[go: up one dir, main page]

WO2013053580A1 - Keramikkörper - Google Patents

Keramikkörper Download PDF

Info

Publication number
WO2013053580A1
WO2013053580A1 PCT/EP2012/068594 EP2012068594W WO2013053580A1 WO 2013053580 A1 WO2013053580 A1 WO 2013053580A1 EP 2012068594 W EP2012068594 W EP 2012068594W WO 2013053580 A1 WO2013053580 A1 WO 2013053580A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
layer
chromium oxide
ceramic body
coating material
body according
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.)
Ceased
Application number
PCT/EP2012/068594
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Domenico Pavone
Ralf Abraham
Tadeusz Von Rymon Lipinski
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.)
ThyssenKrupp Industrial Solutions AG
Original Assignee
ThyssenKrupp Uhde GmbH
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 ThyssenKrupp Uhde GmbH filed Critical ThyssenKrupp Uhde GmbH
Publication of WO2013053580A1 publication Critical patent/WO2013053580A1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B41/00—After-treatment of mortars, concrete, artificial stone or ceramics; Treatment of natural stone
    • C04B41/45—Coating or impregnating, e.g. injection in masonry, partial coating of green or fired ceramics, organic coating compositions for adhering together two concrete elements
    • C04B41/50—Coating or impregnating, e.g. injection in masonry, partial coating of green or fired ceramics, organic coating compositions for adhering together two concrete elements with inorganic materials
    • C04B41/5025—Coating or impregnating, e.g. injection in masonry, partial coating of green or fired ceramics, organic coating compositions for adhering together two concrete elements with inorganic materials with ceramic materials
    • C04B41/5033—Chromium oxide
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B41/00—After-treatment of mortars, concrete, artificial stone or ceramics; Treatment of natural stone
    • C04B41/009—After-treatment of mortars, concrete, artificial stone or ceramics; Treatment of natural stone characterised by the material treated
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B41/00—After-treatment of mortars, concrete, artificial stone or ceramics; Treatment of natural stone
    • C04B41/45—Coating or impregnating, e.g. injection in masonry, partial coating of green or fired ceramics, organic coating compositions for adhering together two concrete elements
    • C04B41/52—Multiple coating or impregnating multiple coating or impregnating with the same composition or with compositions only differing in the concentration of the constituents, is classified as single coating or impregnation
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B41/00—After-treatment of mortars, concrete, artificial stone or ceramics; Treatment of natural stone
    • C04B41/80—After-treatment of mortars, concrete, artificial stone or ceramics; Treatment of natural stone of only ceramics
    • C04B41/81—Coating or impregnation
    • C04B41/85—Coating or impregnation with inorganic materials
    • C04B41/87—Ceramics
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B41/00—After-treatment of mortars, concrete, artificial stone or ceramics; Treatment of natural stone
    • C04B41/80—After-treatment of mortars, concrete, artificial stone or ceramics; Treatment of natural stone of only ceramics
    • C04B41/81—Coating or impregnation
    • C04B41/89—Coating or impregnation for obtaining at least two superposed coatings having different compositions
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C24/00—Coating starting from inorganic powder
    • C23C24/08—Coating starting from inorganic powder by application of heat or pressure and heat
    • C23C24/082—Coating starting from inorganic powder by application of heat or pressure and heat without intermediate formation of a liquid in the layer
    • C23C24/085—Coating with metallic material, i.e. metals or metal alloys, optionally comprising hard particles, e.g. oxides, carbides or nitrides
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C4/00—Coating by spraying the coating material in the molten state, e.g. by flame, plasma or electric discharge
    • C23C4/02—Pretreatment of the material to be coated, e.g. for coating on selected surface areas
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C4/00—Coating by spraying the coating material in the molten state, e.g. by flame, plasma or electric discharge
    • C23C4/04—Coating by spraying the coating material in the molten state, e.g. by flame, plasma or electric discharge characterised by the coating material
    • C23C4/10—Oxides, borides, carbides, nitrides or silicides; Mixtures thereof
    • C23C4/11—Oxides
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C4/00—Coating by spraying the coating material in the molten state, e.g. by flame, plasma or electric discharge
    • C23C4/12—Coating by spraying the coating material in the molten state, e.g. by flame, plasma or electric discharge characterised by the method of spraying
    • C23C4/134—Plasma spraying
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C4/00—Coating by spraying the coating material in the molten state, e.g. by flame, plasma or electric discharge
    • C23C4/18—After-treatment

