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 |
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| 申请号 | CN201580040964.1 | 申请日 | 2015-07-23 | 公开(公告)号 | CN106573323A | 公开(公告)日 | 2017-04-19 |
| 申请人 | 大陆汽车有限责任公司; | 发明人 | D·卢茨; | ||||
| 摘要 | 本 发明 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)。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种用于在金属板(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： |
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| 说明书全文 | 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领域[0001] 本发明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。本发明特别是涉及机动车排气技术的技术领域，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。 背景技术[0002] 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。 [0003] 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。 [0004] 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： [0005] 蜂窝体的金属薄膜 [0006] 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。 [0007] 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 [0008] (以质量百分比给出) [0009] 为此典型的材料名称例如为Aluchrom、Kanthal和Alkrothal。 [0011] 材料厚度：20μm(微米)至150μm [0012] 形状：至少部分地具有结构；光滑的 [0013] 金属壳体 [0014] 组织：奥氏体或铁素体 [0015] 材料厚度：0.1mm(毫米)至3mm [0016] 形状：柱形；卵形或椭圆形；锥形 [0017] 钎焊材料 [0018] 形式：钎焊粉末：钎焊带 [0019] 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。 [0020] 材料示例：例如可购买Wall Colmonoy有限公司的名称为Nicrobraz的相应的镍基钎料。 [0021] 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。 [0022] 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。 发明内容[0023] 因此本发明的目标是，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。 [0024] 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，其可用于在根据本发明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发明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，由此示出本发明的其它设计方案。