专利名称：对金属结构施加钎焊材料的方法
技术领域：
本发明涉及对金属结构的子区域，特别是对金属蜂窝状体的子区域施加钎焊材料的方法。一种具体应用是将钎焊材料施加到金属蜂窝状体用的套管的内表面上，这种蜂窝状体可以作为例如净化机动车废气的催化活性物质的载体使用。另外也可以用在类似的片状金属精细结构中，例如热交换器中。
欧洲专利0，049，489B曾经公开了一种对金属材料施加钎焊材料的方法，其中先施用一种压敏型粘合剂，然后在上面施加钎焊粉。这种压敏型粘合剂即使在干燥后仍保持粘结性，并且在钎焊温度下将蒸发而不留残渣。藉助这种粘合剂，可以施加上一层实际上是单颗粒厚的薄膜，以致于所施加的钎焊材料的数量可以通过所用的钎焊材料颗粒的粒度相当准确地量度。该文献没有进一步说明这种压敏型粘合剂在对结构进行热处理期间可能存在的升高的温度下的性能。
在德国未审查的专利申请DE3818512A1中介绍了许多各具优缺点的钎焊材料施用方法，该申请对应于国际专利申请WO89/11938和共同未决的美国专利申请07/621，068(1990年11月30日提交)及08/054，161(1993年4月26日提交)。该文献总结了当时已知的对蜂窝状体及类似结构进行钎焊的方法。但是，关于所用的粘接剂或粘合剂在升高的温度下的性质同样只字未提。
由美国专利4，795，615还知道，在一个带有套管的金属蜂窝状体中，例如利用在管中放置一个钎焊材料箔片的方法，完成实际的蜂窝结构与套管在大致呈环形延伸的条形区域内的结合。但是，这样放置一个钎焊材料箔片不是在所有场合下都适用，因为当蜂窝结构插入到套管中时，钎焊材料箔片会挪位或偏移。
对于更复杂的组件，例如催化剂载体或热交换器，在所要的坯体已组装完全并且已将钎焊材料施加其上之前，常常需要几个制作步骤。现以带套管的金属蜂窝状体为例讨论所产生的问题为了使用作蜂窝状体的金属片层状精细结构能够制作和加工，金属片上最好涂有轧辊油，这包括矿物质、润滑脂和操作助剂。但是，在将钎焊材料施加到由金属薄片制得的结构上之前，必须至少部分地除掉这种轧辊油，这可以通过热处理作到。然而，如果这种热处理可以在已经完全制成并且带有套管的蜂窝状体上进行，则特别切实可行。换言之，带有油膜的片状金属结构必须先插入到合适的套管中。因为在套管和要钎焊的蜂窝体结构之间的区域后来不再能加入钎焊材料，所以套管内部所要求的子区域上当时必须已经有钎焊材料施加于其上。如果这是以本身已知的方式用粘合材料和钎焊粉完成的，那末钎焊粉即使在热处理期间或之后也必须继续粘结在所要求的区域上。其它的蜂窝结构也产生类似的问题，这些结构中有的部件必须在组装前已有钎焊材料施于其上，而另外的部件仅必须在后来才有。
因此，本发明的目的之一是提供一种向金属结构，特别是蜂窝状体的子区域，施加钎焊材料的方法，此方法克服了迄今所知的这种一般类型方法的上述缺点，并且能够向金属结构的子区域有目的地和热稳定地施加钎焊材料，而且所施加的钎焊材料在以后的热处理或其它处理步骤中不会再脱落。
考虑到上述目的和其它目的，根据本发明，提供了一种对金属结构施加钎焊材料的方法，该方法包括在金属结构的至少一个子区域上涂敷一种胶粘的或粘合的材料，该材料在高达至少180℃、最好是在200℃以上仍保持粘结性，然后施加钎焊粉，继续粘结或胶粘在粘性材料上，并且在施加钎焊粉之后但在进行实际的钎焊之前，对结构进行热处理，特别是对没有或者还没有施加钎焊材料的结构部件进行热脱脂，在热处理期间和随后的处理步骤中钎焊粉不脱落。
在此之前不可能以切实可行的方式在两个或更多的操作步骤中对较复杂的结构施加钎焊材料，并且不可能实施在第一次施加钎焊材料后进行热处理的甚至更复杂的操作步骤，但是本发明提供了这种可能性。结果，利用不同的钎焊材料施加方法，依次以高质量施加不同的钎焊材料，可以在金属结构中使用不同类型的钎焊化合物。特别是，对于仍然带有轧辊油的结构可以在蜂窝状体已经组装完之后进行加热脱脂，即使在其它区域仍然施加有钎焊材料。这在以前是不可能的，它意味着在构成结构时不得不忍受使用已脱脂的薄片的诸多不便。
