KR0170539B1 - 금속 구조의 남땝재 도포 방법 - Google Patents

Abstract

금속구조(2,4)의 일부영역(5)을 납땜하기 위한 방법에 있어, 일부영역(5)에 점착재료가 적용되고 그런다음 그위에 납땜 파우더가 적용되어 점착재료에 달라 붙는다. 이 점착재료는 적어도 180, 바람직하게는 200℃ 이상의 온도에서도 점착성을 유지하여서; 구조(2,4)가 열적으로 처리되었을 때, 상세하게는 열적으로 탈유되었을 때 어떠한 납땜 파우더도 손실되지 않도록 한다. 이 방법은 제조중 서로 다른 2개의 접속부가 예컨대 벌집형 몸체(4)를 관형 케이싱(2)에 결합하고 그리고 벌집형 구조(4)의 개별 시이트 금속층들을 조립하는 것이 얻어져야 하기 때문에, 배연기관의 촉매 변환기를 위한 촉매수반 몸체(1)를 제조하는데 적절하다.

Description

금속 구조물의 납땜재 도포 방법

본 발명은 금속 구조물 특히, 금속 벌집형상체의 일부 영역에 납땜재(brazing material)를 도포하기 위한 방법에 관한 것이다. 차량의 배기 가스를 정화하는데 사용되는 촉매 활성재용 운반체로 사용되는 금속 벌집형상체용 재킷 튜브의 내부면에 납땜재를 도포하는 것은 특별한 도포 방법이다. 열 교환기에서와 같이 미세한 시이트 금속 구조물에 적용되는 다른 도포 방법도 적용 가능하다.

유럽 특허 공보 제 0 049 489호에서는 금속 구조물에 납땜 재료를 도포시키는 방법이 기술되어 있으며, 상기 구조물에는 압력 민감 접착제(pressure-sensitive adhesive)가 도포되어 그 후 납땜 분말과 작용하게 된다. 이러한 압력 민감 접착제는 건조된 이후에도 접착력이 유지되는데, 즉 납땜 온도에서 아무런 잔류물없이 증발됨을 의미한다. 상기 접착제의 도움으로, 단일 미립자 박막이 도포될 수 있으며, 도포되어질 납땜재의 양은 사용된 납땜재 입자의 크기를 통해 정확하게 측정될 수 있다. 그러나, 상기 유럽 특허 공보는 구조물의 열처리에서 발생될 수 있는 온도의 상승에 따른 압력 민감 접착제의 작용에 대해서는 언급하고 있지 않다.

독일 특허 공개 제 38 18 512호로부터, 다수의 장 단점을 갖는 다양한 납땜 재료 도포 방법이 공지되어 있다. 상기 공보는 벌집형상체 및 유사 구조물에서 공지된 납땜 재료의 성질에 대한 조사가 기록되어 있다. 그러나, 온도의 상승에 따른 사용되어진 접착제의 상승된 온도에서의 특성에 대해서는 언급이 없다.

미국 특허 제 4,795,615호로부터, 재킷 튜브를 갖는 금속 벌집형상체내에서, 예를 들어, 재킷 튜브내에 납땜재 박막을 도포함으로써, 외주부로 연장하는 스트립 영역내 벌집형상체를 결합시키는 것이 공지되어 있다. 그러나, 벌집형상체가 재킷 튜브 내부로 기어 들어갈 때, 납땜 재료 박막은 변경되거나 변이됨으로 인해 납땜 재료 박막의 도포가 모든 적용예에 적합하지 않다.

촉매 운반체 또는 열 교환기와 같은 보다 복잡한 구조물의 경우에, 소정의 형상체에 납땜재가 도포되어 완전하게 조립되기 이전에 때때로 추가의 제조 단계가 필요하게 된다. 이로 인해 발생되는 문제점은 한 실시예로서, 재킷 튜브와 금속 벌집형상체의 결합에 관한 본 명세서에서 논의되어질 것이다.

벌집형상체에 사용되는 금속 시이트의 미세한 구조물을 제조 처리하기 위해서는, 상기 시이트는 광물질, 유지 물질, 및 가공재를 포함하는 압연유(rolling oil)로 피복되는 것이 유리하다. 그러나, 금속 시이트로부터 제조된 구조물에 납땜재가 도포되기 이전에, 이러한 압연유는 부분적으로 제거되어야 하며, 이는 열처리에 의해 행해질 수 있다. 이러한 열처리가 재킷 튜브를 갖추고 있으며 완전히 제조된 형상인 벌집형상체 위에서 이미 행해졌다면 특히 실용적이다. 즉, 압연유 막이 제공된 시이트 금속층이 적합한 재킷 튜브 내부로 삽입되어야 한다. 납땜되어질 재킷 튜브와 벌집형상체 구조물 사이의 영역은 이후에는 납땜재가 더 이상 제공될 수 없으므로, 상기 시이트 금속층이 재킷 튜브 내부로 삽입되기 전까지 재킷 튜브의 내부 소정의 영역에 도포된 납땜재가 존재하고 있어야 한다. 만일 이러한 제조 단계가 접착제 및 납땜 분말에 의해 공지된 방식으로 행해졌다면, 납땜 재료는 열처리 중 또는 열처리 이후에도 소정의 영역내에 접착력을 유지하고 있어야 한다. 다른 벌집형상체에도 유사한 문제점이 발생하는데, 벌집형상체 내의 임의의 부분은 조립되기 이전에 이미 상기 부분에 도포된 납땜재를 가져야 하는 반면, 나머지 부분들은 조립된 이후에 납땜재가 도포되어야만 한다는 것이다.

그러므로, 본 발명의 목적은 금속 구조물 특히 벌집형상체의 일부 영역에 납땜재를 도포하고, 이후의 열처리 또는 다른 수작업 단계에서 도포된 납땜재가 다시 떨어지지 않도록 금속 구조물의 일부 영역에 열적으로 안정된 납땜재의 도포가 가능한 납땜재 도포 방법을 제공하는 것이다.

벌집형상체에 따른 금속 구조물에 납땜재를 도포하는 방법은 금속 구조물의 일부 영역에 180℃ 이상, 바람직하게는 200℃ 이상의 온도까지 접착력을 유지하는 접착성 재료를 도포하는 단계와, 그 후 납땜 분말을 도포하고 상기 접착성 재료에 상기 납땜 분말을 영구적으로 부착시키는 단계, 및 납땜 분말이 도포된 이후 실제적인 납땜 공정이 개시되기 이전에, 상기 단계 또는 차후의 수작업 단계에서 납땜 분말이 떨어지지 않도록 상기 구조물의 열처리 단계 특히, 구조물 부분에 납땜재에 아직 도포되지 않았거나 납땜재가 없는 구조물에 대한 가열 탈지 단계(heat-degreasing)를 포함한다.

접착성 재료가 180℃ 이상에서 접착력을 유지해야 하는 이유는 통상적으로 이러한 온도 이상에서 실질적인 납땜 공정이 시작되므로 접착성 재료를 도포하고 나서 수행되는 열처리 또는 후속으로 처리 단계에서 납땜 분말이 떨어져서는 안되기 때문이다.

상기 용어 열처리는 부품의 온도가 납땜 분말의 융점 이하의 온도로 상승됨을 지칭한다. 상기 용어 납땜 공정은 분말이 상 변화에 의해 용융되는 종래의 납땜 공정을 지칭한다. 본문에 정의된 열처리 단계는 납땜 공정의 일부분이 아니다.

지금까지는 실질적인 방식으로 둘 이상의 작업 단계에서 보다 복잡한 구조물에 납땜재를 도포하고, 제1납땜재가 도포된 이후에 열처리 단계가 포함된 보다 복잡한 작업 단계를 수행하는 것이 불가능하였으나, 본 발명은 이에 대한 가능성을 제공한다. 그 결과, 금속 구조물내의 다른 형태의 납땜재 화합물을 고품질로 연속적으로 다른 납땜재와 다양한 납땜재 도포 기술에 의해 사용될 수 있다. 특히, 압연유가 제공된 구조물은 벌집형상체가 조립된 이후에 심지어, 다른 영역에 납땜재가 도포되어 있더라도 가열 탈지될 수 있다. 이는 이전에는 불가능했으므로, 이미 탈지된 시이트의 사용에 의한 구조물의 제조시에 단점이 유발되었다.

본 발명에 따른 또 다른 작용예에서, 금속 벌집형상체 특히, 촉매 운반체 또는 열 교환기의 일부분이 금속 구조물로 형성된다.

본 발명에 따른 또 다른 적용예에서, 적어도 일부가 구조화된 다수의 시이트 금속층을 구비한 벌집형상체용 재킷 튜브가 금속 구조물로 형성된다. 본 발명은 촉매 운반체의 재킷 튜브에 잔류 벌집형상체를 결합시키기 위해 사용될 때 특히 바람직하다.

상기 목적을 위해, 재킷 튜브의 내부면상에 내주부를 따라 연장하는 적어도 하나의 스트립 영역에는 접착성 재료가 제공되고 난 후, 납땜 분말이 제공된다. 본 발명의 또 다른 적용예에서, 적착성 재료의 도포는 예를 들어, 펠트형 로울러, 구멍이 개방된 고무 기구, 또는 스폰지형 기구에 의해 행해지며, 그 결과 상기 종류의 도포 방법은 쉽게 자동화가 가능하다.

통상적인 적용예에서, 15㎜ 내지 25㎜, 바람직하게는 20㎜의 폭을 갖는 스트립 영역내에 접착성 재료를 도포한다. 폭이 너무 좁으면 접착 효과가 떨어지는 반면에, 폭이 너무 넓으면 접착성 재료의 도포가 용이하게 수행될 수 없다.

내구성 및 팽창성에 관련된 문제점을 감안할 때, 90㎜ 이상의 축선 길이를 갖는 벌집형상체 또는 재킷 튜브 내부에 적어도 3개의 스트립 영역에 납땜 재료를 도포하는 것이 바람직하며, 이 보다 짧은 축선 길이의 재킷 튜브 내에서는 두 영역 내지 한 영역에만 납땜 재료를 도포하는 것이 바람직하다.

상기 재킷 튜브 내부로 삽입된 벌집형상체 구조물은 많은 적용예에서 재킷 튜브보다 다소 짧으며, 다른 한편으로는 상기 재킷 튜브 사이와 상기 벌집형상체 구조물 사이의 연결부가 단부 표면에 반드시 제공될 필요는 없기 때문에, 스트립 영역이 재킷 튜브의 정면 단부로부터 일정 거리에 위치된다면 바람직하다.

접착성 재료가 용액이라면, 실제적인 열처리 이전에 상기 재료는 휘발성 성분을 쉽게 제거하기 위해 건조된다. 이후 급속한 열처리 단계 이후에, 기포의 형성 및 납땜 분말의 이탈을 막을 수 있기 때문이다.

예를 들어, 폴리비닐 메틸 에테르가 적합한 접착성 재료로 나타났다. 2 내지 6%, 바람직하게는 4%의 수용액이 사용되는데, 최소한의 접착성을 보장하기 위해서 2% 이상의 수용액이 사용되어야 하며, 6% 이상의 수용액은 환경 보호의 관점에서 바람직하지 않다.

전술되어진 바와 같이 촉매 운반체에 도포하기 위해서는, 대략 50 내지 130μ, 바람직하게는 63 내지 125μ의 입자 크기를 갖는 납땜 분말이 특히 적합한다. 미세한 벌집형상체 구조물 자체를 납땜하기 위해서는, 보다 작은 입자를 갖는 납땜 재료가 필요하나 입자 크기가 너무 작으면 납땜 공정에서의 접착력이 저하된다. 이러한 납땜 분말 혼합물은 시간이 경과함에 따라 보다 작은 납땜 재료 입자는 점차 소멸되기 때문이다. 반면에, 입자 크기가 너무 크면 실제 납땜 공정에서의 시간과 가열의 측면에서 비경제적이다. 정확하게, 앞서 한정한 잔류 입자 크기의 조성은 재킷 튜브의 내부면에 납땜재를 도포하기에 적합하므로, 전체 제조 공정을 보다 경제적으로 만든다.

납땜 분말이 도포된 이후에, 구조화된 시이트 금속층은 일부 다른 방식으로 재킷 튜브 내부로 기어 들어가거가 삽입되어 열처리된다.

납땜 분말 자체 적용은 바람직하게 유동층 내에서 행해지며, 상기 구조물 중에 납땜재로 도포되어질 부분이 상기 유동층 내에 담겨진다. 납땜 분말의 송풍법 또는 비교가능한 방법이 사용될 수 있다.

소정 영역내에 정밀하게 계량된 극소량의 납땜 분말은 상기 방식으로 예를 들어, 단일미립자 박막내에 니켈 기저 납땜재로 부착될 수 있으며, 최종적인 도포 중량은 0.03 내지 0.04g/㎠이다.

상기 설명에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 본 발명을 상세하게 설명하였지만, 본 기술 분야의 숙련된 당업자들은 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역을 벗어나지 않는 범위내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

본 발명의 방법은 제1도 및 제2도를 참조하여 예시된 실시예에서 보다 상세히 기술되어질 것이다.

제1도는 촉매 운반체를 개략적으로 도시한 단부 절취도이며, 제2도는 재킷 튜브에 도포된 납땜 재료를 갖는 벌집형상체의 재킷 튜브의 부분 단면도이다.

제1도는 재킷 튜브(2)를 갖는 촉매 운반체(1)를 도시하고 있으며, 재킷 튜브의 내부면(3)은 본 발명의 방법에 따라 폭(b)을 갖는 스트립 영역에 도포되는 납땜재를 갖는다. 납땜재가 도포된 이후에, 다수의 구조화된 시이트 금속 층을 갖는 벌집형상체(4)가 삽입될 수 있다. 제2도에 도시되어진 것과 같이, 납땜재 도포 과정에 있어서, 재킷 튜브(2)에 접착성 재료(6)가 제공되며, 사기 접착성 재료(6) 위에 있는 납땜 분말(7)의 박막이 상기 접착성 재료에 의해 접착력을 유지한다. 촉매 운반체(1)가 조립되어진 이후에, 180℃ 또는 그 이상의 온도에서 이미 도포된 납땜 분말의 손실없이 열처리, 예를 들어 탈지될 수 있으므로, 벌집형상체(4)의 표면 단부에 납땜재를 도포하는 것은 일부 다른 납땜재 도포 방법 및 일부 다른 납땜재에 의해서도 수행될 수 있게 된다. 탈지되지 않았거나 특별히 윤활된 구조화된 금속 시이트의 사용은 총괄적인 제조 공정을 간략화시키고 급속화시키며 다른 납땜재 및 납땜재 도포 방법을 다양한 연결 작업에 사용할 수 있게 된다.

Claims (21)

1. 납땜재를 금속 구조물에 도포하기 위한 방법에 있어서, 180℃ 이상에서 접착력을 유지하는 접착성 재료(6)를 금속 구조물의 일부 영역에 도포하는 단계와, 납땜 분말을 도포하고 상기 접착성 재료에 상기 납땜 분말을 영구적으로 부착시키는 단계, 및 납땜 분말(7)이 도포된 이후 실제적인 납땜 공정이 개시되기 이전에, 상기 단계 또는 차후의 수작업 단계에서 납땜 분말(7)이 떨어지지 않도록 상기 금속 구조물의 열처리 단계를 포함하고 있는 납땜재 도포 방법.
2. 제1항에 있어서, 상기 금속 구조물을 열처리하는 단계는 납땜재가 없는 상기 구조물의 부분을 가열 탈지시킴으로서 수행되는 방법.
3. 제1항에 있어서, 상기 금속 구조물을 열처리하는 단계는 납땜재가 아직 도포되지 않은 상기 구조물의 부분을 가열 탈지시킴으로서 수행되는 방법.
4. 제1항에 있어서, 상기 금속 구조물이 금속 벌집형상체의 일부인 방법.
5. 제1항에 있어서, 상기 금속 구조물이 촉매 운반체(1)의 일부인 방법.
6. 제1항에 있어서, 상기 금속 구조물이 열 교환기의 일부인 방법.
7. 제1항에 있어서, 상기 금속 구조물이 적어도 일부가 구조화된 다수의 시이트 금속층을 구비한 벌집형상체(4)용 재킷튜브(2)인 방법.
8. 제7항에 있어서, 상기 재킷 튜브의 내주부를 따라 연장하는 하나 이상의 스트립 영역인 재킷 튜브의 내측면(3)에는 접착성 재료(6) 및 납땜 분말(7)이 도포되는 방법.
9. 제8항에 있어서, 상기 접착성 재료(6)의 도포는 펠트형 롤러, 구멍이 개방된 고무, 또는 스폰지형 기구 등에 의해서 수행되는 방법.
10. 제8항에 있어서, 상기 접착성 재료(6) 및 납땜 분말(7)은 15 내지 25㎜의 폭(b)을 갖는 하나 이상의 스트립 영역 내에 도포되는 방법.
11. 제8항에 있어서, 상기 접착성 재료(6) 및 납땜 분말(7)은 90㎜ 이상의 축선 길이(L)를 갖는 재킷 튜브(2) 내부의 3개 이상의 스트립 영역(5)내에 도포되는 방법.
12. 제8항에 있어서, 상기 접착성 재료(6) 및 납땜 분말(7)은 상기 재킷 튜브(2)의 단부면으로부터 일정 거리 떨어진 하나 이상의 스트립 영역(5)내에 도포되는 방법.
13. 제1항에 있어서, 상기 열처리 단계 이전에 상기 접착성 재료(6)를 휘발성 성분을 쉽게 제거하도록 건조시키는 단계를 더 포함하는 방법.
14. 제1항에 있어서, 상기 접착성 재료(6)는 폴리비닐 메틸에테르인 방법.
15. 제14항에 있어서, 상기 폴리비닐 메틸 에테르는 2 내지 6%의 수용액으로 도포되는 방법.
16. 제1항에 있어서, 상기 납땜 분말(7)은 50 내지 130μ의 입자 크기를 갖는 방법.
17. 제7항에 있어서, 상기 납땜 분말(7)이 도포된 이후에, 상기 구조화된 시이트 금속층이 상기 재킷 튜브(2) 내부로 삽입되며, 그 후 열처리가 수행되는 방법.
18. 제1항에 있어서, 상기 납땜 분말(7)의 도포는 상기 재킷 튜브(2)가 부분적으로 삽입되는 유동층 내에서 수행되는 방법.
19. 제1항에 있어서, 상기 납땜 분말(7)은 박막 형태로 도포되는 방법.
20. 제1항에 있어서, 상기 납땜 분말(7)은 단일 미립자 박막 형태로 도포되는 방법.
21. 제1항에 있어서, 상기 납땜 분말(7)은 니켈 기저 분말재료에 대해 0.03 내지 0.04g/㎠의 중량을 갖는 박막으로 도포되는 방법.