專利名稱：制造由兩種不同結構類型的金屬薄板組成的蜂窩體的方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種制造蜂窩體的方法，這種蜂窩體由層疊的和/或卷繞的耐高溫金屬薄板層組成。
這種蜂窩體尤其用作內燃機排氣系統(tǒng)的催化劑載體，并例如由WO89/07488已知。用作排氣催化劑載體的蜂窩體具有起催化作用的涂層，用于凈化汽車的廢氣，它們受高的機械負荷和熱負荷。除了熱負荷與機械負荷之外，蜂窩體還與廢氣中所含的腐蝕性氣體成分遭遇。為了保證這種蜂窩體的耐用性，尤其希望金屬薄板層有良好的耐腐蝕能力。
由EP0159468B1已知，所使用的金屬薄板層最好用一種具有高的含鋁量的鋼板制成。然而這種材料，由于具有高含鋁量的鋼不良的軋制性能以及由于因此而形成的在制造此類金屬薄板時的費用，所以是有缺點的。US5366139A也深入研究了這一缺點。在此專利文件中建議了一種用于蜂窩體的金屬薄板，它用一種鍍鋁的鋼制成。這些金屬薄板可在某些限制范圍內費用合理地加工。
本發(fā)明的目的是提供一種制造蜂窩體的方法，這種蜂窩體由層疊的和/或卷繞的耐高溫腐蝕的金屬薄板層組成，金屬薄板層至少局部具有一種用于構成可流過流體的通道的結構，這種方法特別適合于制造一種使用具有分層結構的金屬薄板層的蜂窩體。
用于制造蜂窩體的具有權利要求1所述特征的方法用來達到上述目的。從屬權利要求的內容涉及有利的進一步設計。
按本發(fā)明的用于制造蜂窩體的方法，這種蜂窩體由層疊的和/或卷繞的耐高溫腐蝕的金屬薄板組成，金屬薄板至少局部具有一種構成可流過流體的通道的結構，這種方法的特征在于，蜂窩體由兩種不同結構類型的金屬薄板卷繞和/或層疊構成。一部分金屬薄板層用一種基本上均質的至少含鉻和鋁的鋼制成。另一部分金屬薄板層有一種分層的結構，包括至少一個由含鉻的鋼構成的第一層和至少一個主要含鋁的第二層。這些金屬薄板層通過熱處理互相連接，在這種情況下，具有分層結構的金屬薄板層通過擴散均質化。
采用按本發(fā)明的這種方法尤其是提供了這種可能性，即，可以制造含具有分層結構的金屬薄板層的蜂窩體，它們有比較大的橫截面積。應強調指出，在制造僅僅由具有分層結構的金屬薄板層組成的蜂窩體時，不可能始終保證金屬薄板層相互之間和/或與蜂窩體周圍的外套之間的連接。人們知道，在蜂窩體熱處理時，具有分層結構的金屬薄板層發(fā)生體積減小。金屬薄板的這種體積減小歸諸于，至少構成金屬薄板一個外層的鋁，在熱處理過程中擴散到由含鉻的鋼構成的第一層中。在按本發(fā)明的制造蜂窩體的方法中，具有分層結構的金屬薄板體積減小的影響采用這一措施加以抑制，即，使蜂窩體由兩種不同結構類型的金屬薄板卷繞和/或層疊構成。按本發(fā)明建議，一部分金屬薄板層用一種基本上均質的至少含鉻和鋁的鋼制造，而另一部分金屬薄板層具有一種分層的結構。因此在制造過程中還改善了層疊的金屬薄板層的彈性特性。
按照另一項有利的設計，建議蜂窩體由交替的平的和波紋形的金屬薄板層制成。在這種蜂窩體中，最好平的金屬薄板由基本上均質的材料制造，而波紋形的金屬薄板具有一種分層的結構。因此大部分材料可由可廉價地制成的分層材料組成，這種材料還可以壓成良好的波形。
但在規(guī)定的使用場合和大直徑的情況下將它們反過來，也就是說，平的金屬薄板用分層的材料制成可能是有利的。
