JP2514043B2 - ハニカム構造体の製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 「産業上の利用分野」 本発明は、ハニカム構造体の製造方法に関する。すな
わち板材を重積，ろう付け、展張することにより、ハニ
カム構造体を製造する方法に関するものである。

「従来の技術」 このような重積，ろう付け，展張方式によるハニカム
構造体の製造方法において、ろう付けのためのろう材と
しては、一般にニッケルあるいはコバルト基合金、金あ
るいはパラジウム合金などの貴金属、高融点材料に対し
てはニオブ合金かバナジウム合金などの粉末状ろう材、
および最近は非結晶質のアモルファス状のものが用いら
れ、又大別して、シート状のものと粉末のものとが用い
られている。

そして、前者たるシート状例えば箱状のろう材が用い
られる場合には、板材に所定ピッチで直線状に、対応す
る大きさに切断等された係るシート状のろう材を、スポ
ット溶接，接着等により仮止めすることを要し、しかる
後、加熱，ろう付けが行われていた。又、後者たる粉末
のろう材が用いられる場合には、まず係る粉末のろう材
を、例えばアクリル系樹脂を有機溶剤で希釈した粘結剤
と混合してペースト状とし、このようにペースト状化さ
れたろう材を、板材に所定ピッチで直線状に塗布した
後、加熱，ろう付けが行われていた。

「発明が解決しようとする問題点」 ところで、このような従来例にあっては、次の問題点
が指摘されていた。まず第１に、前者たるシート状のろ
う材が用いられている場合においては、前述のごとく、
スポット溶接，接着等による仮止めが行われる。そこ
で、係る仮止めのための作業時間を要し、又、このシー
ト状のろう材はその機械的強度が弱く取り扱いに不便で
あり、しかも全面的ではなく、所定ピッチで直線状に配
されるだけなので、ろう付け前に板材の所定部から脱落
することさえある等、その仮止め作業は容易ではなかっ
た。従って、このような点に起因して、ハニカム構造体
の製造コストがアップするという問題が指摘されてい
た。

第２に、後者たる粉末のろう材が用いられる場合にお
いては、加熱，ろう付けに際し、混入された有機溶剤等
に起因して、ガス，ボイド穴，収縮が発生する等接合部
に欠陥が生じ、又、その組成の複雑さ・不均一性もあっ
て、ろう付け後の接合力に問題があると共に、このよう
なろう材が、全面的ではなく部分的に所定ピッチで直線
状に配されていた。従って、製造されたハニカム構造体
について、そのセル形状の不均一性，強度面の不安，安
定性の悪さ等が指摘されていた。

第３に、シート状のろう材が用いられる場合、および
粉末のろう材がペースト状化されて用いられる場合、共
に、係るろう材自体かなりの肉厚を備えている。他方、
ろう材中の成分が板材へ拡散することにより、その接合
部の事後の耐熱性の向上、すなわち高温下での強度の向
上が図られている。しかしながら前述のごとく、シート
状のろう材およびペースト状化された粉末のろう材共
に、その肉厚が厚いので、このような拡散を十分に行う
ためには、ろう付けに際し加熱時間の長時間化，加熱温
度の高温化，ろう材使用の少量化等の特別の配慮が必要
とされ、もってその工数面に問題があり、又、拡散が不
十分で接合部について事後の耐熱性が不足すること、も
多々見うけられた。

第４に、上述の接合部の強度面の不安等の問題は、連
続した接合部が用いられるこの種展張方式のハニカム構
造体にあっては、品質上致命的な欠陥ともなっていた。
従来例では、このような点が指摘されていた。

本発明は、このような実情に鑑み、上記従来例の問題
点を解決すべくなされたものであって、板材を重積，ろ
う付け，展張する方式において、ストップ材を配設する
と共に、ろう材の粉末をプラズマ溶射装置により高速か
つ高熱にて溶射し、もって直線状に被膜層を形成してろ
う付けが行われるので、所定ピッチで直線状に接合され
るものの、仮止めが不要で、接合部は緻密で欠陥もな
く、ろう材の肉厚も薄く事後の耐熱性も十分で、接合力
にも優れてなる、ハニカム構造体の製造方法を提案する
ことを目的とする。

