CN201537493U - 耐高温的金属载体 - Google Patents

Abstract

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。

Description

耐高温的金属载体

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、铂等贵金属，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(NOx)经三元催化器氧化、还原为无害的二氧化碳(CO2)、氮气(N2)和水(H2O)。

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1500℃，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1180-1200℃，国外同类产品，熔点也为1180-1200℃。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℃-1300℃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℃，在离入口10mm处，温度会马上升高至1200℃左右，并保持一段距离，然后降低至1050℃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1200℃，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，在卷制后，使凹凸部位嵌合。该类产品缺点是工艺复杂，卷制难度较大，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℃，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型内芯由多片卷制为S型的平片和瓦楞片相间交叠构成。

对于直径＞Ф40mm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Ф40mm，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。

附图说明

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由多片卷制为S型的平片4和瓦楞片5相间交叠构成。

对于内芯1的直径φ≤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型卷制机(见申请号200710148010.X专利申请)中制成S型内芯1，将卷制完成的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1180-1200℃，真空度2.5×10-2Pa)。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φ＞40mm的金属载体，由于工作温度比较高(800-1200℃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φ40mm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仅分布在卷绕成型后的S型内芯1的φ40mm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型卷制机械中，将卷制完成的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)。

Claims (4)

1.一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＞Φ40mm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Φ40mm，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。

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