DE102018204935A1 - Leitende Wabenstruktur - Google Patents

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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
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    • C04B2237/00—Aspects relating to ceramic laminates or to joining of ceramic articles with other articles by heating
    • C04B2237/50—Processing aspects relating to ceramic laminates or to the joining of ceramic articles with other articles by heating
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Abstract

Leitende Wabenstruktur, enthaltend: einen säulenförmigen Keramik-Wabenstrukturteil, der eine äußere Umfangsseitenwand und Trennwände aufweist, die jeweils innerhalb der äußeren Umfangsseitenwand angeordnet sind und eine Vielzahl von Waben bilden, die von einer Grundfläche zu der anderen Grundfläche durchdringen und Durchflusswege bilden; ein Paar Elektrodenschichten, die auf einer Außenfläche der äußeren Umfangsseitenwand quer über eine Mittelachse des Wabenstrukturteils angeordnet sind; und ein Paar Metallanschlüsse, die mit den jeweiligen Elektrodenschichten über einen oder mehrere Schweißabschnitte verbunden sind, wobei jeder des einen oder der mehreren Schweißabschnitte eine verschweißte Fläche von 2 bis 50 mm2 umfasst.

Description

  • TECHNISCHES GEBIET
  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine leitende Wabenstruktur. Insbesondere betrifft sie eine Wabenstruktur, die zur Verwendung bei der Anwendung zur Aufnahme eines Katalysators zur Abgasreinigung und zur raschen Erhöhung einer Temperatur auf eine Aktivierungstemperatur des Katalysators geeignet ist.
  • STAND DER TECHNIK
  • Herkömmlicherweise wird ein in einer säulenförmigen Wabenstruktur, die eine Vielzahl von Trennwänden aufweist, die eine Vielzahl von Waben unterteilen und bilden, die von einer Grundfläche zu der anderen Grundfläche durchdringen und Durchflusswege bilden, aufgenommener Katalysator verwendet, um in einem von einem Verbrennungsmotor eines Kraftfahrzeugs oder dergleichen ausgestoßenen Abgas enthaltene Schadstoffe wie HC, CO und NOx zu beseitigen. Wenn somit das Abgas mit dem von der Wabenstruktur getragenen Katalysator behandelt wird, sollte eine Temperatur des Katalysators auf seine Aktivierungstemperatur erhöht werden. Es besteht jedoch das Problem, dass, da der Katalysator beim Start des Motors seine Aktivierungstemperatur nicht erreicht, das Abgas nicht ausreichend gereinigt wird. Insbesondere können ein Plug-in-Hybrid-Elektrofahrzeug (PHEV) und ein Hybridfahrzeug (HV) während der Fahrt gelegentlich nur durch den Elektromotor angetrieben werden, sodass der Verbrennungsmotor weniger häufig gestartet wird und die Katalysatortemperatur beim Start des Verbrennungsmotors niedriger ist, womit die Tendenz besteht, dass die Abgasreinigungsleistung unmittelbar nach dem Start des Verbrennungsmotors verschlechtert wird.
  • Zur Lösung des Problems wurde ein elektrisch beheizter Katalysator (EHC) vorgeschlagen. Der EHC ist so konfiguriert, dass er in der Lage ist, den Katalysator vor dem Start des Verbrennungsmotors auf die Aktivierungstemperatur zu erwärmen, indem ein Paar Anschlüsse mit einer aus leitfähiger Keramik hergestellten säulenförmigen Wabenstruktur verbunden wird und die Wabenstruktur selbst veranlasst wird, durch Anlegen von elektrischem Strom Wärme zu erzeugen. In dem EHC ist es erwünscht, eine gleichmäßige Temperaturverteilung bereitzustellen, indem die Temperaturschwankungen innerhalb der Wabenstruktur reduziert werden, um einen ausreichenden katalytischen Effekt zu erzielen.
  • Der Anschluss ist allgemein aus Metall hergestellt und das Material des Anschlusses unterscheidet sich von dem der aus Keramik hergestellten Wabenstruktur. Daher ist bei Anwendungen zum Einsatz bei einer erhöhten Temperatur in einer oxidierenden Atmosphäre, wie innerhalb des Abgasrohrs eines Kraftfahrzeugs, die Zuverlässigkeit der mechanischen und elektrischen Verbindung zwischen der Wabenstruktur und dem Anschluss in einer Hochtemperaturumgebung erforderlich. Die japanische Patentanmeldungs-Veröffentlichung Nr. 2011-246340 A (Patentdokument 1) offenbart, dass ein Paar aus einer Metallschicht hergestellter Elektroden auf einer Oberfläche eines aus auf Siliciumcarbid basierender poröser Keramik hergestellten Wabenkörpers vorgesehen ist.
  • Die Metallschicht besteht aus einer Oberflächenmetallschicht, die mindestens Cr und Fe enthält und im Wesentlichen aus Cr oder Fe zusammengesetzt ist, und einer Diffusionsschicht, die aus einem Metallsilicid hergestellt ist, das an einem Grenzabschnitt zu dem Wabenkörper gebildet wird. Die Metallschicht ist mit dem Wabenkörper durch die aus dem Metallsilicid gebildete Diffusionsschicht diffusionsgebunden. Patentdokument 1 offenbart, dass ein Unterschied der Wärmeausdehnungskoeffizienten zwischen dem Wabenkörper und der Metallschicht reduziert werden kann, sodass die Wärmebeanspruchung zwischen dem Wabenkörper und dem Metallkörper auch in einer Hochtemperaturumgebung verringert werden kann und die Zuverlässigkeit der mechanischen Verbindung ausreichend sichergestellt werden kann.
  • Die in Patentdokument 1 offenbarte Wabenstruktur wird erzeugt, indem eine Wabenstruktur erwärmt wird, während eine mindestens Cr und Fe enthaltende und im Wesentlichen aus Cr oder Fe zusammengesetzte Legierung auf der Oberfläche des Wabenkörpers angeordnet wird. Patentdokument 1 offenbart, dass das Anordnen der Legierung auf der Oberfläche der Wabenstruktur beispielsweise durch thermisches Spritzen, Plattieren, Trägerbögen, Drucken, Tintenstrahl, Pinselauftrag, Dampfabscheidung, Metallfolien oder dergleichen erfolgen kann. Ferner offenbart es, dass die Erwärmung bei dem Elektrodenbildungsschritt vorzugsweise im Vakuum oder unter Inertgas ausgeführt wird, um die Oxidation der Elektrode zu verhindern. Beispiele von Patentdokument 1 offenbaren, dass eine Paste aus Metallpulver, die aus dem jeweiligen Metallelektrodenmaterial zusammengesetzt ist, auf die Oberfläche des Keramikkörpers aufgetragen wird, bei einer Temperatur von 400 °C entfettet wird und bei einer Temperatur von 1200 °C 60 Minuten lang im Vakuum erwärmt wird.
  • DRUCKSCHRIFTENVERZEICHNIS
  • Patentliteratur
  • Japanische Patentanmeldungs-Veröffentlichung Nr. 2011-246340 A
  • KURZBESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
  • Technisches Problem
  • In dem in Patentdokument 1 offenbarten Stand der Technik wird die Fe enthaltende Metallschicht als eine Elektrode verwendet. Das Metall auf Fe-Basis hat jedoch eine größere Wärmeausdehnung und Verwindungen treten zwischen der Keramik und dem Metall während der Abkühlung nach der Erwärmung auf, was zu einer erhöhten Wärmebeanspruchung führt. Daher wurde des Problem der Zuverlässigkeit der Verbindung, beispielsweise nahe dem Verbindungsabschnitt zwischen dem Wabenkörper und der Metallschicht entstehende Risse und die leichte Ablösung der Metallschicht, nicht vollständig gelöst, und es besteht Bedarf für Verbesserungen. Insbesondere wird mit der Vergrößerung der Verbindungsfläche zwischen dem Wabenkörper und der Metallschicht das Problem der Rissbildung und Ablösung ebenfalls größer. Ferner ist in Patentdokument 1 spezifisch nur ein Verfahren zur Diffusionsverbindung des Wabenkörpers mit der Metallschicht durch Erwärmen der beiden bei erhöhter Temperatur über eine lange Zeitdauer unter Vakuum oder unter einem Inertgas offenbart. Ein derartiges Verfahren würde jedoch die Herstellungskosten erhöhen.
  • Die vorliegende Erfindung wurde unter Berücksichtigung der vorstehend genannten Umstände vollzogen und eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine leitende Wabenstruktur bereitzustellen, die eine verbesserte Zuverlässigkeit der Verbindung mit Anschlüssen mittels einer vom Stand der Technik verschiedenen Lösung aufweist.
  • Lösung des Problems
  • Der Erfinder der vorliegenden Erfindung hat intensive Untersuchungen durchgeführt, um die vorstehend beschriebenen Probleme zu lösen, und hat festgestellt, dass es wirksam ist, eine Wabenstruktur mit Metallanschlüssen mittels der folgenden Technik zu verbinden:
    1. (1) die Wabenstruktur und die Anschlüsse werden verbunden, während die Elektrodenschicht zwischen ihnen liegt;
    2. (2) durch Anlegen von Wärmeenergie von der Seite des Anschlusses wird ein Schweißvorgang durchgeführt;
    3. (3) bei dem Schweißvorgang wird hinsichtlich der Größe jedes Schweißabschnitts eine Beschränkung eingestellt.
  • Die vorliegende Erfindung wurde auf der Grundlage dieser Feststellungen vollendet. Gemäß einem Aspekt schafft die vorliegende Erfindung eine leitende Wabenstruktur, enthaltend:
    • einen säulenförmigen Keramik-Wabenstrukturteil, der eine äußere Umfangsseitenwand und Trennwände aufweist, die jeweils innerhalb der äußeren Umfangsseitenwand angeordnet sind und eine Vielzahl von Waben bilden, die von einer Grundfläche zu der anderen Grundfläche durchdringen und Durchflusswege bilden;
    • ein Paar Elektrodenschichten, die auf einer Außenfläche der äußeren Umfangsseitenwand quer über eine Mittelachse des Wabenstrukturteils angeordnet sind; und
    • ein Paar Metallanschlüsse, die mit den jeweiligen Elektrodenschichten über einen oder mehrere Schweißabschnitte verbunden sind,
    • wobei jeder des einen oder der mehreren Schweißabschnitte eine verschweißte Fläche von 2 bis 50 mm2 umfasst.
  • In einer Ausführungsform der leitenden Wabenstruktur gemäß der vorliegenden Erfindung ist dann, wenn zwei oder mehr Schweißabschnitte für jeden Metallanschluss vorhanden sind, eine Beziehung P ≥ {(A1 + A2) / 2} / 10 erfüllt, wobei A1 und A2 jeweils eine verschweißte Fläche der einander benachbarten Schweißabschnitte darstellen und P einen Abstand zwischen den benachbarten Schweißabschnitten darstellt.
  • In einer weiteren Ausführungsform der leitenden Wabenstruktur gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst sie eine verschweißte Gesamtfläche des einen oder der mehreren Schweißabschnitte von 2 mm2 oder mehr und 120 mm2 oder weniger für jeden der Metallanschlüsse.
  • In noch einer weiteren Ausführungsform der leitenden Wabenstruktur gemäß der vorliegenden Erfindung enthält jede Elektrodenschicht einen geschichteten Aufbau, der eine erste Elektrodenschicht, die mit der Außenfläche der äußeren Umfangsseitenwand des Wabenstrukturteils in Kontakt ist, und eine zweite Elektrodenschicht umfasst, die mit einem der Metallanschlüsse in Kontakt ist, wobei die zweite Elektrodenschicht eine Spannungsrelaxationsschicht ist.
  • In noch einer weiteren Ausführungsform der leitenden Wabenstruktur gemäß der vorliegenden Erfindung ist ein Vergleichsbeziehung von A < B < C erfüllt, wobei A einen Wärmeausdehnungskoeffizienten der ersten Elektrodenschicht darstellt, B einen Wärmeausdehnungskoeffizienten der zweiten Elektrodenschicht darstellt und C einen Wärmeausdehnungskoeffizienten des einen der Metallanschlüsse darstellt.
  • In noch einer weiteren Ausführungsform der leitenden Wabenstruktur gemäß der vorliegenden Erfindung hat die zweite Elektrodenschicht einen Elastizitätsmodul von 2 bis 50 GPa.
