專利名稱：填隙中有隔離物的釬焊金屬蜂窩體及其制造工藝和釬料的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種用于將釬料施加到一個蜂窩體上的工藝、一種適用于該工藝的釬料，并涉及一種相應的蜂窩體，尤其是用于廢氣排放系統(tǒng)的催化劑載體。
已知一些金屬結構，例如用于廢氣催化轉化器的金屬催化劑載體，這些金屬結構由至少部分構成的各金屬板層卷繞或成層。通過軟焊、尤其是通過釬焊將一些層或薄板接合在一起，釬焊最好是在真空中于超過1100℃的高溫下進行。該金屬結構還被釬焊到一個合適的殼體上。在一個金屬結構中各釬焊接合的構形是制造這種金屬結構的重要工藝步驟，并具有兩個重要方面。首先，釬焊接合類型的性質影響用于各種金屬結構、尤其是用于作催化劑載體用的各種結構的制造工藝的效率。其次，釬焊接合的構形對結構的強度和耐久性有影響。
有關釬焊接合的這些方面已得到公認。并且人們知道，當施加釬料時，將一種膠或粘合劑施加到欲接合的金屬結構上，其中釬焊材料是粉狀物，并且或是事先與膠或粘合劑混合，或是以后施加到它上面。
DE2924592A1說明了一種用于制造催化反應器結構的工藝，該催化反應器用于汽車內燃機的排放控制，其中該結構由耐高溫的鋼板形成。在各鋼板子處理成波紋狀和扁平的鋼板層之后，將一種粘合劑或膠施加到準備施加釬料的地方。然后將釬料顆粒施加到粘合劑或膠上。施加粘合劑或膠和釬料是在各波紋鋼板的波紋方向或與它們垂直的方向上做成一些長條。然后將以交替的層排列的各鋼板通過加熱該結構使所有各層同時釬焊在一起。為了保證各鋼板之間所有釬焊連接處均勻的釬焊，通常使用過量的釬料和/或粘合劑。
從DE2924592A1中進一步得知，在平的或波紋狀鋼板交替成層排列之前，在各平鋼板的近似縱向的各個層中插入一個或多個釬料帶。
在完成施加釬料后，以一種已知方式將各鋼板卷繞以形成一種結構，放入一個殼體中并在一個爐子內釬焊。當放在殼體中時，各鋼板層被預加應力。
在釬焊作業(yè)期間，釬焊材料熔化，由于預應力，在各鋼板層之間釬焊材料被壓出接觸點。這導致殼體內各鋼板預應力的損失和各層的不希望有的位移，及各鋼板層之間填料間隙的不均勻分布。由于在釬焊工藝期間液體釬焊材料被壓出各接觸點，并且可能移動，所以它也不能保證各釬焊接合實際上是在所希望的各接觸點處形成。然而，正如已經(jīng)說明的那樣，不良的釬焊接合對結構的強度和耐久性有負面影響。
由于施加填料而引起的這些問題人們已有共識。從WO89/11938中已知一種嘗試的解決方案。在此方案中提出，各鋼板在卷繞或成層之前，在欲釬焊的區(qū)域用一種膠或粘合劑涂覆。隨后將這些鋼板卷繞或成層為一種結構，并且然后只釬焊施加到該結構上的粉料。利用這種工藝，各層鋼板彼此牢固地相靠，并且釬焊材料到達各鋼板之間存在的三角地帶中。當釬料熔化時，不再發(fā)生預應力的損失。盡管如此，由于各步驟的順序必須嚴格遵守，所以生產(chǎn)工藝不是很靈活。
本發(fā)明的目的是提供一種用于將釬料施加到一個金屬結構上、尤其是施加到各種廢氣催化轉化器的蜂窩體上的工藝，該工藝至少減少了在釬焊工藝期間各鋼板層預應力的損失。本發(fā)明的另一個目的是一種金屬釬料，尤其是供在將釬料施加到一種結構上的一種工藝中使用的金屬釬料，利用該釬料可以得到一種改進的釬焊接合的構形。另外，說明了一種釬焊的蜂窩體，該蜂窩體具有一些構形盡可能均勻的釬焊接合部。
