DE102010022503A1

DE102010022503A1 - Komponente und Abgasbehandlungseinheit sowie Verfahren zur Herstellung einer solchen Abgasbehandlungseinheit

Info

Publication number: DE102010022503A1
Application number: DE102010022503A
Authority: DE
Inventors: Dieter Lutz
Original assignee: Emitec Gesellschaft fuer Emissionstechnologie mbH
Current assignee: Vitesco Technologies GmbH
Priority date: 2010-06-02
Filing date: 2010-06-02
Publication date: 2011-12-08
Also published as: US20130095003A1; WO2011151185A1; US9011785B2; EP2576129A1; JP5809254B2; JP2013537471A

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine hochtemperaturfeste Komponente zum Einsatz in einer Abgasbehandlungseinheit sowie eine Abgasbehandlungseinheit und ein Verfahren zur Herstellung einer solchen, wobei die Komponente bzw. die Abgasbehandlungseinheit mit einer Oberflächenschicht versehen wird, durch die die Bildung von Chromkarbidbrücken während des Lötverfahrens zur Herstellung einer Abgasbehandlungseinheit verhindert werden soll.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine hochtemperaturfeste Komponente zum Einsatz in einer Abgasbehandlungseinheit sowie eine Abgasbehandlungseinheit und ein Verfahren zur Herstellung einer solchen. Die Komponente ist insbesondere Bestandteil eines metallischen Wabenkörpers, der mittels Hochtemperatur-Löten unter Vakuum oder unter Schutzgas (auch Hartlöten oder „brazing” genannt) gefügt ist.
Kraftfahrzeuge und Nutzfahrzeuge sind einer Vielzahl von Abgasvorschriften unterworfen, die durch entsprechend gestaltete Abgasanlagen eingehalten werden. Es sind nun Abgasanlagen bekannt, die zumindest eine Abgasbehandlungseinheit aufweisen, welche zumindest teilweise mit einem metallischen Wabenkörper gebildet ist. Diese metallischen Wabenkörper werden unter anderem als Trägerkörper für katalytisch aktive Materialien, für Beschichtungen zur Speicherung einer Abgaskomponente und/oder als Partikelabscheider eingesetzt. Die Abgasbehandlungseinheit wird hierzu regelmäßig zumindest teilweise beschichtet, um an unterschiedlichen Stellen der Abgasanlage eines Kraftfahrzeuges unterschiedliche Bestandteile des Abgases zu beeinflussen bzw. umzusetzen.
Innerhalb der metallischen Wabenkörper werden oft durch einen Lötprozess unter Vakuum Verbindungen erzeugt, so dass eine Fixierung der einzelnen Komponenten des metallischen Wabenkörpers zueinander und/oder mit sich selbst, die Ausbildung einer Wabenstruktur und/oder die dauerhafte Positionierung der Wabenstruktur in einem Gehäuse erreicht wird.

Solche metallischen Wabenkörper sind insbesondere mit Komponenten der folgenden Materialien gebildet: Metallfolie

Gefüge:	Ferrit
Zusammensetzung:	FeCrAl-Legierung mit einem Chromgehalt von mindestens 12 Gew.-% und einem Aluminiumgehalt von mindestens 2,5 Gew.-%. Zusätze an Seltenen Erden, Y und/oder Hf zur Steuerung der Al₂O₃ Deckschichtbildung sind möglich
Material-Beispiel:	Werkstoffe mit der Nummer 1.4767 oder 1.4725 des Deutschen Stahlschlüssels
Materialdicke:	20 μm [Mikrometer] bis 150 μm
Form:	zumindest teilweise strukturiert; glatt

Gehäuse

Gefüge:	Austenit
Materialdicke:	0,1 mm [Millimeter] bis 3 mm
Form:	zylindrisch; oval; konisch

Lotmaterial:

Form:	Lotpulver; Lotband
Zusammensetzung:	Nickel-Basis-Lot, wobei als Hauptzusatzstoffe Chrom, Phosphor und Silicium vorhanden sind. Ganz besonders bevorzugt ist, dass die Anteile der Haupt-Zusatzstoffe in folgender Reihe abnehmen: Chrom, Phosphor, Silicium. Bevorzugt ist, dass der Chromgehalt des Nickel-Basis-Lots oberhalb des Chrom-Anteils des Werkstoffs des Wabenkörpers liegt, beispielsweise im Bereich von 23 bis 25 Gew.-%. Die Haupt-Zusatzstoffe Phosphor und Silicium sollten zusammen den Anteil des Chroms nicht übertreffen.
Material-Beispiel:	Ensprechende Nuickel-Basis-Lote sind beispielweise unter der Bezeichnung Nicrobraz der Fa. Wall Colmonoy Ltd. erhältlich