Definitions

  • the invention relates to a ceramic body and a method for producing the ceramic body.
  • Ceramic body of the type mentioned are known in the art and are disclosed, for example, in DE 10 2007 058 484 AI and occur for example as refractory products.
  • Open porosity makes refractory bricks products susceptible to corrosion as gaseous and liquid corrosive substances can penetrate into their material structure. The penetration of the corrosive substances in the material structure can in turn cause physicochemical reactions that destroy a refractory product z. B. lead due to a material dissolution.
  • the products resulting from the chemical reactions often have other properties, e.g. a different coefficient of thermal expansion than the refractory material itself, which leads to thermal stresses and thus cracking and microcracking. This can lead to flaking in the refractory product, as the crack and microcracks weaken the material structure. Overall, the result is thus an impairment of the long-term stability of the ceramic body.
  • Refractory products containing chromium oxide which is particularly resistant to corrosion, are known in the prior art.
  • chromium oxide-containing ceramic bodies also have open porosities, so that corrosive substances continue to enter the body and can undergo chemical reactions with other substances, which lead to undesirable corrosion or cracking and microcracking.
  • the invention provides that the ceramic body at least on a part of the surface of the body has a single or multilayer coating system, wherein at least one layer in the layer system contains chromium oxide.
  • the core idea of the invention is to provide the ceramic body with a barrier layer which prevents the penetration of corrosive substances.
  • a coating with chromium oxide content has proved to be particularly advantageous.
  • the chromium oxide-containing layer in the layer system leads to the fact that in particular an effective corrosion protection is given. Investigations have shown that the chromium oxide is an effective compound to prevent the penetration of corrosive substances, in particular of gasification slags and gases in the porous ceramic body. This is due to the non-reactive nature of the chromium oxide. Chromium oxide does not enter into any or a very limited chemical reaction with the constituents of the typical liquid or gaseous corrosive substances.
  • the ceramic body according to the invention is thus provided with a barrier layer containing chromium oxide.
  • the at least one layer in the layer system may contain only chromium oxide.
  • the upper limit for the mass fraction of chromium oxide in a layer in the layer system is preferably a mass fraction of not more than 100%, preferably not more than 90%, particularly preferably not more than 50%.
  • chromium oxide in particular chromium metal and / or aluminum oxide have proved to be additional components in the chromium oxide containing layer as advantageous, since in the binary system Cr 2 0 3 -Cr or in the ternary system of Cr 2 0 3 Al 2 0 3 - Forming low-melting and very reactive eutectics that provide a strong bond and effective adhesion of the chromium oxide-containing layer to the ceramic body.
  • the following substances have proved to be useful in the modified chromium oxide-containing layer:
  • Oxides alumina (Al 2 O 3 ), zirconia (ZrO 2 ), magnesia (MgO), silica (SiO 2 )), calcium oxide (CAO)) and oxidic compounds e.g. B.
  • Phosphorus compounds in particular phosphates and mixtures of these substances.
  • a layer comprises an adhesion promoter, wherein the layer is applied directly on the surface.
  • the adhesion promoter also performs the function of adjusting the thermal expansion coefficients between the ceramic body and the layer system.
  • this layer can also fulfill the function of a diffusion blocker.
  • Phosphorus compounds in particular inorganic phosphates or phosphate mixtures, such as, for example, aluminum phosphate, chromium phosphate or phosphoric acid, have proved to be particularly effective adhesion promoters, since these phosphates or phosphorus compounds can also block the diffusion of gasification slag or gases into the ceramic body.
  • a method for producing a ceramic body in which a coating material containing chromium oxide is applied to the surface of the body or to a single-layer or multi-layered layer system of the body.