根据本发明的另一模式，提供了一种方法，其中包括构成金属蜂窝状体的部件，特别是具有金属结构的催化剂载体或热交换器。
根据本发明的又一模式，提供了一种方法，其中包括构成具有金属结构的蜂窝状体的套管，该蜂窝状体包含有许多片状金属层，其中至少有一些形成了结构。本发明可以特别方便地用于将催化剂载体的套管与其余的蜂窝状体相连接。
根据本发明的再一模式，提供了一种方法，其中包括向大致沿套管内表面上的内周边延伸的至少一个条形区域施加粘性材料，然后施加钎焊粉。
根据本发明的另一模式，提供了一种方法，其中包括用例如毡辊、开孔的橡胶装置或海绵状装置涂敷粘性材料，因此这种方法也容易实现自动化。
根据本发明的另一模式，提供了一种方法，其中包括在大约15至25毫米宽、最好是约20毫米宽的条形区域里涂敷粘性材料。
根据本发明的另一模式，提供了一种方法，其中包括在蜂窝状体或轴向长度大于90毫米的套管里在至少三个条形区域上施加钎焊材料，以及对于较短的套管施加在两个或一个这样的区域上。这样作是为了提供耐久性和控制膨胀问题。
根据本发明的另一模式，提供了一种方法，其中包括将条形区域置于离套管端面一段距离处。这样作一方面是因为插入这种套管内的蜂窝结构在很多场合下比套管本身稍短，另一方面是因为套管和蜂窝结构之间的连接不一定必须在端面处形成。
根据本发明的另一模式，提供了一种方法，其中包括，如果粘性材料是溶液，则在进行热处理之前先将粘性材料干燥，以除掉易挥发组分。这样作防止了在以后的快速加热中形成气泡以及因此造成的钎焊粉的脱落。
根据本发明的另一模式，提供了一种方法，其中包括用聚乙烯基甲基醚作为粘性材料。
根据本发明的另一模式，提供了一种方法，其中包括，自环境保护角度考虑，使用大约2%至6%、最好是约4%的水溶液作为粘性材料。
根据本发明的另一模式，提供了一种方法，其中包括，至少对于在所述的催化剂载体上施用时，使用粒度约为50微米至140微米、最好约为63微米至125微米。为了钎焊精细的蜂窝结构本身，一般需要钎焊材料中有相当大比例的更小的粒子，这种钎焊粉混合物中的钎焊材料小颗粒会随时间变少。确切地说，剩余的粒度成分特别适合于向套管内表面上施加钎焊材料，这使得整个生产过程非常经济。
根据本发明的另一模式，提供了一种方法，其中包括，在已施加了钎焊粉之后，将结构化的金属薄片推入套管中或以其它的某种方式将它们插入。然后进行热处理。
根据本发明的另一模式，提供了一种方法，其中包括，在流化床内施加钎焊粉本身，欲施加钎焊材料的结构的各部件浸入在流化床中。也可以采用吹入钎焊粉或类似的方法。
根据本发明的一种伴生的模式，提供了一种方法，其中包括以例如单颗粒膜的优选形式施加一种镍基钎焊材料，最终的施加重量约为每平方厘米0.03克至0.04克。用这种方式，可以将所要计量的钎焊粉以很小的剂量很准确地粘结在所要求的区域内。
在所附的权利要求中陈述了被认为是本发明特点的其它特色。
虽然本文以体现在向金属结构、特别是向蜂窝体子区域施加钎焊材料的方法中的形式说明和描叙了本发明，但是并不打算限制于所列出的细节，因为可以作出各种修改和结构变化而不偏离本发明的精神并且仍处在权利要求等同物的范围之内。
当联系附图阅读对具体实施方案的以下描叙时，本发明的结构和操作方法以及其它的目的和优点将会得到最好的理解。
图1是一个催化剂载体的部分断开的示意透视图;
图2是上述载体的套管的横截面片断图，套管上施加有钎焊材料。
最佳实施方案的描述现在参看详细画出的附图，特别是先参看图1，图中有一个带套管2的催化剂载体1，根据本发明的方法，套管2的内表面3在宽度为b的区域5中施加了钎焊材料。此套管的轴向长度1大于90毫米。在施加了钎焊材料之后，可以插入一个包含有许多结构化金属薄片的蜂窝状体4。如图2所示，在施加钎焊材料的过程中，套管2上带有粘性材料6，钎焊粉7的薄膜保持粘结于其上。在蜂窝状体1已组装完后，可以在180℃或更高的温度下对它进行热处理，例如热脱脂，而不损失已施加的钎焊粉，因此，可以用某种其它的钎焊材料施加方法和/或用某种其它的钎焊材料，随后施加钎焊材料，例如施加到蜂窝结构4的端面上。使用未经脱脂或特殊润湿的结构化的金属薄片可以简化和加速整个制作过程，而对于不同的连接任务则可以使用不同的钎焊材料和钎焊材料施加的方法。
