帶滾壓上釺料的層狀結構金屬薄板和用這種金屬薄板製造蜂窩體的方法
2023-05-13 00:59:41
專利名稱：帶滾壓上釺料的層狀結構金屬薄板和用這種金屬薄板製造蜂窩體的方法
技術領域：
本發明涉及一種製造蜂窩體的方法，按此方法，金屬薄板層疊置和/或卷繞，它們至少局部具有一種結構，用於構成可流過流體的通道。本發明尤其還涉及分層的金屬薄板用於製造這種蜂窩體，這種金屬薄板有一個在外面的鋁層，蜂窩體主要用於汽車的排氣淨化設備中。
由WO89/07488例如已知上述類型的蜂窩體。此蜂窩體用作催化劑的載體，催化劑促使廢氣尤其是內燃機的廢氣成分轉化為不怎麼汙染環境的化合物。蜂窩體受有高的機械負荷和熱負荷。除機械負荷和熱負荷之外，這些金屬薄板還曝露在腐蝕性環境內。因此期望使用耐腐蝕性能良好的金屬薄板製造蜂窩體。
由US5366139已知，使用首先由一種分層材料構成的金屬薄板製造蜂窩體。這種金屬薄板至少有一個含鉻的鋼製的層和至少一個主要含鋁的層。這種分層的金屬薄板要進行熱處理，在熱處理過程中金屬薄板基本上均質化。所謂金屬薄板的均質化指的是鋁在鋼內的擴散，所以基本上形成了一種單層的由含鋁的鋼構成的薄板。
由DE-OS2924592已知各種將釺料塗在這種金屬薄板或由此金屬薄板制的蜂窩體上的方法。所有這些方法都要求支出很高的費用和需要附加的工序。
本發明的目的是提供一種製造蜂窩體的方法，這種方法有儘可能少的工序，但儘管如此能獲得一種耐腐蝕和可承受機械負荷的蜂窩體。此外，應創造成功一種適合於製造這種蜂窩體的由複合材料構成的金屬薄板。
此目的通過具有權利要求1所述特徵的製造蜂窩體的方法和通過具有權利要求8所述特徵的金屬薄板來達到。各從屬權利要求的內容是有利的進一步設計。
在製造按本發明的金屬薄板時，在將起支承作用的各金屬層軋制在一起的同時，也滾壓上為以後進行外部連接所必要的釺料。因此取消了一些麻煩的工序，這些工序本來必須用於以後的塗覆和固定釺料。蜂窩體還只需要進行卷繞或層疊，以及接著可以實施釺焊工序。在一個反正要將不同的層軋制在一起的軋制工序中加上釺料，比以後再在金屬薄板或蜂窩體上加釺料要簡單得多。
由先有技術已知蜂窩體釺焊連接的各種類型的加釺料裝置和布局。通過將釺料條狀地布置在金屬薄板的表面上，幾乎可以獲得以後釺焊部位的所有期望的構型。條的寬度最好為2至10mm，尤其是約5mm。根據結構類型，釺料條可以布置在一面或兩面以及在一個或兩個邊緣處。尤其是還可以只在蜂窩體的二分之一金屬薄板層上，主要是平的金屬薄板層上加釺料層，而其餘的金屬薄板製成沒有釺料的。
在特別有利地使用鎳基釺料作釺料條時，可以將它們在一個共同的軋制過程中與軋制上鋁層的同時安放，在這種情況下比較硬的鎳料壓入鋁層中，從而儘管是條狀的也能形成一個幾乎沒有任何隆凸的表面。也可以使用釺料膜或釺料絲或撒布的釺料粉。在採用釺料絲時，根據所選的釺料、輥型、過程控制方式，釺料絲在被滾壓時只是略被壓扁或變形成寬的條。
傳統的例如當地厚度大於10μ的被塗覆的釺料層，在一定的條件下導致蜂窩體的機械不穩定性，因為在釺焊過程中釺料流動，使原先處於夾緊狀態的蜂窩體因此而可能鬆弛。與之相反，在軋制好的金屬薄板的情況下，釺料厚度例如只需要約0.5至3μ。
由於減少了工序數量，本發明可以提供一種分層的和加有釺料的廉價的金屬薄板製品，尤其是一種廉價的寬的金屬薄板條製品。為制蜂窩體所需的金屬薄板條材在某些情況下或許要從上述製品中按不同的寬度裁切。因此，在滾壓釺料時應當注意釺料條有恰當的間距，以避免不必要的下腳料。
