TW587967B - Housing with passivation layer and method for the production of a catalyst support structure with such a housing - Google Patents

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A7 ___Β7· 五、發明說明（l ) 本發明係有關一種殼體，特別係有關一用於蜂巢結構 之套管，以及帶有此種殼體之蜂巢結構之製造。此種蜂巢 、、’σ構係用作為觸媒擔體結構，較佳用於内燃引擎特別機動 車輛内燃引擎之排氣系統。 WO 99/37896敘述一種製造由一套管所套住之蜂巢結 構之製法。由於材料性質的差異以及由於操作期間溫度的 差異.，蜂巢結構與套管具有不同的熱膨脹表現。因此目標 係針對避免蜂巢結構與套管於蜂巢結構至少一某個部分區 隻至少一端區間的硬式聯結。因此理由故，W〇 99/37896 所述加外套之蜂巢結構係以套筒具體實施，套筒意圖確保 儘管套管與蜂巢結構具有製造公差，但避免於蜂巢結構之 至少一端區，蜂巢結構與套管間的直接焊接接合。使用套 筒結果導致套管與蜂巢結構間熱應力的顯著降低，但導致 製造費用的顯著升高。 也已知避免於高溫處理期間（例如燒結或焊接）防止金 屬表面間聯結的手段。該等手段通常含有微細陶瓷粒子、 黏結劑以及某種比例的稀釋劑及溶劑。黏結劑、稀釋劑及 洛劑即使於相對低溫也具有揮發性。當製造觸媒擔體結構 時，套管與殼體間的聯結較佳係於真空形成，此等化學劑 趨向於揮發因而顯著難以維持真空，且造成系統受揮發性 成分污染的風險。 由於此種情況，本發明之目的係提供一種蜂巢結構用 之殼體，該殼體允許藉由接合進行選擇性聯結，以補償蜂 巢結構與套管間膨脹表現之差異，以及確保蜂巢結構於排 本紙張尺度適用巾s s家標準（⑽）A4規格 49 請 ： 閲 ： ! 背 ® : 之 ！ 注, 意 丨_ 寧-: 項 ； 再 _ 填 __ m 頁· 訂

587967 A7 ---—— B7 五、發明説明（2 )- '' -- 氣f統（舉例)之永久㈣定，以及本發明提供-種帶有此 種殼體之觸媒擔體結構之製法。 根據本發明，此等目的可經由帶有如申請專利範圍第！ 項之特色之设體以及經由帶有如申請專利範圍第^ 6項之特 色之觸媒擔體結構之製造方法達成。該方法之有利發展及 精製構成隨附之申請專利範圍的主題。 ’根據本發明之用於蜂巢結構之殼體包含一具内壁之套 管，為了審慎地防止藉由接合聯結至蜂巢結構，於該套管 内壁之至少一區段具有二鈍化層。鈍化層對熱極為安定， 可避免經由彼此接觸的金屬面接合產生的任何聯結。施用 鈍化層之區段係位在套管上位於隨後觸媒擔體結構操作期 間，蜂巢結構與套管間的相對運動該點以防止熱應力。此 點較佳為熱廢氣撞擊觸媒擔體結構的端區。藉此方式該區 也維持不含接頭。 由於純化層之絕熱性質，鈍化層進一步防止熱由蜂巢 結構傳導至套管。若有效進行清潔廢氣的觸媒轉化器點火· 溫度希望於汽車啟動之後僅可能短時間之内達到該點火溫 度時此點特別重要。 根據殼體之一具體實施例，鈍化層設計為表面氧化 層。氧化物，特別是金屬氧化物具有高熱安定性，其防止 金屬面彼此黏合。同樣其特殊優點為氧化物可以簡單方式 使用套管材料的組成分製造，以及無須額外材料的製造純 化層。此種金屬氧化層例如也可單純經由粗化套管於此區 段之内壁。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS) A4規格（210X297公釐） 59 ............ .....#… (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂— :禮 五、發明説明（3 ) 根據殼體之另一具體實施例，鈍化層係以施用陶瓷層 具體實施特別為含氧化鋁之陶瓷層。陶瓷維粒之特徵為彼 此間的吸引力特強且具有極佳熱力學安定性。由氧化鈦或 氧化鎂組成的陶瓷層亦可使用。 根據另一具體實施例，鈍化層係設計為無端式長條。 如此確保套管與蜂巢結構間之焊接接頭於套管之全周面部 出現於此區，以及確保膨脹表現之差異獲得補償。 若殼體型狀為卵形或橢圓形，根據另一具體實施例， 較佳設置鈍化層於更為銳角彎曲的套管區段。若安裝觸媒 擔體結構連同殼體需滿足排氣系統内之特定空間限制需 求，則需要殼體為卵形。實驗顯示較佳讓接頭位於此種結 構之平坦側，利用鈍化層避免接頭位於圓化側。特別可額 外確保並無任何鈍化層位於一端或兩端。 根據又另一具體實施例，鈍化層具有軸向長度5毫米至 5〇毫米。如此可讓殼體準確配合特定應用用途。例如若殼 體係設置於相對接近内燃引擎，或蜂巢結構與套管之熱膨 服表現間有極大差異，則鈍化層具有較長軸向長度。 鈍化層具有0.03毫米置〇·12毫求之厚度特別有利。特 另J 士此讓蜂巢結構及套管之製造公差可於組裝條件下獲得 補償。 根據另一具體實施例，黏著層係設置於套管與陶瓷層 間。當陶究層暴露於高動力負載時此點特別有利。黏著層 可讓陶瓷層持久地黏著至套管之金屬面。 於套管組裝蜂巢結構之前，設置一層焊料層於套管之 本紙張尺红-r 587967 A7 I -~~~_____ 五、發明説明（4 ) ^一' -— ㉝化層上特別有利。純化層無法防止蜂巢結構與套管間之 肖接接頭形成。但若蜂巢結構例如係由多層金屬板藉盤轉 及/或堆疊製成，則設置於鈍化層上的焊料可用來確保各金 騎Λ鄰端間的焊接接頭。藉此方式可防止金屬層端區的 #動以及延長此種蜂巢結構壽命。特別於鈍化層上形成全 祕焊料層具有讓全《鄰之金屬板層彼此聯結的效果。 根據本發明之另-構想，觸媒擔體結構帶有一根據本 發明之殼體及設置於該殼體内之蜂巢結構。該蜂巢結構包 纟多層金屬板’該多層金屬板係至少部分地構化成使得蜂 I結構具有廢氣可流經其中的管道。套管至少部份套住蜂 巢結構且係藉接合於至少一軸向部分區而聯結至蜂巢結 冑。蜂巢結構與套管利㈣合進行選擇性連接可確保制 擔體結構具有較長使用壽命。 '、、 #佳設置陶变層接近蜂巢結構之—端面。若觸媒擔體 、结構係於廢氣系統對齊一區段，該區段帶有陶究層朝向熱 廢氣（上游），則觸媒擔體結‘可以特別有效方式補償高熱 I 應力。 · 根據另一具體實施例，蜂巢結構之多層金屬板之徑向 外端區係停靠背向陶瓷層。如此可減少徑向外端區的拍 動。藉接合將接觸區彼此聯結特別有利。如此確保即使於 極端動力負載情況下仍具有長時間使用壽命。 根據另一具體實施例，蜂巢結構係焊接至套管，較佳 精南溫真空輝接而焊接。 根據本發明之又一態樣，提供一種製造一種具有一蜂 本纸張尺度適用中國國表標準（CNS) Α4規格（210X297公楚） 五、發明說明（5 ) —^-一'--~- 巢、。構及套吕之觸媒擔體結構之方法。蜂巢結構係由多層 金屬板組成，該多層金屬板係至少部分地構化成使得蜂巢 結構具有廢氣可流經其中的管路。套管具有内壁，該内壁 至少部分套住蜂巢結構，以及於至少一軸向部分係焊接至 該蜂巢結構。於套管内壁上之至少一區段具有一純化層，， /鈍化層係用於審慎防止該套管與蜂巢結構間產生焊接接 頭。該製造方法包括下列步驟·· 始於製造-套管，然後於套管内壁之至少一區段形成 f鈍化層。