JP2922646B2 - メタルのハニカム状の本体にろう付材料を塗布するための方法および装置 - Google Patents

メタルのハニカム状の本体にろう付材料を塗布するための方法および装置

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Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、少なくともそのいくつかがある構成を有
するようにされた（structured）シートメタル層から巻
かれ、積層され、または撚り合わされ、少なくともいく
つかの領域内でろう付されることになっているメタルの
ハニカム状の本体にろう付するための方法およびその方
法を実行するための装置に関する。
メタルのハニカム状の本体は、たとえば内部燃焼エン
ジンを備えた自動車の排気システム内の触媒的な活性材
料用のキャリア本体としてますます用いられている。そ
のような触媒キャリア本体の耐久性のために、およびま
た別の適用における同様のハチカム状の本体の適合性の
ために、これらの本体を構成する個々のシートメタル層
が、少なくともいくつかの領域内で上質のろう付された
結合によってともに結合されることが重要である。典型
的には、そのようなハニカム状の本体は、高温防蝕スチ
ールシートでできており、高温で真空ろう付される。
そのようなろう付されたハニカム状の本体は、たとえ
ばドイツ特許公報DE A 23 02 746号またはDE A 29 24 5
92号に記載されている。これらの公報はろう付材を塗布
するための方法について既に言及しているが、これらの
方法は一般的に多すぎるろう付材を塗布し、そのため一
方でこれらの方法は経済的でなく、他方でシートがろう
付材と混ざる傾向があるためにシートの特性に悪い影響
がある。
ヨーロッパ特許公報EP B 0 049 489号は、ろう付材の
少量だけの塗布を既に可能にしているハニカム状の本体
に膠およびろう付材を塗布するための方法を説明する。
DE A 38 18 512号もまた、そのようなキャリア本体に膠
およびろう付材を塗布するための方法を説明し、また、
それまでに知られていたろう付材塗布方法の概観を含
む。
これまでに用いられた方法は、困難をもたらす１つの
問題の工程を生産工程のある点において常に含むか、ま
たは不経済な結果を生じた。いくつかの方法において、
エッチングによって、シートがまず脱脂されなければな
らなかったが、これは過度の労働であり、費用がかか
り、生じた残留物が処分されることを要する。接着剤ま
たは感圧型接着剤の使用はまた、有機可溶化剤の使用を
一般的にもたらし、それは環境保護のための付加的な設
備をここでも再び必要とし、したがって不経済的であ
る。真空火炉内で蒸発する物質はまた、真空を維持する
ことにおいて困難を引起こし得る。
この発明の目的は、巻かれたシートの化学処理および
有機可溶化剤をなしで済まし、同時に速く進行し、その
ため大量生産において用いられ得るろう付材塗布の特に
簡単な工程を創造することである。この方法を実行する
ための適切な装置の創造もまた、この発明の目的であ
る。
この目的は、少なくともそのいくつかがある構成を有
するようにされたシートメタル層から巻かれ、成層さ
れ、または撚り合わされ、少なくともいくつかの領域内
でろう付されることになっているメタルのハニカム状の
本体にろう材料を塗布するための以下の工程を備えた方
法によって、達成される、すなわち ａ）少なくともある構成を有するようにされたシートメ
タル層に、圧延油の薄膜が生産工程からまだその上に存
在していない場合に、そのような薄膜を与える工程と、 ｂ）高度に揮発性の成分を除去するために圧延油の薄膜
を熱処理する工程と、 ｃ）ろう付材を与えられることになっているシートメタ
ル層の領域を、界面活性材の水溶液に接触させる工程
と、 ｄ）シートメタル層から作られるハニカム状の本体を、
粉末ろう付材に接触させ、それが圧延油残留物および界
面活性剤が一緒になる点に粘着する工程とである。
この発明における１つの決定的な工程は、一般的にシ
ートを巻く工程から既に存在する油薄膜が、まず、完全
に除去される必要がなく、その代わり少なくとも一部分
は、熱処理の後以下のろう付け材塗布の工程のための基
礎として利用できることがある。巻く工程から十分な油
が存在しなければ、または存在する油が適切でなけれ
ば、後で、たとえばメタルシートが構成される前に、こ
の圧延油を塗布することもできるが巻く工程において適
切な油を直接に用い、全工程の間その薄膜をシート上に
そのままにしておくことは、当然はるかに最も有利であ