通過所設計的方法以及使用一種分層的材料，這種材料至少有一個由含鉻的鋼製的層和至少有一個主要含鋁的層，釺料可以是一種鎳基釺料，在這種情況下最大釺焊溫度在1100至1150℃之間。釺料最好含0.5至8％之間的硼，尤其含3至6％的硼。在釺料中的硼用作加速擴散劑，所以在具有等效的釺焊連接的情況下，可以在時間上縮短釺焊過程。縮短釺焊過程帶來的結果是可以以較高的運行速度通過釺焊爐。由於均質化後的金屬薄板可達到高的含鋁量，所以可以補償因為含硼對分層材料的耐腐蝕能力帶來的有害影響。
特別有利的是熱處理首先在這樣的溫度範圍內進行，即，在這一範圍內釺料尚未熔化。在分層的金屬薄板基本上均質化後，將溫度升高到釺料的熔點。這種方法的優點是，保證達到分層金屬薄板的基本上均質化以及因而製成一種牢固的釺焊連接。
下面藉助於附圖詳細說明按本發明的方法的其它優點和特徵。其中表示
圖1按先有技術的蜂窩體示意橫截面；圖2由分層材料構成並加有釺料層的金屬薄板；圖3由分層材料構成並加有多個壓入的釺料條的金屬薄板示意透視圖；以及圖4由具有三層的分層材料構成的金屬薄板，其中一個是釺料層。
圖1表示一種蜂窩體1。此蜂窩體1由疊置和卷繞的耐高溫腐蝕的金屬薄板層組成。此蜂窩體1交替地由平的和波紋形金屬薄板層2、3製成。平的和波紋形薄板層2、3具有一種分層結構。但也可以部分由均質的金屬薄板層和部分由分層材料製造一個蜂窩體。在分層材料的情況下，如圖2所示，在一個內層4的兩面各敷上一層5、6，它們主要由鋁組成。在圖2中所表示的分層材料，如也在圖3和4中表示的那樣，是在熱處理前的形態。
蜂窩體1有一種用於構成可流過流體的通道7的結構。它的金屬薄板層裝入一外套管8內。外套管8最好在其內側至少局部區內有一個主要由鋁組成的層。但也可以單獨或附加地藉助於一般的釺焊技術與金屬薄板層連接。還可以在不使用預製的外套管的情況下製造蜂窩體，例如通過將一個平的金屬薄板層繞一個由疊置和卷繞的金屬薄板形層成的結構卷繞並與其本身釺焊。
圖2、圖3和圖4表示按本發明的金屬薄板的不同實施形式。不過這些實施形式僅作為舉例。根據期望釺焊連接的地點、數量和尺寸，可在分層材料外面的一側或兩側滾壓纖料層、釺料條或其它樣式的釺料。釺料也可以滾壓到分層材料的裡面。若例如釺料絲應首先部分壓扁時，則最好能這樣。然後可以壓上由比釺料軟的材料構成的層，所以釺料穿透此層壓出直至處於分層材料的表面。與圖2和圖3的實施形式不同，在那裡僅表示滾壓在鋁層5、6上的釺料9；9a、9b、9c，釺料9；9a、9b、9c也可以滾壓在由另一種材料構成的金屬層外面，例如圖4中所示的滾壓在位於外部的含鉻的鋼層上。
如圖3所示，再三追求的是將釺料只以條9a、9b、9c的形式布置在通過軋制形成的複合表面的部分區中。這可以在金屬薄板的一面或兩面進行。條9a、9c最好在金屬薄板的至少一個邊緣區處，這些金屬薄板以後在要製造的蜂窩體中將形成端面的釺焊連接，因為金屬薄板有一個與以後所制的蜂窩體1的軸向長度一致的寬度b。與圖2和圖3中表示的具有一個釺料層或具有一些釺料條的實施形式中與地點無關的厚度d不同，釺料也可以有一個取決於地點的厚度。例如可以通過滾壓釺料絲和釺料粉形成這種方案。
按本發明的方法可使用於製造全部或部分由分層結構的金屬薄板層組成的蜂窩體，並在價廉的同時獲得能承受機械負荷和耐高溫腐蝕的蜂窩體，這種蜂窩體特別適用於汽車的排氣催化劑。
權利要求
1.製造蜂窩體(1)的方法，按此方法，金屬薄板層(2、3)為構成接觸點疊置和/或卷繞，其中，金屬薄板層至少局部具有一種結構，用於構成可流過流體的通道(7)，以及，至少一部分金屬薄板層(2、3)首先由一種通過軋制在一起製成的分層材料(10；11；12)構成，這種材料至少有一個由含鉻的鋼製的層(4)和至少有一個主要含鋁的層(5、6)，這些層(4、5、6)在晚些時候的熱處理過程中基本上均質化，其特徵為在分層材料(10；11；12)的至少一個外層(4、5、6)上，在材料的製造過程滾壓釺料(9；9a、9b、9c)，所以在晚些時候的熱處理時，至少在金屬薄板層(2、3)之間的接觸點部分和/或在它們與一個外套管(8)的接觸點處造成釺焊連接。
