用于空间不均匀地涂覆蜂窝体的方法和装置以及不均匀地涂履的蜂窝体制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种用于用一涂覆在一基体（１）上的涂层材料（２）涂覆一基体（１），尤其涂覆一具有一流体可流过的蜂窝体的基体方法，其中，基体（１）中的涂层材料（２）的空间温度分布在涂覆时和／或在涂覆后是不均匀的，本发明专利技术还涉及一具有空间不均匀涂层厚度的基体和一用于不均匀地涂覆基体（１）的装置。本发明专利技术的特征是，可保证有效的催化，并节约不需要的位置处的多余的涂层材料。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种用于涂覆一基体，尤其是涂覆一具有一流体可流过的蜂窝体的基体的方法。这中经涂覆的蜂窝体特别用作用于内燃机的废气净化的催化转换器。
技术介绍
已知的蜂窝体有大量基本上平行的通道通过，并且包括例如由一陶瓷成形体。作为陶瓷材料可采用例如堇青石、富铝红柱石或α氧化铝。挤出的基体基本上由堇青石制成，此时，在初始材料中可另外加入高岭土、氢氧化铝、氧化铝、滑石、碳颗粒等。还已知由多个部分地形成表面结构的并在必要时卷绕的薄板构成的金属蜂窝体。考虑到废气中的有害物质的催化转换的高效性，需要提供尽可能大的蜂窝体催化活性接触面积。在催化转换时，特别重要的是下列有害物质氮的氧化物、不饱和碳氢化合物、一氧化碳等。为了具有高效性，蜂窝体有很高的通道密度，例如已知具有上达1500cpsi(单元每平方英寸)的单元密度的金属蜂窝体。可这样来实现催化活性表面的进一步扩大，即用所谓的载体涂料(Washcoat)涂覆比较光滑的通道壁，所述载体涂料有一有非常多裂缝的表面。所述裂缝的表面一方面保证提供足够大的空间以固定催化剂(例如铂、铑等)，另一方面提供一大的用于催化流过的废气的表面，此时形成与催化剂的特别强烈的接触。已经知道，促进催化的大表面的载体涂料涂层的涂覆按这样的方式进行，即将蜂窝体浸入一液态的载体涂料分散体中，或用所述液态载体涂料分散体对蜂窝体进行喷涂。接着，去掉多余的载体涂料分散体，干燥蜂窝体中的载体涂料，并在最后在通常超过450℃的温度下煅烧。在煅烧时，载体涂料分散体的挥发性组成部分被排出，从而形成一具有大的比表面积的耐热的和促进催化的层。在必要时，此过程可多次重复，以达到希望的涂层厚度。载体涂料通常包括一种过渡系的氧化铝和至少一种促进剂氧化物(Promoteroxid)例如稀土氧化物、氧化锆、氧化镍、氧化铁、氧化镓和氧化钡的混合物。迄今为止通常希望，载体涂料分散体在涂覆在蜂窝体上时必须有一尽可能均匀的流动特性，以便在整个通道长度上得到希望的均匀的涂层厚度。尤其是如同目前发展趋势所追求的那样，在通道截面非常小时，也应得到特别均匀的厚度。不过，在催化转换器中一个重要的成本因素是涂层材料尤其是催化活性物质如贵金属的费用。
技术实现思路
由此，本专利技术的目的是，提供一种用于涂覆一基体的方法、一种基体以及用于涂覆一基体的装置，其中可以可靠地提供对有害物质的有效催化并节省成本。所述通过一种按照权利要求1的特征的方法，一种具有权利要求17的特征的基体以及一种具有权利要求23的特征的装置来实现。各单独应用或彼此任意组合的其它有利构形和改进方案是相应从属权利要求的内容。在按照本专利技术的用于用一种涂覆在基体上的涂层材料涂覆基体，尤其是可流过流体的蜂窝体的方法中，基体中涂层材料的空间温度分布在涂覆时和/或在涂覆后是不均匀的。借助涂层材料的不均匀分布，在涂覆过程中，形成基体中涂层材料的空间不均匀粘度。由于涂层材料的粘度是取决于温度的，因此，可通过涂层材料不均匀的温度分布影响涂层材料从基体上的流下，并由此调节变化的涂层厚度。由此，空间的不均匀温度分布导致空间的不均匀层厚分布。借助这种方法可以以有利的方式使涂层厚度适应催化的要求，尤其是适应催化的空间分布。尤其是其中只进行比其它区域少的催化转换的区域，要设置比其中进行主要的催化转换的其它区域少的涂层材料。由此，可减少涂层材料的费用，同时保证有效的催化转换。例如在基体的流入侧选择比流出侧厚的涂层厚度，因为，按照本专利技术，在流入侧按百分数有比流出侧多的有害物质要催化转换，从而在流入侧需要比流出侧厚的涂层材料厚度。