專利名稱：用于雙輪車或柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的催化劑基體的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種由堆疊的或卷繞的板層制成的蜂窩體，它特別是作為催化劑基體應(yīng)用于廢氣凈化設(shè)備中。這種蜂窩體通常由光滑和波紋板的交替層或由形成不同紋理構(gòu)造的板的交替層通過(guò)卷繞或堆疊制成。例如在WO 94/13939中敘述了這種蜂窩體。
因?yàn)樵趦?nèi)燃機(jī)的排氣裝置中通常籠罩著高溫和腐蝕性的環(huán)境，迄今作為這種蜂窩體的材料主要采用耐高溫腐蝕的合金，也就是高鉻和鋁含量的鋼合金。
盡管眾所周知，鋁含量越來(lái)越高的不銹鋼加工越來(lái)越困難，因此在軋制過(guò)程中材料必須反復(fù)加熱(再退火)，但在金屬蜂窩體中鋁含量呈現(xiàn)出越來(lái)越高的發(fā)展趨勢(shì)。這例如由US 4,602,001就可以看出，其中試圖通過(guò)這樣的方法來(lái)補(bǔ)償高鋁含量鋼的難加工性，即鋁在以后通過(guò)附加的鋁層和擴(kuò)散才添加進(jìn)去。
還可由DE 44 10 744得知向高鋁合金發(fā)展的趨勢(shì)，即使在那里電氣性能是主要的。
同時(shí)也可以看到板層越來(lái)越薄的發(fā)展趨勢(shì)，因?yàn)榇呋瘎┗w小的質(zhì)量對(duì)冷起動(dòng)性能起有利影響，并且薄的壁造成的壓力損失較小。但是板層越薄，存在的決定板層長(zhǎng)期耐腐蝕性的鋁與表面積之比越不利。這可以解釋為什么在板越來(lái)越薄的情況下鋁含量卻越來(lái)越高，雖然由此而產(chǎn)生的軋制過(guò)程要困難得多。
例如由DE 44 18 630也可以看出蜂窩體中板越來(lái)越薄的趨勢(shì)。
但是在這段時(shí)間內(nèi)發(fā)現(xiàn)，對(duì)于金屬蜂窩體存在特殊的應(yīng)用場(chǎng)合，在這種場(chǎng)合中以上考慮不成立。這特別是對(duì)于兩輪車輛排氣裝置的應(yīng)用場(chǎng)合，在這種場(chǎng)合中出現(xiàn)如此大的機(jī)械載荷，使得必須采用較厚的板。此外還有對(duì)于金屬蜂窩體在柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的廢氣凈化裝置中的應(yīng)用，在柴油機(jī)中比在汽油機(jī)的排氣系統(tǒng)中溫度低得多。因此對(duì)于這兩種應(yīng)用場(chǎng)合對(duì)于蜂窩體的其他應(yīng)用場(chǎng)合的普遍考慮不一定切合實(shí)際。
本發(fā)明的目的是，提供正好適合于這些應(yīng)用場(chǎng)合的，可以特別價(jià)格低廉地制造的蜂窩體。
這個(gè)目的對(duì)于兩輪車輛的廢氣凈化裝置通過(guò)按權(quán)利要求1或2的蜂窩體，對(duì)于柴油機(jī)汽車的廢氣凈化裝置通過(guò)按權(quán)利要求5的蜂窩體來(lái)實(shí)現(xiàn)。優(yōu)良的結(jié)構(gòu)在各個(gè)從屬權(quán)利要求中給定。
在制造高鋁含量金屬板方面的最新發(fā)展基于多級(jí)的方法，其中首先較小鋁含量的鋼板軋制到一定厚度，接著在方法的第二階段提高鋁含量并達(dá)到最終的厚度。鋁含量的提高可以通過(guò)壓入鋁箔或通過(guò)熱鍍鋁(Feueraluminieren)或通過(guò)浸鋁(Aluminiumtauch)法達(dá)到。在這些制造過(guò)程中開(kāi)發(fā)了軋制法，它可以比較經(jīng)濟(jì)地軋制鋁含量不超過(guò)4.5％的鋼材，特別是不需要經(jīng)常的中間加熱(退火)。
