專利名稱：蜂窩體以及對(duì)其施加粘合劑和焊料的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種包括至少局部形成結(jié)構(gòu)的以形成流體可流通的帶有一節(jié)距和一波紋高度的通道的薄板的蜂窩體，其中在薄板相互接觸的區(qū)域在一粘合帶寬度內(nèi)設(shè)有粘合劑和粉末狀焊料，本發(fā)明還涉及用于向這種蜂窩體施加粘合劑和焊料的方法。
背景技術(shù)：
這種蜂窩結(jié)構(gòu)特別是用作汽車內(nèi)燃機(jī)(例如汽油或柴油發(fā)動(dòng)機(jī)等等)排氣系統(tǒng)內(nèi)的催化劑載體。例如由EP0422000B1或公開(kāi)資料DE2924592公開(kāi)了這種蜂窩體及其制造方法。后者介紹了一種用于用來(lái)凈化汽車內(nèi)燃機(jī)廢氣的催化反應(yīng)器的基體，它由耐高溫鋼板構(gòu)成?；w涂有一種催化劑材料，其中鋼板做成光滑板和波紋板，并分層交替設(shè)置。
關(guān)于這種基體的制造方法建議，鋼板首先除油和/或酸洗。接著在交替分層設(shè)置之前鋼板涂上焊料。這里可以向光滑的、波紋的或兩種鋼板都施加粘合劑和焊料。施加焊料沿波紋鋼板的波紋方向或與它垂直地帶狀進(jìn)行。在鋼板堆疊并卷曲成基體之后，將基體加熱，促使所有層或鋼板相互同時(shí)焊接。已知很多種板相互之間的形狀和布局(S-形，螺旋形等)，這里有關(guān)內(nèi)容例如參照EP0430975或EP0436533。
盡管這種方法在過(guò)去證明是非常好的，但是特別是在成本和焊接質(zhì)量方面存在缺點(diǎn)。雖然帶狀設(shè)置粘合劑和焊接已經(jīng)意味著用于制造的粘合劑和焊料的減少，然而在負(fù)荷試驗(yàn)中認(rèn)識(shí)到，鋼板相互連接得太牢固有時(shí)并不受歡迎。在這方面還確定，特別是在采用非常薄的鋼板時(shí)這是很重要的，即在基體內(nèi)不要放入太多焊料，因?yàn)樵趯⑦@種基體用在汽車排氣系統(tǒng)中時(shí)過(guò)量的焊料導(dǎo)致高的腐蝕危險(xiǎn)。此外過(guò)量提供焊料會(huì)成為一個(gè)特別是在大批生產(chǎn)時(shí)應(yīng)該注意的成本因素。
另一個(gè)制造工藝方面的問(wèn)題出現(xiàn)在鋼板堆疊或卷繞時(shí)。因?yàn)樵诙询B和卷繞之前已經(jīng)涂覆了焊料，焊料可能設(shè)置在波紋鋼板和光滑鋼板之間的接觸區(qū)內(nèi)，從而不能確保這些鋼板的直接接觸。在隨后的熱處理中粘合劑至少部分地蒸發(fā)而焊料熔化，由此在一些情況下會(huì)形成縫隙。這可能導(dǎo)致，相鄰設(shè)置的鋼板在希望的連接區(qū)上形成不連續(xù)的利用接合技術(shù)的(fügetechnisch)連接。這對(duì)這種基體的耐疲勞強(qiáng)度有明顯的影響，如果它經(jīng)受汽車內(nèi)燃機(jī)排氣系統(tǒng)內(nèi)的熱和動(dòng)態(tài)條件的話。

發(fā)明內(nèi)容
由此出發(fā)本發(fā)明的目的是，至少部分地排除在已知蜂窩體及其制造上所表現(xiàn)出的問(wèn)題。特別是應(yīng)該提供一種確保相鄰設(shè)置的板的持久連接的蜂窩體；以及提供一種方法，在這種方法中與所提供的焊料數(shù)量無(wú)關(guān)地在相互相鄰設(shè)置的板的接觸區(qū)內(nèi)只積存形成持久連接所需要的那么多焊料。
這些目的通過(guò)一種具有權(quán)利要求1特征的方法以及按權(quán)利要求13特征的蜂窩體來(lái)實(shí)現(xiàn)。其它有利的方案分別在從屬權(quán)利要求中說(shuō)明，其中從屬權(quán)利要求中公開(kāi)的特征可以單獨(dú)或相互組合地存在。
在這方面推薦一種用于向一蜂窩體施加粘合劑和焊料的方法，蜂窩體包括至少一個(gè)至少局部形成具有一定節(jié)距和一波紋高度的結(jié)構(gòu)或波紋的薄板，此方法包括以下步驟-選擇一粉末狀焊料的平均焊料直徑，該直徑在數(shù)值上小于波紋高度的15％；-按以下方程確定最小粘合帶寬度B=2·D·[14·PW-0.0156]]]>其中B＝粘合帶寬度，
D＝焊料直徑，P＝節(jié)距，以及W＝波紋高度；-在由波紋形成的波峰(波峰是指薄板兩側(cè)的相鄰薄板可以貼合在其上的頂點(diǎn)、突起或極點(diǎn))的至少一部分上在粘合帶寬度內(nèi)至少向至少部分形成結(jié)構(gòu)的薄板施加粘合劑；-向蜂窩體施加焊料。
