CN1214886C - 一种烧结蜂窝体的制造方法 - Google Patents

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Abstract

一种制造金属蜂窝体的方法，具有以下工序：由含铬和铝的钢板层通过堆叠和/或卷绕形成蜂窝体，钢板层的厚度小于或等于35μm，并且其中至少一部分是形成一定表面构造的钢板层(1，2)，从而蜂窝体具有可由流体流通的通道(9)；其中钢板配设有一种轧制油，这种油在钢板冷轧时已经涂上，当加热蜂窝体时，它通过其化学成分和/或添加剂在钢板表面上形成一富碳层；将蜂窝体装入外壳管(5)；通过热处理形成相邻钢板层(1，2)之间的结合，其中蜂窝体以一至少为25K/min，尤其是至少为30K/min的平均温度瞬态加热到1100℃以上，尤其是约1150℃至1190℃，并重新冷却。

Description

一种烧结蜂窝体的制造方法
技术领域
本发明的内容涉及一种由耐高温腐蚀的薄钢板层制造烧结的蜂窝体的方法。这种蜂窝体特别是作为催化剂载体和/或吸附材料基体应用于汽车的排气装置中。
背景技术
由WO96/08336已知一种由至少部分形成一定表面构造(strukturiert)的卷绕的、缠结的或分层的钢板层制造金属结构，特别是催化剂载体的方法，其中钢板层用或不用辅助材料地进行热处理，以形成钢板层的金属连接。
辅助材料可以是一种粉状钎焊剂，它涂在钢板层的待焊接区域上。由DE2924592A1已知用来涂抹焊料的不同方法。
按WO96/08336钢板层之间连接区的形成也可以不用辅助材料通过这样的方法进行，即进行一种热处理，热处理的温度在钢板层熔点之下，从而使钢板层相互烧结。
由DE2947694A1还知道，通过以下方法使烧结过程简化，即钢板层在烧结的前配备一金属涂层。在实际上用来形成蜂窝体，特别是用于催化剂载体的烧结技术迄今为止没有形成。
在将蜂窝体用在排气系统中时重要的是，它们可以被很快地加热。质量的减小对此特别重要，并可以通过采用比较薄的钢板层达到。在已知催化剂载体中钢板厚度大多为40至50μm。在钢板层厚度小于或等于35μm时已经断定催化剂载体的质量很难保证，如果钢板层借助于钎焊方法相互连接的话，焊料的堆积可能导致连接部位的合金化，这降低耐高温腐蚀强度。
发明内容
从这一情况出发本发明的目的是，提供一种用来制造高质量的高级金属蜂窝体的方法，这种蜂窝体含有厚度小于或等于35μm的金属板层。同时这种方法应该是经济的。还应该提供一种相应地制造的、非钎焊连接的蜂窝体。
这个目的这样一种金属蜂窝体的制造方法来实现，该方法具有以下步骤：通过堆叠和/或卷绕含铬和铝的钢板层形成蜂窝体，钢板层的厚度小于或等于35μm，并且其中至少部分是形成一定表面构造的钢板层，使得蜂窝体具有流体可流通的通道；将蜂窝体装入外壳管中；通过热处理，特别是通过烧结，在相邻钢板层之间形成连接，其中蜂窝体以平均温度瞬态为至少25k/min，尤其是至少为30k/min[开尔文/分]加热到超过1100℃，最好是约1150℃至1190℃，并重新冷却。
与普通的钎焊或烧结方法相比迅速的升温首先是非常有利的，因为由此缩短了生产时间，但是迅速升温在钢板层表面上的化学过程方面也是有利的，因为减少了恶化结合的氧化过程，而有利于形成例如碳化物，特别是碳化铬，它促进结合。因为薄钢板具有小的热容量，可以快速升温，使得完全可以避免为了炉内温分布的均匀化在一定的温度下的保温时间。这样整个热结合过程可以缩短到90分钟或更少。平均温度瞬态理解为在炉内从起始温度到最高温度的整个加热过程中单位时间内的平均温度变化，或在冷却过程中单位时间内的相应温度变化。
在按本发明的方法中使热处理在真空中或至少是负压下处于一定的气氛中进行也是有利的，以避免不希望的氧化并按目标控制蜂窝体的表面性能。
钢板层最好在形成蜂窝体之前配设一种具有高碳含量的，特别是石墨粉形式的轧制(用润滑)油，由此形成在热处理时促进烧结过程的碳层。在通过冷轧制造具有希望厚度的钢板时反正总是要使用轧制油，但是在通常的蜂窝体制造过程中轧制油大多在热处理前或热处理时去除掉。但是按本发明选择这样一种轧制油，它在热处理时形成残留物，它主要包含碳，因为这有利于烧结过程。通过给轧制油添加例如石墨，最好是细粉末形式的石墨，它还可以变得更浓。此外石墨有这样的优点，它起润滑作用，这在非常薄的板上形成一定表面构造，特别是波纹，例如用于按本发明的蜂窝体时有很大的好处。
其次按本发明一种优选的实施形式通过按要求施加应力或通过消除应力来影响个别区域内形成的结合的数量，特别是在由许多大致成螺旋形或渐开线形分布的钢板层组成的蜂窝体时。其中，所述蜂窝体通过按要求施加应力和/或在外部区域内的辗压得到一种应力分布，这时在外部区域内钢板层的接触部位之间形成比横截面的内部区域内更多的结合。
应该指出，加热的快速性，轧制油的种类和按要求施加应力或消除应力分别单独地，但是也可以按任意的组合，有利地用于烧结过程。
在热处理后面接着是冷却工步。这可以在真空或保护气体下进行。可能存在的、以后在用催化活性材料或吸附材料涂覆时可能产生干扰的残存碳可以在冷却过程中通过按要求添加保护气体-氧气气氛去除。这时残存碳燃烧并形成一定的氧化层，它改善以后涂层的附着性。
所提出的目的还通过由含铬和铝的钢板层的堆叠和/或卷绕形成的蜂窝体来实现，钢板层中至少部分是形成一定表面构造的，在接触部位相互接触的钢板层，因此蜂窝体具有可由流体流通的通道，并被一外壳管包裹，其中钢板层具有小于或等于35μm的厚度；并且至少部分接触部位具有至少一个结合区，它包含碳化物，特别是碳化铬。这种蜂窝体机械方面非常牢固并且耐高温腐蚀，即使板厚为35μm或甚至小于25μm。
附图说明
本发明其它细节和优点借助于在附图中所示的实施例加以说明。
附图表示
图1用端侧视图示意表示一蜂窝体，和
图2用横截面放大表示相互结合的钢板层。
具体实施方式
在图1中所示的蜂窝体展示催化剂载体的一种举例的结构造型。蜂窝体也可以是其它结构造型和几何形状。
首先由交替的光滑板层1和波纹板层2组成的、形成通道9的钢板堆形成一具有规定高度和规定长度的堆。根据加工方法和所希望的、待制造的横截面的不同钢板堆在制造过程开始时不必非堆装成具有平整侧面的长方体不可。其它形状，例如平行四边形等等，在制造时可能是有利的。然后将这种钢板堆借助于一托架或类似的起固定作用的装置夹住固定点3，4，并通过托架的旋转或钢板堆末端相向弯曲缠结。用这种方法形成在图1中示意表示的形状。
缠结的钢板层1，2装在一外壳管5内。外壳管也可以由许多部段(扇形块)组成。
这样准备好的蜂窝体可以配有含碳和/或碳化合物的涂层。涂层在钢板层1，2通过堆叠和/或卷绕加工成载体前便已经涂在钢板层上。特别是碳可以包含在在冷轧时所用的轧制油中，特别是以附加地包含在油中的石墨粉的形式。
这样准备好的蜂窝体经过一次热处理，特别是一烧结过程，通过此过程使钢板层在连接区内相互结合。在热处理期间进行轧制油的分解，在表面上形成碳化物，特别是碳化铬，这对钢板层的相互结合强度作出贡献。钢板层的厚度最好约为15至25μm。
在图2中放大表示相邻钢板层1，2的连接区。连接区6，7烧结在一起并具有碳化铬。在制造蜂窝体时通过调整工具可以控制蜂窝体内部的应(压)力，从而影响在接触部位钢板层之间的压紧力。在不是由少量板层螺旋形卷绕、而是由许多单块钢板1，2组成且钢板末端通向外壳管并固定在那里的蜂窝体中也可以通过按要求消除应力，例如通过辗压(往复弯曲式平整)(Walken)或锤击来控制蜂窝体横截面上的应力分布。这样一带应力制造的接着通过辗压的这种结构形式的蜂窝体在外部区域8内(见图1)具有比内部更多的连接区6，7，这改善其机械性能。还应该指出，虽然按照本发明钢板层1，2的相互结合通过烧结进行，但是根据对这种结合的附着性要求的不同与外壳管的结合既可以通过烧结，也可以通过钎焊进行。
                 附图标记表
1光滑钢板层                       2波纹钢板层
3，4固定点                        5外壳管
6，7连接区                        8外部区域
9通道