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，或者转移到本发明的其它主题上。 [0025] 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： [0026] a)准备金属板， [0028] 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。 [0029] 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。 [0030] 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。 [0031] 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。 [0032] 在步骤c)中进行热处理。 [0033] 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。 [0034] 在热处理期间(高温钎焊过程)，从基础材料中扩散出来的铝与二氧化钛层在金属表面处接触，并且从二氧化钛层中夺取一部分氧，这部分氧根据以下反应公式用于形成铝氧化物： [0035] 2Al+3TiO2＝>Al2O3+3TiO [0036] 或 [0037] 2Al+6TiO2＝>Al2O3+3Ti2O3 [0038] 现在，作为反应产物在板表面处出现一氧化钛、三氧化钛和α-铝氧化物。相对于其它铝氧化物结构，α-铝氧化物的刚玉结构被紧密压缩并且因此用作扩散障碍。作为扩散阻断层，其防止向材料表面和从材料表面中的元素交换。此外，刚玉是铝的唯一的在热和热力学方面稳定的氧化物形式。表面层中的二氧化钛单独用作氧的捐献者。 [0039] 在步骤c)中的热处理特别是在真空或保护气体的氛围下进行。特别是不输入氧。在有氧参与的条件下导致形成α-铝氧化物的热处理期间的反应特别是仅仅在有氧参与的情况下进行，所述氧在热处理之前便已(至少)在表面层中结合到二氧化钛上了(并且在表面层中存在了)。 [0040] 在可能情况下，尽管存在真空或保护气体氛围，但在热处理期间仍可存在少量的氧。尽管如此，但该“残余氧”还不够用于，在金属板的表面处形成铝氧化物层的(期望的或完全)扩散密封的设计方案。 [0041] 对于本领域技术人员来说这种合金和转化过程是熟悉的，从而可毫无疑问地追溯、仿效并控制在此阐述的化学过程。此外，以下还将给出生动的示例。 [0042] 作为用于合适的热处理的示例，可在真空氛围下选择超过1050℃(摄氏度)的环境温度和在10分钟与60分钟之间的处理时间。特别优选的是，环境温度不超过1200℃。在此应指出的是，热处理也可构造成多级的。 [0043] 应注意的是，在1050℃以上才形成α-A12O3的期望的高温稳定的形态。 [0044] 同样可紧接一冷却阶段，其例如在15分钟至40分钟的时段上延伸。热处理特别是可整体在至少2小时的时段上延伸，必要时也可在至少3小时的时段上进行。 [0045] 根据该方法的一优选的改进方案，在步骤b)中在表面层中存在具有至少40mas％的份额的二氧化钛。优选地，在此存在的二氧化钛具有至少60mas％的份额且特别优选地具有至少80mas％的份额。特别是，表面层不具有铁(Fe)和/或不具有铬(Cr)。 [0046] 根据一有利的设计方案，在进行方法的步骤c)之后，α-铝氧化物均匀地分布在表面层中。特别是，在这里“均匀地”意味着，铝氧化物均衡地(在厚度上)分布在表面层中，特别是具有最高5mas％的偏差。特别是，通过比较在不同的测量区域中所获得的质量百分比份额确定该偏差。特别是，测量区域分别包括50-400nm2、特别是100nm2(平方纳米)的面积，然而不束缚于该面积的大小。 [0047] 根据另一有利的设计方案，在进行步骤c)之后，低价的钛氧化物(Ti2O3或TiO)在表面层中的份额为至少5mas％，优选为至少10mas％且特别优选为至少20mas％。特别是，这从铝与二氧化钛的反应中得到。即，从基础材料中扩散到表面层中的铝从二氧化钛中夺取一部分氧，从而在表面层中形成低价的钛氧化物，然而不形成钛铝化合物/铝化钛。 [0048] 在从二氧化钛转化成三氧化钛时，释放约10mas％的氧，如果二氧化钛继续转化成一氧化钛，则再次产生10％的氧，由此，在从二氧化钛完全转化成一氧化钛时总共产生约20mas％的氧，其被提供给铝以用于氧化。 [0049] 根据另一有利的设计方案，在方法的步骤a)中，铝在基础材料中的份额高于2.5mas％，其中特别是，在方法的步骤b)中可通过表面层的厚度控制铝氧化物在表面层中的份额。 [0050] 由此，也公开了这样的可能性，即，使用这样的合金，该合金可由于其仅仅低的铝含量或没有铝含量而不能形成或者仅仅形成还不充分的覆盖层。 [0051] 特别是，在根据步骤c)的热处理过程之后，在氧化的表面层的整个区域中铝以这样的质量百分比份额存在，即，该份额超过在金属板的(整个)基础材料中存在的铝的质量百分比份额的至少1倍、优选至少2倍，至少为5mas％。 [0052] 根据一有利的改进方案，在进行步骤b)之后，表面层具有最高3μm(微米)的厚度，特别是最高0.5μm的厚度，优选地最高0.25μm且特别优选地最高0.1μm的厚度。 [0053] 通过表面层的厚度并且进而也通过扩散阻断层的厚度，影响薄膜材料的可钎焊性。特别是通过提供特别薄的表面层，在周缘上保证这一点。 [0054] 扩散阻断层的形成特别是导致，防止与铝不同的元素从基础材料中扩散到表面层中。特别是，通过扩散阻断层实现，(基本)防止其它元素扩散到基础材料中。 [0055] 根据方法的一优选的设计方案，至少二氧化钛或二氧化钛与铝氧化物的组合在步骤b)中作为粉末被添加和施加到印刷膏中。特别是，在一个步骤中、在步骤b)中粉末式地或作为印刷膏施加整个表面层。通过印刷方法，可部分地、选择性地或者同样整面地将粉末固定在金属板的具体区段处。 [0056] 特别是提出，使用在5nm至约200nm的颗粒大小范围中的、纳米级氧化物的形式的二氧化钛和铝氧化物，因为由此与合适的印刷方法相结合可施加极薄的层。 [0057] 特别是，借助于以下印刷方法中的一种根据步骤b)施加表面层： [0058] ·网印(或称为丝印、丝网印刷) [0059] ·柔印(或称为柔性版印刷) [0060] ·移印。 [0061] 这些印刷方法原理上是已知的并且因此以下仅仅简要解释。 [0062] 柔印是直接凸版印刷方法。其是滚筒旋转印刷方法，在其中，使用特别是由感光性树脂或橡胶组成的柔性的印刷版和低粘度的印刷油墨(例如印刷膏)。作为凸版印刷方法，印模的突出的部位载有图像，而印刷机结构简单并且与凹版印刷方法相似。最低可实现的材料涂敷厚度在此约为100nm。 [0063] 网印是这样的印刷方法，在其中，印刷油墨(例如印刷膏)特别是利用橡胶耙穿过细网格的织物被挤压到待印刷的材料上。在相应于印刷图像不应挤压印刷油墨的织物部位处，通过样板使得织物的网孔不可透过油墨。在此，可实现的材料涂敷厚度为几μm。 [0064] 移印是间接的凹版印刷方法，在其中，通过特别是由硅橡胶制成的弹性的移印头/擦子将印刷油墨从印模转移到印刷材料(金属板)上。由此，即便是凹形的或凸形的曲面也可印刷。在此，材料涂敷厚度约为35μm。 [0065] 特别是，利用网印或柔印方法将表面层涂敷到光滑的金属板上。柔印方法正适合用于施加具有小的厚度(约0.1μm)的表面层。 [0066] 特别是，利用移印方法将表面层涂敷到具有一定结构的/波纹形的金属板上。 [0067] 在利用印刷方法涂敷表面层时有利的是，多种粉末类型可同时以混合物的形式来准备，并且可在仅仅一个印刷方法中施加。特别是，在一个印刷方法中，也可非常准确地调整混合物比例。 [0068] 由此特别可行的是，通过在表面层中预定量的氧(基本上结合在二氧化钛中)最终也可影响由铝氧化物组成的扩散阻断层的厚度构成。此外，特别是可行的是，利用铝氧化物表面层便已施加了对于扩散阻断层所需的铝的预定的份额。由此，特别是也可获得铝含量低的合金保护层。 [0069] 通过在表面层中提供铝氧化物，可至少部分地(或者甚至完全地)省去在基础材料中的铝。由此，在合金成分方面用于选择基础材料的设计余地明显更大。 [0070] 特别是，在步骤c(以下也适用于步骤v.)