  • Vorteilhafte Auswirkungen der Erfindung
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung ist es möglich, eine leitende Wabenstruktur bereitzustellen, die eine verbesserte Zuverlässigkeit der Verbindung von Anschlüssen hat. Die leitende Wabenstruktur gemäß der vorliegenden Erfindung kann hergestellt werden, ohne dass eine Wärmebehandlung unter Vakuum oder unter einem Inertgas bei einer erhöhten Temperatur über eine lange Zeitdauer ausgeführt wird, sodass die leitende Wabenstruktur zur Verkürzung der Herstellungszeit und zur Kostenreduzierung beitragen kann. Des Weiteren ist gemäß der vorliegenden Erfindung die verschweißte Fläche je Schweißabschnitt kleiner, sodass Rissbildung oder Ablösung aufgrund einer unterschiedlichen Wärmeausdehnung weniger wahrscheinlich auftreten.
  • Wenn zwei oder mehr Schweißabschnitte vorgesehen sind, ist es möglich, einen Effekt zu erzeugen, der in der Lage ist, die wiederholte Ermüdung des keramischen Wabenstrukturteils aufgrund von Wärmezyklen zu reduzieren, indem ein Abstand zwischen den benachbarten Schweißabschnitten in Abhängigkeit von den verschweißten Flächen der Schweißabschnitte auf einem bestimmten Wert oder höher gehalten wird.
  • Wenn die Spannungsentlastungsschicht in der Elektrodenschicht vorgesehen ist, ist es möglich, Bruch während des Schweißvorgangs und wiederholte Ermüdung des keramischen Wabenstrukturteils aufgrund von Wärmezyklen weiter zu reduzieren.
  • Figurenliste
    • 1 ist eine schematische Querschnittsansicht einer Wabenstruktur gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung aus einer zu den Durchflusswegen der Zellen senkrechten Richtung betrachtet.
    • 2 ist eine schematische Seitenansicht der Wabenstruktur gemäß der in 1 gezeigten Ausführungsform aus einer Richtung eines Pfeiles X betrachtet.
    • 3 ist eine schematische Seitenansicht der Wabenstruktur gemäß der in 1 gezeigten Ausführungsform aus einer Richtung eines Pfeiles Y betrachtet.
    • 4 ist eine schematische Ansicht zum Erläutern eines geschichteten Aufbaus der Elektrodenschicht einer Wabenstruktur gemäß der vorliegenden Erfindung.
  • BESCHREIBUNG VON AUSFÜHRUNGSFORMEN
  • Ausführungsformen zur Ausführung der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnungen im Detail beschrieben. Es versteht sich, dass die vorliegende Erfindung nicht auf die folgenden Ausführungsformen beschränkt sein soll und dass Änderungen, Verbesserungen und dergleichen der Konstruktion in geeigneter Weise auf der Grundlage des allgemeinen Fachwissens hinzugefügt werden können, ohne vom Grundgedanken der vorliegenden Erfindung abzuweichen.
  • Leitende Wabenstruktur
  • 1 zeigt eine schematische Querschnittsansicht einer Wabenstruktur 100 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung aus einer zu den Durchflusswegen der Zellen senkrechten Richtung betrachtet. 2 ist eine schematische Seitenansicht der Wabenstruktur 100 gemäß der in 1 gezeigten Ausführungsform aus einer Richtung eines Pfeiles X betrachtet. 3 ist eine schematische Seitenansicht der Wabenstruktur 100 gemäß der in 1 gezeigten Ausführungsform aus einer Richtung eines Pfeiles Y betrachtet.
  • Die leitende Wabenstruktur 100 enthält einen säulenförmigen Keramik-Wabenstrukturteil 101, der eine äußere Umfangsseitenwand 102 und eine Vielzahl von Trennwänden 110 aufweist, die jeweils innerhalb der äußeren Umfangsseitenwand 102 angeordnet sind und eine Vielzahl von Waben 108 bilden, die von einer ersten Grundfläche 104 zu einer zweiten Grundfläche 106 durchdringen und Durchflusswege bilden; ein Paar Elektrodenschichten 112a, 112b, die auf einer Außenfläche 109 der äußeren Umfangsseitenwand 102 quer über eine Mittelachse O des Wabenstrukturteils 101 angeordnet sind; und ein Paar Metallanschlüsse 103a 103b, die mit den jeweiligen Elektrodenschichten 112a, 112b über einen oder mehrere Schweißabschnitte 120 verbunden sind.
  • Die leitende Wabenstruktur 100 kann die Erzeugung von Wärme durch joulesche Wärme ermöglichen, die durch Stromversorgung erzeugt wird, wenn zwischen dem Paar der Metallanschlüsse 103a und 103b eine Spannung angelegt wird. Daher kann die Wabenstruktur 100 in geeigneter Weise als eine Heizung verwendet werden. Es kann eine Spannung von vorzugsweise 12 bis 900 V und bevorzugter von 64 bis 600 V angelegt werden, aber die angelegte Spannung kann nach Erfordernis geändert werden. Ferner kann die Wabenstruktur 100 als ein Katalysatorkörper verwendet werden, indem die Wabenstruktur 100 mit einem Katalysator imprägniert wird. Beispielsweise kann ein Fluid, wie etwa ein Kraftfahrzeugabgas, durch die Durchflusswege der Vielzahl der Waben 108 fließen.
  • Wabenstrukturteil
  • Die äußere Gestalt des Wabenstrukturteils 101 unterliegt keiner besonderen Einschränkung, solange sie säulenförmig ist. Beispielsweise kann die äußere Gestalt des Wabenstrukturteils 101 eine Säulenform mit kreisförmigen Grundflächen (Zylinderform), eine Säulenform mit ovalen Grundflächen, eine Säulenform mit polygonal geformten Grundflächen (viereckige, fünfeckige, sechseckige, siebeneckige und achteckige Form etc.) oder dergleichen sein. Hinsichtlich der Größe des Wabenstrukturteils 101 kann eine Fläche der Grundfläche aus Gründen der Verbesserung der Wärmebeständigkeit (Verhinderung von in dem Außenwandteil in der Umfangsrichtung erzeugten Rissen) vorzugsweise von 2000 bis 20000 mm2 und bevorzugter von 5000 bis 15000 mm2 betragen.
  • Die äußere Umfangsseitenwand 102 kann ein Paar vorspringende Teile 116 aufweisen, die sich in der Richtung der Durchflusswege der Waben 108 quer über die Mittelachse des Wabenstrukturteils 110 erstrecken. Die jeweiligen Metallanschlüsse 103a, 103b, die mit den jeweiligen Elektrodenschichten 112a, 112b verbunden sind, können an Positionen angeordnet sein, an welchen die vorspringenden Teile 116 gebildet sind. Die Dicke der Abschnitte, die das Paar der vorspringenden Teile 116 an der äußeren Umfangsseitenwand 102 haben, ist relativ dick, sodass der elektrische Widerstand in der Axialrichtung abnimmt und der in die Metallanschlüsse 103a, 103b fließende Strom die Neigung hat, sich in der Richtung der Durchflusswege der Waben 108 auszubreiten. Dies kann zu einer verbesserten gleichmäßigen Wärmeerzeugung in der Axialrichtung des Wabenstrukturteils 110 führen.
  • Die Gestalt einer oberen Oberfläche 117 jedes vorspringenden Teils 116 kann vorzugsweise an diejenige einer Verbindungsfläche der jeweiligen Metallanschlüsse 103a, 103b mit den Elektrodenschichten 112a, 112b angepasst sein, um die Verbindungsfestigkeit zwischen den Metallanschlüssen 103a, 103b und den Elektrodenschichten 112a, 112b zu erhöhen. Wenn beispielsweise die Verbindungsflächen der Metallanschlüsse 103a, 103b mit den Elektrodenschichten 112a, 112b flach sind, können die oberen Oberflächen 117 der vorspringenden Teile 116 vorzugsweise ebenfalls flach sein. Daher werden die Metallanschlüsse103a, 103b und die Elektrodenschichten 112a, 112b in engen Kontakt miteinander gebracht, sodass die Verbindungsfestigkeit des verschweißten Abschnitts bzw. der verschweißten Abschnitte verbessert werden kann.
  • Der Wabenstrukturteil 101 besteht aus einem Werkstoff, der elektrische Leitfähigkeit aufweist. Der spezifische elektrische Widerstand der Keramik unterliegt keinen besonderen Einschränkungen, solang die Wabenstruktur 100 durch Stromversorgung Wärme aufgrund von joulescher Wärme erzeugen kann, aber der spezifische elektrische Widerstand der Wabenstruktur 100 kann vorzugsweise von 1 bis 200 Qcm und bevorzugter von 10 bis 100 Ωcm betragen. In der vorliegenden Erfindung ist der spezifische elektrische Widerstand des Wabenstrukturteils 101 als ein Wert definiert, der bei 400 °C durch ein Vier-Klemmen-Verfahren gemessen wird.
  • Die Keramik zum Formen des Wabenstrukturteils 101 schließt Keramik auf Oxidbasis, wie Aluminiumoxid, Mullit, Zirkoniumoxid und Cordierit, und Keramik auf Nicht-Oxidbasis wie Siliciumcarbid, Siliciumnitrid und Aluminiumnitrid ein. Es können auch Verbundwerkstoffe aus metallischem Silicium und Siliciumcarbid, Siliciumcarbid-Graphit-Verbundwerkstoffe und dergleichen verwendet werden. Der Werkstoff des Wabenstrukturteils 101 kann vorzugsweise eine auf Silicium-Siliciumcarbid-Verbundwerkstoff oder einem Siliciumcarbid basierende Keramik sein, und kann bevorzugter ein Silicium-Siliciumcarbid-Verbundwerkstoff oder Siliciumcarbid hinsichtlich der Kompatibilität der Wärmebeständigkeit und der elektrischen Leitfähigkeit sein. Der Satz „der Werkstoff des Wabenstrukturteils 101 basiert auf einem Silicium-Siliciumcarbid-Verbundwerkstoff‟ bedeutet in seiner Verwendung hierin, dass 90 Massen-% oder mehr des gesamten Wabenstrukturteils 100 den Silicium-Siliciumcarbid-Verbundwerkstoff (Gesamtmasse) enthalten. Dabei enthält der Silicium-Siliciumcarbid-Verbundwerkstoff Siliciumcarbidteilchen als ein Aggregat und Silicium als ein Bindemittel zum Verbinden der Siliciumcarbidteilchen miteinander, und es ist bevorzugt, dass die Siliciumcarbidteilchen durch Silicium dergestalt gebunden werden, dass zwischen den Siliciumcarbidteilchen Poren gebildet werden. Der Satz „der Werkstoff des Wabenstrukturteils 101 basiert auf Siliciumcarbid“ bedeutet in seiner Verwendung hierin, dass 90 Massen-% oder mehr des gesamten Wabenstrukturteils 101 Siliciumcarbid (Gesamtmasse) enthalten.
  • Wenn der Werkstoff des Wabenstrukturteils 101 der Silicium-Siliciumcarbid-Verbundwerkstoff ist, kann ein Verhältnis der „Masse von Siliciumcarbidteilchen als Bindemittel“, die in dem Wabenstrukturteil 101 enthalten sind, zu der Gesamtmenge der „Masse von Siliciumcarbidteilchen als Aggregat“, die in dem Wabenstrukturteil 101 enthalten sind, und der „Masse von Silicium als Bindemittel“, das in dem Wabenstrukturteil101 enthalten ist, vorzugsweise von 10 bis 40 Massen-% und bevorzugter von 15 bis 35 Massen-% betragen. Wenn es niedriger ist als 10 Massen-%, kann die Festigkeit des Wabenstrukturteils 101 verringert werden. Wenn es höher ist als 40 Massen-%, wird die Form während des Brennens möglicherweise nicht aufrechterhalten.
  • Die Form der Waben in dem zu der Durchflusswegrichtung der Waben senkrechten Querschnitt umfasst ohne Einschränkung darauf vorzugsweise ein Quadrat, ein Sechseck, ein Achteck oder eine Kombination daraus. Darunter sind ein Quadrat und ein Sechseck bevorzugt. Eine derartige Wabenform führt zu einem reduzierten Druckverlust, wenn man Abgas durch die Wabenstruktur fließen lässt, was zu einer verbesserten Reinigungsleistung des Katalysators führt. Unter dem Gesichtspunkt, tendenziell sowohl die strukturelle Festigkeit als auch die Gleichmäßigkeit der Erwärmung zu erreichen, ist das Rechteck besonders bevorzugt.
  • Die Dicke der Trennwände 110 zum Unterteilen und Bilden der Waben 108 kann vorzugsweise von 0,1 bis 0,3 mm und bevorzugter von 0,15 bis 0,25 mm betragen. Die Dicke der Trennwände 110 von 0,1 mm oder mehr ermöglicht es, eine Verringerung der Festigkeit der Wabenstruktur zu unterdrücken. Die Dicke der Trennwände 110 von 0,3 mm oder weniger ermöglicht es, eine Erhöhung des Druckverlusts während der Durchströmung mit Abgas zu unterdrücken, wenn der Katalysator unter Verwendung der Wabenstruktur als ein Katalysatorträger aufgenommen ist. In der vorliegenden Erfindung ist die Dicke jeder Trennwand 110 als eine Länge eines die Trennwände 110 durchquerenden Teils eines Liniensegments definiert, das die Schwerpunkte von benachbarten Waben 108 in einem zu den Durchflusswegen der Waben 108 senkrechten Querschnitt verbindet.