由此，节约了流出侧的涂层材料。此外，基体内部的涂层厚度可以选择成使其沿径向从内向外减小。由此也可以借助较大的层厚保证在高催化活性区域内进行完全的催化，并通过较小的涂层厚度节约低催化活性区域内的涂层材料。在按照本专利技术的方法的一种实施形式中，空间温度分布沿基体的轴向是不均匀的。沿基体的轴向的空间温度分布在所述方向上促使形成相应的粘度分布，由此形成一与该粘度分布相对应的涂层厚度分布。借助沿基体轴向的变化的涂层厚度可以影响催化的空间轮廓。催化可集中在确定的空间区域内或保持远离所述区域。还可以通过预先给定催化的空间分布而控制催化的起始特性。例如，催化集中在基体的前部区域(沿流体的流动方向)，会使得催化的绝大部分只在基体的一部分中进行。催化器的这部分由于其相对于整个基体较小的热惯性而达到催化起动所需要的点火温度，因为只要使较少的质量达到所要求的点火温度。由此，可以形成特别有利的催化转换器的起始特性。沿流动方向位于后面的区域保证有害物质的完全转换。所述区域在催化器的热状态特别重要。不过，所述区域只需要较少的催化活性材料，因为有害物质量的大部分已经在流入侧被转换。有利的是，空间温度分布沿基体的径向是不均匀的。涂层厚度的这种不均匀性是因为这样的情状，即待净化的流体(例如废气)的流动速度在基体的中部区特别大，从而在中部区必须转换特别多的有害物质。在所述中部区内较厚的涂层使得形成一较大的用于催化转换的表面积，并由此在催化转换器的所述区域内也确保有效的催化转换。在边缘区流动速度较小，并且只需转换较少的有害物质。换句话说，由于待净化的流体的流剖面轮廓，在通道截面积相同时，一边缘上的通道一定转换比催化转换器中部通道少的有害物质。由于这个原因，在边缘区需要较小的涂层厚度。通过在边缘处的较小的涂层厚度，可以节约起催化作用的材料如贵金属的费用。如果空间不均匀的温度分布的温度差为至少2℃，尤其是至少为5℃，则有利的是。但特别优选的是至少为15℃，由此，会特别强烈地形成由于不同的温度而引起的粘度差别。有利的是，出现至少为1％，尤其是至少为3％，最好至少为10％的一种液态涂层材料的粘度差别。在不均匀的温度分布中的温度差可通过局部冷却和/或加热基体形成。例如，基体可通过与一吸热体的接触而局部冷却。基体也可借助一红外灯或通过与一加热体接触而局部加热。涂层材料的不均匀温度分布的温度差也可通过局部冷却和/或局部加热涂层材料形成。在这个变型方案中，不均匀的温度分布不是通过基体向涂层材料的传热形成，而是通过直接局部冷却或局部加热涂层材料形成。这可以例如借助一红外灯或通过在基体上涂覆之前预先给定涂层材料的空间温度不均匀性实现。例如，在基体的中部区域喷涂比靠外的区域以冷的涂层材料。有利的是，在不同的部位加热和/或冷却涂层材料和/或基体。例如，可以将基体夹紧在一加热体和一吸热体之间，从而在基体中在相应的加热体或吸热体的接触表面之间形成一温度梯度。通过预先给定多个热源或冷源，可以在宽的界限内精确地规定基体中的涂层材料的温度分布。尤其是，可以由此调节变化的涂层厚度，所述涂层厚度允许有效的催化，同时降低所需涂层材料的费用。在按照本专利技术的方法另一种实施形式中，在涂覆之前基体有一与涂层材料的温度不同的温度。通过材料的热容和基体向涂层材料的传热和传冷，会实现涂层材料的不均匀的热分布。仅仅通过基体与涂层材料之间的温度差可以实现，涂层在流过基体时被加热(冷却)，并由此形成不均匀的温度分布。另一种方案是，基体在涂覆之前在其内部有一空间不均匀的温度分布。可通过涂覆之前涂层材料与基体之间的温度差形成、通过在涂覆之前基体的空间温度分布、通过涂覆时局部加热/冷却或通本文档来自技高网...

【技术保护点】
用于用一涂覆在一基体（１）上的涂层材料（２）涂覆所述基体（１），尤其是涂覆一具有一流体可流过的蜂窝体的基体的方法，其中，基体（１）中的涂层材料（２）的空间温度分布在涂覆时和／或在涂覆后是不均匀的。

【技术特征摘要】
...

【专利技术属性】
技术研发人员：R布吕克，B奥登达尔，B普法尔茨格拉夫，
申请(专利权)人：排放技术有限公司，奥迪股份公司，
类型：发明
国别省市：DE[德国]