利用具有權利要求1或權利要求10中各特點的一種方法按照本發(fā)明解決了該目的。一種按照本發(fā)明的釬料是權利要求11的內容。一種釬焊的蜂窩體是獨立的權利要求18的內容。有利的另一些構形和另一些進展是從屬的各項權利要求的內容。
按照本發(fā)明的工藝，用于將釬料施加到各卷繞的或成層的由至少部分構成的鋼板層制成的結構上、尤其是廢氣催化轉化器的蜂窩體上，該工藝區(qū)別在于，在各金屬板層之間施加一種釬料和一種填充料，其中填充料的熔點高于該釬料的熔點，最好是高于釬焊溫度。填充料本身不一定必須參與釬焊接合的制造。由于填充料被施加在以后欲釬焊的區(qū)域中各金屬板層之間，所以它在施加釬料之后的釬焊工藝期間，起一種各金屬板層之間隔離物的作用。由于利用填充料使各金屬板層之間的距離幾乎保持恒定，所以當裝入一個殼體中的卷繞或成層的結構被釬焊時，不發(fā)生預應力的損失。利用該填充料，在釬焊作業(yè)期間也可以保持相鄰的各金屬板層之間一個限定的填料間隙。
以后欲釬焊的各區(qū)域之間的填充料最好以顆粒物形式施加。這可以是粉狀填充料。因此，首先用一種膠粘劑尤其是一種膠或一種粘合劑或類似物涂覆各金屬板層，至少在以后欲釬焊的區(qū)域中涂覆。首先施加顆粒物，然后施加釬焊粉料；或是首先施加釬焊粉料，然后施加顆粒物到膠粘劑層上和/或該膠粘劑層中。如果一些合適的膠粘劑能夠得到，則將它們與一種釬焊粉料或填充物顆?；旌希⑦@種糊狀物施加到以后欲釬焊的各區(qū)域也可能是有利的。因為可以得到通過事先確定精密計量施加量的釬焊粉料/粘合劑/填充顆粒各組分的比例，所以在這種情況下不需要除去過量的釬料。
釬料最好是同時作為顆粒物施加。為此，首先制備一種釬焊粉料和顆粒物的混合物。該釬焊粉料和顆粒物的混合物最好是通過在一個渦流室中進行兩種成分的混合來得到。
為了保證在釬焊操作期間不發(fā)生預應力的損失，或者只有很小的預應力損失，提出該填充物的尺寸大體上相當于在各金屬板層的卷繞或成層期間產(chǎn)生的填料間隙的間隙寬度。
按照一種更有利的構思，填充物以一種絲或帶狀釬料施加。
按照該工藝的另一個有利的構形，提出填充物和釬料以至少部分涂覆有釬料的顆粒物，最好是陶瓷顆粒物形式施加。通過各種各樣的工藝，產(chǎn)生各欲接合部件的特別良好的潤濕性。在釬焊操作期間，通過各金屬薄板壓住涂覆有釬料的顆粒物，將釬料壓入各顆粒物之間的空心區(qū)間。
按照另一個發(fā)明思想，提出一種金屬釬料，它含有一種釬料和一種輔助材料，其中該輔助材料具有一個高于釬料的熔點、尤其是其釬焊溫度的熔點。該材料具有一種形式，它在欲接合在一起的各部件之間保持一個填料間隙。這種類型的一種金屬釬料，尤其適合在按照權利要求1至權利要求10中之一的施加釬料的工藝中使用。該材料最好是顆粒物、絲或帶的形式。該材料的物理構形特別要有一個尺寸，該尺寸相當于各填料間隙的大小。在帶狀構形情況下，厚度相當于填料間隙的大小。如果該材料是絲形，則絲的直徑相當于填料間隙的尺寸。
釬料最好是呈粉料形式。在這種情況下，該輔助材料的各顆粒物的平均粒徑大致相當于釬焊粉粒料的平均粒徑。
輔助材料最好是一種陶瓷材料。使用一種陶瓷物質具有的優(yōu)點是其熔點顯著高于一種釬焊材料的熔點，因此保證在釬焊材料和輔助材料的熔點之間有一個足夠大的溫差。
如果使用帶狀釬料，應裝備有至少一個第一層和至少一個第二夾層或附加層，該第一層由一種釬焊材料制成，而第二夾層或附加層由輔助材料制成。