  • In dem zu der Durchflusswegrichtung der Waben 108 senkrechten Querschnitt kann die Wabenstruktur 100 vorzugsweise eine Wabendichte von 40 bis 150 Waben/cm2 und bevorzugter von 70 bis 100 Waben/cm2 haben. Die Wabendichte in diesem Bereich erlaubt es, dass die Reinigungsleistung des Katalysators verbessert wird, während der Druckverlust während des Durchflusses des Abgases reduziert ist. Wenn die Wabendichte geringer ist als 40 Waben/cm2, kann die Katalysatorträgerfläche reduziert sein. Wenn die Wabendichte höher ist als 150 Waben/cm2, kann der Druckverlust während des Durchflusses des Abgases groß werden, wenn der Katalysator unter Verwendung der Wabenstruktur 100 als Katalysatorträger aufgenommen ist. Die Wabendichte ist ein Wert, der durch Dividieren der Anzahl von Waben durch die Fläche eines Grundflächenabschnitts des Wabenstrukturteils 101 ausschließlich des äußeren Wandabschnitts 102 erhalten wird.
  • Das Bereitstellen der äußeren Umfangsseitenwand 102 der Wabenstruktur 100 ist insofern vorteilhaft, als die strukturelle Festigkeit der Wabenstruktur 100 sichergestellt wird und verhindert wird, dass durch die Waben 108 fließendes Fluid aus der äußeren Umfangsseitenfläche 102 austritt. Insbesondere kann eine Dicke T der äußeren Umfangsseitenwand 102 vorzugsweise 0,1 mm oder mehr und bevorzugter 0,15 mm oder mehr und noch bevorzugter 0,2 mm oder mehr betragen. Wenn jedoch die Dicke der äußeren Umfangsseitenwand 102 übermäßig hoch ist, wird die Festigkeit zu groß, so dass das Gleichgewicht zwischen der Festigkeit der äußeren Umfangsseitenwand und derjenigen der Trennwände 110 verloren geht und die Wärmeschockfestigkeit verringert wird. Daher kann die Dicke T der äußeren Umfangsseitenwand 102 vorzugsweise 1,0 mm oder weniger und bevorzugter 0,7 mm oder weniger und noch bevorzugter 0,5 mm oder weniger betragen. Hier ist die Dicke T der äußeren Umfangsseitenwand 102 als eine Dicke der äußeren Umfangsseitenwand 102 in der Normalrichtung relativ zu einer Tangente der äußeren Umfangsseitenwand 102 an einer Position zur Messung der Dicke der äußeren Umfangsseitenwand 102 bei Betrachtung in einem zu der Durchflusswegrichtung der Waben senkrechten Querschnitt definiert. 1 zeigt beispielhaft die Position zur Messung der Dicke T der äußeren Umfangsseitenwand 114.
  • Die Trennwand 110 kann porös sein. Die Porosität jeder Trennwand 110 kann vorzugsweise von 35 bis 60 % und bevorzugter von 35 bis 45 % betragen. Wenn die Porosität geringer ist als 35 %, kann während des Brennens eine erhöhte Verformung auftreten. Wenn die Porosität höher als 60 % ist, kann die Festigkeit der Wabenstruktur vermindert werden. Die Porosität ist ein Wert, der mit einem Quecksilber-Porosimeter gemessen wird.
  • Der mittlere Porendurchmesser der Trennwände 110 Wabenstrukturteils 101 kann vorzugsweise von 2 bis 15 µm und bevorzugter von 4 bis 8 µm betragen. Wenn der mittlere Porendurchmesser kleiner als 2 µm ist, kann der spezifische elektrische Widerstand zu hoch werden. Wenn der mittlere Porendurchmesser größer als 15 µm ist, kann der spezifische elektrische Widerstand zu klein werden. Der mittlere Porendurchmesser ist ein Wert, der mit einem Quecksilber-Porosimeter gemessen wird.
  • Elektrodenschicht
  • Das Paar der Elektrodenschichten 112a, 112b kann vorzugsweise so angeordnet sein, dass sie einander an der Außenfläche 109 der äußeren Umfangsseitenwand 102 quer über die Mittelachse O des Wabenstrukturteils 101 gegenüberliegen. Genauer ausgedrückt kann in dem zu der Durchflusswegrichtung der Waben 108 senkrechten Querschnitt ein Winkel θ (0° ≤ θ ≤ 180°), der durch zwei von den jeweiligen Umfangsmitten des Paares der Elektrodenschichten 112a, 112b zu der Mittelachse O des Wabenstrukturteils 101 verlaufende Liniensegmente gebildet ist, vorzugsweise 150° ≤ θ ≤ 180° und bevorzugter 160° ≤ θ ≤ 180°, noch bevorzugter 170° ≤ θ ≤ 180° und höchst bevorzugt 180°betragen.
  • Es besteht keine besondere Einschränkung hinsichtlich des Gebiets zur Bildung der jeweiligen Elektrodenschicht, aber jede der Elektrodenschichten 112a, 112b kann vorzugsweise in Form eines Bandes vorliegen, das in der Umfangsrichtung der äußeren Umfangsseitenwand 102 und der Durchflusswegrichtung der Waben auf der Außenfläche 109 der äußeren Umfangsseitenwand 102 verläuft, um die gleichmäßige Wärmeerzeugung des Wabenstrukturteils 101 zu verbessern. Insbesondere ist es wünschenswert, dass sich jede der Elektrodenschichten 112a, 112b über 80 % oder mehr, vorzugsweise über 90 % oder mehr und bevorzugter über die gesamte Länge der Länge zwischen den beiden Grundflächen des Wabenstrukturteils 101 erstreckt, und zwar unter dem Gesichtspunkt, dass sich der Strom tendenziell in der Axialrichtung der Elektrodenschichten 112a, 112b leicht ausbreitet.
  • Wie 1 zeigt, kann in dem zu der Durchflussrichtung der Waben senkrechten Querschnitt ein durch die beiden Liniensegmente, die die beiden Seitenenden der jeweiligen Elektrodenschichten 112a, 112b in der Umfangsrichtung mit der Mittelachse O verbinden, gebildeter Mittelpunktwinkel α vorzugsweise 30° oder mehr und bevorzugter 40° oder mehr und noch bevorzugter 60° oder mehr betragen, um den Strom in der Umfangsrichtung zu verbreiten, um die gleichmäßige Wärmeerzeugung zu verbessern. Wenn jedoch der Mittelpunktwinkel α zu groß ist, wird der durch das Innere des Wabenstrukturteils 101 fließende Strom verringert und der nahe der äußeren Umfangsseitenwand 102 fließende Strom wird erhöht. Daher kann im Hinblick auf die gleichmäßige Wärmeerzeugung des Wabenstrukturteils 101 der Mittelpunktwinkel α vorzugsweise 140° oder weniger und bevorzugter 130° oder weniger und noch bevorzugter der 120° oder weniger sein.
  • Die Dicke der jeweiligen Elektrodenschicht 112a, 112b kann vorzugsweise von 0,01 bis 5 mm und bevorzugter von 0,01 bis 3 mm betragen. Dieser Bereich kann die Verbesserung der gleichmäßigen Wärmeerzeugung ermöglichen. Wenn die Dicke der jeweiligen Elektrodenschicht 112a, 112b kleiner als 0,01 mm ist, wird der elektrische Widerstand erhöht, sodass eine gleichmäßige Wärmeerzeugung eventuell nicht möglich ist. Wenn die Dicke mehr als 5 mm beträgt, kann es während der Montage im Gehäuse zum Bruch kommen. Wenn eine Meßposition der jeweiligen Elektrodenschicht in dem zur Durchflusswegrichtung der Waben senkrechten Querschnitt betrachtet wird, ist die Dicke der jeweiligen Elektrodenschicht 112a, 112b als eine Dicke in einer Normalrichtung relativ zu einer Tangente der Außenfläche an der Meßposition definiert.
  • Durch Einstellen des spezifischen elektrischen Widerstands der jeweiligen Elektrodenschichten 112a, 112b dergestalt, dass er niedriger ist als der spezifische elektrische Widerstand des Wabenstrukturteils 101, fließt die Elektrizität vorzugsweise zu den Elektrodenschichten, und die Elektrizität breitet sich tendenziell leicht in der Durchflusswegrichtung der Waben und in der Umfangsrichtung aus, wenn Elektrizität zugeführt wird. Der spezifische elektrische Widerstand der jeweiligen Elektrodenschichten 112a, 112b kann vorzugsweise 1/10 oder weniger und bevorzugter 1/20 oder weniger und noch bevorzugter 1/30 oder weniger des spezifischen elektrischen Widerstands des Wabenstrukturteils 101 betragen. Wenn jedoch die Differenz zwischen den spezifischen elektrischen Widerständen der beiden zu groß ist, konzentriert sich der Strom zwischen den Endteilen der einander gegenüberliegenden Elektrodenschichten und die Wärmeerzeugung des Wabenstrukturteils wird ungleichmäßig, sodass der spezifische elektrische Widerstand der jeweiligen Elektrodenschichten 112a, 112b vorzugsweise 1/200 oder mehr und bevorzugter 1/150 oder mehr und noch bevorzugter 1/100 oder mehr des spezifischen elektrischen Widerstands des Wabenstrukturteils 101 beträgt. In der vorliegenden Erfindung ist der spezifische elektrische Widerstand der jeweiligen Elektrodenschichten 112a, 112b als ein Wert definiert, der bei 400 °C durch ein Vier-Klemmen-Verfahren gemessen wird.
  • Metalle und leitende Keramik können zum Bilden der jeweiligen Elektrodenschichten 112a, 112b verwendet werden. Zu den Beispielen für Metalle zählen elementare Metalle wie Cr, Fe, Co, Ni, Si oder Ti oder Legierungen, die mindestens ein aus der aus diesen Metallen bestehenden Gruppe ausgewähltes Metall enthalten. Nicht einschränkende Beispiele der leitenden Keramik schließen Siliciumcarbid (SiC), Metallverbindungen wie Metallsilicide einschließlich Tantalsilicid (TaSi2) und Chromsilicid (CrSi2) und des weiteren Verbundwerkstoffe (Cermet) ein, die aus einer Kombination mindestens einer der vorstehend angeführten leitenden Keramik und mindestens eines der vorstehend angeführten Metalle bestehen. Spezifische Beispiele des Cermet umfassen Verbundwerkstoffe aus metallischem Silicium und Siliciumcarbid, Verbundwerkstoffe aus Metallsiliciden wie Tantalsilicid oder Chromsilicid und metallischem Silicium und Siliciumcarbid, und Verbundwerkstoffe, die durch Hinzufügen eines oder mehrerer isolierender Keramikmaterialien, wie Aluminiumoxid, Mullit, Zirkoniumoxid, Cordierit, Siliciumnitrid und Aluminiumnitrid zu einem oder mehreren der vorstehenden Metalle erhalten werden, um die Wärmeausdehnung zu reduzieren. Es ist bevorzugt, dass der Werkstoff der jeweiligen Elektrodenschichten 112a, 112b unter den vorstehend angeführten in verschiedenen Metallen und leitender Keramik eine Kombination der Verbundwerkstoffe aus Metallsiliciden wie Tantalsilicid oder Chromsilicid und metallischem Silicium und Siliciumcarbid ist, da er zur selben Zeit wie der Wabenstrukturteil gebrannt werden kann, sodass er zur Vereinfachung der Herstellungsschritte beitragen kann.
  • Wenn zwischen den Elektrodenschichten 112a, 112b und den Metallanschlüssen 103a, 103b ein größerer Unterschied hinsichtlich der Wärmeausdehnungskoeffizienten besteht, können aufgrund der thermischen Beanspruchung möglicherweise Risse in den Elektrodenschichten 112a, 112b entstehen. Daher können die jeweiligen Elektrodenschichten 112a, 112b vorzugsweise eine Spannungsrelaxationsschicht zum Entlasten der durch den Unterschied der Wärmeausdehnungskoeffizienten gegenüber den Metallanschlüssen 103a, 103b verursachten thermischen Beanspruchung aufweisen. Dies erlaubt es, Risse in den Elektrodenschichten zu unterdrücken, die erzeugt werden, wenn die Metallanschlüsse mit den Elektrodenschichten verschweißt werden, oder aufgrund von wiederholter Ermüdung durch Wärmezyklen erzeugt werden. Im Gegensatz dazu ist es dann, wenn ein ausreichend kleiner Unterschied der Wärmeausdehnungskoeffizienten zwischen den Elektrodenschichten 112a, 112b und den Metallanschlüssen 103a, 103b besteht, beispielsweise wenn der Unterschied 3 × 10-6 (1/K) oder weniger und bevorzugt 2 × 10-6 (1/K) oder weniger und noch bevorzugter 1 × 10-6 (1/K) oder weniger beträgt, nicht erforderlich, die Spannungsrelaxationsschicht vorzusehen.
  • 4 zeigt ein Beispiel eines geschichteten Aufbaus der Elektrodenschichten der Wabenstruktur gemäß der vorliegenden Erfindung. In dem in 4 gezeigten Beispiel hat die Elektrodenschicht 112a (112b) einen geschichteten Aufbau, der eine erste Elektrodenschicht 112a-1 (112b-1), die mit der Außenfläche 109 der äußeren Umfangsseitenwand 102 des Wabenstrukturteils in Kontakt ist, und eine zweite Elektrodenschicht 112a-2 (112b-2)umfasst, die mit den Metallanschlüssen 103a (103b) in Kontakt ist, wobei die zweite Elektrodenschicht 112a-2 (112b-2) die Spannungsrelaxationsschicht ist. In der in 4 gezeigten Ausführungsform ist die zweite Elektrodenschicht 112a-2 (112b-2) direkt auf der ersten Elektrodenschicht 112a-1 (112b-1) gebildet. Der überdeckte Bereich der zweiten Elektrodenschicht kann gleich dem überdeckten Bereich der ersten Elektrodenschicht sein, d.h. er kann die gesamte erste Elektrodenschicht abdecken, aber die zweite Elektrodenschicht 112a-2 (112b-2) kann zumindest an Positionen gebildet sein, an welchen die Metallanschlüsse verschweißt werden, wenn man berücksichtigt, dass die Aufgabe der zweiten Elektrodenschicht die Spannungsrelaxation ist. Daher ist es im Hinblick auf die Herstellungskosten bevorzugt, dass der überdeckte Bereich der zweiten Elektrodenschicht kleiner ist als der der ersten Elektrodenschicht.
  • Die Mittel zum Erzielen der Spannungsrelaxationsschicht unterliegen keiner Beschränkung, solange sie die Funktion haben, die thermische Spannung zwischen den ersten Elektrodenschichten 112a-1, 112b-1 und den Metallanschlüssen 103a, 103b zu entspannen. Beispielsweise können die Mittel erreicht werden, indem der Wärmeausdehnungskoeffizient und/oder der Elastizitätsmodul der zweiten Elektrodenschicht 112a-2 (112b-2) angepasst werden. Wenn die Elektrodenschichten aus einem Verbundwerkstoff aus Metall und Keramik hergestellt sind, kann der Wärmeausdehnungskoeffizient erhöht werden, indem das Mischungsverhältnis des Metalls erhöht wird, und im Gegensatz dazu kann er reduziert werden, indem das Mischungsverhältnis des Metalls verringert wird. Ferner kann der Elastizitätsmodul erhöht werden, indem die Porosität verringert wird, und im Gegensatz dazu kann er reduziert werden, indem die Porosität erhöht wird.
  • Wenn beispielsweise eine Vergleichsbeziehung von A < B < C erfüllt ist, worin A einen Wärmeausdehnungskoeffizienten der ersten Elektrodenschicht 112a-1 (112b-1) darstellt, B einen Wärmeausdehnungskoeffizienten der zweiten Elektrodenschicht 112a-2 (112b-2) darstellt und C einen Wärmeausdehnungskoeffizienten des Metallanschlusses 103a (103b) darstellt, kann die zweite Elektrodenschicht 112a-2 (112b- 2) als die Spannungsrelaxationsschicht fungieren. In einer bevorzugten Ausführungsform kann eine Vergleichsbeziehung von (3A + C) / 4 < B < (A + 3C) / 4 erfüllt sein, und in einer bevorzugten Ausführungsform kann eine Vergleichsbeziehung von (2A + C) / 3 < B < (A + 2C) / 3 erfüllt sein.
  • In der vorliegenden Erfindung bezeichnet der Wärmeausdehnungskoeffizient (WAK) jeder Elektrodenschicht einen Wärmeausdehnungskoeffizienten von 25 °C bis 800 °C, gemessen gemäß der Norm JIS R 1618: 2004. In der vorliegenden Erfindung bezeichnet der Wärmeausdehnungskoeffizient (WAK) jedes Metallanschlusses einen Wärmeausdehnungskoeffizienten von 25 °C bis 800 °C, gemessen gemäß der Norm JIS R 2285: 2003. Es ist schwierig, ein Probenstück aus der Wabenstruktur auszuschneiden, aber eine Probe aus demselben Material wie der Teil der Wabenstruktur, dessen Wärmeausdehnungskoeffizient gemessen werden soll, kann separat hergestellt werden und der Wärmeausdehnungskoeffizient der Probe kann dann gemessen werden.
  • Des Weiteren kann die zweite Elektrodenschicht 112a-2 (112b-2) auch als Spannungsrelaxationsschicht wirken, indem der Elastizitätsmodul gesenkt wird. Der Elastizitätsmodul der jeweiligen zweiten Elektrodenschicht kann vorzugsweise 50 GPa oder weniger und bevorzugter 45 GPa oder weniger und noch bevorzugter 35 GPa oder weniger betragen. Der Elastizitätsmodul der jeweiligen zweiten Elektrodenschicht kann jedoch vorzugsweise 2 GPa oder mehr und bevorzugter 3 GPa oder mehr und noch bevorzugter 4 GPa oder mehr betragen, um die Festigkeit aufrecht zu erhalten.
  • In der vorliegenden Erfindung wird der Elastizitätsmodul jeder Elektrode durch das folgende Verfahren gemessen: eine aus demselben Material wie die Elektrodenschicht hergestellte Probe wird vorbereitet und die Biegefestigkeit der Probe wird gemäß einem Vierpunkt-Biegefestigkeitsprüfverfahren wie in der Norm JIS R1601: 2008 definiert gemessen, und ein „Spannungs-Dehnungs-Diagramm‟ wird aus den Messergebnissen erstellt. Eine Steigung der auf diese Weise erhaltenen „Spannungs-Dehnungs-Kurve“ wird berechnet und die Steigung der „Spannungs-Dehnungs-Kurve“ wird als der Elastizitätsmodul definiert.
  • Jede Elektrodenschicht kann vorzugsweise eine Vergleichsbeziehung von t2 ≥ 0,1 mm und bevorzugter t2 ≥ 0,15 mm und noch bevorzugter t2 ≥ 0,2 mm haben, wobei t eine Dicke der zweiten Elektrodenschicht 112a-1 (112b-2) darstellt, um eine wirksame Spannungsrelaxationsfähigkeit zu zeigen. Wenn jedoch die Dicke der zweiten Elektrodenschicht zu groß ist, konzentrieren sich Spannungen an den Endteilen (Abstufungen) der zweiten Elektrodenschicht und es treten tendenziell Risse in der ersten Elektrodenschicht oder in der äußeren Umfangsseitenwand des Wabenstrukturteils auf. Daher kann sie im Hinblick auf die Unterdrückung der Risse vorzugsweise t2 ≤ 2 mm und bevorzugter t2 ≤ 1,5 mm und noch bevorzugter t2 ≤ 1 mm haben.
  • Metallanschluss
  • Ein Paar Metallanschlüsse 103a, 103b ist mit den jeweiligen Elektrodenschichten 112a, 112b über einen oder mehrere Schweißabschnitte 120 verbunden (siehe 2). Durch Reduzieren der verschweißten Fläche des Schweißabschnitts 120 je Abschnitt können Rissbildung und Ablösung aufgrund von Unterschieden in der Wärmeausdehnung unterdrückt werden. Genauer ausgedrückt kann die verschweißte Fläche eines Schweißabschnitts 120 vorzugsweise 50 mm2 oder weniger und bevorzugter 45 mm2 oder weniger und noch bevorzugter 40 mm2 oder weniger und noch bevorzugter 30 mm2 oder weniger betragen. Da jedoch die Verbindungsfestigkeit nicht aufrechterhalten werden kann, wenn die verschweißte Fläche eines Schweißabschnitts 120 zu klein ist, kann die verschweißte Fläche vorzugsweise 2 mm2 oder mehr und bevorzugter 3 mm2 oder mehr und noch bevorzugter 4 mm2 oder mehr betragen.
  • In der vorliegenden Erfindung kann die verschweißte Fläche eines Schweißabschnitts gemessen werden, indem der Metallanschluss von der Elektrodenschicht getrennt wird und der Schweißabschnitt (der geschmolzene Bereich auf der Seite des Metallanschlusses) des Metallanschlusses mit der Elektrodenschicht freigelegt wird. Beispielsweise wird der Metallanschluss oder eine aus demselben Material wie der Metallanschluss hergestellte Referenzplatte in einer vorbestimmten Fläche (beispielsweise 1 mm2) fotografiert und zu Bilddaten umgewandelt und die Anzahl der Pixel des Bildes wird dann durch eine Bildbearbeitungssoftware (beispielsweise Produktname „Photoshop“, erhältlich von Adobe Corporation) extrahiert, um eine Anzahl der Pixel pro Flächeneinheit zu definieren. Dann wird unter denselben Bedingungen der freigelegte Schweißabschnitt fotografiert und in Bilddaten umgewandelt und die Anzahl der Pixel des Schweißabschnitts wird in derselben Weise extrahiert. Die der Anzahl von Pixeln entsprechende Fläche wird aus der vorher definierten Anzahl von Pixeln pro Flächeneinheit errechnet und dies wird als die verschweißte Fläche definiert.
  • In Abhängigkeit von der Größe der Metallanschlüsse 103a, 103b können zwei oder mehr Schweißabschnitte 120 gebildet werden, um die verschweißte Gesamtfläche zu erhöhen, sodass die Verbindungsfestigkeit verbessert werden kann. Genauer ausgedrückt kann die verschweißte Gesamtfläche eines oder mehrerer Schweißabschnitte bei jedem Metallanschluss vorzugsweise 2 mm2 oder mehr und bevorzugter 3 mm2 oder mehr und noch bevorzugter 4 mm2 oder mehr betragen. Wenn andererseits die verschweißte Gesamtfläche übermäßig vergrößert wird, wird die Wärmeschockfestigkeit tendenziell verschlechtert. Daher kann zur Sicherstellung der Wärmeschockfestigkeit die verschweißte Gesamtfläche eines oder mehrerer Schweißabschnitte bei jedem Metallanschluss vorzugsweise 120 mm2 oder weniger und bevorzugter 110 mm2 oder weniger und bevorzugter 100 mm2 oder weniger betragen.
  • Wenn ferner zwei oder mehr Schweißabschnitte 120 für jeden Metallanschluss vorliegen, kann ein Abstand zwischen den benachbarten Schweißabschnitten vorzugsweise auf einem bestimmten Niveau oder darüber gehalten werden, und zwar in Abhängigkeit von den verschweißten Flächen der Schweißabschnitte, um die Verbindungsfestigkeit zu erhöhen, während die Wärmeschockfestigkeit aufrechterhalten wird. Insbesondere ist es bevorzugt, dass eine Beziehung von P ≥ {(A1 + A2) / 2} / 10 erfüllt ist, wobei A1 und A2 jeweils eine verschweißte Fläche der benachbarten Schweißabschnitte darstellen und P einen Abstand zwischen den benachbarten Schweißabschnitten darstellt. D.h., dass benachbarte Schweißabschnitte vorzugsweise einen Abstand von 1/10 oder mehr des Durchschnittswerts der verschweißten Flächen der beiden einhalten können. Die Beziehung P ≥ {(A1 + A2) / 2} / 5 kann vorzugsweise erfüllt sein und die Beziehung P ≥ {(A1 + A2) / 2} / 3,5 kann bevorzugter erfüllt sein und die Beziehung P ≥ {(A1 + A2) / 2} / 2,5 kann noch bevorzugter erfüllt sein. Auch wenn der Abstand zwischen den Schweißabschnitten größer ist, besteht kein spezielles Problem und der Abstand kann in geeigneter Weise unter Berücksichtigung der Größe des Metallanschlusses eingestellt werden.
  • Hier bezieht sich der Abstand P zwischen den benachbarten Schweißabschnitten 120 auf eine Länge eines Teils, in welchem die beiden Schweißabschnitte nicht vorhanden sind, innerhalb eines Liniensegments L, das die Schwerpunkte zwischen dem fraglichen Schweißabschnitt und dem diesem nächstliegenden Schweißabschnitt verbindet (siehe 2). Ferner wird der Abstand P auf der Grundlage der geschmolzenen Flächen auf einer laserbestrahlten Oberfläche ohne Trennen der Metallanschlüsse gemessen.