2.按照權利要求1所述的方法，其特徵為在滾壓時釺料(9a、9b、9c)只放在分層材料(10；11；12)的一部分複合表面上，最好作為釺料條(9a、9c)放在至少一個邊緣區上。
3.按照權利要求1或2所述的方法，其特徵為在兩個外層(5和6或4和6)上滾壓釺料(9；9a、9b、9c)。
4.按照權利要求1、2或3之一所述的方法，其特徵為釺料(9；9a、9b、9c)是一種鎳基釺料。
5.按照權利要求4所述的方法，其特徵為釺料(9；9a、9b、9c)含硼在0.5至8％之間，最好約3至6％之間。
6.按照前列諸權利要求之一所述的方法，其特徵為金屬薄板層(2、3)有一個與要製造的蜂窩體(1)的軸向長度相應的寬度(b)，以及在至少一個最好在所有的以後在蜂窩體(1)中位於端面的邊緣區，有一個條狀的釺料(9a、9c)，它有一個寬度為2至10mm，最好約5mm。
7.按照前列諸權利要求之一所述的方法，其特徵為熱處理首先在這樣一個溫度範圍進行，即，在這一溫度範圍內鋁擴散到鋼內，但釺料仍未熔化，以及，在分層材料(10；11；12)基本上均質化後才將溫度提高到釺焊溫度。
8.金屬薄板由一種通過軋制在一起製成的分層材料(10；11；12)構成，這種材料至少有一個由含鉻的鋼製的層(4)和至少有一個主要含鋁的層(5、6)，其特徵為在分層材料(10；11；12)的至少一個外層(4、5、6)上滾壓釺料(9；9a、9b、9c)，最好使所形成的複合表面基本上無隆凸。
9.按照權利要求8所述的金屬薄板，其特徵為釺料(9a、9b、9c)只放在一部分複合表面上，最好條狀地放在複合表面的至少一個邊緣區上。
10.按照權利要求8或9所述的金屬薄板，其特徵為在分層材料(10；11；12)的兩個外層(5和6或4和6)上滾壓釺料(9；9a、9b、9c)。
11.按照權利要求8、9或10之一所述的金屬薄板，其特徵為釺料(9；9a、9b、9c)是一種鎳基釺料。
12.按照權利要求11所述的金屬薄板，其特徵為釺料(9；9a、9b、9c)含有在0.5至8％之間，最好約3至6％之間的硼。
13.按照權利要求8、9、10、11或12之一所述的金屬薄板，其特徵為分層材料(10；11；12)在一個通過滾壓上釺料形成的複合表面的至少一個邊緣區上，最好在兩個互相處於相對位置的邊緣區上，有一種條狀的釺料(9a、9c)，它有一個寬度為2至10mm，最好約5mm。
14.按照權利要求8至13之一所述的金屬薄板，其特徵為釺料各處有一個厚度d小於10μ，最好到處小於3μ。
全文摘要
本發明涉及一種製造蜂窩體的方法,按此方法,由分層材料構成的金屬薄板層疊和/或卷繞。本發明尤其還涉及金屬薄板。在製造蜂窩體時使用金屬薄板層,它們至少局部具有一種結構,用於構成可流過流體的通道,其中至少一部分金屬薄板層首先由一種分層材料(11)構成,這種材料至少有一個由含鉻的鋼製的層(4)和至少有一個主要含鋁的層(5、6),這些層在晚些時候的熱處理過程中基本上均質化。按本發明分層材料在其製造時通過滾壓設置至少一個釺料構成的附加層(9a、9b、9c),所以在晚些時候熱處理時,至少在金屬薄板層之間的接觸線部分形成釺焊連接。釺料(9a、9b、9c)最好只放在分層材料(11)複合表面的一個部分區上,最好作為釺料條(9a、9c)放在至少一個邊緣區上。
文檔編號F01N3/28GK1193924SQ96196411
公開日1998年9月23日 申請日期1996年8月21日 優先權日1995年8月22日
發明者沃爾夫岡·毛斯, 漢斯·博德, 路德維希·維萊斯 申請人:發射技術有限公司