る。熱処理において、高度に揮発性の成分が除去され、
他のものは変換されるが、圧延油の残留物はそのままで
ある。それら界面活性剤の非常に薄められた水溶液に接
触すると、その水溶液が乾燥によって除去された後粉末
ろう付剤の塗布のための最適な必要条件を提供する薄膜
ができる。この薄膜の接着力は粒径の大きい粉末のろう
付剤をひっつけるほど強くはないが、粒径の小さいろう
付剤をひっつけるには十分な強さを有する。ろう付され
ることになっている点に近接した狭い空隙の領域内での
み、粉末ろう付材はくっつき続けることができる。図面
と関連して詳細に説明されるように、これは正に、最適
のろう付材塗布のための必要条件である。その結果、こ
の方法はまた、EP B 0 136 514号において説明されるよ
うなハニカム状の本体へのろう付材の乾燥塗布のための
方法よりも優れている。結果は、より再現性が高く、よ
り費用のかからない装置で達成され得る。
無機物、グリース、および処理材料を含む市場で入手
可能な圧延油が適切な油であることがわかった。界面活
性剤の水溶液を生成するために、市場で入手可能な、約
15％から30％の非イオン界面活性剤、クエン酸、および
可溶化剤の濃縮物、特に、たとえば皿洗い用合成洗剤に
含まれる種類のものが用いられ得る。この濃縮物は、水
で85％から97％、好ましくは92〜95％に薄められ、次に
約60℃から95℃、好ましくは約70℃から90℃のキャリア
の温度で、スポンジ状の装置、特にけばの短いビロード
の枕を用いてハニカム状の本体の端面に塗布され得る。
ハニカム状の本体上の圧延油薄膜の前処理は、約150
℃から250℃、好ましくは約200℃から230℃の温度で行
なわれ、その工程は、界面活性剤の水溶液の塗布が約70
℃から90℃のハニカム状の本体の残温で起こるように正
確に制御され得る。次に、乾燥のために、本体が100℃
から160℃、好ましくは約130℃から150℃に再加熱さ
れ、各々の場合における加熱は、好ましくは空気の流れ
の中で起こる。メタルのハニカム状の本体は、表面積が
大きく熱伝導が良いので、速い加熱時間が可能であり、
空気の流れの中での加熱は何ら問題を提示しない。
次に、流動層内の粉末ろう付材の蓄積にハニカム状の
本体を浸すことによって行なわれる、ハニカム状の本体
へのろう付材の塗布が続く。典型的には、ニッケル系の
ろう付材が用いられるが、これはこの発明にとって決定
的に重要なものではない。しかし、粒度が１μｍから20
0μｍ、好ましくは約38μｍから125μｍの範囲内であ
り、この範囲の下半分内の粒度が上半分内の粒度より密
に存在することが重要である。小さい粒度が比例してよ
り多量に存在しなければならない理由は、それらが塗布
されることになっている領域に近接した空隙の中に深く
浸透し得るからであり、それがろう付の質にとって重要
である。
この空隙への浸透を促進するために、ハニカム状の本
体はまた、移動され、たとえば前後に移動され、もしく
は前後に回転され、または流動層の中で転ばされるべき
である。重要な要因は、塗布されることになっている領
域の隣に存在する空隙に粒が押しやられるように移動が
行なわれることである。
この発明の商業的に重要な局面は、説明されたろう付
材塗布方法とともに、高質なろう付を生じるためにろう
付材が必要とされる従来の方法よりもはるかに少ないこ
とである。粉末ろう付材は、より小さい粒度が空隙にと
らわれたままであるために時間が経つとそれらが使い果
たされるようになるが、残りの大粒の粉末ろう付材はい
くらかの時間のあと取換えられ、他の目的のために用い
られ得る。
軽く粘着するだけの粉末ろう付材が、ろう付材塗布に
続く操作工程においてハニカム状の本体から再び落ちる
のを防ぐために、接着物質、好ましくはイソプロパノー
ル（CH3−CHOH−CH3）を吹き付けることが有利である。
図面と関連して詳細に説明されるように、そのような
メタルのハニカム状の本体にろう付材を塗布するための
装置は、以下の要素を含む、すなわち ａ）油薄膜が約150℃から250℃、好ましくは200℃から2
30℃の温度で熱処理され得る、ハニカム状の本体に熱風
を通すための加熱ステーション（15）と、 ｂ）吸収材（17）を用いてハニカム状の本体の１つまた
は両方の端面上への界面活性剤の水溶液の塗布を可能に
する塗布ステーション（16）と、 ｃ）約100℃から160℃、好ましくは130℃から150℃の空
気の流れの中で続いて起こる乾燥のための乾燥ステーシ
ョン（18）と、 ｄ）その下側からガスの流れを受けて流動層ができるよ
うな、粉末ろう付材の蓄積（14）を有するろう付材塗布
ステーション（12、13、14）とを含む。
この発明の例示の実施例、要素、および詳細は、この
発明をそれらに限定するためではなくより良い理解のた
めに、図面と関連して、今詳細に説明される。図面には
以下のものが示されている、すなわち 図１は、完全に巻かれていないハニカム状の本体であ
り、 図２は、ろう付材が正確に塗布されたそのようなハニ
カム状の本体を通る断面図の詳細であり、 図３は、ろう付材塗布が不十分である場合の対応する
詳細であり、 図４は、ろう付材の散布が不正確である場合の対応す
る詳細であり、 図５は、粉末ろう付材のための流動層を備えたコンテ
ナを通る概略断面図であり、 図６は、ハニカム状の本体にろう付材を塗布するため
に、図５の装置において用いられた粉末ろう付材の典型
的な粒度の分布の図であり、 図７は、ろう付材塗布装置の概略図である。
図１は、排気ガス用触媒コンバータ用のキャリア本体
として特に用いられる種類のハニカム状の本体１の典型
的な設計を示す。波形のシート２および平らなシート３
が螺旋状の本体に巻かれ、シートメタル層２、３の間に
典型的な接触点５、６を生じる。これらの接触点は、ニ
ップのようなおよび楔のような形状を有する。波形のシ
ート２および／または平らなシート３の表面は圧延油の
薄膜４で被覆される。完全に巻かれたハニカム状の本体
１は、界面活性剤の水溶液とその端面上の深さｔまで接
触する前に熱処理される。示されたハニカム状の本体
は、巻かれ、成層され、さもなくば組立てられた、ある
構成を有するようにされたシートで作られたハニカム状
の本体のいかなる種類もの典型例であり、この発明は、
熱交換器などにおいても同等に適用できる。
図２、図３、および図４は、この発明の方法における
重要な要因を示す。３つの図において概略的に示される
ようなハニカム状の本体を通る断面図の詳細は、波型の
シート２と平らなシート３との間の典型的な接触点を示
す。いくぶん異なってある構成を有するようにされたシ
ートの場合にも、特にハニカム状の本体がシートメタル
の種々の波形の層で構成される場合、同様の接触点が存
在する。図２は、接触点の領域内のろう付材７の正確な
蓄積を示し、一方図３は、ろう付材８の非常に少ない蓄
積を示し、図４は、不正確に散布されたろう付材９を示
す。この発明に従う、圧延油の熱処理および界面活性剤
の水溶液との接触の組合わせは、正確に乾燥されると、
正確なろう付材の蓄積７を直接にもたらし、一方、他の
方法では、端面がある深さｔまで接着剤またはバインダ
ーを与えられ、次にろう付材が塗布される場合に典型的
に見られるように、ろう付材の蓄積８が非常に少なく、
特に不正確なろう付材の散布９をもたらす。図４のろう
付材の塗布は、不必要に多量のろう付材を用いている
が、ろう付された結合の質はそれに比例して改良されて
はいない。この発明において、ハニカム状の本体へのろ
う付材の端面塗布では、ろう付け材の取込量（takeup）
は、１平方cm当たり15.3セル（cpcm2）のハニカム状の
本体に対して端面領域で約0.1g/cm2、62.0cpcm2で約0.1
5g/cm2、および93.0cpcm2で約0.2g/cm2の範囲内である
ことが意図される。これは、先行技術において公知のろ
う付材塗布方法によって良好なろう付の質で達成され得
るものよりも著しく少ない。
図５は、乾いた空気または乾燥イナートガスのため
に、その低い領域内に入口11を有するコンテナを示す。
この空気は、ガスチャンバ12から燃結メタルプレート13
を通して粉末ろう付材の蓄積14に吹き付けられ、細かく
散布され、その結果流動層が形成され、その中でろう付
材の粒が実質的に浮き、流動層に浸されるハニカム状の
本体に非常に容易にくっつくことができる流動層を形成
する。図６は、そのような粉末ろう付材の粒度の典型的
な適切な分布を示し、ニッケル系のろう付材は、好まし
くは排気ガス接触コンバータキャリア本体のために用い
られる。図において、比率（％）が粒度（μｍ）に対し
て描かれる。Ｘ軸の目盛りは線形ではなく、曲線は対称
的ではなく、そのため全体的に優位な粒度の比率は、38
μｍと75μｍとの間に存在し、それは図２におけるよう
なろう付材の正確な蓄積にとって重要である。
図７は、この発明に従う装置の例示の実施例を図式的
に示す。マニピュレータ19は、ハニカム状の本体１を以
下の種々のステーションに移すのに役立つ、すなわち ハニカム状態の本体１の表面上の圧延油を熱処理する
ための加熱ステーション15と、 界面活性剤の水溶液が吸収剤、好ましくはけばの短い
ピロー17で塗布される塗布ステーション16と、 塗布された水溶液を乾燥するための乾燥ステーション
18と、 ろう付材塗布ステーションとである。ろう付材塗布ス