  • Das Material der jeweiligen Metallanschlüsse unterliegt keiner besonderen Beschränkung, solange es ein Metall ist, und entweder elementares Metall oder eine Legierung können verwendet werden. Vorzugsweise kann es beispielsweise eine Legierung sein, die mindestens ein Metall enthält, das ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Cr, Fe, Co , Ni und Ti, und bevorzugter rostfreier Stahl und eine Fe-Ni-Legierung im Hinblick auf die Korrosionsbeständigkeit, den spezifischen elektrischen Widerstand und den Wärmeausdehnungskoeffizienten.
  • Die Formen und Größen der Metallanschlüsse 103a, 103b sind nicht besonders beschränkt und können in geeigneter Weise so eingestellt werden, dass sie die vorstehend beschriebenen Schweißbedingungen erfüllen, aber die mit den Elektrodenschichten 112a, 112b zu verbindenden Oberflächen können vorzugsweise mit der Oberflächenform der Elektrodenschichten112a, 112b (mit anderen Worten den Formen der Außenflächen der äußeren Umfangsseitenwand, auf welchen die Elektrodenschichten gebildet sind) übereinstimmen, sodass die zu verbindenden Flächen im Hinblick auf die Steigerung der Verbindungsfestigkeit in engen Kontakt mit den Elektrodenschichten 112a, 112b gebracht werden können.
  • Ferner erfordert eine übermäßig große Dicke der Schweißabschnitte der Metallanschlüsse 103a, 103b Zeit für das Verschweißen und erhöht die an die Anschlüsse angelegte Wärmemenge, so dass tendenziell Spannungen auftreten. Daher kann die Dicke vorzugsweise 5 mm oder weniger und bevorzugter 4 mm oder weniger und noch bevorzugter 3 mm oder weniger betragen. Wenn die Dicke der Schweißabschnitte der Metallanschlüsse 103a, 103b zu klein ist, kann die Festigkeit der Anschlüsse nicht aufrechterhalten werden. Daher kann die Dicke vorzugsweise 0,1 mm oder mehr und bevorzugter 0,2 mm oder mehr und noch bevorzugter 0,3 mm oder mehr betragen.
  • Verfahren zum Herstellen einer leitenden Wabenstruktur
  • Nachfolgend wird ein Verfahren zum Herstellen der leitenden Wabenstruktur gemäß der vorliegenden Erfindung beispielhaft beschrieben. In einer Ausführungsform enthält das Verfahren zum Herstellen der Wabenstruktur gemäß der vorliegenden Erfindung einen Schritt A1, in welchem ein ungebrannter Wabenstrukturteil erhalten wird, der mit einer Elektrodenschicht-Bildungspaste versehen ist, und einen Schritt A2, in dem der mit der Elektrodenschicht-Bildungspaste versehene ungebrannte Wabenstrukturteil gebrannt wird, um eine Wabenstruktur zu erhalten, und einen Schritt A3, in dem Metallanschlüsse mit der Wabenstruktur verschweißt werden.
  • In dem Schritt A1 wird ein Wabenformkörper, der ein Vorläufer des Wabenstrukturteils ist, hergestellt, und die Elektrodenschicht-Bildungspaste wird auf die Seitenfläche des Wabenformkörpers aufgetragen, um einen ungebrannten Wabenstrukturteil zu erhalten, der mit der Elektrodenschicht-Bildungspaste versehen ist. Der Wabenformkörper kann gemäß einem Verfahren zur Herstellung eines Wabenformkörpers innerhalb des bekannten Verfahrens zur Herstellung der Wabenstruktur hergestellt werden. Beispielsweise wird zunächst ein Formwerkstoff hergestellt, indem zu Siliciumcarbidpulver (Siliciumcarbid) metallisches Silicium-Pulver (metallisches Silicium), mindestens ein Bindemittel, mindestens ein oberflächenaktiven Stoff, mindestens ein Porenbildner, Wasser und dergleichen hinzugefügt werden. Die Masse des metallischen Siliciums kann bevorzugt von 10 bis 40 Massen-% bezogen auf die Gesamtmasse des Siliciumcarbidpulvers und des metallischen Siliciums betragen. Der mittlere Teilchendurchmesser der Siliciumcarbidteilchen in dem Siliciumcarbidpulver kann vorzugsweise von 3 bis 50 µm und weiter bevorzugt von 3 bis 40 µm betragen. Der mittlere Teilchendurchmesser des metallischen Siliciums (metallischen Silicium-Pulvers) kann bevorzugt von 2 bis 35 µm betragen. Der jeweilige mittlere Teilchendurchmesser der Siliciumcarbidteilchen und des metallischen Siliciums (der metallischen Siliciumteilchen) bezieht sich auf einen arithmetischen mittleren Durchmesser auf Volumenbasis, wenn die Frequenzverteilung der Teilchengröße durch ein Laserbeugungsverfahren gemessen wird. Die Siliciumcarbidteilchen sind feine Teilchen aus Siliciumcarbid, die das Siliciumcarbidpulver bilden, und die metallischen Siliciumteilchen sind feine Teilchen aus metallischem Silicium, die das metallische Silicium-Pulver bilden. Es sei angemerkt, dass dies die Formulierung des Formwerkstoffs ist, wenn der Werkstoff der Wabenstruktur das Verbundmaterial auf Silicium-Siliciumcarbid-Basis ist, und dass kein metallisches Silicium hinzugefügt wird, wenn der Werkstoff der Wabenstruktur Siliciumcarbid ist.
  • Zu den Beispielen für das Bindemittel zählen Methylzellulose, Hydroxypropylmethylzellulose, Hydroxypropoxylzellulose, Hydroxyethylzellulose, Carboxymethylzellulose, Polyvinylalkohol und dergleichen. Darunter ist die Verwendung von Methylzellulose in Kombination mit Hydroxypropoxylzellulose bevorzugt. Der Gehalt des Bindemittels kann bevorzugt von 2,0 bis 10,0 Massen-Teile betragen, wenn die Gesamtmasse des Siliciumcarbidpulvers und des metallischen Silicium-Pulvers 100 Massen-Teile beträgt.
  • Der Wassergehalt kann bevorzugt von 20 bis 60 Massen-Teile betragen, wenn die Gesamtmasse des Siliciumcarbidpulvers und des metallischen Silicium-Pulvers 100 Massen-Teile beträgt.
  • Zu Beispielen des verwendeten oberflächenaktiven Stoffes zählen Ethylenglykol, Dextrin, Fettsäure-Seife, Polyalkohol und dergleichen. Diese können allein oder in Kombination von zwei oder mehr Mitteln verwendet werden. Der Gehalt des oberflächenaktiven Stoffes kann bevorzugt von 0,1 bis 2,0 Massen-Teile betragen, wenn die Gesamtmasse des Siliciumcarbidpulvers und des metallischen Silicium-Pulvers 100 Massen-Teile beträgt.
  • Der Porenbildner unterliegt keiner besonderen Einschränkung, solange er nach dem Brennen Poren bildet, und umfasst beispielsweise Graphit, Stärken, schäumbare Harze, wasserabsorbierende Harze, Silica-Gel und dergleichen. Der Gehalt des Porenbildners kann bevorzugt von 0,5 bis 10,0 Massen-Teile betragen, wenn die Gesamtmasse des Siliciumcarbidpulvers und des metallischen Silicium-Pulvers 100 Massen-Teile beträgt. Der mittlere Teilchendurchmesser des Porenbildners kann bevorzugt von 10 bis 30 µm betragen. Wenn er kleiner als 10 µm ist, werden Poren möglicherweise nicht ausreichend gebildet. Wenn er größer als 30 µm ist, kann der Porenbildner eine Verstopfung des Formwerkzeugs während des Formvorgangs verursachen. Der mittlere Teilchendurchmesser des Porenbildners bezieht sich auf einen arithmetischen mittleren Durchmesser auf Volumenbasis, wenn die Frequenzverteilung der Teilchengröße durch das Laserbeugungsverfahren gemessen wird. Wenn der Porenbildner das wasserabsorbierende Harz ist, bezieht sich der mittlere Teilchendurchmesser des Porenbildners auf den mittleren Teilchendurchmesser nach der Absorption von Wasser.
  • Anschließend wird der resultierende Formwerkstoff geknetet, um einen Grünkörper zu bilden, und der Grünkörper wird dann einem Strangpressvorgang unterzogen, um einen Wabenformkörper zu bilden. Beim Strangpressen kann ein Formwerkzeug mit einer gewünschten allgemeinen Form, Wabenform, Trennwanddicke, Wabendichte und dergleichen verwendet werden. Vorzugsweise wird der resultierende Wabenformkörper dann der Trocknung unterzogen. Wenn die Länge in Richtung der Mittelachse des Wabenformkörpers nicht eine gewünschte Länge ist, können die beiden Unterteile des Wabenformkörpers auf die gewünschte Länge zugeschnitten werden. Der getrocknete Wabenformkörper wird als ein „Waben-Trockenkörper“ bezeichnet.
  • Dann wird eine Elektrodenschicht-Bildungspaste zum Bilden der Elektrodenschichten vorbereitet. Die Elektrodenschicht-Bildungspaste kann gebildet werden, indem in geeigneter Weise verschiedene Zusatzstoffe zu einem Rohmaterialpulver (Metallpulver, Keramikpulver und dergleichen) hinzugefügt werden, das gemäß der erforderlichen Eigenschaften der Elektrodenschichten gemischt wurde, und diese geknetet werden. Wenn die Elektrodenschicht einen geschichteten Aufbau hat, wird die Verbindungsfestigkeit zwischen den Metallanschlüssen und den Elektrodenschichten tendenziell verbessert, indem der mittlere Teilchendurchmesser des Metallpulvers in der Paste für die zweite Elektrodenschicht im Vergleich zu dem mittleren Teilchendurchmesser des Metallpulvers in der Paste für die erste Elektrodenschicht erhöht wird. Der mittlere Teilchendurchmesser des Metallpulvers bezieht sich auf einen arithmetischen mittleren Durchmesser auf Volumenbasis, wenn die Frequenzverteilung der Teilchengröße durch das Laserbeugungsverfahren gemessen wird.
  • Die resultierende Elektrodenschicht-Bildungspaste wird auf die Seitenfläche des Wabenformkörpers (typischerweise des Waben-Trockenkörpers) aufgetragen, um einen ungebrannten Wabenstrukturteil mit der Elektrodenschicht-Bildungspaste zu erhalten. Das Verfahren zum Herstellen der Elektrodenschicht-Bildungspaste und das Verfahren zum Auftragen der Elektrodenschicht-Bildungspaste auf den Wabenformkörper können gemäß dem bekannten Verfahren zum Herstellen der Wabenstruktur ausgeführt werden. Um in diesem Fall einen geringeren spezifischen elektrischen Widerstand der Elektrodenschichten gegenüber demjenigen des Wabenstrukturteils bereitzustellen, kann das Inhaltsverhältnis des Metalls im Vergleich zu dem Wabenstrukturteil erhöht werden oder kann der Teilchendurchmesser der Metallteilchen verringert werden.
  • Als Variante des Verfahrens zum Herstellen der Wabenstruktur kann in Schritt A1 der Waben-Formkörper gebrannt werden, bevor die Elektrodenschicht-Bildungspaste aufgetragen wird. D.h., dass bei dieser Variante der Waben-Formkörper gebrannt wird, um einen gebrannten Wabenkörper herzustellen, und die Elektrodenschicht-Bildungspaste anschließend auf den gebrannten Wabenkörper aufgetragen wird.
  • In Schritt A2 wird der mit der Elektrodenschicht-Bildungspaste versehene ungebrannte Wabenstrukturteil gebrannt, um eine Wabenstruktur zu erhalten. Vor der Durchführung des Brennvorgangs kann der mit der Elektrodenschicht-Bildungspaste versehene ungebrannte Wabenstrukturteil getrocknet werden. Ferner kann vor dem Brennen ein Entfettungsvorgang durchgeführt werden, um das Bindemittel und dergleichen zu entfernen. Das Brennen kann vorzugsweise durchgeführt werden, indem der Wabenformkörper in einer inerten Atmosphäre wie Stickstoff oder Argon bei 1400 bis 1500 °C 1 bis 20 Stunden lang erwärmt wird. Nach dem Brennen kann vorzugsweise eine Oxidationsbehandlung bei 1200 bis 1350 °C 1 bis 10 Stunden lang durchgeführt werden, um die Haltbarkeit zu verbessern. Die Verfahren zum Entfetten und Brennen unterliegen keiner besonderen Einschränkung und können unter Verwendung eines elektrischen Ofens, eines Gasofens oder dergleichen ausgeführt werden.