Bei der Herstellung der Wabenkörper kann es erforderlich sein, dass derartige Lot-Verbindungen nur an bestimmten Stellen vorgesehen oder explizit gewünscht sind. Durch diese teilweise Lot-Verbindung der einzelnen Komponenten mit sich selbst bzw. untereinander wird eine Flexibilität der Abgasbehandlungseinheit beibehalten, so dass die Abgasbehandlungseinheit trotz der im Abgassystem herrschenden wechselnden Temperaturen und Drücke eine höhere Dauerfestigkeit beim Einsatz in der Abgasanlage eines Kraftfahrzeuges erreichen kann. Die gewünschten Verbindungsstellen können z. B. durch das (gezielte) Einbringen von Lotmaterial an bestimmten Positionen des Wabenkörpers bzw. in dem Bereich zwischen Wabenkörper und Gehäuse erzeugt werden. Es ist in diesem Zusammenhang auch bekannt, eine Passivierungsschicht auf vorbestimmte Bereiche der einzelnen Komponenten einer Abgasbehandlungseinheit aufzubringen, und so unerwünschte Verbindungen der einzelnen Komponenten miteinander an diesen Stellen zu verhindern. Hierzu wurde bereits ein unerwünschter Fluss von Lotmittel und/oder eine unerwünschte Diffusion der Material-Elemente der Komponenten betrachtet.
Auch wenn bereits einige Maßnahmen zur gezielten Ausbildung von Verbindungen und/oder zur Vermeidung von unerwünschten Sekundäranbindungen bei der Herstellung solcher Wabenkörper vorgeschlagen wurden, die mittels Hochtemperatur-Löten unter Vakuum oder unter Schutzgas gefügt sind, besteht weiter ein Bedürfnis, diesen Prozess für die Serienfertigung zu vereinfachen, sicherer zu gestalten, kostengünstiger ablaufen zu lassen und/oder weitere Störeinflüsse für das Lötverfahren zu vermeiden.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, die mit Bezug auf den Stand der Technik geschilderten technischen Probleme zumindest teilweise zu lösen. Insbesondere soll eine hochtemperaturfeste Komponente und eine Abgasbehandlungseinheit angegeben werden, die eine besonders exakte und definierte Ausprägung von Lötverbindungen und eine besonders effektive Vermeidung von unerwünschten Sekundärverbindungen während der Herstellung ausbilden. Weiterhin soll ein Verfahren zur Herstellung einer Abgasbehandlungseinheit angegeben werden, mit dem diese besonders exakte und definierte Ausprägung von Lötverbindungen und eine effektive Vermeidung von unerwünschten Sekundärverbindungen prozesssicher erreicht werden können.
Diese Aufgaben werden gelöst durch eine hochtemperaturfeste Komponente mit den Merkmalen des Patentanspruches 1, durch eine Abgasbehandlungseinheit mit den Merkmalen des Patentanspruchs 4 sowie durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 6. Weitere vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängig formulierten Patentansprüchen angegeben. Die in den Patentansprüchen einzeln aufgeführten Merkmale sind in beliebiger, technologisch sinnvoller, Weise miteinander kombinierbar und können durch erläuternde Sachverhalte aus der Beschreibung ergänzt werden, wobei weitere Ausgestaltungen der Erfindung aufgezeigt werden. Insbesondere können Merkmale, die auf die hochtemperaturfeste Komponente, auf die Abgasbehandlungseinheit oder auf das Verfahren gerichtet sind, miteinander kombiniert werden oder auf die jeweils anderen Aspekte der Erfindung übertragen werden.
Die erfindungsgemäße hochtemperaturfeste Komponente ist für den Einsatz in einer Abgasbehandlungseinheit geeignet, wobei die Komponente aus einem Werkstoff besteht, der zumindest Eisen, Chrom und Aluminium enthält. Dabei weist die Komponente zumindest teilweise eine Oberflächenschicht mit zumindest Kobalt auf, wobei die Oberflächenschicht durch ein physikalisches Gasphasenabscheiden aufgetragen ist.
Bei der hochtemperaturfesten Komponente handelt es sich insbesondere um einen Wabenkörper, wie er eingangs beschrieben ist, bzw. einem Bestandteil dieses Wabenkörpers. Die Eignung der Komponente als Abgasbehandlungseinheit ist insbesondere dadurch gekennzeichnet, dass diese den Temperaturwechseln und dynamischen Anforderungen und der korrosiven Umgebung im Abgassystem eines Kraftfahrzeuges dauerhaft standhalten kann. Dabei können Temperaturen bis 1.000°C und/oder erhebliche Druckimpulse infolge der Verbrennungsvorgänge im Motor auf die Abgasbehandlungseinheit einwirken. Diese Anforderungen gelten natürlich nicht nur für die Komponenten, sondern im gefügten Zustand auch für die Verbindungen miteinander.