於此區段隨後之焊接處理期間，可防止介於套 管與蜂巢結構間之焊接接頭。此區段較佳係設置於接近蜂 巢、、。構於插人條件下之_端面。套管内壁隨後被供給焊料。 蜂巢結構係藉已知方式經由堆疊及/或盤捲多層金屬 板开y成，5亥多層金屬板係至少部分地構化成使得蜂巢結構 具有廢氣可流經其中的管道。現在蜂巢結構被導入套管内 部。然後形成焊接接頭。藉此方式可製造觸媒擔體結構， 該觸媒擔體結構-方面具有持久性聯結蜂巢結構與套管的 特徵；他方面也可補償蜂巢結構與套管間之膨脹行為差 異。同時於焊接過程中未形成任何可能損害焊接接頭形成 的蒸氣或氣體’特別是在真空下形成的蒸氣或氣體。 根據本發明之一改良，鈍化層係經由選擇性空間有限 地加熱至少一區段製造。如此殼體之此一區段被加熱至某 種溫度，以及若有所需也被維持此種溫度俾允許於殼體内 壁材料之擴散處理。含鋁及鉻之肥粒鐵材料特別適合此種 方面，被加熱至高於11 〇〇。〇溫度。此種處理過程中，金屬 本紙張尺度適用中國國家標準（OJS) A4規格（2]0X297公楚） 587967 A7 ~---- -B7^_ 五、發明說明（6 ) 微粒’特別是鋁由内側通過至套管内壁附近，然後與環境 中的氧氣微粒反應而形成所需鈍化層。如此可無須額外材 料即可製造鈍化層。 於此處藉感應執行至少一區段之加熱特別有利。感應 加熱方法產生空間受限的渦電流，結果由於材料的電阻導 致遠區段被加熱。除了感應加熱可讓欲加熱區獲得良好界 定之外，此種方法適合快速連續大量製造。 根據該方法之又另一改良，至少一區段於鈍化層形成 過程中被供給含氧氣體流。藉此方式表面氧化物層形成所 需的氧分子可於内壁獲得充分供應。結果可大為促成鈍化 層之形成。 此處特別有利係於鈍化層製造過程中於至少一區段外 側對套管供給惰性氣體流，特別是氬氣。此處惰性氣體不 會與套管之金屬微粒反應且置換大氣中的氧氣故可防止形 成氧化物層。 根據本方法之另一改良，提議藉化學處理至少一區段 而製造鈍化層。用於此項目的，使用一種化學品處理該區 段’結果導致形成表面氧化層。此種方法步驟特別適合相 對於欲匹配的蜂巢結構，套管係以極為接近的製造公差製 造案例。如此可防止不含蜂巢結構之加熱處理因而防止熱 扭變。 根據該方法之另一改良，鈍化層係經由施用陶究層， 特別是用氧化I呂來製造。 根據該方法之另一有利改良’黏著層係於陶究層形成 本紙張尺度適用中國@家標準（CNS) A4規格（2]〇><297公釐） -99 _ 587967 A7 --*----— 67____ 五、發明説明（7 ) "— 一—' ' 月仏用至内壁之相關區段。如此導致陶究層與套管間特別 強勁聯結。此種黏著層較佳不具揮發性成分俾確保獲得可 靠焊接處理。 藉噴焰而於套管上形成陶兗層特別有利。喷焰之特徵 為於套管内壁上可形成特別均句分布陶究層如此避免因 金屬層接觸而於套管產生壓力尖峰。 根據該方法之另一改良’於套管内必壁被供給焊料之 前施用黏著劑特別也施用至陶究層俾產生一層焊料層。黏 者劑的目的係將粉狀焊料固定於套管之之於隨後焊接處理 過程中欲形成焊料接頭之該點。此處陶究層上黏著劑可確 保於蜂巢結構之不希望聯結至套管之該區有粉狀焊料。此 層焊料係用來隨後將蜂巢結構之峨鄰各層金屬板焊接在一 起。 根據該方法之另-改良，粉狀焊料係於蜂巢結構導入 套管内之前或之後使用於蜂巢結構末端。藉此方式，金屬 板層接近末端之端區焊接在—起而可延長藉此方式製造的 觸媒擔體結構的使用壽命。 根據》亥方法之又另一改良，鈍化層係經由粗化内壁， 至少粗化-區段製造。此處特別有利方面係藉喷砂及/或刷 塗方法進行粗化。