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CN1259067A - 制造金属峰窝体的方法和透气的钎焊薄片 - Google Patents

制造金属峰窝体的方法和透气的钎焊薄片 Download PDF

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Abstract

本发明的对象是制造金属蜂窝体(1)的方法和钎焊薄片,蜂窝体由至少局部具有某种结构的薄板层(2、3)盘卷、堆叠或缠绕而成。由薄板层(2、3)制的蜂窝体(1)的至少一个端面(4)与一个透气的钎焊薄片(6)接触。接着为了薄板层(2、3)的金属连接蜂窝体(1)借助于钎焊薄片(6)实施钎焊过程。

Description

制造金属蜂窝体的 方法和透气的钎焊薄片
本发明涉及用于制造金属蜂窝体的方法和钎焊薄片，蜂窝体由至少局部具有某种结构的薄板层盘卷、堆叠或缠绕而成。
金属蜂窝体例如作为催化活性物质的载体应用于汽车排气净化系统。另外还可以在类似的薄板结构中例如在热交换器中使用。
为了薄板层的金属连接，蜂窝体实施钎焊过程。由DE 2924592 A1已知在金属蜂窝体内添加焊料的各种可能性。在蜂窝体内添加焊料的方式与焊料有关。若涉及的是粉末状焊料，则可借助于焊粉流化床将它加入蜂窝体内。为了保证焊粉留在蜂窝体直至实施钎焊过程，有必要在蜂窝体上至少局部加上焊粉的粘贴剂。由WO 94/06594也已知这种钎焊方法。
由DE 2924592 A1还已知在蜂窝体内置入形式上为钎焊薄片尤其是钎焊条的钎料。钎焊条在薄板层卷绕或堆叠过程中置入具有某种结构的薄板层之间。在采用钎焊条的情况下，可以免去在钎焊粉末的情况下必要的粘贴剂。但通过在薄板层之间置入钎焊条会在钎焊过程中导致蜂窝体失去预紧度，从而在薄板层之间局部没有形成钎焊连接。
按DE 2924592 A1，在蜂窝体内添加焊料的另一种可能性为，将至少局部结构化的薄板层盘卷、堆叠或缠绕成圆柱形蜂窝体，接着在蜂窝体的至少一个端面内压入规定厚度的钎焊薄片。在这里，钎焊薄片如此深地压入蜂窝体内，以致在钎焊过程中此焊料应能留在各蜂窝内。
在这种方法中存在的问题是，钎焊薄片不允许被薄板层的棱边断开，因为要不然当蜂窝体沿径向热膨胀时焊料块会从蜂窝体的各蜂窝中掉出。在蜂窝体两个端面区内蜂窝体的钎焊也有困难，因为在蜂窝体与焊料一起加热到钎焊温度的过程中，处于蜂窝体中的空气膨胀，由此导致蜂窝体内部的压力升高，这种升高后的压力会将焊料从各个蜂窝中压出。
本发明以此为出发点要达到的目的是，提供一种用于制造金属蜂窝体的方法和一种钎焊薄片以及一种蜂窝体，以便简化蜂窝体的生产。此外应在薄板层之间达到良好的钎焊连接。
此目的通过一种制造由至少局部具有某种结构的薄板层盘卷、堆叠或缠绕而成的金属蜂窝体的方法采取下列措施达到，即，在蜂窝体的至少一个端面处设至少一个至少部分透气的钎焊薄片，它至少与薄板层的至少一个局部区接触，以及，为了至少薄板层的金属连接此蜂窝体实施一次钎焊过程。由于钎焊薄片是透气的，所以在蜂窝体内的气体在钎焊过程中对钎焊薄片的特性没有或只有很小的影响。由此还做到，借助于毛细管作用而将钎焊薄片吸入蜂窝体内。因此，如先有技术中所需要的将钎焊薄片压入蜂窝体内到如此深的程度并为此需有特殊的工具在这里不是绝对必要的。
