DE112007000992T5 - Verfahren zum Löten eines ersten Metallelements auf ein zweites Metallelement unter Verwendung eines hoch benetzbaren Metalls als Schicht zwischen den zwei Metallelementen; durch dieses Verfahren hergestellter Reformer, wobei die Metallelemente Nuten aufweisen - Google Patents

Verfahren zum Löten eines ersten Metallelements auf ein zweites Metallelement unter Verwendung eines hoch benetzbaren Metalls als Schicht zwischen den zwei Metallelementen; durch dieses Verfahren hergestellter Reformer, wobei die Metallelemente Nuten aufweisen Download PDF

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Abstract

Verfahren zum Löten eines ersten Metallelements (1), auf dem sich während des Lötens ein Oxid bildet, und eines zweiten Metallelements (2), wobei das Verfahren dadurch gekennzeichnet ist, dass es umfasst:
Aufbringen eines hoch benetzbaren Metalls (3) auf wenigstens die Lötoberfläche des ersten Metallelements (1), wobei das hoch benetzbare Metall (3) eine Benetzbarkeit mit einem Hartlot (4) aufweist, die größer als die des Oxids des Metalls des ersten Metallelements (1) ist; und
Erwärmen des Hartlots (4) zum Schmelzen des Hartlots (4), zum Verbinden des ersten Metallelements (1) und des zweiten Metallelements (2) über das hoch benetzbare Metall (3).

Description

  • Hintergrund der Erfindung
  • 1. Gebiet der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Löten von Elementen derselben oder verschiedener Zusammensetzungen. Insbesondere betrifft sie ein Verfahren zum Löten auf ein Metallelement mit verminderter Benetzbarkeit, die durch die Bildung von Oxiden während des Hartlötens verursacht wird.
  • 2. Stand der Technik
  • Wenn Elemente derselben oder verschiedener Zusammensetzung gelötet werden, wird ein Hartlot zwischen das zu lötende Element und das aufnehmende Element, auf welches das Element zu löten ist, aufgebracht, nachdem die Elemente insgesamt erwärmt wurden oder die Verbindungsstelle auf die Löttemperatur erwärmt wurde, um das Hartlot zu schmelzen und die Elemente zu verbinden (zu verlöten). Verfahren zum Aufbringen des Hartlots schließen zum Beispiel thermisches Spritzen eines Hartlot-Deckbeschichtungsfilms auf die Lötoberfläche (Bezugnahme auf die japanischen Patentanmeldungs-Veröffentlichungen Nr. JP-A-7-108372 und JP-A-62-214865 ), Punktschweißen, um eine Lötfolie auf der Lötoberfläche zu halten (Bezugnahme auf die japanische Patentanmeldungs-Veröffentlichung Nr. JP-A-4-143066 ) und Beschichten einer Lötoberfläche mit einem pulvrigen Hartlot.
  • In den vorangehenden Verfahren ist die Temperatur zum Schmelzen des aufgebrachten Hartlots sehr hoch, zum Beispiel beträgt die Löttemperatur für Hartlote auf Nickelbasis im Allgemeinen ungefähr 1000°C. Aus diesem Grund verursacht, abhängig von dem Material des zu lötenden Elements, das Erwärmen desselben auf eine hohe Temperatur die Bildung von Oxiden auf dem zu lötenden Element. Zum Beispiel verur sacht das Erwärmen eines eine große Menge Aluminium enthaltenden Elements auf eine hohe Temperatur beim Löten, dass eine Aluminiumschicht auf der Oberfläche des Elements gebildet wird. Da Aluminium hochstabil ist, behält es selbst in einer oxidierenden Atmosphäre gute Korrosionsbeständigkeit. Dennoch wird, aufgrund der geringen Benetzbarkeit zwischen Aluminium und dem Hartlot, wenn das Hartlot auf der Oberfläche der Aluminiumschicht schmilzt, das Hartlot abgestoßen, was die Bildung von Poren an der Verbindung nach dem Erstarren des Hartlots verursachen kann, oder Risse an der Verbindung, was eine teilweise schlechte Verbindung verursacht.
  • Abhängig von der Anwendung der gelöteten Anordnung stellt, während es Fälle gibt, in denen es ausreicht wenn die durch das Löten gebildete Struktur beibehalten wird, das vorangegangene schlechte Verbinden kein großes Problem dar. Dennoch ist es zum Beispiel in dem Fall eines Reformers zum Zweck der Wasserstoff-Erzeugung wichtig, die schlechte Verbindung, die aufgrund der unzureichenden Benetzung des Hartlots auftritt zu vermindern, da es notwendig ist, ein Lecken des Wasserstoffs an mehreren hundert gelöteten Verbindungsstellen zu verhindern,
  • Zusammenfassung der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung stellt ein Verfahren zu Löten bereit, das das Auftreten einer schlechten Verbindung selbst unter Umständen vermindert, in denen Oxide während des Lötens gebildet werden und die Benetzbarkeit beim Löten vermindert ist.
  • Ein erster Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft ein Verfahren zum Löten eines ersten Metallelements, auf dem sich ein Oxid während des Lötens bildet, und ein eines zweiten Metallelements. Das Lötverfahren weist einen Schritt des Aufbringens eines Metalls, des Aufbringens eines hoch benetzbaren Metalls auf wenigstens eine Lötoberfläche des ersten Metallelements auf, wobei das hoch benetzbare Metall eine Benetzbarkeit mit dem Hartlot aufweist, welche höher als die des Oxids auf dem ersten Metallelement ist, und Erwärmen des Hartlots zum Schmelzen des Hartlots, zum Verbinden des ersten Metallelements und des zweiten Metallelements über das hoch benetzbare Metall.
  • Der hierin verwendete Ausdruck „Oxid, das während des Lötens gebildet wird" bezieht sich auf das Fördern der Oxidation des ersten Metallelements durch Erwärmen wenn das Hartlot geschmolzen wird, wobei ein Oxid auf dem ersten Metallelement gebildet wird. Das Oxid wird gewöhnlich auf dem Oberflächenanteil des ersten Metallelements gebildet und kann, abhängig vom Typ des Metalls, welches das erste Metallelement bildet, einen Deckschichtungsfilm bilden, welcher das erste Metallelement bedeckt.
  • In dem vorangegangenen Aspekt kann im Verbindungsschritt ein Oxid-Deckbeschichtungsfilm, der auf der Oberfläche des ersten Metallelements hergestellt ist, auf wenigstens einem Teil derselben gebildet werden, auf welchem das hoch benetzbare Metall nicht durch Erwärmen in dem Verbindungsschritt aufgebracht wurde.
  • Wie oben erwähnt werden teilweise schlechte Verbindungen gebildet, wenn ein Hartlot auf die Oberfläche des ersten Metallelements geschmolzen wird, auf welcher sich ein Oxid während des Lötens bildet, da das geschmolzene Hartlot von dem auf der Oberfläche des ersten Metallelements durch Erwärmen gebildeten Oxid abgestoßen wird.
