产生金属板上的扩散阻断层以及制造排气处理单元的方法技术

本发明专利技术涉及一种用于在金属板(2)上产生包括铝氧化物(8)的扩散阻断层(1)的方法，金属板由至少包含铁(Fe)和铬(Cr)的基础材料(3)制成。对于形成铝氧化物(8)所需的铝(10)包含在基础材料(3)中。由二氧化钛(4)组成的涂层用作将铝(10)氧化成α‑铝氧化物的氧的捐献者。此外也提出一种将该方法集成到排气处理单元(12)的制造中的方案，其中，排气处理单元(12)具有蜂窝体(13)和壳体(14)，至少蜂窝体(13)或壳体(14)形成有金属板(2)，金属板(2)由至少包含铁(Fe)和铬(Cr)的基础材料(3)制成。相应地，金属板(2)至少在一个部分区域(5)中包括表面层(7)，其至少包括铝氧化物(8)和钛氧化物(9)。

Diffusion blocking layer on metal plate and method for manufacturing exhaust treatment unit

The invention relates to a method for producing a diffusion blocking layer (1) on a metal plate (2) comprising an aluminum oxide (8), which is made from a base material (Cr) comprising at least iron (Fe) and chromium (III). Aluminum (10) required for the formation of an aluminum oxide (8) is contained in the base material (3). The TiO2 (4) composition of the coatings for aluminum oxide (10) into a aluminum oxide oxygen donors. In addition a kind of the scheme is integrated into the exhaust gas processing unit (12) is also presented in the manufacture scheme, the exhaust gas treatment unit (12) with honeycomb body (13) and the housing (14), at least the honeycomb body (13) or the housing (14) formed with a metal plate, metal plate ((2) 2) by at least contains iron (Fe) and chromium (Cr) base material (3). Accordingly, the metal plate (2) includes at least one portion of the surface (5) comprising a surface layer (7) which includes at least an aluminum oxide (a) and a titanium oxide (9).