采用按本发明的方法还可以选择至少蜂窝体薄板层的金属连接的设计。通过适当地设计钎焊薄片，使它有一个并不一定要与蜂窝体端面的周界线一致的可以使蜂窝体在各个区域内均互相连接的外轮廓形状。采用这种方法也不需要如按先有技术在借助粉末焊料钎焊时那样要使用护罩，通过护罩只能有选择地钎焊蜂窝体的端面。还可以有选择地或区域性地设计薄板层的金属连接，只要将多个钎焊薄片布置在端面上。采用按本发明的方法还可以在至少蜂窝体的薄板层可能的金属连接设计方面有大量的变化方案。例如按方法的一种有利的设计，使在蜂窝体的每个端面薄板层的至少一个局部区与至少一个钎焊薄片接触。
在至少一个端面使所有的薄板层与至少一个钎焊薄片接触以及实施钎焊过程，可以获得机械上特别稳定的蜂窝体。
最佳的方法是，由薄板层制成的蜂窝体的至少一个端面至少局部地与一种透气的多孔的钎焊薄片接触。尤其是钎焊薄片所涉及的是一种钎焊发泡薄片，它有一种多孔敞口的细胞状结构。这样一种钎焊发泡薄片特别好地粘附在蜂窝体的端面上。这种方法的另一个优点是，在周围的大气与蜂窝体之间通过此钎焊发泡薄片还能有比较好的气体交换。
为了使蜂窝体的各个薄板层互相金属连接，按另一种有利的思想建议，使蜂窝体的整个端面与一个钎焊薄片接触。使蜂窝体的每个端面与一个钎焊薄片接触并实施钎焊过程，可以获得金属蜂窝体特别良好的稳定性。通过将钎焊薄片制成透气的，在蜂窝体每个端面处的薄板层可以同时，亦即在唯一的一次钎焊过程中钎焊。
为了改善钎焊薄片在蜂窝体端面上的粘附，建议将钎焊薄片局部压入蜂窝体。但在将它压入时应基本上保持钎焊薄片的透气性。
为了简化金属蜂窝体的制造，建议首先将一个钎焊薄片放在蜂窝体的至少一个端面上，然后将蜂窝体与钎焊薄片一起装入一个外套管内。按另一种可供选择的方案，建议首先将蜂窝体装入一外套管内，然后将钎焊薄片放在蜂窝体的至少一个端面上。
按此方法的另一项有利的设计，蜂窝体与钎焊薄片实施真空钎焊过程。由于钎焊薄片是透气的以及蜂窝体经受真空钎焊过程，所以获得薄板层极好的金属连接。
在方法的一种最佳设计中，外套管与蜂窝体及蜂窝体的薄板层在唯一的一次钎焊过程中互相连接。为此建议，将蜂窝体装入一外套管内以及使至少一个钎焊薄片至少与外套管内表面的一部分和与薄板层的至少一个局部区接触。由此在外套管与蜂窝体之间也获得一种比较刚性的连接。
若至少在一个与外套管相邻的边界区应保持蜂窝体的弹性，由此能补偿蜂窝体和外套管沿径向不同的热膨胀，建议将至少一个钎焊薄片与外套管的内表面相隔一定距离地设在蜂窝体端面上。
为了进一步改善薄板层的金属连接，建议将蜂窝体与钎焊薄片首先在清洗室内处于真空状态下清洗，然后为了实施钎焊过程转移到作业室内。基于此钎焊薄片粘附在蜂窝体至少一个端面上这一情况，无需使用如由使用粉末状焊料的方法中已知的那种粘贴剂或类似物。在那种方法中热清洗时粘贴剂可能失效，所以焊料在进一步的加工过程中脱落。由于粘贴剂蒸发污染清洗室的情况便不再发生。若在清洗室内造成真空后例如引入惰性保护气体环境，则在按本发明的方法中用于构成惰性保护气体环境的气体可以多次使用，因为不出现或只是在很低的程度上出现由于蒸发而使气体受污染的情况。