Hierbei ist zunächst insbesondere eine für den Lötprozess vorbereitete Komponente vorgeschlagen, auch Halbzeug genannt. Die Komponente kann dann z. B. mit gleichermaßen vorbereiteten Komponenten in einem Lötprozess gefügt und anschließend – entsprechend der gewünschten Funktion der Abgasbehandlungseinheit – zum Beispiel beschichtet werden.
Im Hinblick auf den Werkstoff wird bevorzugt, dass ein Eisenwerkstoff herangezogen wird, der als Haupt-Legierungselemente Chrom und Aluminium aufweist, wobei der Chrom-Anteil mindestens um den Faktor 3 größer ist als der Aluminium-Anteil. Dabei ist ganz besonders bevorzugt, dass der Chrom-Anteil beispielsweise im Bereich von 12 bis 25 Gew.-% liegt, während der Aluminium-Anteil beispielsweise im Bereich von 2,5 bis 6 Gew.-% liegt. Zudem können hierfür Materialien eingesetzt werden, wie sie mit Bezug auf die Metallfolie und/oder das Gehäuse eingangs angeführt sind, so dass diese Beschreibung hier vollständig in Bezug genommen wird.
Die Oberflächenschicht umfasst zumindest Kobalt (Co, Ordnungszahl 27) und besteht insbesondere ausschließlich aus Kobalt und/oder aus einem Kobaltoxid (z. B. Co₃O₄). Dabei können jeweils in geringem oder üblichem Maße auch Verunreinigungen toleriert sein. Die Oberflächenschicht bedeckt bevorzugt die Bereiche der Kontaktfläche der Komponente mit anderen Komponenten bzw. Bauteilen, in der eine Lötverbindung nicht erwünscht ist. Es ist aber auch möglich, dass eine Oberfläche (oder mehrere Oberflächen oder sogar alle Oberflächen) der Komponente mit einer entsprechenden Oberflächenschicht ausgeführt ist, so dass die Lötverbindungen nachfolgend darauf platziert werden. Die Oberflächenschicht sollte für sich geschlossen sein, also insbesondere keine signifikanten Poren hin zum Grundwerkstoff der Komponente ausbilden. Insbesondere ist die Kobalt-Oberflächenschicht nicht als Katalysator-Schicht ausgebildet, insbesondere nicht für die Umsetzung von Schadstoffen in einem Abgas.
Als Deckschicht bewirkt die Oberflächenschicht mm, dass die Elemente Chrom und Eisen – als Hauptbestandteile des Grundwerkstoffs der Komponente – zunächst nicht mehr an der Oberfläche liegen. Von Chrom und Eisen ist bekannt, dass beide eine sehr hohe Affinität zu Kohlenstoff besitzen und wenn dieser dort unter Lötbedingungen verfügbar ist, unweigerlich eine Chromkarbidbildung (Eisen-Chromkarbidbildung) einsetzt. Kobalt hingegen bildet keine Karbide aus. Kobalt ist mit Chrom und Eisen vollständig mischbar, besitzt aber selbst keine katalytische Funktion. An den Kontaktflächen der Komponente mit anderen Komponenten oder Einzelteilen oder mit sich selbst kommt es in Abhängigkeit vom lokalen Kohlenstoffangebot während des Lötprozesses zur Ausbildung fest haftender Chromkarbidbrücken (Sekundäranbindungen, Diffusionsanbindungen). Unter ungünstigen Umständen entsteht so ein räumlich fein verteiltes Karbidskelett, welches die Komponente fest mit sich selbst, mit anderen Komponenten oder anderen Einzelteilen verschweißt und somit die Flexibilität der Anordnung der Komponente z. B. in einer Abgasbehandlungseinheit, also die Flexibilität der Abgasbehandlungseinheit selbst, beeinflusst. Mit Aufbringung einer das Chrom abtrennenden Oberflächenschicht wird also der Wirkmechanismus der Chromkarbidbildung unterbrochen bzw. gehemmt. Dies wird nachfolgend erläutert.
Zu verlötende Komponenten wie Metallfolien und Gehäuse können über Reste an kohlenstoffhaltigen Flüssigkeiten wie z. B. Walzöl oder Wellöl und Fixierung verfügen. Durch Kapillareffekte ziehen sich diese Flüssigkeiten in die Zwickelbereiche zwischen z. B. Well- und Glattlage zurück und benetzen so beide Folienpaare (Komponenten). Nach dem Einschleusen in die Vakuumlötanlage beginnt die Evakuierung, verbunden mit einem kontinuierlichen Temperaturanstieg. Eine Verbrennung der Flüssigkeiten ist nach Erreichen des Flammpunktes durch fehlenden Sauerstoff nicht mehr möglich, so dass etwa ab 400°C aufwärts ein Crackprozess einsetzt, der die Bildung von reinem, hochreaktivem Kohlenstoff zur Folge hat. Dieser Crackprozess findet auch bei Erzeugen der Lötverbindungen unter Schutzgas statt, da auch hier der Sauerstoff verdrängt wird und kohlenstoffhaltige Fertigungshilfsmittel gecrackt werden. Der Kohlenstoff setzt