng)614克中的前一半漿料抽吸到構(gòu)件塊里面，并在其內(nèi)部骨架通道面上引成均勻的沉積后，撤除真空，將構(gòu)件塊倒轉(zhuǎn)180度，將原先是構(gòu)件塊上端的面現(xiàn)置于盤中被淹沒于漿液中，縫隙距離跟原先一樣，加真空程度也跟原先一樣，即9英吋水柱，時(shí)間2分鐘，于是614克的后一半料抽吸到已較均勻地沉積了涂料的構(gòu)件塊里去了。
構(gòu)件塊在200℃干燥了13小時(shí)，干燥了的構(gòu)件塊經(jīng)測(cè)定，貴重金屬固體浸漬層已均勻地分布在構(gòu)件塊中，六塊構(gòu)件塊的固體附著量，經(jīng)分析指出，按次序地涂復(fù)構(gòu)件塊其總變化量為正負(fù)1.4%在下面表Ⅲ中充分地指出了得到的結(jié)果表Ⅲ樣 真空抽吸 構(gòu)件塊重 固體附 漿料品 漿料 克 著量號(hào) 克 原干 克 %第一次抽吸 第二次抽吸1 307.5 306.5 767 1069 302 492 306.5 306 765 1066 301 493 306.5 306 763 1065 302 494 306 306 761 1064 303 495 306.5 306.5 765 1068 303 496 306.5 306.5 763 1068 305 50干燥200℃ 平均302 49%L＝±1.4%例Ⅳ重復(fù)例Ⅲ的過程，有所不同的是試驗(yàn)全部予定量涂料漿液由構(gòu)件塊的下端抽吸到構(gòu)件塊中，并試驗(yàn)不再進(jìn)行構(gòu)件塊倒轉(zhuǎn)180度的步驟。從構(gòu)件塊下端抽吸涂料漿液614克，進(jìn)到構(gòu)件塊內(nèi)，保持足夠的真空度，即200SCfm空氣(即9英吋水柱)經(jīng)歷5分鐘，從測(cè)定構(gòu)件塊來看，貴金屬固體份雖然是均勻地分布在其內(nèi)部通道里，但分析6塊的固體附著量來看其∑變分是8.5%，若剔除樣品NO8(樣品NO8從數(shù)據(jù)來看明顯的有失誤)五個(gè)樣品的∑變分為正、負(fù)4.3%。這些結(jié)果在表Ⅳ中充分地表示出來表Ⅳ樣品號(hào) 抽吸涂料 構(gòu)件塊重量 固體附著量 %漿液漿液 (載體重量)克NO 克 原 干 克7 613 768 1052 284 468 613 765 1031 266 439 613 765 1043 278 4510 613 763 1050 287 4711 612 762 1049 287 4712 612 765 1053 288 47平均281 46%∑±8.5本發(fā)明前面已敘述了全部過程，并且進(jìn)一步舉了例來說明對(duì)陶瓷整塊構(gòu)件的內(nèi)部骨架結(jié)構(gòu)進(jìn)行涂復(fù)和浸漬。
聽在有考慮簡(jiǎn)單的真空沉積裝置時(shí)，實(shí)際用于本發(fā)明的改進(jìn)，設(shè)想是改變供料方式，將涂料漿液通過構(gòu)件塊的上端向下，而加真空是在構(gòu)件塊的下端的一邊，用這樣的布置，實(shí)際操作時(shí)按照本發(fā)明的方法，雖然完成每次的涂復(fù)結(jié)果效率較低，同時(shí)帶來很大的操作問題，但能得到滿意的結(jié)果。
例如，在下方向抽吸裝置中，它跟構(gòu)件塊浸沒在涂料漿液中，同時(shí)離開內(nèi)有漿料的容器盤底面租稍離開一段距離的構(gòu)件塊的下端面向上真空抽吸過程來來比較，需要過量50%的涂料漿液。
像這樣的改變?yōu)橄孪蛘婵战n過程，在加真空前為了在陶瓷整塊載體上均勻分散涂料漿液，必須在構(gòu)件的上端要罩上一個(gè)分布器，如紙或布過濾器，通氣布和金屬網(wǎng)。放置一密封容器在塊構(gòu)件上緊貼其周邊，將予先定量的涂料漿液經(jīng)過一根管子計(jì)量地進(jìn)入容器，一個(gè)喇叭形蓋子貼在整塊載體構(gòu)件下端周邊上，相互間密封。這整塊載體構(gòu)件的下面和罩子之間即成了我們所說的真空室，抽真空后，預(yù)先定量的涂料漿液通過整塊構(gòu)件上端，進(jìn)入到內(nèi)部骨架構(gòu)件中。業(yè)已測(cè)定，連續(xù)應(yīng)用的涂料漿液，其合適粘度在20到50厘泊，真空度能滿足200SCfm空氣，每次連續(xù)抽5-15秒，總共需304克涂料漿液向下抽吸進(jìn)入內(nèi)部骨架結(jié)構(gòu)。