按照另一个发明思想，对用于制造由至少局部结构化的薄板层盘卷、堆叠或缠绕而成的金属蜂窝体的钎焊薄片，建议此钎焊薄片是透气的。由于采用这种用于制造金属蜂窝体的钎焊薄片，可以免去比较麻烦地将钎焊粉末施加在薄板层的表面上的工作。在用钎焊粉末涂层的蜂窝体中始终存在这种危险，即，在将蜂窝体转移到钎焊站内的过程中钎焊粉末脱落，而这样一种危险在采用是一种宏观结构的钎焊薄片时便不再存在。这样做还简化了蜂窝体的制造。钎焊薄片最好是多孔的，尤其是多孔敞口的，由此改善钎焊薄片的透气性。
按另一项有利的设计建议，钎焊薄片在形式上设计为钎焊发泡薄片。
为了改善钎焊过程并因而也改善在要连接的部分尤其是薄板层之间的钎焊连接，建议此钎焊薄片至少含一种焊剂。
钎焊薄片最好是一种镍基的材料。这种钎焊薄片含碳的成分可以较低。它也可以基本上不含碳。为了降低钎焊温度和为了改善钎焊连接，建议钎焊薄片含硼和/或硅。钎焊薄片的含硼量可达8.5重量％。钎焊薄片的这种材料也可以基本上不含铬。
下面借用于附图中表示的实施例说明本发明其他优点和详情。其中：
图1金属蜂窝体横截面；
图2按图1的蜂窝体前视图；
图3钎焊薄片横截面示意图；
图4钎焊薄片第一种实施例俯视图；
图5钎焊薄片第二种实施例俯视图；以及
图6钎焊薄片第三种实施例俯视图。
图1表示了蜂窝体纵剖面。蜂窝体1装在外套管9内。它有端面4、5。在每个端面4、5设一钎焊薄片6或7。钎焊薄片6、7压在端面4或5上，所以它粘附在蜂窝体1上。钎焊薄片6、7基本上覆盖整个端面4、5。钎焊薄片6、7贴靠在外套管9的部分内表面11上。
蜂窝体1由光滑薄板层2及具有某种结构的薄板层3构成。薄板层2、3构成通道8的边界，通道8基本上沿蜂窝体4的轴向延伸。这种蜂窝体1在汽车排气系统中用作催化剂载体。图2示意表示了设在端面4上的钎焊薄片6。钎焊薄片6或7的外轮廓形状与外套管9的内轮廓基本一致，所以整个端面4、5被钎焊薄片覆盖。
如此制备好的蜂窝体实施钎焊过程。由于钎焊薄片粘附在端面4或5上，所以蜂窝体可以竖立着钎焊。按这种布局，蜂窝体的纵轴线基本上垂直延伸。钎焊过程可以在真空钎焊炉内进行，因为钎焊薄片是透气的。基于钎焊薄片的这种设计，蜂窝体的各个通道8也可以被抽成真空。合乎目的的是，蜂窝体在真空钎焊过程前在清洗室内实施一道清洗工序。清洗工序可通过将清洗室抽成真空进行。然后，例如可以在清洗室内引入一种气体，尤其是惰性气体，最好是加热的惰性气体。由此除去来自蜂窝体生产过程中的可能的残渣，例如轧制油。之后，蜂窝体必要时可在作业室内实施钎焊过程。
钎焊薄片6、7最好设计为钎焊发泡薄片的形式，如图3中示意表示的那样。钎焊发泡薄片有贯通的孔隙10。钎焊薄片通过这些通道透气。此钎焊薄片最好含有一种焊剂。它是一种镍基的材料。
图4表示了一种钎焊薄片16的实施例。此钎焊薄片16有通孔12，通过这些孔使薄板层的局部区互相不连接。通孔12的形状和数量可与所期望的钎焊结果相适配。
图5在俯视图中表示钎焊薄片26的第二种实施例。钎焊薄片26有从中心出发的指状凸起14。凸起14的端部位于一想象的公共周界13上。此周界13可与蜂窝体端面的外周缘一致。采用钎焊薄片26的这种设计，获得一种从蜂窝体中心出发的薄板层放射状的钎焊连接。
图6中表示了钎焊薄片36另一种实施例。此钎焊薄片36在其外周缘上有部分15，它们位于一个想象的公共周界13上。在两个相邻部分15之间是部分17，它设计为从周界13或钎焊薄片36的中心看与周界13有一个间距。外周界13与外套管内表面的内周缘一致，所以薄板层在部分15内与外套管连接。在位于部分15之间的部分17内蜂窝体的薄板层与外套管不连接。

Claims (19)

1.制造金属蜂窝体(1)的方法，它由至少局部具有某种结构的薄板层(2、3)盘卷、堆叠或缠绕而成，其中，在蜂窝体(1)的至少一个端面(4、5)处设至少一个至少部分透气的钎焊薄片(6、7、16、26、36)，它至少与薄板层(2、3)的至少一个局部区接触，以及，为了至少薄板层(2、3)的金属连接此蜂窝体(1)实施一次钎焊过程。
2.按照权利要求1所述的方法，其中，至少一个透气的多孔的钎焊薄片(6、7、16、26、36)至少与薄板层(2、3)的至少一个局部区接触。
3.按照权利要求1或2所述的方法，其中，至少一个钎焊发泡薄片(6、7、16、26、36)至少与薄板层(2、3)的至少一个局部区接触。
4.按照权利要求1、2或3所述的方法，其中，在蜂窝体(1)每个端面(4、5)内薄板层(2、3)的至少一个局部区与至少一个钎焊薄片(6、7、16、26、36)接触。
5.按照权利要求1至4之一所述的方法，其中，在至少一个端面(4、5)内的所有薄板层(2、3)与至少一个钎焊薄片(6、7、16、26、36)接触。
6.按照权利要求1至5之一所述的方法，其中，在蜂窝体(1)至少一个端面(4、5)内薄板层(2、3)的至少一个局部区与相关的一个钎焊薄片(6、7、16、26、36)接触。
7.按照权利要求1至6之一所述的方法，其中，每一个钎焊薄片(6、7、16、26、36)至少部分地压入蜂窝体(1)内。
8.按照权利要求1至7之一所述的方法，其中，首先将至少一个钎焊薄片(6、7、16、26、36)放在蜂窝体(1)的至少一个端面(4、5)上，然后将蜂窝体(1)与一个或多个钎焊薄片(6、7、16、26、36)一起装入外套管(9)内。
9.按照权利要求1至7之一所述的方法，其中，首先将蜂窝体(1)装入外套管(9)内，然后将至少一个钎焊薄片(6、7、16、26、36)放在蜂窝体(1)的至少一个端面(4、5)上。
10.按照权利要求1至9之一所述的方法，其中，蜂窝体(1)装在外套管(9)内以及使至少一个钎焊薄片(6、7、16、26、36)至少与外套管(9)内表面(11)的一部分以及与薄板层(2、3)的至少一个局部区接触。
11.按照权利要求1至9之一所述的方法，其中，蜂窝体(1)装在外套管(9)内以及使至少一个钎焊薄片(6、7、16、26、36)通过至少一个部分(17)离外套管(9)的内表面(11)有一定距离并与薄板层(2、3)的至少一个局部区接触。
12.按照权利要求1至11之一所述的方法，其中，蜂窝体(1)与钎焊薄片(6、7、16、26、36)实施真空钎焊过程。
13.按照权利要求1至12之一所述的方法，其中，蜂窝体(1)与一个或多个钎焊薄片(6、7、16、26、36)首先在清洗室内处于真空状态下热清洗，然后为了实施钎焊过程转移到作业室内。
14.尤其按权利要求1至13之一所述用于制造金属蜂窝体(1)的钎焊薄片，此蜂窝体由至少局部具有某种结构的薄板层(2、3)盘卷、堆叠或缠绕而成，其特征为：钎焊薄片(6、7、16、26、36)是透气的。
15.按照权利要求14所述的钎焊薄片，其特征为：钎焊薄片(6、7、16、26、36)是多孔的。
16.按照权利要求14或15所述的钎焊薄片，其特征为：钎焊薄片(6、7、16、26、36)是一种钎焊发泡薄片。
17.按照权利要求14、15或16所述的钎焊薄片，其特征为：钎焊薄片(6、7、16、26、36)至少含一种焊剂。
18.按照权利要求14至17之一所述的钎焊薄片，其特征为：钎焊薄片(6、7、16、26、36)是一种镍基材料。
19.按照权利要求14至18之一所述的钎焊薄片，其特征为：钎焊薄片(6、7、16、26、36)含硼和/或硅。
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