sich mit dem Chrom aufeinanderliegender Oberflächen von Komponenten zu Chromkarbid bzw. Eisen-Chromkarbid um und verbindet somit beide Komponenten dauerhaft über eine Karbidbrücke. Diese Karbidbrückenbildung ist selbst bei den üblichen Löttemperaturen von oberhalb 1050 Grad nicht mehr auflösbar, zudem besitzt die Legierung des Grundwerkstoffes der Komponente jetzt ein Chromdefizit. In dem kritischen Temperaturbereich von ca. 400 bis 800°C, in dem die Chromkarbide gebildet werden, vermischt sich das Kobalt der Oberflächenschicht bereits mit dem Grundwerkstoff der Komponente, bildet aber eine weiter geschlossene Deckschicht, die den Legierungsbestandteil Chrom von der Oberfläche der Komponente isoliert und somit eine Chromkarbidbildung verhindert. Nach Überschreiten dieses Temperaturbereichs hat sich in besonders vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung das Kobalt der Oberflächenschicht mit dem Grundwerkstoff der Komponente soweit vermischt, dass an der Oberfläche der Komponente zumindest Aluminium zur Verfügung steht und die Ausbildung einer Aluminiumoxiddeckschicht ermöglicht wird. Diese Aluminiumoxidschicht wird durch den im Grundwerkstoff der Komponente enthaltenen Legierungsbestandteil Aluminium bei Temperaturen über 700°C gebildet und weist insbesondere eine Dicke von unter einem Mikrometer auf. Diese Aluminiumoxiddeckschicht dient als Diffusionsbarriere für von außen in die Komponente eindringende Stoffe und bewirkt die Korrosionsfestigkeit der Komponente. Der eigentliche Lötprozess erfolgt nach einem weiteren Temperaturanstieg bei Temperaturen von über 900°C.
Die Oberflächenschicht wurde mittels eines Verfahren des physikalischen Gasphasenabscheidens, auch PVD-Verfahren (Physical Vapor Deposition) genannt, aufgebracht. Dies lässt sich daran erkennen, dass die Oberflächenschicht besonders dünn und gleichmäßig aufgetragen ist und dementsprechend eine präzise, auf den jeweiligen Einsatzfall abgestimmte Dicke der Oberflächenschicht erzeugt werden kann.
Durch die erfindungsgemäß vorgeschlagene Oberflächenschicht wird der direkte Kontakt von Kohlenstoff insbesondere mit den Elementen Chrom und Eisen des Grundwerkstoffes der Komponente verhindert. Eine ggf. unterwünschte Verbindung zwischen den Oberflächen der Einzelteile erfolgt dadurch nicht, so dass eine Abgasbehandlungseinheit erzeugt werden kann, bei der Verbindungen zwischen den Einzelteilen nur an den gewünschten und mit Lot versehenen Verbindungsstellen/Berührungspunkten der Oberflächen miteinander erzeugt werden. Somit ist es z. B. möglich, dass unterschiedliche Ausdehnungskoeffizienten der einzelnen Komponenten bzw. Einzelteile einer Abgasbehandlungseinheit nicht zum Versagen der Verbindungen zwischen diesen Komponenten bzw. Bauteilen infolge lokal wirksamer unterschiedlicher Längenänderungen führen. Diese können durch gegeneinander teilweise frei bewegliche Komponenten ausgeglichen werden. Weiterhin ist so das Schwingungsverhalten der Bauteile exakt einstellbar.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung ist die Komponente zumindest eine aus der Gruppe Metallfolie und Gehäuse. Gerade für die Herstellung metallischer Wabenkörper können mehrere (zumindest teilweise strukturierte) Metallfolien und (wenigstens) ein Gehäuse so vorbereitet sein. Die hier vorgesehene Metallfolie ist insbesondere zwischen 5 μm und 100 μm [Mikrometer] dünn. Wird die Komponente als Gehäuse ausgeführt, sind hier Dicken von 0,3 bis 3 mm [Millimeter] vorgesehen. Zur Ausprägung der Metallfolie oder des Gehäuses kann (alternativ oder kumulativ) auch auf die Erläuterungen am Anfang dieser Beschreibung voll Bezug genommen werden.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Komponente beträgt die Dicke der Oberflächenschicht höchstens 5 μm [Mikrometer]. Ganz besonders bevorzugt ist, dass die Dicke der Oberflächenschicht höchstens 1 μm [Mikrometer] oder sogar höchstens 100 nm [Nanometer] beträgt. Die hier angegebenen Schichtdicken sind insbesondere vorteilhaft, weil durch eine so dünne Oberflächenschicht die sich aus der Legierungszusammensetzung des Grundwerkstoffes der Komponente bildende oxydische Deckschicht in ihrer Ausbildung nicht oder nur bedingt behindert wird. Eine Dicke größer als 5 um sollte vermieden werden, weil dann eine oxydische Deckschicht nicht mehr gleichmäßig ausgebildet wird und eine entsprechende Hochtemperatur-Korrosionsfestigkeit durch die oxydische Deckschicht (insbesondere eine Al₂O₃-Schicht) nicht mehr gewährleistet ist. Weiterhin wird durch die oxydische Deckschicht eine ausreichende Rauheit der Oberfläche bereitgestellt, so dass eine nachträglich aufgebrachte Beschichtung (bspw. ein Washcoat) gute Hafteigenschaften aufweist. Eine Dicke unterhalb von 100 nm sollte ebenfalls nicht vorgesehen werden, weil dann eine Vermeidung von Karbidbrückenbildung nicht sicher erreicht werden kann.