專利名稱：對金屬結(jié)構(gòu)施加釬焊材料的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及對金屬結(jié)構(gòu)的子區(qū)域，特別是對金屬蜂窩狀體的子區(qū)域施加釬焊材料的方法。一種具體應(yīng)用是將釬焊材料施加到金屬蜂窩狀體用的套管的內(nèi)表面上，這種蜂窩狀體可以作為例如凈化機動車廢氣的催化活性物質(zhì)的載體使用。另外也可以用在類似的片狀金屬精細(xì)結(jié)構(gòu)中，例如熱交換器中。
歐洲專利0，049，489B曾經(jīng)公開了一種對金屬材料施加釬焊材料的方法，其中先施用一種壓敏型粘合劑，然后在上面施加釬焊粉。這種壓敏型粘合劑即使在干燥后仍保持粘結(jié)性，并且在釬焊溫度下將蒸發(fā)而不留殘渣。藉助這種粘合劑，可以施加上一層實際上是單顆粒厚的薄膜，以致于所施加的釬焊材料的數(shù)量可以通過所用的釬焊材料顆粒的粒度相當(dāng)準(zhǔn)確地量度。該文獻沒有進一步說明這種壓敏型粘合劑在對結(jié)構(gòu)進行熱處理期間可能存在的升高的溫度下的性能。
在德國未審查的專利申請DE3818512A1中介紹了許多各具優(yōu)缺點的釬焊材料施用方法，該申請對應(yīng)于國際專利申請WO89/11938和共同未決的美國專利申請07/621，068(1990年11月30日提交)及08/054，161(1993年4月26日提交)。該文獻總結(jié)了當(dāng)時已知的對蜂窩狀體及類似結(jié)構(gòu)進行釬焊的方法。但是，關(guān)于所用的粘接劑或粘合劑在升高的溫度下的性質(zhì)同樣只字未提。
由美國專利4，795，615還知道，在一個帶有套管的金屬蜂窩狀體中，例如利用在管中放置一個釬焊材料箔片的方法，完成實際的蜂窩結(jié)構(gòu)與套管在大致呈環(huán)形延伸的條形區(qū)域內(nèi)的結(jié)合。但是，這樣放置一個釬焊材料箔片不是在所有場合下都適用，因為當(dāng)蜂窩結(jié)構(gòu)插入到套管中時，釬焊材料箔片會挪位或偏移。
對于更復(fù)雜的組件，例如催化劑載體或熱交換器，在所要的坯體已組裝完全并且已將釬焊材料施加其上之前，常常需要幾個制作步驟?，F(xiàn)以帶套管的金屬蜂窩狀體為例討論所產(chǎn)生的問題為了使用作蜂窩狀體的金屬片層狀精細(xì)結(jié)構(gòu)能夠制作和加工，金屬片上最好涂有軋輥油，這包括礦物質(zhì)、潤滑脂和操作助劑。但是，在將釬焊材料施加到由金屬薄片制得的結(jié)構(gòu)上之前，必須至少部分地除掉這種軋輥油，這可以通過熱處理作到。然而，如果這種熱處理可以在已經(jīng)完全制成并且?guī)в刑坠艿姆涓C狀體上進行，則特別切實可行。換言之，帶有油膜的片狀金屬結(jié)構(gòu)必須先插入到合適的套管中。因為在套管和要釬焊的蜂窩體結(jié)構(gòu)之間的區(qū)域后來不再能加入釬焊材料，所以套管內(nèi)部所要求的子區(qū)域上當(dāng)時必須已經(jīng)有釬焊材料施加于其上。如果這是以本身已知的方式用粘合材料和釬焊粉完成的，那末釬焊粉即使在熱處理期間或之后也必須繼續(xù)粘結(jié)在所要求的區(qū)域上。其它的蜂窩結(jié)構(gòu)也產(chǎn)生類似的問題，這些結(jié)構(gòu)中有的部件必須在組裝前已有釬焊材料施于其上，而另外的部件僅必須在后來才有。
因此，本發(fā)明的目的之一是提供一種向金屬結(jié)構(gòu)，特別是蜂窩狀體的子區(qū)域，施加釬焊材料的方法，此方法克服了迄今所知的這種一般類型方法的上述缺點，并且能夠向金屬結(jié)構(gòu)的子區(qū)域有目的地和熱穩(wěn)定地施加釬焊材料，而且所施加的釬焊材料在以后的熱處理或其它處理步驟中不會再脫落。
