[发明专利]带有催化表面的零件，其制造方法和该零件的应用

说明书

技术领域

本发明涉及带有催化剂表面的零件。本发明此外还涉及通过冷气喷涂将催化剂表面制造于零件上的方法。最后本发明涉及此类零件的应用。

背景技术

例如根据US2003/0228414已知一种零件上的催化剂表面。这种催化剂表面能够通过直接沉淀催化活性物质在零件上而获得。在此使用冷气喷涂，其中，催化叠层材料的颗粒被输送到所谓的冷气射流中——一种以超音速流动的工艺气体。颗粒在冷气射流中向着待涂层零件的表面加速，并且在其动能转化的情况下粘附在该表面上。

发明内容

本发明的目的在于提供一种带有催化剂表面的零件、其制造方法以及该零件的应用，其中，所述催化剂表面应该具有相对较高的催化活性。

通过上述零件和以冷气喷涂法如下实现本发明目的，即催化剂表面具有CeO₂区域和与前者接触的MnO₂区域。MnO₂和CeO₂的区域构成陶瓷催化剂表面，并且在上下文中随后还被称为陶瓷区域。

为了制造依据本发明的层，在冷气喷涂时通过氧化物颗粒的喷涂来制造催化剂表面，所述氧化物颗粒包括MnO₂颗粒和CeO₂颗粒的混合物或者由MnO₂和CeO₂构成的颗粒，其中MnO₂仅形成催化剂表面区域，并且此外根据本发明特别的实施方式还提供催化剂表面的金属区域，其分别与MnO₂的区域相邻。正如随后还会进一步阐释的那样，金属区域能够通过零件待涂层的金属表面或者通过冷气射流中金属颗粒的混合来提供。当要制造上述合金时，或者可通过使用所希望合金的粉末来实施，或者将不同组成的颗粒(例如纯的Co、Sn、Zn、Cu、Ag或Ni颗粒)相互混合，用来得到所希望的合金组成。后一种方法还被称为机械合金化。

通过将MnO₂与CeO₂配对使用，并且尤其与金属区域配对使用，依据本发明所形成的催化剂表面能够达到非常高的催化活性。这出乎意料的表现出，即使所供使用的MnO₂的催化表面面积总体上减小，但是已知的MnO₂的催化活性通过CeO₂构成的区域能够在表面上提高。这与如下所预料的结果是相悖的，即实际上所供使用的MnO₂表面面积减小时未能完全覆盖零件表面的情况下，催化剂活性在此应该伴有呈正比的损失。

催化作用的改善能够作如下解释，即CeO₂易于释放并吸收氧气。这能够非常简化的以如下反应方程来表述。

CeO₂<->CeO_2-x+x/2O₂

这一特性尤其在臭氧分解为氧时是非常有益的，因为臭氧的氧键必须被分解。在此产生O₂和氧原子，其中，通过CeO₂能够吸收氧原子这一性质，用于臭氧键断裂所必须的能量被降低。在与MnO₂共同作用下将因此得到臭氧的加速分解。

根据本发明有益的实施方式中，MnO₂至少部分的以γ多晶型(Modification)存在。γ多晶型是通过MnO₂所形成晶体的结构，它有益的表现出非常强的催化作用。但是MnO₂的真实结构通常并不仅仅是γ多晶型，而是部分的还存在于其他多晶型中(例如MnO₂的β多晶型)。然而根据本发明特别的实施方式，γ多晶型的MnO₂的结构比例应该占到50%(重量百分比)以上。

根据本发明的实施方式中，零件具有涂层，该涂层在催化剂表面上提供由CeO₂构成的区域和由MnO₂构成的区域。此类涂层能够有益的以相对较低的材料花费在不同的表面上制造，从而能够制造由如下材料构成的零件，该材料例如能够出于其使用目的的考虑来选取。比如冷气喷涂有益地适合作为涂层方法(对此随后还有更详细描述)。例如还能够使用PVD法。