合適的平均焊料顆粒直徑的選擇主要由薄板厚度確定，因?yàn)閼?yīng)該確保不發(fā)生薄板的合金化(Auflegierung)。此外對(duì)于專業(yè)人員可以清楚看到，所用的薄板厚度還與蜂窩體可實(shí)現(xiàn)的通道密度，從而還有形成結(jié)構(gòu)的薄板的波紋高度有關(guān)。因此這里推薦一種平均焊料顆粒直徑，其數(shù)值上小于波紋高度的15％，特別是小于10％，最好小于8％。如果如可能在一具有1000cpsi的蜂窩結(jié)構(gòu)中出現(xiàn)的的那樣，波紋高度例如為0.73mm，則據(jù)此平均焊料顆粒直徑應(yīng)該選擇得小于110μm。
按這種方法形成具有至少一塊形成結(jié)構(gòu)的薄板的蜂窩體，其中最好采用多個(gè)形成結(jié)構(gòu)的薄板。所述結(jié)構(gòu)可以在薄板板整個(gè)寬度和/或長(zhǎng)度上連續(xù)地形成，或也可以具有帶光滑的通路(Passage)的區(qū)段。在這個(gè)意義上結(jié)構(gòu)是薄板的波紋或折紋，其中最好形成規(guī)則的結(jié)構(gòu)。已經(jīng)證明基本上類似于正弦波或漸開(kāi)線波紋的結(jié)構(gòu)是特別合適的，在某些情況下這些波紋也可局部地中斷或與其它(宏或微)結(jié)構(gòu)疊加。結(jié)構(gòu)最好具有規(guī)則間隔的極點(diǎn)，例如高點(diǎn)或低點(diǎn)。這里兩個(gè)相鄰高點(diǎn)之間的距離用節(jié)距(一種波長(zhǎng))表示，而波紋高度(一種幅值)確定各高點(diǎn)和低點(diǎn)的假想連線的距離，且特別是橫向于或垂直于節(jié)距取向。
基本上沿結(jié)構(gòu)的極點(diǎn)對(duì)形成結(jié)構(gòu)的薄板(特別是由鋁-鉻鋼制成)進(jìn)行施加粘合劑。其中粘合帶寬度最好對(duì)稱于極點(diǎn)布置，其中粘合帶寬度的約一半分別直接與極點(diǎn)相鄰設(shè)置。因此粘合帶寬度限定形成結(jié)構(gòu)的薄板上的一個(gè)區(qū)域，在該區(qū)域內(nèi)設(shè)有用來(lái)固定焊料顆粒的粘合劑或粘接劑?？紤]到極點(diǎn)隨后用來(lái)與相鄰設(shè)置的薄板相貼合這一事實(shí)，這里限定一接觸區(qū)，特別是在這個(gè)接觸區(qū)內(nèi)要求固定足夠的焊料，以便在最后熱處理時(shí)確保形成一在接觸區(qū)內(nèi)的利用接合技術(shù)的連接/焊接。這里特別是焊料顆粒的大小以及相鄰薄板的相互空間布置起重要作用。
根據(jù)結(jié)構(gòu)的造型不同(特別是節(jié)距與波紋高度之比)相鄰薄板相互的空間布局也有所不同，因此形成例如接觸區(qū)內(nèi)比較平坦的或比較陡的楔形部?，F(xiàn)在可以看到，根據(jù)所用的焊料顆粒的大小，如果形成結(jié)構(gòu)的薄板的側(cè)邊陡，即節(jié)距和波紋高度之比小，那么焊料顆?？梢栽O(shè)置得比較靠近極點(diǎn)?，F(xiàn)在如果在接觸區(qū)內(nèi)只應(yīng)該固定對(duì)于形成相鄰薄板的利用接合技術(shù)的連接實(shí)際上所需要的那么多焊料，那么應(yīng)該這樣形成粘合帶寬度，使得在接觸區(qū)內(nèi)只能布置所希望數(shù)量的具有規(guī)定平均直徑的焊料顆粒。這時(shí)避免例如在形成結(jié)構(gòu)的薄板的側(cè)邊上積聚在某些情況下導(dǎo)致不必要的焊料積存的粘合劑。
按照本方法另一種方案建議，粘合帶寬度加大一附加寬度(Z)，其中附加寬度在0.2·D(＝焊料顆粒直徑)＜Z＜D之間的范圍內(nèi)。因此粘合帶寬度符合以下方程WZ＝B+Z在某些情況下如果特別是在以后的應(yīng)用期間出現(xiàn)高的熱和/或動(dòng)態(tài)負(fù)荷的話，那么需要這個(gè)附加寬度。這時(shí)粘合帶寬度加大一個(gè)量，使得例如可以設(shè)置額外的焊料顆粒(具有相同的或者在一些情況下甚至只具有更小的焊料顆粒直徑)。因此這種方法提供了這樣的可能性，即形成帶有一定安全系數(shù)的利用接合技術(shù)的連接，這時(shí)在接觸部位附近固定一附加的精確限定的焊料量。例如如果蜂窩結(jié)構(gòu)包括壁厚較厚的薄板(例如板厚大于60μm)，那么這種設(shè)置的附加焊料是有利的。厚壁薄板和薄的薄板相比做得剛性比較大，因此在卷繞薄板時(shí)在接觸區(qū)內(nèi)可能形成縫隙，這樣可以通過(guò)額外固定的焊料跨接所述縫隙。
按照本方法又一種方案，借助于一在0至1mm的范圍內(nèi)的校正值(K)確定粘合帶寬度，從粘合帶寬度中減除或增加該校正值。因此在考慮附加寬度和校正值的情況下按以下方程確定粘合帶寬度
BZ，K＝B+Z±K特別是應(yīng)該根據(jù)薄板所形成的結(jié)構(gòu)來(lái)選擇這個(gè)校正值。上述用來(lái)確定最小粘合帶寬度的方程是基于一個(gè)基本上為正弦的波紋的，而校正值允許這個(gè)計(jì)算適合于例如矩形波形。在那些特別是具有非常陡的側(cè)邊的波形的情況下，產(chǎn)生相互極其不同的楔形部的形狀。特別是在這些結(jié)構(gòu)造型中出現(xiàn)節(jié)距-波紋高度比的明顯變化而焊料顆粒的位置不會(huì)布置得較靠近接觸區(qū)，從而粘合帶寬度基本上保持不變。這種效果可以借助于校正值補(bǔ)償。
