Die Erfindung betrifft weiterhin eine keramische Be- schichtung von metallischen und/oder keramischen Oberflä- chen in Reaktoren, Prozeßanlagen und Verbrennungsanlagen, die eine Schmelze oder ein Sinterprodukt aus feinteiligem Bornitrid und mindestens einem anorganischen Bindemittel einer mittleren Teilchengröße im Nanometerbereich ent- hält.

In Reaktoren und Verbrennungsanlagen, bevorzugt in Müllverbrennungsanlagen und in Prozeß und Industrieöfen enthalten Kessel-und Ofenräume eine feuerfeste Wandkon- struktion, um den eigentlichen Kesselraum von den Rohr- aggregaten zu trennen. Dies ist nötig, um die aus Stahl gefertigte Rohrwand vor hohen Temperaturen und Angriffen durch korrosive Gase und vor allem durch korrosive Fest- stoffe zu schützen.

Die zu schützenden Stahlrohraggregate werden übli- cherweise großflächig mit z. B. Rohrwandplatten bzw. feuerfesten Massen, Betonen oder Steinen verkleidet und

die Zwischenräume, wie in der deutschen Patentanmeldung 102 06 607.8 beschrieben, mit Beton vergossen, mit Massen verklebt oder mit Luft beaufschlagt. Diese Rohrwandver- kleidungen sind keramische Produkte, insbesondere SiC- Platten, Steine und keramische Massen.

In bestimmten Bereichen der Reaktoren, Verbrennungs- und Abhitzekessel ist es jedoch nicht möglich, die Stahl- rohraggregate durch das Aufbringen von Rohrwandplatten oder Massen bzw. Beton zu schützen. Um auch hier dem kor- rosiven Angriff von Schadgasen entgegenzuwirken, wird der Stahl durch Auftragschweißen von Legierungen (sog. Clad- ding) geschützt. Die Cladding-Arbeiten sind sehr aufwen- dig und insbesondere in bestehenden Kesseln nur mit hohem Aufwand nachträglich durchzuführen.

Während des Betriebes der Reaktoren und Kessel, ins- besondere in Müllverbrennungsanlagen, scheiden sich auf den keramischen Rohrwandplatten, Massen oder Steinen, wie auch auf den aufgeschweißten Legierungen oder Stahlrohren korrosive Feststoffe und Asche ab, die den Wärmeübergang von Brennraum zu Rohrwand hemmen. Diese Abscheidungen müssen in regelmäßigen Abständen entfernt werden, entwe- der während des Betriebs durch Wasserstrahlen oder häufi- ger bei Betriebsstillstand durch Sandstrahlen, Bürsten usw. Beide Verfahren sind sehr aufwendig und mit hohen Kosten verbunden. Die Reinigung im Betriebsstillstand erfordert neben einer hohen Ausfallzeit der Anlage auch höchste Sicherheitsmaßnahmen für den Reinigungsdienst.

Oberflächen, die eine schmutzabweisende Wirkung be- sitzen, bzw. die die Anhaftung von Feststoffen verhin- dern, werden als Easy-to-clean-Oberflächen (Niederenergieoberflächen durch Ausnutzen des Teflonef- fektes) oder als Lotus-Oberflächen (Mikrostrukturierung

von Pflanzen) bezeichnet. Diese Beschichtungen sind im Stand der Technik bekannt ; da aber alle diese Beschich- tungen ein organisches Grundgerüst besitzen, sind diese Schichten nicht hochtemperaturstabil und können im vor- liegenden Fall nicht eingesetzt werden.

Die der vorliegenden Erfindung zugrundeliegenden Auf- gaben liegen darin, eine Beschichtung sowohl für die Stahlrohraggregate direkt als auch für die feuerfesten Rohrwandverkleidungen zu finden, die die beschriebenen Anhaftungen deutlich verringert und somit z. B. einen auf Dauer gleichmäßigen Wärmeübergang gewährleistet. Bei dem direkten Auftrag auf die Stahlrohraggregate muß die Schicht zusätzlich noch korrosionshemmende Eigenschaften aufweisen. Neben dem direkten Einbaubereich beschichteter Stahlrohre und feuerfester Stahlrohrverkleidungen sollte die keramische Schicht auch direkt im Kessel oder Reaktor auftragbar sein und sich durch die Temperaturen im be- triebenen Kessel verfestigen lassen, um so aufwendige Re- paraturarbeiten zu vermeiden. Diese Forderungen gehen weit über den Stand der Technik hinaus.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die bean- spruchte keramische Beschichtung sowie das beanspruchte Verfahren zur Herstellung einer keramischen Beschichtung gelöst.

Durch einen keramischen Versatz, der feinteiliges Bornitrid-Pulver, vorzugsweise mit einer Primärteilchen- größe zwischen 50 nm und 50 Am, insbesondere zwischen 500 nm und 5 Am, sowie ein anorganisches Bindersystem und mindestens ein Lösungsmittel enthält, gelingt die Herstellung eines Beschichtungsmaterials, das sich in dem Fachmann bekannter Art, insbesondere über Sprühen, Rakeln, Rollen, Tauchen oder Fluten sowohl auf

metallische als auch auf keramische Oberflächen applizieren läßt. Oberhalb 400°C läßt sich eine so applizierte Schicht verfestigen. Wie bereits in der deutschen Patentanmeldung 101 27 494.7 beschrieben, können solche Schichten als Hochtemperatur-easy-to-clean- Schichten eingesetzt werden.

