用于制造由金属制成的开孔成型体的方法和使用该方法制造的成型体技术

本发明专利技术涉及一种用于制造由金属制成的开孔成型体的方法。所述成型体用作半成品部件，在由金属制成的开孔成型体的表面上，涂覆与也制成半成品的金属相同的金属的颗粒、或制成半成品的金属的化合物的颗粒，其中该化合物可以在热处理中还原或热分解或化学分解，并通过热处理产生相应金属的颗粒，所述颗粒通过化学还原或热分解或化学分解获得。在涂覆过程之后，进行热处理，在该热处理中，颗粒连接至半成品的表面和/或相邻颗粒，使得所获得的开孔成型体的比表面积增大到至少30m

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于制造由金属制成的开孔成型体的方法和使用该方法制造的成型体
本专利技术涉及一种用于制造开孔成型体或包括金属的成型体的方法，以及通过所述方法制造的成型体。
技术介绍
特别地，已知在多孔金属成型体的表面上涂覆是为了改善其性能。为此目的，通常使用粉状材料，该粉状材料通过粘合剂或悬浮液施加至成型体的表面，并且在热处理中去除有机成分，并且然后可以在升高的温度下在成型体的表面上形成涂层或表面区域，该涂层或表面区域具有与制造成型体的材料不同的化学组成。成型体的比表面积也可以通过这些已知的可能性来增加，但是通过已知的可能性只能在有限的程度上实现这一点。然而，非常大的比表面积对于许多工业应用是有利的，并且在例如催化辅助过程、过滤或电化学应用中的电极中是非常可取的。
技术实现思路
因此，本专利技术的目的是提供一种开孔成型体，所述开孔成型体由金属材料构成并且具有增大的比表面积。根据本专利技术，该目的通过具有权利要求1的特征的方法来实现。权利要求10涉及一种通过所述方法制造的成型体。借助于从属权利要求中指出的特征可以实现有利的实施方式和进一步的发展。在本专利技术中，将由金属材料构成的开孔成型体用作半成品部件。这些开孔成型体可以是金属栅格、金属网格、金属织物、金属泡沫，金属棉或包括金属纤维的半成品部件。然而，半成品部件也可以是以下这样的开孔成型体：在该开孔成型体中，聚合物材料已经利用电化学方式涂覆有金属。可以对以这种方式制造的半成品部件进行热处理，在该热处理中，该聚合物的有机且挥发性的成分由于高温分解而去除。然而，聚合物的有机成分的这种去除也可以稍后地与去除其它有机或挥发性的成分同时发生，这将在下面更详细地讨论。在本专利技术的一个实施方式中，在该热处理之前或之后，利用由与制成该开孔半成品部件的金属材料相同的金属材料构成的金属颗粒来涂覆该开孔成型体。在此，颗粒也应当被引入成型体的内部，即被引入半成品部件的孔或空隙中。在本专利技术的另一实施方式中，在该热处理之前或之后，通过涂覆来施加存在于作为半成品部件的开孔成型体中的化学元素的化合物的颗粒。所述颗粒由以下这样的化合物组成：所述化合物可以在热处理中通过化学还原或热分解或化学分解转化成相应的制成半成品部件的化学元素。与已经制成开孔半成品部件的金属材料相同的金属材料的金属颗粒、或者可以转换成已经制成作为半成品部件的开孔成型体的化学元素的化学元素的化合物的颗粒可以用作用于涂覆操作的粉末、粉末混合物、悬浮液或分散体。可以通过浸渍、喷涂、以压力辅助的方式、静电地和/或磁性地来进行用粉末、粉末混合物和/或悬浮液/分散体对半成品部件的表面的涂覆。在根据本专利技术的其它替选方案中，用于涂覆开孔半成品部件的粉末、粉末混合物、悬浮液或分散体不仅可以包含金属颗粒或金属化合物颗粒，而且可以包含无机和/或有机粘合剂，所述无机和/或有机粘合剂作为固体粉末以细粒的形式混合进所述粉末、所述粉末混合物、所述悬浮液或所述分散体中，或者所述无机和/或有机粘合剂以溶解在金属颗粒或金属化合物颗粒的溶液、悬浮液/分散体的液相中的形式存在。可以通过浸渍或喷涂来实现利用以溶液或悬浮液/分散体形式的粘合剂对半成品部件的表面的涂覆。随后利用金属颗粒的粉末或粉末混合物涂覆已经用粘合剂润湿的开孔半成品部件。粉末颗粒在已经被液体粘合剂润湿的表面上的分布以及颗粒对表面的粘附可以通过机械能(特别是振动)的作用来改善。作为粉末、粉末混合物和/或悬浮液/分散体的颗粒的施加可以重复多次，优选地至少三次、特别优选地至少五次。