DE19810076C2

DE19810076C2 - Extrusionsdüse zum Extrudieren eines keramischen Körpers und Verfahren zur Herstellung der Extrusionsdüse

Info

Publication number: DE19810076C2
Application number: DE19810076A
Authority: DE
Inventors: Kazuo Suzuki
Original assignee: NGK Insulators Ltd
Current assignee: NGK Insulators Ltd
Priority date: 1997-03-10
Filing date: 1998-03-09
Publication date: 2000-05-31
Anticipated expiration: 2018-03-10
Also published as: DE19810076A1; BE1011647A3; US6193497B1

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Extrusionsdüse zum Extrudieren eines keramischen Körpers mit bienenwabenartiger Struktur und auf ein Verfahren zur Herstellung der Extrusionsdüse. Insbesondere bezieht sich die vorliegende Erfindung auf eine Extrusionsdüse und ein Verfahren zu ihrer Herstellung, mit welcher Extrusionsdüse mit einem geringen Druckverlust ein Körper mit bienenwabenartiger Struktur einer vorbestimmten Festigkeit in einer genauen Gestalt extrudiert werden kann, ohne diese während des Extrudierens zu verformen.

Generell ist als eine Extrusionsdüse zum Extrudieren eines keramischen Körpers mit bienenwabenartiger Struktur bekannt, bei der eine Vielzahl von sich überschneidenden mit Hilfe von Zellblöcken an ihrer Vorderoberfläche ausgebildeten Schlitzen vorgesehen ist und eine Vielzahl von mit den Schlitzen verbundenen Rohmateriallöchern in ihrer Rückoberfläche eingerichtet ist. Bei der durch die japanische Patentver öffentlichung Nr. 61-39167 (JP 61-39167 B2) oder die US-PS 4 861 626 bekannten Extrusionsdüse hat jeder der Zellblöcke einen an seinen Ecken gebildeten abgerundeten Abschnitt, um die Festigkeit eines keramischen Körpers mit bienenwabenartiger Struktur nach der Extrusion zu steigern und um dessen Formbarkeit zu verbessern. Überdies gibt es eine Technik gemäß der japanischen Offenlegungsschrift Nr. 60-145804 (JP 60-145804 A) oder der EP 0 149 318 A1, bei der jeder der Zellblöcke durch Beschichten eines Zellblockgrundkörpers mit Eisenborid, Chromkarbid, Aluminiumoxid, Titankarbid, Titannitrid oder Titannitridkarbid mittels chemischer Abscheidung aus der Gasphase (CVD-Beschichtungstechnik) gebildet wird.

Um bisher eine strenge Abgasregulierung zu erfüllen oder um Abgasreinigungseigenschaften zu verbessern, gibt es einen Bedarf, daß ein keramischer Bienenwabenstrukturkörper nach der Extrusion eine Zellwand hat, die möglichst dünn ist, also dünner ist als die bekannte Zellwanddicke. Ebenso gibt es einen Bedarf, daß eine Extrusionsdüse zum Extrudieren eines keramischen Bienenwabenstrukturkörpers mit solch einer dünnen Zellwand und ein Verfahren zur Herstellung der Extrusionsdüse entwickelt werden.

Jedoch ist es in der Technik nach JP 61-39167 B2, in der eine Schlitzbreite durch eine mittels chemischer Metallabscheidung erzeugten Schicht vorgegeben bzw. gesteuert wird, ein Nachteil, daß eine Extrusionsdüse, die einen keramischen Bienenwaben strukturkörper mit einer dem Bedarf entsprechenden dünnen Zellwand extrudieren kann, nicht erhalten wird, sofern dieses Verfahren so wie es ist angewendet wird.