中的钎焊过程期间进行铝热过程(铝热法)，在其中，将二氧化钛还原成低价的钛氧化物，并且同时通过氧化还原反应氧化扩散到表面处的铝。该过程放热极高，从而在表面层的区域中通过至少部分地也明显更高的温度产生表面的熔化。特别是，由于该热过程，使整个表面层相互凝固。 [0071] 然而，不得到突变式地进行的转化的典型的情况和与此相关的高的2500℃的反应温度/直至2500℃的反应温度。两个反应物铝和钛氧化物的反应进程变缓的原因是：仅仅滞后地提供铝，其必须通过扩散机理才能从基础合金中被输送到表面处并且因此虽然连续地、但是总是仅仅在一定程度上可供使用。 [0072] 此外，提出一种用于制造排气处理单元的方法，其中，排气处理单元具有蜂窝体和壳体，至少蜂窝体或壳体形成有金属板。金属板由至少包含铁(Fe)和铬(Cr)的基础材料制成。该方法至少包括以下步骤： [0073] i.提供至少一个金属板用以构造壳体或蜂窝体， [0074] ii.在金属板的表面的至少一个部分区域上施加至少二氧化钛作为表面层；其中，在基础材料中已经包含了铝和/或附加地施加铝氧化物作为表面层， [0075] iii.构造蜂窝体并且将蜂窝体插入壳体中， [0076] iv.在至少一个钎焊区段中钎焊至少蜂窝体或壳体， [0077] v.在真空或保护气体下利用具有表面层的至少一个金属板在1050℃以上进行钎焊过程，从而 [0078] –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，仅仅在至少一个部分区域中在表面层中产生包括铝氧化物的扩散阻断层，以及 [0079] –在至少一个钎焊区段中在至少一个金属板处产生钎焊连接部。 [0080] 特别是，用于在金属板上制造扩散阻断层的方法的上述实施方案也相应地适用于在此提出的方法，并且反之亦然。步骤a)和b)的上述实施方案特别是适用于在此提出的方法的步骤i.和ii.。此外，步骤c)的上述实施方案特别是适用于在此提出的方法的步骤v.，其中，在步骤v.中除了热处理外还制造钎焊连接部。 [0081] 所提出的方法的步骤i.至v.特别是以在此提出的顺序依次先后进行。然而，特别是在步骤iii.之前和/或与其同时进行步骤iv.。 [0082] 特别是，在此提出的排气处理单元的金属板为耐高温的金属板，其特别是适用于持续地承受温度变化和动力学要求以及在机动车的排气系统中的腐蚀环境。在此，由于在机动车的内燃机中的燃烧过程引起的明显高于800℃的温度和/或显著的压力脉冲可作用到排气处理单元上。 [0083] 在基础材料方面优选的是，使用铁材料，其附加地具有铬作为主合金元素。特别地，铬的份额是可能存在的铝的份额的至少3倍。特别优选的是，铬的份额例如在12-25mas％的范围中，而铝的份额例如在1-7mas％的范围中，并且优选地在2.5-6mas％的范围中。此外，可使用如参考开头描述的金属薄膜和/或壳体所阐述的基础材料。 [0084] 表面层优选地(仅仅)覆盖金属板的部分区域，该部分区域根据金属板相对于排气处理单元的布置方案与排气处理单元的其它部件形成接触部位。特别是，表面层仅仅覆盖这样的接触部位，在其中既不期望钎焊连接也不期望扩散连接，从而排气处理单元的相互形成接触部位的各部件在此不联结。但是也可行的是，在金属板的表面的部分区域处或整个表面处施加表面层，从而钎焊连接部随后布置在表面层上。表面层自身应为封闭的，即，特别是不形成朝向金属板基础材料的显著空隙。特别是，表面层不构造成催化器层，特别是不用于转化在排气中的有害物质。 [0085] 表面层导致，元素铬和铁(作为金属板的基础材料的主要组成部分)首先不再存在于接触部位处。从元素铬和铁已知的是，这两种元素具有非常高的碳亲合性，并且当在钎焊条件下在那里有碳可供使用时，必然形成碳化铬(铁-铬-碳化物)，上下叠置的金属板特别是借助于形成碳化物桥而相互不可松开地连接。 [0086] 氧化的层如钛氧化物和铝氧化物向外屏蔽基础材料，从而含碳的氛围不再可接触铬和铁，由此也不再能实现铁-铬-碳化物的形成。 [0087] 如果没有在此提出的表面层，存在显著的风险是：在步骤c)和v.的温度处理期间，在相应的(敞开的)氛围时在金属板与排气处理单元的其它部件或者与其自身的接触部位处，取决于在钎焊过程期间的局部碳供给，会形成牢固附着的碳化铬桥(二级连接，扩散连接)。