其次建議，至少局部形成結(jié)構(gòu)的薄板首先設(shè)置粘合劑，然后形成蜂窩結(jié)構(gòu)(例如通過(guò)薄板的堆疊和/或卷繞)，以后在蜂窩結(jié)構(gòu)的端側(cè)施加焊料。由此防止，焊料布置在薄板之間并從而使相鄰的薄板相互隔開(kāi)。這在隨后的熱處理中在某些情況下導(dǎo)致，所提供的焊料僅積存在待相互焊接的薄板中的一個(gè)上并由此沒(méi)有用來(lái)形成利用接合技術(shù)的連接。這里避免了這種效果，因?yàn)楸“逶诰砝@之前僅僅設(shè)有粘合劑。只有在薄板占據(jù)了其最終相互位置(例如在卷曲或卷繞狀態(tài))時(shí)，才通過(guò)蜂窩結(jié)構(gòu)的端側(cè)輸入焊料。這時(shí)焊料附著在粘合帶寬度之內(nèi)的粘合劑上。
原則上在這里應(yīng)該注意，蜂窩結(jié)構(gòu)除至少局部形成結(jié)構(gòu)的薄板外還可以附加地具有光滑的薄板，其中總是一個(gè)光滑的和一個(gè)波紋的薄板可以相互交替地相鄰設(shè)置。薄板例如可以卷曲成S形、只是相互堆疊或卷繞成螺旋形，以形成所希望的蜂窩結(jié)構(gòu)造型。因此蜂窩結(jié)構(gòu)本身可以具有矩形、橢圓形或圓柱形結(jié)構(gòu)。相應(yīng)于所選擇的薄板類型在形成結(jié)構(gòu)的薄板之間或形成結(jié)構(gòu)的和光滑的薄板之間或光滑薄板之間形成接觸區(qū)。這里借助于至少一塊附加的光滑薄板形成的蜂窩結(jié)構(gòu)方案是特別優(yōu)選的，其中在制造方法上至少一塊形成結(jié)構(gòu)的和至少一塊光滑的薄板這樣地堆疊和/或卷繞，以形成流體可流通的通道。這里流體特別是指氣態(tài)流體，特指汽車內(nèi)燃機(jī)的廢氣。通道最好基本上相互平行地從蜂窩結(jié)構(gòu)的一個(gè)端向相對(duì)端側(cè)伸展。
按照本方法又一種方案，粘合帶寬度做得小于1.75mm，特別是小于1mm，最好小于0.5mm。在按上述方程基本上給出了確保相互相鄰地設(shè)置的薄板的持久連接的粘合帶寬度的下限以后，現(xiàn)在推薦一個(gè)可以防止使用過(guò)多的焊料的上限。在這方面應(yīng)該考慮，通常不存在始終具有相同的焊料顆粒直徑的粉末狀焊料。通常提供具有一焊料粉末組成/粒度級(jí)(Fraktion)的焊料粉末，其中可假定其是高斯分布，高斯分布的最大值大致處于規(guī)定的焊料顆粒大小附近。對(duì)于所推薦的方法特別應(yīng)該選擇滿足比普通高斯分布嚴(yán)格得多的標(biāo)準(zhǔn)的焊料顆粒組成。在這方面優(yōu)先采用具有這樣的平均焊料直徑的焊料顆粒組成，即其方差小于0.8，特別是小于0.5，特別優(yōu)先小于0.3。這樣便可以確保，在實(shí)際上在蜂窩結(jié)構(gòu)的橫截面內(nèi)在每個(gè)楔形部?jī)?nèi)總是只設(shè)置希望的焊料量，特別是只設(shè)置一個(gè)焊料顆粒。
按照本方法的另一種方案，只在至少一個(gè)部分區(qū)域內(nèi)沿蜂窩結(jié)構(gòu)的一軸線的方向?qū)Ψ涓C結(jié)構(gòu)進(jìn)行施加粘合劑。這意味著，粘合帶寬度在某些情況下在形成結(jié)構(gòu)的薄板長(zhǎng)度上是中斷的，或者只在從端側(cè)出發(fā)的部分區(qū)域內(nèi)或僅在端側(cè)之間的部分區(qū)域內(nèi)形成粘合劑帶。這導(dǎo)致例如，只是蜂窩結(jié)構(gòu)的端側(cè)附近的入口區(qū)域和/或出口區(qū)域利用接合技術(shù)地相互連接。這有這樣的優(yōu)點(diǎn)，即蜂窩結(jié)構(gòu)具有補(bǔ)償熱膨脹特性的可能性，因?yàn)樘貏e是在加熱或冷卻過(guò)程期間這(種熱膨脹特性)造成蜂窩結(jié)構(gòu)內(nèi)部相對(duì)于外側(cè)區(qū)域的長(zhǎng)度變化。
特別優(yōu)先采用具有兩種可按要求調(diào)整的附著性能的粘合劑，可分別可重復(fù)地活化或鈍化這兩種附著性能。這意味著例如，粘合劑首先具有起粘接作用的性能，它在一定條件下被鈍化，并通過(guò)其它措施重新恢復(fù)其粘接性的附著性能。這里采用這樣的粘合劑對(duì)于制造蜂窩體特別有利，其中-在施加焊料以前鈍化積聚在粘合帶寬度之外的粘合劑的粘接性的附著性能，和/或-在施加焊料之前活化積聚在粘合帶寬度之內(nèi)的粘合劑的粘接性的附著性能。
