專利名稱：用層狀板材制造釬焊蜂窩體的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種蜂窩體的制造方法，其中金屬板材分層疊放和/或盤卷，它們至少局部具有可由流體流過(guò)的通道結(jié)構(gòu)。
例如由WO89/07488已知一種上述類型的蜂窩體。蜂窩體用來(lái)作為催化劑的載體，催化劑有助于將廢氣的成份，尤其是內(nèi)燃機(jī)的廢氣成份轉(zhuǎn)化為對(duì)環(huán)境影響很小的化合物。蜂窩體承受很高的機(jī)械和熱載荷。除了機(jī)械和熱載荷以外金屬板還處于銹蝕的環(huán)境中。因此希望采用具有較高抗腐蝕性的金屬板制造蜂窩體。
由US 5,366,139得知，對(duì)于蜂窩體采用首先由一種分層材料組成的金屬板。這種板材至少具有一層含有鉻的鋼和至少一層主要含鋁的層。這種分層板材經(jīng)過(guò)熱處理，由此使板材完全均質(zhì)化。板材的均質(zhì)化是使鋁向鋼內(nèi)部擴(kuò)散，使得形成基本上是一層的含鋁鋼質(zhì)板材。由US5,366,139得知，熱處理首先在真空或者低氣壓條件下，接著在氧化氣氛中進(jìn)行。經(jīng)氧化氣氛處理的在板材上形成一個(gè)氧化表層，它特別是用來(lái)作為以后要涂在上面的修補(bǔ)基面涂層的附著層。這種板材的制造費(fèi)用比較昂貴，因?yàn)闉榱耸拱宀木|(zhì)化必須進(jìn)行熱處理。
本發(fā)明的目的在于提供一種蜂窩體的制造方法，這種蜂窩體的制造成本低，但是有很高的抗腐蝕性和機(jī)械承載能力。
這個(gè)任務(wù)由具有權(quán)利要求1特征的蜂窩體制造方法來(lái)解決。優(yōu)良的具體結(jié)構(gòu)是從屬權(quán)利要求的主題。
按本發(fā)明的蜂窩體制造方法建議分層板材的熱處理作為釬焊過(guò)程的一部分來(lái)進(jìn)行，其中板層之間的接觸部位至少部分地釬焊在一起。利用本發(fā)明的方法使蜂窩體的制造費(fèi)用降低，因?yàn)槿∠藶榱耸狗謱硬牧贤耆|(zhì)化的預(yù)先熱處理，這種均質(zhì)化通過(guò)為實(shí)施釬焊過(guò)程所必需的給板層加熱來(lái)進(jìn)行。因此在制造蜂窩體時(shí)在唯一的一個(gè)熱處理過(guò)程中實(shí)現(xiàn)對(duì)分層材料制成的板層的均質(zhì)化。其次用熱處理工序在板層表面形成氧化層。氧化層作為修補(bǔ)基面涂層的附著層。另一方面釬焊過(guò)程就作為這種熱處理工序。
熱處理最好首先在真空或者低氣壓環(huán)境中進(jìn)行，其中達(dá)到最高溫度以后在冷卻階段時(shí)調(diào)整到具有很小氧氣分壓，特別是氧氣分壓小于1乇的氣氛。這種方法的優(yōu)點(diǎn)是在金屬板上形成一個(gè)氧化鋁層，它特別適合于修補(bǔ)基面涂層的附著層。
通過(guò)這種方法的實(shí)施和應(yīng)用至少具有一層含鉻的鋼和至少一層主要含鋁的層的分層材料，釬焊料可以是鎳基焊料，其中最高釬焊溫度為1100℃至1150℃。最好釬焊料含有0.5到8％的硼，特別是3到6％的硼。釬焊料中的硼用作擴(kuò)散加速劑，使得在同樣的釬焊質(zhì)量的情況下縮短釬焊時(shí)間?？s短釬焊時(shí)間促使釬焊爐可以有更高的流通率。此外硼促使釬焊具有更好的使用特性，從而達(dá)到更高的釬焊質(zhì)量。