出乎意外地，結果造成内壁的粗度可避 免此區段被焊料濕潤，防止蜂巢結構與套管藉接合聯結。 如此可以特別經濟方式製造規定的鈍化層。 圖式之簡要說明 θ 根據本發明之觸媒擔體結構及其製法之n細節將 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS) Α4規格 587967 A7 '~ -----------B7 _ 五、發明說明（8 ) ^一^---~- 參照附圖顯示之特佳具體實施例作說明，附圖中： 第1圖為根據本發明之觸媒擔體結構之 構之透視代表圖； 手果、，、口 第2圖顯示根據本發明之觸媒擔體結構之經組裝之具 體實施例之端視圖； 八 第3圖顯示根據本發明之殼體之層狀結構之示意代 圖；， ^ 第4圖顯有一蜂巢結構及純化層之印形殼體之具 體實施例之透視圖。 · 八 發明之詳細說明 、，第1圖顯示蜂巢結構4有-末端12。蜂巢結構有經由盤 捲及/或堆疊形成的多層金屬板9。蜂巢結構4插人套管^内 4。套管1有一内壁2,其有一區段14帶有鈍化層3。區段14 具有長度5,區段14係設置成接近觸媒擔體結構與組裝條件 下之蜂巢結構4端面12。焊料層7額外顯示於區段14。 •一旦蜂巢結構4已經被導入套管1内部，形成蟬料接 頭。然後蜂巢結構4藉由接合一部分區u而聯結至套管ie 鈍化層3可防止蜂巢結構4聯結至區段14之套管丨，允許補償 此區段14之熱膨脹表現差異。焊料層7確保金屬板層6彼此 聯結。 第2圖顯示根據本發明之觸媒擔體結構端視圖。套管j 套住多層金屬板9，金屬板之端區13係停靠背向套管丨。多 層金屬板具有浪形及光滑板16，其排列方式形成廢氣可流 經其中的管道10。 119 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS) A4規格（2]0X297公楚） A7

587967 A7 B7 五、發明説明（i〇 ) 1…套管 2…内壁 3…鈍化層 4···蜂巢結構 5…長度 6…黏著層 7…焊料層 8…厚度 9…金屬板層 元件標號對照 10…管道 11…部分區 12···端面 13…端區 14…區段 15…黏著劑 • 16…板 17···套管區段 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁)

本紙張尺度適用中國國家標準（CNS) A4規格（210X297公焚〉 139

Claims (1)

1. 587967 Α8 Β8 C8 D8 六、申請專利範圍 第090107243號專利申請案申請專利範圍修正本 修正日期：93年01月 (请先閱續背面之注意事項再本頁) 1· 一種用於蜂巢結構之殼體，該殼體包含具内壁（幻之 套管（1)，其特徵在於··為了巧妙地防止藉由接合聯結 至蜂巢結構（4)，該套管（1)於内壁（2)上之至少一區段（14) 具有鈍化層（3 )，其中該至少一區段（14)須能降低該内壁 (2)與該蜂巢結構（4)之間以不同方式產生的熱應力。 2·如申請專利範圍第丨項之殼體，其特徵在於該鈍化層 係呈氧化物表層形式。 3·如申請專利範圍第〗項之殼體，其特徵在於該鈍化層（3) 係具體實施為施用陶瓷層，特別包含氧化鋁。 4·如申請專利範圍第丨至3項中任一項之殼體，其特徵在於 該鈍化層（3)係設計為全面性長條。 、·線 如申”月專利範圍第1至3項中任一項之殼體，其中該套管 (1)為卵型或橢圓形，其特徵在於鈍化層（3)係設置於較 為銳角彎曲的套管區段（17)。 6.如申請專利範圍第丨至3項中任一項之殼體，其特徵在於 该鈍化層（3)具有軸向長度（5)為5亳米至5〇毫米。 