由此，在不利的情况下产生空间上精细分布的碳化物骨架。该碳化物骨架使金属板牢固地与其自身和/或排气处理单元的其它部件相连接/焊接，并且因此影响金属板例如在排气处理单元中的布置方案的期望的灵活性，即，不利地影响排气处理单元本身的灵活性。因此，通过施加将铬和/或铁隔开的表面层，中断或抑制了形成碳化铬的作用机理。这在以下进行解释。 [0088] 特别是，(单独/仅)通过涂敷二氧化钛作为表面层，提供了为产生耐高温的且抗腐蚀的铝氧化物层所需的氧含量。由此可保证，在钎焊过程(其特别是在保护气体下或在真空中、即无氧的情况下进行)期间便已在金属板上形成保护的α-铝氧化物层。由此，特别是省去了排气处理单元的可能存在的附加的之后的氧化过程。通过该氧化过程通常在排气处理单元上产生相应的铝氧化物层，其方式为：在高于650℃的温度下在含氧的氛围中处理排气处理单元。 [0089] 特别是，通过在表面层中提供二氧化钛实现，在钎焊过程期间便已(仅仅)在金属板或排气处理单元的预定的部位区域处提供了相应的铝氧化物层。 [0090] 待钎焊的部件如金属薄膜和壳体可具有含碳液体的残余物，例如轧制油或瓦楞油。通过毛细管效应，这些液体被回吸到例如在蜂窝体的波形层与光滑层之间的楔形区域中并且由此湿润这些部件。在渗入钎焊设备中之后，开始抽真空或引入保护气体。同时，温度升高。在达到燃点之后，由于缺少氧不再实现液体的燃烧，从而约从400℃起及更高温度时发生裂化过程，其结果是形成纯的高反应性的碳。在保护气体下产生钎焊连接时也发生该裂化过程，因为在此也排挤氧并且使含碳的加工辅助剂裂化。碳从各部件中剥夺铬并且在形成碳化铬或铁铬碳化物(M23C6)的情况下使各部件的上下叠置的(形成接触部位的)表面持久地通过碳化物桥相连接。该碳化物桥自身在最高的(用于在蜂窝体中产生钎焊连接的)方法温度下不再可分解。此外，部件的基础材料的合金现在缺少铬并因此具有由于金属间的腐蚀而形成损伤的风险。 [0091] 在约400℃至800℃的临界温度范围(在其中形成碳化铬)中，铝已经从基础材料中扩散到表面层中。在表面层中或金属板的表面处，扩散到表面层中的铝与二氧化钛相应地反应。在氧化还原反应的过程中，现在在那里使铝氧化，其方式为：铝从二氧化钛中夺取氧。通过铝热的反应的高温，导致形成温度稳定的且扩散密封的α-铝氧化物相。通过在该区域中形成铝氧化物层，形成扩散阻断层，从而合金组成部分铬、但是同样还有铁不再可从金属板的基础材料中扩散出来或者扩散到表面层中。合金组成部分铬和铁被扩散阻断层保留在金属板中和/或被扩散阻断层覆盖，从而(例如在与邻近地布置的部件的接触部位处)抑制了碳化铬的形成。 [0092] 通过施加的表面层，特别是防止了碳与金属板的基础材料的元素铬和铁直接接触。由此不进行在邻近的各部件的表面之间的可能存在的不期望的连接。相应地，可产生这样的排气处理单元，即，在其中，各部件之间的连接仅仅在表面相互间的期望的且设有焊料的接触部位处形成。由此例如可行的是，排气处理单元的单个部件的不同膨胀系数不由于局部作用的不同长度变化而导致这些部件之间的连接失效。这可通过彼此部分地可自由运动的部件来补偿。此外，可精确地调整排气处理单元的部件的振动性能。 [0093] 根据方法的一尤其有利的改进方案，在步骤v.之后还进行涂覆过程，利用该涂覆过程涂敷排气处理层，该排气处理层通常在所述至少一个部分区域中完全覆盖表面层。特别是，该排气处理层(仅仅)用于处理被引导通过排气处理单元的排气。排气处理层例如可包括沸石层和/或所谓的(多孔的)载体涂层。作为载体涂层，例如可使用高孔度的γ-铝氧化物，但是不使用扩散密封的α-铝氧化物。被施加的表面层相应地(原则上)不(显著地)为排气中的有害物质的转化做出贡献，因为其一方面被载体涂层覆盖，另一方面也不具有用于使转化功率倍增的期望的高的表面孔度。 [0094] 根据另一方面，提出一种排气处理单元，其特别是通过根据本发明的方法制成，和/或具有至少一个通过根据本发明的用于产生扩散阻断层的方法制成的金属板。 [0095] 排气处理单元至少具有蜂窝体和壳体，其中，至少蜂窝体或壳体形成有金属板，金属板由至少包含铁(Fe)和铬(Cr)的基础材料组成，其中，金属板至少在部分区域中具有表面层，该表面层至少包括α-铝氧化物和低价钛氧化物(特别是仅仅以Ti2O3和/或TiO的形式存在)，其中，至少在所述部分区域中排气处理层完全覆盖表面层；此外，至少在所述部分区域中，在至少一个钎焊区段中在金属板处形成有钎焊连接部。 [0096] 特别是，根据本发明的方法的实施方案完全应用到在此提出的根据本发明的排气处理单元上。 [0097] 此外，提出一种印刷膏，其可在根据本发明的方法中用于产生表面层，其中，印刷膏至少包含二氧化钛。 [0098] 特别是提出，印刷膏附加地至少包含铝氧化物。 [0099] 特别是，印刷膏具有以下组成部分中的至少一个： [0100] -合适的溶剂， [0101] -用于混合不同印刷膏组成部分的合适的分散剂， [0102] -用于调整印刷膏粘度的合适的触变剂。 [0103] 可在涂敷表面层之后借助于热处理使印刷膏的液态组份蒸发，从而减小被涂敷的表面层的厚度并且硬化表面层。如果不进行或者仅仅不充分地进行这一步，则除了一氧化钛外也会将等结构的碳化钛(“等结构”意味着相同的点阵结构)结合到扩散阻断层中，但是不在功能上限制扩散障碍作用。设有印刷膏的金属板或部件可被输送给(另一)热处理，按照根据本发明的方法的步骤c)和v.。 [0104] 特别是，根据本发明的方法的实施方案和根据本发明的排气处理单元的实施方案完全应用到在此提出的印刷膏上。 [0105] 此外，提出一种机动车，其至少具有内燃机、排气管路和根据本发明的排气处理单元。特别是，排气处理单元按照根据本发明的方法制造或者具有至少一个按照根据本发明的用于产生扩散阻断层的方法制成的金属板。 [0106] 被施加的至少具有二氧化钛的表面层在此特别是仅仅用于提供氧以形成由α-铝氧化物组成的扩散阻断层以及用于抑制在接触部位处的碳化铬桥。特别是，该表面层不是设置用于或者不是也适用于，例如通过形成氧化物而形成用于排气净化的催化主动的基质。在用作排气处理单元的蜂窝体中，所使用的二氧化钛已经被完全转化了并且形成由α-铝氧化物(和低值钛氧化物)组成的扩散阻断层。 [0107] 而在此处描述的排气处理单元中，用于排气净化的催化主动的基质通过以下方式提供，即，设置(至少部分地)被施加到表面层上的排气处理层，其如有可能具有相应的催化主动性和/或配备有相应的性能(转化、嵌入、储存排气组成部分)。由此，特别期望的是，表面层在使用中不与排气自身接触。 [0108] 相同的内容也适用于保留在扩散阻断层上的低值钛氧化物。 [0109] 特别有利的是，排气处理层(实际上)完全覆盖表面层并且就此而言实施成气密的，从而表面层在排气处理单元的使用中不与排气接触。在此，“气密的”特别是意味着，排气的组成部分不可透过排气处理层直至表面层，从而不(在可觉察到的范围中)出现表面层(＝扩散阻断层和低值钛氧化物)之间的催化反应。 [0110] 根据另一有利的设计方案，排气处理单元的排气处理层至少包括载体涂层。典型地，载体涂层包括至少一个耐火的氧化物载体、例如主动的高孔度的铝氧化物(γ-Αl2O3)和一个或多个铂族金属组份、例如铂、钯、铑、钌和/或铱。还常常添加其它添加物，例如促进剂和载体涂层稳定剂。载体涂层特别是为排气提供特别大的接触面。特别是在组装成排气处理单元之后、即也在真空或保护气体下通过钎焊工艺形成了钎焊连接部之后，载体涂层才(至少部分地)作为排气处理层被施加到排气处理单元上。 [0111] 在此应再次指出的是，本发明的单个主题的实施方案可分别转用到其它主题上并且可相互组合。 [0112] 用于制造扩散阻断层的实施例： [0113] 步骤a) [0114] 基础材料的材料：DIN材料编号1.4725 [0115] 金属板的板厚度：50μm(微米) [0116] 步骤b) [0117] 金属氧化物的材料：亚微细粒的二氧化钛 [0118] 表面层的厚度：0.1μm [0119] 涂装方法：柔印 [0120] 步骤v [0121] 热处理的类型/环境：真空 [0122] 热处理的温度进程：逐级加热直至焊料的液相线温度 [0123] 热处理的时间：数小时 [0124] 结果: [0126] 下面根据附图详细解释本发明以及技术领域。