Платиновый сплав для катализаторных сеток


 


Владельцы патента RU 2537672:

Открытое акционерное общество "Красноярский завод цветных металлов имени В.Н. Гулидова" (ОАО "Красцветмет") (RU)

Изобретение относится к области металлургии благородных металлов, в частности к платиновым сплавам, предназначенным для изготовления катализаторных сеток, используемых химической промышленностью. Платиновый сплав для катализаторных сеток содержит, мас.% : палладий 15,5-16,5; родий 2,7-3,3; тантал 0,005-3,3; платина - остальное. Техническим результатом изобретения является формирование однородной мелкозернистой структуры при изготовлении литых заготовок и полуфабрикатов, что позволяет стабилизировать механические свойства и обеспечить длительную эксплуатацию изготовленных из сплава каталитических пакетов при сохранении высокой каталитической активности. 1 пр.

 

Изобретение относится к области металлургии благородных металлов, в частности к платиновым сплавам, предназначенным для изготовления катализаторных сеток, используемых химической промышленностью.

Использование каталитических сеточных пакетов на предприятиях химической промышленности в процессах окисления аммиака (при производстве азотной кислоты и ее производных) широко практикуется на предприятиях разных стран мира. Каталитическую функцию при этом выполняют, как правило, сетки, изготовленные из платиновых сплавов. Жесткие условия эксплуатации (высокие температура и давление) приводят к постепенной эрозии и разрушению сеточного полотна. Необходимость обеспечения высокой каталитической активности сетки и сохранение ее механических характеристик на возможно более длительные сроки эксплуатации предъявляют повышенные и специфические требования к качеству платиновых сплавов, применяемых для изготовления катализаторных сеток.

Наиболее широко при изготовлении катализаторных сеток применяют сплавы на основе платины, содержащие родий и палладий.

Так, известен платиновый сплав для катализаторных сеток следующего состава, мас.%:

платина 92,2-92,8
палладий 3,8-4,2
родий 3,3-3,7

[ГОСТ 13498-79. «Платина и платиновые сплавы. Марки». Государственный комитет СССР по стандартам. Москва. Издательство стандартов. - 1980. 5 с.].

Данный сплав обладает высокой каталитической активностью, достаточно технологичен для сеточного производства, обеспечивает приемлемую живучесть каталитических пакетов при их эксплуатации и является аналогом заявляемому сплаву.

Недостатком сплава-аналога является его чрезмерно высокая стоимость, вызванная высоким содержанием дорогостоящей платины (от 92,2% до 92,8%).

Наиболее близким по составу к заявляемому сплаву является известный платиновый сплав для катализаторных сеток, содержащий, мас.%:

платина 80,3-81,7
палладий 14,5-15,5
родий 3,1-3,9
рутений 0,2-0,8

[Межгосударственный стандарт ГОСТ 13498-79. «Платина и платиновые сплавы. Марки». Государственный комитет СССР по стандартам. Москва. Издательство стандартов. - 1980. 5 с.].

Данный сплав имеет пониженное до 81% содержание платины при относительно высокой концентрации палладия, обладает при этом высокой каталитической активностью, обеспечивает приемлемую живучесть каталитических пакетов при их эксплуатации и принят в качестве прототипа заявляемому сплаву.

К недостаткам сплава-прототипа может быть отнесена недостаточная стабильность механических свойств сплава и изготовленных из него полуфабрикатов по их длине и сечению, вызванная формированием зон с разнозернистой структурой при кристаллизации литых заготовок. Наличие зерен увеличенных размеров в структуре литого сплава-прототипа является нежелательным, так как ведет к технологическим трудностям при изготовлении тонкой проволоки и сеточного полотна.

Задачей, на решение которой направлено предлагаемое техническое решение, является разработка состава нового платинового сплава для катализаторных сеток, обеспечивающего формирование однородной мелкозернистой структуры при изготовлении литых заготовок и полуфабрикатов, обладающего стабильными механическими свойствами, обеспечивающего длительную эксплуатацию изготовленных из него каталитических пакетов при сохранении высокой каталитической активности.

Технический результат достигается тем, что платиновый сплав для катализаторных сеток, содержащий палладий и родий, дополнительно содержит тантал при следующем соотношении компонентов, мас.%:

палладий 15,5-16,5
родий 2,7-3,3
тантал 0,005-3,3
платина- остальное

Общим для сплава-прототипа и заявляемого платинового сплава является наличие в сплаве платины, палладия и родия.

