[发明专利]由经热处理的双层或多层式金属箔制造蜂窝体的方法和设备

说明书

本发明涉及一种方法，用于制造一种蜂窝体尤其是排气净化装置催化转换反应用的载体，这种排气净化装置最好装在汽车上使用。这种蜂窝体的一般结构例如在EP0454712B1中作了说明。此文件还介绍了所谓横向微结构，它们用于影响流动和提高催化转换反应的效率。蜂窝体由至少局部具有某种结构的薄板层卷绕、层叠或缠结而成，薄板层的结构在这种情况下导致构成废气流动通道。因此主结构决定了通道的大小。在下面如在先有技术中那样对所谓的微结构应理解为是一种尺寸远小于主结构的结构，这种微结构应最好布置为与蜂窝体内的通道垂直或成一个夹角。为了制成如此设置的微结构，要求金属箔的带沿其纵向或倾斜于其纵向制成一定的结构，为此需要在其连续行进和金属箔带的宽度不应发生严重改变的情况下有大的冷变形。

由EP0159468B1和US5366139A已知由两层或多层构成的金属箔，用于制造金属蜂窝体。这种层状结构的金属箔可由所要求的合金成分轧制而成，其中最好使用与铝滚轧结合的薄钢板。原则上这种金属箔也可以在轧制后均匀退火，由此获得一种从各方面看对于制造金属蜂窝体而言为恰当的耐高温腐蚀的材料。然而，这种均匀退火耗能高和使其本身很经济的轧制过程变得相当昂贵。

也已有人建议用尚未均匀退火的滚轧结合的金属箔制造蜂窝体，并将均匀退火同时与以后反正需要的钎焊过程结合起来。这种方案从能量利用方面看是有利的，然而其前提条件是，为金属薄板结构化所必须的步骤能够在一种未经热处理的滚轧结合的金属箔上实施。但是业已证实，某些工序尤其是制造微结构，由于滚轧结合的材料冷变形能力较差，因而并不是可以没有任何问题地顺利实施的，因为滚轧结合的金属箔只有在冷变形不超过1％时才不会开裂。

最后，还已知一些蜂窝体制造方法，其中在结束时不是整个蜂窝体钎焊并因而不是整个蜂窝体经受一次热处理工艺。因此，例如在WO89/07488中介绍的蜂窝体或其他具有渐开线形或S形延伸的薄板的蜂窝体，也可以这样来组合成一种牢固的复合体，即，仅仅在外套管的端部熔焊或钎焊，并不需要金属箔整体加热。在这种制造过程中，若金属箔既未均匀退火又未作别的热处理，则金属箔没有足够厚的氧化层，然而这种氧化层用于粘附一个以后的催化活性层却是必要的。

因此本发明的目的是要创造一种蜂窝体制造方法，它既不需要在轧制过程的最后退火也不要求在蜂窝体制造过程的最后退火，而是可以结合在蜂窝体真正的制造过程中以工艺技术和能量利用方面有利的方式进行热处理的方法。本发明还应创造一种相应的设备。

为了达到这一目的提供了由至少一种金属箔制造蜂窝体的方法，金属箔由至少两个不同的层尤其是由与铝滚轧结合的钢构成，按此方法金属箔至少部分地通过变形制成具有某种结构，然后层叠或卷绕成蜂窝体，其中金属箔在变形前通过在其内部生成的电阻热进行热处理。对于本发明重要之点在于，并非绝对必须的完全均匀退火这种热处理，在金属箔变形为蜂窝结构和必要时变形成具有微结构之前进行，以便获得为实施这些工序所需的足够的冷变形能力。此外，重要之点还在于，金属箔通过在其内部自身产生的电阻热加热。这一过程对于能量利用是非常有利的，因为热损失可以保持得很小。电阻热总是在金属箔中流过电流时形成。这可以通过在金属箔上施加电压或通过借助于感应线圈产生涡流来获得。借助于电阻热来加热也是特别有利的，因为由此可以达到快速加热，这种加热在一个连续过程中只需要比较短的没有导向装置的热处理区，而在一种不连续过程中允许为此热处理工序有较短的延续时间。

对于连续过程，借助于感应线圈加热经过的金属箔是特别合适的。对于针对金属箔一个个分段的非连续过程，则尤为适用的是在此分段上加上电压以便在金属箔内产生足够强大的电流。

为避免金属箔表面与周围空气发生不可控制的反应，有利的是此热处理在一其中保持规定环境的腔室内进行。因为由文献已知，过度氧化和在氧化表面内的氮化物的结合，对于粘附下一个层都是不利的，最好在腔室内充填由惰性气体尤其是如氩这样的稀有气体构成的一种规定的环境，其中只添加少量的氧用于金属箔缓慢和均匀地氧化。在这种情况下氧的分压应低于标准大气中的氧分压，最好只有几个毫巴。根据金属箔在热处理时达到的最高温度，也可以采用氮作为惰性气体，因为在某个温度前无须担心在表面上生成氮化物。如已提及的那样，金属箔并不是绝对需要全部均匀化的，因为这对于进一步的加工过程并不是必需的，而且即使在层叠过程中没有通过层的煅烧实现均匀化，也会在蜂窝体今后例如作为汽车中的排气催化剂工作时，通过频繁达到所存在的温度反正会获得的。