  • the chromium dioxide-containing layer is preferred by means of thermal spraying applied.
  • thermal spraying advantageously offers the plasma spraying.
  • chromium oxide or chromium oxide-containing mixture is injected into a plasma jet so that the plasma stream can accelerate the chromium oxide onto the surface of the ceramic body.
  • the plasma spraying process has the advantage that drying and sintering steps can be dispensed with.
  • an advantageous embodiment of the invention provides that after application of the coating material onto the surface or onto the layer system, the coating material is first dried. Drying times of about 24 hours have proven to be the best drying times.
  • the actual application of the coating material can be carried out in a conventional manner, for example by spraying or by brushing the coating material onto the surface or onto the layer system.
  • the sintering of the coating material takes place on the Kermik body in that the coated ceramic body is preferably heated to temperatures in the range of above 1000 ° C. The sintering process preferably lasts> 2 hours.
  • the ceramic bodies according to the invention can be produced with the production method, for example in the form of a stone, for further use.
  • the invention also provides for the use of a coating material les, which contains chromium oxide, for a gasification reactor.
  • a gasification reactor for example, a fluidized bed reactor or a fly-flow reactor into consideration.
  • Fig. 1 shows a cross section of the ceramic body according to the invention
  • FIG. 2 shows a longitudinal section of the ceramic body according to the invention, which is shown in FIG
  • Shape of a wall of a gasification reactor is present and
  • FIG. 3 shows a cross section of the ceramic body from FIG. 1.
  • Fig. 1 shows a cross section of the ceramic body according to the invention, which is provided with the reference numeral 1.
  • the ceramic body 1 has six square side surfaces.
  • the present as a refractory stone ceramic body 1 is provided with a layer system 5.
  • the layer system 5 has a layer 6 which is applied directly to the surface 4 of the ceramic body 1 and comprises an adhesion promoter.
  • the adhesion promoter which is present as a phosphate compound, establishes a firm connection between the surface 4 and the layer 6 which adjoins the layer 6.
  • the layer 7 in the layer system 5 contains chromium oxide with a mass number of at most 100%.
  • the ceramic body 1 shown in FIG. 2 is in the form of a reactor wall 3.
  • the gasification reactor has a reactor space 2, which is surrounded by the reactor wall 3 made of refractory stone.
  • the reactor chamber 2 facing surface 4 of the ceramic body 1, d .h. the inner surface of the ceramic body 1, is provided with a multilayer coating system 5.
  • the layer system 5 has a layer 6 which is applied directly to the surface 4 and comprises an adhesion promoter.
  • the adhesion promoter is a phosphorus compound and serves to establish a firm connection between the surface 4 and the layer 6 subsequent layer 7.
  • the layer 7 in the layer system 5 contains chromium oxide with a mass fraction of at most 100%.
  • the layer 7 contains other substances, such as oxides and metals.
  • the layer 6 is first applied to the surface 4 in liquid form. This is followed by a further process step, in which the chromium oxide-containing layer 7 is applied to the not yet dried layer 6.
  • the entire surface 4 of the ceramic body 1 is provided with the layer system 5.
  • the reactor wall can be composed of stones 8 (FIG. 1) whose surface is provided with the chromium oxide-containing coating material by immersion in a slurry. Subsequently, the layer can be dried and baked at temperatures of> 1000 ° C. This process can also be repeated several times. The stoving of the applied chromium oxide-containing coating layer can take place in a firing plant for the production of the ceramic body 1.
  • the layer can be applied to an unfired refractory stone and burned with the stone (once-fire). Alternatively, the layer can already be applied to a fired ceramic body and then baked in an additional fire (Zweimai- fire).
  • the individual stones 8 can then be assembled to form a wall of a gasification reactor.