テーションは、燃結メタルプレート13の上に流動層を形
成する粉末ろう付材14の蓄積を有し、気体がその下12か
らそれを通して流れる。
この発明は、大規模なメタルのハニカム状の本体への
ろう付材の経済的な塗布に適切であり、ろう付材を倹約
して利用することができ、一方ろう付の質は同等に高い
ままである。その適用の特別な分野は、自動車内の排気
ガス触媒コンバータ用のメタルのキャリアの生産であ
る。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平３−77777（ＪＰ，Ａ) 米国特許3844027（ＵＳ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) B23K 1/00 - 3/06

Claims (23)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】シートメタル層（２、３）から巻かれ、ま
    たは成層され少なくとも部分的な領域（５、６）内でろ
    う付されることになっている本質的に金属のハニカム状
    の本体（１）にろう付材を塗布するための方法であっ
    て、 ａ）少なくともある構成を有するようにされたシートメ
    タル層（２）に、圧延油の薄膜（４）がまだ存在しなけ
    れば、そのような薄膜を与える工程と、 ｂ）圧延油の薄膜（４）を、高度に揮発性の成分を除去
    するために150℃から250℃の温度で熱処理する工程と、 ｃ）ろう付材を与えられることになっているシートメタ
    ル層（２、３）の領域（５、６）を、界面活性剤の水溶
    液に接触させる工程と、 ｄ）シートメタル層から作られるハニカム状の本体
    （１）が、粉末ろう付材に接触され、それが圧延油の残
    留物および界面活性剤が一緒になる点に粘着する工程と
    を有する、方法。
  2. 【請求項２】圧延油がシートメタル層（２、３）を巻く
    操作において既に塗布されていることを特徴とする、請
    求項１に記載の方法。
  3. 【請求項３】圧延油が鉱物油、グリースを含むことを特
    徴とする、請求項１または２に記載の方法。
  4. 【請求項４】15％から30％の非イオン界面活性剤、クエ
    ン酸を含む濃縮物が、85％から97％水で薄められ、次に
    ろう付材が塗布されることになっている領域（５、６）
    に接触されることを特徴とする、請求項１、２または３
    に記載の方法。
  5. 【請求項５】界面活性剤の水溶液が、けばの短いビロー
    ドの部分を有する塗布部材の該けばの短いビロード部分
    に界面活性剤の水溶液を吸収させ、ハニカム状の本体
    （１）の端面に対して押しつけられることを特徴とす
    る、請求項１、２、３、または４に記載の方法。
  6. 【請求項６】60℃から95℃のハニカム状の本体の温度で
    ハニカム状の本体が界面活性剤の水溶液に接触されるこ
    とを特徴とする、請求項１ないし５のいずれかに記載の
    方法。
  7. 【請求項７】ハニカム状の本体が、界面活性剤の水溶液
    に接触されたあと、100℃から160℃で乾燥されることを
    特徴とする、請求項１ないし６のいずれかに記載の方
    法。
  8. 【請求項８】界面活性剤の水溶液との接触が行なわれた
    あとの乾燥が熱風の流れによって行なわれることを特徴
    とする、請求項７に記載の方法。
  9. 【請求項９】ハニカム状の本体が、その端面で粉末ろう
    付材（14）の流動層（12、13、14）に入れられ、そのた
    め圧延油（４）の残留物および界面活性剤の水溶液が互
    いに接触する領域（５、６）が粉末ろう付材（14）と接
    触することを特徴とする、請求項１ないし８のいずれか
    に記載の方法。
  10. 【請求項１０】流動層（12、13、14）が、乾いた気体に
    よって下から流動化される細粒の粉末ろう付材の蓄積
    （14）を含むことを特徴とする、請求項９に記載の方
    法。
  11. 【請求項１１】細粒の粉末ろう付材（14）が、１μｍと
    200μｍとの間の粒度を有し、この範囲の下半分内の粒
    度が上半分内の粒度より密に存在することを特徴とす
    る、請求項10に記載の方法。
  12. 【請求項１２】ハニカム状の本体（１）が、流動層（1
    2、13、14）内にある間に移動され、そのため粉末ろう
    付材（７）がろう付されることになっている点（５）の
    近くの空隙に押しつけられることを特徴とする、請求項