采用這種類型的粘合劑例如有這樣的優(yōu)點(diǎn)，即在卷繞期間和/或堆疊期間可以鈍化粘接性的附著性能，從而保證相鄰設(shè)置的薄板的相互滑移。此外這種粘合劑有這樣的優(yōu)點(diǎn)，即可以按要求消除由于加工誤差設(shè)置在粘合劑帶之外的粘合劑的粘接性的附著性能，使得在這個(gè)區(qū)域內(nèi)不發(fā)生焊料顆粒的固定。例如溫度變化和/或添加與粘合劑起化學(xué)反應(yīng)的物質(zhì)用來(lái)按要求調(diào)整附著性能。關(guān)于粘合劑的其它性能在這里可以參閱WO 95/30508，因此這里引用其全部公開(kāi)內(nèi)容。
按照本方法的又一種方案，粉末狀焊料的平均焊料直徑在40μ至120μ之間。上面已經(jīng)說(shuō)過(guò)，這里應(yīng)該保證特別小的方差。特別是考慮所提供的用來(lái)形成利用接合技術(shù)的連接的焊料量來(lái)進(jìn)行焊料直徑的選擇，這種利用接合技術(shù)的連接還要經(jīng)受乘用車排氣系統(tǒng)中的熱(高達(dá)1000℃)和動(dòng)態(tài)(汽車振動(dòng)，廢氣的壓力沖擊)條件。因?yàn)橥ǔＶ还?yīng)一定尺寸的粉末狀焊料(例如106μ，75μ，50μ)，在某些情況下在蜂窩結(jié)構(gòu)橫截面內(nèi)每個(gè)楔形部設(shè)置兩粒較小的焊料顆粒而不是一粒較大的焊料顆粒，因?yàn)檫@樣可以精確地設(shè)定所需要的數(shù)量。
按照本方法的另一種方案，在施加焊料后或在蜂窩結(jié)構(gòu)接下來(lái)的熱處理后產(chǎn)生一焊料帶寬度(L)，它與粘合帶寬度相比基本上只有最多10％，尤其是最多5％的誤差，特別是不大于粘合帶寬度。這意味著形成很受限地分布在楔形部?jī)?nèi)的焊料帶。這使得薄板的側(cè)邊或者說(shuō)通道壁的絕大部分沒(méi)有焊料，由此改善蜂窩結(jié)構(gòu)的耐腐蝕性。此外通道橫截面沒(méi)有不必要地變窄，變窄將導(dǎo)致流過(guò)蜂窩結(jié)構(gòu)的廢氣的速滯壓力(Staudruck)變大。
此外建議，蜂窩結(jié)構(gòu)在施加焊料之前至少部分地裝入一殼體內(nèi)。這使得避免在施加焊料過(guò)程期間大量薄板復(fù)雜的固定，因?yàn)樗鼈円呀?jīng)被殼體包圍。特別是如果蜂窩結(jié)構(gòu)外周上應(yīng)該配備用來(lái)將蜂窩結(jié)構(gòu)連結(jié)在殼體上的焊料，那么僅部分地裝入特別有利。因?yàn)橛捎谄漭^大的熱質(zhì)量(約0.8-1.5mm的較大材料厚度)套管或殼體與薄板相比具有不同的熱膨脹性能，蜂窩結(jié)構(gòu)和殼體之間的這種連接最好僅在蜂窩結(jié)構(gòu)的一個(gè)端側(cè)上進(jìn)行。在施加焊料后將蜂窩結(jié)構(gòu)完全裝入殼體，在接著的熱處理中薄板之間以及薄板和殼體相互焊接。
按照本發(fā)明的另一個(gè)方面，推薦一種蜂窩結(jié)構(gòu)，它包括至少局部形成結(jié)構(gòu)的薄板以形成流體可流通的具有一節(jié)距和一波紋高度的通道，其中在薄板相互接觸的區(qū)域內(nèi)在粘合帶寬度之內(nèi)設(shè)有粘合劑和具有一平均焊料直徑的粉末狀焊料。按照本發(fā)明的蜂窩結(jié)構(gòu)的特征為，粘合帶寬度和焊料直徑基本上符合以下關(guān)系B=2·D·[14·PW-0.0156]]]>如上所述，這個(gè)方程還可以補(bǔ)充一附加寬度(Z)和校正值(K)。這里應(yīng)該考慮，這里所述的蜂窩結(jié)構(gòu)是一種半成品，因?yàn)樵谠瓌t上只介紹了在熱處理，特別是焊接過(guò)程之前的狀態(tài)。在焊接過(guò)程中粘合劑的一些組成部分揮發(fā)，因此在這種熱處理以后不再能辨別粘合帶寬度。盡管如此，也可以采用這種半成品的應(yīng)用以制造已經(jīng)焊好的蜂窩體。
蜂窩結(jié)構(gòu)最好也包括光滑薄板，其中按照另一種結(jié)構(gòu)蜂窩結(jié)構(gòu)具有小于180μm，特別是小于100μm，優(yōu)選是小于40μm的板厚的薄板。對(duì)于具有小于20μm的板厚的薄板，特別是對(duì)于具有小于15μm板厚的薄板，精確輸入焊料具有特別重要的意義，因?yàn)樵谶@種特別薄的薄板的情況下存在比較高的焊料濃度，這在某些情況下對(duì)薄板的組分造成明顯影響。因此特別是對(duì)于這種特別薄的板厚適于采用上述方法制造蜂窩體。