優(yōu)選了一種釬料構形，其中輔助材料是以顆粒物，尤其是陶瓷顆粒物存在，這些顆粒物至少是部分用釬焊材料涂覆。顆粒物涂層的厚度在5和20μm之間，最好是10μm。涂覆有釬焊材料的顆粒物的外徑優(yōu)選的是在30和60μm之間，最好是50μm。
按照本發(fā)明的蜂窩體由至少部分卷繞或成層的金屬板結構層制成，其特點在于在各層金屬板之間有一些填料間隙，這些間隙至少是部分用接合各層金屬板的釬料充填，其中各間隙的寬度由各隔離物決定。
隔離物由相鄰各層金屬板當中至少一層中的至少一個凹痕成形，該凹痕在以后欲釬焊的各區(qū)域內，同時面向相鄰的金屬板。各凹痕將以后欲釬焊的區(qū)域內各層金屬板間隔開，并形成一個用于釬料的間隙。各凹痕與相鄰的各層金屬板接觸。當在釬焊工藝期間釬料熔化時，殼體內各層金屬板的預應力保持不變。各凹痕的另一個優(yōu)點在于它們改進了各層金屬板的潤濕性。
作為一種具有呈凹痕形式的隔離物的蜂窩體的替代物，提出一種蜂窩體，其中各隔離物在釬焊接合區(qū)內呈填充料的形式并安排在相鄰的各層之間。該填充料包括一種材料，此材料的熔點高于釬料的熔點。該填充料以顆粒物形式成形。一種絲或帶狀填充料最好。
下面將參照附圖中所示的各實施例闡明本發(fā)明的另一些優(yōu)點和特點。其中

圖1示出用于施加一種釬料涂覆層的可能性；圖2示出一種放在各帶波紋和平的金屬板之間的釬料帶；圖3示出一種釬焊連接的示意放大圖；圖4示出各帶波紋和平的金屬板之間的一種釬焊連接，其中該帶波紋的金屬板具有一些凹痕，圖5示出一種釬料帶的第一實施例，圖6示出一種釬料帶的第二實施例，和圖7示出一種釬料帶的第三實施例。
圖1示出一個蜂窩體1，它由各層波紋金屬板2和平的金屬板3卷繞并成層。波紋金屬板2具有釬料涂覆層。各釬料涂覆層5被施加到波紋金屬板2的相應外邊緣區(qū)上。很顯然，不是波紋金屬板2的每個頂部都一定必須具有一個涂覆層5。圖1還示出一個涂覆層6，它被施加到一個波紋的頂部上該層金屬板2的整個寬度上。涂覆層5、6包括施加一種具有顆粒物的釬焊粉料，后者用一層膠或粘合劑粘著到該層金屬板2上。
平的金屬板層3裝備有三個條形涂覆層7、8和9，它們在平的金屬板層3的縱向方向上延伸。在該平的金屬板層3的外邊緣區(qū)施加涂覆層7和9。條形涂覆層8大體上施加在該平的金屬板層3的中間區(qū)域中。卷繞或成層的蜂窩體1接著用預應力裝配到一個殼體中，該殼體未示出。接著將這個組件放在一個釬焊爐中，并加熱到一個釬焊溫度。涂覆層5-9具有一種釬料和顆粒物，其中該顆粒物形成一種填充料，該填充料在釬焊工藝期間不熔化。為此，填充料包括一種材料，它的熔點高于釬料的熔點，尤其是高于釬焊溫度。該填充料最好包括一種陶瓷材料。
正如已經(jīng)說明的那樣，一種卷繞或成層的蜂窩體1形成一種金屬結構，該蜂窩體1被裝配到一個殼體中。為了將蜂窩體1接合到殼體上，在該蜂窩體1的外表面區(qū)上，最好還在欲釬焊的區(qū)域中提供一種釬料或一種填充料。
圖2示出釬料一種可能應用的另一個實施例。按照圖2，提出在每種情況下都在金屬板2這層和金屬板3這層之間放置一個釬料帶11-14。在該金屬板3這層和金屬板2這層之間插入基本上相互平行的相應釬料帶11-14。引入釬料帶11-14在一個卷繞工藝中實施。
圖5、6和7示出一種釬料帶的三個實施例。圖5示出一個釬料帶11，它包括一種具有顆粒物15的釬料16，該顆粒物15放置在釬料16中。顆粒物15的粒徑被如此選定尺寸，以便它們大體上相當于釬料帶的厚度D。這樣，保證了顆粒物15作為金屬板2這層和金屬板3這層之間的隔離物起作用。在釬焊工藝期間，保持了顆粒物15的這種功能。