考慮到上述目的和其它目的，根據(jù)本發(fā)明，提供了一種對金屬結(jié)構(gòu)施加釬焊材料的方法，該方法包括在金屬結(jié)構(gòu)的至少一個子區(qū)域上涂敷一種膠粘的或粘合的材料，該材料在高達(dá)至少180℃、最好是在200℃以上仍保持粘結(jié)性，然后施加釬焊粉，繼續(xù)粘結(jié)或膠粘在粘性材料上，并且在施加釬焊粉之后但在進行實際的釬焊之前，對結(jié)構(gòu)進行熱處理，特別是對沒有或者還沒有施加釬焊材料的結(jié)構(gòu)部件進行熱脫脂，在熱處理期間和隨后的處理步驟中釬焊粉不脫落。
在此之前不可能以切實可行的方式在兩個或更多的操作步驟中對較復(fù)雜的結(jié)構(gòu)施加釬焊材料，并且不可能實施在第一次施加釬焊材料后進行熱處理的甚至更復(fù)雜的操作步驟，但是本發(fā)明提供了這種可能性。結(jié)果，利用不同的釬焊材料施加方法，依次以高質(zhì)量施加不同的釬焊材料，可以在金屬結(jié)構(gòu)中使用不同類型的釬焊化合物。特別是，對于仍然帶有軋輥油的結(jié)構(gòu)可以在蜂窩狀體已經(jīng)組裝完之后進行加熱脫脂，即使在其它區(qū)域仍然施加有釬焊材料。這在以前是不可能的，它意味著在構(gòu)成結(jié)構(gòu)時不得不忍受使用已脫脂的薄片的諸多不便。
根據(jù)本發(fā)明的另一模式，提供了一種方法，其中包括構(gòu)成金屬蜂窩狀體的部件，特別是具有金屬結(jié)構(gòu)的催化劑載體或熱交換器。
根據(jù)本發(fā)明的又一模式，提供了一種方法，其中包括構(gòu)成具有金屬結(jié)構(gòu)的蜂窩狀體的套管，該蜂窩狀體包含有許多片狀金屬層，其中至少有一些形成了結(jié)構(gòu)。本發(fā)明可以特別方便地用于將催化劑載體的套管與其余的蜂窩狀體相連接。
根據(jù)本發(fā)明的再一模式，提供了一種方法，其中包括向大致沿套管內(nèi)表面上的內(nèi)周邊延伸的至少一個條形區(qū)域施加粘性材料，然后施加釬焊粉。
根據(jù)本發(fā)明的另一模式，提供了一種方法，其中包括用例如氈輥、開孔的橡膠裝置或海綿狀裝置涂敷粘性材料，因此這種方法也容易實現(xiàn)自動化。
根據(jù)本發(fā)明的另一模式，提供了一種方法，其中包括在大約15至25毫米寬、最好是約20毫米寬的條形區(qū)域里涂敷粘性材料。
根據(jù)本發(fā)明的另一模式，提供了一種方法，其中包括在蜂窩狀體或軸向長度大于90毫米的套管里在至少三個條形區(qū)域上施加釬焊材料，以及對于較短的套管施加在兩個或一個這樣的區(qū)域上。這樣作是為了提供耐久性和控制膨脹問題。
根據(jù)本發(fā)明的另一模式，提供了一種方法，其中包括將條形區(qū)域置于離套管端面一段距離處。這樣作一方面是因為插入這種套管內(nèi)的蜂窩結(jié)構(gòu)在很多場合下比套管本身稍短，另一方面是因為套管和蜂窩結(jié)構(gòu)之間的連接不一定必須在端面處形成。
根據(jù)本發(fā)明的另一模式，提供了一種方法，其中包括，如果粘性材料是溶液，則在進行熱處理之前先將粘性材料干燥，以除掉易揮發(fā)組分。這樣作防止了在以后的快速加熱中形成氣泡以及因此造成的釬焊粉的脫落。
根據(jù)本發(fā)明的另一模式，提供了一種方法，其中包括用聚乙烯基甲基醚作為粘性材料。
根據(jù)本發(fā)明的另一模式，提供了一種方法，其中包括，自環(huán)境保護角度考慮，使用大約2%至6%、最好是約4%的水溶液作為粘性材料。
根據(jù)本發(fā)明的另一模式，提供了一種方法，其中包括，至少對于在所述的催化劑載體上施用時，使用粒度約為50微米至140微米、最好約為63微米至125微米。為了釬焊精細(xì)的蜂窩結(jié)構(gòu)本身，一般需要釬焊材料中有相當(dāng)大比例的更小的粒子，這種釬焊粉混合物中的釬焊材料小顆粒會隨時間變少。確切地說，剩余的粒度成分特別適合于向套管內(nèi)表面上施加釬焊材料，這使得整個生產(chǎn)過程非常經(jīng)濟。
根據(jù)本發(fā)明的另一模式，提供了一種方法，其中包括，在已施加了釬焊粉之后，將結(jié)構(gòu)化的金屬薄片推入套管中或以其它的某種方式將它們插入。然后進行熱處理。