  • Gemäß dem oben erwähnten Verfahren zum Löten wird vor dem Löten, welches von Erwärmen in dem Verbindungsschritt begleitet wird, ein hoch benetzbares Metall auf wenigstens die Lötoberfläche des ersten Metallelements (in dem Schritt des Aufbringens des Metalls) aufgebracht. In dem Verbindungsschritt werden das erste Metallelement und das zweite Metallelement durch Löten, was von Erwärmen begleitet ist, mit dem Hartlot über das vorher aufgebrachte hoch benetzbare Metall verbunden. Das heißt, die Benetzbarkeit des Hartlots an der Lötoberfläche wird verbessert, wobei die Bildung von schwachen Verbindungen vermindert wird.
  • Durch Aussparen einer Oberfläche auf dem ersten Metallelement, auf der das hoch benetzbare Metall nicht aufgebracht wurde, wird ein Oxid auf der Oberfläche gebildet, wenn die Oberfläche gelötet wird (in dem Verbindungsschritt), und ferner wird ein Oxid-Deckbeschichtungsfilm darauf gebildet, um dem ersten Metallelement eine ausgezeichnete Korrosionsbeständigkeit zu verleihen.
  • In dem vorangegangenen Aspekt können das erste Metallelement und das zweite Metallelement aus entweder dem gleichen Metalltyp oder verschiedenen Metalltypen bestehen, und wenn ein Oxid ebenso auf der zweiten Metalloberfläche gebildet wird, kann ein hoch benetzbares Metall auf den Lötoberflächen von beiden aufgebracht werden, um eine Wirkung zu erzielen, die der des oben erwähnten Aspekts ähnlich ist.
  • Das Lötverfahren der vorliegenden Erfindung, das schlechte Verbindungen vermindert, kann beim Herstellen einer Struktur eingesetzt werden, die es erfordert, dass eine schlechte Verbindung an den Verbindungsstellen verhindert wird. Gemäß dem Lötverfahren der vorliegenden Erfindung kann, da gutes Löten selbst von Elementen erfolgt, die eine hohe Korrosionsbeständigkeit aufweisen, wie solche, auf deren Oberfläche bei hohen Temperaturen ein Oxid-Deckbeschichtungsfilm gebildet wird, das Verfahren an einer Struktur angewendet werden, die Korrosionsbeständigkeit erfordert. Aus diesem Grund kann das Lötverfahren der vorliegenden Erfindung bei der Herstellung beispielsweise der Struktur eines gestapelten Reformers angewendet werden.
  • Ein zweiter Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft einen Reformer, in dem eine Vielzahl von Metallelementen, die aus ersten Metallelementen und zweiten Metallelementen hergestellt sind, gestapelt sind, wobei das Löten durch ein Hartlot erfolgt, wobei die ersten Metallelemente und die zweiten Metallelemente in dem gestapelten Zustand vorliegen. Ein Merkmal des Reformers ist, dass ein hoch benetzbares Metall mit einer Benetzbarkeit, die höher als die eines auf dem ersten Metallelement während des Lötens gebildeten Oxids ist, zwischen das erste Metallelement und das zweite Metallelement eingefügt wird.
  • Kurzbeschreibung der Figuren
  • Die vorstehenden und weitere Gegenstände, Eigenschaften und Vorteile der Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung beispielhafter Ausführungsformen un ter Bezugnahme auf die begleitenden Figuren offensichtlich, wobei die gleichen Bezugszeichen zum Darstellen der gleichen Elemente verwendet werden, und worin:
  • 1 eine schematische Ansicht ist, die ein Beispiel des Lötverfahrens gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
  • 2 eine Draufsicht auf Metallplatten ist, die das Katalysatorträger-Ausgangsmaterial eines gestapelten Reformers bilden;
  • 3 eine Querschnittsansicht eines Katalysatorträger-Ausgangsmaterials eines gestapelten Reformers ist, die entlang der Dickerichtung der Metallplatten geschnitten ist;
  • 4 eine Fotografie anstelle einer Figur ist, die den Querschnitt einer Metallplatte zeigt, auf deren Oberfläche ein Ni-Deckbeschichtungsfilm oder ein Fe-Deckbeschichtungsfilm gebildet wurde;
  • 5 eine vergrößerte Teilquerschnittansicht ist, die die Anordnung von gestapelten Metallplatten vor dem Erwärmen in dem Verbindungsschritt der ersten Ausführungsform zeigt, und den Querschnitt der durch das Lötverfahren der ersten Ausführungsform hergestellten Anordnung;
  • 6 eine Figur ist, die den Querschnitt der Anordnungen zeigt, die durch die Lötverfahren gemäß der ersten Ausführungsform und gemäß dem ersten Vergleichsbeispiel hergestellt werden;
  • 7 eine Figur ist, die den Querschnitt der durch das Lötverfahren gemäß dem ersten Vergleichbeispiel hergestellten Anordnung zeigt; und
  • 8 ein Graph ist, der die Verbindungsstärke in den Anordnungen zeigt, die durch die Lötverfahren gemäß der ersten Ausführungsform und gemäß dem ersten Vergleichsbeispiel hergestellt wurden.
  • Ausführliche Beschreibung der beispielhaften Ausführungsformen
  • Beispielhafte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden zum Beschreiben des Lötverfahrens der vorliegenden Erfindung unten beschrieben.
  • In dem Lötverfahren gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung werden ein erstes Metallelement, auf dem ein Oxid während des Lötens gebildet wird, und ein zweites Metallelement unter Verwenden eines Hartlots verlötet. Das Metall des ersten Metallelements ist nicht besonders beschränkt, das Lötverfahren der vorliegenden Erfindung ist wirksam wenn ein Oxid während des Lötens gebildet wird und ebenso, wenn sich eine kleine Menge eines Oxids vor dem Löten entwickelt, ungeachtet des Grades der Bildung des Oxids. Zum Beispiel kann das erste Metallelement ein Element auf Eisenbasis sein, das aus einem Metall auf Eisenbasis mit Eisen (Fe) als Hauptbestandteil besteht. Da ein Element auf Eisenbasis eine ausgezeichnete Wärmebeständigkeit aufweist, kann es als gelötetes Element verwendet werden, und ein Oxid wird während des Lötens abhängig von dem Element gebildet, das dem Element auf Eisenbasis zugegeben wurde. Wenigstens eines, Aluminium (Al), Chrom (Cr) und Silicium (Si) kann dem Eisen zugegeben werden, dem Hauptbestandteil in dem Element auf Eisenbasis. Wenn dies durchgeführt wird, schließt das auf dem Element auf Eisenbasis gebildete Oxid wenigstens eines, Al, Cr und Si ein.
