專利名稱：帶滾壓上釬料的層狀結(jié)構(gòu)金屬薄板和用這種金屬薄板制造蜂窩體的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種制造蜂窩體的方法，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(jié)構(gòu)，用于構(gòu)成可流過流體的通道。本發(fā)明尤其還涉及分層的金屬薄板用于制造這種蜂窩體，這種金屬薄板有一個(gè)在外面的鋁層，蜂窩體主要用于汽車的排氣凈化設(shè)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(nèi)燃機(jī)的廢氣成分轉(zhuǎn)化為不怎么污染環(huán)境的化合物。蜂窩體受有高的機(jī)械負(fù)荷和熱負(fù)荷。除機(jī)械負(fù)荷和熱負(fù)荷之外，這些金屬薄板還曝露在腐蝕性環(huán)境內(nèi)。因此期望使用耐腐蝕性能良好的金屬薄板制造蜂窩體。
由US5366139已知，使用首先由一種分層材料構(gòu)成的金屬薄板制造蜂窩體。這種金屬薄板至少有一個(gè)含鉻的鋼制的層和至少一個(gè)主要含鋁的層。這種分層的金屬薄板要進(jìn)行熱處理，在熱處理過程中金屬薄板基本上均質(zhì)化。所謂金屬薄板的均質(zhì)化指的是鋁在鋼內(nèi)的擴(kuò)散，所以基本上形成了一種單層的由含鋁的鋼構(gòu)成的薄板。
由DE-OS2924592已知各種將釬料涂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(fèi)用和需要附加的工序。
本發(fā)明的目的是提供一種制造蜂窩體的方法，這種方法有盡可能少的工序，但盡管如此能獲得一種耐腐蝕和可承受機(jī)械負(fù)荷的蜂窩體。此外，應(yīng)創(chuàng)造成功一種適合于制造這種蜂窩體的由復(fù)合材料構(gòu)成的金屬薄板。
此目的通過具有權(quán)利要求1所述特征的制造蜂窩體的方法和通過具有權(quán)利要求8所述特征的金屬薄板來達(dá)到。各從屬權(quán)利要求的內(nèi)容是有利的進(jìn)一步設(shè)計(jì)。
在制造按本發(fā)明的金屬薄板時(shí)，在將起支承作用的各金屬層軋制在一起的同時(shí)，也滾壓上為以后進(jìn)行外部連接所必要的釬料。因此取消了一些麻煩的工序，這些工序本來必須用于以后的涂覆和固定釬料。蜂窩體還只需要進(jìn)行卷繞或?qū)盈B，以及接著可以實(shí)施釬焊工序。在一個(gè)反正要將不同的層軋制在一起的軋制工序中加上釬料，比以后再在金屬薄板或蜂窩體上加釬料要簡單得多。
由先有技術(shù)已知蜂窩體釬焊連接的各種類型的加釬料裝置和布局。通過將釬料條狀地布置在金屬薄板的表面上，幾乎可以獲得以后釬焊部位的所有期望的構(gòu)型。條的寬度最好為2至10mm，尤其是約5mm。根據(jù)結(jié)構(gòu)類型，釬料條可以布置在一面或兩面以及在一個(gè)或兩個(gè)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釬料層，而其余的金屬薄板制成沒有釬料的。
在特別有利地使用鎳基釬料作釬料條時(shí)，可以將它們?cè)谝粋€(gè)共同的軋制過程中與軋制上鋁層的同時(shí)安放，在這種情況下比較硬的鎳料壓入鋁層中，從而盡管是條狀的也能形成一個(gè)幾乎沒有任何隆凸的表面。也可以使用釬料膜或釬料絲或撒布的釬料粉。在采用釬料絲時(shí)，根據(jù)所選的釬料、輥型、過程控制方式，釬料絲在被滾壓時(shí)只是略被壓扁或變形成寬的條。
傳統(tǒng)的例如當(dāng)?shù)睾穸却笥?0μ的被涂覆的釬料層，在一定的條件下導(dǎo)致蜂窩體的機(jī)械不穩(wěn)定性，因?yàn)樵阝F焊過程中釬料流動(dòng)，使原先處于夾緊狀態(tài)的蜂窩體因此而可能松弛。與之相反，在軋制好的金屬薄板的情況下，釬料厚度例如只需要約0.5至3μ。
由于減少了工序數(shù)量，本發(fā)明可以提供一種分層的和加有釬料的廉價(jià)的金屬薄板制品，尤其是一種廉價(jià)的寬的金屬薄板條制品。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制品中按不同的寬度裁切。因此，在滾壓釬料時(shí)應(yīng)當(dāng)注意釬料條有恰當(dāng)?shù)拈g距，以避免不必要的下腳料。
通過所設(shè)計(jì)的方法以及使用一種分層的材料，這種材料至少有一個(gè)由含鉻的鋼制的層和至少有一個(gè)主要含鋁的層，釬料可以是一種鎳基釬料，在這種情況下最大釬焊溫度在1100至1150℃之間。釬料最好含0.5至8％之間的硼，尤其含3至6％的硼。在釬料中的硼用作加速擴(kuò)散劑，所以在具有等效的釬焊連接的情況下，可以在時(shí)間上縮短釬焊過程?？s短釬焊過程帶來的結(jié)果是可以以較高的運(yùn)行速度通過釬焊爐。由于均質(zhì)化后的金屬薄板可達(dá)到高的含鋁量，所以可以補(bǔ)償因?yàn)楹饘?duì)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范圍內(nèi)進(jìn)行，即，在這一范圍內(nèi)釬料尚未熔化。在分層的金屬薄板基本上均質(zhì)化后，將溫度升高到釬料的熔點(diǎn)。這種方法的優(yōu)點(diǎn)是，保證達(dá)到分層金屬薄板的基本上均質(zhì)化以及因而制成一種牢固的釬焊連接。
下面借助于附圖詳細(xì)說明按本發(fā)明的方法的其它優(yōu)點(diǎn)和特征。其中表示

圖1按先有技術(shù)的蜂窩體示意橫截面；圖2由分層材料構(gòu)成并加有釬料層的金屬薄板；圖3由分層材料構(gòu)成并加有多個(gè)壓入的釬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(gòu)成的金屬薄板，其中一個(gè)是釬料層。
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制成。平的和波紋形薄板層2、3具有一種分層結(jié)構(gòu)。但也可以部分由均質(zhì)的金屬薄板層和部分由分層材料制造一個(gè)蜂窩體。在分層材料的情況下，如圖2所示，在一個(gè)內(nèi)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(tài)。
蜂窩體1有一種用于構(gòu)成可流過流體的通道7的結(jié)構(gòu)。它的金屬薄板層裝入一外套管8內(nèi)。外套管8最好在其內(nèi)側(cè)至少局部區(qū)內(nèi)有一個(gè)主要由鋁組成的層。但也可以單獨(dú)或附加地借助于一般的釬焊技術(shù)與金屬薄板層連接。還可以在不使用預(yù)制的外套管的情況下制造蜂窩體，例如通過將一個(gè)平的金屬薄板層繞一個(gè)由疊置和卷繞的金屬薄板形層成的結(jié)構(gòu)卷繞并與其本身釬焊。
圖2、圖3和圖4表示按本發(fā)明的金屬薄板的不同實(shí)施形式。不過這些實(shí)施形式僅作為舉例。根據(jù)期望釬焊連接的地點(diǎn)、數(shù)量和尺寸，可在分層材料外面的一側(cè)或兩側(cè)滾壓纖料層、釬料條或其它樣式的釬料。釬料也可以滾壓到分層材料的里面。若例如釬料絲應(yīng)首先部分壓扁時(shí)，則最好能這樣。然后可以壓上由比釬料軟的材料構(gòu)成的層，所以釬料穿透此層壓出直至處于分層材料的表面。與圖2和圖3的實(shí)施形式不同，在那里僅表示滾壓在鋁層5、6上的釬料9；9a、9b、9c，釬料9；9a、9b、9c也可以滾壓在由另一種材料構(gòu)成的金屬層外面，例如圖4中所示的滾壓在位于外部的含鉻的鋼層上。
如圖3所示，再三追求的是將釬料只以條9a、9b、9c的形式布置在通過軋制形成的復(fù)合表面的部分區(qū)中。這可以在金屬薄板的一面或兩面進(jìn)行。條9a、9c最好在金屬薄板的至少一個(gè)邊緣區(qū)處，這些金屬薄板以后在要制造的蜂窩體中將形成端面的釬焊連接，因?yàn)榻饘俦“逵幸粋€(gè)與以后所制的蜂窩體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(gè)釬料層或具有一些釬料條的實(shí)施形式中與地點(diǎn)無關(guān)的厚度d不同，釬料也可以有一個(gè)取決于地點(diǎn)的厚度。例如可以通過滾壓釬料絲和釬料粉形成這種方案。
按本發(fā)明的方法可使用于制造全部或部分由分層結(jié)構(gòu)的金屬薄板層組成的蜂窩體，并在價(jià)廉的同時(shí)獲得能承受機(jī)械負(fù)荷和耐高溫腐蝕的蜂窩體，這種蜂窩體特別適用于汽車的排氣催化劑。
權(quán)利要求
1.制造蜂窩體(1)的方法，按此方法，金屬薄板層(2、3)為構(gòu)成接觸點(diǎn)疊置和/或卷繞，其中，金屬薄板層至少局部具有一種結(jié)構(gòu)，用于構(gòu)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制成的分層材料(10；11；12)構(gòu)成，這種材料至少有一個(gè)由含鉻的鋼制的層(4)和至少有一個(gè)主要含鋁的層(5、6)，這些層(4、5、6)在晚些時(shí)候的熱處理過程中基本上均質(zhì)化，其特征為在分層材料(10；11；12)的至少一個(gè)外層(4、5、6)上，在材料的制造過程滾壓釬料(9；9a、9b、9c)，所以在晚些時(shí)候的熱處理時(shí)，至少在金屬薄板層(2、3)之間的接觸點(diǎn)部分和/或在它們與一個(gè)外套管(8)的接觸點(diǎn)處造成釬焊連接。
2.按照權(quán)利要求1所述的方法，其特征為在滾壓時(shí)釬料(9a、9b、9c)只放在分層材料(10；11；12)的一部分復(fù)合表面上，最好作為釬料條(9a、9c)放在至少一個(gè)邊緣區(qū)上。
3.按照權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征為在兩個(gè)外層(5和6或4和6)上滾壓釬料(9；9a、9b、9c)。
4.按照權(quán)利要求1、2或3之一所述的方法，其特征為釬料(9；9a、9b、9c)是一種鎳基釬料。
5.按照權(quán)利要求4所述的方法，其特征為釬料(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(quán)利要求之一所述的方法，其特征為金屬薄板層(2、3)有一個(gè)與要制造的蜂窩體(1)的軸向長度相應(yīng)的寬度(b)，以及在至少一個(gè)最好在所有的以后在蜂窩體(1)中位于端面的邊緣區(qū)，有一個(gè)條狀的釬料(9a、9c)，它有一個(gè)寬度為2至10mm，最好約5mm。
7.按照前列諸權(quán)利要求之一所述的方法，其特征為熱處理首先在這樣一個(gè)溫度范圍進(jìn)行，即，在這一溫度范圍內(nèi)鋁擴(kuò)散到鋼內(nèi)，但釬料仍未熔化，以及，在分層材料(10；11；12)基本上均質(zhì)化后才將溫度提高到釬焊溫度。
8.金屬薄板由一種通過軋制在一起制成的分層材料(10；11；12)構(gòu)成，這種材料至少有一個(gè)由含鉻的鋼制的層(4)和至少有一個(gè)主要含鋁的層(5、6)，其特征為在分層材料(10；11；12)的至少一個(gè)外層(4、5、6)上滾壓釬料(9；9a、9b、9c)，最好使所形成的復(fù)合表面基本上無隆凸。
9.按照權(quán)利要求8所述的金屬薄板，其特征為釬料(9a、9b、9c)只放在一部分復(fù)合表面上，最好條狀地放在復(fù)合表面的至少一個(gè)邊緣區(qū)上。
10.按照權(quán)利要求8或9所述的金屬薄板，其特征為在分層材料(10；11；12)的兩個(gè)外層(5和6或4和6)上滾壓釬料(9；9a、9b、9c)。
11.按照權(quán)利要求8、9或10之一所述的金屬薄板，其特征為釬料(9；9a、9b、9c)是一種鎳基釬料。
12.按照權(quán)利要求11所述的金屬薄板，其特征為釬料(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(quán)利要求8、9、10、11或12之一所述的金屬薄板，其特征為分層材料(10；11；12)在一個(gè)通過滾壓上釬料形成的復(fù)合表面的至少一個(gè)邊緣區(qū)上，最好在兩個(gè)互相處于相對(duì)位置的邊緣區(qū)上，有一種條狀的釬料(9a、9c)，它有一個(gè)寬度為2至10mm，最好約5mm。
14.按照權(quán)利要求8至13之一所述的金屬薄板，其特征為釬料各處有一個(gè)厚度d小于10μ，最好到處小于3μ。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種制造蜂窩體的方法,按此方法,由分層材料構(gòu)成的金屬薄板層疊和/或卷繞。本發(fā)明尤其還涉及金屬薄板。在制造蜂窩體時(shí)使用金屬薄板層,它們至少局部具有一種結(jié)構(gòu),用于構(gòu)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(gòu)成,這種材料至少有一個(gè)由含鉻的鋼制的層(4)和至少有一個(gè)主要含鋁的層(5、6),這些層在晚些時(shí)候的熱處理過程中基本上均質(zhì)化。按本發(fā)明分層材料在其制造時(shí)通過滾壓設(shè)置至少一個(gè)釬料構(gòu)成的附加層(9a、9b、9c),所以在晚些時(shí)候熱處理時(shí),至少在金屬薄板層之間的接觸線部分形成釬焊連接。釬料(9a、9b、9c)最好只放在分層材料(11)復(fù)合表面的一個(gè)部分區(qū)上,最好作為釬料條(9a、9c)放在至少一個(gè)邊緣區(qū)上。
文檔編號(hào)F01N3/28GK1193924SQ96196411
公開日1998年9月23日 申請(qǐng)日期1996年8月21日 優(yōu)先權(quán)日1995年8月22日
發(fā)明者沃爾夫?qū)っ? 漢斯·博德, 路德維?！ぞS萊斯 申請(qǐng)人:發(fā)射技術(shù)有限公司