根據(jù)本發(fā)明的另一模式，提供了一種方法，其中包括，在流化床內(nèi)施加釬焊粉本身，欲施加釬焊材料的結(jié)構(gòu)的各部件浸入在流化床中。也可以采用吹入釬焊粉或類似的方法。
根據(jù)本發(fā)明的一種伴生的模式，提供了一種方法，其中包括以例如單顆粒膜的優(yōu)選形式施加一種鎳基釬焊材料，最終的施加重量約為每平方厘米0.03克至0.04克。用這種方式，可以將所要計量的釬焊粉以很小的劑量很準(zhǔn)確地粘結(jié)在所要求的區(qū)域內(nèi)。
在所附的權(quán)利要求中陳述了被認(rèn)為是本發(fā)明特點的其它特色。
雖然本文以體現(xiàn)在向金屬結(jié)構(gòu)、特別是向蜂窩體子區(qū)域施加釬焊材料的方法中的形式說明和描敘了本發(fā)明，但是并不打算限制于所列出的細(xì)節(jié)，因為可以作出各種修改和結(jié)構(gòu)變化而不偏離本發(fā)明的精神并且仍處在權(quán)利要求等同物的范圍之內(nèi)。
當(dāng)聯(lián)系附圖閱讀對具體實施方案的以下描敘時，本發(fā)明的結(jié)構(gòu)和操作方法以及其它的目的和優(yōu)點將會得到最好的理解。


圖1是一個催化劑載體的部分?jǐn)嚅_的示意透視圖;
圖2是上述載體的套管的橫截面片斷圖，套管上施加有釬焊材料。
最佳實施方案的描述現(xiàn)在參看詳細(xì)畫出的附圖，特別是先參看圖1，圖中有一個帶套管2的催化劑載體1，根據(jù)本發(fā)明的方法，套管2的內(nèi)表面3在寬度為b的區(qū)域5中施加了釬焊材料。此套管的軸向長度1大于90毫米。在施加了釬焊材料之后，可以插入一個包含有許多結(jié)構(gòu)化金屬薄片的蜂窩狀體4。如圖2所示，在施加釬焊材料的過程中，套管2上帶有粘性材料6，釬焊粉7的薄膜保持粘結(jié)于其上。在蜂窩狀體1已組裝完后，可以在180℃或更高的溫度下對它進行熱處理，例如熱脫脂，而不損失已施加的釬焊粉，因此，可以用某種其它的釬焊材料施加方法和/或用某種其它的釬焊材料，隨后施加釬焊材料，例如施加到蜂窩結(jié)構(gòu)4的端面上。使用未經(jīng)脫脂或特殊潤濕的結(jié)構(gòu)化的金屬薄片可以簡化和加速整個制作過程，而對于不同的連接任務(wù)則可以使用不同的釬焊材料和釬焊材料施加的方法。
權(quán)利要求
1.一種對金屬結(jié)構(gòu)施加釬焊材料的方法，其中包括在金屬材料的至少一個子區(qū)域上施加一種直到至少180℃仍保持粘結(jié)性的粘性材料，然后施加釬焊粉，保持粘結(jié)在粘性材料上，和在施加了釬焊粉以后和進行釬焊之前，對金屬結(jié)構(gòu)作熱處理，而在熱處理期間和隨后的處理步驟期間釬焊粉不脫落。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中包括粘性材料在200℃以上的溫度下仍保持粘結(jié)性。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中包括通過對不施加釬焊材料的結(jié)構(gòu)部件熱脫脂來進行結(jié)構(gòu)的熱處理。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中包括通過對尚未施加釬焊材料的結(jié)構(gòu)部件熱脫脂來進行結(jié)構(gòu)的熱處理。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中包括構(gòu)成具有金屬結(jié)構(gòu)的金屬蜂窩狀體的部件。
6.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中包括構(gòu)成具有金屬結(jié)構(gòu)的催化劑載體的部件。
7.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中包括構(gòu)成具有金屬結(jié)構(gòu)的熱交換器的部件。
8.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中包括構(gòu)成一個具有金屬結(jié)構(gòu)的蜂窩狀體的套管，該蜂窩狀體中含有許多金屬薄片，其中至少有一些是形成結(jié)構(gòu)的。
9.根據(jù)權(quán)利要求8的方法，其中包括在套管內(nèi)表面上至少一個大致沿內(nèi)周邊延伸的條形區(qū)域內(nèi)施加粘性材料和釬焊粉。
10.根據(jù)權(quán)利要求9的方法，其中包括用涂布器涂敷粘性材料，涂布器選自氈輥、開孔橡膠裝置和海綿狀裝置。
11.根據(jù)權(quán)利要求9的方法，其中包括在至少一個寬度為15至25毫米的條形區(qū)域內(nèi)施加粘性材料和釬焊粉。
12.根據(jù)權(quán)利要求9的方法，其中包括在至少一個寬度約20毫米的條形區(qū)域內(nèi)施加粘性材料和釬焊粉。
13.根據(jù)權(quán)利要求9的方法，其中包括在軸向長度超過90毫米的套管內(nèi)的至少三個條形區(qū)域里施加粘性材料和釬焊粉。
14.根據(jù)權(quán)利要求9的方法，其中包括在離套管端面一段距離處的至少一個條形區(qū)域內(nèi)施加粘性材料和釬焊粉。
15.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中包括在熱處理之前先將粘性材料干燥，以除掉易揮發(fā)的組分。
16.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中包括用聚乙烯基甲基醚作為粘性材料。
17.根據(jù)權(quán)利要求16的方法，其中包括使用濃度從2%至6%的聚乙烯基甲基醚水溶液。
18.根據(jù)權(quán)利要求16的方法，其中包括使用濃度約為4%的聚乙烯基甲基醚。
19.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中包括選擇釬焊粉顆粒的粒度約為50微米至140微米。
20.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中包括選擇釬焊粉顆粒的粒度約為63微米至125微米。
21.根據(jù)權(quán)利要求8的方法，其中包括，在施加了釬焊粉之后，將結(jié)構(gòu)化的金屬薄片插入到套管之中，然后進行熱處理。
22.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中包括在流化床中施加釬焊粉，金屬結(jié)構(gòu)至少部分地浸在流化床中。
23.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中包括以薄膜形式施加釬焊粉。
24.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中包括以單顆粒的薄膜形式施加釬焊粉。
25.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中包括以薄膜形式施加釬焊粉，對于鎳基釬焊材料，施加量約為0.03至0.04克/平方厘米。
全文摘要
一種向金屬結(jié)構(gòu)施加釬焊材料的方法，其中包括在結(jié)構(gòu)的至少一個子區(qū)域上施加一種粘性材料，該材料直到至少180℃、最好是在200℃以上仍保持粘結(jié)性。然后施加釬焊粉粘結(jié)在粘性材料上。在施加纖焊粉后和進行釬焊之前，對結(jié)構(gòu)進行熱處理，在熱處理期間和以后的處理步驟中釬焊粉不脫落。熱處理可以是對于不施加或尚未施加釬焊材料的結(jié)構(gòu)部件的熱脫脂過程。
文檔編號C09J129/00GK1084111SQ9311785
公開日1994年3月23日 申請日期1993年9月18日 優(yōu)先權(quán)日1992年9月18日
發(fā)明者L·韋爾斯 申請人:埃米特放射技術(shù)股份有限公司