現(xiàn)在本發(fā)明利用這樣的知識(shí)，這些材料盡管鋁含量低于4.5％，甚至低于4％，如果它以板厚大于0.06mm，尤其是0.08mm用在蜂窩體中的話，仍然有足夠好的高溫耐腐蝕性。在這樣厚的板層時(shí)當(dāng)鋁含量為3或4％時(shí)鋁的總含量與表面積之比甚至比板厚例如為0.03mm和鋁含量為6％的板層時(shí)更好。因?yàn)殇X在高溫度迅速擴(kuò)散到鋼內(nèi)，在較小的鋁含量時(shí)在中板層中也有足夠的鋁到達(dá)表面，以便在那里通過(guò)形成新的氧化鋁來(lái)補(bǔ)償在保護(hù)性氧化層中可能受到的損傷。
對(duì)于厚度超過(guò)0.06mm的板層得到一個(gè)近似公式，按照該公式鋁含量(重量百分比)乘0.02mm除板層厚度應(yīng)該在6至12％之間，特別是8至10％之間。用這種方式鋁的總含量與表面積之比在這種板中始終比在0.02mm厚和6％鋁含量的板中更合適。
在兩輪車輛的廢氣凈化裝置中高的機(jī)械負(fù)荷和某些應(yīng)用場(chǎng)合使得要求，在那里采用0.08至0.12mm厚的板。因此在這種應(yīng)用場(chǎng)合適于采用鋁含量為1至4.5％的板。通常這種鋼板具有15至25％的鉻含量和一定成分的稀土金屬，其中對(duì)于在不銹鋼中的這些或其他一些成分在所述情況下已知的條件也一樣適用。
當(dāng)然用厚板層不能完全任意地制造精細(xì)的構(gòu)造，因此按本發(fā)明的蜂窩體通常具有200至600cpsi(每平方英寸單元數(shù))。
本發(fā)明的一個(gè)特別經(jīng)濟(jì)的優(yōu)點(diǎn)在于，用于雙輪車輛的催化劑基體的材料可以由另一種生產(chǎn)過(guò)程附帶生產(chǎn)出來(lái)。這允許，即使在需要的材料數(shù)量較少時(shí)，這種材料可以非常經(jīng)濟(jì)地提供。對(duì)于比較小批量的雙輪車輛的廢氣凈化裝置不可能用類似的方法經(jīng)濟(jì)地進(jìn)行分開(kāi)地制造一定的熔液和軋制專門的薄膜。但是因?yàn)榉凑X含量1至4.5％的不銹鋼對(duì)于上述多級(jí)生產(chǎn)過(guò)程需要以后提高鋁含量，因此存在這樣的可能性，這種材料的一部分直接用來(lái)制造蜂窩體，尤其是因?yàn)樗砸粋€(gè)合適的厚度在提高鋁含量之前制成中間產(chǎn)品。
類似的考慮同樣也適用于柴油機(jī)汽車的廢氣凈化裝置。在這種裝置中溫度比在汽油機(jī)的廢氣凈化裝置中低得多，使得由于這個(gè)原因可以允許較少的鋁含量和與此相關(guān)的較低的高溫耐腐蝕性。雖然這里由于機(jī)械方面的原因板不需要像在雙輪車輛時(shí)這么厚，但是也不需要這么高的鋁總含量與表面積之比。因此如上所述由一種生產(chǎn)過(guò)程附帶生產(chǎn)出的鋁含量在1至4.5％之間的薄膜可以進(jìn)一步軋薄，直至一例如為0.03至0.06mm的適當(dāng)厚度，然后盡管鋁含量較少仍可毫無(wú)問(wèn)題地用在柴油機(jī)汽車的廢氣凈化裝置中。這也由于避免了單獨(dú)的制造過(guò)程而產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)性非常好的優(yōu)點(diǎn)。
為了表示本發(fā)明在附圖
中畫(huà)出了一種典型的金屬催化劑基體。
在一套管5中有一由光滑的2和波紋的3板層制成的蜂窩體1，其板具有0.08至0.12mm的厚度d。板層2、3成形為可由廢氣流過(guò)的通道4，通道的尺寸最好選擇得使蜂窩體具有200至600cpsi。板層由高級(jí)合金鋼組成，它含有15至25尤其是18至22％重量百分比的鉻，常用份量的一定的稀土金屬，如同為了提高耐腐蝕性所公知的那樣，還有1至4.5％，特別是2至4％的鋁。