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterführung weist der Grundwerkstoff der Komponente, also die Komponente ohne Oberflächenschicht, kein Kobalt auf. Das bedeutet insbesondere, dass die Oberflächenschicht nicht durch eine Ausscheidung aus dem Grundwerkstoff erzeugt wurde und/oder durch den Kobalt enthaltenen Grundwerkstoff gebildet wird.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird auch eine Abgasbehandlungseinheit für den Einsatz in einer Abgasanlage vorgeschlagen, wobei die Abgasanlage zumindest eine Komponente aufweist, und die Komponente aus einem Werkstoff besteht, der zumindest Eisen, Chrom und Aluminium enthält. Die Komponente weist zumindest teilweise eine Oberflächenschicht mit zumindest Kobalt auf und ist an Verbindungsstellen mit sich selbst oder mit anderen Einzelteilen der Abgasbehandlungseinheit verbunden. Die Verbindungsstellen sind hierbei durch Löten erzeugt worden. Die Komponente weist zusätzlich eine auf die Oberflächenschicht aufgebrachte Beschichtung auf.
Im Hinblick auf die Umgebungsbedingungen in einer Abgasanlage wird auf die obigen Erläuterungen verwiesen, ebenso wie auf die dort angegebenen Anforderungen an die Abgasbehandlungseinheit. Bei den hier angeführten Komponenten handelt es sich insbesondere um die bereits weiter oben beschriebenen Komponenten mit einer erfindungsgemäßen Oberflächenschicht. Grundsätzlich ist hier aber unerheblich, mit welchem Verfahren die zumindest teilweise Oberflächenschicht an der Komponente ausgebildet wurde.
Die aufgebrachte zumindest Kobalt aufweisende Oberflächenschicht dient hier insbesondere ausschließlich der Unterdrückung von Chromkarbidbrücken an den Verbindungsstellen. Sie ist insbesondere nicht dazu vorgesehen, durch Oxidbildung eine katalytisch aktive Substanz für die Abgasreinigung auszubilden. Dies wird bei der hier beschriebenen Abgasbehandlungseinheit vielmehr dadurch erreicht, dass eine zumindest teilweise auch auf die Oberflächenschicht aufgebrachte Beschichtung vorgesehen ist, die ggf. eine entsprechende katalytische Aktivität hat und/oder mit entsprechenden Eigenschaften (Umwandlung, Einlagerung, Speicherung von Abgasbestandteilen) ausgestattet ist. Somit ist insbesondere gewünscht, dass die Oberflächenschicht nicht mit dem Abgas selbst im Einsatz in Kontakt ist. Ein solcher Kontakt kann gerade durch die 2- Lagen-Schicht vermieden werden, wenn die Oberflächenschicht (nur) zwischen dem Grundwerkstoff der Komponente und der Beschichtung und/oder zwischen den Grundwerkstoffen benachbarter Komponenten und/oder dem Grundwerkstoff und dem Lot positioniert ist.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung umfasst die Beschichtung der Abgasbehandlungseinheit zumindest Washcoat. Washcoat umfasst typischerweise wenigstens einen feuerfesten Oxidträger, wie z. B. aktiviertes Aluminiumoxid (Al₂O₃) und ein oder mehrere Platingruppenmetallkomponenten, wie z. B. Platin, Palladium, Rhodium, Ruthenium und/oder Iridium. Oft werden noch weitere Additive zugegeben, wie z. B. Promotoren und Washcoat-Stabilisatoren. Der Washcoat stellt insbesondere eine besonders große Kontaktfläche für das Abgas zur Verfügung. Dieser Washcoat wird insbesondere erst nach dem Zusammenbau zu einer Abgasbehandlungseinheit, also auch nach Ausbildung der Verbindungen durch ein Lötverfahren unter Vakuum oder Schutzgas, auf die Abgasbehandlungseinheit (wenigstens teilweise) aufgebracht.
Einem weiteren Aspekt der Erfindung folgend wird hier nun ein Verfahren zur Herstellung einer Abgasbehandlungseinheit mit zumindest einer hochtemperaturfesten Komponente vorgeschlagen, wobei die Komponente aus einem Werkstoff besteht, der zumindest Eisen, Chrom und Aluminium enthält. Dieses Verfahren weist zumindest folgende Schritte auf:

– Bereitstellen zumindest einer Komponente,
– Zumindest teilweises Auftragen einer Oberflächenschicht, die zumindest Kobalt aufweist,
– Erzeugung von Lötverbindungen an Verbindungsstellen der Komponente durch Aufbringen von Lotmaterial und Löten unter Vakuum oder unter Schutzgas,
– Auftragen eines Washcoats zumindest auf der Komponente.

Die hier angesprochene Komponente bzw. Abgasbehandlungseinheit kann dabei bevorzugt so ausgebildet sein, wie diese hier erfindungsgemäß vorgeschlagen ist. Weiter ist bevorzugt, dass die obigen Schritte in der angegebenen Reihenfolge durchgeführt werden, wobei offensichtlich ist, dass zwischen diesen Schritten z. B. zusätzliche Handhabungsprozesse, Umformungsprozesse, Transportprozesse durchgeführt werden können.
Im ersten Schritt werden z. B. zunächst die zu fügenden Komponenten und/oder Einzelteile der Abgasbehandlungseinheit zusammengestellt bzw. zur Verfügung gestellt. Nachdem klar ist, welche Komponenten/Einzelteile mit einer Kobalt-Oberflächenschicht lokal zu versehen sind, kann dieser Schritt durchgeführt werden.
Dann können die Komponenten/Einzelteile so zueinander angeordnet bzw. umgeformt werden, dass diese die Füge-Position einnehmen. Das Anordnen der zumindest einen Komponente zur Erzeugung einer Abgasbehandlungseinheit beinhaltet die Bereitstellung der Komponente z. B. als Gehäuse zur Aufnahme einer Wabenstruktur oder weiterer Einzelteile, wie z. B. eines zwischen Gehäuse und Wabenstruktur angeordneten zusätzlichen Mantels oder dergleichen. Es kann zudem die Schichtung und/oder Wicklung und/oder Verwindung der zumindest einen Komponente entweder mit anderen Einzelteilen, z. B. Metallfolien, Faservliesen, weiteren Komponenten oder ähnlichem, oder mit sich selbst zur Bildung eines vom Abgas durchströmbaren Wabenkörpers umfassen.
Zuvor, während und/oder nach diesem Schritt kann dann beispielsweise das Lotmaterial zugeführt werden. Dann folgt bevorzugt das Verlöten mittels Hochtemperatur und Vakuum oder unter Schutzgas (bevorzugt Argon), so dass die Komponenten/Einzelteile (nur) an den gewünschten Verbindungsstellen durch Lötverbindungen für den Einsatz im Abgassystem dauerhaft verbunden sind.
Nach Fertigstellung des Lötprozesses erfolgt zusätzlich zumindest teilweise das Auftragen eines Washcoats, der insbesondere in den innen liegenden Bereichen ausgebildet wird, wie z. B. in den Kanälen einer Wabenstruktur auf den Metallfolien (und auf der Oberflächenschicht), so dass die Abgasbehandlungseinheit mit entsprechenden, auch unterschiedlichen Beschichtungen ausgeführt werden kann.
Weiterhin ist bevorzugt, dass das Auftragen der Oberflächenschicht durch galvanisches Beschichten oder durch ein physikalisches Gasphasenabscheiden erfolgt.
Die Oberflächenschicht, die zumindest Kobalt aufweist, kann durch verschiedene Verfahren auf die zumindest eine Komponente aufgetragen werden. Dies umfasst insbesondere zumindest eines der folgenden Fertigungsverfahren:

– Plattieren,
– CVD-Verfahren (chemisches Gasphasenabscheiden)
– elektrolytische bzw. galvanische Beschichtungsverfahren,
– Eintauchen in ein flüssiges Beschichtungsmaterial
– Pulverbeschichten.

Besonders vorteilhaft ist ein PVD-Verfahren bzw. physikalisches Gasabscheideverfahren, da hier besonders dünne und gleichmäßige Oberflächenschichten auf der Komponente erzeugt werden können. Zur Gruppe der Verfahren der physikalischen Gasphasenabscheidung zählen insbesondere die unten aufgeführten Prozesse:

1) Verdampfungsverfahren, wie insbesondere
– thermisches Verdampfen (auch Bedampfen genannt)
– Elektronenstrahlverdampfen
– Laserstrahlverdampfen
– Lichtbogenverdampfen
2) Sputtern, wie insbesondere
– Ionenstrahlgestützte Deposition
3) Ionenplattieren.

Die Beschreibungen zu den erfindungsgemäßen Aspekten (Komponente, Abgasbehandlungseinheit, Verfahren) können zur gegenseitigen Präzisierung bzw. Erläuterung herangezogen werden.
Die Erfindung sowie das technische Umfeld werden nachfolgend anhand der Figuren näher erläutert. Es ist darauf hinzuweisen, dass die Figuren besonders bevorzugte Ausführungsvarianten zeigen, auf die die Erfindung jedoch nicht beschränkt ist. Es zeigen schematisch:
1: eine Abgasanlage mit einer Abgasbehandlungseinheit im Querschnitt; und
2: eine Komponente.
1 zeigt schematisch eine Abgasanlage 6 mit einer darin angeordneten Abgasbehandlungseinheit 2. Diese Abgasbehandlungseinheit 2 wird durch ein Gehäuse 5 gebildet, in dem eine Komponente 1 aufgenommen ist. Die Komponente 1 ist an vielen Verbindungsstellen 10 mit dem Gehäuse 5 verbunden. Durch die Anordnung der Komponente 1 in dem Gehäuse 5 wird ein Wabenkörper 9 mit einer Vielzahl von für ein Abgas durchströmbaren Kanälen gebildet. Solche metallischen Wabenkörper sind bereits vielfach beschrieben worden, insbesondere auch in vorherigen Patentveröffentlichungen der Anmelderin. Diese können zur Charakterisierung solcher metallischen Wabenkörper herangezogen werden.
2 zeigt schematisch eine Komponente 1, die hier als strukturierte Metallfolie 4 ausgebildet ist. Diese ist mit einem weiteren Einzelteil 7 (z. B. einer glatten Metallfolie oder einem Vlies) einer Abgasbehandlungseinheit 2 an Verbindungsstellen 10 zumindest teilweise durch Lötverbindungen 8 miteinander verbunden. Die Komponente 1 weist teilweise eine Oberflächenschicht 3 mit einer (gleichmäßigen) Dicke 12 auf, so dass die Bildung von Chromkarbidbrücken im Bereich der Verbindungsstellen 10 bzw. den benachbarten Kontaktflächen zwischen der Komponente 1 und dem Einzelteil 7 verhindert werden. Weiterhin weist die Komponente 1 auf der Oberflächenschicht 3 bzw. direkt auf dem Grundwerkstoff der Komponente 1 zusätzlich teilweise eine Beschichtung 11 auf.
Bezugszeichenliste

1: Komponente
2: Abgasbehandlungseinheit
3: Oberflächenschicht
4: Metallfolie
5: Gehäuse
6: Abgasanlage
7: Einzelteil
8: Lötverbindung
9: Wabenkörper
10: Verbindungsstelle
11: Beschichtung
12: Dicke

Claims

Hochtemperaturfeste Komponente (1) für den Einsatz in einer Abgasbehandlungseinheit (2), wobei die Komponente (1) aus einem Werkstoff besteht, der zumindest Eisen (Fe), Chrom (Cr) und Aluminium (Al) enthält, dadurch gekennzeichnet, dass die Komponente (1) zumindest teilweise eine Oberflächenschicht (3) mit zumindest Kobalt (Co) aufweist, und die Oberflächenschicht (3) durch ein physikalisches Gasphasenabscheiden aufgetragen ist.
Komponente (1) gemäß Patentanspruch 1, wobei die Komponente (1) zumindest eine aus der Gruppe Metallfolie (4) und Gehäuse (5) ist.
Komponente (1) gemäß einem der vorhergehenden Patentansprüche, wobei die Dicke (12) der Oberflächenschicht (3) höchstens 5 um beträgt.
Abgasbehandlungseinheit (2) für den Einsatz in einer Abgasanlage (6), wobei die Abgasbehandlungseinheit zumindest eine Komponente (1) aufweist und die Komponente (1) aus einem Werkstoff besteht, der zumindest Eisen (Fe), Chrom (Cr) und Aluminium (Al) enthält; wobei die Komponente (1) zumindest teilweise eine Oberflächenschicht (3) mit zumindest Kobalt (Co) aufweist und die Komponente (1) durch Verbindungsstellen (10) mit sich selbst oder mit anderen Einzelteilen (7) der Abgasbehandlungseinheit (2) verbunden ist; wobei weiter die Verbindungsstellen (10) durch Löten erzeugt wurden und weiter zumindest die Komponente (1) zusätzlich eine auf die Oberflächenschicht (3) aufgebrachte Beschichtung (11) aufweist.
Abgasbehandlungseinheit (2) gemäß Patentanspruch 4, wobei die Beschichtung (11) zumindest Washcoat umfasst.
Verfahren zur Herstellung einer Abgasbehandlungseinheit (2) mit zumindest einer korrosionsbeständigen und hochtemperaturfesten Komponente (1), wobei die Komponente (1) aus einem Werkstoff besteht, der zumindest Eisen (Fe), Chrom (Cr) und Aluminium (Al) enthält, aufweisend zumindest folgende Schritte: – Bereitstellen zumindest einer Komponente (1), – Zumindest teilweises Auftragen einer Oberflächenschicht (3), die zumindest Kobalt (Co) aufweist, – Erzeugung von Lötverbindungen (8) an Verbindungsstellen (10) an der Komponente (1) durch Löten unter Vakuum oder Schutzgas, – Auftragen eines Washcoats zumindest auf der Komponente (1).
Verfahren gemäß Patentanspruch 6, wobei das Auftragen der Oberflächenschicht (3) durch galvanisches Beschichten oder durch ein physikalisches Gasphasenabscheiden erfolgt.