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Coating By Spraying Or Casting (AREA)
  • Other Surface Treatments For Metallic Materials (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Keramikkörper (1). Um die Korrosionsbeständigkeit des Keramikkörpers (1) zu verbessern, schlägt die Erfindung vor, dass der Keramikkörper (1) zumindest auf einem Teil seiner Oberfläche (4) ein ein- oder mehrlagiges Schichtsystem (5) aufweist, wobei zumindest eine Lage (7) im Schichtsystem (5) Chromoxid enthält.

Description

Keramikkörper
Die Erfindung betrifft einen Keramikkörper sowie ein Verfahren zur Herstellung des Keramikkörpers.
Keramikkörper der eingangs genannten Art sind dem Fachmann bekannt und werden beispielsweise in der DE 10 2007 058 484 AI offenbart und kommen beispielsweise als feuerfeste Erzeugnisse vor.
Die meisten feuerfesten Erzeugnisse haben eine offene Porosität. Offene Porosität macht feuerfeste Steine Erzeugnisse korrosionsanfällig, da gasförmige und flüssige korrosive Stoffe in ihr Werkstoffgefüge eindringen können. Das Eindringen der korrosiven Stoffe in das Werkstoffgefüge kann wiederum physikalisch-chemische Reaktionen verursachen, die zur Zerstörung eines Feuerfesterzeugnisses z. B. infolge einer Materialauflösung führen.
Auch haben die durch die chemischen Reaktionen entstehenden Produkte oft andere Eigenschaften, z.B. einen anderen Wärmeausdehnungskoeffizienten als der Feuerfestwerkstoff selbst, was zu Thermospannungen und somit zu Riss- und Mikrorissbildungen führt. Hierbei kann es zu Abplatzungen in dem Feuerfesterzeugnis kommen, da die Riss- und Mikrorissbildungen das Materialgefüge schwächen. Insgesamt kommt es somit im Ergebnis zu einer Beeinträchtigung der Langzeitstabilität des Keramikkörpers.
Aus dem Stand der Technik sind feuerfeste Erzeugnisse mit einem Gehalt an Chromoxid bekannt, welches besonders korrosionsbeständig ist. In den überwiegenden Fällen weisen aber auch chromoxidhaltige Keramikkörper offene Porositäten auf, so dass weiterhin korrosive Stoffe in den Körper gelangen und mit anderen Stoffen chemische Reaktionen eingehen können, die zu den unerwünschten Korrosionen bzw. Riss- und Mikrorissbildungen führen.
Es ist deshalb Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Keramikkörper der eingangs genannten Art zur Verfügung zu stellen, der das Eindringen von korrosiven Stoffen in das Materialgefüge des Keramikkörpers reduziert.
Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Die Erfindung sieht vor, dass der Keramikkörper zumindest auf einem Teil der Oberfläche des Körpers ein ein- oder mehrlagiges Schichtsystem aufweist, wobei zumindest eine Lage im Schichtsystem Chromoxid enthält.
Kernidee der Erfindung ist es, den Keramikkörper mit einer Sperrschicht zu versehen, die das Eindringen von korrosiven Stoffen verhindert. Als besonders vorteilhaft hat sich dabei eine Beschichtung mit Chromoxidgehalt erwiesen.
Die chromoxidhaltige Lage in dem Schichtsystem führt dazu, dass insbesondere ein wirksamer Korrosionsschutz gegeben ist. Untersuchungen haben ergeben, dass das Chromoxid eine wirksame Verbindung darstellt, um das Eindringen von korrosiven Stoffen, insbesondere von Vergasungsschlacken und Gasen in den porösen Keramikkörper zu unterbinden. Dies ist auf die nichtreaktive Natur des Chromoxids zurückzuführen. Chromoxid geht mit den Bestandteilen der typischen flüssigen bzw. gasförmigen korrosiven Stoffe keine bzw. eine sehr begrenzte chemische Reaktion ein.
Entgegen dem Stand der Technik, wie er beispielsweise in der DE 10 2007 058 484 AI offenbart wird, ist der erfindungsgemäße Keramikkörper also mit einer Sperrschicht versehen, die Chromoxid enthält.
