JP2000507160A - ろう付け隙間内にスペーサを備えたろう付け金属ハニカム体とそのろう付け方法とそれに利用するろう - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 少なくとも部分的に構造化された板金（２、３）を巻回あるいは積層して構成された構造物、特に排気ガス浄化触媒用のハニカム体をろう付けする方法を提案する。この方法に基づいて、板金（２、３）間には少なくとも後でろう付けすべき部位（１０）にろう（１６）および粒子状の挿入物（１５）が入れられる。その粒子状の挿入物（１５）の融点はろうの融点より高い。

Description

【発明の詳細な説明】 ろう付け隙間内にスペーサを備えたろう付け金属ハニカム体と そのろう付け方法とそれに利用するろう 本発明は、ハニカム体のろう付け方法、それに適したろう並びにそれに応じて 製造されたハニカム体特に排気ガス浄化装置の触媒担体に関する。 少なくとも部分的に構造化された板金を巻回あるいは積層して構成された例え ば排気ガス浄化触媒用の金属製触媒担体のような金属構造物が知られている。板 金相互の結合はろう付け特に硬ろう付けによって好適には真空中で１１００℃以 上の高温で行われる。金属構造物は場合によっては外被管にもろう付けされる。 金属構造物におけるろう付け結合の形成はそのような金属構造物を製造する際の 主要な製造工程であり、二つの重要な観点を有している。まず一つはろう付け結 合の様式が金属構造物特に触媒担体として利用される構造物の製造過程に与える 効力である。もう一つはろう付け結合の形成が構造物の強度および耐久性に与え る影響である。 ろう付け結合に関するこれらの観点は既に知られている。例えばろう付けの際 に結合すべき金属構造物に接着剤あるいは結合剤を塗ることが知られており、そ の場合ろう材料は粉末状にされ、予め接着剤あるいは結合剤と混合されるかある いは後でこれに着けられる。 ドイツ特許出願公開第２９２４５９２号公報に既に、自動車の内燃機関におけ る排気ガスを浄化するための触媒コンバータ用の耐熱鋼板で構成されている構造 物を製造する方法が記載されている。波形鋼板および平板鋼板から成るその耐熱 鋼板を前処理した後、ろうを着けるべき個所に結合剤あるいは接着剤が塗られる 。その結合剤あるいは接着剤にろう粒子が着けられる。結合剤ないし接着剤およ びろうは波形鋼板の波の方向にあるいはそれに対して垂直に帯状に塗られる。そ の後で鋼板が交互に層状に重ね合わされて構造物を形成し、この構造物を加熱す ることによってすべての層が相互に一様にろう付けされる。鋼板間のすべてのろ う付け個所が一様にろう付けされることを保証するために、一般にろうないし結 合材が過剰に着けられる。 ドイツ特許出願公開第２９２４５９２号公報において更に、平板板金あるいは 波形板金を交互に層状に重ね合わせる前に個々の板金間に一つあるいは複数のろ うテープがほぼ平板板金の長手方向に差し込まれることも知られている。 ろうを着けた後で板金は公知のようにして構造物の形に巻回され、外被管の中 にはめ込まれ、炉の中でろう付けされる。その板金は外被管の中に初期応力をも ってはめ込まれる。 板金に初期応力がかかっているために、ろう材料が融解するろう付け過程中に 板金間の接触個所からろう材料が押し出される。これは外被管内部における板金 の初期応力を喪失させ、板金を相互に望ましくなくずらさせ、板金間のろう付け 隙間の分布を不均一にさせてしまう。ろう付け過程中に液状ろう材料が接触個所 から押し出され、場合によってはずらされることによって、所望の接触個所で実 際にろう付け結合が生ずることも保証されなくなる。しかも悪いろう付け結合は 既に述べたように構造物の強度および耐久性に悪い影響を与える。 ろう付けに基づいて生ずるこの問題は既に知られている。その解決策は国際特 許出願公表第ＷＯ８９／１１９３８号明細書で知られている。そこには、板金に これを巻回あるいは積層する前にろう付けすべき部位に接着剤あるいは結合剤を 塗ることが提案されている。続いてその板金が構造物の形に巻回されるか積層さ れ、そしてその構造物にろう粉末が供給される。この方法によれば板金が相互に 互いに固く接し、ろう材料が板金間に存在するくさび状空間に到達する。