「問題点を解決するための手段」 この目的を達成する本発明の技術的手段は、次のとお
りである。すなわち、このハニカム構造体の製造方法
は、次のストップ材配設工程，溶射工程，被膜層形成工
程，当接工程，ろう付け工程，展張工程，除去工程、等
を有してなる。

すなわち、この製造方法は、平板状の板材の表面につ
いて、所定ピッチで直線状に溶射，形成されることにな
る被膜層間に位置すべく、予めろう付け防止範囲にスト
ップ材を塗布するストップ材配設工程と、該平板状の板
材の表面について、所定ピッチで直線状にろう材の粉失
を、プラズマ溶射装置により高速かつ高熱にて溶射する
溶射工程と、該溶射により、該板材に所定ピッチで直線
状に、粉末ろう材が被膜層として形成される被膜層形成
工程と、更に、次の各工程を有してなる。すなわち次
に、複数枚の該板材を、該被膜層たるろう材のピッチを
半ピッチずつずらしつつ重積し、もって部分的に該ろう
材を介して当接させる当接工程と、このように重積，当
接された該板材間を、加熱、加圧により、所定ピッチで
直線状に部分的に接合するろう付け工程と、しかる後、
このように重積，ろう付けされた該板材を、重積方向に
引張り力を加えて展張し、該ろう材による接合部以外の
該ストップ材を介して対向していた部分を、相互に変形
離隔させる展張工程と、該ストップ材を適宜除去する除
去工程とを、有してなることを特徴とする。

「作用」 本発明に係るハニカム構造体の製造方法は、このよう
な手段よりなるので、次のごとく作用する。溶射工程で
は、ろう材の粉末がプラズマ溶射装置により板材に溶射
され、もって次の被膜層形成工程で、板材に所定ピッチ
で直線状にろう材の被膜層が形成される。このように被
膜層は、全面的ではなく所定ピッチで直線状に形成され
るものの、高速かつ高熱の溶射により所定部に形成され
るので、仮止めは不要であり、有機溶剤等も混入されて
おらず、又、その肉厚を薄くすることもでき、板材との
密着力は強力である。

そして、次にこのような板材は、当接工程で重積，当
接された後、ろう付け工程で、加熱・加圧により部分的
に接合される。ここにおいて、有機溶剤等の混入がない
ので、接合部は全面的ではなく所定ピッチで直線状をな
すものの、緻密でありガス，ボイド穴，収縮等の発生も
なく、その接合力は強力である。又、ろう材の被膜層の
板材への密着力が強力であることもあって、この接合力
は、一層強力かつ安定したものとなっている。更に、ろ
う材の被膜層の肉厚が薄いので、加熱時間，加熱温度に
特に配慮する必要もなく、その拡散も十分に行われ事後
の耐熱性に優れている。

そして、予めストップ材配設工程で、ストップ材がろ
う付け防止範囲に塗布されているので、ろう付け工程で
加熱，溶融されたろう材が、そのろう付け部を越えてろ
う付けを起こすこともない。このようにして、その後の
展張により、品質・性能に優れたハニカム構造体が製造
されるに至る。

「実 施 例」 以下本発明を、図面に示すその実施例に基づいて、詳
細に説明する。まずその構成等について、溶射工程およ
び被覆層形成工程，そのプラズマ溶射装置等，当接工
程，ろう付け工程，工程ブロック図の１例、等の順に説
明する。第１図，第２図，第３図は、各々本発明に係る
ハニカム構造体の製造方法の実施例の説明に供するもの
である。そして、第１図の（１）図は、溶射が行われて
被膜層が形成された状態の斜視説明図、（２）図は、重
積，当接状態の正面説明図、（３）図は、製造されたハ
ニカムコアの正面説明図である。第２図は、プラズマ溶
射装置の系統ブロック図、第３図は工程ブロック図であ
る。