权利要求
1.一种对金属结构施加钎焊材料的方法，其中包括在金属材料的至少一个子区域上施加一种直到至少180℃仍保持粘结性的粘性材料，然后施加钎焊粉，保持粘结在粘性材料上，和在施加了钎焊粉以后和进行钎焊之前，对金属结构作热处理，而在热处理期间和随后的处理步骤期间钎焊粉不脱落。
2.根据权利要求1的方法，其中包括粘性材料在200℃以上的温度下仍保持粘结性。
3.根据权利要求1的方法，其中包括通过对不施加钎焊材料的结构部件热脱脂来进行结构的热处理。
4.根据权利要求1的方法，其中包括通过对尚未施加钎焊材料的结构部件热脱脂来进行结构的热处理。
5.根据权利要求1的方法，其中包括构成具有金属结构的金属蜂窝状体的部件。
6.根据权利要求1的方法，其中包括构成具有金属结构的催化剂载体的部件。
7.根据权利要求1的方法，其中包括构成具有金属结构的热交换器的部件。
8.根据权利要求1的方法，其中包括构成一个具有金属结构的蜂窝状体的套管，该蜂窝状体中含有许多金属薄片，其中至少有一些是形成结构的。
9.根据权利要求8的方法，其中包括在套管内表面上至少一个大致沿内周边延伸的条形区域内施加粘性材料和钎焊粉。
10.根据权利要求9的方法，其中包括用涂布器涂敷粘性材料，涂布器选自毡辊、开孔橡胶装置和海绵状装置。
11.根据权利要求9的方法，其中包括在至少一个宽度为15至25毫米的条形区域内施加粘性材料和钎焊粉。
12.根据权利要求9的方法，其中包括在至少一个宽度约20毫米的条形区域内施加粘性材料和钎焊粉。
13.根据权利要求9的方法，其中包括在轴向长度超过90毫米的套管内的至少三个条形区域里施加粘性材料和钎焊粉。
14.根据权利要求9的方法，其中包括在离套管端面一段距离处的至少一个条形区域内施加粘性材料和钎焊粉。
15.根据权利要求1的方法，其中包括在热处理之前先将粘性材料干燥，以除掉易挥发的组分。
16.根据权利要求1的方法，其中包括用聚乙烯基甲基醚作为粘性材料。
17.根据权利要求16的方法，其中包括使用浓度从2%至6%的聚乙烯基甲基醚水溶液。
18.根据权利要求16的方法，其中包括使用浓度约为4%的聚乙烯基甲基醚。
19.根据权利要求1的方法，其中包括选择钎焊粉颗粒的粒度约为50微米至140微米。
20.根据权利要求1的方法，其中包括选择钎焊粉颗粒的粒度约为63微米至125微米。
21.根据权利要求8的方法，其中包括，在施加了钎焊粉之后，将结构化的金属薄片插入到套管之中，然后进行热处理。
22.根据权利要求1的方法，其中包括在流化床中施加钎焊粉，金属结构至少部分地浸在流化床中。
23.根据权利要求1的方法，其中包括以薄膜形式施加钎焊粉。
24.根据权利要求1的方法，其中包括以单颗粒的薄膜形式施加钎焊粉。
25.根据权利要求1的方法，其中包括以薄膜形式施加钎焊粉，对于镍基钎焊材料，施加量约为0.03至0.04克/平方厘米。
全文摘要
一种向金属结构施加钎焊材料的方法，其中包括在结构的至少一个子区域上施加一种粘性材料，该材料直到至少180℃、最好是在200℃以上仍保持粘结性。然后施加钎焊粉粘结在粘性材料上。在施加纤焊粉后和进行钎焊之前，对结构进行热处理，在热处理期间和以后的处理步骤中钎焊粉不脱落。热处理可以是对于不施加或尚未施加钎焊材料的结构部件的热脱脂过程。
文档编号C09J129/00GK1084111SQ9311785
公开日1994年3月23日 申请日期1993年9月18日 优先权日1992年9月18日
发明者L·韦尔斯 申请人:埃米特放射技术股份有限公司