特別有利的是，熱處理首先在一個(gè)釬焊料還沒(méi)有熔化的溫度范圍內(nèi)進(jìn)行。在對(duì)分層板材進(jìn)行完全均質(zhì)化之后將溫度提高到釬焊料熔化溫度。這種方法具有這樣的優(yōu)點(diǎn)確保分層板材達(dá)到完全的均質(zhì)化，然后實(shí)現(xiàn)牢固的釬焊接。
本發(fā)明方法的其他優(yōu)點(diǎn)和特征將借助于一個(gè)按此方法制造的蜂窩體加以說(shuō)明。其中表示

圖1按現(xiàn)有技術(shù)的蜂窩體的示意正視圖，圖2按現(xiàn)有技術(shù)的具有分層結(jié)構(gòu)的金屬板層，圖3具有分層結(jié)構(gòu)的金屬板層和一個(gè)由基本上均勻的鋼材制造的金屬板層之間的接觸部位在均質(zhì)化過(guò)程中的情況，圖4按圖3的接觸部位在熱處理以后的情況，圖5示意的溫度-時(shí)間圖表。
圖1中表示一個(gè)蜂窩體1。蜂窩體1由分層疊放和盤卷的高溫耐腐蝕金屬板制成。蜂窩體1由交替的平整和波形板2、3層組成。平整板材2由一種基本上均勻的至少含有鉻和鋁的鋼材制成。波形板材3具有分層結(jié)構(gòu)。分層板材4含有一個(gè)由含鉻鋼材制成的內(nèi)層4。在內(nèi)層4的肋面上各自加上一層基本上由鋁組成的板5、6，如圖2所見(jiàn)。圖2所示的具有分層結(jié)構(gòu)的金屬層板具有熱處理以前的狀態(tài)。由分層疊放的和盤卷的金屬板制成的蜂窩體1具有可由流體流通的通道7的結(jié)構(gòu)。金屬疊層裝在一個(gè)套管8內(nèi)。套管8的內(nèi)表面上最好至少在部分區(qū)域內(nèi)具有基本上由鋁組成的表層。但是也可以單獨(dú)地或者附加地用普通的釬焊接方法和金屬板相連。
圖3中表示平整板2和波形板3的接觸部位。波形板3具有分層結(jié)構(gòu)。在波形板3和平整板2之間接觸部位9的周圍放入一塊釬焊料10。圖3表示在熱處理的某個(gè)階段的瞬時(shí)圖象，在這段時(shí)間內(nèi)板材3的分層結(jié)構(gòu)均質(zhì)化。在熱處理過(guò)程中兩層5、6中所含的鋁向內(nèi)層4擴(kuò)散。鋁的擴(kuò)散方向用箭頭表示。在波形板3的下彎曲部分中形成一個(gè)已經(jīng)幾乎均質(zhì)化的區(qū)域11。均質(zhì)化的溫度在釬焊料10的熔化溫度以下。
在均質(zhì)化過(guò)程結(jié)束以后，蜂窩體的溫度提高到釬焊溫度，這時(shí)釬焊料10轉(zhuǎn)化為流動(dòng)狀態(tài)。熔化的釬焊料在波形板3和平整板2之間接觸部位9的兩側(cè)形成一個(gè)半月形13。
在熱處理工序中在沒(méi)有釬焊的部位，構(gòu)成層6的鋁的一部分向平整板2擴(kuò)散。鋁鋼合金具有比鋼低得多的熔點(diǎn)，使波形板的內(nèi)層4和平整板2短時(shí)間的液化，并在接觸部位9的周圍區(qū)域形成緊密的連接，它補(bǔ)充在其他部位由釬焊接形成的連接。以12表示平整板2含有鋁的部分。由于濃度梯度的原因鋁像圖4中箭頭所表示的那樣繼續(xù)向板2轉(zhuǎn)移，由此區(qū)域12內(nèi)的鋁含量繼續(xù)減少，因此區(qū)域12的熔點(diǎn)升高，使連接部位硬化。