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种用于在金属板上产生扩散阻断层的方法，并且此外涉及一种用于制造排气处理单元的方法，以及一种排气处理单元。本专利技术特别是涉及机动车排气技术的
，其中，金属板或排气处理单元可使用在机动车的排气装置中。
技术介绍
机动车和商用车受制于多种排气排放规定，通过相应设计的排气装置保证遵守这些排气排放规定。已知具有至少一个排气处理单元的排气装置，排气处理单元至少部分地形成有金属的蜂窝体。这种金属的蜂窝体例如用作催化主动的材料的载体、用作储存排气组份所用的覆层的载体和/或用作颗粒分离器。为此，排气处理单元通常至少部分地被涂覆，以便在机动车的排气装置中的不同部位处影响或转化排气的不同组成部分，或者满足用于排气处理的其它功能。在排气处理单元的至少部分的金属的蜂窝体之内，由于高温钎焊过程产生钎焊连接，从而实现金属的蜂窝体的单个部件的相对彼此固定和/或与蜂窝体自身的固定，和/或蜂窝体在壳体中的持续的定位。这种金属的蜂窝体和壳体例如通过具有以下性能的基础材料形成：蜂窝体的金属薄膜材料族MCrAl中的、由冶金过程得到的、典型地包含大于2.5mas％(质量百分比)的铝的合金，其中，M可选地为元素铁、钴、镍，这些元素也可完全地或部分地彼此替代。相应于其化学成分，其为具有至少12％的铬含量的、常常也具有用于对Al2O3覆盖层的形成进行控制的稀土、Y和/或Hf的铁素体的或奥氏体的钢。为此的商业示例是材料编号为1.4768、1.4767、1.4765或1.4725(德国的钢编码)的FeCrAl合金。铬铝铁1.4765～25＞4.5其余1.4768～21～6其余1.4767～20～5.8其余1.4725～15～4.2其余(以质量百分比给出)为此典型的材料名称例如为Aluchrom、Kanthal和Alkrothal。从这种合金中已知的是，其能够，在相应的温度下，通过铝的向外扩散和铝在金属表面处的氧化产生氧化的覆盖层作为扩散障碍。材料厚度：20μm(微米)至150μm形状：至少部分地具有结构；光滑的金属壳体组织：奥氏体或铁素体材料厚度：0.1mm(毫米)至3mm形状：柱形；卵形或椭圆形；锥形钎焊材料形式：钎焊粉末：钎焊带成分：镍基钎料，其中，存在铬、磷和硅作为主要添加剂。特别优选的是，主要添加剂的份额按以下顺序减小：铬、磷、硅。优选的是，镍基钎料的铬含量在蜂窝体的材料的铬份额之上，例如在按重量计算23-25wt％(重量百分比)的范围中。主要添加剂磷和硅合起来应不超过铬的份额。材料示例：例如可购买WallColmonoy有限公司的名称为Nicrobraz的相应的镍基钎料。在制造排气处理单元时需要的是，钎焊连接仅仅设置在排气处理单元的部件(壳体、金属板等)之间的特定的接触部位处，或者在这些接触部位处明确地期望有钎焊连接。通过在蜂窝体中和/或在蜂窝体与壳体之间的该(仅仅)局部受限地存在的钎焊连接，在热交变应力(以及此时出现的膨胀和收缩)下保持排气处理单元的柔韧性。该柔韧性导致，尽管在排气系统中存在变化的温度和压力，但当在机动车的排气管路中使用时，排气处理单元仍可实现较高的疲劳强度。例如可通过(有目的地)仅仅在蜂窝体或排气处理单元的特定的接触部位处引入钎焊材料，产生期望的钎焊连接。在这方面也可行的是，在排气处理单元的预定的区域上施加钝化层，从而防止了在接触部位处的不期望的连接。为此，已经考虑了钎焊材料的不期望的流动和/或合金元素从基础材料中的不期望的扩散。即使在制造这种借助于高温钎焊在真空的情况下或在存在保护气体的情况下接合的排气处理单元时已经提出了一些措施用以有目的地形成钎焊连接和/或用以避免在接触部位处的不期望的其它连接(下文中的二级连接、扩散连接)，还存在的需求是，为进行批量制造，可以简化地、可靠地设计、更加成本适宜地进行该过程，和/或避免对钎焊方法的其它干扰因素。
技术实现思路
因此本专利技术的目标是，至少部分地解决参考现有技术阐述的技术问题。特别是，应给出这样的用于在金属板上产生扩散阻断层的方法，即，能够特别准确地且限定地形成钎焊连接，并且减小稍后在金属板处形成不期望的扩散连接的风险。此外，应提出这样的用于制造排气处理单元的方法，使得(仅仅)在排气处理单元的预定的部位处产生钎焊连接，并且避免在排气处理单元中的不期望的扩散连接。此外，应给出这样的排气处理单元，在其中，(仅仅)在预定的接触部位处产生钎焊连接，并且可避免在其它接触部位处的不期望的扩散连接。该目标通过具有根据权利要求1所述的特征用于在金属板上产生扩散阻断层的方法、通过具有根据权利要求6所述的特征的用于制造排气处理单元的方法、以及通过具有权利要求8所述的特征的排气处理单元实现。附加地，提出一种印刷膏，其可用于在根据本专利技术的方法中的一种中产生扩散阻断层。在从属权利要求中给出本专利技术的其它有利的改进方案。权利要求中的单个特征能以任意的技术上合理的方式相互组合，并且可通过说明书中解释的事实进行补充，由此示出本专利技术的其它设计方案。特别是，与用于在金属板上产生扩散阻断层的方法有关的特征、与用于制造排气处理单元的方法有关的特征、或者与排气处理单元有关的特征可相互组合，或者转移到本专利技术的其它主题上。