HOJA METÁLICA PARA FABRICAR CUERPOS DE NIDO DE ABEJA Y CUERPO DE NIDO DE ABEJA FABRICADO CON ELLA.

Hoja (2) para fabricar un cuerpo de nido de abeja metálico (1),

especialmente un cuerpo de soporte de catalizador, caracterizada porque la hoja (2) es de un material resistente a altas temperaturas y presenta en sus dos superficies, en al menos una dirección de medida, una rugosidad superficial media (Ra) de más de 0,3 μm (micrómetros), presentando la hoja (2) un material de base metálico y teniendo en sus dos superficies una capa de óxido (3) con un espesor (D) comprendido entre 60 y 80 nm (nanómetros), refiriéndose la rugosidad superficial (Ra) al material de base metálico de la hoja (2) y siendo uniforme el espesor (D) en ambas superficies con una tolerancia de menos de 10%

La presente invención concierne a la fabricación y utilización de una hoja metálica de un acero resistente a la corrosión a alta temperatura, especialmente la utilización en componentes de depuración de gases de escape de motores de combustión interna, preferiblemente en vehículos automóviles.

Se sabe desde hace bastante tiempo que se utilizan hojas metálicas para la fabricación de cuerpos de nido de abeja, especialmente para sistemas de gases de escape de motores de combustión interna. A causa de las altas temperaturas en tales usos, se utilizan casi siempre aceros con contenido de cromo y de aluminio. Las hojas típicas tienen un espesor de 20 a 180 μm (micrómetros), especialmente en el intervalo de 30 a 120 μm, y se fabrican por laminación. Especialmente cuando tales hojas se emplean para cuerpos de nido de abeja metálicos y otros componentes de depuración de gases de escape, se tienen que imponer también requisitos especiales a la superficie.

La propiedad de resistencia a la corrosión a alta temperatura resulta precisamente del hecho de que en la superficie de tales hojas se forma una capa protectora de óxido que, en el caso de aceros con contenido de aluminio, consiste principalmente en óxido de aluminio, especialmente óxido de γ-aluminio (óxido de gamma-aluminio). En general, los cuerpos de nido de abeja fabricados con hojas metálicas se revisten en sistemas de gases de escape con un material catalíticamente activo que se aplica en forma de un llamado revestimiento por lavado. La superficie de la hoja tiene que hacer posible aquí, además, una buena adherencia del revestimiento adicional.

Por último, hay que tener en cuenta todavía una problemática adicional, concretamente la técnica de unión que, en el caso de la fabricación de cuerpos de nido de abeja a base de hojas metálicas, es responsable de la estabilidad de los cuerpos de nido de abeja. Experiencias de largos años han demostrado que en un cuerpo de nido de abeja que se fabrique a base de hojas estructuradas de maneras diferentes no todos los sitios de contacto entre las hojas deberán unirse uno con otro, sino que las uniones son convenientes solamente en zonas seleccionadas, ya que únicamente de esta manera se puede garantizar al mismo tiempo una alta estabilidad y elasticidad bajo cargas térmicas alternativas. Como técnica de unión entra en consideración especialmente la soldadura dura, preferiblemente soldadura en vacío a alta temperatura. Sin embargo, dependiendo de diferentes parámetros, las hojas metálicas se unen también a alta temperatura en sus sitios de contacto por medio de uniones de difusión. Esto puede aprovecharse deliberadamente para la obtención de uniones, pero puede tener también un considerable efecto perturbador cuando justamente algunas zonas de contacto determinadas no deban unirse una con otra. Para estas operaciones juega un papel importante la constitución de la superficie de las hojas.

El documento DE-A1-4403500 describe una hoja revestible con zeolita para un cuerpo de nido de abeja que es adecuado para la depuración de gases de escape en vehículos automóviles con motores de combustión. La hoja tiene aquí una rugosidad superficial media (valor de rugosidad media Ra) de 2 a 4 μm, ascendiendo su profundidad de rugosidad promediada Rz a al menos 0,2 μm. Esta rugosidad viene determinada aquí por la capa de óxido, de modo que ésta no es uniformemente gruesa.

El documento EP-A1-1251250 revela una hoja para la fabricación de un cuerpo de nido de abeja para el tratamiento posterior de gases de escape con una rugosidad comprendida entre 2 y 5 μm. La rugosidad está prevista aquí con la finalidad de que pueda mantenerse en reserva un lubricante para el proceso de mecanización de la hoja.

El documento EP-A1-0392203 revela una hoja metálica a base de hierro-cromo-aluminio para uso como material de soporte para catalizadores, especialmente en la tecnología de los vehículos automóviles, la cual presenta una rugosidad de más de 0,3 μm. Se prefiere en este caso que se limite una formación de óxido durante el proceso de fabricación de las hojas hasta el punto de que se presente un aumento de masa relativo por oxidación de menos de 10%.

El problema de la presente invención consiste en indicar una hoja metálica con una constitución superficial que presente propiedades mejoradas para la fabricación de un cuerpo de nido de abeja, especialmente para los usos descritos. Además, son también objeto de la presente invención los cuerpos de nido de abeja fabricados con tales hojas.

Sirven para resolver estos problemas una hoja según la reivindicación 1 y un cuerpo de nido de abeja según la reivindicación 8. Ejecuciones ventajosas están indicadas en las respectivas reivindicaciones subordinadas.

Una hoja según la invención consiste en un material resistente a alta temperatura y presenta una elevada rugosidad superficial, concretamente una rugosidad superficial media de más de 0,3 μm.

La hoja presenta también un material de base metálico y, sobre sus dos superficies, una capa de óxido con un espesor comprendido entre 60 y 80 nm (nanómetros), refiriéndose la rugosidad superficial (Ra) al material de base metálico de la hoja y siendo uniforme el espesor en ambas superficies con una tolerancia de menos de 10%.

Para la obtención de uniones de soldadura es importante, entre otras cosas, que el material de soldadura, que se aplica, por ejemplo, en forma de polvo en determinadas zonas, se pueda distribuir por flujo sobre una pequeña zona del entorno cuando se alcance la temperatura de fusión. Las propiedades de flujo y humectación de un material de soldadura sobre una superficie depende fuertemente de la rugosidad superficial del material empleado. La rugosidad superficial influye también sobre la probabilidad de una formación de uniones por difusión. Ha demostrado ser ventajosa una superficie relativamente rugosa con una rugosidad superficial media de más de 0,3 μm. Los valores de rugosidad indicados consisten en valores medios aritméticos de la rugosidad, abreviada generalmente con Ra, tal como éstos son medidos según el procedimiento de cortes de palpación. Este procedimiento se describe, por ejemplo, en el artículo “Rauheitsmessung an gewalzten Feinblechen” de la revista “Stahl und Eisen 109” (año 1989, No. 12; páginas 589 y 590).

La rugosidad superficial aquí indicada se presenta especialmente allí donde existen uniones de soldadura y/o sitios de contacto de hojas contiguas en el cuerpo de nido de abeja. La rugosidad superficial viene determinada también por el material de la hoja o su tratamiento mecánico, ya que no se considera aquí especialmente la rugosidad de revestimientos o capas existentes sobre la hoja. Por consiguiente, si se construye la hoja (y/o el cuerpo de nido de abeja) con un revestimiento/capa, es relevante la rugosidad superficial de la propia hoja (es decir, por ejemplo, del material de base metálico).

En relación con la presente invención son especialmente adecuadas unas hojas laminadas cuya rugosidad superficial en la dirección de laminación y/o en la dirección transversal a ella presenta un valor de rugosidad superficial media de más de 0,3 μm, preferiblemente más de 0,5 μm y de manera especialmente preferida más de 0,6 μm. Con estas rugosidades se obtienen propiedades especialmente favorables para la elaboración, soldadura y prevención de uniones por difusión y para la resistencia a la corrosión a alta temperatura. Un límite superior para la rugosidad está en aproximadamente 0,8 a 1 μm, puesto que en superficies muy rugosas el material de soldadura ya no fluye ni humecta en medida suficiente. Para conseguir una humectación correspondiente con (especialmente) polvo de material de soldadura y, al mismo tiempo, suprimir más tarde con seguridad una unión por difusión, se prefiere que la rugosidad superficial (eventualmente en ambas direcciones de medida) esté en el intervalo de 0,53 a 0,68 μm.