Включение в состав заявляемого сплава добавки тантала, являющегося эффективным модификатором, обеспечивает формирование мелкозернистой однородной структуры при кристаллизации расплава, что позволяет получать литые заготовки и полуфабрикаты со стабильными механическими свойствами как по их длине, так и по сечению. Таким образом, введение в платиновый сплав тантала повышает технологические свойства сплава при его использовании для изготовления тонкой проволоки и сеточного полотна, снижает износ фильер и количество обрывов проволоки, облегчает эксплуатацию оборудования при производстве катализаторных сеток. Важно отметить, что введение в сплав добавок тантала сопровождается соответствующим снижением количества дорогостоящей платины, т.е. понижает стоимость пакета, без ухудшения, как показала экспериментальная проверка, каталитической активности сетки.

Снижение содержания тантала в платиновом сплаве ниже 0,005% нежелательно, так как ведет к ослаблению модифицирующего воздействия тантала на сплав.

Превышение верхнего предела содержания тантала (3,3%) в платиновом сплаве нецелесообразно, так как не приводит к улучшению технологических характеристик сплава при его дальнейшем использовании в производстве катализаторных сеток, но может отрицательно сказаться на каталитической активности сеточного пакета.

Соотношение компонентов в заявляемом сплаве предложено на основании экспериментальных исследований, включающих приготовление различных сплавов, изготовление из них тонкой проволоки и катализаторных сеток, использование последних в каталитических пакетах в аппаратах окисления аммиака.

Содержание родия в заявляемом сплаве в интервале от 2,7% до 3,3% обеспечивает сохранение необходимых механических характеристик сплаву, изготовленным из него сеткам, и является оптимальным.

Соотношение платины и палладия в заявляемом сплаве также является оптимальным, выбрано экспериментально исходя из необходимости сохранения высокой каталитической активности сетки, обеспечения длительного срока ее эксплуатации и максимально возможного при этом снижения концентрации дорогостоящей платины.

Пример

Получение платинового сплава для катализаторных сеток проводили прямым сплавлением чистых компонентов. Плавку проводили в индукционной печи УИПВ-63-10-0,01 фирмы «РЭЛТЕК» в тигле из диоксида циркония, стабилизированного СаО.

Состав шихты:

- рубленые слитки и стружка платины аффинированной марки ПлА-0 (чистотой 99,98%) - 5792,0 г;

- кусочки тантала (чистотой 99,7% основного компонента) - 1,1 г;

- рубленые слитки, порошок и стружка палладия аффинированного - 1150,0 г;

- порошок родия (чистотой не менее 99,95% основного компонента) - 214,1 г.

Порошок родия смешали с порошком и стружкой палладия и стружкой платины. Масса стружки (порошка) палладия или платины должна быть не менее массы порошка родия. Все компоненты шихты загрузили в плавильный тигель индукционной печи, кусочки тантала положили на дно тигля. Общая масса загружаемой шихты подбиралась по вместимости плавильного тигля и составляла 7200±100 г. Расчетный состав шихты, мас. %: Pd - 16,10; Rh - 3,00; Та - 0,015; Pt - остальное.

Шихту расплавляли в атмосфере аргона. Расплав подвергли изотермической выдержке в течение 10 минут, слив расплава провели при температуре 1780°С (по показаниям оптического пирометра), в атмосфере аргона, в предварительно разогретую до 200°С медную изложницу.

Охлаждение слитка провели в изложнице в течение 30 мин, после чего открыли крышку печи, выгрузили слиток и его дальнейшее охлаждение провели опусканием в проточную воду.

Масса полученного сплава составила 7150,2 г. После механической зачистки поверхности полученный слиток был опробован, проба подвергнута химическому анализу.

Химический анализ пробы показал, что полученный платиновый сплав содержит 16,05% палладия, 2,95% родия, 0,010% тантала, остальное - платина.

Полученный сплав был прокован в прутки сечением 15∗15мм, длиной 260-290 мм и успешно использован для изготовления катализаторной сетки.

Платиновый сплав для катализаторных сеток, содержащий палладий и родий, отличающийся тем, что он дополнительно содержит тантал при следующем соотношении компонентов, мас.%:

палладий- 15,5-16,5
родий 2,7-3,3
тантал 0,005-3,3
платина остальное



 

Похожие патенты:
Изобретение относится к металлургии благородных металлов и сплавов, используемых для изготовления ювелирных изделий. Сплав на основе палладия содержит, мас%: палладий 50-95, никель 3-5, кремний 0,5-2, медь 1-40, золото 1-30, индий 1-10, галлий 1-10, бор 0,01-1,0, при суммарном содержании никеля и кремния до 5% в стехиометрическом соотношении, определяющем образование интерметаллида Ni2Si, либо сплав содержит, мас.%: палладий 50-85, никель 11-13,5, алюминий 1,5-4, медь 1-40, золото 1-30, индий 1-10, галлий 1-10, бор 0,01-1,0, при суммарном содержании никеля и алюминия до 15% в стехиометрическом соотношении, соответствующем интерметаллидам Ni3Al, NiAl, Ni2Al3.