Die zumindest eine Lage in dem Schichtsystem kann ausschließlich Chromoxid enthalten. Als Obergrenze für den Massenanteil des Chromoxids in einer Lage in dem Schichtsystem hat sich vorzugsweise ein Massenanteil von maximal 100 %, vorzugsweise höchstens von 90 %, besonders bevorzugt von höchstens 50 % erwiesen. Neben dem Chromoxid haben sich insbesondere Chrommetall und/oder Aluminiumoxid als zusätzliche Komponenten in der chromoxidhaltigen Lage als vorteilhaft erwiesen, da sich in dem binären System Cr203-Cr bzw. in dem ternären System Cr203-Al203-Cr niedrig schmelzende und sehr reaktive Eutektika ausbilden, die für eine starke Verbindung und eine wirksame Haftung der chromoxidhaltigen Lage mit dem Keramikkörper sorgen. Außer diesen Zusätzen haben sich folgende Substanzen als zweckmäßig in der modifizierten chromoxidhaltigen Lage erwiesen :
Oxide (Aluminiumoxid (Al203), Zirkoniumoxid (Zr02), Magnesiumoxid (MgO), Siliciumoxid (Si02)), Calciumoxid (CAO)) und oxidische Verbindungen z. B.
MgO*AI203 (Spinell), 3AI203*2Si02 (Mullit), MgO*2Si02 (Forsterit)), Nichtoxide (Kohlenstoffe, Carbide, Nitride, Silicide), Metalle (AI, Fe, Zr, Mo, Ni) sowie
Phosphorverbindungen, insbesondere Phosphate und Mischungen aus diesen Substanzen.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass eine Lage einen Haftungsvermittler umfasst, wobei die Lage unmittelbar auf der Oberfläche aufgebracht ist. Der Haftungsvermittler erfüllt auch die Funktion der Anpassung der Wärmeausdehnungskoeffizienten zwischen Keramikkörper und Schichtsystem. Neben der Funktion der Haftung kann dabei diese Lage auch die Funktion eines Diffusionsblockers erfüllen. Als besonders wirksame Haftungsvermittler haben sich Phosphorverbindungen, insbesondere anorganische Phosphate bzw. Phosphatmischungen, wie beispielsweise Aluminiumphosphat, Chromphosphat oder Phosphorsäure, erwiesen, da diese Phosphate bzw. Phosphorverbindungen auch die Diffusion von Vergasungsschlacke oder Gase in den Keramikkörper blockieren können.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung eines Keramikkörpers vorgesehen, bei dem auf die Oberfläche des Körpers oder auf ein ein- oder mehrlagiges Schichtsystem des Körpers ein Beschichtungs- material, das Chromoxid enthält, aufgebracht wird .
Bevorzugt wird hierzu die chromdioxidhaltige Lage mittels thermischen Spritzens aufgebracht. Als thermisches Spritzverfahren bietet sich vorteilhafterweise das Plasmaspritzen an. Im Falle des Plasmaspritzens wird Chromoxid oder chromoxid- haltige Mischung in einen Plasmajet eingedüst, so dass der Plasmastrom das Chromoxid beschleunigt auf die Oberfläche des Keramikkörpers schleudern kann. Das Plasmaspritzverfahren hat den Vorteil, dass von Trocknungs- und Sinterungsschritten abgesehen werden kann.
Als besonders vorteilhaft erweist es sich, den Keramikkörper vor der Beschichtung mit einer Phosphat/Phosphatverbindung zu tränken. Hierdurch werden Poren schon im Vorfeld der Beschichtung geschlossen.
Um das Herstellungsverfahren kostengünstig zu gestalten, sieht eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung vor, dass nach Aufbringen des Beschichtungsmateria- les auf die Oberfläche oder auf das Schichtsystem das Beschichtungsmaterial zunächst getrocknet wird . Trocknungszeiten von ca. 24 Stunden haben sich als probate Trocknungszeiten erwiesen. Die eigentliche Aufbringung des Beschichtungs- materiales kann auf herkömmliche Weise, beispielsweise durch Aufsprühen oder durch Anpinseln des Beschichtungsmateriales auf die Oberfläche bzw. auf das Schichtsystem, erfolgen. Damit das Beschichtungsmaterial mit dem Keramikkörper eine feste Verbindung eingeht, erfolgt nach dem Trocknungsschritt das Aufsintern des Beschichtungsmateriales auf den Kermikkörper, indem der beschichtete Keramikkörper vorzugsweise auf Temperaturen im Bereich von über 1.000° C erhitzt wird . Der Sinterungsvorgang dauert vorzugsweise > 2 Stunden.
Mit dem Herstellungsverfahren können insbesondere die erfindungsgemäßen Keramikkörper beispielsweise in Steinform zur weiteren Verwendung hergestellt werden. Alternativ ist es auch möglich, beispielsweise den erfindungsgemäßen Keramikkörper als Bestandteil eines Vergasungsreaktors direkt "vor Ort" herzustellen, indem das Herstellungsverfahren direkt in dem Vergasungsreaktor zur Anwendung kommt.