    ９、10、または11に記載の方法。
  13. 【請求項１３】さらなる処理において、塗布された粉末
    ろう付材が落ちるのを防ぐために、所定の薄膜、好まし
    くはイソプロパノールが散布されることを特徴とする、
    請求項１ないし12のいずれかに記載の方法。
  14. 【請求項１４】ろう付材をハニカム状の本体の端面に塗
    布する場合に端面あたりおよそ以下の量のろう付材だ
    け、すなわち 15.3cpcm2のハニカム状の本体に対して1cm2あたり0.1
    g、 62cpcm2のハニカム状の本体に対して1cm2あたり0.15g、 93cpcm2のハニカム状の本体に対して1cm2あたり0.2gが
    塗布されることを特徴とする、請求項１ないし13のいず
    かに記載の方法。
  15. 【請求項１５】シートメタル層（２、３）から巻かれ、
    または成層され少なくとも部分的な領域（５、６）内で
    ろう付されることになっているメタルのハニカム状の本
    体（１）にろう付材を塗布するための装置であって、以
    下の要素、すなわち ａ）150℃から250℃の温度で、熱風でのハニカム状の本
    体の熱処理のための、そこを貫通して熱風を流すための
    加熱ステーションと、 ｂ）ビロードの部分を用いてハニカム状の本体の１つま
    たは両方の端面上へ界面活性剤の水溶液を塗布するため
    の塗布ステーションと、 ｃ）100℃から160℃での空気の流れの中で続いて起こる
    乾燥のための乾燥ステーションと、 ｄ）下からの気体（11、12）の流れを受けて流動層がで
    きるような粉末ろう付材の蓄積を有するろう付材塗布ス
    テーションとを含む、装置。
  16. 【請求項１６】塗布ステーションが、界面活性剤の水溶
    液で飽和され得るけばの短いビロードの部分を有するこ
    とを特徴とする、請求項15に記載の装置。
  17. 【請求項１７】ろう付材塗布ステーションが、粉末ろう
    付材（14）で満たされ得るコンテナ（10）を有し、その
    上げ底が燃結メタルプレート（13）によって形成され、
    下からの圧縮空気またはイナートガスの流れをそれを通
    して受け得ることを特徴とする、請求項15に記載の装
    置。
  18. 【請求項１８】15％から30％の非イオン界面活性剤、ク
    エン酸、および可溶化剤を含む濃縮物が、92％から95％
    水で薄められ、次にろう付材が塗布されることになって
    いる領域（５、６）に接触されることを特徴とする、請
    求項１、２または３に記載の方法。
  19. 【請求項１９】70℃から90℃のハニカム状の本体の温度
    でハニカム状の本体が界面活性剤の水溶液に接触される
    ことを特徴とする、請求項１ないし５のいずれかに記載
    の方法。
  20. 【請求項２０】ハニカム状の本体が、界面活性剤の水溶
    液に接触されたあと、130℃から150℃で乾燥されること
    を特徴とする請求項１ないし６のいずれかに記載の方
    法。
  21. 【請求項２１】流動層（12、13、14）が、イナートガス
    によって下から流動化される細粒の粉末ろう付材の蓄積
    （14）を含むことを特徴とする、請求項９に記載の方
    法。
  22. 【請求項２２】細粒の粉末ろう付材（14）が、38μｍと
    125μｍとの間の粒度を有し、この範囲の下半分内の粒
    度が上半分内の粒度より密に存在することを特徴とす
    る、請求項10に記載の方法。
  23. 【請求項２３】シートメタル層（２、３）から巻かれ、
    または成層され少なくとも部分的な領域（５、６）内で
    ろう付されることになっているメタルのハニカム状の本
    体（１）にろう付材を塗布するための装置であって、以
    下の要素、すなわち ａ）200℃から230℃の温度で、熱風でのハニカム状の本
    体の熱処理のための、特にそこを貫通して熱風を流すた
    めの加熱ステーションと、 ｂ）ビロードの部分を用いてハニカム状の本体の１つま
    たは両方の端面上へ界面活性剤の水溶液を塗布するため
    の塗布ステーションと、 ｃ）130℃から150℃での空気の流れの中で続いて起こる
    乾燥のための乾燥ステーションと、 ｄ）下からの気体（11、12）の流れを受けて流動層がで
    きるような粉末ろう付材の蓄積14を有するろう付材塗布
    ステーションとを含む、装置。
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