专利名称：用层状板材制造钎焊蜂窝体的方法
技术领域：
本发明涉及一种蜂窝体的制造方法，其中金属板材分层叠放和/或盘卷，它们至少局部具有可由流体流过的通道结构。
例如由WO89/07488已知一种上述类型的蜂窝体。蜂窝体用来作为催化剂的载体，催化剂有助于将废气的成份，尤其是内燃机的废气成份转化为对环境影响很小的化合物。蜂窝体承受很高的机械和热载荷。除了机械和热载荷以外金属板还处于锈蚀的环境中。因此希望采用具有较高抗腐蚀性的金属板制造蜂窝体。
由US 5,366,139得知，对于蜂窝体采用首先由一种分层材料组成的金属板。这种板材至少具有一层含有铬的钢和至少一层主要含铝的层。这种分层板材经过热处理，由此使板材完全均质化。板材的均质化是使铝向钢内部扩散，使得形成基本上是一层的含铝钢质板材。由US5,366,139得知，热处理首先在真空或者低气压条件下，接着在氧化气氛中进行。经氧化气氛处理的在板材上形成一个氧化表层，它特别是用来作为以后要涂在上面的修补基面涂层的附着层。这种板材的制造费用比较昂贵，因为为了使板材均质化必须进行热处理。
本发明的目的在于提供一种蜂窝体的制造方法，这种蜂窝体的制造成本低，但是有很高的抗腐蚀性和机械承载能力。
这个任务由具有权利要求1特征的蜂窝体制造方法来解决。优良的具体结构是从属权利要求的主题。
按本发明的蜂窝体制造方法建议分层板材的热处理作为钎焊过程的一部分来进行，其中板层之间的接触部位至少部分地钎焊在一起。利用本发明的方法使蜂窝体的制造费用降低，因为取消了为了使分层材料完全均质化的预先热处理，这种均质化通过为实施钎焊过程所必需的给板层加热来进行。因此在制造蜂窝体时在唯一的一个热处理过程中实现对分层材料制成的板层的均质化。其次用热处理工序在板层表面形成氧化层。氧化层作为修补基面涂层的附着层。另一方面钎焊过程就作为这种热处理工序。
热处理最好首先在真空或者低气压环境中进行，其中达到最高温度以后在冷却阶段时调整到具有很小氧气分压，特别是氧气分压小于1乇的气氛。这种方法的优点是在金属板上形成一个氧化铝层，它特别适合于修补基面涂层的附着层。
通过这种方法的实施和应用至少具有一层含铬的钢和至少一层主要含铝的层的分层材料，钎焊料可以是镍基焊料，其中最高钎焊温度为1100℃至1150℃。最好钎焊料含有0.5到8％的硼，特别是3到6％的硼。钎焊料中的硼用作扩散加速剂，使得在同样的钎焊质量的情况下缩短钎焊时间。缩短钎焊时间促使钎焊炉可以有更高的流通率。此外硼促使钎焊具有更好的使用特性，从而达到更高的钎焊质量。
特别有利的是，热处理首先在一个钎焊料还没有熔化的温度范围内进行。在对分层板材进行完全均质化之后将温度提高到钎焊料熔化温度。这种方法具有这样的优点确保分层板材达到完全的均质化，然后实现牢固的钎焊接。
本发明方法的其他优点和特征将借助于一个按此方法制造的蜂窝体加以说明。其中表示
图1按现有技术的蜂窝体的示意正视图，图2按现有技术的具有分层结构的金属板层，图3具有分层结构的金属板层和一个由基本上均匀的钢材制造的金属板层之间的接触部位在均质化过程中的情况，图4按图3的接触部位在热处理以后的情况，图5示意的温度-时间图表。
图1中表示一个蜂窝体1。蜂窝体1由分层叠放和盘卷的高温耐腐蚀金属板制成。蜂窝体1由交替的平整和波形板2、3层组成。平整板材2由一种基本上均匀的至少含有铬和铝的钢材制成。波形板材3具有分层结构。分层板材4含有一个由含铬钢材制成的内层4。在内层4的肋面上各自加上一层基本上由铝组成的板5、6，如图2所见。图2所示的具有分层结构的金属层板具有热处理以前的状态。由分层叠放的和盘卷的金属板制成的蜂窝体1具有可由流体流通的通道7的结构。金属叠层装在一个套管8内。套管8的内表面上最好至少在部分区域内具有基本上由铝组成的表层。但是也可以单独地或者附加地用普通的钎焊接方法和金属板相连。