經濟部智荛財產局員工消費合作社印製 7·如申請專利範圍第1至3項中任一項之殼體，其特徵在於 忒鈍化層（3)具有厚度（8)為30微米至120微米。 8·如申請專利範圍第丨至3項中任一項之殼體，其特徵在於 該鈍化層（3)係具體實施為陶瓷層，其特徵在於一黏著 層（6)係設置於套管（1)與施用之陶瓷層（3)間。 9·如申請專利範圍第丨至3項中任一項之殼體，其特徵在於 一焊料層（7)係設置於鈍化層（3)上。 本紙張尺度逆同令國g家標準（CNS)A：{覘格-—η- 587967 A8 B8 C8

   六、申請專利範圍

   Ϊ丨丨 Pi 頁i I I 訂 先 閱 背 面 之 注 t 事 線 587967 、申請專利範圍 巧妙地防止與蜂巢結構（4)產生焊接接點，其中該至少 一區段〇4)須能降低該内壁（2)與該蜂巢結構（4)間之以 不同方式產生的熱應力，該方法之特徵在於下列步驟： 製造一套管（1); 於套管（1)内壁上（2)之至少一區段形成一鈍化層 (3) ’其中可防止介於套管⑴與蜂巢結構(4)間之焊接接 頭； 對套管（1)之内壁（2)之至少部分區域供給焊料^ 經由堆疊及/或盤捲金屬板層（9)而以已知方式形 成蜂巢結構⑷，該金屬板層係至少部分地構化成使得 蜂巢結構（4)具有廢氣可流經其中的管道（1 〇); 將蜂巢結構（4)導入套管（1)内部； 形成焊接接頭。 17. 如申請專利範圍第16項之方法’其中該鈍化層(3)係經 由選擇性空間有限地加熱至少一區端（14)製造。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 18. 如申請專利範圍第17項之方法，其特徵在於該區段⑼ 係藉感應加熱。 19. 如申請專利範圍第16至18射任—項之方法，其特徵在 該至少一區段（〗4)係於鈍化層（3)製造過程中被供給含 氧氣體流。 2〇·如申請專利範圍第16至18項中任一項之方法，其特徵在 套管（1)於鈍化層（3)之製造過程中於至少一區段（14)外 本纸饫尺度過闬中國舀家標準（CNS)A4規格（2]〇χ 297公发） 587967 經濟部智慧財產局員工消費合作社印裂 A8Cl—~ _________ __ --------申請專利範圍 側被供給惰性氣體流，特別是氬氣。 21.如申請專利範圍第16項之方法，其特徵在於鈍化層（3) 係藉化學處理至少一區段（14)製造。 22·如申請專利範圍第16項之方法，其特徵在於鈍化層（3) 係經由施用陶瓷層，特別是氧化鋁至内壁（2)之至少一 區段（14)形成。 23·如申請專利範圍第22項之方法，其特徵在於黏著層（6) 係於施用陶瓷層形成之前施用至該至少一區段（14)。 24·如申請專利範圍第23項之方法，其中該鈍化層（3)係具 體實施為施用陶瓷層且係藉噴焰而形成於套管（丨）上。 25·如申睛專利範圍第16至18項之方法，其中為了製造焊料 層（7)，黏著層（15)係於套管（1)内壁（2)被供給焊料之前 施用，特別施用至鈍化層（3)。 26·如申請專利範圍第16至18項之方法，其中於蜂巢結構（4) 被導入套管（1)之前或之後，粉狀焊料被供給蜂巢結構 (4)之末端（12)。 27·如申請專利範圍第16項之方法，其中鈍化層（3)係經由 粗化内壁（2)之至少一區段（14)產生。 28.如申請專利範圍第27項之方法，其中該粗化係經由喷砂 及/或刷塗之製法進行。 本纸诙尺度適用中舀§家標準（CNS)A4規格（210 X 297公发） 1-7- (請先閱^背面之注意事項再本頁) 士 ----訂----- '.線.