その場 合ろうが融解する際に初期応力の喪失は生じない。もっとも工程の順序を精確に 維持しなければならないために、製造過程にあまり柔軟性がない。 本発明の課題は、ろう付け過程中における板金の初期応力の喪失を少なくとも 減少させるような金属構造物、特に排気ガス浄化触媒用のハニカム体のろう付け 方法を提供することにある。本発明の別の課題は、ろう付け結合の形成を改善で きるような特に構造物のろう付け法に利用される金属ろうを提供することにある 。更に本発明はできるだけ一様に形成されたろう付け結合部を有するろう付けハ ニカム体を提供しようとしている。 これらの課題は本発明に基づいて請求の範囲の請求項１の特徴事項を有する方 法によって解決される。本発明に基づくろうは請求項１２の発明対象である。ろ う付けハニカム体は独立請求項２１の発明対象である。本発明の他の有利な実施 態様は他の従属請求項に記載されている。 少なくとも部分的に構造化された板金を巻回あるいは積層して構成された構造 物、特に排気ガス浄化触媒用のハニカム体をろう付けする本発明に基づく方法は 、板金間にろうおよびこのろうの融点特にろう付け温度より高い融点の挿入物が 入れられることを特徴とする。その挿入物はそれ自体ろう付け結合の形成には参 加しない。挿入物が板金間に後でろう付けすべき部位に入れられることによって 、これはろう付け過程中において板金間のスペーサとして作用する。板金間の間 隔がろう付け過程中に挿入物によってほぼ一定に維持されていることによって、 巻回あるいは積層された構造物が外被管の中に入れられろう付けされたとき、初 期応力が喪失することはない。ろう付け過程中に挿入物によって隣接する板金間 の所定のろう付け隙間も維持される。 後でろう付けすべき部位間の挿入物は好適には粒子の形で入れられる。それは 粉末状の挿入物である。従って、まず板金には少なくとも後でろう付けすべき部 位に粘着材、特に接着剤、結合剤などを塗ることを提案する。粘着材層の上に及 び／又はその中に、先ず粒子が、次にろう粉末が着けられるか、あるいは先ずろ う粉末が、次に粒子が着けられる。適当な粘着材が存在する場合、これをろう粉 末および挿入物の粒子と混合し、このペースト状材料を後でろう付けすべき部位 に塗ることも有利である。この場合ろう粉末と結合剤と挿入物の粒子の量比率を 予め決定することによって、塗布すべき量を精確に決定して供給することができ るので、余分なろうを除去する必要はなくなる。 ろうは好適には粒子と同時に着けられる。このためにまずろう粉末と粒子との 混合物が用意される。ろう粉末と粒子との混合物は好適には渦流室の中で実施さ れる両成分の混合によって得られる。 ろう付け過程中に初期応力の喪失が全く生じないかほんの僅かしか生じないこ とを保証するために、挿入物の寸法が板金を巻回あるいは積層する際に生ずるろ う付け隙間の隙間幅にほぼ一致していることを提案する。 本発明の他の有利な考えに基づいて、挿入物が線状あるいは帯状のろうの中に 入れられることを提案する。 本発明の方法の他の有利な実施態様に基づいて、挿入物およびろうが、ろうで 少なくとも部分的に被覆された粒子、好適にはセラミック粒子の形で入れられる ことを提案する。この方法によれば、結合すべき部品の特に良好なぬれが得られ る。ろう付け過程中に、ろうはこれで被覆された粒子を押しつける板金によって 粒子間の中空空間の中に押し込まれる。 本発明の他の考えに基づいて、ろう材料とこのろう材料の融点特にろう付け温 度より高い融点を有する追加材料とを含んでいる金属ろうを提案する。この追加 材料は結合すべき部品間のろう付け隙間を維持する形状をしている。そのような 金属ろうは特に請求の範囲の請求項１ないし１１のいずれか一つに記載のろう付 け方法に利用するのに適している。その追加材料は特に粒子、線あるいはテープ の形をしている。この追加材料の物体的形成はろう付け隙間の大きさに相当する 寸法を有している。テープ状に形成する場合、その厚さはろう付け隙間の寸法に 一致している。その追加材料が線状をしている場合、その線の直径はろう付け隙 間の寸法に一致している。 ろうは特に粉末状に形成されている。この場合、追加材料の平均粒度はろう粉 末の平均粒度にほぼ相当している。 追加材料は好適にはセラミック材料である。セラミック材料を利用することに よって、その融点がろう材料のそれよりかなり高く、従ってろう材料の融点と追 加材料の融点との十分大きな温度差が確実に得られるという利点を有する。 テープ状ろうが利用される場合、これがろう材料から成る少なくとも一つの第 １の層および入れられるか着けられた追加材料から成る少なくとも一つの第２の 層を有していることを提案する。 好適にはろうは、追加材料が少なくとも部分的にろう材料で被覆された粒子、 特にセラミック粒子の形をしているように形成される。その粒子の被覆層は５〜 ２０μｍ、特に１０μｍの厚さを有している。ろう材料で被覆された粒子の外径 は３０〜６０μｍ、特に５０μｍである。 少なくとも部分的に構造化された板金を巻回あるいは積層して構成された本発 明に基づくハニカム体は、板金間にろう付け隙間が存在し、このろう付け隙間が 少なくとも部分的に板金を結合するろうで充填され、その隙間幅がスペーサによ って決定されていることを特徴とする。 そのスペーサは、隣接する板金の少なくとも一方にそのろう付け部位に隣の板 金に向いている少なくとも一つの隆起部によって形成されている。その隆起部は 相互に後でろう付けすべき部位において板金を離間させ、ろう付け隙間を形成す る。隆起部は隣接する板金に接する。ろう付け過程中にろうが融解しても、外被 管内において板金の初期応力は維持される。隆起部の別の利点は、この隆起部に よって板金とろうとのぬれを改善することができることである。 隆起部の形をしたスペーサを備えたハニカム体の代わりに、スペーサがろう付 け結合部位で隣接する板金間に配置された挿入物の形に形成されていることを提 案する。この挿入物はろうの融点より高い融点の材料から成っている。その挿入 物は粒子の形で形成されている。線状あるいは帯状の挿入物が好ましい。 本発明の他の利点および特徴について図示した実施例を参照して詳細に説明す る。 図１はろう層の塗布方式を示した斜視図、 図２はろうテープを波形板金と平板板金との間に挿入する方式を示した斜視図 、 図３はろう付け個所の拡大概略断面図、 図４は平板板金と隆起部付きの波形板金との間のろう付け個所の断面図、 図５はろうテープの第１の実施例の断面図、 図６はろうテープの第２の実施例の断面図、 図７はろうテープの第３の実施例の断面図である。 図１は波形板金２と平板板金３が互いに積層され巻回されて構成されたハニカ ム体１を示している。波形板金２はろう層を有している。ろう層５は波形板金２ の両外側縁部に設けられている。波形板金２の必ずしもすべての波の山にろう層 ５を設ける必要がないことは明らかである。図１には更に波形板金２の一つの波 の山にその全幅にわたって設けられているろう層６が示されている。それらのろ う層５、６は接着剤あるいは結合剤によって波形板金２に付着している粒子を含 むろう粉末の塗布層である。 平板板金３はその長手方向に延びている三つの帯状ろう層７、８、９を有して いる。そのうちの二つの帯状ろう層７、９は平板板金３の両外側縁部に設けられ ている。残りの帯状ろう層８は平板板金３のほぼ中央部位に設けられている。巻 回あるいは積層されたハニカム体１はその後で外被管（図示せず）の中に初期応 力を持って入れられる。この複合体は続いてろう付け炉の中に入れられ、ろう付 け温度に加熱される。ろう層５〜９はろうと粒子を有し、その粒子はろう付け過 程中に融解しない挿入物を形成している。このために挿入物はろうの融点特にろ う付け温度より高い融点の材料から成っている。挿入物は好適にはセラミック材 から成っている。 既に上述したように、巻回あるいは積層され金属構造物を形成するハニカム体 １は外被管の中に入れられる。ハニカム体１を外被管に結合するために、ハニカ ム体１はその外周面に好ましくは同様にろう付けすべき部位にろうおよび挿入物 が着けられる。 図２にはろうの異なった取り付け方式が示されている。図２において、波形板 金２と平板板金３との間にそれぞれろうテープ１１〜１４を差し込むことが提案 されている。各ろうテープ１１〜１４はそれぞれ互いにほぼ平行に平板板金３と 波形板金２との間に差し込まれる。