JP3976789B2 - 金属ハニカム体の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、少なくとも部分的に構造化された板金層を巻回して、積層してあるいは絡み合わせて構成され、少なくとも一部の範囲がろう付けされている、特に自動車の排気ガス触媒用の金属ハニカム体の製造方法に関する。
内燃機関付き自動車の排気ガス装置において排気ガスを触媒変換するために、触媒活性材料の担体として作用する金属ハニカム体が使用されている。そのような触媒担体の寿命並びに類似したハニカム体の他の用途における特性にとっては、ハニカム体を構成する個々の板金層が高品位のろう付け結合によって少なくとも一部の範囲が互いに結合されていることが重要である。そのようなハニカム体が耐熱耐食性鋼板から成り高温真空でろう付けされることが知られている。
このようなハニカム体は例えば西独特許出願公開第２３０２７４６号明細書あるいは同第２９２４５９２号明細書に記載されている。これらの明細書からハニカム体のろう付け法も知られている。
更に欧州特許第００４９４８９号明細書によって、ろうの付着量を少量にできる金属ハニカム体の接着・ろう付け法が知られている。更に西独特許出願公開第３８１８５１２号明細書にはそのような担体の接着・ろう付け法が記載されている。この明細書には公知のろう付け法の概説も含まれている。公知のろう付け法にはまた、欧州特許出願公開第０１３６５１４号明細書に記載されているようなろう粉末が表面力および機械的固着によって板金層に保持されるハニカム体の乾式ろう付け法もある。
更に国際公開第９３／２５３３９号パンフレットから、少なくとも構造化された板金層に圧延油の薄い層が製造工程で既に存在していなければ備えられるような金属ハニカム体の製造方法が知られている。続いて圧延油が熱処理され、これによって圧延油の揮発成分が除去される。そして圧延油の残留物が非常に薄い界面活性剤水溶液と接触させられ、これによって、乾燥による水分の除去後ろう粉末の付着に対する最良の条件を調えるような層が形成される。
本発明の課題は、経済的に実施可能なハニカム体の製造方法を提供することにある。またもう一つの課題はろう付け強度を向上することにある。
このような課題は、本発明によれば、少なくとも部分的に構造化された板金層を巻回して、積層してあるいは絡み合わせて構成され、一方の端面から他方の端面まで延びる通路を備えた金属ハニカム体を製造する方法において、
ａ）少なくとも構造化された板金層に圧延油層が板金層の製造工程時に備えられ、又きは板金層の製造工程後で次の工程ｂ）の前に備えられ、
ｂ）その後板金層から構成されたハニカム体がろう粉末と接触させられて、ろう粉末が圧延油に付着させられ、
ｃ）次いでハニカム体がろう付け処理されることによって解決される。
本発明の実施態様は次のように列記される。
・ハニカム体は好適には１００〜２００℃の温度に一時的に加熱され、加熱時間および加熱温度は、露出面上の圧延油の揮発成分のみが除去されるように選定される。
・ろう粉末はハニカム体の少なくとも一方の端面に付着させられる。ろう粉末はハニカム体の全長にわたって付着させられる。
・仕上げられたハニカム体が通路によって互いに接続される第１の端面と第２の端面とを有し、このハニカム体がろう付着処理され、その後ろう付け処理され、ろう付け工程中にハニカム体は横倒しに配置されて第１の端面および第２の端面が開放されている。
・板金層は少なくとも６０μｍ、特に少なくとも８０μｍ、好適には少なくとも１１０μｍの厚さを有している。
・少なくとも部分的に構造化された板金層は最大直径９０ｍｍ、好適には最大直径７０ｍｍのハニカム体（１）の形に巻回され、積層されあるいは絡み合わされている。
・ろう粉末は少なくとも４０μｍの粒径および６０μｍ以上、特に６３μｍの平均粒径を有している。
・ろう付け工程は真空中で行われる。
・ろう付け工程は保護ガス、特にアルゴンあるいは窒素のもとで行われる。
この本発明に基づく方法は、圧延油の完全な熱的および化学的処理並びに乾燥工程が省かれるので特に経済的に実施できる。驚くべきことに、ろう粉末が圧延油に直接付着している場合、ろう付け工程が向上したろう付け強度で実施できることが判明した。圧延油は好適には鉱性物質、脂肪物質および補助物質を含んだ市販の圧延油である。板金層を巻回してハニカム体を形成する際、板金層間に典型的な接触線が生じ、この接触線の近くに圧延油が毛管作用によって集められる。従って正にこの部分にろう粉末と接触する際に多量のろうが付着して残り、この場所は接続にとってもその多量のろうが必要とされる。
ろう付着の際に補助的にろうの分布に良好な影響を与えるために、ハニカム体の加熱によって部分的な熱的脱脂を行うことができる。その加熱温度および加熱時間は、揮発成分しか除去されず、特に接触線の近くになお十分な圧延油が残存するように選定しなければならない。これによってろう粉末と接触する際にハニカム体における露出面には僅かなろうしか残らず、接触線の部分には多量のろうが残り、これは正に好ましいことである。
圧延油は通常の周囲条件のもとでは乾かないので、ろう粉末が流出することなしにハニカム体を長時間にわたって搬送することも衝撃にさらすこともできる。
好適にはろう粉末はハニカム体の少なくとも端面側に付着させられる。ろう粉末の付着は、ハニカム体が渦流床におけるろう粉末の集積部の中に漬けられることによって行われる。渦流床へのハニカム体の浸漬深さに関係して、ハニカム体の軸方向におけるろうの付着長さが異なるようにすることができる。
他の実施態様、特に厚肉のハニカム体に対しては、ハニカム体はその全長にわたってろう粉末で被覆される。例えばニッケル基のろうが利用される。ろう粉末の平均直径は好適には６０μｍより大きく、ろう粉末は４０μｍの最小粒径を有している。
本発明の重要な観点は、ろう付け工程中にハニカム体が横に倒されて配置され横側端面が自由にされていることにもある。ろう付け工程中にハニカム体を横に倒して配置することによって、圧延油の粘性変化に基づいておよび温度が上昇して圧延油が蒸発する際にもろう材料がハニカム体から流出しないことが保証される。横に開いた端面を通しての真空引きおよび／又は保護ガスの供給は特に効果的に可能となる。
本発明の他の有利な実施態様によれば、板金層が少なくとも６０μｍ、特に少なくとも８０μｍ、好適には少なくとも１１０μｍの厚さを有していることが提案される。この板金層はハニカム体の公知の板金層よりも大きな厚さを有している。厚い板金層の場合、板金層とろうとの合金形成の影響は僅かである。好適には本発明に基づく方法は、最大直径９０ｍｍ、好適には最大直径７０ｍｍのハニカム体において実施され、これによって、ハニカム体を横に倒して配置してろう付けするろう付け工程中においてハニカム体の円形が変化しないことが保証される。この場合、ハニカム体を包囲するケース、特に外被管が通常の材料厚さを有していることから出発している。本発明に基づく方法を実施する際、高いろう摂取が達成される。この工程中に発生するろうのくずは比較的僅かである。高いろう摂取によって結合部における強いろう付けも行われ、これによって板金層の強固な結合が達成される。もっともこの方法は非常に薄い板金層およびろう粉末の非常に細かい粒度にも適用できる。
本発明によれば、少なくとも部分的に構造化された板金層を巻回して、積層してあるいは絡み合わせて構成され、一方の端面から他方の端面まで延びる通路を備えた金属ハニカム体を製造する方法において、
ａ）少なくとも構造化された板金層に圧延油層が板金層の製造工程時に備えられ、又は板金層の製造工程後で次の工程ｂ）の前に備えられ、
ｂ）その後板金層から構成されたハニカム体がろう粉末と接触させられて、ろう粉末が圧延油に付着させられ、
ｃ）次いでハニカム体がろう付け処理されることにより、ハニカム体を有利に製造することができる。そのようにして６０μｍ、特に少なくとも８０μｍ、好適には少なくとも１１０μｍの厚さを有する板金層を備えたハニカム体を特に有利に経済的に製造することができる。このようなハニカム体は特にオートバイ用の触媒担体として適している。
以下図面を参照して本発明に基づく方法とこの方法で製造された金属ハニカム体の特徴および利点を詳細に説明する。
図１は部分的に仕上げ巻回されたハニカム体の斜視図、
図２はこのハニカム体の一部断面図である。
図１は特に排気ガス触媒の担体として使用されるようなハニカム体１の構造を概略的に示している。波形板金２および平形板金３がスパイラル状に巻回され、両板金２、３間に典型的な接触個所５、６が生じている。波形板金層２および又は平形板金層３の表面は圧延油層で被覆されている。仕上げ巻回されたハニカム体１は通路９によって互いに接続される第１の端面８ａと第２の端面８ｂとを有している。このハニカム体１はろう付着処理され、その工程中にろう粉末７がハニカム体の中に入れられる。ろう粉末７は特に粒径＞６０μｍ、好適には平均粒径＞６３μｍの粗いろうである。個々のろう粒子は圧延油に付着する。そのようにしてろう粉末が被覆されたハニカム体は続いてろう付け処理される。
ろう粉末の付着は例えば国際公開第９３／２５３３９号パンフレットに記載されているように渦流床によって行われる。
図２は波形板金層２と平形板金層３との典型的な接触個所を備えたハニカム体１の一部を概略断面図で示している。波形板金層２および平形板金層３は圧延油層４を有し、その中にろう粉末７が含まれている。ろう粉末７は例えば定着処理のような別の処理工程を必要とすることなしに圧延油層４内にあるいはその表面に付着している。

Claims (11)

1. 少なくとも部分的に構造化された板金層（２、３）を巻回して、積層してあるいは絡み合わせて構成され、一方の端面（８ａ）から他方の端面（８ｂ）まで延びる通路（９）を備えた金属ハニカム体（１）を製造する方法において、
   ａ）少なくとも構造化された板金層（２）に圧延油（４）層が板金層（２）の製造工程時に備えられ、又は板金層（２）の製造工程後で次の工程ｂ）の前に備えられ、
   ｂ）その後板金層（２、３）から構成されたハニカム体（１）がろう粉末（７）と接触させられて、ろう粉末（７）が圧延油（４）に付着させられ、
   ｃ）次いでハニカム体（１）がろう付け処理される
   ことを特徴とする金属ハニカム体の製造方法。
2. ハニカム体（１）を１００〜２００℃の温度に一時的に加熱し、加熱時間および加熱温度を、露出面上の圧延油（４）の揮発成分のみが除去されるように選定することを特徴とする請求項１記載の方法。
3. ろう粉末（７）がハニカム体（１）の少なくとも一方の端面（８ａ、８ｂ）に付着させられることを特徴とする請求項１又は２記載の方法。
4. ろう粉末（７）がハニカム体（１）の全長にわたって付着させられることを特徴とする請求項３記載の方法。
5. 仕上げられたハニカム体（１）が通路（９）によって互いに接続される第１の端面（８ａ）と第２の端面（８ｂ）とを有し、このハニカム体（１）がろう付着処理され、その後ろう付け処理され、ろう付け工程中にハニカム体（１）は横倒しに配置されて第１の端面（８ａ）および第２の端面（８ｂ）が開放されていることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１つに記載の方法。
6. 板金層（２、３）が少なくとも６０μｍの厚さを有していることを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１つに記載の方法。
7. 板金層（２、３）が１１０μｍの厚さを有していることを特徴とする請求項１ないし６のいずれか１つに記載の方法。
8. 少なくとも部分的に構造化された板金層（２、３）が最大直径９０ｍｍのハニカム体（１）の形に巻回され、積層されあるいは絡み合わされていることを特徴とする請求項１ないし７のいずれか１つに記載の方法。
9. ろう粉末（７）が少なくとも４０μｍの粒径および６０μｍ以上の平均粒径を有していることを特徴とする請求項１ないし８のいずれか１つに記載の方法。
10. ろう付け工程が真空中で行われることを特徴とする請求項１ないし９のいずれか１つに記載の方法。
11. ろう付け工程が保護ガスのもとで行われることを特徴とする請求項１ないし１０のいずれか１つに記載の方法。

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