这也在每种情况下适用于待进行的振动，以及可选地适用于粘合剂的施加。还可以在热处理之前对半成品部件的表面进行涂覆，在该热处理中，去除已经制造半成品部件所借助的聚合物材料的有机成分。在施加包含颗粒的材料之后，进行热处理，在该热处理中，去除聚合物材料的有机且挥发性的成分以及同时去除所使用的任何粘合剂。在热处理和施加颗粒之后，进行烧结，在该烧结中，在金属颗粒之间、或从通过热分解或化学分解(例如化学还原)所获得的金属颗粒到开孔金属成型体的金属表面形成烧结颈或烧结桥。在这里，已经以这种方式进行涂覆和烧结的开孔成型体的比表面积应当增大到至少30m2/l，但与作为半成品部件的未涂覆的金属成型体的起始材料相比，该比表面积增大到至少5倍。在这里，根据应用，具有在450μm至6000μm范围内的孔径以及1m2/l-30m2/l的比表面积的多孔基本骨架应当从一侧(孔隙率梯度)或完全地填充颗粒(颗粒尺寸d50在0.1μm至250μm范围内)，或者多孔金属成型体的支柱应当已经在表面上被涂覆。为了在每种情况下获得不同的孔隙率、孔径和/或比表面积，可以在表面的不同侧上、特别是在半成品部件的彼此相对布置的表面上使用不同的量进行颗粒涂覆。例如，这可以通过在布置在不同侧上的表面上将作为粉末、粉末混合物或以悬浮液/分散体的形式的颗粒进行不同数量的施加(在使用或不使用粘合剂的情况下)来实现。以这种方式，还可以实现根据本专利技术制造的成型体的逐渐变化的形式。涂覆并烧结的开孔成型体的施加的颗粒层内的孔径应当对应于不超过所使用的颗粒尺寸的10000倍。这还可能额外受到最大烧结温度和在该温度下的保持时间的影响，因为随着温度和保持时间的增加，与孔体积的减少相关的、通过扩散并且因此通过烧结的质量传递被促进。制成根据本专利技术制造的成型体的材料应当包含不超过3质量％、优选地不超过1质量％的O2。为此目的，优选在进行用于去除有机成分的热处理、烧结和/或可选地待进行的化学还原的同时提供惰性或还原性气氛。对于热分解或化学分解，应当在为此目的使用的热处理中选择合适的气氛。在热分解的情况下，该气氛可以是惰性气氛，例如氩气气氛。在还原的情况下，可以采用例如氢气氛。对于通过氧化的化学分解，包含氧气、氟气、氯气、这些气体的任何混合物、以及诸如氮气、氩气或氪气的惰性气体的任何混合物的气氛是特别有用的。在化学分解的情况下，金属阳离子可以被还原以形成元素金属。然而，可以氧化阴离子成分。也可以考虑在空气中(即在相对氧化性的气氛中)，将相对贵金属的化合物进行化学分解以得到元素金属(Au，Pt，Pd)。针对铝、钛、锆和铬，也可以进行根据说明性方程式2GeI<->Ge(s)+GeI(g)的歧化作用。还可以使用金属中心已经处于氧化状态0的晶体、金属-有机络合物或其盐。还可以：(i)在过滤领域中使用根据本专利技术制造的这种开孔成型体，(ii)根据本专利技术制造的这种开孔成型体用作催化剂(例如在使用涂覆有Ag颗粒的Ag泡沫催化剂来合成环氧乙烷中)，(iii)根据本专利技术制造的这种开孔成型体用作电极材料，或(iv)根据本专利技术制造的这种开孔成型体用作用于催化活性物质的支撑体。在应用(i)的情况下，增大比表面积引起更好的过滤性能，因为吸附趋势和吸收能力显著地增大。在应用(ii)中，比表面积的增大导致催化活性的更大的比例增大，因为不仅活性中心的数目增加，而且表面也具有明显地刻面的结构本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于制造包括金属的开孔成型体的方法，其中，在作为半成品部件的包括金属的开孔成型体的表面上，涂覆与形成所述半成品部件的金属相同的金属形成的颗粒，或者/n对作为半成品部件的包括金属的开孔成型体涂覆由制成所述半成品部件的金属形成的化合物的颗粒，所述化合物能够在热处理中被还原或热分解或化学分解并且形成通过化学还原或热分解或化学分解获得的相应金属的颗粒；/n以及/n在所述涂覆之后进行至少一热处理，在所述至少一热处理中，所述颗粒通过烧结颈或烧结桥接合至所述半成品部件的表面和/或相邻的颗粒，使得/n所获得的所述开孔成型体的比表面积增大到至少30m