Schließlich sieht die Erfindung auch die Verwendung eines Beschichtungsmateria- les, welches Chromoxid enthält, für einen Vergasungsreaktor vor. Als Vergasungsreaktor kommt beispielsweise ein Wirbelschichtreaktor oder ein Flugstromreaktor in Betracht.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen in schematischer Darstellung :
Fig . 1 einen Querschnitt des erfindungsgemäßen Keramikkörpers,
Fig . 2 einen Längsschnitt des erfindungsgemäßen Keramikkörpers, der in
Gestalt einer Wandung eines Vergasungsreaktors vorliegt und
Fig . 3 einen Querschnitt des keramischen Körpers aus Fig . 1.
Fig . 1 zeigt einen Querschnitt des erfindungsgemäßen Keramikkörpers, der mit dem Bezugszeichen 1 versehen ist.
Der Keramikkörper 1 weist sechs quadratförmige Seitenflächen auf. Der als feuerfester Stein vorliegende Keramikkörper 1 ist mit einem Schichtsystem 5 versehen.
Das Schichtsystem 5 weist eine Lage 6 auf, die unmittelbar auf der Oberfläche 4 des Keramikkörpers 1 aufgebracht ist und einen Haftungsvermittler umfasst.
Der Haftungsvermittler, der als Phosphatverbindung vorliegt, stellt eine feste Verbindung zwischen der Oberfläche 4 und der sich der Lage 6 anschließenden Lage 7 her. Die Lage 7 in dem Schichtsystem 5 enthält Chromoxid mit einer Massenanzahl von maximal 100 %.
Der in Fig. 2 dargestellte keramische Körper 1 liegt in Gestalt einer Reaktorwand 3 vor. Der Vergasungsreaktor weist einen Reaktorraum 2 auf, der von der Reaktorwand 3 aus feuerfestem Stein umhüllt ist. Die dem Reaktorraum 2 zugewandte Oberfläche 4 des Keramikkörpers 1, d .h. die Innenfläche des Keramikkörpers 1, ist mit einem mehrlagigen Schichtsystem 5 versehen. Das Schichtsystem 5 weist eine Lage 6 auf, die unmittelbar auf der Oberfläche 4 aufgebracht ist und einen Haftungsvermittler umfasst.
In der in den Fig . 2 und 3 dargestellten Ausführungsform des Keramikkörpers 1 ist der Haftungsvermittler eine Phosphorverbindung und dient dazu, eine feste Verbindung zwischen der Oberfläche 4 und der sich der Lage 6 anschließenden Lage 7 herzustellen.
Die Lage 7 in dem Schichtsystem 5 enthält Chromoxid mit einem Massenanteil von maximal 100 %. Zur gezielten Verbesserung der Stabilität und Korrosionsbeständigkeit des keramischen Körpers 1 enthält die Lage 7 weitere Substanzen, wie beispielsweise Oxide und Metalle.
Zur Herstellung des Schichtsystems 5 wird die Lage 6 in flüssiger Form zunächst auf die Oberfläche 4 aufgebracht. Es schließt sich ein weiterer Verfahrensschritt an, bei dem auf die noch nicht getrocknete Lage 6 die chromoxidhaltige Schicht 7 aufgebracht wird.
Als Mittel der Auftragung dient das Besprühen oder das Anstreichen der Oberfläche 4 bzw. der Lage 6 mit dem Haftungsvermittler bzw. der chromoxidhaltigen
Substanz. Nach Aufbringung der Lage 7 auf die Lage 6 erfolgt die Trocknung über eine Dauer von ca. 2 bis 4 Stunden.
Wie aus Fig. 2 hervorgeht, ist die gesamte Oberfläche 4 des Keramikkörpers 1 mit dem Schichtsystem 5 versehen.
Die vorliegende Erfindung beschränkt sich in ihrer Ausführung nicht auf das vorstehend angegebene Ausführungsbeispiel . Vielmehr ist eine Anzahl von Varianten denkbar, welche von der dargestellten Lösung auch bei anders gearteten Ausführungen Gebrauch machen. Beispielsweise kann sich die Reaktorwand aus Steinen 8 (Fig. 1) zusammensetzen, deren Oberfläche durch Eintauchen in einen Schlicker mit dem chromoxidhaltigen Beschichtungsmaterial versehen werden. Anschließend kann die Schicht getrocknet und bei Temperaturen von > 1.000° C eingebrannt werden. Dieser Vorgang kann auch mehrmals wiederholt werden. Das Einbrennen der aufgetragenen chromoxidhaltigen Beschichtungsschicht kann in einer Brennanlage für die Herstellung des Keramikkörpers 1 erfolgen. Dabei kann die Schicht auf einen ungebrannten feuerfesten Stein aufgetragen und mit dem Stein gebrannt werden (Einmal-Brand). Alternativ kann die Schicht auch bereits auf einen gebrannten Keramikkörper aufgetragen und dann in einem zusätzlichen Brand eingebrannt werden (Zweimai- Brand). Die einzelnen Steine 8 können dann zu einer Wandung eines Vergasungsreaktors zusammengesetzt werden.
Bezuaszeichenliste:
1 Keramikkörper
2 Reaktorraum
3 Reaktorwand
4 Oberfläche
5 Schichtsystem
6 Lage
7 Lage
8 Steine