圖6示出一種釬料帶11的第二實施例。該釬料帶11具有一個第一層18，該第一層18包括一種釬焊材料。一個第二層19包括一種輔助材料，該輔助材料的熔化溫度高于一個釬焊溫度，該第二層19緊接著第一層18。第二層19在釬料帶11中形成一個填充料19。一個第三層20包括一種釬焊材料，它緊接著第二層19。最好是第一層18和第三層20分別包括同樣的材料。各層18、19和20彼此相鄰地成形。
圖7示出一種釬料帶11的第三實施例。該釬料帶11由兩層組成。第一層18由一種釬焊材料形成。第二層19由一種材料形成，該材料的熔點高于一個釬焊溫度。
圖3示出一種放大的釬焊連接10。該釬焊連接10在一層波紋金屬板2和一層平的金屬板3之間成形。在該波紋金屬板層2和平的金屬板層3之間，成形一個填料間隙21，該填料間隙21用一種釬料16和一種填充料充填。該填充料由顆粒物15形成。該顆粒物15可以例如具有一種棒狀構形。球形或板形顆粒物15也是可以的。顆粒物15的形狀取決于波紋金屬板層2和平的金屬板層3之間的距離d必須足夠大。
在圖4中示出用于在一個釬焊工藝中保持各波紋金屬板層2和平的金屬板層3的預應力的另一種可能性。為此，波紋金屬板2設有一些凹痕17，它們在釬焊接合區(qū)域10中成形。這些凹痕17面向相鄰的金屬板層3。這些凹痕17可以是微觀結構，這些微觀結構相對于蜂窩體1的通道4橫向延續(xù)。作為一種替代方案，還可以在平的金屬板層3中引入一些凹痕17。
標號明細表1 蜂窩體2 波紋金屬板層3 平的金屬板層4 流體通道5,6 涂覆層7,8,9 條形涂覆層10釬焊區(qū)11-14 釬料帶15顆粒物16釬料17凹痕18第一層19第二層20第三層21填充間隙d 間隙寬度
權利要求
1．用于將釬料施加到各卷繞或成層的結構(1)，尤其是施加到用于廢氣催化轉化器的蜂窩體上的工藝，該卷繞或成層的結構(1)具有至少部分構成的金屬板層(2,3)，在該工藝中在各層金屬板(2,3)之間引入一種釬料(16)和一種填充料(15,19)，其中該填充料(15,19)的熔點高于釬料(16)的熔點。
2．按照權利要求1所述的工藝，其特征在于，在該工藝中以顆粒物形式施加填充料(15)。
3．按照權利要求1或2所述的工藝，其特征在于，在該工藝中各層金屬板(2,3)首先用一種膠粘劑，尤其是一種膠、粘合劑或類似物，至少在以后欲釬焊的各區(qū)域(10)中加涂覆層。
4．按照權利要求3所述的工藝，其特征在于，在該工藝中將顆粒物(15)和一種釬焊粉料(16)同時或以任何次序放置在該膠粘劑上和/或該膠粘劑中。
5．按照權利要求3所述的工藝，其特征在于，在該工藝中用膠或粘合劑施加顆粒物(15)。
6．按照權利要求2或3所述的工藝，其特征在于，在該工藝中用顆粒物(15)施加釬料(16)。
7．按照權利要求6所述的工藝，其特征在于，在該工藝中首先制備釬焊粉料和顆粒物(15)的混合物。
8．按照權利要求7所述的工藝，其特征在于，在該工藝中最好是在一個渦流室中將一種釬焊粉料與顆粒物(15)混合。
9．按照權利要求1-8中任一項所述的工藝，其特征在于，在該工藝中填充料(15,19)的一種尺寸大體上相當于在卷繞或成層各層金屬板(2,3)期間所產(chǎn)生的間隙寬度(d)。
10．按照權利要求1或2所述的工藝，其特征在于，在該工藝中施加一種含有填充料(15,19)的絲形或帶形釬料(11,14)。
11．按照權利要求1或2所述的工藝，其特征在于，在該工藝中填充料(15)和釬料(16)以顆粒物最好是陶瓷顆粒物的形式施加，這些顆粒物至少一部分用釬料(16)涂覆。
12．金屬釬料，尤其是供在一種用于施加按照權利要求1-11所述的黃銅釬料的工藝中使用的金屬釬料，它含有一種釬焊材料和一種輔助材料，該輔助材料具有一個熔點，該熔點高于釬料的熔點，以便在欲接合在一起的各部件(2,3)之間，并以一種合適的形式保持一個填充間隙(21)。
13．按照權利要求12所述的釬料，其特征在于，該材料呈顆粒物、絲或帶的形式，尤其是具有一個尺寸，該尺寸相當于填充間隙(21)的大小。
14．按照權利要求12或13所述的釬料，其特征在于，該輔助材料是一種陶瓷材料。
15．按照權利要求12-14中任一項所述的釬料，其特征在于，該釬料和輔助材料是粉狀料。
16．按照權利要求12-14中任一項所述的釬料，其特征在于，該輔助材料是以顆粒物(15)的形式包含在一種絲形或帶形釬料(11)中。
17．按照權利要求12-14中任一項所述的釬料，其特征在于，該釬料(11)設有至少一個第一層(18,20)和至少一個第二夾層或施加層(19)，該第一層(18)包括釬焊材料，而第二夾層或施加層(19)包括一種輔助材料。
18．按照權利要求12所述的釬料，其特征在于，該輔助材料以顆粒物，尤其是以陶瓷顆粒物形式存在，該顆粒物至少一部分用釬焊材料涂覆。
19．按照權利要求18所述的釬料，其特征在于，該涂覆層具有厚度在5和20μm之間，最好是10μm。
20．按照權利要求18或19所述的釬焊，其特征在于，涂覆有釬焊材料的顆粒物的外徑在30和60μm之間，最好是50μm。
21．釬焊的蜂窩體(1)，尤其是用于廢氣催化轉化器的蜂窩體(1)，它由至少一部分金屬板(2,3)結構層制成，將該金屬板層(2,3)卷繞或成層，在該蜂窩體(1)中，各層金屬板(2,3)之間有一些填充間隙(21)，這些間隙至少一部分用接合各層金屬板(2,3)的釬料(16)充填，并且其間隙寬度(d)由各隔離物(15,17,19)確定。
22．按照權利要求21所述的蜂窩體，其特征在于，至少一個凹痕(17)在面向相鄰的板(3)的各釬焊區(qū)域(10)內，各相鄰的金屬板層(2,3)的其中至少一個中成形為一個隔離物。
23．按照權利要求21所述的蜂窩體，其特征在于，各隔離物利用釬料(16)中的一種填充料(15,19)在釬焊接合區(qū)(10)中和相鄰各層金屬板(2,3)之間成形，填充料(15,19)的熔點高于釬料(16)的熔點。
24．按照權利要求23所述的蜂窩體，其特征在于，各隔離物呈顆粒物(15)、尤其是陶瓷顆粒物形式。
25．按照權利要求23所述的結構，其特征在于，各隔離物由一種絲形或帶形填充料形成。
全文摘要
提出一種工藝,該工藝用于將釬料施加到各種結構,尤其是用于廢氣催化轉化器的蜂窩體上,這些結構由至少部分構成的各層金屬板(2,3)卷繞或成層。按照這種工藝,至少在以后欲釬焊的各區(qū)域(10)中將一種釬料(16)和一種細粒狀填充料(15)施加在各層金屬板(2,3)之間。該細粒狀填充料(15)的熔點高于該釬料的熔點。
文檔編號F01N3/28GK1213996SQ97193252
公開日1999年4月14日 申請日期1997年3月13日 優(yōu)先權日1996年3月22日
發(fā)明者沃爾夫岡·毛斯, 羅爾夫·布呂克 申請人:發(fā)射技術有限公司