最初に、溶射工程および被膜層形成工程について述べ
る。溶射工程では、ろう材Ａの粉末が、プラズマ溶射装
置１により、板材２の表面に対し所定ピッチで直線状
に、高速かつ高温にて溶射される。板材２としては、例
えば肉厚が50ミクロン以下例えば25ミクロン程度の平板
状のものが用いられるが、その肉厚は特に限定されるも
のではなく、比較的厚目のものを用いるようにしてもよ
い。そして被膜層形成工程では、このような溶射によ
り、平板状の板材２の表面に、ろう材Ａが所定ピッチで
直線状の被膜層として形成される。母材たる平板状の板
材２としては、アルミニウム，各種合金，その他の金
属，セラミック等の薄板，箔等が適宜選択され、所定幅
と長さにされたものが用いられる。

又、溶射される粉末のろう材Ａとしては、非結晶質の
アモルファス状のもの、又は、一般のニッケルあるいは
コバルト基合金、金やパラジウム合金などの貴金属、高
融点材料に対してはニオブ合金やバナジウム合金などの
粉末状のものが、適宜選択されて用いられる。ところ
で、アモルファス状のろう材Ａとは、添加元素として
鉄，ケイ素，ホウ素，リン，クロム，モリブデン，タン
グステン等を適宜加えた、例えばニッケル基合金又はコ
バルト基合金等を、液体急冷法すなわち高温の溶融状態
のもとに超高速で急冷して製造した、非結晶質のアモル
ファス状のものを言う。

なお、溶射時に雰囲気の環境を、例えばアルゴンAr等
の不活性ガス、又は例えば水素Ｈ等の活性ガス等とする
ことにより、ろう材Ａの被膜層と板材２との密着力、す
なわち接合部の接合力を任意に変化させたものを、容易
に得ることが可能となる。溶射工程および被膜層形成工
程は、このようになっている。

次に、そのプラズマ溶射装置１等について、第２図を
参照しつつ述べる。すなわち、上述した溶射工程にあっ
ては、プラズマ溶射装置１により溶射が行われる。４は
その溶射ガンであり、溶射ガン４に設けられた銅製のア
ノードノズル５内へは、ガスボンベ６からコンピュータ
等の制御装置７により、１次,2次ガスとしてコントロー
ルされたアークガスが、旋回流となって導入される。
又、溶射ガン４のアノードノズル５と、その中央空間内
に絶縁のためのインシュレーター８を介し設けられたタ
ングステン製のカソード９との間に、制御装置７による
コントロールの下に、直流電源10から直流電圧を印加し
た後、始動のための高周波電圧を高周波スターター11か
ら重畳して、アノードノズル５とカソード９間において
火花放電させる。すると、直流による主放電がこれに続
き、もってアークガスがプラズマ化されて、アノードノ
ズル５内に、超高速かつ超高温のプラズマジェットＰが
発生することになる。又、アノードノズル５とカソード
９は、水源12からのポンプ13を介し供給され，循環さ
れ，排水される冷却水により水冷され、もって、その周
辺は冷却されて電気抵抗が大となり、アーク電流は抵抗
の低い中心に集中的に流れるため、その温度が更に高く
なる。

例えばこのようにして発生した超高速かつ超高温のガ
ス流たるプラズマジェットＰ中に、粉末材料たるろう材
Ａの粉末が、そのホッパーたる供給装置14から粉末用ガ
スとともに供給されて溶融される。そして、膨張するプ
ラズマジェットＰとともにアノードノズル５の先端から
噴出され、平板状の板材２の所定部に、吹き付けられ，
溶射される。そして、溶射されたろう材Ａは、所定部に
衝突すると直ちに冷却されて凝固し、もって被膜層を形
成することになる。ここにおいてプラズマジェットＰ
は、例えばマッハ２程度でかつ１万度程度と超高速，超
高温である。そこで、溶融されたろう材Ａの運動エネル
ギー，衝突エネルギーも非常に大である。もって、板材
２の表面に対し、全面的ではなく所定ピッチで直線状に
溶射されるものの、その密着力が大でかつ緻密な被膜層
が形成されることになる。

なお、図示したプラズマ溶射装置１は、勿論その１例
に過ぎず、その熱源としても焼焼ガス，電気アーク，電
気アークプラズマ等種々のものが考えられる等、いわゆ
るガス粉末式，プラズマ式，低真空溶射式等々の各種方
式のものの採用が考えられる。ところで、このようなプ
ラズマ溶射装置１は、従来一般にコーティング用として
用いられ、本発明におけるごとく接合専用として用いら
れた例はなかった。プラズマ溶射装置１等は、このよう
になっている。