提出一种用于产生扩散阻断层的方法，其中，扩散阻断层布置在金属板上，金属板由基础材料制成，基础材料至少包含铁(Fe)和铬(Cr)。该方法至少包括以下步骤：a)准备金属板，b)至少将二氧化钛施加在金属板的表面的至少一个部分区域上作为表面层；其中，在基础材料中便已包含了铝和/或附加地施加铝氧化物作为表面层；c)在1050℃以上在高温钎焊过程的范围中利用具有表面层的金属板进行热处理，从而在同时将二氧化钛还原成低价的钛氧化物以及将从基础材料中扩散出来的铝氧化成铝氧化物的情况下，仅在所述至少一个部分区域上在表面层中产生包括铝氧化物的扩散阻断层。金属板(也可被称为“金属的层”)特别是厚度在10μm(微米)和3mm(毫米)之间的金属薄膜。特别优选地，在用作构造蜂窝体的金属薄膜的情况中，金属板的厚度在10μm和120μm之间；而对于用作壳体的情况，金属板的厚度例如在0.4mm和3.0mm之间。金属板也可具有一定结构(例如波形部、凸块、压印部、引导元件等)和/或开口、穿通部、缝隙等。在可能情况下，金属板通过细的金属丝(按照无纺织物、编织物、针织物等的形式)形成，金属丝分别具有在5μm和100μm之间的直径和在30μm和10mm之间的长度。方法的步骤b)特别是借助于印刷过程或其它合适的离析/沉淀方法或涂敷方法来进行。在此，至少将二氧化钛、在必要时附加地还有铝氧化物施加到金属板的表面的至少一个部分区域上作为表面层。表面的部分区域可涉及表面的一个(唯一的)连续的区段或数个/多个(较小的)区段。此外可行的是，部分区域仅仅涉及金属板的表面的一侧。特别优选的是，金属板的表面的至少70％或者至少90％或者甚至整个表面设有表面层。在步骤c)中进行热处理。如果在金属板的基础材料中已经存在铝，则其由于金属板的加热而向表面层的方向扩散并且沉积在该处，或者渗入表面层中。如果铝氧化物与二氧化钛一起作为表面层被施加，则在那里已经存在有扩散阻断层并且为更强的和/或更厚的扩散阻断层做出贡献。在热处理期间(高本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于在金属板(2)上产生扩散阻断层(1)的方法，所述金属板由基础材料(3)制成，所述基础材料至少包含铁(Fe)和铬(Cr)，其中，所述方法至少包括以下步骤：a)准备金属板(2)，b)在所述金属板(2)的表面(6)的至少一个部分区域(5)上施加至少二氧化钛(4)作为表面层(7)；其中，在所述基础材料(3)中已经包含有铝(10)和/或附加地施加铝氧化物(8)作为表面层(7)；c)对具有表面层(7)的金属板(2)在1050℃以上进行热处理，从而在同时将二氧化钛(4)还原成低价的钛氧化物(9)以及将从基础材料(3)中扩散出来的铝(10)氧化成铝氧化物(8)情况下，仅在所述至少一个部分区域(5)中在所述表面层(7)中产生包括铝氧化物(8)的扩散阻断层(1)。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.07.25 DE 102014110534.61.一种用于在金属板(2)上产生扩散阻断层(1)的方法，所述金属板由基础材料(3)制成，所述基础材料至少包含铁(Fe)和铬(Cr)，其中，所述方法至少包括以下步骤：a)准备金属板(2)，b)在所述金属板(2)的表面(6)的至少一个部分区域(5)上施加至少二氧化钛(4)作为表面层(7)；其中，在所述基础材料(3)中已经包含有铝(10)和/或附加地施加铝氧化物(8)作为表面层(7)；c)对具有表面层(7)的金属板(2)在1050℃以上进行热处理，从而在同时将二氧化钛(4)还原成低价的钛氧化物(9)以及将从基础材料(3)中扩散出来的铝(10)氧化成铝氧化物(8)情况下，仅在所述至少一个部分区域(5)中在所述表面层(7)中产生包括铝氧化物(8)的扩散阻断层(1)。2.根据权利要求1所述的方法，其中，在步骤b)中粉末式地施加二氧化钛(4)和铝氧化物(8)中的至少一个。3.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其中，利用印刷方法进行根据步骤b)的施加。4.根据权利要求3所述的方法，其中，所述印刷方法是移印方法、网印方法或柔印方法。5.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其中，在步骤b)中的表面层(7)具有最高0.5微米的厚度(11)。6.一种用于制造排气处理单元(12)的方法，其中，所述排气处理单元(12)具有蜂窝体(13)和壳体(14)，至少所述蜂窝体(13)或所述壳体(14)被构造成具有金属板(2)，所述金属板(2)由至少包含铁(Fe)和铬(Cr)的基础材料(3)制成，其中，所述方法还至少包括以下步骤：i.准备至少一个金属板(2)用以形成至少所述壳体(14)或所述蜂窝体(13)，ii.在所述金属板(2)的表面(6)的至少一个部分区域(5)上施加至少二氧化钛(4)作为表面层(7)；其中，在所述基础材料(3)中已经包含了铝(10)和\...

【专利技术属性】
技术研发人员：D·卢茨，
申请(专利权)人：大陆汽车有限责任公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE