JPH11514930A - 圧延されたろう付け材料を備える層状構成のシート、およびそれからハニカム本体を製造するためのプロセス - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 層状にされた材料から作られた金属シートを積み重ね、および／または巻くことによってハニカム本体を製造するためのプロセスが開示される。上述の金属シートも開示される。ハニカム本体を製造する際、流体が流れることができる通路を形成する構造を少なくとも部分的に有する金属シート層が用いられる。金属シート層の少なくとも一部が、後の熱処理の間に大幅に均質化される、少なくとも１層（４）のクロミウムを含有する鋼と少なくとも１つの主としてアルミニウムを含有する層（５、６）とを有した層状にされた材料（１１）を初めに含む。層状にされた材料には、圧延により作られるときにろう付け材料からなる少なくとも１つの付加的な層（９ａ、９ｂ、９ｃ）が設けられ、したがって、後の熱処理の間、金属シート層間の接触ラインの少なくとも部分がろう付けにより接合される。ろう付け材料（９ａ、９ｂ、９ｃ）は好ましくは、層状にされた材料（１１）の結合層の部分的な区域のみにおいて、好ましくは少なくとも１つの端縁に沿って延びるろう付けストリップ（９ａ，９ｃ）の形態で配置される。

Description

【発明の詳細な説明】 圧延されたろう付け材料を備える層状構成のシート、 およびそれからハニカム本体を製造するためのプロセス この発明は、流体が流れることができる通路を形成するための構造を少なくと も部分的に有する金属シート層が積み重ねられ、および／または巻かれるハニカ ム本体を製造するためのプロセスに関する。特に、この発明はまた、自動車の排 気ガスシステムに特に用いられるこのようなハニカム本体を製造するための、外 部アルミニウム層を備えた層状金属シートに関する。 上述の種類のハニカム本体はたとえばＷＯ ８９／０７４８８から公知である 。ハニカム本体は、排気ガス、特に内燃機関からの排気ガスの成分をあまり環境 を汚染しない化合物へと転化させることを促進する触媒のための担体となる。ハ ニカム本体は高レベルの機械的および熱的負荷を受ける。機械的および熱的負荷 の他に、金属シートは腐食を引き起こす大気にさらされる。したがって、ハニカ ム本体を製造するために高度な耐腐食性を有する金属シートを用いることが望ま しい。 ＵＳ第 ５ ３６６ １３９号は初めに層状または積層材料からなる金属シー トをハニカム本体のために用いることを開示する。このようなシートは少なくと も１層のクロミウムを含有する鋼と少なくとも１つの実質的にアルミニウムを含 有する層とを有する。この種の層状シートは熱処理を受け、この場合シートは実 質的に均質化される。シートの均質化という表現は、結果が本質的にアルミニウ ムを含有した鋼の単一層シートであるようにアルミニウムを鋼へと拡散させるこ とを示す。 ドイツ出願公開公報（ＤＥ−ＯＳ）第２９ ２４ ５９２号はこのようなシー トまたはそこから製造されるハニカム本体にろう付け材料を適用するためのさま ざまなプロセスを開示する。このようなすべてのプロセスがかなりの経費、資源 および付加的な製造ステップを必要とする。 この発明の目的は、できるだけ少ない製造ステップを有するが、それにもかか わらず機械的負荷に耐えることができる耐腐食性ハニカム本体を生じる、ハニカ ム本体を製造するためのプロセスを提供することである。この発明はさらに、こ のような本体の製造のための複合材料の適切な金属シートを提供することを求め る。 この目的は、請求項１の特徴を有するハニカム本体を製造するためのプロセス か、または請求項８の特徴を有する金属シートによって達成される。有利な発展 はそれぞれの従属請求項の内容である。 この発明に従うシートの製造において、負荷に耐える金属層をともに圧延する 動作と同時に、後の外部接続を作るために必要なろう付け材料もまたその上に圧 延される。このため、ろう付け材料を後に与え、固定することに関した費用のか かる製造ステップがなくなる。ハニカム本体は巻かれるか層状にされることが必 要なのみであり、次にろう付けプロセスへと渡され得る。さまざまな層がいずれ にせよともに圧延される圧延手順においてろう付け材料を適用するのは、ろう付 け材料をシートまたはハニカム本体に後に適用するよりもはるかに必要がかから ない。 ろう付け材料を適用するさまざまな方法と、ハニカム本体のろう付けされた接 合部および接続部のさまざまな種類の配列とが最新技術から知られている。シー トの表面上にろう付け材料をストリップ状に配列すると、後のろう付けされた接 合部に関して所望のほとんどすべての構成が達成できる。２ｍｍから１０ｍｍ、 特に約５ｍｍの幅のストリップが好ましい。かかわる構造のタイプに依存して、 ストリップは一方または両方の側、そして一方または両方の端縁に配列できる。 特に、ハニカム本体のためのシート層の半分だけ、特に滑らかなシート層だけに ろう付け材料の層を与え、他のシートはろう付け材料なしで製造することも可能 である。 ろう付け材料ストリップのためのニッケルベースのろう付け材料の特に有利な 用途の場合、これはアルミニウム層への圧延のステップと共通の圧延手順で適用 でき、この場合、比較的硬いニッケル材料がアルミニウム層へと押され、したが って盛り上がった部分がほとんどない表面がストリップにかかわらず生じる。こ の動作では、表面上にまかれるろう付けホイルまたはフィルムもしくはろう付け ワイヤまたはろう付け粉末が用いられ得る。ろう付け材料のワイヤが用いられる 場合、ろう付け材料と圧延構成と手順が実施される方法との選択に依存して、ろ う付け材料のワイヤは圧延動作においてわずかにのみ平坦に押されるか広いスト リップに成形され得る。 たとえば１０μよりも大きい局所厚さのろう付け材料が従来どおり適用された 層は、ある状況下ではハニカム本体の機械的不安定性を生じ、これは、ろう付け 材料がろう付け動作時に流れ、それまでに応力下に置かれていたハニカム本体が こうして応力緩和をこうむり得るためである。対照的に、完成した圧延されたシ ートにおけるろう付け材料の厚さはたとえば約０．５μから約３μでさえあれば よい。 プロセスでのステップ数が減少したため、この発明はろう付け材料が与えられ る層状シートのあまり高価でない製造と特に広いシートストリップの安価な製造 とを可能にする。ハニカム本体のために必要なシートストリップはある状況下で そこから異なった幅に切断される。したがって、ろう付け材料において圧延する 際に、過度の浪費を避けるために、ろう付け材料のストリップに関して適切な間 隔に配慮されるべきである。 プロセスが実施される方法によって、また少なくとも１層のクロミウムを含有 する鋼と少なくとも１つの実質的にアルミニウムを含有する層とを有する層状材 料の使用のために、ろう付け材料はニッケルベースのろう付け材料であってもよ く、最高のろう付け温度は１１００℃から１１５０℃である。好ましくは、ろう 付け材料は０．５％から８％のボロン、特に３％から６％のボロンを含有する。 ろう付け材料のボロンは拡散促進材として役立ち、したがって、これは等価なろ う付け化合物でろう付け手順のために必要な時間を短縮する。ろう付け手順に必 要な時間が短縮するのはろう付け炉でのより高い処理量が達成可能である結果で ある。均質化されたシートに関して達成できる高いアルミニウム含有量のため、 層状または積層材料の耐腐食性に関するボロン成分の不利な特性を埋め合わすこ とができる。 特に、ろう付け材料がまだ溶融しない温度範囲で熱処理が初めに行なわれるこ とが好都合である。層状シートの広範囲にわたる均質化の後、温度はろう付け材 料の溶融温度まで上げられる。この動作手順は、層シートのかなりの均質化が達 成され、次に耐久性のあるろう付け接続が作られることを確実にするという利点 を有する。 この発明に従うプロセスのさらなる利点および特徴は図面を参照してより詳細 に説明される。 図１は、最新技術に従うハニカム本体の断面図である。 図２は、ろう付け材料の層を有した層状または積層材料を含む金属シートを示 す。 図３は、圧延されたろう付け材料の複数個のストリップを有した層状または積 層材料を含む金属シートの斜視図である。 図４は、３つの層を有し、１つがろう付け材料の層である層状または積層材料 を含む金属シートを示す。 図１はハニカム本体を示す。ハニカム本体１は、高温腐食に耐える、積み重ね られ、巻かれた金属シート層を含む。ハニカム本体１は滑らかなシート層２およ び波型シート層３から交互に作られる。滑らかな層２およぴ波型層３は層状また は積層構成である。しかしながら、ハニカム本体が部分的に均質的な金属シート 層から、また部分的に層状材料から製造されることも可能である。層状材料の場 合、内部層４の両側に与えられるのは、図２からわかるように本質的にアルミニ ウムからなるそれぞれの層５、６である。図２に示す層状材料は図３および図４ に示すものと同様、熱処理の前の外観である。 ハニカム本体１は流体が流れることができる通路７を形成するための構造を有 する。その金属シート層は管状ケーシング８内に配列される。管状ケーシング８ は好ましくはその内部の少なくとも部分的な領域に、本質的にアルミニウムを含 む層を有する。しかしながら、これはまた従来のろう付け手順によって金属シー ト層に単独にまたは付加的に接続できる。また、ハニカム本体を予め作製された 管状ケーシングを用いずに製造することも可能である。これはたとえば、滑らか な金属シート層が、積み重ねられ、巻かれた金属シート層からなる構造のまわり に巻かれ、それ自体にろう付けされる手順によるものである。 図２、図３および図４はこの発明に従う金属シートのさまざまな実施例を示す 。 しかしながら、これらの実施例は例にすぎない。所望のろう付け接続の場所、数 および大きさに依存して、ろう付け材料の層、ストリップまたは他のパターンが 層状材料の一方または両方の側でその外部に圧延され得る。ろう付け材料が層状 材料の内部へと圧延されることも可能である。これはたとえばろう付け材料のワ イヤが初めに部分的に平坦に圧延される場合に有利であり得る。その後、ろう付 け材料よりも軟らかい材料である層が上に圧延され得、したがって、ろう付け材 料は層状材料の表面に達するまでこの層を介して押される。アルミニウム層５、 ６上だけへと圧延されるろう付け材料９；９ａ，９ｂ，９ｃを示す図２および図 ３の実施例の状況とは異なり、ろう付け材料９；９ａ，９ｂ，９ｃはまた、別の 材料の金属層の外部、たとえば、図４に示すように、外部に配置されたクロミウ ム含有鋼層へも圧延され得る。 図３が示すように、多くの場合、圧延動作によって生成された複合表面の部分 的な領域におけるストリップ９ａ、９ｂ、９ｃのみにろう付け材料が配置される ことが望ましい。これはシートの一方または両方の側の場合であり得る。好まし い構成は、製造されるべきハニカム本体の端部で後にろう付け接続部となる、シ ートの少なくとも１つの端縁領域のストリップ９ａ、９ｃを有し、これはシート がハニカム本体１の後の軸方向の長さに相当する幅ｂを有するためである。場所 に依存しない厚さｄのろう付け金属層またはろう付け金属ストリップを有する図 ２および図３に示された実施例の状況とは異なり、ろう付け材料は場所に依存す る厚さであってもよい。たとえば、このような構成はろう付け材料のワイヤまた は粉末を層の上へと圧延することによって製造され得る。 この発明に従うプロセスは積層状の構成のシート層から全体的または部分的に なるハニカム本体のために用いることができ、これは、機械的負荷に耐えること ができ、高温腐食に耐え、かつ自動車の排気ガス触媒コンバータに特に適した本 体を安価に生じる。 参照符号リスト １ ハニカム本体 ２ 波型金属シート層 ３ 滑らかな金属シート層 ４ クロミウム含有鋼層 ５ 実質的にアルミニウムを含有する層 ６ 実質的にアルミニウムを含有する層 ７ 通路 ８ 管状ケーシング ９ ろう付け材料層 ９ａ−９ｃ ろう付け材料ストリップ １０−１２ 層状材料 ｂ シートの幅＝ハニカム本体の軸方向の長さ ｄ ろう付け材料の厚さ（複合表面に対して直角）

【手続補正書】 【提出日】１９９８年２月２６日 【補正内容】 請求の範囲 １．金属シート層（２，３）が積み重ねられおよび／または巻かれ、接触場所を 形成し、金属シート層が流体が流れることができる通路（７）を形成するための 構造を少なくとも部分的に有し、金属シート層（２，３）の少なくとも一部が、 圧延することによって生成され、少なくとも１層（４）のクロミウムを含有する 鋼と少なくとも１つの実質的にアルミニウムを含有する層（５，６）とを有する 層状材料（１０；１１；１２）を初めに含み、層（４，５，６）が後の熱処理で 実質的に均質化される、ハニカム本体（１）を製造するためのプロセスであって 、後の熱処理において、少なくとも金属シート層（２，３）の間の接触場所の部 分に、および／またはその管状ケーシング（８）との接触場所にろう付け接合部 が生成されるように、固体ろう付け材料（９；９ａ，９ｂ，９ｃ）が層状材料（ １０；１１；１２）の少なくとも１つの外部層（４，５，６）の上にその製造時 に圧延されることを特徴とする、プロセス。 ２．上に圧延する動作において、ろう付け材料（９ａ，９ｂ，９ｃ）が層状材料 （１０；１１；１２）の複合表面の一部のみに、好ましくは少なくとも１つの端 縁領域におけるろう付け材料のストリップ（９ａ，９ｃ）の形態で、載ることを 特徴とする、請求項１に記載のプロセス。 ３．ろう付け材料（９；９ａ，９ｂ，９ｃ）が両方の外部層（それぞれ５および ６，４および６）の上に圧延されることを特徴とする、請求項１または請求項２ に記載のプロセス。 ４．ろう付け材料（９；９ａ，９ｂ，９ｃ）がニッケルベースの合金であること を特徴とする、請求項１、２および３の１つに記載のプロセス。 ５．ろう付け材料（９；９ａ，９ｂ，９ｃ）が０．５％から８％のボロン、好ま しくは約３％から約６％のボロンを含有することを特徴とする、請求項４に記載 のプロセス。 ６．金属シート層（２，３）が製造されるべきハニカム本体（１）の軸方向の長 さに対応する幅（ｂ）であり、ハニカム本体（１）における後の端部である少な くとも１つの端縁領域、好ましくはすべての端縁領域でろう付け材料（９ａ，９ ｃ）のストリップを有することを特徴とし、ろう付け材料のストリップは２ｍｍ から１０ｍｍ、好ましくは約５ｍｍの幅である、先行する請求項の１つに記載の プロセス。 ７．アルミニウムが鋼へと拡散するがろう付け材料がまだ溶融しない温度範囲で 熱処理が初めに行なわれ、層状材料（１０；１１；１２）の広範囲にわたる均質 化の後、温度が初めてろう付け温度に上げられることを特徴とする、先行する請 求項の１つに記載のプロセス。 ８．圧延することによって生成され、少なくとも１層（４）のクロミウムを含有 する鋼と少なくとも１つの実質的にアルミニウムを含有する層（５，６）とを有 する層状材料（１０；１１；１２）を含む金属シートであって、ろう付け材料（ ９；９ａ，９ｂ，９ｃ）が層状材料（１０；１１；１２）の少なくとも１つの外 部層（４，５，６）の上に、好ましくは結果として生じる複合表面に実質的に盛 り上がった部分がない態様で圧延されることを特徴とする、金属シート。 ９．ろう付け材料（９ａ，９ｂ，９ｃ）が複合表面の一部のみに、好ましくは複 合表面の少なくとも１つの端縁領域におけるストリップ形状で生じることを特徴 とする、請求項８に記載の金属シート。 １０．ろう付け材料（９；９ａ，９ｂ，９ｃ）が層状材料（１０；１１；１２） の両方の外部層（それぞれ５および６、４および６）の上に圧延されることを特 徴とする、請求項８または請求項９に記載の金属シート。 １１．ろう付け材料（９；９ａ，９ｂ，９ｃ）がニッケルベースのろう付け材料 であることを特徴とする、請求項８，９および１０の１つに記載の金属シート。 １２．ろう付け材料（９；９ａ，９ｂ，９ｃ）が０．５％から８％のボロン、好 ましくは約３％から約６％のボロンを含有することを特徴とする、請求項１１に 記載の金属シート。 １３．層状材料（１０；１１；１２）がろう付け材料を上に圧延することによっ て生成された複合表面の少なくとも１つの端縁領域に、好ましくは２つの互いに 対向して配置された端縁領域にろう付け材料（９ａ，９ｃ）のストリップを有す ることを特徴とし、ろう付け材料のストリップは２ｍｍから１０ｍｍ、好ましく は約５ｍｍの幅である、請求項８、９、１０、１１および１２の１つに記載の金 属シート。 １４．ろう付け材料が至るところで１０μ未満の厚さｄであり、好ましくは至る ところで３μ未満であることを特徴とする、請求項８から１３の１つに記載の金 属シート。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 ＦＩ Ｆ０１Ｎ 3/28 ３０１ Ｂ０１Ｄ 53/36 Ｃ (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(ＫＥ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，Ｓ Ｚ，ＵＧ)，ＵＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＵ， ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＥ，Ｈ Ｕ，ＩＬ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ， ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，Ｒ Ｏ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＴＪ，ＴＭ ，ＴＲ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＳ，ＵＺ，ＶＮ (72)発明者 ビーレス，ルートビッヒ ドイツ連邦共和国、デー−51491 オーベ ラト、オペルネール・シュトラーセ、２

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．金属シート層（２，３）が積み重ねられおよび／または巻かれ、接触場所を 形成し、金属シート層は流体が流れることができる通路（７）を形成するための 構造を少なくとも部分的に有し、金属シート層（２，３）の少なくとも一部が、 圧延することによって生成され、少なくとも１層（４）のクロミウムを含有する 鋼と少なくとも１つの実質的にアルミニウムを含有する層（５，６）とを有する 層状材料（１０；１１；１２）を初めに含み、層（４，５，６）が後の熱処理で 実質的に均質化される、ハニカム本体（１）を製造するためのプロセスであって 、後の熱処理において、少なくとも金属シート層（２，３）の間の接触場所の部 分に、および／またはその管状ケーシング（８）との接触場所にろう付け接合部 が生成されるように、ろう付け材料（９；９ａ，９ｂ，９ｃ）が層状材料（１０ ；１１；１２）の少なくとも１つの外部層（４，５，６）の上にその製造時に圧 延されることを特徴とする、プロセス。 ２．上に圧延する動作において、ろう付け材料（９ａ，９ｂ，９ｃ）は層状材料 （１０；１１；１２）の複合表面の一部のみに、好ましくは少なくとも１つの端 縁領域におけるろう付け材料のストリップ（９ａ，９ｃ）の形態で、載ることを 特徴とする、請求項１に記載のプロセス。 ３．ろう付け材料（９；９ａ，９ｂ，９ｃ）は両方の外部層（それぞれ５および ６，４および６）の上に圧延されることを特徴とする、請求項１または請求項２ に記載のプロセス。 ４．ろう付け材料（９；９ａ，９ｂ，９ｃ）がニッケルベースの合金であること を特徴とする、請求項１、２および３の１つに記載のプロセス。 ５．ろう付け材料（９；９ａ，９ｂ，９ｃ）が０．５％から８％のボロン、好ま しくは約３％から約６％のボロンを含有することを特徴とする、請求項４に記載 のプロセス。 ６．金属シート層（２，３）が製造されるべきハニカム本体（１）の軸方向の長 さに対応する幅（ｂ）であり、ハニカム本体（１）における後の端部である少な くとも１つの端縁領域、好ましくはすべての端縁領域でろう付け材料（９ａ，９ ｃ）のストリップを有することを特徴とし、ろう付け材料のストリップは２ｍｍ から１０ｍｍ、好ましくは約５ｍｍの幅である、プロセス。 ７．アルミニウムが鋼へと拡散するがろう付け材料がまだ溶融しない温度範囲で 熱処理が初めに行なわれ、層状材料（１０；１１；１２）の広範囲にわたる均質 化の後、温度が初めてろう付け温度に上げられることを特徴とする、先行する請 求項の１つに記載のプロセス。 ８．圧延することによって生成され、少なくとも１層（４）のクロミウムを含有 する鋼と少なくとも１つの実質的にアルミニウムを含有する層（５，６）とを有 する層状材料（１０；１１；１２）を含む金属シートであって、ろう付け材料（ ９；９ａ，９ｂ，９ｃ）が層状材料（１０；１１；１２）の少なくとも１つの外 部層（４，５，６）の上に、好ましくは結果として生じる複合表面に実質的に盛 り上がった部分がない態様で圧延されることを特徴とする、金属シート。 ９．ろう付け材料（９ａ，９ｂ，９ｃ）が複合表面の一部のみに、好ましくは複 合表面の少なくとも１つの端縁領域におけるストリップ形状で生じることを特徴 とする、請求項８に記載の金属シート。 １０．ろう付け材料（９；９ａ，９ｂ，９ｃ）が層状材料（１０；１１；１２） の両方の外部層（それぞれ５および６、４および６）の上に圧延されることを特 徴とする、請求項８または請求項９に記載の金属シート。 １１．ろう付け材料（９；９ａ，９ｂ，９ｃ）がニッケルベースのろう付け材料 であることを特徴とする、請求項８，９および１０の１つに記載の金属シート。 １２．ろう付け材料（９；９ａ，９ｂ，９ｃ）が０．５％から８％のボロン、好 ましくは約３％から約６％のボロンを含有することを特徴とする、請求項１１に 記載の金属シート。 １３．層状材料（１０；１１；１２）がろう付け材料を上に圧延することによっ て生成された複合表面の少なくとも１つの端縁領域に、好ましくは２つの互いに 対向して配置された端縁領域にろう付け材料（９ａ，９ｃ）のストリップを有す ることを特徴とし、ろう付け材料のストリップは２ｍｍから１０ｍｍ、好ましく は約５ｍｍの幅である、金属シート。 １４．ろう付け材料が至るところで１０μ未満の厚さｄであり、好ましくは至る ところで３μ未満であることを特徴とする、請求項８から１３の１つに記載の金 属シート。