  • Die Oberfläche des Elements auf Eisenbasis wird von wenigstens einem Oxid-Deckbeschichtungsfilm aus Al, Cr und Si durch Erwärmen während des Lötens bedeckt, abhängig von der Menge an Al, Cr und Si, die dem Element auf Eisenbasis zugegeben wurde. Da das mit einem Oxid-Deckbeschichtungsfilm aus wenigstens einem, Al, Cr und Si bedeckte Element auf Eisenbasis eine hohe Korrosionsbeständigkeit selbst in einer Oxidationsatmosphäre hoher Temperatur und hoher Feuchtigkeit erreicht, ist dies, abhängig von dem Zustand der Verwendung der durch Löten hergestellten Struktur, geeignet. Die in dem Element auf Eisenbasis eingeschlossene Menge an Al, Cr und Si kann entsprechend der Bedingung der Verwendung der Struktur ausgewählt werden. Da die Wärme- und Korrosionsbeständigkeit eines Metalls auf Eisenbasis abhängig vom Typ und der Menge des zugegebenen Elements mit dem es kombiniert wird abweicht, ist es, obwohl es nicht möglich ist eine bevorzugte Menge an Additiv im Allgemeinen anzugeben, möglich, ein Metall auf Eisenbasis mit Eisen als Hauptkomponente, das Al in einer Menge von wenigstens 3 Gew.-% und ferner in den Bereichen von 3 bis 7 Gew.-% und von 4 bis 7 Gew.-% enthält, ein Metall auf Eisenbasis mit Eisen als Hauptbestandteil, das Cr in einer Menge von wenigstens 20 Gew.-% und ferner in den Berei chen von 20 bis 35 Gew.-% und von 25 bis 35 Gew.-% enthält, und ein Metall auf Eisenbasis mit Eisen als Hauptbestandteil, das Si in einer Menge von wenigstens 5 Gew.-% und ferner in den Bereichen von 5 bis 9 Gew.-% und von 7 bis 9 Gew.-% enthält, anzuführen. Wenn die Menge an Al oder dergleichen jedoch im Überschuss vorliegt kann wegen einer Abnahme der Verarbeitbarkeit und der Festigkeit das Metall auf Eisenbasis Eisen mit 50 Gew.-% oder höher enthalten. Da ein Metall auf Eisenbasis, das weniger als 3 Gew.-% Al enthält, die Bildung inselförmiger Oxidation und eines nicht einheitlichen Oxid-Deckbeschichtungsfilms zeigt, ist dies hinsichtlich der Korrosionsbeständigkeit, insbesondere in einer Wassergas-Atmosphäre mit hoher Temperatur und hoher Feuchtigkeit unzureichend. Ebenso könnte in einem Metall auf Eisenbasis, das weniger als 20 Gew.-% Cr enthält und in einem Metall auf Eisenbasis, das weniger als 5 Gew.-% Si enthält, in Abhängigkeit von den Bedingungen der Verwendung, der Chromoxid- oder Siliciumdioxid-Deckbeschichtung zerstört werden. Zum Beispiel wird, selbst wenn sich ein Metall auf Eisenbasis mit Eisen als Hauptbestandteil, das weniger als 3 Gew.-% Al enthält, in einer Atmosphäre bei einer hohen Temperatur von 900 bis 1000°C mit Wassergas bei 30 bis 50% befindet, das Metall auf Eisenbasis eine ausgezeichnete Korrosionsbeständigkeit zeigen, ohne Zerstörung des gebildeten Oxid-Deckbeschichtungsfilms. Andere Metalle auf Eisenbasis, die eine ausgezeichnete Korrosionsbeständigkeit zeigen, schließen Fe-14-Cr-1Al und Fe-20Cr-5Al ein (wobei die Zahlen Gew.-% angeben).
  • Wie oben erwähnt, können das erste Metallelement und das zweite Metallelement entweder aus denselben oder aus verschiedenen Metalltypen hergestellt sein. Zum Beispiel ist es möglich, solche Kombinationen als Kombination eines ersten Metallelements, auf dem sich während des Lötens ein Oxid bildet, und eines zweiten Metallelements, auf dem sich während des Lötens kein Oxid bildet, oder Kombination eines ersten Metallelements, auf dem sich ein Oxid während des Lötens bildet, und eines zweiten Metallelements eines unterschiedlichen Metalltyps, auf dem sich während des Lötens jedoch ebenso ein Oxid bildet, zu verwenden.
  • Das erste mit dem Lötverfahren dieser Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verwendete Metallelement kann mit der Oberfläche so wie sie ist verwendet wer den, solange sie nicht speziell weiterverarbeitet wurde (wie durch Wärmebehandlung), um ein Oxid darauf zu bilden. Wenn ein Oxid auf der Oberfläche desselben durch eine spezielle Aufarbeitung gebildet wurde, ist es erwünscht, dass die äußerste Oberfläche des ersten Metallelements, die wenigstens die Lötoberfläche einschließt, vor dem Schritt des Aufbringen eines Metalls, wie unten beschrieben, entfernt wird. Zum Beispiel kann wenigstens die Lötoberfläche einem Polieren, Ätzen oder Kugelstrahlen oder dergleichen unterzogen werden, um das auf der Oberfläche gebildete Oxid zu entfernen.
  • Das Lötverfahren gemäß dieser Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist einen Schritt des Aufbringens eines Metalls und einen Verbindungsschritt auf, von denen jeder unten ausführlich beschrieben wird.
  • Der Schritt des Metallaufbringens ist ein Schritt, bei dem ein hoch benetzbares Metall auf wenigstens die Lötoberfläche des ersten Metallelements aufgebracht wird. Das hoch benetzbare Metall weist eine höhere Benetzbarkeit als die des während des Lötens des ersten Metallelements gebildeten Oxids auf. Der hierin verwendete Ausdruck „Lötoberfläche des ersten Metallelements" bezeichnet die Oberfläche des ersten Metallelements, die über das nach dem Löten eingefügte Hartlot dem zweiten Metallelement gegenüberliegt. Das hoch benetzbare Metall kann auf wenigstens der Lötoberfläche aufgebracht werden.
  • Das hoch benetzbare Metall weist eine höhere Benetzbarkeit mit dem Hartlot als die des während des Lötens auf dem ersten Metallelement gebildeten Oxids auf. Solange das hoch benetzbare Metall eine Benetzbarkeit behält, die im Vergleich mit dem Hartlot in dem geschmolzenen Zustand größer ist als die des Oxids ist, gibt es keine besondere Beschränkung hinsichtlich des hoch benetzbaren Metalls. Wie unten beschrieben, diffundiert das aufgebrachte hoch benetzbare Metall jedoch in das erste Metallelement und/oder das Hartlot, wenn es während des Lötens geschmolzen wird. Aus diesem Grund kann das hoch benetzbare Metall ein Metall sein, das das Metall des ersten Metallelements oder das des Hartlots nicht gegenteilig beeinflusst, selbst wenn es hinein diffundiert. Zum Beispiel kann in dem Fall eines ersten Metallelements, das ein Metall auf Eisenbasis ist, wenn Phosphor (P) oder Bor (B) der dergleichen in das erste Metallelement diffundiert, aufgrund der Verschlechterung der mechanischen Eigenschaften des ersten Metallelements das hoch benetzbare Metall eines sein, das diese Substanzen im Wesentlichen nicht enthält.