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20170919 DE 102017216569.31.一种用于制造包括金属的开孔成型体的方法，其中，在作为半成品部件的包括金属的开孔成型体的表面上，涂覆与形成所述半成品部件的金属相同的金属形成的颗粒，或者
对作为半成品部件的包括金属的开孔成型体涂覆由制成所述半成品部件的金属形成的化合物的颗粒，所述化合物能够在热处理中被还原或热分解或化学分解并且形成通过化学还原或热分解或化学分解获得的相应金属的颗粒；
以及
在所述涂覆之后进行至少一热处理，在所述至少一热处理中，所述颗粒通过烧结颈或烧结桥接合至所述半成品部件的表面和/或相邻的颗粒，使得
所获得的所述开孔成型体的比表面积增大到至少30m2/l和/或与未涂覆的金属半成品部件的起始材料相比增大到至少5倍，其中，
在涂覆有由制成所述半成品部件的金属形成的可还原或可热分解或可化学分解的化合物的颗粒的开孔成型体的热处理中保持金属还原性气氛或适于分解的气氛，至少直到所述化合物还原或热分解或化学分解以形成所述金属完成。


2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，金属的颗粒或所述金属的化合物的颗粒用作粉末、粉末混合物和/或悬浮液/分散体。


3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，作为粉末、粉末混合物、悬浮液和/或分散体的所述金属的颗粒或所述金属的化合物的颗粒的施加通过浸渍、喷涂、以压力辅助的方式、静电地和/或磁性地来实现。


4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于，以溶液、悬浮液/分散体的形式使用有机和/或无机粘合剂，或者以粉末的形式使用有机和/或无机粘合剂，以改善颗粒的粘附性。


5.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其特征在于，所述金属的颗粒的施加或所述金属的特定化合物的颗粒的施加重复多次，特别是至少三次。


6.根据权利要求1至5中任一项所述的方法，其特征在于...

【专利技术属性】
技术研发人员：T·布特内尔，G·沃尔特，汉斯迪特里希·博姆，T·韦斯加伯尔，B·基巴克，克里斯蒂安·I·穆勒，R·科尔芬巴赫，L·托库尔，
申请(专利权)人：艾蓝腾欧洲有限公司，弗劳恩霍夫应用研究促进协会，
类型：发明
国别省市：德国;DE