附图示出了特别优选的实施例，然而本发明不限制在这些实施例上。相同的附图标记表示相同的对象。其中示意性地： [0127] 图1示出了具有排气处理单元的机动车； [0128] 图2示出了按照方法步骤a)或i.的金属板； [0129] 图3示出了按照方法步骤b)或ii.的金属板； [0130] 图4示出了按照方法步骤c)或v.的金属板； [0131] 图5示出了按照方法步骤iii.的排气处理单元； [0132] 图6示出了按照方法步骤iv.的排气处理单元； [0133] 图7示出了按照方法步骤v.的排气处理单元；以及 [0134] 图8示出了根据方法步骤v.的排气处理单元的局部。 具体实施方式[0135] 图1示出了具有内燃机19和排气处理单元12的机动车18，排气处理单元布置在内燃机19的排气管路20中。 [0136] 图2示出根据方法步骤a)或i.的金属板2。金属板2具有表面6并且由基础材料3组成。此外，在此示出了局部A，其在图3中描述。 [0137] 图3示出了根据方法步骤b)或ii.的金属板2。金属板2由基础材料3制成并且在部分区域5中设有表面层7。表面层7布置在金属板2的表面6上。表面层7包括二氧化钛4。特别是，通过印刷方法将以印刷膏26的形式的表面层7涂敷到表面6上。 [0138] 图4示出了根据方法步骤v.的金属板2。由于根据方法步骤c)或v.的热处理，铝10从基础材料3中扩散到表面层7中。在此，在表面6的附近，在金属板2的部分区域5中在表面层7的区域中，利用二氧化钛4的氧25形成铝氧化物8。即，二氧化钛4用作在此将铝10转化成铝氧化物8所需的氧25的捐献者。表面层7具有厚度11。在表面层7中，根据热处理的进程(温度、持续时间)，从表面6出发向表面层7的方向形成扩散阻断层1。该扩散阻断层1通过α-铝氧化物形成。通过二氧化钛4的氧25将铝10转化成铝氧化物8，二氧化钛4则转化成低价的钛氧化物9。 [0139] 图5示出了根据步骤iii.的排气处理单元12，其中，在此产生蜂窝体13，并且蜂窝体13被插入壳体14中。在此，在蜂窝体13中布置有金属板2。通过蜂窝体13，实现可被排气穿流的结构，其可作为排气处理单元12使用在机动车18的排气管路20中。 [0140] 图6示出了根据本方法的步骤iv.的排气处理单元12。在此，在蜂窝体13和壳体14的钎焊区段15中布置钎焊材料21。钎焊材料21至少布置在金属板2处。 [0141] 图7示出了根据方法步骤v.的排气处理单元。蜂窝体13和壳体14布置在用于实施钎焊过程的热处理装置22中。金属板2至少部分地形成蜂窝体13。由于钎焊过程，至少在钎焊区段15中形成钎焊连接部16。 [0142] 图8示出了根据方法步骤v.的排气处理单元12。金属板2至少在部分区域5中具有带有厚度11的表面层7。表面层7至少部分地被排气处理层17覆盖。在金属板2与部件24之间的接触部位23的区域中，布置表面层7，从而在此不形成在排气处理单元12的金属板2与部件24之间的扩散连接。在钎焊连接部16处同样形成有表面层7。钎焊连接部16在实施钎焊过程之后通过钎焊材料21在金属板2与部件24之间形成。 [0143] 附图标记列表： [0144] 1扩散阻断层 [0145] 2金属板 [0146] 3基础材料 [0147] 4二氧化钛(TiO2) [0148] 5部分区域 [0149] 6表面 [0150] 7表面层 [0151] 8铝氧化物(Al2O3) [0152] 9低价的钛氧化物(Ti2O3或TiO) [0153] 10铝(Al) [0154] 11厚度 [0155] 12排气处理单元 [0156] 13蜂窝体 [0157] 14壳体 [0158] 15钎焊区段 [0159] 16钎焊连接部 [0160] 17排气处理层 [0161] 18机动车 [0162] 19内燃机 [0163] 20排气管路 [0164] 21钎焊材料 [0165] 22热处理装置 [0166] 23接触部位 [0167] 24部件 [0168] 25氧 [0169] 26印刷膏 |
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