在(波紋)結(jié)構(gòu)的構(gòu)型上建議，波紋高度(W)在4mm至0.5mm之間和/或節(jié)距(P)在6mm至0.8mm之間。特別是按所推薦的方法精確地施加粘合劑對(duì)于具有較高波紋高度和/或較小節(jié)距的單元數(shù)較多的蜂窩結(jié)構(gòu)具有特別重要的意義。這尤其是指波紋高度小于1mm、別是小于0.75mm和節(jié)距小于2mm、特別是小于1.5mm的情況。在推薦的波紋高度或節(jié)距時(shí)形成在流動(dòng)阻力上具有合適的橫截面的通道。此外必須考慮，薄板大多還配備一用催化活性材料浸漬的載體涂料層(Wash-Coat-Beschichtung)。載體涂料層有這樣的作用，即在通道內(nèi)提供一種特別凹凸不平/粗糙(zerklüftet)的大的表面積，從而保證催化活性材料與廢氣強(qiáng)烈的接觸。如果選擇太細(xì)長(zhǎng)的通道形狀，這可能導(dǎo)致通道堵塞，這對(duì)這種蜂窩體前面的廢氣速滯壓力造成不利影響。
雖然這種方法適用于從200cpsi(“每平方英寸單元數(shù)”)到1600cpsi以上的所有已知通道密度，但是對(duì)于具有大于600cpsi，特別是甚至大于800cpsi的通道密度的蜂窩結(jié)構(gòu)特別有利。說(shuō)明蜂窩結(jié)構(gòu)橫截面單位面積內(nèi)通道數(shù)量的通道密度的選擇主要由蜂窩結(jié)構(gòu)的應(yīng)用場(chǎng)合決定。此外還要考慮例如板厚和/或波紋形狀。
按照蜂窩體的另一種結(jié)構(gòu)，至少一塊薄板具有一個(gè)次級(jí)結(jié)構(gòu)，它確定一個(gè)部分區(qū)域，并限定粘合帶寬度在蜂窩結(jié)構(gòu)一軸線方向的范圍。這里次級(jí)結(jié)構(gòu)是指薄板的一種變形，它是點(diǎn)狀的和/或基本上垂直于形成結(jié)構(gòu)的薄板的結(jié)構(gòu)分布。此外這種次級(jí)結(jié)構(gòu)做得小或平坦得多，使得所述次級(jí)結(jié)構(gòu)例如具有在某些情況下小于形成結(jié)構(gòu)的薄板的波紋高度的20％，特別是小于10％，優(yōu)先小于5％的次級(jí)波紋高度。次級(jí)結(jié)構(gòu)形成在軸線方向或極點(diǎn)(波峰或波谷)延伸方向?qū)φ澈蠋挾鹊南拗?。此外次?jí)結(jié)構(gòu)可以具有例如一滑軌的功能。如果滑軌設(shè)置在粘合劑區(qū)的邊緣或外面，那么特別是這樣。該滑軌有利于薄板在卷繞時(shí)相互滑動(dòng)，從而避免粘合劑的涂污和/或在這個(gè)階段不希望的薄板的相互粘著。
此外建議，至少一塊薄板具有一鈍化層，所述鈍化層限定一個(gè)部分區(qū)域，并限制粘合帶寬度在蜂窩結(jié)構(gòu)的一軸線方向的范圍。這里鈍化層指例如一種對(duì)粘合劑的附著性能有影響的化學(xué)物質(zhì)，使得例如設(shè)置在希望的粘合帶寬度之外的粘合劑通過(guò)與鈍化層的接觸而鈍化，即失去其粘接性的附著性能(在某些情況下是長(zhǎng)期的)。就此而言鈍化層不僅可以用來(lái)限定一軸向部分區(qū)域，而且在一些情況下還有利于，使形成結(jié)構(gòu)的薄板的側(cè)邊在希望的粘合帶寬度之外沒(méi)有起粘附作用的粘合劑。


下面借助于附圖對(duì)本發(fā)明作較詳細(xì)的說(shuō)明。這里應(yīng)該指出，所示實(shí)施例并不限制本發(fā)明的思想，而僅表示特別優(yōu)選和對(duì)于詳細(xì)說(shuō)明合適的例子。
附圖表示圖1一帶有套管的蜂窩結(jié)構(gòu)在焊接處理的端側(cè)視圖，圖2用局部視圖示意表示蜂窩結(jié)構(gòu)的構(gòu)成，
圖3形成結(jié)構(gòu)的薄板的粘合劑施加裝置，圖4蜂窩結(jié)構(gòu)的另一種結(jié)構(gòu)方案，和圖5示意表示推薦的方法的一個(gè)方案的流程。
具體實(shí)施例方式
圖1用端側(cè)視圖表示一個(gè)已經(jīng)完全裝入殼體10內(nèi)的蜂窩結(jié)構(gòu)1。大大簡(jiǎn)化地示出了一端側(cè)5，其中一局部剖視具體表示，蜂窩結(jié)構(gòu)1由卷繞成螺旋形的光滑薄板6和形成結(jié)構(gòu)的薄板2構(gòu)成。這里可以看到，形成結(jié)構(gòu)的薄板2和光滑薄板6限定廢氣可流過(guò)的通道7。通道7基本上具有相同的通道橫截面，并且?guī)缀跸嗷テ叫械貜姆涓C結(jié)構(gòu)1的一個(gè)端側(cè)5延伸到相對(duì)的端側(cè)。所示是施加焊料步驟以后的蜂窩結(jié)構(gòu)1，其中在薄板的相互接觸區(qū)內(nèi)形成一焊料帶寬度L。焊料帶寬度L特別表示接觸區(qū)附近的一個(gè)區(qū)域，在該區(qū)域內(nèi)沿通道延伸方向順序設(shè)置大量焊料顆粒。