Claims

Patentansprüche:
1. Keramikkörper (1), aufweisend auf zumindest einem Teil der Oberfläche (4) des Körpers ein ein- oder mehrlagiges Schichtsystem (5), wobei zumindest eine Lage (7) in dem Schichtsystem (5) Chromoxid enthält.
2. Körper nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Chromoxid einen Massenanteil von maximal 100 % hat.
3. Körper nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Chromoxid einen Massenanteil von maximal 90 % hat.
4. Körper nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Chromoxid einen Massenanteil von maximal 50 % hat.
5. Körper nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass die chromoxidhaltige Lage (7) unmittelbar auf der Oberfläche (4) aufgebracht ist.
6. Körper nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet,
dass eine Lage (6) einen Haftungsvermittler umfasst, wobei die Lage (6) unmittelbar auf der Oberfläche (4) aufgebracht ist.
7. Körper nach Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Haftungsvermittler ein Phosphat oder eine Phosphorverbindung aufweist.
8. Körper nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass die chromoxidhaltige Lage (7) auf der Oberfläche (4) aufgesintert ist.
9. Körper nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass zumindest eine Lage (7) weitere Zusätze in Form von Oxiden und/oder Nicht- oxiden und/oder Metallen enthält.
10. Verfahren zur Herstellung eines Keramikkörpers (1) gemäß einem der
Ansprüche 1 bis 9, wobei auf die Oberfläche (4) des Körpers (1) oder auf ein ein- oder mehrlagiges Schichtsystem (5) des Körpers ein Beschichtungsmaterial, das Chromoxid enthält, aufgebracht wird .
11. Verfahren nach Anspruch 10,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Beschichtungsmaterial thermisch aufgespritzt wird .
12. Verfahren nach Anspruch 11 mit mindestens einem der folgenden Verfahrensschritte :
- das auf die Oberfläche (4) oder auf das Schichtsystem (5) aufgebrachte Beschichtungsmaterial wird getrocknet,
- das aufgebrachte und getrocknete Beschichtungsmaterial wird auf die Oberfläche (4) oder auf das Schichtsystem (5) aufgesintert.
13. Verfahren nach einem der der Ansprüche 10 bis 12,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Keramikkörper (1) vor der Beschichtung mit einer Phosphorverbindung vorzugsweise mit einem anorganischen Phosphat getränkt wird.
14. Verwendung eines Beschichtungsmateriales, welches Chromoxid enthält, für einen Vergasungsreaktor.
PCT/EP2012/068594 2011-10-12 2012-09-21 Keramikkörper Ceased WO2013053580A1 (de)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102011115759.3A DE102011115759B4 (de) 2011-10-12 2011-10-12 Keramikkörper, Verfahren zu seiner Herstellung und Verwendung eines Beschichtungsmaterials
DE102011115759.3 2011-10-12

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2013053580A1 true WO2013053580A1 (de) 2013-04-18

Family

ID=47008536

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/EP2012/068594 Ceased WO2013053580A1 (de) 2011-10-12 2012-09-21 Keramikkörper

Country Status (3)

Country Link
DE (1) DE102011115759B4 (de)
TW (1) TW201332938A (de)
WO (1) WO2013053580A1 (de)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3432849A1 (de) * 1984-09-07 1986-03-20 Robert Bosch Gmbh, 7000 Stuttgart Verfahren zum verfestigen von chrom(iii)-oxidpulvern sowie zum haftfesten aufbringen solcher pulver auf keramische substrate
WO1998051127A1 (en) * 1997-05-06 1998-11-12 Thermoceramix, L.L.C. Deposited resistive coatings
DE102007058484A1 (de) 2007-04-13 2008-10-16 Ralf Stein Verfahren zum Aufbringen einer mehrlagigen Beschichtung auf Werkstücke und/oder Werkstoffe
US20090011920A1 (en) * 2005-03-15 2009-01-08 Saint-Gobain Centre De Recherches Et D'etudes Europeen Gasifier reactor internal coating

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1566371B1 (de) * 2004-02-18 2008-05-07 KAHLA/Thüringen Porzellan GmbH Form-Produkt mit veränderter Oberfläche
US8105683B2 (en) * 2007-03-07 2012-01-31 General Electric Company Treated refractory material and methods of making

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3432849A1 (de) * 1984-09-07 1986-03-20 Robert Bosch Gmbh, 7000 Stuttgart Verfahren zum verfestigen von chrom(iii)-oxidpulvern sowie zum haftfesten aufbringen solcher pulver auf keramische substrate
WO1998051127A1 (en) * 1997-05-06 1998-11-12 Thermoceramix, L.L.C. Deposited resistive coatings
US20090011920A1 (en) * 2005-03-15 2009-01-08 Saint-Gobain Centre De Recherches Et D'etudes Europeen Gasifier reactor internal coating
DE102007058484A1 (de) 2007-04-13 2008-10-16 Ralf Stein Verfahren zum Aufbringen einer mehrlagigen Beschichtung auf Werkstücke und/oder Werkstoffe