Die Easy-to-clean-Eigenschaft der erfindungsgemäßen Schicht beruht auf der Anwesenheit von Bornitridparti- keln, die in der obersten Schicht der Beschichtung auf- konzentriert vorliegen. Als anorganisches Bindersystem dienen anorganische Nanoteilchen, insbesondere der Ver- bindungen A1203, AlO (OH), ZrO2, Y-ZrO2, Tir2, Si02, Fe203 und SnO2, oder eine Vorläuferverbindung hierfür, welche sich im Laufe des Herstellungsverfahrens zu Nanoteilchen einer der genannten Verbindungen umsetzt. Alternativ kön- nen auch glasartige Bindersysteme auf Basis von Metallor- ganyl-Verbindungen verwendet werden.

Als Lösungsmittel können alle dem Fachmann bekannten Alkohole und Wasser, bevorzugt aber Butoxyethanol, Etha- nol und Wasser, und insbesondere bevorzugt eine Kombina- tion dieser Lösungsmittel eingesetzt werden.

Das Aufbringen der Hochtemperatur-easy-to-clean- Schicht auf die metallische Rohrwand gelingt, indem z. B. der Stahlkessel zunächst, z. B. durch Sandstrahlen, ge- reinigt wird. Die erfindungsgemäße Beschichtung wird z.

B. durch Sprühen oder Rollen aufgebracht. Anschließend wird der Kessel im Normalbetrieb erhitzt, so daß die Ver- festigung der Schicht auf dem metallischen Substrat er- folgt. Da sich die erfindungsgemäße Schicht auch eignet, um beschädigte Stellen einer einmal applizierten Schicht im Stahlkessel nachträglich zu reparieren, können Repara- turarbeiten sehr einfach durchgeführt werden. Die ange-

sprochenen Arbeiten können bei jeder Revision oder ein- fach nach Bedarf durchgeführt werden.

Das Aufbringen der Hochtemperatur-easy-to-clean- Schicht auf die keramisch abgekleidete Rohrwand gelingt ebenfalls, indem der Stahlkessel zunächst, z. B. durch Sandstrahlen, gereinigt und dann über Sprühen oder Rollen beschichtet wird. Auch hier reicht die normale Temperatur eines betriebenen Kessels aus, um die Schicht zu verdich- ten. Die Beschichtung der keramischen Platten kann aber auch bereits bei der Herstellung, also bei dem Brand der keramischen Platten, Steine oder Massen, insbesondere der SiC-Platten, erfolgen. Hierzu wird die erfindungsgemäße Schicht über Sprühen, Rakeln, Tauchen oder Rollen auf die Steine aufgetragen, bevor diese zur Fertigstellung ge- brannt werden.

Beispiel 1 7,5 g Bornitrid werden in 14,55 g 2-Butoxyethanol aufgenommen. Zu dieser Mischung werden 16, 62 g einer zweiten Mischung gegeben, bestehend aus 2,88 g Tetra- etoxysilan, 9,86 g Methyltriethoxysilan, 2,26 g nanoskaliges Si02 (Teilchendurchmesser 5 bis 15 nm) und 1,62 g Wasser.

Nach erfolgter Zugabe wird 30 Minuten gerührt. Nach Reinigung des Kesselraumes erfolgt der Auftrag des Be- schichtungsmaterials mittels Sprühen, Rakeln oder Rollen.

So applizierte Schichten werden während des Kesselbetrie- bes"in situ"verdichtet. Alternativ kann die Schicht auch vor dem Kesselbetrieb mittels einer Flamme verdich- tet werden.

Beispiel 2 Zu 700 g einer salpetersauren wässrigen Lösung werden portionsweise 100 g nanoskaliges ZrO2 (Partikeldurch-

messer 10 nm) gegeben, dann werden portionsweise unter Rühren 200 g Bornitrid zugesetzt. Der Schlicker wird ca. eine Stunde gründlich gerührt und dann mit 88 g einer 30 Gew.-%-igen PVA-Lösung versetzt. Die Keramiksuspension kann über einen Sprühprozess auf das Substrat appliziert werden. Nach Trocknen bei Raumtemperatur erfolgt die thermische Verfestigung.

Die erfinderische Tätigkeit der vorliegenden Erfin- dung kann z. B. in den hervorragenden Eigenschaften der vorgeschlagenen keramischen Beschichtung gesehen werden.

Auch das hier vorgeschlagene Verfahren läuft überraschend glatt und unter geringem Arbeitsaufwand ab, was hier anhand des nanoskaligen Zirkonoxids erläutert wird, sinn- gemäß aber auch für die anderen als Bindemittel vorge- schlagenen anorganischen Verbindungen gilt.

Die Nanoteilchen von Zirkonoxid besitzen eine große Oberfläche bis 250 m2/g und beim Produkt liegt die Hälfte ihrer Atome an der Oberfläche. Dies bedeutet, daß die Diffusion (die Ursache für das Sintern bzw. Brennen einer Keramik ist) deutlich früher beginnt, als die Diffusion von größeren Teilchen. Nanoskaliges Zirkonoxid ist be- reits bei 1000°C, y-groles Zirkonoxid erst bei 1600°C zu seiner theoretischen Dichte gesintert. Für einen Binder bedeutet dies, daß sich die Schicht bereits mehrere 100°C früher zu verfestigen beginnt.