圖2以局部視圖示意表示蜂窩結(jié)構(gòu)1的結(jié)構(gòu)。這里表示一形成結(jié)構(gòu)的薄板2和一光滑薄板6(在未彎曲狀態(tài))，它們形成一接觸點(diǎn)或接觸區(qū)11，并圍成通道7。形成結(jié)構(gòu)的薄板2有一表示兩個(gè)相鄰極點(diǎn)23(高點(diǎn)到高點(diǎn)或低點(diǎn)到低點(diǎn))的距離的節(jié)距P。此外結(jié)構(gòu)通過(guò)表示兩個(gè)相反的極點(diǎn)23(高點(diǎn)到低點(diǎn))的距離的波紋高度W表示。在接觸區(qū)11附近形成楔形部25，其空間造型基本上取決于形成結(jié)構(gòu)的薄板的側(cè)邊24的坡度(Steigung)。這里形成結(jié)構(gòu)的薄板2和/或光滑薄板6具有一規(guī)定的板厚12。
由圖2還可以看到粘合帶寬度B，它優(yōu)選對(duì)稱于極點(diǎn)23設(shè)置。粘合帶寬度B可以加大一附加寬度Z，其中該附加寬度最好加在粘合帶寬度兩側(cè)。這里這樣選擇粘合帶寬度B，使得在楔形部25內(nèi)由于粘合劑4的粘接作用只積存要求數(shù)量的粉末狀焊料3。這里每個(gè)楔形部25內(nèi)最好僅僅積存少數(shù)幾個(gè)，特別是僅僅兩個(gè)，特別優(yōu)選僅唯一一個(gè)具有平均焊料顆粒直徑D的焊料顆粒。
圖3表示怎樣將粘合劑4涂覆到形成結(jié)構(gòu)的薄板2上的一種可能性。為此形成結(jié)構(gòu)的薄板2在兩個(gè)相互離開(kāi)很小距離的分配輥16之間穿過(guò)。這時(shí)形成結(jié)構(gòu)的薄板2僅以其極點(diǎn)23(波谷和波峰)與分配輥16接觸，從而形成一規(guī)定的粘合帶寬度。在圖3上部所示的分配輥16直接設(shè)有一輸入器18，借助于它將粘合劑4涂在分配輥16表面上。這里輸入器18利用重力。設(shè)置在形成結(jié)構(gòu)的薄板2下方的分配輥借助于輥?zhàn)?7在其周向面上浸潤(rùn)粘合劑4，其中輥?zhàn)?7配備一輸入器18。在所示裝置中分配輥16大致相當(dāng)于形成結(jié)構(gòu)的薄板2的長(zhǎng)度15。因此粘合劑也在整個(gè)長(zhǎng)度15上設(shè)置在粘合帶寬度之內(nèi)。
這里應(yīng)該指出，很多形成這種粘合劑帶的工藝方法對(duì)專業(yè)人員是已知的。除了所示的借助于分配輥16進(jìn)行涂膠的裝置以外還知道例如采用噴嘴、粘接條等等。這里可以利用多種機(jī)械裝置和物理原理，其中這里例如還有特定的毛細(xì)效應(yīng)、重力、壓力等等可供利用。
施加了粘合劑的形成結(jié)構(gòu)的薄板2接著與光滑板6拼合，這時(shí)通過(guò)繞一軸線9的螺旋形地卷繞形成一蜂窩結(jié)構(gòu)。
圖4表示一已經(jīng)施加了粘合劑的形成結(jié)構(gòu)的薄板2和一光滑薄板6的卷繞過(guò)程，其中將這些薄板拼合，并繞一軸線9螺旋形地卷繞。與圖3中所示的形成結(jié)構(gòu)的薄板2不同，涂膠不在整個(gè)長(zhǎng)度15(未標(biāo)出)上進(jìn)行。這里形成結(jié)構(gòu)的薄板2具有兩個(gè)從端側(cè)5出發(fā)向形成結(jié)構(gòu)的薄板2的內(nèi)部區(qū)域延伸的部分區(qū)域8。部分區(qū)域8由一次級(jí)結(jié)構(gòu)限定。該次級(jí)結(jié)構(gòu)有這樣的作用，即將波紋高度減小一規(guī)定值，特別是對(duì)于上面所示的帶分配輥16的裝置使得與該分配輥16的接觸中斷。因此在具有次級(jí)結(jié)構(gòu)的區(qū)域內(nèi)形成結(jié)構(gòu)的薄板2未用粘合劑4潤(rùn)濕。
此外，形成結(jié)構(gòu)的薄板2在中間或者說(shuō)中心區(qū)域內(nèi)有另一部分區(qū)域8，其中在這里沿軸線9方向的范圍借助于一鈍化層14限定?？梢栽趯?duì)形成結(jié)構(gòu)的薄板2施加粘合劑之前或之后施加鈍化層。
圖5示意表示本發(fā)明方法的一種方案。根據(jù)第一個(gè)步驟形成結(jié)構(gòu)的薄板2用粘合劑4浸潤(rùn)。這個(gè)過(guò)程借助于設(shè)置在形成結(jié)構(gòu)的板2的相對(duì)側(cè)的兩個(gè)噴嘴19進(jìn)行。這時(shí)噴嘴19或相應(yīng)的裝置總是在形成結(jié)構(gòu)的薄板2的波峰和波谷上產(chǎn)生粘合劑帶。
步驟2示意表示一清潔步驟，此步驟去除形成結(jié)構(gòu)的薄板2上超過(guò)粘合帶寬度B伸出的粘合劑4的部分。在清潔步驟中可以采用的手段對(duì)于專業(yè)人員同樣可以利用多個(gè)選擇方案或它們的組合。在采用或選擇化學(xué)物質(zhì)、腐蝕介質(zhì)或機(jī)械工具時(shí)特別要使其符合必要的加工精度。在圖5中表示清潔工具20例如是一對(duì)浸透溶劑的去除導(dǎo)致粘積不希望的焊料顆粒的多余粘合劑的拋光盤。
預(yù)處理過(guò)的形成結(jié)構(gòu)的薄板2與光滑薄板6(未畫出)相堆疊，接著卷曲成S形，如在步驟3中用草圖表示的那樣。將這樣準(zhǔn)備好的蜂窩結(jié)構(gòu)1部分裝入殼體10。