本發(fā)明允許成本特別低廉地制造高質(zhì)量的與外界條件相匹配的用于雙輪車輛或柴油機(jī)汽車的廢氣凈化裝置的催化劑基體。
附圖標(biāo)記表1 蜂窩體 2光滑板層3 波紋板層4通道5 套管6板層厚度
權(quán)利要求
1.由堆疊的或卷繞的板層(2，3)組成的蜂窩體(1)，特別是用于雙輪車輛廢氣凈化裝置的催化劑基體，板層至少在部分區(qū)域內(nèi)這樣地構(gòu)造輪廓，使它們構(gòu)成了由廢氣流過(guò)的通道(4)，其中板層(2，3)由高級(jí)合金鋼組成，具有大于0.06mm的厚度并具有一定重量百分比的鋁含量，鋁含量乘0.02mm除板層(2，3)厚度(d)在6至12％之間。
2.由堆疊的或卷繞的板層(2，3)組成的蜂窩體(1)，特別是用于雙輪車輛的廢氣凈化裝置的催化劑基體，板層至少在部分區(qū)域內(nèi)這樣地構(gòu)造輪廓，使它們構(gòu)成廢氣可流過(guò)的通道(4)，其特征在于板層(2，3)-由高級(jí)合金鋼組成，它含有15-25％(重量百分比)的鉻，0.02至0.2％的稀土金屬，特別是釔和/或鑭和/或鈰(Cer)，并具有1至4.5％之間的鋁，-具有大于0.06mm的厚度(d)。
3.按權(quán)利要求1或2的蜂窩體(1)，其特征為板層(2，3)的厚度(d)為0.08至0.12mm。
4.按權(quán)利要求1，2或3的蜂窩體(1)，其特征為蜂窩體(1)內(nèi)通道(4)的數(shù)量為200至600cpsi(每平方英寸單元數(shù))之間。
5.由堆疊的或卷繞的板層(2，3)組成的作為用于柴油機(jī)汽車廢氣凈化裝置的催化劑基體的蜂窩體(1)，板層至少在部分區(qū)域內(nèi)這樣構(gòu)造輪廓，使它們構(gòu)成可由廢氣流過(guò)的通道(4)，其特征為板層(2，3)由高級(jí)合金鋼組成，它含有15-25％(重量百分比)的鉻、0.02至0.2％的稀土，特別是釔和/或鑭和/或鈰，并具有1至4.5％的鋁。
6.按上述權(quán)利要求之任一項(xiàng)的蜂窩體(1)，其特征為鋁含量為2至4％。
7.按上述權(quán)利要求之任一項(xiàng)的蜂窩體(1)，其特征為板層(2，3)通過(guò)軋制制成，特別是從在提高鋁含量之前制造加熱鍍鋁的材料的生產(chǎn)過(guò)程中獲得。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種由堆疊或卷繞的板層組成的蜂窩體(1),板層至少在部分區(qū)域內(nèi)這樣地構(gòu)造輪廓,使它們構(gòu)成可由廢氣流過(guò)的通道(4)。按本發(fā)明板層(2,3)由高級(jí)合金鋼組成,它具有15至25%的鉻、對(duì)于高溫耐腐蝕性所要求的典型的稀土金屬和1至4.5%之間的鋁含量。如果板層(2,3)具有大于0.06mm的厚度,尤其是0.01至0.12mm,那么盡管鋁含量較少這種蜂窩體仍適于用作兩輪車輛廢氣凈化裝置的催化劑的基體。即使用較小的厚度(d)這種板層也適于用在柴油機(jī)汽車的廢氣凈化裝置中,因?yàn)槟抢锿ǔ囟容^低,在800℃以下。鋁含量在1至4.5之間的板層(2,3)可以由其他生產(chǎn)過(guò)程,在通過(guò)添加法提高鋁含量以前附加地獲取。因此可非常經(jīng)濟(jì)地提供這種材料。
文檔編號(hào)C22C38/18GK1355729SQ00808346
公開(kāi)日2002年6月26日 申請(qǐng)日期2000年5月29日 優(yōu)先權(quán)日1999年6月2日
發(fā)明者路德維格·維雷斯 申請(qǐng)人:發(fā)射技術(shù)有限公司