  • Insbesondere können in dem Fall des ersten Metallelements, das aus einem Metall auf Eisenbasis hergestellt ist, Nickel (Ni), Eisen (Fe) oder ein Metall auf Eisenbasis, das Eisen (Fe) als Hauptbestandteil aufweist, als hoch benetzbares Metall verwendet werden. In dem Fall, in dem das erste aus einem Metall auf Eisenbasis hergestellte Metallelement mit einem Nickel enthaltenden Hartlot auf Nickelbasis, wenn Nickel als hoch benetzbares Metall verwendet wird gelötet wird, gibt es natürlich keine große gegenteilige Wirkung, selbst wenn das Hartlot auf Nickelbasis in das erste Metallelement diffundiert. Ebenso gibt es, wenn Eisen oder ein Metall auf Eisenbasis, das Eisen als Hauptbestandteil aufweist, als hoch benetzbares Metall verwendet wird, natürlich keine gegenteilige Wirkung des ersten Metallelements auf das Hartlot auf Nickelbasis. Obwohl reiner Nickel oder Eisen, die eine hohe Aktivität aufweisen, verwendet werden können, können andere Elemente oder Verunreinigungen eingeschlossen bis zu dem Ausmaß sein, dass die Eigenschaften nicht gegenteilig beeinflusst werden. Eine Fe-Cr-Legierung oder Fe-Cr-Ni-Legierung oder dergleichen können als hoch benetzbares Metall mit Eisen als Hauptbestandteil verwendet werden. Jedoch kann, wenn das hoch benetzbare Metall mit Eisen als Hauptbestandteil wenigstens eines, Aluminium, Chrom und Silicium einschließt, die Menge dieser Additive zum Verhindern der Bildung von Oxid auf dem hoch benetzbaren Metall selbst während des Lötens beschränkt werden. Das heißt, die als hoch benetzbares Metall verwendbaren Metalle auf Eisenbasis sind Metalle auf Eisenbasis, die eine Zusammensetzung aufweisen, die von der des ersten Metallelements abweicht. Wenn das hoch benetzbare Metall ein Metall auf Eisenbasis ist, kann die Menge eines Additivelements 0 bis 0,1 Gew.-% im Fall von Aluminium, 0 bis 14 Gew.-% im Fall von Chrom und 0 bis 1 Gew.-% im Fall von Silicium betragen, oder das hoch benetzbare Metall kann diese Elemente im Wesentlichen nicht einschließen.
  • Der Schritt des Aufbringens des Metalls kann ein Schritt sein, in dem das hoch benetzbare Metall bei einer geringeren Temperatur als der Temperatur, bei der sich ein Oxid auf dem ersten Metallelement bildet, aufgebracht wird. Das ist so, da es durch Beibehalten einer geringen Temperatur des ersten Metallelements in dem Schritt des Aufbringens des Metalls möglich ist, die Bildung eines Oxids auf dem ersten Metallelement zu verhindern, und möglich ist, eine gute Adhäsion des hoch benetzbaren Metalls an dem ersten Metallelement zu erreichen. Obwohl die Adhäsion des hoch benetzbaren Metalls von dem Material des ersten Metallelements abhängt, kann die Temperatur wenigstens der Oberfläche des ersten Metallelements bei 500°C oder geringer gehalten werden und kann Raumtemperatur sein.
  • Der Schritt des Aufbringens des Metalls schließt die Bildung eines Metall-Deckbeschichtungsfilms aus einem hoch benetzbaren Metall ein. Obwohl es hinsichtlich des Verfahrens zum Bilden des Deckbeschichtungsfilms keine besonderen Beschränkungen gibt, ist es erwünscht, um ein hoch benetzbares Metall bei einer geringeren Temperatur als der Temperatur aufzubringen, bei der sich ein Oxid auf dem ersten Metallelement bildet, ein Verfahren zum Bilden eines Beschichtungsfilms zu verwenden, bei dem die Temperatur von wenigstens der Oberfläche des ersten Metallelements während der Bildung des Beschichtungsfilms nicht steigt. Insbesondere können das Kaltspritzverfahren, das Verfahren des Breit-Kugelstrahlreinigens und das Verfahren des Abscheidens eines Aerosol-Gases und dergleichen als Verfahren angeführt werden. Unter Verwenden dieser Verfahren ist es möglich, die Oberflächentemperatur des ersten Metallelements auf 500°C oder darunter während der Entwicklung des Beschichtungsfilms zu halten. Von diesen Verfahren kann, da das Verfahren zum Abscheiden eines Aerosol-Gases, das den Einfluss der Niedrigtemperatur-Aushärtungswirkung nutzt, eine Entwicklung mit hoher Geschwindigkeit des Beschichtungsfilms bietet und ein feines Muster ohne Ätzen erreicht, das Verfahren zum Abscheiden eines Aerosol-Gases in dem Lötverfahren der vorliegenden Erfindung verwendet werden. Zusätzlich ist es, da das Verfahren zum Abscheiden eines Aerosol-Gases feine Metallpartikel mit einem durchschnittlichen Partikeldurchmesser von 1 bis 20 nm aus dem Rohmaterial erzeugt, während sich ein Beschichtungsfilm auf der den Film aufnehmenden Oberfläche entwickelt, möglich, das Verfahren zum Abscheiden eines Aerosol-Gases in der Entwicklung eines Nickel-Deckbeschichtungsfilms, der aus reinem Nickel hergestellt ist, oder der Entwicklung eines Eisen-Deckbeschichtungsfilms, der aus reinem Eisen hergestellt ist, Elemente, die hochreaktiv sind, zu verwenden. Selbst wenn ein anderes Verfahren zur Entwicklung eines Beschichtungsfilms als die oben erwähnten verwendet wird, ist es möglich, den Anstieg in der Temperatur durch solche Verfahren wie Kühlen des ersten Metallelements zu beschränken.
  • Wenn dies erfolgt ist, kann der aus dem hoch benetzbaren Metall bestehende Deckbeschichtungsfilm eine Beschichtungsfilmdicke von 10 μm oder weniger aufweisen und kann ferner 5 μm oder weniger betragen, oder in einem Bereich von 1 bis 2 μm liegen. Wie oben beschrieben, kann die Zusammensetzung des Metalls des ersten Metallelements und dergleichen manchmal beeinflusst werden, da das hoch benetzbare Metall in das erste Metallelement und dergleichen diffundiert, wenn die Beschichtungsfilmdicke darüber hinausgeht. Aus diesem Grund ist es umso besser, je dünner der Beschichtungsfilm des hoch benetzbaren Metalls ist. Obwohl das Verhindern einer schlechten Verbindung vorkommen kann, selbst wenn eine kleine Menge des hoch benetzbaren Metalls auf das erste Metallelement aufgebracht wird, besteht eine größere Hemmwirkung wenn der Deckbeschichtungsfilm 1 μm oder größer ist.
  • Der Verbindungsschritt ist ein Schritt, in dem das Hartlot durch Erwärmen geschmolzen wird und sich mit dem ersten Metallelement und dem zweiten Metallelement zu einem über das in dem Schritt des Aufbringens des Metalls aufgebrachten hoch benetzbaren Metalls verbindet. In dem Verbindungsschritt wird, wenn das erste Metallelement und das zweite Metallelement an der vorher beschriebenen Verbindungsposition zum Verbinden der Elemente über das hoch benetzbare Metall positioniert werden, das Hartlot auf die Lötoberfläche aufgebracht. Das Verfahren zum Aufbringen des Hartlots auf die Lötoberfläche kann ein solches Verfahren, wie das Verfahren des Einfügens einer Lötfolie zwischen die Lötoberfläche (auf die das hoch benetzbare Metall aufgebracht wurde) des ersten Metallelements und der Lötoberfläche des zweiten Metallelements sein, ein Verfahren zum Bilden eines Hartlot-Deckbeschichtungsfilms auf der Lötoberfläche oder ein Verfahren zum Beschichten eines pulvrigen Hartlots auf der Lötoberfläche. Das Hartlot kann auf die Lötoberfläche des ersten Metallelements und die Lötoberfläche des zweiten Metallelements unter Verwenden eines beliebigen Verfahrens, das zum Positionieren dazwischen geeignet ist, aufgebracht werden. Zusätzlich kann das Hartlot entweder bevor oder nachdem die zwei Metallelemente positioniert wurden, aufgebracht werden. Auf jeden Fall ist es ausreichend, dass das Hartlot während des Schritts des Aufbringens auf die Lötoberfläche, auf die ein hoch benetzbares Metall aufgebracht wurde, aufgebracht wird.
  • Das erste Metallelement und das zweite Metallelement, die in den vorherbestimmten Positionen positioniert werden, werden miteinander durch Schmelzen des Hartlots verbunden. Das Verfahren zum Schmelzen des Hartlots kann entweder das Verfahren des teilweisen Erwärmens hauptsächlich der Verbindungsstelle sein, und kann ebenso das Verfahren des Erwärmens der gesamten Metallelemente sein. In jedem dieser Schmelzverfahren wird, da das hoch benetzbare Metall vorher auf die Lötoberfläche des ersten Metallelements aufgebracht wurde, eine Verminderung der Benetzbarkeit aufgrund des Erwärmens verhindert.
  • Wenn das Hartlot während des Lötens schmilzt, tritt eine gegenseitige Diffusion zwischen dem ersten Metallelement und dem hoch benetzbaren Metall und zwischen dem hoch benetzbaren Metall und dem Hartlot auf. Das heißt, in dem Verbindungsschritt werden das erste Metallelement und das zweite Metallelement über das eingefügte hoch benetzbare Metall verbunden, und aufgrund der Diffusion diffundiert das hoch benetzbare Metall nach Beendung des Lötvorgangs in das erste Metallelement und das Hartlot. Als ein Ergebnis wird eine starke, stabile Verbindung zwischen dem ersten Metallelement und dem zweiten Metallelement gebildet.
  • Da das Hartlot eine erforderliche Erwärmungstemperatur zum Löten aufweist, die von dem Schmelzpunkt der dasselbe bildenden Bestandteile abhängt, kann das Hartlot in Übereinstimmung mit den Materialien des ersten Metallelements und des zweiten Metallelements und der Temperatur des tatsächlichen Gebrauchs (Betriebstemperatur) ausgewählt werden. Japan Industrial Standards (JIS) und dergleichen legen Standards für Hartlote dar, die entsprechend vom Fachmann ausgewählt werden können. Zum Beispiel kann, wenn das erste Metallelement und das zweite Metallelement eine geringe Wärmebeständigkeit aufweisen, ein Kupfer (Cu) enthaltendes Hartlot auf Kupferbasis oder ein Silber (Ag) enthaltendes Hartlot auf Silberbasis verwendet werden. Wenn das erste Metallelemente und das zweite Metallelement zum Beispiel Elemente auf Eisenbasis mit einer hohen Wärmebeständigkeit sind, kann ein Nickel enthaltendes Hartlot auf Nickelbasis verwendet werden.
  • Der Verbindungsschritt kann ein Schritt sein, in dem ein aus einem Oxid bestehender Deckbeschichtungsfilm auf wenigstens einem Teil der Oberfläche des ersten Metallelements gebildet wird, auf dem das hoch benetzbare Metall nicht durch Erwärmen in dem Verbindungsschritt aufgebracht wurde. Das heißt, wenn das hoch benetzbare Metall nur auf die Lötoberfläche und nicht auf die gesamte Oberfläche des ersten Metallelements aufgebracht wird, die Bildung eines Oxids auf den Oberflächen des ersten Metallelements, auf die das hoch benetzbare Metall nicht aufgebracht wurde, wenn das Hartlot durch Erwärmen geschmolzen wird, wird dem ersten Metallelement Korrosionsbeständigkeit verliehen. Abhängig vom Typ des ersten Metallelements kann das Element mit einer ausgezeichneten Korrosionsbeständigkeit aufgrund der Bildung des Oxid-Deckbeschichtungsfilms gebildet werden. Anders ausgedrückt ist es durch Auslassen eines Teils der Oberfläche des ersten Metallelements, auf das das hoch benetzbare Metall nicht aufgebracht wird, möglich, dieser Oberfläche Korrosionsbeständigkeit zu verleihen.
  • Das vorstehende Lötverfahren gemäß der vorliegenden Erfindung wird unten unter Bezugnahme auf die begleitenden Figuren beschrieben. 1 ist eine schematische Ansicht, die ein Beispiel des Lötverfahrens gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt. In dem in 1 gezeigten Lötverfahren werden das erste Metallelement 1, auf dem während des Lötens ein Oxid gebildet wird, und die Oberfläche des zweiten Metallelements 2 (auf dem es schwierig ist, während des Lötens ein Oxid zu bilden) verbunden. In dem Schritt des Aufbringens des Metalls wird auf die Oberfläche des ersten Metallelements 1 ein Metall-Deckbeschichtungsfilm 3, der aus einem hoch benetzbaren Metall besteht, auf wenigstens der Lötoberfläche des Metallelements 1 gebildet. Dann wird das zweite Metallelement 2 in einer vorgeschriebenen Position positioniert, und ein Hartlot 4 wird in eine Lücke zwischen dem einander gegenüberliegenden metallischen Deckbeschichtungsfilm 3 und dem zweiten Metallelement 2 aufgebracht. In diesem Zustand schmilzt, wenn ein Gesamterwärmen auf die Löttemperatur durchgeführt wird, das Hartlot 4 auf die Oberfläche des metallischen Deckbeschichtungsfilms 3. Da das geschmolzene Hartlot 4 eine gute Benetzbarkeit mit dem Metall-Deckbeschichtungsfilm 3 aufweist, wird es nicht von der Oberfläche des Metall-Deckbeschichtungsfilms 3 abgestoßen. Wenn dies auftritt, zeigen das erste Metallelement 1, das zweite Metallelement 2, das hoch benetzbare Metall 3 und das Hartlot 4 eine gegenseitige Diffusion an jeder der entsprechenden Grenzen. Wenn das geschmolzene Hartlot 4 gerinnt, werden das erste Metallelement 1 und das zweite Metallelement 2 fest miteinander über das dazwischen liegende hoch benetzbare Metall 3 verbunden, und das hoch benetzbare Metall 3 diffundiert in das erste Metallelement und das Hartlot. Zusätzlich wird durch Erwärmen des gesamten Hartlots auf die Löttemperatur ein Oxid-Deckbeschichtungsfilm 1a' auf einem Teil der Oberfläche des ersten Metallelements gebildet, auf die das hoch benetzbare Metall 3 nicht aufgebracht wurde. Der Teil des ersten Metallelements 1, auf dessen Oberfläche der Oxid-Deckbeschichtungsfilm gebildet wurde, weist eine ausgezeichnete Korrosionsbeständigkeit auf.
  • Obwohl die vorangegangene Beschreibung eines jeden Schritts hauptsächlich den Fall verwendet, bei dem das Oxid auf dem ersten Metallelement während des Lötens gebildet wird, gibt es, wie oben erwähnt, Fälle, in denen abhängig von dem Aufbau des zweiten Metallelements ein Oxid auch auf dem zweiten Metallelement gebildet wird. Daher wird durch Aufbringen des hoch benetzbaren Metalls auf das zweite Metallelement auf dieselbe Weise wie auf das erste Metallelement dieselbe Wirkung erreicht, wie sie bei dem ersten Metallelement erreicht wird. Wenn beispielsweise das erste Metallelement und das zweite Metallelement aus demselben Metalltyp hergestellt sind, kann der Schritt des Aufbringens des Metalls ein Schritt sein, in dem das hoch benetzbare Metall auf wenigstens die Lötoberfläche entweder des ersten Metallelements oder des zweiten Metallelements aufgebracht wird.
  • Da das Lötverfahren der vorliegenden Erfindung eine schlechte Verbindung vermindert wenn das Löten auf einem hoch korrosionsbeständigen Metall durchgeführt wird, auf dem sich ein Oxid während des Lötens bildet, kann es als Lötverfahren beim Herstellen eines Abgasreinigungs-Katalysators oder des Trägerausgangsmaterials für einen Reformer verwendet werden, bei denen Korrosionsbeständigkeit erforderlich ist. Insbesondere sind das erste Metallelement oder das zweite Metallelement Metallplatten mit einer Vielzahl von Nuten, die auf wenigstens einer Oberfläche derselben ausgebildet sind, und in dem Verbindungsschritt werden die Vielzahl der Metallplatten verbunden, wobei sich die Metallplatten in einem gestapelten Zustand befinden. Hinsichtlich der Form der Metallplatten können diese plattenähnliche Körper mit einer Vielzahl auf wenigstens einer Oberfläche gebildeten Nuten, können mit einer Vielzahl von Nuten auf beiden Oberflächen gebildet werden, oder durch Biegen einer Platte in eine wellenförmige Gestalt gebildet werden, und können ansonsten eine beliebige Form aufweisen. Beispiele, die angeführt werden können, sind ein gestapeltes Metallträger-Ausgangsmaterial, das durch alternierendes Stapeln einer Metallplatte mit einer Vielzahl von Nuten und einer Metallplatte ohne Nuten hergestellt werden kann, und ein gewundenes Metallträger-Ausgangsmaterial, das durch Löten eines bandförmigen flachen Blechs, das aus einer Metallfolie mit einem welligen bandförmigen Blech, das sich in der Längsrichtung an der Kontaktfläche dazwischen erstreckt, woraufhin das Zusammenrollen in der longitudinalen Richtung erfolgt, hergestellt wird.
  • Unter diesen kann das Lötverfahren der vorliegenden Erfindung bei der Herstellung eines Reformers verwendet werden, der Korrosionsbeständigkeit und ein Verhindern des Leckens an den Verbindungen erfordert. Ein Reformer wird gewöhnlich durch alternierendes Stapeln einer Reformierungsgaskanalschicht mit einer Vielzahl von Reformierungsgas-Durchflusskanälen hergestellt, denen ein Brennstoff auf Kohlenwasserstoffbasis zugeführt wird, und einer Brenngaskanalschicht mit einer Vielzahl von Brenngas-Durchflusskanälen, denen Brenngas zugeführt wird. Ein Oxidations-Reaktionskatalysator, der den Kraftstoff auf Kohlenwasserstoffbasis oxidiert, und ein Reformierungs-Reaktionskatalysator, der den Kraftstoff auf Kohlenwasserstoffbasis zu einem wasserstoffhaltigen Gas reformiert, werden durch diese Gasdurchflusskanäle geleitet. Gemäß dem Lötverfahren der vorliegenden Erfindung werden eine Vielzahl von Gasdurchflußkanälen in einer verbundenen Anordnung gebildet, die durch Stapeln und Verbinden einer Vielzahl von Metallplatten mit einer Vielzahl von Nuten auf wenigstens einer Oberfläche derselben erhalten werden, wobei die Kanäle durch die zwischen den Metallplatten und den benachbarten Metallplatten gebildeten Nuten abgegrenzt werden. Der Reformer (gestapelter Reformer) wird durch verschiedene Katalysa toren gebildet, die von den inneren Oberflächen der Gasdurchflußkanäle der verbundenen Anordnung getragen werden.
  • Vom Standpunkt der Wärmebeständigkeit und der Korrosionsbeständigkeit ist es erwünscht, dass das bereits beschriebene Element auf Eisenbasis in einem solchen Reformer als Metallplatten (erste Metallelemente und zweite Metallelemente) verwendet wird. Wenn ein Element auf Eisenbasis verwendet wird, ist es möglich, eine gute Bildung eines Oxid-Deckbeschichtungsfilms auf der Oberfläche der Gasdurchflußkanäle durch Erwärmen in dem Verbindungsschritt zu erreichen, wobei das Abschälen des getragenen Katalysators verhindert wird, was eine Verbesserung in der Korrosionsbeständigkeit begleitet.
  • Das Lötverfahren einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird oben beschrieben, obwohl das Lötverfahren der vorliegenden Erfindung nicht auf die vorangegangene Ausführungsform beschränkt ist. Das Lötverfahren der vorliegenden Erfindung umfasst verschiedene Veränderungen und Verbesserungen hierzu, die vom Fachmann innerhalb des Anwendungsbereichs und des Sims der vorliegenden Erfindung durchgeführt werden können.
  • Eine Ausführungsform des Lötverfahrens der vorliegenden Erfindung wird unten zusammen mit einem Vergleichsbeispiel beschrieben.
  • [Erste Ausführungsform]
  • In der ersten Ausführungsform wird eine Metallplatte 10 aus Edelstahl (Fe-20Cr-5Al; Einheiten in Gew.-%) mit einer Vielzahl von Nuten 13 hergestellt. In dieser Ausführungsform wird eine Vielzahl von Metallplatten 10 in der Dickenrichtung gestapelt, und benachbarte Metallplatten 10 werden durch Löten zum Bilden des Katalysatorträger-Ausgangsmaterials (welches die verbundene Anordnung 100 wird) eines gestapelten Reformers verbunden. 2 zeigt die Draufsicht auf die Metallplatten 10, die das Katalysator tragende Ausgangsmaterial des gestapelten Reformers bilden, und 3 zeigt eine entlang der Dickerichtung geschnittene Querschnittsansicht einer Vielzahl der Me tallplatten 10. Die Metallplatten 10 weisen eine Vielzahl von Nuten 13 auf, die durch eine Vielzahl von Trennwänden 12 auf der Oberfläche der unteren Platten 11 abgegrenzt werden. Die Dicke der unteren Platten 11 und der Trennwände 12 betrug etwa 300 μm. Eine Vielzahl der Metallplatten 10 werden so gestapelt, dass die Eckoberflächen der Trennwände 12 in Kontakt mit der anderen Oberfläche (hinteren Oberfläche) einer benachbarten Metallplatte 10 kommen, wobei die Gasdurchflusskanäle 13', die durch die unteren Platten 11 und die Trennwände 12 abgegrenzt werden, gebildet werden. Das Lötverfahren wird unten ausführlich beschrieben.
  • [Schritt des Auftragens des Metalls]
  • Ein Nickel-Deckbeschichtungsfilm aus reinem Nickel als Rohmaterial wurde auf der Lötoberfläche der Metallplatte 10 unter Verwenden des Verfahrens zum Abscheiden von Aerosol-Gas entwickelt. Der Nickel-Deckbeschichtungsfilm wurde rasterförmig zum Erhalt einer ungefähren Filmdicke von 1 μm und einer ungefähren Filmbreite von 300 μm auf der Lötoberfläche der unteren Platte 11 und der Lötoberfläche der Trennwand 12 (entsprechend der Eckoberfläche der Trennwand 12) beschichtet. Nach der Filmentwicklung gab es keine Veränderung, und die Bildung des Oxids wurde in dem Teil der Oberfläche der Metallplatte 10, auf den der Nickel-Deckbeschichtungsfilm nicht gebildet wurde, nicht beobachtet.
  • Als Referenzbeispiele wurden die Querschnitte eines Nickel-Deckbeschichtungsfilms (Beschichtungsfilmdicke 2 μm) und eines Eisen-Deckbeschichtungsfilms (Dicke 0,5 μm), die unter Verwenden desselben wie oben erwähnten Verfahrens auf der Oberfläche der Metallplatte 10 entwickelt wurden, unter Verwenden eines Raster-Elektronenmikroskops (SEM) beobachtet. Der Nickel-Deckbeschichtungsfilm und der Eisen-Deckbeschichtungsfilm wurden als im Wesentlichen einheitliche Deckbeschichtungsfilme auf der Oberfläche der Metallplatte 10 gebildet, und es wurde kein Abschälen oder dergleichen beobachtet.
  • [Verbindungsschritt]
  • Die Vielzahl der Metallplatten 10, auf denen der Nickel-Deckbeschichtungsfilm im Schritt des Aufbringens des Metalls gebildet wurde, wurden in Dickenrichtung gestapelt. Wenn das Stapeln erfolgt war, lagen die Eckoberflächen der Trennwände 12, auf denen der Nickel-Deckbeschichtungsfilm gebildet wurde, den Nickel-Deckbeschichtungsfilmen auf den hinteren Oberflächen der unteren Platten 11 einer anderen, benachbarten Metallplatte 10 gegenüber. Wenn dies erfolgt war, wurde eine Lötfolie auf Nickelbasis 40 (BNi-5, Dicke 35 μm) zwischen den sich gegenüberliegenden Nickel-Deckbeschichtungsfilmen als Hartlot eingefügt. 5 zeigt die Anordnung der Metallplatten 10 und der Lötfolie 40 (Querschnittsansicht links).
  • Durch Erwärmen dieser gestapelten Anordnung in einem Ofen für 1 Minute in Luft bei einer Temperatur von 1150°C wurden die benachbarten Metallplatten miteinander verbunden. Danach wurde die verbundene Einheit durch Abkühlen auf Raumtemperatur erhalten.
  • In dieser Ausführungsform wurde nachgewiesen, dass ein Oxid-Deckbeschichtungsfilm auf der Oberfläche 11a (5) der Metallplatte 10 ausgebildet wurde, auf der der Nickel-Deckbeschichtungsfilm nicht gebildet wurde.
  • [Vergleichsbeispiel 1]
  • Das Vergleichsbeispiel 1 wurde auf dieselbe Weise wie die erste Ausführungsform gebildet, mit der Ausnahme, dass der Nickel-Deckbeschichtungsfilm nicht gebildet wurde (das heißt, kein Schritt des Aufbringens des Metalls).
  • [Bewertung 1]
  • Die Querschnitte der verbundenen Anordnungen, die unter Verwendung der Lötverfahren der ersten Ausführungsform und des Vergleichsbeispiels hergestellt wurden, wurden beobachtet. Nachfolgend werden die entsprechenden verbundenen Anordnungen als die verbundene Anordnung der ersten Ausführungsform und die verbundene Anordnung des Vergleichsbeispiels 1 bezeichnet. Ein REM wurde bei der Beobachtung der Querschnitte verwendet. Das REM-Bild des Querschnitts der verbundenen Anordnung der ersten Ausführungsform ist in 5 (rechte Fotografie) und in A in 6 gezeigt, und das REM-Bild des Querschnitts der verbundenen Anordnung des Vergleichsbeispiels 1 ist in B in 6 gezeigt. Die Fotografie in 5 und die Fotografie in A in 6 sind eine Absorption desselben REM-Bilds.
  • Poren (Pfeile in B von 6) wurden in der verbundenen Anordnung des Vergleichsbeispiels 1 beobachtet. Zusätzlich wurde nach Beobachten des Querschnitts über einen breiten Bereich unter Verwenden eines metallurgischen Raster-Elektronenmikroskops das Vorhandensein einer teilweise schlechten Verbindung bestätigt (7). Im Fall der verbundenen Anordnung der ersten Ausführungsform wurden jedoch keine Poren beobachtet (A von 6). Ebenso verschwanden die Grenzen zwischen der Metallplatte 10, dem Nickel-Deckbeschichtungsfilm 30 und der Lötfolie 40, und der Nickel-Deckbeschichtungsfilm 30 verschwand aufgrund von Diffusion. Als Referenz wird die Breite der Lötfolie 40, die beim Löten verwendet wurde, in dem Foto rechts in 5 gezeigt.
  • [Bewertung 2]
  • Die Bindungsstärke der verbundenen Anordnungen der ersten Ausführungsform und des Vergleichsbeispiels 1 wurden durch einen Schältest unter Verwenden einer L-förmigen Verbindung gemessen. Der Abschältest wurde unter Verwenden von Untersuchungsproben für sowohl die erste Ausführungsform als auch das Vergleichsbeispiel 1 mit einem Verbindungsoberflächenbereich (Oberflächenbereich der gelöteten Oberfläche) von 40 mm × 40 mm und einer Biegebeweglichkeit von 20 mm durchgeführt, die Bewertung mit einer Zuggeschwindigkeit von 2 mm/Minute. Die Ergebnisse werden in 8 gezeigt. Die verbundene Anordnung der ersten Ausführungsform wies eine höhere Bindungsstärke auf als die der verbundenen Anordnung des Vergleichsbeispiels 1.
  • Daher verbessert das Lötverfahren der vorliegenden Erfindung die Benetzbarkeit des Hartlots durch Bilden eines Nickel-Deckbeschichtungsfilms vor dem Verbindungsschritt, um eine schlechte Verbindung zu verringern.
  • Zusammenfassung
  • Lötverfahren
  • Verfahren zum Löten eines ersten Metallelements (1), auf dem sich während des Lötens ein Oxidfilm bildet, und eines zweiten Metallelements (2), in dem ein hoch benetzbares Metall (3) mit einer Benetzbarkeit mit einem Hartlot, die höher als die des Oxids ist, auf wenigstens die Lötoberfläche des ersten Metallelements (1) aufgebracht wird. Das erste Metallelement (1) und das zweite Metallelement (2) werden dann durch Erwärmen des Hartlots (4), zum Schmelzen des Hartlots (4), verbunden. Der Oxid-Deckbeschichtungsfilm (1a) wird auf einem Teil der Oberfläche des ersten Metallelements (1) gebildet, auf dem das hoch benetzbare Metall (3) nicht aufgebracht wurde.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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  • Zitierte Patentliteratur
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    • - JP 62-214865 A [0002]
    • - JP 4-143066 A [0002]

Claims (28)

  1. Verfahren zum Löten eines ersten Metallelements (1), auf dem sich während des Lötens ein Oxid bildet, und eines zweiten Metallelements (2), wobei das Verfahren dadurch gekennzeichnet ist, dass es umfasst: Aufbringen eines hoch benetzbaren Metalls (3) auf wenigstens die Lötoberfläche des ersten Metallelements (1), wobei das hoch benetzbare Metall (3) eine Benetzbarkeit mit einem Hartlot (4) aufweist, die größer als die des Oxids des Metalls des ersten Metallelements (1) ist; und Erwärmen des Hartlots (4) zum Schmelzen des Hartlots (4), zum Verbinden des ersten Metallelements (1) und des zweiten Metallelements (2) über das hoch benetzbare Metall (3).
  2. Lötverfahren nach Anspruch 1, wobei das erste Metallelement (1) ein Element auf Eisenbasis ist, das Eisen als Hauptbestandteil aufweist und wenigstens eines, Aluminium, Chrom und Silicium enthält.
  3. Lötverfahren nach Anspruch 2, wobei das Oxid wenigstens eines, Aluminium, Chrom und Silicium enthält und ein Oxid-Deckbeschichtungsfilm ist, der die Oberfläche des Elements auf Eisenbasis bedeckt.
  4. Lötverfahren nach Anspruch 1, wobei das erste Metallelement (1) Eisen als Hauptbestandteil aufweist und Aluminium in einer Menge von wenigstens 3 Gew.-% enthält.
  5. Lötverfahren nach Anspruch 4, wobei die Menge des in dem ersten Metallelement (1) enthaltenen Aluminiums 7 Gew.-% oder weniger beträgt.
  6. Lötverfahren nach Anspruch 1, wobei das erste Metallelement (1) Eisen als Hauptbestandteil aufweist und Chrom in einer Menge von wenigstens 20 Gew.-% enthält.
  7. Lötverfahren nach Anspruch 6, wobei die Menge des in dem ersten Metallelement (1) enthaltenen Chroms 35 Gew.-% oder weniger beträgt.
  8. Lötverfahren nach Anspruch 1, wobei das erste Metallelement (1) Eisen als Hauptbestandteil aufweist und Silicium in einer Menge von wenigstens 5 Gew.-% enthält.
  9. Lötverfahren nach Anspruch 8, wobei die Menge des in dem ersten Metallelement (1) enthaltenen Siliciums 9 Gew.-% oder weniger beträgt.
  10. Lötverfahren nach einem der Ansprüche 4–9, wobei das erste Metallelement (1) Eisen in einer Menge von wenigstens 50 Gew.-% enthält.
  11. Lötverfahren nach Anspruch 1, wobei ein aus Oxid gebildeter Oxid-Deckbeschichtungsfilm durch Erwärmen während des Verbindungsschritts auf wenigstens einem Teil der Oberfläche des ersten Metallelements (1) gebildet wird, auf dem das hoch benetzbare Metall (3) nicht aufgebracht wurde.
  12. Lötverfahren nach Anspruch 1, wobei das erste Metallelement (1) und das zweite Metallelement (2) der gleiche Metalltyp sind und wobei das hoch benetzbare Metall (3) auf wenigstens die Lötoberflächen des ersten Metallelements (1) und des zweiten Metallelements (2) aufgebracht wird.
  13. Lötverfahren nach Anspruch 1, wobei das hoch benetzbare Metall (3) bei einer geringeren Temperatur aufgebracht wird als die Temperatur, bei der sich das Oxid auf dem ersten Metallelement (1) bildet.
  14. Lötverfahren nach Anspruch 13, wobei das hoch benetzbare Metall (3) durch Bilden eines aus dem hoch benetzbaren Metall (3) hergestellten Deckbeschichtungsfilms aufgebracht wird.
  15. Lötverfahren nach Anspruch 14, wobei der Metall-Deckbeschichtungsfilm durch Entwickeln eines Deckbeschichtungsfilms auf wenigstens dem ersten Metallelement (1) unter Verwenden des Verfahrens der Abscheidung eines Aerosol-Gases gebildet wird.
  16. Lötverfahren nach Anspruch 1, wobei das hoch benetzbare Metall (3) Nickel ist.
  17. Lötverfahren nach Anspruch 1, wobei das hoch benetzbare Metall (3) entweder Eisen ist oder ein Metall auf Eisenbasis, das Eisen als Hauptbestandteil aufweist.
  18. Lötverfahren nach Anspruch 17, wobei das hoch benetzbare Metall (3) im Wesentlichen kein Aluminium, Silicium und Chrom enthält.
  19. Lötverfahren nach Anspruch 18, wobei das in dem hoch benetzbaren Metall (3) enthaltene Aluminium, Silicium oder Chrom in Mengen enthalten ist, die entsprechend nicht größer als 0,1 Gew.-%, nicht größer als 1 Gew.-% und nicht größer als 14 Gew.-% sind.
  20. Lötverfahren nach Anspruch 1, wobei das Hartlot (4) ein Nickel enthaltendes Hartlot auf Nickel-Basis ist.
  21. Lötverfahren nach Anspruch 1, ferner vor dem Schritt des Aufbringens des Metalls das Entfernen der äußersten Oberfläche des ersten Metallelements (1) umfassend, die wenigstens die Lötoberfläche einschließt.
  22. Lötverfahren nach Anspruch 1, wobei das erste Metallelement (1) und/oder das zweite Metallelement (2) eine Metallplatte mit einer Vielzahl von Nuten ist, die auf wenigstens einer Oberfläche derselben ausgebildet sind, und wobei in dem Verbindungsschritt eine Vielzahl von Metallplatten zu einer verbunden werden, wobei sich die Metallplatten in einem gestapelten Zustand befinden.
  23. Reformer, der einen Katalysator auf einer gestapelten Struktur trägt, die durch das Lötverfahren nach Anspruch 22 erhalten wird.
  24. Lötverfahren nach Anspruch 14, wobei die Dicke des aus dem hoch benetzbaren Metall (3) hergestellten Deckbeschichtungsfilms wenigstens 1 μm und nicht mehr als 10 μm beträgt.
  25. Reformer in dem eine Vielzahl von durch Laminieren eines ersten Metallelements (1) und eines zweiten Metallelements (2) hergestellten Metallelementen, und in dem das erste Metallelement (1) und das zweite Metallelement (2) in dem gestapelten Zustand zu einem durch Löten verbunden werden, wobei der Reformer dadurch gekennzeichnet ist, dass er umfasst: ein hoch benetzbares Metall (3) mit einer Benetzbarkeit mit einem Hartlot (4), die höher ist, als die das auf dem ersten Metallelement (1) während des Lötens gebildeten Oxids, das zwischen das erste Metallelement (1) und das zweite Metallelement (2) eingefügt wird.
  26. Reformer nach Anspruch 25, wobei das erste Metallelement (1) einen Reformierungsreaktions-Katalysator trägt, der Kraftstoff auf Kohlenwasserstoff-Basis in ein wasserstoffhaltiges Gas reformiert, und wobei das zweite Metallelement (2) einen Oxidationsreaktions-Katalysator trägt, der den Kraftstoff auf Kohlenwasserstoff-Basis oxidiert.
  27. Reformer nach Anspruch 25, wobei das erste Metallelement (1) und/oder das zweite Metallelement (2) eine Metallplatte mit einer Vielzahl von Nuten ist, die auf wenigstens einer Oberfläche derselben ausgebildet sind.
  28. Reformer nach Anspruch 25, wobei das hoch benetzbare Metall (3) auf wenigstens der Lötoberfläche des ersten Metallelements (1) aufgebracht ist.
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