Claims (5)

1.制造金属蜂窝体的方法，具有以下工序：
由含铬和铝的钢板层(1，2)通过堆叠和/或卷绕形成蜂窝体，钢板层的厚度小于或等于35μm，并且其中至少一部分是形成一定表面构造的钢板层(1，2)，从而蜂窝体具有可由流体流通的通道(9)；其中钢板配设有一种轧制油，这种油在钢板冷轧时已经涂上，当加热蜂窝体时，它通过其化学成分和/或添加剂在钢板表面上形成一富碳层；
将蜂窝体装入外壳管(5)；
通过热处理形成相邻钢板层(1，2)之间的结合，其中蜂窝体以一至少为25K/min，尤其是至少为30K/min的平均温度瞬态加热到1100℃以上，尤其是约1150℃至1190℃，并重新冷却。
2.按权利要求1所述的方法，其中热处理在负压下或真空中进行。
3.按权利要求1或2所述的方法，其中给轧制油混入作为添加剂的石墨，以提高碳含量。
4.按权利要求1或2所述的方法，其中蜂窝体在热处理前有目的地通过辗压或锤击至少在部分区域内部消除应力，以便在该部分区域内达到接触部位的高和均匀的结合质量。
5.按权利要求4所述的方法，其中蜂窝体是一具有大量大致螺旋形或渐开线形向外伸展的钢板层(1，2)的物体，该物体通过按要求施加应力和/或在外部区域(8)内的辗压得到一种应力分布，这时在外部区域(8)内钢板层(1，2)的接触部位之间形成比横截面的内部区域内更多的结合。
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