ろうテープ１１〜１４の差し込みは巻回過程 中に行われる。 図５、図６、図７にはそれぞれろうテープの異なった実施例が示されている。 図５にはろう１６から成りその中に粒子１５が入れられているろうテープ１１が 示されている。その粒子１５の大きさはこれがろうテープ１１の厚さＤにほぼ一 致するように寸法づけられている。これによって粒子１５が波形板金２と平板板 金３との間でスペーサとして作用することが保証される。粒子１５のこの作用は ろう付け過程中に維持される。 図６にはろうテープ１１の第２の実施例が示されている。このろうテープ１１ はろう材料から成っている第１の層１８を有している。この第１の層１８にろう 付け温度より高い融点を有する追加材料から成る第２の層１９が隣接して続いて いる。この第２の層１９はろうテープ１１内における挿入物１９を形成している 。第２の層１９にろう材料から成っている第３の層２０が隣接して続いている。 好適には第１の層１８および第３の層２０は同じ材料から成っている。各層１８ 、１９、２０は互いに横に並べられている。 図７にはろうテープ１１の第３の実施例が示されている。そのろうテープ１１ は二つの層から成っている。第１の層１８はろう材料で形成されている。第２の 層１９はろう付け温度より高い融点を有する材料で形成されている。 図３にはろう付け個所１０が拡大して示されている。このろう付け個所１０は 波形板金２と平板板金３との間に形成されている。波形板金２と平板板金３との 間にろう１６および挿入物で充填されているろう付け隙間２１が形成されている 。挿入物は粒子１５で形成されている。この粒子１５は例えば小さなピンの形で よい。球状あるいは小板状の粒子１５でもよい。粒子１５の形状は波形板金２と 平板板金３との間隔ｄをどのような大きさにするかによっても左右される。 図４にはろう付け過程中に波形板金２と平板板金３の初期応力を維持する別の 方式が示されている。このために波形板金２はろう付け結合部位１０に形成され ている隆起部１７を有している。この隆起部１７は隣接する平板板金３に向けら れている。その隆起部１７はハニカム体１の流体通路４に対して横に延びるミク ロ構造である。あるいはまた隆起部１７を平板板金３に設けることもできる。 符号の説明 １ ハニカム体 ２ 波形板金 ３ 平板板金 ４ 流体通路 ５、６ ろう層 ７、８、９ 帯状ろう層 １０ ろう付け部位 １１〜１４ ろうテープ １５ 粒子 １６ ろう １７ 隆起部 １８ ろうテープの第１の層 １９ ろうテープの第２の層 ２０ ろうテープの第３の層 ２１ ろう付け隙間 ｄ ろう付け隙間の幅

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ， ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，Ｌ Ｕ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ， ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＫＥ，ＬＳ，ＭＷ，Ｓ Ｄ，ＳＺ，ＵＧ)，ＵＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ ，ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ， ＣＮ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，Ｇ Ｂ，ＧＥ，ＧＨ，ＨＵ，ＩＬ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ， ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，Ｎ Ｏ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ ，ＳＩ，ＳＫ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ， ＵＳ，ＵＺ，ＶＮ，ＹＵ (72)発明者 ブリュック、ロルフ ドイツ連邦共和国 デー―51429 ベルギ ッシュ グラートバッハ フレーベルシュ トラーセ 12

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．少なくとも部分的に構造化された板金（２、３）を巻回あるいは積層して構 成された構造物（１）、特に排気ガス浄化触媒用のハニカム体をろう付けする方 法において、板金（２、３）間にろう（１６）およびこのろう（１６）の融点よ り高い融点の挿入物（１５、１９）が入れられるハニカム体のろう付け方法。 ２．挿入物（１５）が粒子の形で入れられる請求項１記載の方法。 ３．まず板金（２、３）に少なくとも後でろう付けすべき部位（１０）に、粘着 材、特に接着剤、結合剤などが塗られる請求項１又は２記載の方法。 ４．粘着材層の上に及び／又はその中に同時にあるいは任意の順序で粒子（１５ ）およびろう粉末（１６）が着けられる請求項３記載の方法。 ５．粒子（１５）が接着剤あるいは結合剤と共に着けられる請求項３記載の方法 。 ６．ろう（１６）が粒子（１５）と共に着けられる請求項２又は３記載の記載の 方法。 ７．まずろう粉末と粒子（１５）との混合物が用意される請求項６記載の方法。 ８．ろう粉末が粒子（１５）と特に渦流室の中で混合される請求項７記載の方法 。 ９．挿入物（１５、１９）の寸法が板金（２、３）を巻回あるいは積層する際に 生ずるろう付け隙間（２１）の隙間幅（ｄ）にほぼ一致している請求項１ないし ８のいずれか１つに記載の方法。 １０．挿入物（１５、１９）を含む線状あるいは帯状のろう（１１〜１４）が入 れられる請求項１又は２記載の方法。 １１．挿入物（１５）およびろう（１６）が、ろう（１６）で少なくとも部分的 に被覆された粒子、好適にはセラミック粒子の形で入れられる請求項１又は２記 載の方法。 １２．ろう材料と、結合すべき部品（２、３）間のろう付け隙間（２１）を維持 するためにろうの融点より高い融点を有し適当な形をした追加材料とを含んでい る特に請求項１ないし１１のいずれか１つに記載のろう付け法に利用するための 金属ろう。 １３．追加材料が特にろう付け隙間（２１）の大きさの寸法をした粒子、線ある いはテープの形をしている請求項１２記載のろう。 １４．追加材料がセラミック材料である請求項１２又は１３記載のろう。 １５．ろうおよび追加材料が粉末状に形成されている請求項１２ないし１４のい ずれか１つに記載のろう。 １６．追加材料が粒子（１５）の形で線状あるいは帯状のろう（１１）内に含ま れている請求項１２ないし１４のいずれか１つに記載のろう。 １７．ろう（１１）が、ろう材料から成る少なくとも一つの第１の層（１８、２ ０）と、入れられるか着けられた追加材料から成る少なくとも一つの第２の層（ １９）とを有している請求項１２ないし１４のいずれか１つに記載のろう。 １８．追加材料が少なくとも部分的にろう材料で被覆された粒子、特にセラミッ ク粒子の形をしている請求項１２記載のろう。 １９．被覆層が５〜２０μｍ、特に１０μｍの厚さを有している請求項１８記載 のろう。 ２０．ろう材料で被覆された粒子の外径が３０〜６０μｍ、特に５０μｍである 請求項１８又は１９記載のろう。 ２１．少なくとも部分的に構造化された板金（２、３）を巻回あるいは積層して 構成された特に排気ガス浄化触媒用のろう付け金属ハニカム体（１）において、 板金（２、３）間にろう付け隙間（２１）が存在し、このろう付け隙間（２１） が少なくとも部分的に板金（２、３）を結合するろう（１６）で充填され、その 隙間幅（ｄ）がスペーサ（１５、１７、１９）によって決定されているろう付け 金属ハニカム体（１）。 ２２．隣接する板金（２、３）の少なくとも一方にはそのろう付け部位（１０） に隣の板金（３）に向いている少なくとも一つの隆起部（１７）がスペーサとし て形成されている請求項２１記載のハニカム体。 ２３．隣接する板金（２、３）間のろう付け部位（１０）におけるスペーサが、 ろう（１６）内に存在しその融点より高い融点を有する挿入物（１５、１９）に よって形成されている請求項２１記載のハニカム体。 ２４．スペーサが粒子（１５）、特にセラミック粒子の形をしている請求項２３ 記載のハニカム体。 ２５．スペーサが線状あるいは帯状の挿入物（１９）によって形成されている請 求項２３記載のハニカム体。