在步驟4中表示施加焊料過(guò)程，其中這里粉末狀焊料3的輸入借助于施加焊料裝置21進(jìn)行。施加焊料裝置21可以例如做得帶一將粉末狀焊料3送入蜂窩結(jié)構(gòu)1的內(nèi)部區(qū)域的噴嘴。這里可以通過(guò)將蜂窩結(jié)構(gòu)1和殼體10至少部分浸入裝滿焊料粉末的流化床內(nèi)的方法，沿重力方向或其相反方向進(jìn)行輸入。如果同時(shí)對(duì)蜂窩結(jié)構(gòu)1外周面進(jìn)行施加焊料，那在卷繞過(guò)程以后或蜂窩結(jié)構(gòu)插入殼體10以后在外周面上設(shè)置一附加的粘合劑層，使得以后焊料3也附著在蜂窩結(jié)構(gòu)1的外周面上。
最后將蜂窩結(jié)構(gòu)1完全裝入殼體10，并在一爐子22內(nèi)進(jìn)行熱處理(焊接過(guò)程)(參見(jiàn)步驟5)。這里最好借助于所謂的高溫真空釬焊法形成薄板相互之間以及薄板和殼體10之間的利用接合技術(shù)的連接。
因此本發(fā)明可以用來(lái)制造用于催化活性涂層的蜂窩體或基體，這個(gè)涂層適于化學(xué)地轉(zhuǎn)化包含在汽車內(nèi)燃機(jī)廢氣內(nèi)的有害物質(zhì)。從而盡管其中存在熱和動(dòng)態(tài)負(fù)荷，通過(guò)所推薦的最小粘合帶寬度仍確保持久的連接，同時(shí)避免過(guò)多地使用焊料。由此一方面形成在制造這種蜂窩結(jié)構(gòu)方面的成本上的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)提高這種蜂窩結(jié)構(gòu)在制造上加工的可靠性和使用壽命。
附圖標(biāo)記表1 蜂窩結(jié)構(gòu) 2 形成結(jié)構(gòu)的薄板3 焊料 4 粘合劑
5 端側(cè) 6 光滑薄板7 通道 8 部分區(qū)域9 軸線 10殼體11接觸區(qū)12板厚13次級(jí)結(jié)構(gòu) 14鈍化層15長(zhǎng)度 16分配輥17輥?zhàn)? 18輸入器19噴嘴 20清潔工具21焊接裝置 22爐子23極點(diǎn) 24側(cè)邊25楔形部B 粘合帶寬度D 焊料直徑 L 焊料帶寬度P 節(jié)距 W 波紋高度Z 附加寬度
權(quán)利要求
1.用于向包括至少一個(gè)至少局部形成結(jié)構(gòu)的具有一節(jié)距(P)和一波紋高度(W)的薄板(2)的蜂窩結(jié)構(gòu)(1)的施加粘合劑和焊料的方法，包括以下步驟-選擇一粉末狀焊料(3)的平均焊料直徑(D)，該直徑在數(shù)值上小于波紋高度(W)的15％；-按以下方程確定一最小粘合帶寬度(B)B=2·D·[14·PW-0.0156]]]>-在由波紋形成的波峰的至少一部分上在粘合帶寬度(B)之內(nèi)至少對(duì)至少局部形成結(jié)構(gòu)的薄板(2)施加粘合劑；-對(duì)蜂窩結(jié)構(gòu)(1)施加焊料。
2.按權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，粘合帶寬度(B)加大一附加寬度(Z)，其中附加寬度(Z)在0.2·D＜Z＜D的范圍內(nèi)。
3.按權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，借助于一在0mm＜K＜1mm范圍內(nèi)的校正值(K)確定粘合帶寬度(B)，從粘合帶寬度(B)中減去或加上所述校正值。
4.按上述權(quán)利要求之任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，至少局部形成結(jié)構(gòu)的薄板(2)首先設(shè)置粘合劑(4)，然后形成一蜂窩結(jié)構(gòu)(1)，此后在蜂窩結(jié)構(gòu)(1)的端側(cè)(5)進(jìn)行施加焊料。
5.按權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，蜂窩結(jié)構(gòu)(1)借助于至少一塊附加的光滑的薄板(6)形成，其中至少一塊形成結(jié)構(gòu)的(2)和至少一塊光滑的薄板(6)這樣地堆疊和/或卷曲，以形成流體可流通的通道(7)。
6.按上述權(quán)利要求之任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，粘合帶寬度(B)小于1.75mm，特別是小于1mm，最好小于0.5mm。
7.按上述權(quán)利要求之任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，僅在至少一個(gè)部分區(qū)域(8)上沿蜂窩結(jié)構(gòu)(1)的一軸線(9)方向?qū)Ψ涓C結(jié)構(gòu)(1)進(jìn)行施加粘合劑。