Una hoja según la invención tiene también en cada una de sus superficies una capa de óxido con un espesor de 60 a 80 nm (nanómetros), preferiblemente 70 a 75 nm. Este intervalo de espesores ha demostrado ser especialmente favorable para la fabricación de cuerpos de nido de abeja con las propiedades deseadas, especialmente para uso en instalaciones de gases de escape de vehículos automóviles. En tales cuerpos de nido de abeja se procede típicamente a estratificar hojas de estructuración diferente en capas dispuestas una sobre otra y/o a enrollar... [Seguir leyendo]

1. Hoja (2) para fabricar un cuerpo de nido de abeja metálico (1), especialmente un cuerpo de soporte de catalizador, caracterizada porque la hoja (2) es de un material resistente a altas temperaturas y presenta en sus dos superficies, en al menos una dirección de medida, una rugosidad superficial media (Ra) de más de 0,3 μm (micrómetros), presentando la hoja (2) un material de base metálico y teniendo en sus dos superficies una capa de óxido (3) con un espesor (D) comprendido entre 60 y 80 nm (nanómetros), refiriéndose la rugosidad superficial (Ra) al material de base metálico de la hoja (2) y siendo uniforme el espesor (D) en ambas superficies con una tolerancia de menos de 10%.

2. Hoja (2) según la reivindicación 1, caracterizada porque la hoja (2) es una hoja laminada y presenta al menos en dirección transversal (Q), transversalmente a la dirección de laminación (L), preferiblemente en la dirección transversal (Q) y en la dirección de laminación (L) una rugosidad superficial media (Ra) de más de 0,3 μm, preferiblemente más de 0,5 μm y de manera especialmente preferida alrededor de 0,6 μm.

3. Hoja (2) según la reivindicación 1 ó 2, caracterizada porque la capa de óxido (3) presenta un espesor (D) comprendido entre 70 y 75 nm.

4. Hoja (2) según la reivindicación 1, 2 ó 3, caracterizada porque la hoja metálica (2) consiste en un acero resistente a la corrosión a alta temperatura con proporciones de cromo y aluminio, especialmente con 1 a 5% de aluminio.

5. Hoja (2) según la reivindicación 4, caracterizada porque el material de base contiene 14 a 25% de cromo y 3 a 5% de aluminio, consistiendo especialmente en los materiales 1.4767 o 1.4725 según la clase de aceros alemana.

6. Hoja (2) según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque la capa de óxido (3) consiste sustancialmente en óxido de aluminio, especialmente óxido de γ-aluminio.

7. Hoja (2) según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque la capa de óxido (3) presenta en ambas superficies un espesor uniforme (D) con una tolerancia de menos de 5%.

8. Cuerpo de nido de abeja (1) que contiene varios estratos de al menos una hoja (2) según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque se han producido tan solo selectivamente, en zonas predeterminadas, unos sitios de unión (5) entre estratos de hoja contiguos mediante soldadura dura, especialmente soldadura en vacío a alta temperatura.

9. Cuerpo de nido de abeja (1) según la reivindicación 8, caracterizado porque ciertas zonas no soldadas que se tocan una a otra y están situadas fuera de los sitios de unión (5) no están unidas una con otra mediante uniones por difusión o solo están débilmente unidas con uniones de esta clase.

10. Cuerpo de nido de abeja (1) según cualquiera de las reivindicaciones 8 ó 9, caracterizado porque el cuerpo de nido de abeja (1) está provisto de un revestimiento adicional (6), especialmente un llamado revestimiento por lavado y/o materiales catalíticamente activos.

11. Uso de una hoja de las características de la reivindicación 2 con una rugosidad superficial media (Ra) de 0,6 μm a 0,8 μm para fabricar un cuerpo de nido de abeja soldado, especialmente con una capa de óxido (3) de un espesor

(D) comprendido entre 60 y 80 nm (nanómetros), preferiblemente entre 70 y 75 nm, sobre sus dos superficies.