次に当接工程について述べる。当接工程では、次にこ
のような複数枚の平板状の板材２が、被膜層たるろう材
Ａを半ピッチずつずらしつつ重積され、部分的にろう材
Ａの被膜層を介して当接される。そして、このように当
接されたものが複数重積される。

次に、ろう付け工程について述べる。ろう付け工程で
は、このように重積，当接された平板状の板材２間が、
加熱，加圧により部分的に接合される。すなわち、前述
により重積，当接された板材２は、例えば千度程度に加
熱されると共に加圧され、もってろう材Ａが溶融される
ことにより、相互間が条線状に部分的に接合される。そ
して、このろう付けは、例えば真空加熱方式により行わ
れる。すなわち、真空炉中に当接工程で重積，当接され
た平板状の板材２を置き、そのろう材Ａの溶融温度に加
熱することにより行われる。なお、このように真空中で
加熱するのは、酸化防止の為であるので、係る真空加熱
方式によらず、不活性ガス雰囲気中で加熱するいわゆる
雰囲気加熱方式によってもよい。ろう付け工程は、この
ようになっている。そして、更に展張工程が加えられる
ことにより、ハニカム構造体15が製造されるに至る。

次に、第３図の工程ブロック図そって説明する。すな
わち、このハニカム構造体15の製造方法について、工程
ブロック図にそって更に詳述する。まず、ステップで
準備された金属箔等の平板状の板材２は、ステップで
脱脂，洗浄される。そしてステップ，で、ストップ
材Ｂが第１図の（１）図中に示すごとく、ろう付け防止
範囲に塗布される。このストップ材Ｂは、ろう付け工程
で加熱，溶融されたろう材Ａが、そのろう付け部を越え
てろう付けを起こさないようストップするために、離型
剤として用いられるものである。なお、このステップ
，は、図示例によらず、次のステップ，の後に
行うようにしてもよい。

そして、次のステップ，の溶射工程および被膜層
形成工程で、前に詳述したごとく、ろう材Ａの粉末の溶
射により、その被膜層が所定ピッチで直線状に形成され
る。しかる後、ステップの当接工程において、多数枚
を第１図の（２）図のごとく上記ピッチを半ピッチずつ
ずらして略千鳥状に重積し、次のステップにおいて、
加圧の後、真空加熱方式のろう付け工程を辿り、ステッ
プに至る。

このステップの展張工程では、このように重積，ろ
う付けされた板材２が、重積方向に引張り力を加えられ
て展張される。すなわち、重積かつ部分的にろう付けさ
れた板材２は、重積方向すなわち第１図の図面上では上
下方向たる展張方向に、引張り力を加えられる。そこで
板材２は、ストップ材Ｂを介して対向していた部分、す
なわちろう材Ａによる接合部以外が、相互に変形離隔さ
れる。そして、このように展張されることにより、六角
形の均一なセルが多数連続的に成形され、もってステッ
プに至り、第１図の（３）図に示したハニカム構造体
15が製造される。なお、ストップ材Ｂは除去工程におい
て適宜除去される。第３図の工程ブロック図は、このよ
うになっている。

本発明に係るハニカム構造体15の製造方法は、以上説
明したごとくなっている。次に、その作動等について説
明する。前述のごとく溶射工程では、ろう材Ａの粉末が
プラズマ溶射装置１の溶射ガン４により、平板状の板材
２に溶射される。そこで次の被膜層形成工程で、このよ
うな板材２に所定ピッチで直線状に、ろう材Ａの被膜層
が形成されることになる。

このように、ろう材Ａの被膜層は、高速かつ高熱の溶
射により形成されるので、全面的ではなく所定ピッチで
直線状に接合されるものの、第１に、その仮止めは不要
であり、第２に、有機溶剤等も混入されておらず、第３
に、その肉厚は薄くすることができ、第４に、板材２と
の密着力は強力である。

そして次に、このような複数枚の板材２は、当接工程
で重積，当接された後、ろう付け工程で、加熱，加圧に
より部分的に条線状に接合されることになる。ここにお
いて、板材２間は、全面的ではなく所定ピッチで状線状
に接合されただけではあるが、上述のごとく有機溶剤の
混入がないので、その接合部は緻密であり、かつガス，
ボイド穴，収縮等の発生もなく、その接合力は強力であ
る。又、被膜層の板材２への密着力が強力であったこと
もあって、更にこの接合力は、強力かつ安定したものと
なっている。

又、ろう材Ａの被膜層の肉厚が板材２より薄いので、
加熱時間，加熱温度に特に配慮する必要もなく、その拡
散も十分に行われ、事後の耐熱性に優れている。更に、
ろう付けに際しては、ストップ材Ｂがろう付け防止範囲
に塗布されているので、加熱，溶融されたろう材Ａが、
そのろう付け部を越えてろう付けを起こすこともない。
以上が作動等の説明である。

「発明の効果」 本発明に係るハニカム構造体の製造方法は、以上説明
したごとく、板材を重積，ろう付け，展張する方式にお
いて、ストップ材を配設すると共に、ろう材の粉末をプ
ラズマ溶射装置により高速でかつ高熱にて溶射し、もっ
て直線状に被膜層を形成してろう付けが行われるので、
全面的ではなく所定ピッチで直線状にろう付けされるに
かかわらず、次の効果を発揮する。

すなわち第１に、仮止めが不要なので、作業時間が短
縮されるとともに作業が容易化されて、製造コストが軽
減され、第２に、接合部は緻密でガス，ボイド穴，収縮
等がなく、その接合力は強力かつ安定したものであり、
第３に、ろう付けのために形成されるろう材の被膜層の
肉厚も薄いので、ろう付けに際しての加熱時間，温度等
への細かい配慮も不要で、拡散も十分に行われ事後の耐
熱性にも優れている。更に、事後除去されるストップ材
が、ろう付け防止範囲に塗布されているので、加熱，溶
融されたろう材が、そのろう付け部を越えてろう付けを
起こすこともない。

従って、連続した接合部が用いられるこの種展張方式
のハニカム構造体においては、特に優れた効果を発揮す
るのを始め、製造されたハニカム構造体は、セルの均一
性，強度，安定性等の品質，性能面が画期的に向上する
ことになり、この種従来例に存した問題点が一掃される
等、その発揮する効果は、顕著にして大なるものがあ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図，第２図，第３図は、各々本発明に係るハニカム
構造体の製造方法の実施例の説明に供する。そして、第
１図の（１）図は、平板状の板材の表面に直線状に溶射
が行われて、被膜層が形成された状態を示す斜視説明
図、（２）図は、重積，当接状態の正面説明図、（３）
図は、展張により製造されたハニカム構造体の正面説明
図である。第２図は、溶射工程において用いられるプラ
ズマ溶射装置の１例を示す、系統ブロック図である。第
３図は、工程ブロック図の１例である。 １……プラズマ溶射装置 ２……板材 Ａ……ろう材 Ｂ……ストップ材

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】平板状の板材の表面について、所定ピッチ
   で直線状に溶射，形成されることになる被膜層間に位置
   すべく、予めろう付け防止範囲にストップ材を塗布する
   ストップ材配設工程と、 該平板状の板材の表面について、所定ピッチで直線状に
   ろう材の紛失を、プラズマ溶射装置により高速かつ高熱
   にて溶射する溶射工程と、該溶射により、該板材に所定
   ピッチで直線状に、粉末ろう材が被膜層として形成され
   る被膜層形成工程と、 次に、複数枚の該板材を、該被膜層たるろう材のピッチ
   を半ピッチずつずらしつつ重積し、もって部分的に該ろ
   う材を介して当接させる当接工程と、このように重積，
   当接された該板材間を、加熱，加圧により、所定ピッチ
   で直線状に部分的に接合するろう付け工程と、 しかる後、このように重積，ろう付けされた該板材を、
   重積方向に引張り力を加えて展張し、該ろう材による接
   合部以外の該ストップ材を介して対向していた部分を、
   相互に変形離隔させる展張工程と、該ストップ材を適宜
   除去する除去工程とを、有してなることを特徴とするハ
   ニカム構造体の製造方法。