专利名称：耐高温的金属载体的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种用于发动机排放后处理装置的金属载体。
背景技术：
为了应对即将实施的摩托车国三排放标准，必须在发动机后安装排放后处理装置，即三元催化器。三元催化转化器，就是在金属载体上涂布氧化铝等预涂层，预涂层上添加铑、钯、钼等贵金属，使发动机排放的有害气体一氧化碳(CO)碳氢化合物(HC)及氮氧化合物(N0x)经三元催化器氧化、还原为无害的二氧化碳(C02)、氮气(N2)和水(H20)。[0003] 金属载体主要由外壳3、内芯1 (由平片4和瓦楞片5相间组成)及钎焊材料2 (国内一般采用镍基钎料带)三种材料组成(见图1)。由于在前阶段摩托车国三排放寿命试验(1.2万公里)中，出现部分金属载体内芯材料被融穿并吹出，国内同行纷纷怀疑是国产内芯材料熔点低，或国产的钎焊材料熔点低而引起。针对以上疑点，我们做了大量的试验工作，试验结果证明一、国产内芯材料与国外同类材料熔点无显著差异；现有内芯材料主要是铁铬铝合金箔片，其含碳《0. 05 % ，含铬19-21 % ，含铝5-6 % ，含稀土 (主要含镧、铈)微量，其余为铁。该材料据国外介绍，熔点为150(TC，经我们实验，国内材料熔点基本也能达到以上温度(当然国产材料与进口材料相比，在抗氧化性及材料的致密性等还有待提高)。二、国产镍基钎料，也与国外钎料熔点相同；国产镍基钎料，牌号BNi5(含钴)熔点为1180-120(TC，国外同类产品，熔点也为1180-120(TC。三、外壳材料采用进口同类材料，更应无差别。 那么采用与国外材料熔点相差无几的内芯材料、镍基钎料带，采用同类进口外壳，为什么国内的金属载体常被熔穿吹出；而国外同类产品却完好无损(当然，也有个别被熔穿吹出，但概率很小)？ 问题症结出在钎料布局上！镍基钎料，由于含有硼、硅、磷等辅助元素(增加流动性)，在钎焊过程中，钎料被融化，钎料溶珠不断扩散进入内芯材料铁铬铝合金，形成了低熔点合金。使覆有镍基钎料的内芯材料变脆，并降低了熔点，由于内芯材料铁铬铝很薄，仅0. 05-0. 08mm，这种扩散过程对其影响很大。实验证明，在1200°C -1300°C时，覆有镍基钎料的内芯材料区域，出现熔穿现象。金属载体在使用过程中，必定形成高温区与低温区。载体的中心部位肯定比边上温度高；对于有一定长度的金属载体(比如70mm)中心部位温度前后也是不一致的。在国外资料中，我们找到了金属载体内芯温度曲线图(图2)，从图2上可以看出，如果摩托车发动机工作状态不是很好(有间歇熄火)，催化器入口温度为800°C ，在离入口 10mm处，温度会马上升高至120(TC左右，并保持一段距离，然后降低至105(TC左右，在出口处又略有升高。国外摩托车发动机尚且出现这种情况，我们国家摩托车发动机大部分处于国外七十年代水平，工作状态肯定更差，并且为了达到国三排放，催化剂厂商不得不提高贵金属含量，使氧化反应更剧烈，反应温度更高。如果镍基钎料不能如国外产品，布置在较低温区，国内现阶段金属载体，大多采用同心圆结构(见图3)，而且钎料布置是游移的，在金属载体中心部位温度升高超过120(TC，内芯材料覆有钎料的区域就会先被熔穿，然后引起堵孔，使金属载体温度更急剧上升，造成整个内芯熔穿、吹出。 据国外资料介绍国外也有在内芯不摆放钎料的同类产品。但其在内芯瓦楞片、平片上设置相应凹凸槽，在巻制后，使凹凸部位嵌合。该类产品缺点是工艺复杂，巻制难度较大，且凹凸部位易形成气阻，增加发动机油耗。 日本特开平10-99697专利公开了一种在内芯部位不加钎料的金属载体，但由于是同心圆结构，不得不在中间部位前端加一条较细的钎料。
发明内容本实用新型的目的是提供一种耐高温的金属载体，以解决现有技术存在的在金属载体中心部位温度升高超过1200°C，内芯材料覆有钎料的区域就会先被熔穿，然后引起堵孔，使金属载体温度更急剧上升，造成整个内芯熔穿、吹出的问题。 本实用新型技术方案为由筒形的外壳和安装钎焊在该外壳内的S型内芯构成，
其特征在于所述的S型内芯由多片巻制为S型的平片和瓦楞片相间交叠构成。对于直径> ①40mm的S型内芯，在其两端的一定区域内、且对应于S型内芯截面