图3中表示平整板2和波形板3的接触部位。波形板3具有分层结构。在波形板3和平整板2之间接触部位9的周围放入一块钎焊料10。图3表示在热处理的某个阶段的瞬时图象，在这段时间内板材3的分层结构均质化。在热处理过程中两层5、6中所含的铝向内层4扩散。铝的扩散方向用箭头表示。在波形板3的下弯曲部分中形成一个已经几乎均质化的区域11。均质化的温度在钎焊料10的熔化温度以下。
在均质化过程结束以后，蜂窝体的温度提高到钎焊温度，这时钎焊料10转化为流动状态。熔化的钎焊料在波形板3和平整板2之间接触部位9的两侧形成一个半月形13。
在热处理工序中在没有钎焊的部位，构成层6的铝的一部分向平整板2扩散。铝钢合金具有比钢低得多的熔点，使波形板的内层4和平整板2短时间的液化，并在接触部位9的周围区域形成紧密的连接，它补充在其他部位由钎焊接形成的连接。以12表示平整板2含有铝的部分。由于浓度梯度的原因铝像图4中箭头所表示的那样继续向板2转移，由此区域12内的铝含量继续减少，因此区域12的熔点升高，使连接部位硬化。
图5中表示一个示意的温度时间图表。例如蜂窝体在真空钎焊炉内加热至均质化温度TH。蜂窝体在均质化温度下保温一段时间tH，直至具有分层结构的板层完全均质化。均质化温度TH低于钎焊温度TL。当分层结构的板层均质化以后炉内的温度提高到钎焊温度TL。钎焊温度可以在1150℃左右。为了使蜂窝体完全钎焊透，钎焊炉在钎焊温度上保持一段时间tL。紧接着钎焊过程是一个冷却过程，其中在钎焊炉的气氛中最好通入极少量的氧气，使炉内氧气分压小于1乇。由此在蜂窝体冷却阶段在板材2、3上形成氧化铝表皮，它可以用来作为修补基面涂层的附着基底。
在图5中所示的温度-时间曲线是作为一个例子。也有可能利用蜂窝体和钎焊炉的相应结构，在达到钎焊温度时已经完全均质化了，而不必在预先规定的均质化温度TH上保温一定的时间。
按本发明的方法可用于完全或部分地由分层构成的板材制成的蜂窝体，并使蜂窝体的制造成本低廉，且具有很高的机械承载能力和高温耐腐蚀性，它特别适合于载重卡车的废气催化剂。
权利要求
1.蜂窝体(1)的制造方法，其中金属板(2、3)分层叠放和/或盘卷，它至少局部具有形成可由流体流通的通道(7)的结构，其中至少部分板层(3)首先由分层的材料制成，它至少具有一层含铬的钢(4)和至少一层主要含铝的层(5，6)，它们在以后的热处理时完全地均质化，其中热处理首先在真空中或低压条件下，然后接着在氧化气氛中进行，其特征在于热处理是钎焊过程的一个部分，其中板层(2、3)之间的接触部位至少局部相互钎焊在一起。
2.按权利要求1的方法，其特征在于在达到最高温度以后在冷却阶段中调整到一个具有很小氧气分压，特别是氧气分压小于1乇的气氛。
3.按权利要求1或2之一项的方法，其特征在于钎焊料(10)是镍基焊料，最高钎焊温度约为1100℃至1150℃。
4.按权利要求3的方法，其特征在于钎焊料(10)含有0.5至8％的硼，最好是含有3至6％的硼。
5.如前述任一权利要求所述的方法，其特征在于，首先在一个温度下进行热处理，钢中的铅在此温度下扩散，但钎焊料(10)尚未融化，在分层板层(3)的均质化之后将该温度升至钎焊温度(TL)。
全文摘要
提出一种制造蜂窝体的方法,至少局部具有形成可由流体流通的通道的结构的金属板(2、3)分层叠放和/或盘卷。至少部分金属板层至少由一个分层的板材(4、5、6)组成,它至少具有一层含铬的钢(4)和至少一层主要含铝的层(5、6)。含铝层(5,6)在热处理过程中扩散到一个很大的区域,热处理首先在真空或低气压环境中,然后在氧化气氛中进行。热处理是钎焊接过程的一部分,在钎焊接过程中金属板层之间的接触点通过加入钎焊料(10)至少在某些局部区域钎焊接在一起。
文档编号B21D47/04GK1193930SQ96196417
公开日1998年9月23日 申请日期1996年8月21日 优先权日1995年8月22日
发明者沃尔夫冈·毛斯, 路德维希·维雷斯 申请人:发射技术有限公司