具有分層結構的金屬薄板最好含有三層，亦即一個由鉻鋼制的內層，在內層的兩面疊置最好滾壓上一個主要含鋁的層。這種金屬薄板有優(yōu)點，尤其是在熱處理時相鄰薄板層可通過在它們的接觸點處的擴散互相連接起來。除了通過擴散金屬薄板層有互相連接的可能性之外，建議金屬薄板層卷繞或層疊之前或以后，至少在局部區(qū)加釬料并在一個熱處理工序中互相釬焊在一起。因此獲得的是一種具有高的機械強度的蜂窩體。
為了保證在熱處理過程中金屬薄板層之間的接觸點不會張開，按照此方法的另一項有利的進一步設計建議，具有分層結構的金屬薄板的體積減小，通過金屬薄板層的彈性回跳來補償。為此，將金屬薄板層在卷繞時或卷繞后具有規(guī)定預緊力地裝入一個外套管中。
最好一部分金屬薄板層制有附加的微結構。通過制造附加的微結構可以增加金屬薄板層的彈性。另一方面減小了在熱處理過程中為保持接觸點所必須的蜂窩體預緊力，因為由于微結構造成接觸點所具有的面積，小于在金屬薄板層之間要不然是線狀的接觸點面積。微結構還導致改善通過蜂窩體流動的氣體的攪動。微結構最好在卷繞或層疊前制在金屬薄板層中。這種微結構設計為一種橫向于通道延伸的結構，并例如由EP0454712B1已知。
按照另一項有利的設計，建議了一種制造蜂窩體的方法，按此方法將蜂窩體裝入外套管內，在外套管內側至少在局部區(qū)內有一個主要由鋁組成的層。一種作如此設計的外套管是有優(yōu)點的，可以使那些與外套管接觸的金屬薄板層在它們與外套管的接觸點通過擴散連接起來。此外，此外套管是耐腐蝕性廢氣的腐蝕的。
下面借助于在附圖中表示的蜂窩體說明按本發(fā)明的方法的其它優(yōu)點和特征。其中表示

圖1蜂窩體示意前視圖；圖2一個具有分層結構的金屬薄板層；以及圖3在具有分層結構的一個金屬薄板層與一個由一種基本均質的鋼制造的金屬薄板層之間的接觸點。
圖1中表示了一種蜂窩體1。蜂窩體1由層疊和卷繞的耐高溫腐蝕的金屬薄板層組成。蜂窩體1由交替的平的和波紋形的金屬薄板層2、3制成。平的金屬薄板2由基本上均質的至少含鉻和鋁的鋼制造。波紋形金屬薄板3具有一種分層的結構。波紋形和分層的金屬薄板3包括一個鉻鋼制的內層4，在它的兩面層疊有一個主要含鋁的層5、6，由圖2可見這一情況。由層疊和卷繞的金屬薄板制造的蜂窩體1有一種用于構成可流過的流體的通道7的結構。這些金屬薄板層裝在一個外套管8內。此外套管8的內側至少在局部區(qū)內有一個主要由鋁組成的層。
在圖3中表示了一塊平的金屬薄板2與一塊波紋形金屬薄板3的一個接觸點。此波紋形金屬薄板3具有一種如圖2所表示的那樣的分層結構。在熱處理期間使在波紋形金屬薄板3內層4上的層6熔化，與此同時金屬薄板2、3通過擴散在它們的接觸點處互相連接。熔化的層3潤濕了金屬薄板的表面，在這種情況下，由于在接觸點9的毛細作用，使一部分鋁流入波紋形金屬薄板3與平的金屬薄板2之間的間隙10中。在熱處理工序期間，鋁擴散到平的金屬薄板2中和波紋形金屬薄板3的內層4中。因此形成了具有提高了鋁含量的區(qū)域11、12。鋁-鋼合金的熔點比鋼低得多，所以波紋形金屬薄板3的內層4和平的金屬薄板2在區(qū)域11、12內暫時熔融并形成接觸點9周圍區(qū)內的緊密連接，這種連接幾乎具有焊接的特性。由于濃度梯度，如箭頭所示，鋁進一步滲入金屬薄板2、3內，因此降低了在區(qū)域11、12內的含鋁量并因而提高了區(qū)域11、12的熔點，所以連接點硬化。
按本發(fā)明的蜂窩體可以在有高質量的同時廉價地制成，尤其是還可以制成超過90mm的大直徑蜂窩體，特別是超過105mm或甚至120mm。