Überdies gibt es in der in der JP 60-145804 A gezeigten Technik, in der eine die Dicke einer Zellwand bestimmende Schlitzbreite durch eine mittels chemischer Abscheidung aus der Gasphase (chemical vapor deposition; nachstehend auch als CVD- Beschichtung bezeichnet) erzeugten Schicht vorgegeben bzw. gesteuert wird, die folgenden Nachteile. So wird eine dicke Beschichtungsschicht nicht nur durch CVD-Beschichtung gebildet und ist diese größtenfalls 30 µm, wie in der JP 60-145804 A gezeigt. Daher ist es notwendig, einen Metallblock, beispiels weise mit Hilfe einer elektrischen Entladebearbeitung oder einem Schleifen, vorbereitend zu bearbeiten, um einen Schlitz mit einer relativ kleinen Breite zu bilden. Selbst wenn jedoch eine Dicke einer CVD-Beschichtungsschicht zur letztendlichen Vorgabe bzw. Steuerung einer Schlitzbreite berücksichtigt wird, ist es nicht möglich, eine solche vorbereitende Schlitzbearbeitung lediglich durch das bekannte elektrische Entladebearbeiten oder Schleifen durchzuführen. Überdies ist es nicht möglich, einen abgerundeten Abschnitt an Ecken von jedem der Zellblöcke zu bilden, die die Schlitze lediglich durch eine CVD-Beschichtung bestimmen.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die oben erwähnten Nachteile zu beseitigen und eine Extrusionsdüse für Körper mit bienenwabenartiger Struktur und ein Verfahren zur Herstellung der Extrusionsdüse zu schaffen, mit welcher Extrusionsdüse ein keramischer Körper mit bienenwabenartiger Struktur mit besonders dünnen Zellwänden gebildet werden kann.

Gemäß der Erfindung hat eine Extrusionsdüse zum Extrudieren eines Körpers mit bienenwabenartiger Struktur eine Vielzahl von an ihrer Vorderoberfläche vorgesehenen, sich überschneidenden Schlitzen, wobei jeder der Schlitze mit Hilfe von Zellblöcken ausgebildet ist; eine Vielzahl von in ihrer Rückoberfläche vorgesehenen Rohmaterialzufuhrlöchern, wobei jedes der Rohmaterialzufuhrlöcher mit den Schlitzen verbunden ist; und einen an den Ecken von jedem der Zellblöcke gebildeten abgerundeten Abschnitt; wobei jeder der Zellblöcke einen Zellblockgrundkörper, eine durch chemische Metallabscheidung an dem Zellblockgrundkörper gebildete erste Beschichtungsschicht und eine durch chemische Abscheidung aus der Gasphase (chemical vapor deposition; nachstehend auch als CVD-Beschichtung bezeichnet) an der ersten Beschichtungsschicht gebildete zweite Beschichtungsschicht hat und die Breite von jedem der Schlitze 45 bis 120 µm beträgt.

Gemäß der Erfindung hat ein Verfahren zur Herstellung einer Extrusionsdüse zum Extrudieren eines Körpers mit bienenwabenartiger Struktur die folgenden Schritte: Formung einer Vielzahl von sich überschneidenden Schlitzen in der Vorderoberfläche der Extrusionsdüse, wobei jeder der Schlitze mit Hilfe von Zellblockgrundkörpern bestimmt wird Formung einer Vielzahl von Rohmaterialzufuhrlöchern in der Rückoberfläche der Extrusionsdüse, wobei jedes der Rohmaterialzufuhrlöcher mit den Schlitzen verbunden ist; Formung einer ersten Beschich tungsschicht an jedem der Zellblockgrundkörper durch chemische Metallabscheidung; und Formung einer zweiten Beschichtungs schicht an der ersten Beschichtungsschicht durch chemische Abscheidung aus der Gasphase, um eine Breite von jedem der Schlitze von 45 bis 120 µm zu erzielen.