Изобретение относится к технологии создания селективных газовых мембран, функционирующих за счет избирательной диффузии атомов газа (водорода) сквозь тонкую металлическую пленку (из палладия или сплавов на его основе), которые используются в устройствах глубокой очистки водорода от сопутствующих примесей, сепарации водорода из водородсодержащих смесей газов, в микрореакторах.
Изобретение относится к области металлургии благородных металлов, в частности к сплавам на основе платины, применяемым для изготовления ювелирных изделий. Cплав на основе платины содержит медь, вольфрам, иридий при следующем соотношении компонентов, мас.%: платина - 95,0-95,5; вольфрам - 0,01-3,0; иридий - 0,01-1,0; медь - остальное.
Изобретение относится к области металлургии благородных металлов, в частности к ювелирным сплавам на основе платины, применяемым в ювелирном производстве. Сплав на основе платины содержит палладий, иридий, вольфрам при следующем соотношении компонентов, мас.%: платина - 95,0-95,5, иридий - 0,01-0,4, вольфрам - 0,01-0,4, палладий - остальное.
Сплав // 2514361
Изобретение относится к области металлургии, преимущественно к сплавам для изготовления ювелирных изделий, наградных знаков, монет. Сплав содержит, мас.%: палладий 40,0-50,0, платина 25,0-35,0, родий 10,0-15,0, никель 10,0-15,0.
Изобретение относится к области металлургии и касается производства сплавов, которые могут быть использованы для изготовления монет. Сплав содержит, в мас.%: 10,0-15,0 палладия; 10,0-15,0 платины; 70,0-80,0 рутения или родия или иридия.
Изобретение относится к области металлургии и может быть использовано для изготовления монет. Сплав для изготовления монет содержит, мас.%: золото 5,0-10,0, палладий 40,0-45,0, платина 10,0-15,0, рутений 10,0-15,0, родий 10,0-15,0, иридий 10,0-15,0.
Изобретение относится к области металлургии благородных металлов, в частности к производству различных изделий из платины и сплавов на основе платины, преимущественно к изготовлению ювелирных изделий, монет, медалей, значков.

Изобретение относится к химико-фармацевтической промышленности и представляет собой сплав на основе палладия для изготовления металлокерамических зубных протезов, содержащий золото, медь и олово, отличающийся тем, что он содержит компоненты при следующем соотношении, мас.%: палладий 50,0-52,0; золото 21,0-24,0; медь 20,0-22,0; олово 3,0-4,0.
Изобретение относится к металлургии благородных металлов, в частности к сплавам на основе палладия, используемых преимущественно для изготовления ювелирных изделий 900 и 950 проб методами литья.
Изобретение относится к области металлургии, в частности к изготовлению платиновых сплавов для ювелирной промышленности. Сплав содержит, мас. %: платина 58,0-59,0, медь 36,0-35,5, кобальт 5,0-4,8, родий 0,7-0,5, палладий 0,29-0,1 и иридий 0,01-0,1. Способ изготовления сплава заключается в том, что готовят в первой плавильной камере первый расплав чистых металлов заявленного состава, а одновременно во второй плавильной камере - второй расплав указанного состава из отработанных оборотных металлов, при этом расплавы готовят путем размещения соответствующих компонентов в холодные тигли, помещения их в плавильную камеру, в которой создают вакуум, разогревания компонентов обоих сплавов до их плавления в течение 40-120 сек при температуре 1700-1900°C. После чего расплав, полученный во второй камере, очищают от примесей и смешивают с первым расплавом, полученную жидкую массу сливают в формы опоки при температуре опоки 800-900°C, выдерживают в течение 180-600 сек до момента получения отвержденного сплава, охлаждают и выдерживают в формах опоки до полного остывания при температуре окружающего воздуха 15-30°C. Техническим результатом изобретения является повышение качества платинового ювелирного сплава и легкости его обработки при изготовления из него ювелирных изделий. 2 н.п. ф-лы.
Изобретение относится к области металлургии благородных металлов, в частности к платиновым сплавам, предназначенным для изготовления катализаторных сеток, используемых химической промышленностью. Сплав на основе платины для катализаторных сеток содержит, мас.%: родий 4,5-10,5, иридий 0,001-0,5, тантал 0,001-3,3, платина - остальное. Техническим результатом изобретения является формирование однородной мелкозернистой структуры при изготовлении литых заготовок и полуфабрикатов и получение в результате сплава, обладающего стабильными механическими свойствами, что обеспечивает длительную эксплуатацию изготовленных из него каталитических пакетов при сохранении высокой каталитической активности. 1 пр.
Изобретение относится к области металлургии благородных металлов, в частности к производству платины или платинородиевых сплавов, упрочненных дисперсными оксидными частицами, и может быть использовано при изготовлении стеклоплавильных аппаратов (СПА) и фильерных питателей (ФП), эксплуатируемых в агрессивных средах в условиях высоких температур. Способ получения композиционных материалов на основе платины, стабилизированных оксидом циркония, включает плавку платины или платинородиевых сплавов с легирующей добавкой циркония, измельчение полученного сплава до мелкодисперсного порошка методом электрофизического диспергирования, окислительный отжиг порошка, его переработку в компактный материал методами порошковой металлургии и деформационно-термическую обработку, при этом электрофизическое диспергирование проводят в среде дистиллированной воды при барботаже в нее кислородсодержащей газовой смеси, содержащей от 20 до 50% об. кислорода, а спекание брикетов проводят в вакууме при температуре 1200-1600°C, в течение 2-4 часов. Изобретение направлено на сокращение продолжительности операции длительного окислительного отжига порошка, получаемого при электрофизическом диспергировании легированного цирконием сплава, а также повышение уровня дегазации полуфабрикатов, получаемых прессованием порошка, используемых далее при изготовлении СПА и ФП. 1 пр.
Изобретение может быть использовано для изготовления ювелирных изделий из сплава палладия 850 пробы. Сплав припоя выполнен на основе палладия 850 пробы, содержит кремний и серебро при следующем соотношении компонентов, мас.%: палладий 85,0-85,5, кремний 2,5-4,1, серебро остальное. Сплав обладает низкой температурой плавления и хорошей способностью к пластической деформации. 2 табл.

Изобретение относится к металлургии ювелирных сплавов на основе палладия 850 пробы, применяемых для изготовления ювелирных изделий. Сплав на основе палладия 850 пробы содержит, мас.%: палладий - 85,0-85,5, золото - 2,0-2,5, родий - 0,01-0,5, серебро - остальное. Сплав обладает более низкой по сравнению с известными сплавами температурой плавления, обладает требуемым уровнем прочностных и пластических характеристик, пригоден для производства ювелирных изделий методами обработки металлов давлением и литья. 2 табл.
Изобретение относится к металлургии благородных металлов и сплавов, в частности к сплавам на основе палладия, используемым в ювелирном производстве. По одному из вариантов сплав содержит, мас. %: палладий 50-95, кобальт 3-5, кремний 0,5-2, медь - до 40, бор 0,01-1,0, по крайней мере один элемент, выбранный из группы, содержащей: золото - до 30, индий - до 10, галлий - до 10, при суммарном содержании кобальта и кремния, не превышающем 5%, при этом после термической или термомеханической обработки сплав имеет структуру, упрочненную интерметаллидом Co2Si. По второму варианту сплав содержит, мас. %: палладий 50-85, кобальт 11-13,5, алюминий 1,5-4, медь - до 40, бор 0,01-1,0, по крайней мере один элемент, выбранный из группы, содержащей: золото - до 30, индий - до 10, галлий - до 10, при суммарном содержании кобальта и алюминия, не превышающем 15%, при этом после термической или термомеханической обработки сплав имеет структуру, упрочненную интерметаллидами Co3Al, CoAl, Co2Al3. Техническим результатом изобретения является повышение прочностных свойств, особенно твердости, при сохранении уровня литейных свойств и пластичности. 2 н.п. ф-лы, 2 пр.
Изобретение относится к металлургии благородных металлов и сплавов, в частности к сплавам на основе палладия, используемым в ювелирном производстве. По одному из вариантов сплав содержит, мас.%: палладий 50-95, железо 3-5, кремний 0,5-2, бор 0,01-1,0, по крайней мере один элемент, выбранный из группы, содержащей: медь до 40, золото до 30, индий до 10, галлий до 10, при суммарном содержании железа и кремния, не превышающем 5%, при этом после термической или термомеханической обработки сплав имеет структуру, упрочненную интерметаллидом Fe2Si. По второму варианту сплав содержит, мас.%: палладий 50-85, железо 11-13,5, алюминий 1,5-4, бор 0,01-1,0, по крайней мере один элемент, выбранный из группы, содержащей: медь до 40, золото до 30, индий до 10, галлий до 10, при суммарном содержании железа и алюминия, не превышающем 15%, при этом после термической или термомеханической обработки сплав имеет структуру, упрочненную интерметаллидами Fe3Al, FeAl, Fe2Al3. Техническим результатом изобретения является повышение прочностных свойств, особенно твердости, при сохранении уровня литейных свойств и пластичности. 2 н.п. ф-лы, 2 пр.

Изобретение может быть использовано при изготовлении ювелирных изделий из сплавов палладия 850 пробы с использованием пайки. Сплав припойный на основе палладия 850 пробы содержит компоненты в следующем соотношении, мас.%: палладий 85,0-85,5, медь 11,0-12,0, бор 3,4-3,6. Сплав имеет пониженную температуру плавления и хорошую растекаемость по паяемым поверхностям. 2 табл.
Наверх