權利要求
1.制造蜂窩體(1)的方法，蜂窩體由層疊的和/或卷繞的耐高溫腐蝕的金屬薄板層(2、3)組成，金屬薄板層至少局部具有一種結構，用于構成可流過流體的通道(7)，此方法有下列步驟-蜂窩體(1)由兩種不同結構類型的金屬薄板層(2、3)卷繞或層疊構成；-一部分金屬薄板層(2)用一種基本上均質的至少含鉻和鋁的鋼制成；-另一部分金屬薄板層(3)有一種分層的結構，包括至少一個由含鉻的鋼構成的第一層(4)和至少一個主要含鋁的第二層(5、6)；-這些金屬薄板層(2、3)通過熱處理互相連接，在這種情況下具有分層結構的金屬薄板層通過擴散均質化。
2.按照權利要求1所述的方法，其特征為蜂窩體(1)由交替的平的和波紋形的金屬薄板層(2、3)制成，其中，平的金屬薄板(2)由基本上均質的材料制造，而波紋形的金屬薄板(3)具有分層的結構。
3.按照權利要求1所述的方法，其特征為蜂窩體(1)由交替的平的和波紋形的金屬薄板層(2或3)制成，其中波紋形的金屬薄板(2)由基本上均質的材料制造，而平的金屬薄板(3)具有分層的結構。
4.按照權利要求1、2或3所述的方法，其特征為具有分層結構的金屬薄板(3)含有三層，亦即一個由鉻鋼制的內層(4)，在內層的兩面疊置最好滾壓上一個主要含鋁的層(5、6)。
5.按照權利要求1、2、3或4所述的方法，其特征為金屬薄板層(2、3)在卷繞或層疊前或后，至少在局部區(qū)加釬料，以及，熱處理是一種釬焊過程。
6.按照權利要求1、2、3或4所述的方法，其特征為在熱處理的同時，金屬薄板層(2、3)通過擴散互相在它們的接觸點(9)處連接起來。
7.按照前列諸權利要求之一所述的方法，其特征為金屬薄板層(2、3)在卷繞時或卷繞后帶有這種預緊力地裝入一外套管(8)中，即，使具有分層結構的金屬薄板(3)在熱處理時的體積減小通過金屬薄板層(2)的彈性回跳補償，并使金屬薄板層(2、3)之間的接觸點(9)不會張開。
8.按照前列諸權利要求之一所述的方法，其特征為至少一部分金屬薄板層在卷繞或層疊前制有一種附加的微結構。
9.按照權利要求8所述的方法，其特征為微結構是一種橫向于通道(7)延伸的結構。
10.按照權利要求8所述的方法，其特征為微結構是一種平行于通道延伸的結構。
11.按照前列諸權利要求之一所述的方法，其特征為蜂窩體(1)裝入外套管(8)內，在外套管內側至少局部區(qū)內有一個主要由鋁組成的層。
全文摘要
本發(fā)明建議了一種制造蜂窩體尤其是催化劑載體的方法,蜂窩體由層疊的和/或卷繞的耐高溫腐蝕的金屬薄板層(2、3)組成,金屬薄板層至少局部具有一種結構,用于構成可流過流體的通道。此蜂窩體由不同結構類型的金屬薄板卷繞或層疊而成。一部分金屬薄板層(2)用一種基本上均質的至少含鉻和鋁的鋼制成。另一部分金屬薄板層(3)有一種分層的結構,包括至少一個由含鉻的鋼構成的第一層(4)和至少一個主要含鋁的第二層(5、6)。這些金屬薄板層通過熱處理互相連接,其中具有分層結構的金屬薄板層(3)通過擴散均質化。由于使用不同結構類型的金屬薄板,盡管在熱處理時具有分層結構的金屬薄板體積有可能減小,也能在金屬薄板層之間獲得牢固的連接。
文檔編號B01J37/00GK1193925SQ96196412
公開日1998年9月23日 申請日期1996年8月21日 優(yōu)先權日1995年8月22日
發(fā)明者沃爾夫岡·毛斯, 路德維希·維萊斯 申請人:發(fā)射技術有限公司