權(quán)利要求
1.用一類涂料漿液對(duì)陶瓷整體構(gòu)件的內(nèi)部骨架結(jié)構(gòu)浸漬的方法，具有以下特點(diǎn)，按預(yù)定量供給涂料漿液跟整塊載體構(gòu)件的第一個(gè)端面接觸，在整塊載體構(gòu)件的另一端上方安置一個(gè)和構(gòu)件相互密封的罩子，該處跟鄰近的載體構(gòu)件上端形成一真空室，在罩子上引入真空，將漿液由整塊載體構(gòu)件的另一端抽吸進(jìn)構(gòu)件的內(nèi)部骨架結(jié)構(gòu)將構(gòu)件內(nèi)均勻地浸漬上涂料漿液。
2.按權(quán)利要求
1的方法其特征是，構(gòu)件塊的第一個(gè)端面是整塊結(jié)構(gòu)的低端，此構(gòu)件塊的低端，部份地浸沒在容器內(nèi)的涂料漿液中。
3.按權(quán)利要求
2的方法，其特征是，構(gòu)件塊低端浸沒在涂料漿中，離開容器內(nèi)底面有一段間隔。
4.按權(quán)利要求
3的方法，其特征是，在間隔處，即在構(gòu)件塊的低端和容器內(nèi)底面之間有一從0.020到0.125英吋的縫隙。
5.按權(quán)利要求
4的方法，其特征是，縫隙約為0.040英吋。
6.按權(quán)利要求
1的方法，其特征是，涂料漿液的粘度約從15秒到300厘泊。
7.按權(quán)利要求
2的方法，其特征是，該處抽真空至少有兩個(gè)相接的步驟，其中第二步驟加在構(gòu)件塊的真空程度比第一步驟時(shí)的高些。
8.按權(quán)利要求
7的方法，其特征是，兩步驟中的第一步驟真空度為0.5到0.7英吋水柱，在第二步驟真空度為3.0到20.0英吋水柱。
9.按權(quán)利要求
8的方法，其特征是加于第一步真空時(shí)續(xù)時(shí)間為從1到8秒，而在第二步驟持續(xù)時(shí)間約從10到30秒。
10.以權(quán)利要求
7的方法，其特征是，涂料漿液具有粘度范圍約從7到70厘泊，第二步驟加在構(gòu)件塊的真空度大約為加在第一步驟上的5到10倍。
11.按權(quán)利要求
2的方法，其特征是，予定量涂料漿液的第一部份向上被抽吸進(jìn)整塊載體構(gòu)件的下端后，將構(gòu)件塊倒轉(zhuǎn)180度，接著繼續(xù)進(jìn)行真空抽吸，將涂料漿液的剩余部份抽吸進(jìn)構(gòu)件塊的原先上端面。
12.按權(quán)利要求
11的方法，其特征是，大約有50%到85%重量的予定量漿液首先向上抽進(jìn)，構(gòu)件塊的下端接著以15%(重量分)的涂料漿液向上抽入到倒轉(zhuǎn)過后的構(gòu)件塊的原上端面。
13.按權(quán)利要求
1的方法，其特征是，其中涂料漿液的預(yù)定量跟構(gòu)件塊的上端面接觸，構(gòu)件塊的下端面處于真空。
14.按權(quán)利要求
1的方法，其特征是，其中涂料液組成中含固量約為35%到52%(重量計(jì))
15.按權(quán)利要求
1的方法，其特征是，涂料固體中含有高表面積值的三氧化鋁。
16.按權(quán)利要求
1的方法，其特征是，涂料固體中含有貴金屬，貴金屬從鉑，鈀，銠組成的一族中選擇。
17.按權(quán)利要求
1的方法，其特征是，涂料漿液固體分是一個(gè)高表面三氧化鋁和從由鉑，鈀，銠族中選擇的貴金屬的混合物。
專利摘要
本發(fā)明闡述了用含有催化劑的漿料對(duì)載體內(nèi)部的骨架結(jié)構(gòu)進(jìn)行浸漬的方法。該過程中預(yù)先定量好的催化劑漿料，計(jì)量地打入容器中跟載體的一個(gè)端面接觸，一個(gè)罩子擱置在與第一個(gè)端面相反的第二個(gè)端面邊上，通過密封圈密封，罩子與鄰近的第二端面間空間即定為真空空間，在罩子上加上真空后催化劑漿液從底端面抽進(jìn)骨架結(jié)構(gòu)，由此內(nèi)部骨架結(jié)構(gòu)(內(nèi)部通道的壁面上)就均勻地浸漬上一層催化劑漿液。
文檔編號(hào)B05D7/22GK85101134SQ85101134
公開日1987年1月17日 申請(qǐng)日期1985年4月1日
發(fā)明者希姆羅克·托馬斯, 泰勒·德克 申請(qǐng)人:恩格爾哈德公司導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan