專利名稱：用來制造蜂窩體的方法和裝置及蜂窩體的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用來制造金屬蜂窩體特別是用于內(nèi)燃機(jī)廢氣設(shè)備的蜂窩體的方法，這種蜂窩體用作用于催化活性的材料和/或吸附材料等等的基體。
背景技術(shù)：
金屬蜂窩體主要分為兩種類型的結(jié)構(gòu)形式，DE 29 02 779 A1作為其典型例子的較早的結(jié)構(gòu)形式是螺旋形結(jié)構(gòu)形式，其中主要是一光滑的和一波紋的板層相互堆疊并螺旋形卷繞。在另一種結(jié)構(gòu)形式中蜂窩體由多個(gè)交替設(shè)置的光滑和波紋或不同波紋的板層構(gòu)成，其中板層首先形成一堆或幾堆，它們相互纏繞，這里所有板層的末端位于外部并可與一殼體或套管連接，由此形成大量提高蜂窩體耐用度的連接部位。在EP 0 245 737 B1或WO90/03220中介紹了這種結(jié)構(gòu)形式的典型例子。最后還有圓錐形結(jié)構(gòu)形式的蜂窩體，必要時(shí)還帶有用來影響流動(dòng)的其它附加構(gòu)造。例如在WO 97/49905中介紹了這種蜂窩體。
在制造特別是用來處理尤其是汽車內(nèi)燃車的廢氣的催化器/劑基體時(shí)由于需要達(dá)到的耐用性和承載能力必須實(shí)現(xiàn)不同板層相互之間以及與套管的盡可能好的連接。這里和后面板層一方面理解為金屬板層，但是另一方面也理解成由至少局部可被流體流通的材料組成的層。這種至少局部可被流體流通的材料用來制造開式顆粒過濾器(offenen Partikelfilter)。
為了連接兩個(gè)板層常常采用釬焊技術(shù)，其中板層優(yōu)選通過硬釬焊法連接。為了施加焊料已知多種不同的工藝，其中優(yōu)選采用焊料粉或焊料帶，但是也可以采用焊料膏。例如由WO 89/11938、WO 94/06594、WO93/25339、DE 29 24 592 A1和DE 198 23 000 A1已知涂抹粘附劑的方法和包括蜂窩體的金屬結(jié)構(gòu)的焊接方法。
另外由EP 0 159 468 B1已知，為了使板層相互連接在采用結(jié)合劑、粘接劑等等的情況下涂抹一種主要由鋁組成的粉狀輔助材料，其中這里通過在板層連接區(qū)內(nèi)形成合金造成板層之間的連接。

發(fā)明內(nèi)容
但是涂抹粘附劑和接著加上粉狀輔助材料或焊料的工序通常證明是比較復(fù)雜的，尤其是在操作方面，此外在耐用性方面正是釬焊連接存在缺點(diǎn)，因此由此出發(fā)本發(fā)明的目的是，推薦一種制造蜂窩體的方法和裝置，它在易于實(shí)施的條件下使板層具有良好耐久性地連接，以及推薦用這種方法制造的蜂窩體。
這個(gè)目的通過具有權(quán)利要求1特征的方法、具有權(quán)利要求17特征的裝置，以及具有權(quán)利要求24特征的蜂窩體實(shí)現(xiàn)。優(yōu)良的改進(jìn)結(jié)構(gòu)是各從屬權(quán)利要求的內(nèi)容。
按本發(fā)明的用來制造特別是催化器基體的具有至少局部可被流體流通的空腔的蜂窩體的方法包括以下工步a)形成一金屬蜂窩體，b)使蜂窩體的至少一個(gè)端面與具有比金屬蜂窩體低的熔點(diǎn)的金屬熔液接觸。
本發(fā)明的方法允許以有利的方法通過使至少一個(gè)端面與金屬熔液接觸，以形成板層相互的連接。通過與金屬熔液接觸由于毛細(xì)作用促使金屬熔液進(jìn)入蜂窩體的空腔，這時(shí)熔液潤(rùn)濕蜂窩體的空腔壁。
金屬蜂窩體的空腔壁最好由鋼構(gòu)成。根據(jù)蜂窩結(jié)構(gòu)和金屬熔液溫度(的不同)包含在熔液中的金屬例如鋁擴(kuò)散入蜂窩結(jié)構(gòu)壁的鋼內(nèi)。由此在這個(gè)例子中形成具有局部提高的鋁含量的鋁鋼合金，這種合金的熔點(diǎn)隨著鋁含量的增加而降低。如果蜂窩結(jié)構(gòu)的壁由板層構(gòu)成，那么便造成相鄰板層之間的連接。通過鋁的進(jìn)一步擴(kuò)散局部鋁含量下降，熔點(diǎn)上升，造成連接的硬化。
在本方法一種優(yōu)良的方案中蜂窩結(jié)構(gòu)由至少一個(gè)板層卷繞形成，板層中至少一塊至少局部形成一定的表面構(gòu)造。用這種方式方法可以制造螺旋形蜂窩結(jié)構(gòu)。它可以通過一塊形成表面構(gòu)造的板層卷繞而成，但是它可以同樣良好地用一塊形成表面構(gòu)造和一塊基本光滑的板層進(jìn)行。通過一至少局部形成表面構(gòu)造的板層形成螺旋形蜂窩結(jié)構(gòu)同樣也是可以的，并且符合本發(fā)明。單塊或一部分板層形成表面構(gòu)造，例如波紋，使得可以用簡(jiǎn)單的方式方法形成由流體例如內(nèi)燃機(jī)廢氣至少局部流通的空腔。
在包含在熔液中的一種或幾種金屬，例如鋁，滲入板層時(shí)在那里造成這種金屬濃度局部的提高，如果兩塊板層或一塊板層本身存在接觸區(qū)，那么便造成這兩個(gè)區(qū)域的連接。這里重要的是，鋼和金屬的合金隨著金屬含量的增加具有越來越低的熔點(diǎn)，例如對(duì)于鋁就是這種情況，因此可以在構(gòu)成通道壁的基本材料的熔點(diǎn)以下，但是高于具有局部提高的金屬含量的合金的熔點(diǎn)的溫度下工作。因此在含鋁的金屬熔液時(shí)造成具有局部提高的鋁含量的合金的熔化，這在兩個(gè)板區(qū)之間存在接觸區(qū)的情況下，導(dǎo)致板層的熔化。
按照本方法另一種優(yōu)良的方案蜂窩結(jié)構(gòu)通過多個(gè)部分形成表面構(gòu)造和部分基本光滑的板層的堆疊和一堆或幾堆的纏繞構(gòu)成。在這種情況下也有利地通過形成具有局部提高的鋁含量的合金形成兩個(gè)板層之間的連接。
按照本方法另一種優(yōu)良的方案至少部分板層至少局部由至少局部可由流體流通的材料制成，這使得可以以有利的方式形成起所謂開式顆粒過濾器作用的蜂窩結(jié)構(gòu)。
一個(gè)顆粒過濾器如果它基本上可以被顆粒完全流過，而且還包括那些明顯大于本身所要濾掉的顆粒的顆粒，那么便稱為開式的。因此這種過濾器即使在工作時(shí)在顆粒燒結(jié)的情況下也不會(huì)堵塞。一種用來測(cè)量顆粒過濾器開放性的合適方法例如是測(cè)試，到多大直徑的球狀顆粒還能通過這種過濾器灑出。在所述應(yīng)用場(chǎng)合一個(gè)過濾器如果可以灑出大于等于0.1mm直徑的球，尤其是直徑在0.2mm以上的球，那么便是開式的。
按照本方法又一種優(yōu)良的方案在工步b)前或后將蜂窩結(jié)構(gòu)裝入套管內(nèi)。這時(shí)也可以類似于板層的連接那樣利用包含在金屬熔液中的金屬，例如鋁，到套管和蜂窩結(jié)構(gòu)內(nèi)的擴(kuò)散進(jìn)行套管和蜂窩結(jié)構(gòu)之間的連接。
按照本方法另一種優(yōu)良的方案在工步b)之后進(jìn)行熱接合連接，尤其是釬焊或焊接連接，特別優(yōu)選進(jìn)行感應(yīng)焊接連接，以連接蜂窩結(jié)構(gòu)和套管。套管和蜂窩結(jié)構(gòu)之間的熱接合連接使得可以形成套管和蜂窩結(jié)構(gòu)之間的持久連接。
按照本方法再一種優(yōu)良方案在工步b)之前，尤其是緊靠工步b)之前，形成熱接合連接，尤其是釬焊或焊接連接，特別優(yōu)選進(jìn)行感應(yīng)焊接連接，以連接套管和蜂窩結(jié)構(gòu)。因?yàn)樵谛纬蔁峤雍线B接時(shí)套管和蜂窩結(jié)構(gòu)被加熱，可以有利地利用輸入蜂窩結(jié)構(gòu)和/或套管內(nèi)的熱量來影響金屬熔液在蜂窩結(jié)構(gòu)內(nèi)的流動(dòng)性能。特別是緊靠工步b)之前，亦即使蜂窩結(jié)構(gòu)與金屬熔液接觸以前，允許以有利的方式充分利用通過熱接合連接加入的熱量。這在盡可能有效地利用能量方面是有利的。
按照本方法另一種優(yōu)良方案蜂窩體和/或套管在工步b)之前加熱到規(guī)定的基本上對(duì)應(yīng)于金屬熔液溫度的溫度。另一種方法是也可以將蜂窩結(jié)構(gòu)和/或套管在工步b)之前加熱到高于或低于金屬熔液溫度的規(guī)定溫度。
蜂窩結(jié)構(gòu)和/或套管的加熱可有利地影響方法實(shí)施。特別是通過規(guī)定金屬熔液的溫度和蜂窩結(jié)構(gòu)和/或套管的溫度可以控制滲入深度，亦即由于毛細(xì)力金屬熔液滲入蜂窩結(jié)構(gòu)的毛細(xì)上升高度，另一方面控制向通道壁的擴(kuò)散長(zhǎng)度，從而控制形成的連接的性能。這里滲入深度和擴(kuò)散長(zhǎng)度和以后對(duì)蜂窩體的要求相匹配，特別有利。影響方法實(shí)施的另一種可能性在于熔液的組份。例如它可以包含影響參數(shù)如輔助材料的表面張力和/或粘度的組成部分。
按照本方法的又一種優(yōu)良方案金屬熔液具有規(guī)定的基本上對(duì)應(yīng)于金屬熔液熔化溫度的溫度，這特別有利，因?yàn)檫@樣為了保持金屬熔液的工作溫度所需要的能量可以少一些。
按照本方法另一種優(yōu)良的方案至少蜂窩結(jié)構(gòu)和在必要時(shí)套管與金屬熔液的接觸在真空或保護(hù)氣體，最好是在保護(hù)氣體中進(jìn)行。通過在真空或保護(hù)氣體中工作避免金屬熔液成分與空氣中的氧氣氧化，氧化可能導(dǎo)致熔體結(jié)塊。在保護(hù)氣氛下工作時(shí)一方面可以在一封閉的具有一種用于構(gòu)件亦即例如蜂窩結(jié)構(gòu)和套管進(jìn)入的閘門的室內(nèi)工作，該閘門使得可以基本在沒有空氣進(jìn)入室內(nèi)的情況下進(jìn)行工作。另一方面還可以簡(jiǎn)單設(shè)計(jì)該閘門，并使該室保持一保護(hù)氣體的輕微過壓，以防止空氣滲入。
按照本方法又一種優(yōu)良的方案金屬熔液至少包含鋁，尤其是金屬熔液基本上由鋁組成。基本純的鋁具有比鋼低的熔點(diǎn)，這種鋼構(gòu)成蜂窩體。這允許以簡(jiǎn)單的方法組成金屬熔液，它使鋼板之間形成持久的連接。
按照本方法另一種優(yōu)良的方案金屬熔液是一種鋁基合金。因此可以用簡(jiǎn)單的方式方法提供熔液。方法實(shí)施的控制可以通過控制蜂窩結(jié)構(gòu)和/或套管的溫度，以及通過控制熔液的溫度進(jìn)行。
按照本發(fā)明構(gòu)想的另一個(gè)方面推薦一種用來制造金屬蜂窩體的裝置，它具有一用來存放具有比制造蜂窩體的金屬低的熔點(diǎn)的金屬熔液的容器、至少一個(gè)與容器熱接觸的第一加熱裝置和一操作裝置，其中操作裝置具有一用來夾住的夾持機(jī)構(gòu)和一用來使夾持機(jī)構(gòu)至少在容器一開口上方，尤其是進(jìn)入容器內(nèi)的運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)。
按本發(fā)明的裝置允許以優(yōu)良的方式使形成金屬蜂窩結(jié)構(gòu)的板層相互連接和在必要時(shí)使蜂窩結(jié)構(gòu)與套管連接。帶有具有夾持機(jī)構(gòu)和運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的操作裝置的結(jié)構(gòu)使得可以用簡(jiǎn)單的方式方法操作蜂窩結(jié)構(gòu)。夾持機(jī)構(gòu)夾持所述的蜂窩結(jié)構(gòu)，接著運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)使夾持機(jī)構(gòu)連同蜂窩結(jié)構(gòu)運(yùn)動(dòng)。運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)成這樣，即它使夾持機(jī)構(gòu)和蜂窩結(jié)構(gòu)至少可以在容器開口上方，尤其是也可向容器內(nèi)運(yùn)動(dòng)。從而可以通過操作裝置的運(yùn)動(dòng)使蜂窩結(jié)構(gòu)的至少一個(gè)端面與金屬熔液接觸。
第一加熱裝置可以例如做成電加熱裝置，它內(nèi)置在容器內(nèi)，但是也可以是任何其它加熱裝置，按照本發(fā)明例如采用燃燒器或利用其它過程的廢熱。第一加熱裝置促使，金屬熔液始終保持在液化物態(tài)下。
通過使蜂窩體的至少一個(gè)端面與金屬熔液接觸通過毛細(xì)作用造成蜂窩體表面的潤(rùn)濕，并如上所述，形成制造蜂窩體的板層的連接。
按照本裝置的一種優(yōu)良結(jié)構(gòu)用來形成蜂窩結(jié)構(gòu)的裝置具有用來堆疊，纏繞或用來卷繞一塊或幾塊至少局部形成表面構(gòu)造的板層的機(jī)構(gòu)。例如可以制造一螺旋形蜂窩結(jié)構(gòu)。它可以通過卷繞一唯一的至少局部形成表面構(gòu)造的板層形成，但是也可以同樣良好地卷繞一至少局部形成表面構(gòu)造的和一基本上光滑的板層。通過卷繞一塊至少局部形成表面構(gòu)造的板層形成螺旋形蜂窩結(jié)構(gòu)同樣也是可以的和符合本發(fā)明的。此外按照本發(fā)明可以形成一個(gè)或幾個(gè)板層堆，并將它纏繞或卷繞，從而制成蜂窩結(jié)構(gòu)。這里交替地堆疊基本上光滑的和形成表面構(gòu)造的板層，則特別有利。唯一的或部分板層的表面構(gòu)造，尤其是波紋使得可以用簡(jiǎn)單的方式方法形成至少局部可由流體，例如內(nèi)燃機(jī)廢氣流通的空腔。此外還可以使板層至少局部設(shè)有特別是其尺寸大于至少局部形成表面構(gòu)造的板層的構(gòu)造的波長(zhǎng)(Strukturwiederhollaenge)的孔。
按照本裝置另一種結(jié)構(gòu)形成至少一個(gè)第二加熱裝置，它用來在與金屬熔液接觸之前加熱蜂窩體。加熱蜂窩結(jié)構(gòu)有利地防止在潤(rùn)濕蜂窩結(jié)構(gòu)空腔壁時(shí)熔液太快地凝結(jié)。第二加熱裝置可以做成電加熱裝置，但是也可以采用燃燒器和/或利用其它過程的廢熱。
按照本裝置另一種優(yōu)良的結(jié)構(gòu)設(shè)有用來將蜂窩結(jié)構(gòu)裝入套管的機(jī)構(gòu)。通過此機(jī)構(gòu)可以例如將蜂窩結(jié)構(gòu)壓入套管內(nèi)。
按照本裝置又一種優(yōu)良的結(jié)構(gòu)設(shè)置至少一個(gè)感應(yīng)焊接裝置。此感應(yīng)焊接裝置可以特別優(yōu)良地用來形成蜂窩結(jié)構(gòu)和套管之間的連接。通過感應(yīng)焊接形成的熱量加熱蜂窩結(jié)構(gòu)和套管，使得有利地進(jìn)行蜂窩結(jié)構(gòu)和套管的加熱。將感應(yīng)焊接裝置設(shè)計(jì)得可自由運(yùn)動(dòng)，可能是有利的。但是此外還可以，將感應(yīng)加熱裝置內(nèi)置在容器壁內(nèi)或與容器連接。
按照本裝置一種優(yōu)良的結(jié)構(gòu)設(shè)有調(diào)節(jié)和/或控制裝置，它們通過信號(hào)線與第一和/或第二加熱裝置連接。通過這種調(diào)節(jié)和/或控制裝置調(diào)節(jié)金屬熔液和/或容器和/或蜂窩結(jié)構(gòu)和/或套管的溫度。這允許有利地使所調(diào)節(jié)的溫度持續(xù)保持在規(guī)定的范圍內(nèi)。這里也可以設(shè)置蜂窩結(jié)構(gòu)和/或套管和/或金屬熔液的反饋(回路)。這可以通過形成相應(yīng)的溫度傳感器-例如采用非接觸溫度測(cè)量技術(shù)-以及與調(diào)節(jié)和/或控制單元的連接來實(shí)現(xiàn)。調(diào)節(jié)和/或控制單元可以做成電子式的，但是也可以采用其它調(diào)節(jié)和/或控制回路。
按照本裝置再一種優(yōu)良結(jié)構(gòu)至少將容器設(shè)置在一室內(nèi)，尤其是真空室或保護(hù)氣體室內(nèi)。如果容器內(nèi)的金屬熔液表面保持在處于保護(hù)氣體或真空中，那么便可以有利地避免由于與空氣中的氧氣氧化而使金屬熔液結(jié)塊。
所有上面結(jié)合本發(fā)明的方法所闡述的其它優(yōu)點(diǎn)都可以相應(yīng)地轉(zhuǎn)移到本發(fā)明的裝置上，或倒過來。
按照本發(fā)明構(gòu)想的另一個(gè)方面推薦一種蜂窩體，它按照本發(fā)明的方法或者采用本發(fā)明的裝置制造。


下面借助于附圖較詳細(xì)地說明本發(fā)明的實(shí)施例和細(xì)節(jié)，但本發(fā)明并不局限于此。附圖表示圖1 示意表示用來制造蜂窩體的按本發(fā)明的裝置；圖2本發(fā)明蜂窩體的局部視圖；圖3 示意表示本發(fā)明蜂窩體的連接區(qū)。
具體實(shí)施例方式
圖1示意表示用來制造蜂窩體的本發(fā)明的裝置1。裝置1包括一室2，它可以抽真空或裝灌保護(hù)氣體，亦即惰性氣體。室2配備一(未畫出的)閘門，它使得可以以較小的真空/保護(hù)氣體損失進(jìn)入室2。室2內(nèi)設(shè)置一容器3，它與第一加熱裝置4熱接觸。容器3具有一開口23。通過此第一加熱裝置4調(diào)節(jié)位于容器3中的金屬熔液5的溫度。金屬熔液5具有低于構(gòu)成蜂窩體6的板層14，15的熔點(diǎn)的熔點(diǎn)。在所述例子中金屬熔液5包含至少一種鋁的成分，亦即是純鋁或鋁合金，尤其是鋁基合金。如果金屬熔液5主要包含鋁，是有利的，但是同樣金屬熔液5也可以配備其它成分，它們改變金屬5的物理性能，例如粘度或表面張力。
此外裝置1，具有一帶夾持機(jī)構(gòu)24和運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)25的第一操作裝置7。夾持機(jī)構(gòu)24夾住金屬蜂窩結(jié)構(gòu)6。夾持機(jī)構(gòu)24還有蜂窩結(jié)構(gòu)6通過運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)25運(yùn)動(dòng)。
此蜂窩結(jié)構(gòu)6在用來形成蜂窩結(jié)構(gòu)的僅僅示意表示的裝置8內(nèi)形成。在這里板層，在必要時(shí)基本上光滑和形成表面構(gòu)造的板層，通過堆疊和纏繞或通過卷繞成形為一蜂窩結(jié)構(gòu)6。此外用來形成蜂窩結(jié)構(gòu)的裝置8既可以包含一用來將蜂窩結(jié)構(gòu)6裝入套管的機(jī)構(gòu)，又包含一第二加熱裝置，它將蜂窩結(jié)構(gòu)6和/或套管加熱到規(guī)定的溫度。此第二加熱裝置通過一第一信號(hào)線9與一控制裝置10連接，該控制裝置將第二加熱裝置和蜂窩結(jié)構(gòu)6的溫度調(diào)整到一規(guī)定值。通過第一信號(hào)線9既將控制信號(hào)傳送給第二加熱裝置，又傳遞第二加熱裝置中的一(未畫出的)溫度傳感器的信號(hào)。該溫度傳感器測(cè)量蜂窩結(jié)構(gòu)的溫度。這里最好采用非接觸式工作的溫度傳感器。
控制裝置10通過一第二信號(hào)線11與第一加熱裝置4連接，并將第一加熱裝置4或液態(tài)輔助材料5的溫度調(diào)節(jié)到一規(guī)定數(shù)值。這里第二信號(hào)線11既將控制數(shù)據(jù)傳遞給第一加熱裝置4，又傳遞例如通過一內(nèi)置在第一加熱裝置4內(nèi)的溫度傳感器測(cè)量的第一加熱裝置4的溫度數(shù)據(jù)。
第一操作裝置7帶動(dòng)通過夾持機(jī)構(gòu)24夾緊的蜂窩結(jié)構(gòu)6，從而保證，在必要時(shí)不改變蜂窩結(jié)構(gòu)直徑地將蜂窩結(jié)構(gòu)6從裝置8送到容器3內(nèi)。在使蜂窩結(jié)構(gòu)6的端面22與金屬熔液5接觸之前，可以使在必要時(shí)包圍蜂窩結(jié)構(gòu)6的未畫出的套管通過例如借助于感應(yīng)焊接裝置13形成的熱接合連接與蜂窩結(jié)構(gòu)6連接。例如可以在用來形成蜂窩結(jié)構(gòu)6的裝置8內(nèi)再設(shè)置一用來將蜂窩結(jié)構(gòu)6裝入套管內(nèi)的機(jī)構(gòu)。
第二操作裝置12配備一感應(yīng)焊接裝置13，它用來形成套管和蜂窩結(jié)構(gòu)6之間的焊接連接。第一操作裝置7和第二操作裝置12這樣地共同作用，使得既進(jìn)行用于套管和蜂窩結(jié)構(gòu)6連接的感應(yīng)焊接，又使蜂窩結(jié)構(gòu)與金屬熔液5接觸。
感應(yīng)焊接連接可以在蜂窩結(jié)構(gòu)6的至少一個(gè)端面與金屬熔液接觸之前或之后進(jìn)行。如果感應(yīng)焊接在與金屬熔液5接觸之前進(jìn)行，那么這時(shí)蜂窩體或蜂窩結(jié)構(gòu)6和套管有利地通過釬焊過程而被加熱。按照本發(fā)明蜂窩結(jié)構(gòu)6和套管之間連接也可以通過其它熱力焊接方法例如通過焊接或其它釬焊方法實(shí)現(xiàn)。
圖2表示本發(fā)明蜂窩體的局部視圖。蜂窩體的蜂窩結(jié)構(gòu)6由基本上光滑的板層14和形成一定表面構(gòu)造的板層15構(gòu)成，它們形成通道16。根據(jù)板層14、15結(jié)構(gòu)的不同例如也可以做成沒有貫通通道16，而是具有其它形式的空腔的蜂窩結(jié)構(gòu)6，例如可以制造具有分別局部封閉的通道的蜂窩體。
按照本發(fā)明可以采用由至少局部可由流體流通的材料，亦即多孔或高多孔材料制成的板層作為光滑板層14和形成一定表面構(gòu)造的板層15。按照本發(fā)明也可以采用例如由鋼組成的板層14、15。
光滑板層14和形成表面構(gòu)造的板層15具有連接區(qū)17，板層14、15在這些區(qū)內(nèi)相互連接。按照本發(fā)明舉例示出的連接區(qū)17的連接通過形成具有局部降低的熔點(diǎn)的鋁合金進(jìn)行，因?yàn)榻饘偃垡?中的鋁擴(kuò)散到板層14、15內(nèi)，從而在那里局部降低熔點(diǎn)，使得在連接區(qū)17內(nèi)板層14、15通過熔化相互連接。通過擴(kuò)散過程的繼續(xù)進(jìn)行，局部鋁含量下降，使得局部熔點(diǎn)上升，接著便產(chǎn)生固化，從而使連接區(qū)17固化。
這里應(yīng)該說明，原則上上述方法也可以特別是用來進(jìn)行板層14、15的局部強(qiáng)化或加厚，亦即換言之，提供這樣數(shù)量的涂覆的金屬熔液，特別是鋁熔液，使得至少在板層14、15的部分區(qū)域內(nèi)形成一種涂層。它最好涂在板層14、15兩個(gè)面上。加厚最好在板層厚度10％以上的范圍內(nèi)，特別是大于25％，甚至50％，以及在必要時(shí)在部分區(qū)域內(nèi)超過上述數(shù)值。這樣在板層14、15表面上產(chǎn)生硬化狀態(tài)的金屬熔液的例如大于2μm，特別是大于20μm的涂層厚度。這種特別加強(qiáng)的、做得較厚的板層或板層的局部區(qū)域使得可以構(gòu)成定位輔助結(jié)構(gòu)、間隔件結(jié)構(gòu)、止擋面等等，它使蜂窩結(jié)構(gòu)6具有符合需要的設(shè)計(jì)。此外可以由此控制蜂窩體的熱力學(xué)性能，因?yàn)榉涓C結(jié)構(gòu)6做得較厚的局部區(qū)域具有較大的單位表面積熱容量。從而按需要調(diào)整特別是蜂窩結(jié)構(gòu)的熱膨脹性能，以及例如涂在表面上的催化活性的材料的性能。
通過調(diào)整和調(diào)節(jié)蜂窩結(jié)構(gòu)6和金屬熔液5的溫度可以有利地控制方法的實(shí)施。特別是金屬熔液5向蜂窩結(jié)構(gòu)6內(nèi)的滲入深度，亦即(毛細(xì))上升高度和達(dá)到的鋁在板層14、15內(nèi)的擴(kuò)散長(zhǎng)度可以通過規(guī)定蜂窩結(jié)構(gòu)6和/或金屬熔液5的溫度控制。但是這對(duì)板層14、15之間連接的性能具有決定性的影響。
圖3以局部視圖以一由鋼板構(gòu)成的，主要由光滑板層14和形成表面構(gòu)造的板層15制成的按本發(fā)明的蜂窩體為例示意表示一連接區(qū)17。在板層表面用在本實(shí)施例中至少包含鋁的金屬熔液5潤(rùn)濕時(shí)鋁立即擴(kuò)散到板層14、15的鋼內(nèi)，使得在板層14、15內(nèi)形成具有高鋁含量的第一區(qū)18、一第二區(qū)19和一第三區(qū)20。這個(gè)局部富鋁的鋁-鋼合金具有比制造板層14、15的鋼低得多的熔點(diǎn)，使得區(qū)域18、19暫時(shí)液化。因此在接觸部位21附近形成非常緊密的連接，在理想情況下它具有接近焊接連接的性能，因?yàn)殇摪逶谶B接前直接相互貼合。在高的溫度下鋁繼續(xù)向鋼內(nèi)擴(kuò)散，如用箭頭所示，由此使區(qū)域18、19的熔點(diǎn)升高，連接區(qū)17硬化。這樣造成的連接特別牢固，此外這種連接方法有這樣的優(yōu)點(diǎn)，即鋼可以富含鋁，這對(duì)于防蝕性能是有利的。在第三區(qū)20的范圍內(nèi)僅僅造成鋁含量提高，從而造成該第三區(qū)20內(nèi)改善的防蝕性能。
特別是在蜂窩體端面區(qū)域內(nèi)改善的防蝕性能是有利的，因?yàn)橥ǔU氣經(jīng)過端面流入蜂窩體或離開它，因此這些區(qū)域經(jīng)受特別大的機(jī)械和熱負(fù)荷。
除了形成含鋁金屬熔液外也可以考慮形成這樣的金屬熔液，它在與鋼板接觸時(shí)充分利用造成鋼板緊密連接的類似效果。這里由組成板材14、15的材料和由金屬熔液5組成的金屬組成的合金的熔點(diǎn)一定低于制造待連接板層14、15的材料的熔點(diǎn)。對(duì)于本發(fā)明重要的是，金屬熔液5的熔點(diǎn)比板層14、15的熔點(diǎn)低。
通過按本發(fā)明的制造蜂窩體的方法和按本發(fā)明的裝置有利地通過使蜂窩體的蜂窩結(jié)構(gòu)6的至少一個(gè)端面與具有比蜂窩結(jié)構(gòu)低的熔點(diǎn)的、例如含鋁的金屬熔液5接觸可以促使板層14、15在連接區(qū)17內(nèi)的緊密和持久的連接。
附圖標(biāo)記表1制造蜂窩體的裝置 2 室3容器 4 第一加熱裝置5金屬熔液 6 蜂窩結(jié)構(gòu)7第一操作裝置 8 形成蜂窩結(jié)構(gòu)的裝置9第一信號(hào)線10控制裝置11 第二信號(hào)線12第二操作裝置13 感應(yīng)焊接裝置 14光滑板層15 形成表面構(gòu)造的板層16通道17 連接區(qū)18第一區(qū)19 第二區(qū)20第三區(qū)21 接觸部位 22端面23 開口 24夾持機(jī)構(gòu)25 運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)
權(quán)利要求
1.用來制造特別是一催化器基體的蜂窩體的方法，此蜂窩體具有至少部分可由流體流通的空腔(16)，該方法包括以下工步a)形成金屬蜂窩結(jié)構(gòu)(6)，b)使蜂窩結(jié)構(gòu)(6)的至少一個(gè)端面(22)與具有比金屬蜂窩結(jié)構(gòu)(6)熔點(diǎn)低的金屬熔液(5)接觸。
2.按權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，蜂窩結(jié)構(gòu)(6)通過至少一塊板層(14、15)的卷繞形成，其中至少一塊板層是至少局部形成表面構(gòu)造的。
3.按權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，蜂窩結(jié)構(gòu)(6)通過堆疊多個(gè)部分形成表面構(gòu)造和部分基本光滑的板層(14、15)，以及使一個(gè)或幾個(gè)堆纏繞形成。
4.按權(quán)利要求2或3所述的方法，其特征在于，至少一部分板層(14、15)至少部分由至少局部可由流體流通的材料制成。
5.按上述權(quán)利要求之任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，在工步b)之前或之后將蜂窩結(jié)構(gòu)(6)裝入套管內(nèi)。
6.按權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，在工步b)之后形成熱接合連接，尤其是釬焊或焊接連接，特別優(yōu)選進(jìn)行感應(yīng)焊接連接，以連接蜂窩結(jié)構(gòu)(6)和套管。
7.按權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，在工步b)之前，尤其是時(shí)間上緊靠工步b)之前，進(jìn)行熱接合連接，尤其是釬焊或焊接連接，特別優(yōu)選進(jìn)行感應(yīng)焊接連接，以連接蜂窩結(jié)構(gòu)(6)和套管。
8.按上述權(quán)利要求之任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，蜂窩結(jié)構(gòu)(6)和/或套管在工步b)之前加熱到規(guī)定的溫度，它基本上對(duì)應(yīng)于金屬熔液(5)的溫度。
9.按權(quán)利要求1至7之任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，蜂窩結(jié)構(gòu)(6)和/或套管在工步b)之前加熱到高于金屬熔液(5)溫度的規(guī)定溫度。
10.按權(quán)利要求1至7之任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，蜂窩結(jié)構(gòu)(6)和/或套管在工步b)之前加熱到一低于金屬熔液(5)溫度的規(guī)定溫度。
11.按上述權(quán)利要求之任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，液態(tài)輔助材料具有一基本上對(duì)應(yīng)于金屬熔液(5)熔化溫度的規(guī)定溫度。
12.按上述權(quán)利要求之任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，至少蜂窩結(jié)構(gòu)(6)和在必要時(shí)還有套管與金屬熔液(5)的接觸在真空或保護(hù)氣體，尤其是在保護(hù)氣體中進(jìn)行。
13.按上述權(quán)利要求之任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，金屬熔液(5)至少包含鋁。
14.按權(quán)利要求13所述的方法，其特征在于，金屬熔液(5)主要由鋁組成。
15.按權(quán)利要求13所述的方法，其特征在于，金屬熔液(5)是一鋁基合金。
16.用來制造金屬蜂窩體的裝置，具有-一用來存放具有比構(gòu)成蜂窩體的金屬低的熔點(diǎn)的金屬熔液(5)的容器(3)，-至少一個(gè)與容器(3)熱接觸的第一加熱裝置(4)，和-一操作裝置(7)，其中操作裝置(7)具有a)用于夾緊的夾持機(jī)構(gòu)(24)和b)用來使夾持機(jī)構(gòu)至少在容器(3)一開口(23)上方，尤其是向容器(3)內(nèi)運(yùn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)(25)。
17.按權(quán)利要求16所述的裝置，其特征在于，它具有一用來特別是通過堆疊和纏繞或卷繞一塊或多塊至少局部形成表面構(gòu)造的板層(14、15)形成蜂窩結(jié)構(gòu)的裝置(8)。
18.按權(quán)利要求16或17所述的裝置，其特征在于，設(shè)有至少一個(gè)第二加熱裝置，它用來在蜂窩結(jié)構(gòu)與金屬熔液(5)接觸之前加熱蜂窩結(jié)構(gòu)(6)。
19.按權(quán)利要求16至18之任一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于，設(shè)有用來將蜂窩結(jié)構(gòu)(6)裝入套管的裝置。
20.按權(quán)利要求16至19之任一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于，設(shè)置至少一個(gè)感應(yīng)焊接裝置(13)。
21.按權(quán)利要求16至20之任一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于，設(shè)有調(diào)節(jié)和/或控制裝置(10)，它們通過信號(hào)線(9、11)與第一和/或第二加熱裝置(4)連接。
22.按權(quán)利要求16至21之任一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于，至少容器(3)設(shè)置在一室內(nèi)，尤其是一真空室或保護(hù)氣體室內(nèi)。
23.按權(quán)利要求1至15之任一項(xiàng)所述的方法或采用按權(quán)利要求16至22之任一項(xiàng)的裝置制造的蜂窩體。
全文摘要
用來制造特別是催化器基體的、具有至少局部可由流體流通的空腔的蜂窩體的方法包括以下工步a)形成金屬蜂窩結(jié)構(gòu)(6)和b)使蜂窩結(jié)構(gòu)(6)的至少一個(gè)端面(22)與具有比金屬蜂窩結(jié)構(gòu)(6)低的熔點(diǎn)的金屬熔液接觸。通過按本發(fā)明的用來制造蜂窩體的方法和裝置可以有利地通過使蜂窩體的蜂窩結(jié)構(gòu)(6)的至少一個(gè)端面與具有比蜂窩結(jié)構(gòu)(6)低的熔點(diǎn)的、例如包含鋁的金屬熔液(5)接觸，以促使板層在連接區(qū)內(nèi)緊密和持久地連接。
文檔編號(hào)B23K1/002GK1674991SQ03819748
公開日2005年9月28日 申請(qǐng)日期2003年8月21日 優(yōu)先權(quán)日2002年8月21日
發(fā)明者R·布呂科, A-U·羅勒 申請(qǐng)人:排放技術(shù)有限公司