边缘的环形区域内的平片与瓦楞片之间放置钎焊材料。 所述的环形区域的内径为①40mm，所述的S型内芯两端的一定区域的宽度为0 10mm ;在该0 10mm的区域内所放置的钎料的宽度为5-10mm。 所述的S型内芯的长度小于或等于所述外壳内径的2. 6倍，所述的平片和瓦楞片对数大于3。 本实用新型采用S型的结构，使内芯材料形成互相缠绕，不需要在内芯瓦楞片上设凹凸槽，对于较小直径的内芯，不需要在平片与瓦楞片之间放置钎料即可满足使用要求；对于较大直径的内芯，只在内芯片周边的平片与瓦楞片之间放置钎料，避免了中部的高温区域因放置钎料而使内芯铁铬铝合金熔点降低，从而提高了耐高温性能，并大幅降低了成本。另外，内芯尽可能短，内芯片长度L《2.6D(D为金属载体内径)使内芯料片数尽可能多，这样，可以使S型的内芯片头部与外壳尽可能多增加焊点，使内芯片材增加支撑点，不会因焊点太少而脱出。
图1是金属载体的分体结构示意图； 图2是国外金属载体内芯温度曲线图； 图3是国内现阶段同心圆结构的金属载体示意图； 图4是本实用新型采用S型内芯的金属载体结构示意图； 图5是本实用新型的平片与瓦楞片相间交叠的结构示意图； 图6是本实用新型内芯片的瓦楞片涂布钎料位置的示意图。
附图标记说明 1、S型内芯，2、钎焊材料(简称"钎料")，3、外壳，4、平片，5、瓦楞片。
具体实施方式
参见图4 图6，本实用新型的外形结构如图4所示，所述的S型内芯1由多片巻制为S型的平片4和瓦楞片5相间交叠构成。 对于内芯l的直径小《40mm的金属载体，不需要在平片4与瓦楞片5之间涂布钎料2(见图5)，将平片4与瓦楞片5组成的内芯片放置在S型巻制机(见申请号200710148010. X专利申请)中制成S型内芯l，将巻制完成的S型内芯1压进已预先涂覆好钎焊材料(该钎焊材料与所述的钎料2相同)的外壳3中。再将完成的金属载体放入真空钎焊炉进行钎焊(真空钎焊的工艺条件温度1180-120(TC，真空度2.5X10-2Pa)。该
钎焊材料的配方为30#镍基焊料粉末310粘结剂工业酒精=60 : 220 : 35(重量份
数)，将三者混合均匀。 对于内芯1的直径小> 40mm的金属载体，由于工作温度比较高(800-120(TC左右)，再加上摩托车空速较高(100000/H左右，摩托车空速是指摩托车催化转化器中空气流通速率，100000/H是指每升催化剂一小时通过的空气流量为100000升)，如果仅靠平片4和瓦楞片5的头部(图5中的上下两端)与外壳3内侧的结合部作为支撑点，其牢固度不能满足要求。为此，在S型内芯1超过小40mm的范围的内芯片，添加钎料2，用点胶的方法，采用手动或自动点胶机(现有设备)将混合后的钎料2点缀在瓦楞片5的波峰部，钎料2仅分布在巻绕成型后的S型内芯1的小40mm的直径范围(图6所示的C区域)以外的瓦楞片5上，钎料2的点分布在距瓦楞片5图6所示的两端的0-10mm范围(a区域)内，钎料2焊点的长度b (也就是在a区域放置钎料2的宽度)为5-10mm，瓦楞片5的正反两面均布有钎料2 (见图6)。将涂布钎料2的瓦楞片5与平片4相间交叠放置在S型巻制机械中，将巻制完成的S型内芯1压进已预先涂覆好钎焊材料的外壳3中，再将完成的金属载体放入真空钎焊炉进行真空钎焊(工艺条件同上)。
权利要求一种耐高温的金属载体，由筒形的外壳和安装钎焊在该外壳内的S型内芯构成，其特征在于所述的S型内芯由多片卷制为S型的平片和瓦楞片相间交叠构成。
2. 根据权利要求1所述的耐高温的金属载体，其特征在于对于直径> ①40mm的S型内芯，在构成该S型的平片和瓦楞片内芯其两端的一定区域内、且对应于S型内芯截面边缘的环形区域内的平片与瓦楞片之间放置钎焊材料。
3. 根据权利要求2所述的耐高温的金属载体，其特征在于所述的环形区域的内径为①40mm，所述的S型内芯两端的一定区域的宽度为0 10mm ;在该0 10mm的区域内所放置的钎料的宽度为5-10mm。
4. 根据权利要求1所述的耐高温的金属载体，其特征在于所述的S型内芯的长度小于或等于所述外壳内径的2. 6倍，所述的平片和瓦楞片的对数大于3。
专利摘要一种耐高温的金属载体，由筒形的外壳和安装钎焊在该外壳内的S型内芯构成，其特征在于所述的S型内芯由卷制为S型的多片平片和瓦楞片相间交叠构成。对于直径＞Φ40mm的S型内芯，在其两端的一定区域内、且对应于S型内芯截面边缘的环形区域内的平片与瓦楞片之间放置钎焊材料。由于采用上述技术方案，可避免内芯在高温下熔穿，提高了金属载体使用温度，并可降低金属载体制作成本。
文档编号F01N3/28GK201537493SQ200920177970
公开日2010年8月4日 申请日期2009年9月28日 优先权日2009年9月28日
发明者夏琦 申请人:夏琦