圖5中表示一個(gè)示意的溫度時(shí)間圖表。例如蜂窩體在真空釬焊爐內(nèi)加熱至均質(zhì)化溫度TH。蜂窩體在均質(zhì)化溫度下保溫一段時(shí)間tH，直至具有分層結(jié)構(gòu)的板層完全均質(zhì)化。均質(zhì)化溫度TH低于釬焊溫度TL。當(dāng)分層結(jié)構(gòu)的板層均質(zhì)化以后爐內(nèi)的溫度提高到釬焊溫度TL。釬焊溫度可以在1150℃左右。為了使蜂窩體完全釬焊透，釬焊爐在釬焊溫度上保持一段時(shí)間tL。緊接著釬焊過(guò)程是一個(gè)冷卻過(guò)程，其中在釬焊爐的氣氛中最好通入極少量的氧氣，使?fàn)t內(nèi)氧氣分壓小于1乇。由此在蜂窩體冷卻階段在板材2、3上形成氧化鋁表皮，它可以用來(lái)作為修補(bǔ)基面涂層的附著基底。
在圖5中所示的溫度-時(shí)間曲線是作為一個(gè)例子。也有可能利用蜂窩體和釬焊爐的相應(yīng)結(jié)構(gòu)，在達(dá)到釬焊溫度時(shí)已經(jīng)完全均質(zhì)化了，而不必在預(yù)先規(guī)定的均質(zhì)化溫度TH上保溫一定的時(shí)間。
按本發(fā)明的方法可用于完全或部分地由分層構(gòu)成的板材制成的蜂窩體，并使蜂窩體的制造成本低廉，且具有很高的機(jī)械承載能力和高溫耐腐蝕性，它特別適合于載重卡車的廢氣催化劑。
權(quán)利要求
1.蜂窩體(1)的制造方法，其中金屬板(2、3)分層疊放和/或盤卷，它至少局部具有形成可由流體流通的通道(7)的結(jié)構(gòu)，其中至少部分板層(3)首先由分層的材料制成，它至少具有一層含鉻的鋼(4)和至少一層主要含鋁的層(5，6)，它們?cè)谝院蟮臒崽幚頃r(shí)完全地均質(zhì)化，其中熱處理首先在真空中或低壓條件下，然后接著在氧化氣氛中進(jìn)行，其特征在于熱處理是釬焊過(guò)程的一個(gè)部分，其中板層(2、3)之間的接觸部位至少局部相互釬焊在一起。
2.按權(quán)利要求1的方法，其特征在于在達(dá)到最高溫度以后在冷卻階段中調(diào)整到一個(gè)具有很小氧氣分壓，特別是氧氣分壓小于1乇的氣氛。
3.按權(quán)利要求1或2之一項(xiàng)的方法，其特征在于釬焊料(10)是鎳基焊料，最高釬焊溫度約為1100℃至1150℃。
4.按權(quán)利要求3的方法，其特征在于釬焊料(10)含有0.5至8％的硼，最好是含有3至6％的硼。
5.如前述任一權(quán)利要求所述的方法，其特征在于，首先在一個(gè)溫度下進(jìn)行熱處理，鋼中的鉛在此溫度下擴(kuò)散，但釬焊料(10)尚未融化，在分層板層(3)的均質(zhì)化之后將該溫度升至釬焊溫度(TL)。
全文摘要
提出一種制造蜂窩體的方法,至少局部具有形成可由流體流通的通道的結(jié)構(gòu)的金屬板(2、3)分層疊放和/或盤卷。至少部分金屬板層至少由一個(gè)分層的板材(4、5、6)組成,它至少具有一層含鉻的鋼(4)和至少一層主要含鋁的層(5、6)。含鋁層(5,6)在熱處理過(guò)程中擴(kuò)散到一個(gè)很大的區(qū)域,熱處理首先在真空或低氣壓環(huán)境中,然后在氧化氣氛中進(jìn)行。熱處理是釬焊接過(guò)程的一部分,在釬焊接過(guò)程中金屬板層之間的接觸點(diǎn)通過(guò)加入釬焊料(10)至少在某些局部區(qū)域釬焊接在一起。
文檔編號(hào)B21D47/04GK1193930SQ96196417
公開(kāi)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? 路德維?！ぞS雷斯 申請(qǐng)人:發(fā)射技術(shù)有限公司