In der vorliegenden Erfindung wird eine Schlitzbreite vorgegeben bzw. gesteuert durch Anordnen der ersten Beschichtungsschicht, die vorzugsweise aus einer Nickel-Beschichtungsschicht besteht, die durch chemische Metallabscheidung gebildet wird, und einer zweiten Beschichtungsschicht, die vorzugsweise aus einer TiCN- oder W₂C-Beschichtungsschicht besteht, die durch Abscheidung aus der Gasphase (CVD-Beschichtung) an jedem der Zellblockgrund körper gebildet ist, die mittels der bekannten elektrischen Entladebearbeitung oder einem Schleifen vorbereitet bearbeitet worden sind. Daher kann ein Schlitz mit einer vorbestimmten Schlitzbreite erhalten werden, und zwar durch ein relativ engeres Gestalten einer Schlitzbreite durch die durch chemische Metallabscheidung gebildete erste Beschichtungsschicht, welche eine relativ dicke Schicht bilden kann, und anschließend durch Anordnen der durch Abscheidung einer aus der Gasphase (CVD- Beschichtung) gebildeten zweiten Beschichtungsschicht, die lediglich eine relativ dünne Schicht bilden kann, auf der ersten Beschichtungsschicht. In dieser Weise ist es möglich, eine Extrusionsdüse mit einer Schlitzbreite von 45 bis 120 µm zu erhalten, die einen keramischen Bienenwabenstrukturkörper mit einer dünnen Zellwand von etwa 45 bis 120 µm bilden kann. Da überdies in der vorliegenden Erfindung die erste Beschich tungsschicht durch chemische Metallabscheidung gebildet wird, sind Ecken der an dem Zellblockgrundkörper gebildeten ersten Beschichtungsschicht natürlicherweise abgerundet. Da an schließend die dünne zweite Beschichtungsschicht mit einer gleichbleibenden Dicke auf der ersten Beschichtungsschicht erzeugt wird, ist es möglich, eine Extrusionsdüse mit einem abgerundeten Abschnitt an den Ecken jedes der Zellblöcke zu erhalten, wobei zudem eine Schlitzbreite von 45 bis 120 µm in problemloser Weise erreichbar ist.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Es zeigen:

Fig. 1a und 1b jeweils eine Draufsicht und eine Quer schnittsansicht entlang der Linie A-A eines Ausführungsbeispiels einer Extrusionsdüse gemäß der Erfindung;

Fig. 2 eine teilweise vergrößerte schematische Ansicht eines Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Extrusionsdüse; und

Fig. 3 einen Graphen, der Meßergebnisse des erfindungsgemäßen Beispiels abbildet.

Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele

In dem Ausführungsbeispiel gemäß den Fig. 1a und 1b hat eine Extrusionsdüse 1 eine Vielzahl von in der Vorderoberfläche der Extrusionsdüse 1 vorgesehenen, sich überschneidenden Schlitzen 2, die durch Zellblöcke 3 gebildet sind, und eine Vielzahl von in der Rückoberfläche der Extrusionsdüse 1 vorgesehenen Rohmaterialzufuhrlöcher 4, die mit den Schlitzen an sich überschneidenden Stellen der Schlitze 2 verbunden sind. Zu extrudierende Rohmaterialien werden durch die in einer Rückoberfläche eingerichteten Rohmaterialzufuhrlöcher 4 in die Extrusionsdüse 1 gespeist, wobei ein Bienenwabenstrukturkörper aus den in der Vorderoberfläche eingerichteten Schlitzen 2 extrudiert wird.

Gemäß den in Fig. 2 gezeigten Merkmalen der Extrusionsdüse 1 hat jeder der Zellblöcke 3 einen Zellblockgrundkörper 11, eine erste Beschichtungsschicht 12, die durch chemische Metallabscheidung, vorzugsweise eine chemische Nickelmetallabscheidung, an dem Zellblockgrundkörper 11 gebildet ist, und eine zweite Beschichtungsschicht 13, die durch eine CVD-Beschichtung, vorzugsweise TiCN- oder W₂C-CVD-Beschichtung, an der ersten Beschichtungsschicht 12 gebildet ist. In dieser Weise wird ein abgerundeter Abschnitt an den Ecken 3a jedes der Zellblöcke 3 gebildet, wobei eine Schlitzbreite W auf 45 bis 120 µm festgelegt wird.

In diesem Ausführungsbeispiel ist eine Gesamtdicke der ersten Beschichtungsschicht 12 und der zweiten Beschichtungsschicht 13 nicht speziell begrenzt. Da es jedoch notwendig ist, einen abgerundeten Abschnitt an den Ecken der Zellblöcke 3 durch chemische Metallabscheidung zu bilden, und da eine CVD- Beschichtungsschicht, die durch die CVD-Beschichtung (chemische Abscheidung aus der Gasphase) einen herausragenden Verschleiß widerstand hat, jedoch aufgrund ihres Filmbildungsmechanismus keine dicke Schicht bildet, und da Ausbildungen der durch chemische Metallabscheidung gebildeten ersten Beschichtungs schicht 12 und der durch CVD-Beschichtung gebildeten zweiten Beschichtungsschicht 13 kompliziert sind und kostenintensiv sind und somit eine vorbeschriebene Gesamtdicke erstrebenswerterweise so dünn wie möglich ist, ist es bevorzugt, eine solche Gesamt dicke auf 20 bis 70 µm festzulegen. Überdies ist ein Krümmungs radius des abgerundeten Abschnitts nicht speziell begrenzt. Jedoch ist es zur Erleichterung einer Herstellung und zum Erreichen einer angestrebten Festigkeit bevorzugt, einen Krümmungsradius des abgerundeten Abschnitts auf 15 bis 80 µm festzulegen.

Bei der erfindungsgemäßen Extrusionsdüse 1 mit der vorbe schriebenen Konstruktion ist es möglich, eine Düse mit einer Schlitzbreite W von 45 bis 120 µm zu bilden, die nicht nur durch chemische Metallabscheidung gebildet ist. Das heißt, daß eine erste Beschichtungsschicht 12 durch chemische Metallabscheidung bis zu einer Maximaldicke gebildet wird, die durch chemische Metallabscheidung erreichbar ist, um eine vorläufige Schlitz breite W zu erhalten, wobei die vorläufige Schlitzbreite W enger gemacht wird, indem eine zweite Beschichtungsschicht 13 mittels CVD-Beschichtung an der ersten Beschichtungsschicht 12 ausgebil det wird. Wenn daher die erfindungsgemäße Extrusionsdüse 1 ver wendet wird, ist es möglich, einen keramischen Bienenwaben strukturkörper mit einer dünnen Zellwand zu extrudieren, wobei die Dicke der Zellwand 45 bis 120 µm beträgt. Der somit extrudierte Bienenwabenstrukturkörper mit einer Zellwanddicke von 45 bis 120 µm weist eine geringe Festigkeit auf, da er eine dünne Zellwand hat. Um diesen Nachteil zu beseitigen, hat die Extrusionsdüse 1 gemäß der Erfindung einen abgerundeten Abschnitt an sich überschneidenden Stellen der Zellwände. Da in der vorliegenden Erfindung die erste Beschichtungsschicht 12 mittels chemischer Metallabscheidung an dem Zellblockgrundkörper 11 gebildet wird, kann der abgerundete Abschnitt natürlicher weise an Abschnitten ausgebildet werden, die den Ecken von jedem der Zellblockkörper 11 entsprechen. Ein Krümmungsradius des abgerundeten Abschnitts kann in beliebiger Weise durch Variieren einer Konzentration einer Elektrolytlösung, durch Beschichten von Materialien und so weiter eingestellt werden.

Die Extrusionsdüse 1 gemäß der Erfindung kann wie folgt gebildet werden. Zunächst wird eine Oberfläche eines Zellblockgrund körpers 11 einer elektrischen Entladebearbeitung (electrical discharge machining; kurz: EDM) und/oder einem Schleifen unterworfen, um eine vorbestimmte Anzahl von sich in X- und Y- Richtungen überschneidenden Schlitzen 2 zu bilden. Jeder der Schlitze 2 hat eine vorbestimmte Breite W und eine vorbestimmte Länge. Danach wird der so bearbeitete Zellblockgrundkörper 11 mit einer Vielzahl von sich überschneidenden Schlitzen 2 einer chemischen Metallabscheidung, vorzugsweise einer chemischen Ni- Metallabscheidung, unterworfen, um eine erste Beschichtungs schicht 12 mit einer vorbestimmten Dicke an dem Zellblockgrund körper 11 zu bilden. Die erste Beschichtungsschicht 12 hat einen abgerundeten Abschnitt mit einem vorbestimmten Radius der an Abschnitten entsprechend der Ecken 3a von jedem Zellblock 3 gelegenen Krümmung. Anschließend wird der Zellblockgrundkörper 11 mit der ersten Beschichtungsschicht 12 einer CVD-Beschichtung (chemische Abscheidung aus der Gasphase), vorzugsweise einer TiC- oder W₂C-CVD-Beschichtung, unterworfen, um eine zweite Beschichtungsschicht 13 auf der ersten Beschichtungsschicht 12 zu bilden. Ferner wird die andere Oberfläche des Zellblockgrund körpers 11 einer elektrochemischen Bearbeitung (electrical chemical machining; kurz: ECM) unterworfen, um Rohmaterialzu fuhrlöcher 4 zu bilden, die mit sich überschneidenden Ab schnitten der Schlitze 2 in Verbindung stehen. In der vorbe schriebenen Weise ist es möglich, die Extrusionsdüse 1 mit einer vorbestimmten Schlitzbreite und einem abgerundeten Abschnitt mit einem vorbestimmten Krümmungsradius zu erhalten. In der vorbe schriebenen Herstellung ist es bevorzugt, eine durch EDM und/oder durch Schleifen gebildete Schlitzbreite W auf 15 bis 300 µm festzulegen. Überdies ist es bevorzugt, eine Dicke der ersten Beschichtungsschicht 12 auf 10 bis 70 µm festzulegen, die durch chemische Metallabscheidung, vorzugsweise chemische Ni- Metallabscheidung, gebildet ist. Ferner ist es bevorzugt, eine Dicke der zweiten Beschichtungsschicht 13 auf 5 bis 30 µm festzulegen, die durch CVD-Beschichtung, vorzugsweise durch TiCN- oder W₂C-CVD-Beschichtung, gebildet wird.

Nachstehend werden tatsächliche Beispiele erklärt.

Beispiel 1

Ein aus rostfreiem Stahl C-450 angefertigtes Plattenelement wurde durch eine Dreh- und Schleifmaschine bearbeitet, um eine quadratische Platte mit einer Dicke von 15 mm und einer Seitenlänge von 215 mm zu erhalten. Eine Hauptoberfläche der quadratischen Platte wurde einer elektrischen Entladebearbeitung (EDM) und einem Schleifen unterworfen, um 226 parallel zueinander eingerichtete Schlitze zu bilden. Jeder der Schlitze hatte eine Breite von 180 µm und eine Länge von 3,0 mm, wobei der Abstand der Schlitze 0,94 mm betrug. Überdies wurden Schlitze, die die so gebildeten Schlitze schneiden, in der gleichen Oberfläche der quadratischen Platte in derselben vorbeschriebenen Weise gebildet. Anschließend wurde die andere Hauptoberfläche der quadratischen Platte einer elektrochemischen Bearbeitung (ECM) unterworfen, um Löcher an jeder zweiten der sich überschneidenden Stellen der Schlitze zu bilden. Jeder der Löcher hatte einen Durchmesser von 0,7 mm, eine Länge von 12,3 mm und einen Abstand von 0,94 mm. Die Anzahl der Löcher betrug (226 . 226) : 2 ≅ 26.000.

Anschließend wurde für eine Installation an einer Formungsvorrichtung die quadratische Platte mit sich überschneidenden Schlitzen und Löcher einer EDM unterworfen, um eine kreisförmige Düse mit einem Außendurchmesser von 215 mm zu erhalten. Anschließend wurde die so erhaltene Düse einer chemischen Ni-Metallabscheidung unterworfen, um eine Ni- Beschichtungsschicht mit einer Dicke von 25 µm zu bilden. Ferner wurde die Düse einer TiCN-CVD-Beschichtung unterworfen, um eine TiCN-CVD-Schicht mit einer Dicke von 10 µm zu bilden. Als ein Ergebnis konnte eine Extrusionsdüse erhalten werden, in der eine Schlitzbreite W 180 - (25 + 10). 2 = 110 µm betrug und ein abgerun deter Abschnitt mit einem Krümmungsradius von 25 + 10 = 35 µm an Ecken von jedem der Zellblöcke ausgestaltet wurde. Unter Anwen dung der somit erhaltenen Extrusionsdüse wurde ein aus Kordierit angefertigter Bienenwabenstrukturkörper extrudiert und hatte der so extrudierte Kordierit-Bienenwabenstrukturkörper eine Zell wanddicke von 100 µm.