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
LI J F ET AL: "Crystallographical analysis of surface layers of refractory ceramics formed using combined flame spray and simultaneous laser treatment", JOURNAL OF THE EUROPEAN CERAMIC SOCIETY, ELSEVIER SCIENCE PUBLISHERS, BARKING, ESSEX, GB, vol. 24, no. 10-11, 1 September 2004 (2004-09-01), pages 3129 - 3138, XP004504419, ISSN: 0955-2219, DOI: 10.1016/J.JEURCERAMSOC.2003.11.002 *
MARPLE B R ET AL: "Sol infiltration and heat treatment of alumina-chromia plasma-sprayed coatings", JOURNAL OF THE EUROPEAN CERAMIC SOCIETY, ELSEVIER SCIENCE PUBLISHERS, BARKING, ESSEX, GB, vol. 21, no. 7, 1 July 2001 (2001-07-01), pages 861 - 868, XP004241912, ISSN: 0955-2219, DOI: 10.1016/S0955-2219(00)00276-4 *
ROUTSCHKA G ET AL: "TASCHENBUCH FEUERFESTE WERKSTOFFE: AUFBAU, EIGENSCHAFTEN, PRÜFUNG, HERSTELLUNG FEUERFESTER WERKSTOFFE; DICHTE GEFORMTE FEUERFESTE ERZEUGNISSE", 31 July 2007, TASCHENBUCH FEUERFESTE WERKSTOFFE: AUFBAU, EIGENSCHAFTEN, PRÜFUNG, VULKAN VERLAG, ESSEN, PAGE(S) 21 - 29,74, ISBN: 978-3-8027-3157-0, XP002666867 *

Also Published As

Publication number Publication date
TW201332938A (zh) 2013-08-16
DE102011115759A1 (de) 2013-04-18
DE102011115759B4 (de) 2015-10-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP0984839B1 (de) Metall-keramik-gradientenwerkstoff, erzeugnis daraus und verfahren zur herstellung eines metall-keramik-gradientenwerkstoffes
DE3638658C1 (de) Waermedaemmende Auskleidung fuer eine Gasturbine
EP1507751B1 (de) Keramischer formkörper mit photokatalytischer beschichtung und verfahren zur herstellung desselben
DE69611458T2 (de) Verfahren zum einbringen einer geschmolzenen zusammensetzung auf der basis von silicium in poröse substrate
DE102011109681B4 (de) Stahlschmelzefilter und Verfahren zu ihrer Herstellung
DE602005003866T2 (de) Gegenstand umfassend ein Silizium enthaltendes Substrat und eine Hafniumoxid enthaltende Sperrschicht an der Oberfläche
EP3472366B1 (de) Selbst heilende wärmedämmschichten sowie verfahren zur herstellung derselben
EP2953217B1 (de) Verfahren zur herstellung einer zündkerze für einen verbrennungsmotor sowie zündkerze für einen verbrennungsmotor
EP3484838B1 (de) Rolle für einen rollenofen mit mindestens einer beschichtung auf der oberfläche
EP3738942B1 (de) Keramik mit korrosionsschutzschicht, verfahren zu deren herstellung und deren verwendung
EP1409435A1 (de) Oberfläche von keramischem material mit hydrophoben oder ultraphoben eigenschaften und verfahren zu ihrer erzeugung
DE102009006778B4 (de) Verfahren zur Herstellung einer flamm- oder plasmagespritzten thermoschock- und korrosionsbeständigen Keramikschicht auf Basis von Al2O3-TiO2-ZrO2
WO2008025440A1 (de) Gebranntes feuerfestes produkt
WO2008110161A1 (de) Schichtsystem und verfahren zu dessen herstellung
DE102011115759B4 (de) Keramikkörper, Verfahren zu seiner Herstellung und Verwendung eines Beschichtungsmaterials
DE19605149C2 (de) Verfahren zur Herstellung poröser keramischer Formkörper, danach hergestellte Formkörper aus Titandioxid sowie deren Verwendungen
DE102005036394B4 (de) Verfahren zur Herstellung eines thermoschock- und korrosionsbeständigen Keramikwerkstoffes auf der Basis eines zirkondioxidfreien feuerfesten Oxides
EP2960221B1 (de) Feuerfestes keramisches Erzeugnis
EP0742187B1 (de) Keramisches Bauteil
DE19543430C2 (de) Zweischichtstein und Verfahren zu seiner Herstellung
DE10017429A1 (de) Verbundkeramiksubstrat mit gradierter thermochemischer Schutzschicht
DE102004002303A1 (de) Verfahren zum Zweifach- oder Mehrfachbeschichten eines Kohlenstoff/Kohlenstoff-Verbundwerkstoffes
DE102010047896B4 (de) Reduktion der Abdampfrate aus Platin und Pt-Legierungen: Bauteil und Verfahren
EP2995596B1 (de) Verwendung eines Versatzes zur Herstellung eines feuerfesten keramischen Erzeugnisses
EP1496034B1 (de) Hochtemperaturbeständiges Bauteil und Verfahren zu dessen Herstellung

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 12770035

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 12770035

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1