  • In Schritt A3 wird ein Paar Metallanschlüsse auf die Elektrodenschichten der Wabenstruktur geschweißt. Die Schweißbedingungen können in geeigneter Weise eingestellt werden, um die Bedingungen im Hinblick auf die verschweißte Fläche und den Abstand zwischen den benachbarten Schweißabschnitten zu erfüllen, die vorstehend erwähnt wurden. Zu den nicht einschränkenden Beispielen des Schweißverfahrens zählen beispielsweise Laser-Schweißen von der Seite des Metallanschlusses im Hinblick auf die Steuerung der verschweißten Fläche und die Wirtschaftlichkeit der Produktion. Die Laserleistung kann in diesem Fall beispielsweise von 0,2 bis 20 kW/mm2 betragen, obgleich dies von dem Material und der Dicke der Metallanschlüsse abhängig ist.
  • BEISPIELE
  • Nachfolgend werden zum besseren Verständnis der vorliegenden Erfindung und ihrer Vorteile Beispiele erläutert, aber die vorliegende Erfindung ist nicht auf diese Beispiele beschränkt.
  • Beispiel 1
  • Herstellung des säulenförmigen Grünkörpers
  • Ein Keramikrohmaterial wurde durch Mischen von Siliciumcarbidpulver (SiC) und metallischem Silicium-Pulver (Si) in einem Massenverhältnis von 80 : 20 hergestellt. Zu dem Keramikrohmaterial wurden Hydroxypropylmethylzellulose als Bindemittel und ein wasserabsorbierendes Harz als Porenbildner sowie Wasser zugegeben, um ein Formmaterial zu bilden. Der Formwerkstoff wurde anschließend durch einen Vakuum-Grünkörperkneter geknetet, um einen zylindrischen Grünkörper herzustellen. Der Gehalt des Bindemittels betrug 7 Massen-Teile, wenn die Gesamtmenge von Siliciumcarbidpulver (SiC) und metallischem Silicium-Pulver (Si) 100 Massen-Teile betrug. Der Gehalt des Porenbildners betrug 3 Massen-Teile, wenn die Gesamtmenge von Siliciumcarbidpulver (SiC) und metallischem Silicium-Pulver (Si) 100 Massen-Teile betrug. Der Gehalt von Wasser betrug 42 Massen-Teile, wenn die Gesamtmenge von Siliciumcarbidpulver (SiC) und metallischem Silicium-Pulver (Si) 100 Massen-Teile betrug. Der mittlere Teilchendurchmesser des Siliciumcarbidpulvers betrug 20 µm und der mittlere Teilchendurchmesser des metallischen Silicium-Pulvers betrug 6 µm. Der mittlere Teilchendurchmesser des Porenbildners betrug 20 µm. Der jeweilige mittlere Teilchendurchmesser von Siliciumcarbid, metallischem Silicium und Porenbildner bezieht sich auf einen arithmetischen mittleren Durchmesser auf Volumenbasis, wenn die Frequenzverteilung der Teilchengröße durch das Laserbeugungsverfahren gemessen wird.
  • Herstellung des Waben-Trockenkörpers
  • Der resultierende säulenförmigen Grünkörper wurde unter Verwendung einer Strangpressmaschine mit einem gitterartigen Formwerkzeug geformt, so dass ein zylindrischer Wabenformkörper mit Waben entstand, die in dem zu der Durchflusswegwichtung der Waben senkrechten Querschnitt jeweils eine quadratische Form hatten. Der Wabenformkörper wurde durch Hochfrequenz-Induktionserwärmung getrocknet und anschließend bei 120 °C unter Verwendung eines Heißlufttrockners 2 Stunden lang weiter getrocknet, und beide Grundflächen wurden in einem vorbestimmten Ausmaß beschnitten, um einen Waben-Trockenkörper herzustellen.
  • Herstellung der Bildungspaste für die erste Elektrodenschicht
  • Eine Bildungspaste für die erste Elektrodenschicht wurde hergestellt, indem Tantalsilicidpulver (TaSi2), metallisches Silicium-Pulver (Si), Siliciumcarbidpulver (SiC), Methylzellulose, Glycerin und Wasser unter Verwendung eines Planeten-Zentrifugalmischers gemischt wurden. Das TaSi2-Pulver, das Si-Pulver und das SiC-Pulver wurden dergestalt gemischt, dass das Volumenverhältnis TaSi2-Pulver: Si-Pulver: SiC-Pulver = 50 : 30 : 20 betrug. Ferner betrug auf der Basis der Gesamtsumme von 100 Massenteilen des TaSi2-Pulvers, des Si-Pulvers und des SiC-Pulvers der Gehalt von Methylzellulose 0,5 Massenteile, der Gehalt von Glycerin 10 Massenteile und der Gehalt von Wasser 38 Massenteile. Der mittlere Teilchendurchmesser des Tantansilicidpulvers betrug 7 µm. Der mittlere Teilchendurchmesser des metallischen Siliciumspulvers betrug 6 µm. Der mittlere Teilchendurchmesser des Siliciumcarbidpulvers betrug 35 µm. Diese mittleren Teilchendurchmesser beziehen sich auf einen arithmetischen mittleren Durchmesser auf Volumenbasis, wenn die Frequenzverteilung der Teilchengrößen durch das Laserbeugungsverfahren gemessen wird.
  • Herstellung der Bildungspaste für die zweite Elektrodenschicht
  • Eine Bildungspaste für die zweite Elektrodenschicht wurde hergestellt, indem Chromsilicidpulver (CrSi2), metallisches Silicium-Pulver (Si), Methylzellulose, Glycerin und Wasser unter Verwendung eines Planeten-Zentrifugalmischers gemischt wurden. Dabei wurden das CrSi2-Pulver und das Si-Pulver dergestalt gemischt, dass das Volumenverhältnis CrSi2-Pulver : Si-Pulver = 90 : 10 betrug. Ferner betrug auf der Basis der Gesamtsumme von 100 Massenteilen des CrSi2-Pulvers und des Si-Pulvers der Gehalt von Methylzellulose 0,5 Massenteile, der Gehalt von Glycerin 10 Massenteile und der Gehalt von Wasser 38 Massenteile. Der mittlere Teilchendurchmesser des Chromsilicidpulvers betrug 7 µm. Der mittlere Teilchendurchmesser des metallischen Siliciumspulvers betrug 6 µm.
  • Auftragen der Elektrodenschicht-Bildungspaste
  • Die Bildungspaste für die erste Elektrodenschicht wurde auf die Außenfläche der äußeren Umfangsseitenwand des Waben-Trockenkörpers an zwei Positionen aufgetragen, die einander über die Mittelachse gegenüberliegen (θ = 180° in 1). Jeder aufgetragene Abschnitt wurde in Form eines Bandes über die gesamte Länge zwischen den beiden Grundflächen des Waben-Trockenkörpers dergestalt gebildet, dass der Mittelpunktwinkel α in dem zu der Durchflusswegrichtung der Waben senkrechten Querschnitt 90° betrug. Dann wurde die Bildungspaste für die zweite Elektrodenschicht nur auf die Bereiche aufgetragen, die zum Verschweißen der Metallanschlüsse erforderlich waren, so dass die aufgetragenen Abschnitte der Bildungspaste für die erste Elektrodenschicht teilweise bedeckt wurden. Der Waben-Trockenkörper wurde nach dem Auftragen der Bildungspasten für die erste und die zweite Elektrodenschicht bei 120 °C getrocknet, um einen ungebrannten Wabenstrukturteil zu erhalten, der mit der Elektrodenschicht-Bildungspaste versehen war.
  • Brennen
  • Der mit der Elektrodenschicht-Bildungspaste versehene ungebrannte Wabenstrukturteil wurde dann in einer Atmosphäre bei 550 °C 3 Stunden lang entfettet. Der entfettete und ungebrannte Wabenstrukturteil mit der Elektrodenschicht-Bildungspaste wurde gebrannt und oxidiert, um eine Wabenstruktur herzustellen. Das Brennen wurde in einer Argonatmosphäre bei 1450 °C 2 Stunden lang durchgeführt. Die Oxidationsbehandlung wurde in der Atmosphäre bei 1300 °C 1 Stunde lang durchgeführt.
  • Die Wabenstruktur hatte kreisförmige Grundflächen jeweils mit einem Durchmesser von 100 mm und einer Höhe (einer Länge in Richtung des Durchflusswegs der Waben) von 120 mm. Die Wabendichte betrug 93 Waben/cm2, die Dicke der jeweiligen Trennwände betrug 101,6 mm, die Porosität der Trennwände betrug 45 % und der mittlere Porendurchmesser der Trennwände betrug 8,6 µm. Die Dicke der ersten Elektrodenschicht und der zweiten Elektrodenschicht entsprachen den in Tabelle 1 angegebenen Werten. Die spezifischen elektrischen Widerstände bei 400 °C des Wabenstrukturteils, der ersten Elektrodenschicht und der zweiten Elektrodenschicht wurden durch das Vier-Klemmen-Verfahren unter Verwendung von Proben gemessen, die aus denselben Materialien wie der Wabenstrukturteil, die erste Elektrodenschicht und die zweite Elektrodenschicht hergestellt waren, und wurden mit 5 Ωcm, 0,01 Ωcm bzw. 0,001 Ωcm festgestellt.
  • Verschweißen des Metallanschlusses
  • Die jeweiligen, aus SUS hergestellten plattenförmigen Metallanschlüsse (Abmessung: 30 mm × 50 mm × 0,5 mm) wurden auf die zweite Elektrodenschicht der jeweiligen Elektrodenschicht der Wabenstruktur geschweißt, die unter den vorstehend beschriebenen Herstellungsbedingungen erhalten wurde, indem die Seite jedes Metallanschlusses mit Laser punktförmig oder linear unter den in Tabelle 1 angegebenen Bedingungen gemäß der Prüfnummer unter Verwendung einer Lichtleiter-Laserschweißmaschine bestrahlt wurde. Bei der linearen Bestrahlung war die Linienbreite 2 mm. Die jeweiligen Metallanschlüsse wurden verwendet, nachdem jeder Metallanschluss zuvor einer Biegung entlang der gekrümmten Oberfläche der äußeren Umfangsseitenwand der Wabenstruktur unterzogen wurde. Die Bedingungen der Laserbestrahlungen waren dergestalt, dass eine Laserleistung 1 kW betrug und eine Laserleistung je Strahlfläche etwa 0,6 kW/mm2 . Die Schweißbedingungen der Metallanschlüsse an den jeweiligen Elektrodenschichten waren identisch.
  • In Tabelle 1 bedeutet der Ausdruck „Anzahl der Schweißabschnitte (Anzahl/jede Seite)“ die Anzahl der Schweißabschnitte in jeder Elektrodenschicht. Der Ausdruck „Abstand zwischen Schweißabschnitten“ bedeutet den Abstand P zwischen benachbarten Schweißabschnitten, wenn zwei oder mehr Schweißabschnitte vorhanden sind (siehe 2). Der Ausdruck „eine verschweißte Fläche“ bezieht sich auf die verschweißte Fläche je Abschnitt. Der Ausdruck „verschweißte Gesamtfläche pro Anschluss“ bezieht sich auf die verschweißte Gesamtfläche jedes Anschlusses des Paares der Metallanschlüsse. Die Definition von „{(A1 + A2) / 2} / 10“ entspricht der vorstehenden Beschreibung und wird berechnet, wenn zwei oder mehr Schweißabschnitte vorhanden sind. Da in diesem Fall in den hier veranschaulichten Beispielen und Vergleichsbeispielen die verschweißten Flächen in den jeweiligen Schweißabschnitten identisch sind, entspricht A1 A2.
  • Vorhandensein oder Fehlen von Rissen während des Schweißens
  • Ob während des Verschweißens der Metallanschlüsse unter den vorstehend beschriebenen Bedingungen Risse nahe den Schweißabschnitten der Wabenstruktur auftraten oder nicht, wurde mittels eines Vergrößerungsglases mit einer Vergrößerung von 40 untersucht. Fälle, in welchen kein Riss erzeugt wurde, wurden mit „kein“ bezeichnet, und Fälle, in welchen ein Riss erzeugt wurde, wurden als „gerissen“ bezeichnet. Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 aufgeführt.
  • Prüfung der Verbindungsfestigkeit
  • Jeder unter den vorstehend beschriebenen Bedingungen verschweißte Metallanschluss wurde in Übereinstimmung mit der Ablösungsprüfung gemäß JIS Z 3144: 2013 abgelöst und der abgelöste Teil wurde bei allen Schweißabschnitten untersucht. Bei jeder Probe wurde dann, wenn die Ablösung aller Schweißabschnitte mit dem Bruch des Wabenstrukturteils oder der Elektrodenschicht verbunden war, festgestellt, dass an der Grenzfläche zwischen dem Metallanschluss und der Elektrodenschicht eine hohe Verbindungsfestigkeit vorlag, was mit „OK“ bezeichnet wurde. Wenn andererseits die Ablösung nicht mit dem Bruch des Wabenstrukturteils oder der Elektrodenschicht verbunden war und mindestens ein Schweißabschnitt an der Grenzfläche zwischen dem Metallanschluss und der Elektrodenschicht erzeugt wurde, wurde festgestellt, dass eine geringe Verbindungsfestigkeit an der Grenzfläche zwischen dem Metallanschluss und der Elektrodenschicht vorlag, was mit „NA“ bezeichnet wurde. Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 aufgeführt.
  • Wärmeschockfestigkeit
  • Die mit den Metallanschlüssen versehene Wabenstruktur, die unter den vorstehend beschriebenen Herstellungsbedingungen erhalten wurde, wurde einem Erwärmungs- und Abkühlungstest unter Verwendung einer „Propangasbrenner-Prüfvorrichtung, die mit einem Metallgehäuse zur Unterbringung der Wabenstruktur und einem Propangasbrenner versehen war, der ein Heizgas in das Metallgehäuse einleiten kann“, unterzogen. Das Heizgas war ein Verbrennungsgas, das durch Verbrennung von Propangas mit dem Gasbrenner (dem Propangasbrenner) erzeugt wurde. Die Wärmeschockfestigkeit wurde dann bewertet, indem bestätigt wurde, ob mit dem vorstehend beschriebenen Erwärmungs- und Abkühlungstest ein Riss in der Wabenstruktur erzeugt wurde oder nicht. Insbesondere wurde zunächst die resultierende Wabenstruktur in dem Metallgehäuse der Propangasbrenner-Prüfvorrichtung untergebracht (eingeschlossen). Das Gas (Verbrennungsgas), das von dem Propangasbrenner erwärmt wurde, wurde in das Metallgehäuse eingeleitet, sodass es durch das Innere der Wabenstruktur floss. Die Temperaturbedingung (die Einlassgas-Temperaturbedingung) des in das Metallgehäuse fließenden Heizgases wurde wie folgt eingestellt: zunächst wurde die Temperatur in 5 Minuten auf 900 °C erhöht, 10 Minuten lang auf 900 °C gehalten und anschließend in 5 Minuten auf 100 °C abgekühlt, 10 Minuten lang auf 100 °C gehalten und anschließend auf Raumtemperatur abgekühlt. Dann wurde das Vorhandensein oder Fehlen von Rissen in der äußeren Umfangsseitenwand der Wabenstruktur visuell bestätigt. Wenn kein Riss bestätigt wurde, wurde festgestellt, dass die geprüfte Wabenstruktur die Prüfung der Wärmeschockfestigkeit bestanden hatte. Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 aufgeführt. Ein Fall, in welchem in vier oder mehr von fünf Proben kein Riss beobachtet wurde, wurde mit „OK“ bezeichnet, und ein Fall, in welchem Risse in zwei oder mehr von fünf Proben beobachtet wurden, wurde mit „NA“ bezeichnet.
  • Linearer Wärmeausdehnungskoeffizient
  • Der lineare Wärmeausdehnungskoeffizient (WAK) jeweils der ersten Elektrodenschicht und der zweiten Elektrodenschicht wurde durch das folgende Verfahren gemessen. Proben der ersten Elektrodenschicht und der zweiten Elektrodenschicht zum Messen des linearen Wärmeausdehnungskoeffizienten wurden hergestellt, indem sie aus den mit den Metallanschlüssen versehenen Wabenstrukturen, die unter den vorstehend beschriebenen Herstellungsbedingungen erhalten wurden, ausgeschnitten wurden. Die Größe jeder Probe war eine Höhe von 0,2 mm × einer Breite von 4 mm × einer Länge von 50 mm. Der lineare Wärmeausdehnungskoeffizient von 25 °C bis 800 °C jeder hergestellten Probe wurde in Übereinstimmung mit der Norm JIS R 1618: 2004 unter Verwendung einer Meßvorrichtung für den linearen Wärmeausdehnungskoeffizienten „TD 5000 S (Handelsname)“, erhältlich von Bruker AXS GmbH, gemessen. Der gemessene Wert wurde als der Wärmeausdehnungskoeffizient (× 10-6 (1/K)) jeweils der ersten Elektrodenschicht und der zweiten Elektrodenschicht ermittelt. Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 aufgeführt. Ferner wurde ein Teil der äußeren Umfangsseitenwand aus der Wabenstruktur ausgeschnitten und der Wärmeausdehnungskoeffizient wurde durch denselben Vorgang gemessen, wobei sich zeigte, dass der Wärmeausdehnungskoeffizient 4.5 × 10-6 (1/K) war.
  • Der Wärmeausdehnungskoeffizient (WAK) jedes Metallanschlusses wurde durch das folgende Verfahren gemessen. Ein aus demselben Material wie die jeweiligen mit der Wabenstruktur verschweißten Metallanschlüsse hergestelltes Metall wurde bearbeitet, um eine Probenstück mit einer Höhe von 0,2 mm × einer Breite von 4 mm × einer Länge von 50 mm herzustellen. Der Wärmeausdehnungskoeffizient von 25 °C bis 800 °C jedes Probenstücks wurde in Übereinstimmung mit der Norm JIS Z 2285: 2003 unter Verwendung einer Meßvorrichtung für den linearen Wärmeausdehnungskoeffizienten „TD 5000 S (Handelsname)“, erhältlich von Bruker AXS GmbH, gemessen. Der gemessene Wert wurde als der Wärmeausdehnungskoeffizient jedes Metallanschlusses (× 10-6 (1/K)) ermittelt. Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 aufgeführt.
  • Elastizitätsmodul
  • Der Elastizitätsmodul jeweils der ersten Elektrodenschicht und der zweiten Elektrodenschicht wurde durch den folgenden Vorgang gemessen. Jeweilige Probenstücke aus demselben Material wie jeweils die erste Elektrodenschicht und die zweite Elektrodenschicht wurden hergestellt und die Biegefestigkeit jedes Probenstücks wurde gemäß einem Vierpunkt-Biegefestigkeitsversuch, der in der Norm JIS R1601: 2008 definiert ist, gemessen. Ein „Spannungs-Dehnungs-Diagramm“ wurde aus den Messergebnissen erstellt. Eine Steigung der auf diese Weise erhaltenen „Spannungs-Dehnungs-Kurve“ wurde berechnet und die Steigung der „Spannungs-Dehnungs-Kurve“ wurde als der Elastizitätsmodul ermittelt.
  • Beispiele 2 bis 19, Vergleichsbeispiele 1 bis 3
  • Ein Waben-Trockenkörper wurde durch denselben Vorgang wie in Beispiel 1 hergestellt. Die Herstellung einer Elektrodenschicht-Bildungspaste, das Auftragen der Elektrodenschicht-Bildungspaste, Brennen und Verschweißen der Metallanschlüsse wurde anschließend durch dieselben Vorgänge wie in Beispiel 1 durchgeführt, um eine mit den Metallanschlüssen versehene Wabenstruktur herzustellen, mit der Ausnahme, dass die Bedingungen der Elektrodenschicht und die Schweißbedingungen entsprechend den Probennummern gemäß den Angaben in Tabelle 1 geändert wurden.
  • Der lineare Wärmeausdehnungskoeffizient (WAK) der zweiten Elektrodenschicht wurde durch Verändern der Verhältnisse des Gehalts von Chromsilicidpulver (CrSi2) und metallischem Silicium-Pulver (Si) eingestellt. Der Wärmeausdehnungskoeffizient wird erhöht, indem im Vergleich zu Beispiel 1 das Gehaltsverhältnis von CrSi2 erhöht wurde, und im Gegensatz dazu reduziert, in dem das Gehaltsverhältnis von CrSi2 verringert wurde.
  • Beispiel 20
  • Ein ungebrannter Wabenstrukturteil mit einer Elektrodenschicht-Bildungspaste wurde gemäß dem gleichen Verfahren wie in Beispiel 1 erhalten, mit der Ausnahme, dass die Volumenverhältnisse von TaSi2-Pulver, Si-Pulver und SiC-Pulver in der Bildungspaste der ersten Elektrodenschicht zu TaSi2-Pulver: Si-Pulver: SiC -Pulver = 40 : 40 : 20 geändert wurden, und die Dicke der ersten Elektrodenschicht wurde wie in Tabelle 1 gezeigt verändert und die zweite Elektrodenschicht wurde nicht gebildet. Der ungebrannte Wabenstrukturteil mit der Elektrodenschicht-Bildungspaste wurde dann unter denselben Bedingungen wie in Beispiel 1 entfettet, gebrannt und oxidiert, um eine Wabenstruktur zu erhalten. An der ersten Elektrodenschicht wurde unter den in Tabelle 1 gezeigten Bedingungen durch denselben Vorgang wie in Beispiel 1 eine Laserschweißung durchgeführt, um eine mit Metallanschlüssen versehene Wabenstruktur zu bilden, mit der Ausnahme, dass das Material der Metallanschlüsse zu Invar® (Fe-Ni-Legierung) geändert wurde.
  • Die mit den Metallanschlüssen versehene Wabenstruktur gemäß den jeweiligen Probenstücken wurde einer Untersuchung des Vorhandenseins oder des Fehlens von Rissen während des Schweißvorgangs, einer Untersuchung des Vorhandenseins oder des Fehlens einer Anschlussablösung, der Prüfung der Wärmeschockfestigkeit, den Messungen des Wärmeausdehnungskoeffizienten und des Elastizitätsmoduls gemäß denselben Verfahren wie in Beispiel 1 unterzogen. Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 aufgeführt. Tabelle 1-1
    Testnummer Anzahl der Schweißabschnitte [Anzahl/jede Seite] Schweißabschnitt Abstand zwischen Schweißabschnitten [mm] Eine verschweißte Fläche [mm2] Verschweißte Gesamtfläche pro Anschluss [mm2] {(A1 + A2) / 2} /10
    Form Anordnung
    Beispiel 1 1 punktförmig - - 2 2 -
    Beispiel 2 1 Linear - - 20 20 -
    Beispiel 3 1 Linear - - 50 50 -
    Beispiel 4 20 punktförmig versetzt 2 2 40 02
    Beispiel 5 20 punktförmig versetzt 0.2 2 40 02
    Beispiel 6 60 punktförmig versetzt 0.2 2 120 02
    Beispiel 7 5 Linear Parallel 10 20 100 2
    Beispiel 8 5 Linear Parallel 2 20 100 2
    Beispiel 9 2 Linear Parallel 20 50 100 5
    Beispiel 10 2 Linear Parallel 5 50 100 5
    Beispiel 11 3 Linear Parallel 5 30 90 3
    Beispiel 12 2 Linear Parallel 5 40 80 4
    Beispiel 13 5 Linear Parallel 10 20 100 2
    Beispiel 14 5 Linear Parallel 1 20 100 2
    Beispiel 15 2 Linear Parallel 3 50 100 5
    Beispiel 16 7 Linear Parallel 2 20 140 2
    Beispiel 17 3 Linear Parallel 5 50 150 5
    Beispiel 18 5 Linear Parallel 10 20 100 2
    Beispiel 19 5 Linear Parallel 10 20 100 2
    Beispiel 20 1 Linear - - 20 20 -
    Vergleichsbeispiel 1 1 punktförmig - - 1 1 -
    Vergleichsbeispiel 2 10 punktförmig versetzt 1 1 10 0.1
    Vergleichsbeispiel 3 1 Linear Parallel - 60 60 -
    Tabelle 1-2
    Testnummer WAK der ersten Elektrodenschicht [× 10-6 ( 1/k)] Dicke der ersten Elektrodenschicht Elastizitätsmodul der ersten Elektrodenschicht WAK der zweiten Elektrodenschicht [× 10-6 (1/k)] Dicke der zweiten ElektrodenSchicht Elastizitätsmodul der zweiten Elektrodenschicht WAK des Metallanschlusses [× 10-6 (1/K)] Dicke des Metallanschlusses
    [mm] [GPa] [mm] [GPa] [mm]
    Beispiel 1 7 0.25 20 10 0.5 25 12 0.5
    Beispiel 2 7 0.25 20 10 0.5 25 12 0.5
    Beispiel 3 7 0.25 20 10 0.5 25 12 0.5
    Beispiel 4 7 0.25 20 10 0.5 25 12 0.5
    Beispiel 5 7 0.25 20 10 0.5 25 12 0.5
    Beispiel 6 7 0.25 20 10 0.5 25 12 0.5
    Beispiel 7 7 0.25 20 10 0.5 25 12 0.5
    Beispiel 8 7 0.25 20 10 0.5 25 12 0.5
    Beispiel 9 7 0.25 20 10 0.5 25 12 0.5
    Beispiel 10 7 0.25 20 10 0.5 25 12 0.5
    Beispiel 11 7 0.25 20 10 0.5 25 12 0.5
    Beispiel 12 7 0.25 20 10 0.5 25 12 0.5
    Beispiel 13 7 0.25 20 9 0.5 25 12 0.5
    Beispiel 14 7 0.25 20 10 0.5 25 12 0.5
    Beispiel 15 7 0.25 20 10 0.5 25 12 0.5
    Beispiel 16 7 0.25 20 10 0.5 25 12 0.5
    Beispiel 17 7 0.25 20 10 0.5 25 12 0.5
    Beispiel 18 7 0.25 20 7 0.5 25 12 0.5
    Beispiel 19 7 0.25 20 12 0.5 25 12 0.5
    Beispiel 20 6 0.50 20 - - - 8 0.5
    Vergleichsbeispiel 1 7 0.25 20 10 0.5 25 12 0.5
    Vergleichsbeispiel 2 7 0.25 20 10 0.5 25 12 0.5
    Vergleichsbeispiel 3 7 0.25 20 10 0.5 25 12 0.5
    Tabelle 1-3
    Testnummer Verbindungsfestigkeit an der Grenzfläche Riss während des Verschweißens Wärmeschockbeständigkeit (Anzahl OK / Anzahl Bewertungen)
    Beispiel 1 OK kein OK (5/5)
    Beispiel 2 OK kein OK (5/5)
    Beispiel 3 OK kein OK (5/5)
    Beispiel 4 OK kein OK (5/5)
    Beispiel 5 OK kein OK (5/5)
    Beispiel 6 OK kein OK (5/5)
    Beispiel 7 OK kein OK (5/5)
    Beispiel 8 OK kein OK (5/5)
    Beispiel 9 OK kein OK (5/5)
    Beispiel 10 OK kein OK (4/5)
    Beispiel 11 OK kein OK (5/5)
    Beispiel 12 OK kein OK (4/5)
    Beispiel 13 OK kein OK (5/5)
    Beispiel 14 OK kein NA
    Beispiel 15 OK kein NA
    Beispiel 16 OK kein NA
    Beispiel 17 OK kein NA
    Beispiel 18 OK kein NA
    Beispiel 19 OK kein NA
    Beispiel 20 OK kein OK (5/5)
    Vergleichsbeispiel 1 NA kein -
    Vergleichsbeispiel 2 NA kein -
    Vergleichsbeispiel 3 OK gerissen -
  • Erörterung
  • In den Beispielen 1 bis 20, bei welchen die verschweißte Fläche eines Schweißabschnitts angemessen war, trat während des Schweißvorgangs keine Ablösung des Anschlusses auf und in der Wabenstruktur wurde kein Riss erzeugt. Insbesondere in den Beispielen 1 bis 13 und 20, bei welchen die verschweißte Gesamtfläche bei jedem Anschluss, der Abstand zwischen den Schweißabschnitten und der Wärmeausdehnungskoeffizient angemessen waren, war auch die Wärmeschockfestigkeit hervorragend.
  • Beispielsweise war in Beispiel 8 die Beziehung P ≥ {(A1 + A2) / 2} / 10 erfüllt, so dass die Wärmeschockfestigkeit im Vergleich zu Beispiel 14 verbessert war, bei welchem eine verschweißte Fläche und die verschweißte Gesamtfläche pro Anschluss gleich wie in Beispiel 8 waren. In jedem der Beispiele 9 und 10 war die Beziehung P ≥ {(A1 + A2) / 2} / 10 erfüllt, so dass die Wärmeschockfestigkeit im Vergleich zu Beispiel 15 verbessert war, bei welchem eine verschweißte Fläche und die verschweißte Gesamtfläche pro Anschluss gleich wie in den Beispielen 9 und 10 waren.
  • In Beispiel 8 wurde die verschweißte Gesamtfläche pro Anschluss ordnungsgemäß eingestellt, sodass die Wärmeschockfestigkeit im Vergleich zu Beispiel 16 verbessert war. In Beispiel 10 wurde die verschweißte Gesamtfläche pro Anschluss ordnungsgemäß eingestellt, sodass die Wärmeschockfestigkeit im Vergleich zu Beispiel 17 verbessert war.
  • In Beispiel 7 war die Beziehung A < B < C erfüllt, worin A den Wärmeausdehnungskoeffizienten der ersten Elektrodenschicht darstellt, B den Wärmeausdehnungskoeffizienten der zweiten Elektrodenschicht darstellt und C den Wärmeausdehnungskoeffizienten des Metallanschlusses darstellt, so dass die Wärmeschockfestigkeit im Vergleich zu Beispiel 18 und Beispiel 19 verbessert war. Andererseits war in jedem von Vergleichsbeispiel 1 und Vergleichsbeispiel 2 die verschweißte Fläche eines Schweißabschnitts zu klein, sodass der Anschluss sich während des Schweißens ablöste. In Vergleichsbeispiel 3 war im Gegensatz dazu die verschweißte Fläche eines Schweißabschnitts zu groß, sodass während des Schweißens Risse in der Wabenstruktur auftraten.
  • Bezugszeichenliste
    • 100
    leitende Wabenstruktur
    101
    Wabenstrukturkörper
    102
    äußere Umfangsseitenwand
    103a, 103b
    Metallanschluss
    104
    erste Grundfläche
    106
    zweite Grundfläche
    108
    Wabe
    109
    Außenfläche
    110
    Trennwand
    112a, 112b
    Elektrodenschicht
    116
    vorspringender Teil
    117
    obere Oberfläche des vorspringenden Teils
    120
    Schweißabschnitt
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Nicht-Patentliteratur
    • Norm JIS R 1618: 2004 [0046, 0083]
    • Norm JIS R 2285: 2003 [0046]
    • JIS R1601: 2008 [0048]
    • Norm JIS Z 2285: 2003 [0084]
    • Norm JIS R1601: 2008 [0085]

Claims (6)

  1. Leitende Wabenstruktur, enthaltend: einen säulenförmigen Keramik-Wabenstrukturteil, der eine äußere Umfangsseitenwand und Trennwände aufweist, die jeweils innerhalb der äußeren Umfangsseitenwand angeordnet sind und eine Vielzahl von Waben bilden, die von einer Grundfläche zu der anderen Grundfläche durchdringen und Durchflusswege bilden; ein Paar Elektrodenschichten, die auf einer Außenfläche der äußeren Umfangsseitenwand quer über eine Mittelachse des Wabenstrukturteils angeordnet sind; und ein Paar Metallanschlüsse, die mit den jeweiligen Elektrodenschichten über einen oder mehrere Schweißabschnitte verbunden sind, wobei jeder des einen oder der mehreren Schweißabschnitte eine verschweißte Fläche von 2 bis 50 mm2 umfasst.
  2. Leitende Wabenstruktur nach Anspruch 1, wobei dann, wenn zwei oder mehr Schweißabschnitte für jeden Metallanschluss vorhanden sind, eine Beziehung P ≥ {(A1 + A2) / 2} / 10 erfüllt ist, wobei A1 und A2 jeweils eine verschweißte Fläche der einander benachbarten Schweißabschnitte darstellen und P einen Abstand zwischen den benachbarten Schweißabschnitten darstellt.
  3. Leitende Wabenstruktur nach Anspruch 1 oder 2, wobei sie eine verschweißte Gesamtfläche des einen oder der mehreren Schweißabschnitte von 2 mm2 oder mehr und 120 mm2 oder weniger für jeden der Metallanschlüsse aufweist.
  4. Leitende Wabenstruktur nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei jede Elektrodenschicht einen geschichteten Aufbau aufweist, der eine erste Elektrodenschicht, die mit der Außenfläche der äußeren Umfangsseitenwand des Wabenstrukturteils in Kontakt ist, und eine zweite Elektrodenschicht umfasst, die mit einem der Metallanschlüsse in Kontakt ist, wobei die zweite Elektrodenschicht eine Spannungsrelaxationsschicht ist.
  5. Leitende Wabenstruktur nach Anspruch 4, wobei eine Vergleichsbeziehung von A < B < C erfüllt ist, wobei A einen Wärmeausdehnungskoeffizienten der ersten Elektrodenschicht darstellt, B einen Wärmeausdehnungskoeffizienten der zweiten Elektrodenschicht darstellt und C einen Wärmeausdehnungskoeffizienten des einen der Metallanschlüsse darstellt.
  6. Leitende Wabenstruktur nach 4 oder 5, wobei die zweite Elektrodenschicht einen Elastizitätsmodul von 2 bis 50 GPa hat.
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Families Citing this family (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6626524B2 (ja) * 2018-03-29 2019-12-25 日本碍子株式会社 電気加熱型触媒用担体
US10888856B2 (en) * 2018-04-13 2021-01-12 Ngk Insulators, Ltd. Honeycomb structure
KR102076714B1 (ko) * 2018-05-02 2020-02-12 (주)오앤케이테크 다공성 세라믹 발열체 조성물 및 상기 조성물로 제작된 세라믹 발열 구조체
JP2020081922A (ja) * 2018-11-16 2020-06-04 日本碍子株式会社 電気加熱型触媒用担体及び排ガス浄化装置
JP7335836B2 (ja) * 2019-03-15 2023-08-30 日本碍子株式会社 電気加熱型担体、排気ガス浄化装置及び電気加熱型担体の製造方法
US11092052B2 (en) 2019-03-15 2021-08-17 Ngk Insulators, Ltd. Electric heating type support, exhaust gas purifying device, and method for producing electric heating type support
JP7186643B2 (ja) * 2019-03-15 2022-12-09 日本碍子株式会社 電気加熱型担体、排気ガス浄化装置、電気加熱型担体の製造方法、接合体及び接合体の製造方法
JP7345405B2 (ja) * 2019-05-30 2023-09-15 日本碍子株式会社 排ガス浄化装置用混合器、排ガス浄化装置及び排ガス浄化方法
JP7182530B2 (ja) * 2019-09-24 2022-12-02 日本碍子株式会社 電気加熱式担体及び排気ガス浄化装置
WO2021065059A1 (ja) * 2019-09-30 2021-04-08 日本碍子株式会社 電気加熱式担体、排気ガス浄化装置及びセラミックス－金属接合体
JPWO2021106261A1 (de) * 2019-11-28 2021-06-03
DE112020006038T5 (de) * 2019-12-11 2022-11-10 Denso Corporation Wabensubstrat mit einer Elektrode
JP7225470B2 (ja) * 2020-02-21 2023-02-20 日本碍子株式会社 電気加熱式担体及び排気ガス浄化装置
DE112021000818T5 (de) * 2020-03-05 2022-11-17 Ngk Insulators, Ltd. Elektrisch erwärmter Umsetzer und elektrisch erwärmter Träger
JP7430776B2 (ja) 2020-03-05 2024-02-13 日本碍子株式会社 電気加熱式コンバータ及び電気加熱式コンバータの製造方法
JP7259133B2 (ja) * 2020-03-18 2023-04-17 日本碍子株式会社 電気加熱式担体及び排気ガス浄化装置
JP7392109B2 (ja) 2020-03-23 2023-12-05 日本碍子株式会社 電気加熱式担体及び排気ガス浄化装置
JP2022072369A (ja) * 2020-10-29 2022-05-17 日本碍子株式会社 接合体および接合体の製造方法
CN115106129A (zh) * 2021-03-19 2022-09-27 日本碍子株式会社 蜂窝结构体及采用了该蜂窝结构体的电加热型载体
JP2022149956A (ja) * 2021-03-25 2022-10-07 日本碍子株式会社 炭化珪素質多孔体、ハニカム構造体、電気加熱触媒および炭化珪素質多孔体の製造方法

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH10241753A (ja) * 1997-02-24 1998-09-11 Ngk Spark Plug Co Ltd セラミックスと金属端子との接合構造
JP2002009190A (ja) * 2000-06-16 2002-01-11 Ngk Spark Plug Co Ltd セラミック基板及びその製造方法
JP5749894B2 (ja) * 2010-03-31 2015-07-15 日本碍子株式会社 ハニカム構造体
JP5533753B2 (ja) 2010-04-28 2014-06-25 株式会社デンソー ハニカム構造体及びその製造方法
JP2015019328A (ja) * 2013-07-12 2015-01-29 住友電気工業株式会社 増幅回路
JP6102674B2 (ja) * 2013-10-22 2017-03-29 株式会社デンソー 電気加熱式触媒装置
JP6420697B2 (ja) 2014-03-19 2018-11-07 日本碍子株式会社 複合体、ハニカム構造体及び複合体の製造方法

Non-Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
JIS R1601: 2008
Norm JIS R 1618: 2004
Norm JIS R 2285: 2003
Norm JIS R1601: 2008
Norm JIS Z 2285: 2003

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