8.按上述權(quán)利要求之任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，在施加焊料之前在一清潔步驟中去除積存在粘合帶寬度(B)之外的粘合劑(4)。
9.按上述權(quán)利要求之任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，粘合劑(4)具有兩種可按要求調(diào)整的可分別可重復(fù)地活化或鈍化的粘附性能，其中-在施加焊料前鈍化積存在粘合帶寬度(B)之外的粘合劑(4)的粘接性的附著性能，和/或-在施加焊料前活化積存在粘合帶寬度(B)之內(nèi)的粘合劑(4)的粘接性的附著性能。
10.按上述權(quán)利要求之任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，采用在40μm至120μm之間的粉末狀焊料(3)的一平均焊料直徑(D)。
11.按上述權(quán)利要求之任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，在蜂窩結(jié)構(gòu)(1)施加焊料后或者在一接下來(lái)的熱處理后形成一焊料帶寬度(L)，它與粘合帶寬度(B)相比基本上只有最多10％，優(yōu)選最多5％的誤差，特別是不大于粘合帶寬度(B)。
12.按上述權(quán)利要求之任一項(xiàng)所述的方法，其中蜂窩結(jié)構(gòu)(1)在施加焊料前至少部分裝入殼體(10)內(nèi)。
13.蜂窩結(jié)構(gòu)(1)，包括至少局部形成結(jié)構(gòu)的薄板(2)以形成一流體可流通的具有一節(jié)距(P)和一波紋高度(W)的通道(7)，其中在薄板(2)的相互接觸區(qū)(11)內(nèi)在粘合帶寬度(B)之內(nèi)設(shè)置粘合劑和具有一平均焊料直徑(D)的粉末狀焊料(3)，其特征在于，粘合帶寬度(B)和焊料直徑(D)基本上符合以下關(guān)系B=2·D·[14·PW-0.0156]]]>
14.按權(quán)利要求13所述的蜂窩結(jié)構(gòu)(1)，其特征在于，蜂窩結(jié)構(gòu)(1)優(yōu)選還包括光滑薄板(6)，其特征為薄板(2、6)具有一小于180μm、特別是小于100μm、優(yōu)選小于40μm的板厚(12)。
15.按權(quán)利要求13或14所述的蜂窩結(jié)構(gòu)(1)，其特征在于，波紋高度(W)在4mm至0.5mm之間。
16.按權(quán)利要求13至15之任一項(xiàng)所述的蜂窩結(jié)構(gòu)(1)，其特征在于，節(jié)距(P)在6mm至0.8mm之間。
17.按權(quán)利要求13至16之任一項(xiàng)所述的蜂窩結(jié)構(gòu)(1)，其特征在于，它具有大于600cpsi，特別甚至大于800cpsi的通道密度。
18.按權(quán)利要求13至17之任一項(xiàng)所述的蜂窩結(jié)構(gòu)(1)，其特征在于，至少一塊薄板(2、6)具有一個(gè)次級(jí)結(jié)構(gòu)(13)，該次級(jí)結(jié)構(gòu)限定一部分區(qū)域(8)，并限定粘合帶寬度(B)沿蜂窩結(jié)構(gòu)(1)的一軸線(9)方向的范圍。
19.按權(quán)利要求13至18之任一項(xiàng)所述的蜂窩結(jié)構(gòu)(1)，其特征為至少一塊薄板(2、6)具有一鈍化層，該鈍化層限定一部分區(qū)域(8)，并限定粘合帶寬度(B)沿蜂窩結(jié)構(gòu)(1)的一軸線(9)方向的范圍。
全文摘要
用于向包括至少一塊至少局部形成結(jié)構(gòu)的具有一節(jié)距(P)和一波紋高度(W)的薄板(2)的蜂窩結(jié)構(gòu)的施加粘合劑和焊料的方法，包括以下步驟選擇粉末狀焊料的一數(shù)值上小于波紋高度的15％的平均焊料直徑；按方程(I)確定最小粘合帶寬度(B)；在由波紋形成的波峰的至少一部分上在粘合帶寬度之內(nèi)至少對(duì)至少局部形成結(jié)構(gòu)的薄板施加粘合劑；對(duì)蜂窩結(jié)構(gòu)施加焊料。此外推薦一種相應(yīng)的蜂窩結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)即使在將這種蜂窩結(jié)構(gòu)用于汽車排氣系統(tǒng)內(nèi)時(shí)也保證充分的利用接合技術(shù)的連接。
文檔編號(hào)B23K1/00GK1612791SQ02826638
公開(kāi)日2005年5月4日 申請(qǐng)日期2002年12月20日 優(yōu)先權(quán)日2002年1月3日
發(fā)明者R·布呂克, K·阿爾特赫費(fèi), J·霍格森, A-U·羅勒 申請(qǐng)人:排放技術(shù)有限公司