Beispiel 2

Um eine Wirkung eines Krümmungsradius des abgerundeten Ab schnitts zu untersuchen, wurden Extrusionsdüsen mit Krümmungs radien des abgerundeten Abschnitts von jeweils 0, 40, 80, 120 und 160 µm in der gleichen Weise wie im Beispiel 1 hergestellt. Unter Anwendung der somit hergestellten Extrusionsdüsen wurden Bienenwabenstrukturkörper extrudiert, wobei die somit ex trudierten Bienenwabenstrukturkörper getrocknet und gebrannt wurden, um Bienenwabenstrukturkörper als Werkstücke mit einer Zellwanddicke von 100 µm zu bilden. Bezüglich der somit gebildeten Bienenwabenstrukturkörper wurde ein isostatischer Festigkeitsversuch (ISO), ein Druckfestigkeitsversuch (Cr), ein Wärmestoßwiderstandsversuch (Elektroofen-Spoolbetrieb; kurz ESP) und ein Verformungsbetrag-Versuch durchgeführt. Die Ergebnisse werden in der folgenden Tabelle 1 und auch in Fig. 3 gezeigt.

Hierbei wurde der isostatische Festigkeitsversuch (ISO) durchgeführt, indem der Bienenwabenstrukturkörper unter Wasser gesetzt wurde, ein isostatischer Druck auf den Bienenwabenstrukturkörper durch Druckausübung auf Wasser ausgeübt wurde und eine Bruchfestigkeit des Bienenwabenstrukturkörpers (ISO-Festigkeit) gemessen wurde. Wenn der Bienenwabenstrukturkörper fester wird, d. h. wenn ein Krümmungsradius des abgerundeten Abschnitts der Zellwand größer wird, wird die ISO-Festigkeit größer. Die ISO-Festigkeit wird zur Bestimmung dafür verwendet, ob der Bienenwabenstrukturkörper einem isostatischen Druck standhält oder nicht, der erzeugt wird, wenn der Bienenwabenstrukturkörper in einen Topf eines Motorabgassystems gesetzt wird.

Überdies wurde der Druckfestigkeitsversuch (Cr) durchgeführt, indem der Bienenwabenstrukturkörper mittels eines Drahtgewebes umgeben wurde, um einen isostatischen Druck auf den Bienenwabenstrukturkörper auszuüben, indem ein Druck von einer oberen Seite des Bienenwabenstrukturkörpers mit Hilfe einer Kompressionsversuchsmaschine ausgeübt wurde, und indem eine Bruchfestigkeit des Bienenwabenstrukturkörpers als Cr-Festigkeit (Druckfestigkeit) gemessen wurde. Wenn die Konstruktion des Bienenwabenstrukturkörpers fester wird, d. h. wenn ein Krümmungsradius der Zellwand größer wird, wird die Cr-Festigkeit stärker. Die Cr-Festigkeit wird zur Bestimmung dafür verwendet, ob der Bienenwabenstrukturkörper einer äußeren Beanspruchung, wie etwa einer Fahrvibration, standhält oder nicht, wenn der Bienenwabenstrukturkörper in Fahrzeugen installiert ist.

Ferner wurde der Wärmestoßwiderstandsversuch (ESP) durchgeführt, indem ein Wärmestoß (Erwärmen/Abkühlen) auf den Bienenwabenstrukturkörper ausgeübt wurde und indem eine Festigkeit bezüglich des so ausgeübten Wärmestoßes (ESP- Festigkeit) gemessen wurde. Das heißt, daß, wenn eine Temperaturdifferenz von einer Raumtemperatur bis zu einer Brucherzeugung des Bienenwabenstrukturkörpers größer ist, der Bienenwabenstrukturkörper fester wird. Die ESP-Festigkeit wird dafür verwendet, um zu bestimmen, ob der Bienenwabenstrukturkörper gegenüber einer Erwärmung beständig ist oder nicht, indem er einem Hochtemperaturabgas von einem Motor oder einem Kühlen aufgrund eines Motorstops ausgesetzt wird, wenn der Bienenwabenstrukturkörper in Fahrzeugen installiert ist. In diesem Falle wird der Wärmestoß kleiner, wenn der Bienenwabenstrukturkörper eine gleichmäßige Form hat, d. h. wenn ein Krümmungsradius des abgerundeten Abschnitts der Zellwand kleiner wird. Überdies wird, wenn der abgerundete Abschnitt am Zellenüberschneidungsabschnitt kleiner wird, eine Wärmekapazität gleichmäßig und die ESP-Festigkeit größer.

Überdies wurde der Verformungsbetrag-Versuch durchgeführt, indem eine Differenz zwischen dem Standardwert und dem tatsächlich gemessenen Wert einer Außengröße des Innenwabenstrukturkörpers als ein Verformungsbetrag gemessen wurde. Die Größe wurde mit Hilfe einer automatischen Größenmeßvorrichtung unter Anwendung eines Lasers oder mit Hilfe einer Schublehre gemessen. Wenn der Bienenwabenstrukturkörper konstruktionsbedingt schwach ist, d. h. wenn ein Krümmungsradius des abgerundeten Abschnitts der Zellwand kleiner wird, wird der Bienenwabenstrukturkörper während des Extrudierens aufgrund seines Gewichts verformt (eingedrückt), so daß sich der Bienenwabenstrukturkörper nach dem Brennen nicht innerhalb einer Größentoleranz befindet. Der Verformungsbetrag wird zur Überprüfung verwendet, ob der Bienenwabenstrukturkörper präzise in einem Topf eines Motorabgassystems festgelegt werden kann oder nicht.

Tabelle 1

Aus den Ergebnissen in der Tabelle 1 und in Fig. 3 ist verständlich, daß, wenn ein Krümmungsradius des abgerundeten Abschnitts größer wird, die Cr-Festigkeit, die ISO-Festigkeit und der Verformungsbetrag verbessert werden, jedoch die ESP- Festigkeit nicht verbessert wird. Daher kann ein bevorzugter Bereich eines Krümmungsradius des abgerundeten Abschnitts aus einem Bereich erhalten werden, in dem alle oben erwähnten Parameter nahezu einen herausragenden Wert annehmen. In diesem Falle sind Zieleigenschaften des Bienenwabenstrukturkörpers als ein Werkstück in der folgenden Tabelle 2 gezeigt.

Tabelle 2

Wenn aus der Fig. 3 ein die Zieleigenschaften gemäß Tabelle 2 zufriedenstellender Bereich bestimmt wird, kann ein Krümmungsradius des abgerundeten Abschnitts bei 15 bis 80 µm erhalten werden, wobei dieser Bereich für einen Krümmungsradius des abgerundeten Abschnitts als bevorzugt gilt.

Wie aus den obigen Erklärungen klar verständlich ist, wird erfindungsgemäß die durch chemische Metallabscheidung, vorzugsweise chemische Ni-Metallabscheidung, gebildete erste Beschichtungsschicht an dem Zellblockgrundkörper eingerichtet, der durch die bekannte elektrische Entladebearbeitung oder ein Schleifen gebildet wurde, wobei die durch CVD-Beschichtung, vorzugsweise TiCN- oder W₂C-CVD-Beschichtung, gebildete zweite Beschichtungsschicht an der ersten Beschichtungsschicht eingerichtet wird, um die Schlitzbreite vorzugeben bzw. zu steuern.

Daher kann ein Schlitz mit einer vorbestimmten Schlitzbreite erhalten werden, indem eine Schlitzbreite relativ enger gestaltet wird durch die dicke erste Beschichtungsschicht, die durch CVD-Beschichtung an der ersten Beschichtungsschicht gebildet wurde. In dieser Weise ist es möglich, eine Extrusionsdüse mit einer Schlitzbreite von 45 bis 120 µm zu erhalten, die einen keramischen Bienenwabenstrukturkörper mit einer 45 bis 120 µm dünnen Zellwand bilden kann.

Da überdies in der vorliegenden Erfindung die erste Beschich tungsschicht durch chemische Metallabscheidung gebildet wird, werden Ecken der an dem Zellblockgrundkörper gebildeten ersten Beschichtungsschicht natürlicherweise abgerundet. Da an schließend die dicke zweite Beschichtungsschicht mit einer konstanten Dicke an der ersten Beschichtungsschicht eingerichtet ist, ist es möglich, eine Extrusionsdüse mit einem abgerundeten Abschnitt an Ecken von jedem der Zellblöcke zu erhalten, wobei ebenso eine Schlitzbreite von 45 bis 120 tun in problemloser Weise erhalten werden kann.

Es wird die Extrusionsdüse 1 zum Extrudieren eines Bienenwabenstrukturkörpers offenbart, mit einer Vielzahl von an ihrer Vorderoberfläche vorgesehenen, sich überschneidenden Schlitzen 2, wobei jeder der Schlitze 2 mit Hilfe von Zellblöcken 3 ausgebildet ist; einer Vielzahl von in ihrer Rückoberfläche vorgesehenen Rohmaterialzufuhrlöchern 4, wobei jedes der Rohmaterialzufuhrlöcher 4 mit den Schlitzen 2 verbunden ist; und dem an Ecken 3a von jedem der Zellblöcke 3 gebildeten abgerundeten Abschnitt. In der Extrusionsdüse 1 weist jeder der Zellblöcke 3 den Zellblockgrundkörper 11, die durch chemische Metallabscheidung an dem Zellblockgrundkörper 11 gebildete erste Beschichtungsschicht 12 und die durch chemische Abscheidung aus der Gasphase an der ersten Beschichtungsschicht 12 gebildete zweite Beschichtungsschicht 13 auf und beträgt eine Breite von jedem der Schlitze 45 bis 120 µm.

Claims

1. Extrusionsdüse zum Extrudieren eines Körpers mit einer bienenwabenartigen Struktur, mit:
einer Vielzahl von an ihrer Vorderoberfläche einge richteten sich überschneidenden Schlitzen, wobei jeder der Schlitze mit Hilfe von Zellblöcken ausgebildet ist;
einer Vielzahl von in ihrer Rückoberfläche vorge sehenen Rohmaterialzufuhrlöchern, wobei jedes der Rohmate rialzufuhrlöcher mit den Schlitzen verbunden ist; und
einem an den Ecken von jedem der Zellblöcke gebildeten abgerundeten Abschnitt; wobei
jeder der Zellblöcke einen Zellblockgrundkörper, eine durch chemische Metallabscheidung an dem Zellblockgrund körper gebildete erste Beschichtungsschicht und eine durch chemische Abscheidung aus der Gasphase an der ersten Be schichtungsschicht gebildete zweite Beschichtungsschicht hat, und
die Breite von jedem der Schlitze 45 bis 120 µm beträgt.

2. Extrusionsdüse nach Anspruch 1, wobei die erste Be schichtungsschicht eine durch chemische Metallabscheidung gebildete Nickelbeschichtungsschicht und die zweite Be schichtungsschicht eine durch chemische Abscheidung aus der Gasphase gebildete TiCN- oder W₂C-Beschichtungsschicht ist.

3. Extrusionsdüse nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Gesamt dicke der ersten Beschichtungsschicht und der zweiten Be schichtungsschicht 20 bis 70 µm beträgt.

4. Extrusionsdüse nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der Krümmungsradius des abgerundeten Abschnitts 15 bis 80 µm beträgt.

5. Verfahren zur Herstellung einer Extrusionsdüse zum Extrudieren eines Körpers mit einer bienenwabenartigen Struktur mit den Schritten:
Formung einer Vielzahl von sich überschneidenden Schlitzen in einer Vorderoberfläche der Extrusionsdüse, wobei jeder der Schlitze mittels Zellblockgrundkörper bestimmt wird;
Formung einer Vielzahl von Rohmaterialzufuhrlöchern in einer Rückoberfläche der Extrusionsdüse, wobei jedes der Rohmaterialzufuhrlöcher mit den Schlitzen verbunden ist;
Formung einer ersten Beschichtungsschicht an jedem der Zellblockgrundkörper durch chemische Metallabscheidung; und
Formung einer zweiten Beschichtungsschicht an der ersten Beschichtungsschicht durch chemische Abscheidung aus der Gasphase, um eine Breite von jedem der Schlitze von 45 bis 120 µm zu erzielen.

6. Verfahren nach Anspruch 5, wobei die erste Beschich tungsschicht durch chemische Nickel-Metallabscheidung gebildet wird und die zweite Beschichtungsschicht durch chemische Abscheidung von TiCN oder W₂C aus der Gasphase gebildet wird.

7. Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, wobei eine Gesamtdicke der ersten Beschichtungsschicht und der zweiten Beschich tungsschicht auf 20 bis 50 µm festgelegt wird.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 7, wobei ein Krümmungsradius des abgerundeten Abschnitts auf 15 bis 80 µm festgelegt wird.