Procedimiento para la producción de una capa de óxidos sobre una hoja metálica, hoja con una capa de óxido, y cuerpo alveolar producido a partir de ella.

Cuerpo alveolar (1), en particular cuerpo de soporte de catalizador,

que contiene por lo menos una hoja metálica(2) a base de un acero resistente a la corrosión a altas temperaturas, teniendo la hoja (2) por lo menos en algunaszonas unos sitios de unión (5) y teniendo junto a sus superficies en cada caso una capa de óxidos (3) con unespesor (D) de 60 a 80 nm (nanómetros), de manera preferida de 70 a 75 nm.

Procedimiento para la producción de una capa de óxidos sobre una hoja metálica, hoja con una capa de óxido, y cuerpo alveolar producido a partir de ella.

El presente invento se refiere a la producción y al uso de una hoja metálica a base de un acero resistente a la corrosión a altas temperaturas, estando la hoja provista de una capa de óxido junto a sus superficies.

Desde hace mucho tiempo es conocido que se pueden emplear unas hojas metálicas en el caso de la producción de cuerpos alveolares, en particular para sistemas de gases de escape de motores de combustión interna. A causa de las altas temperaturas, en el caso de tales usos se emplean en la mayor parte de los casos unos aceros que contienen cromo y aluminio. Unas hojas típicas tienen un espesor de 20 a 180 μm (micrómetros) , en particular en el intervalo de 30 a 120 μm, y se producen mediante laminación. En particular, en el caso de la utilización de tales hojas para cuerpos alveolares metálicos y otros componentes destinados a la purificación de gases de escape, se deben establecer en cuanto a la superficie también unos requisitos especiales. La propiedad de la resistencia a la corrosión a altas temperaturas se establece precisamente a partir del hecho de que junto a la superficie de tales hojas se forma una capa protectora de óxidos, que en el caso de aceros que contienen aluminio se compone principalmente de un óxido de aluminio, en particular !-óxido de aluminio.

En general, los cuerpos alveolares producidos a partir de hojas metálicas, usados en sistemas de gases de escape, son revestidos con un material activo catalíticamente, que es aplicado en la forma de un denominado revestimiento producido por inmersión (en inglés washcoat) . Aquí, la capa protectora de óxidos situada sobre la hoja debe hacer posible adicionalmente una buena adhesión del revestimiento adicional. Finalmente, ha de tomarse en cuenta todavía otra problemática, a saber la de la técnica de unión, que en el caso de la producción de cuerpos alveolares a base de hojas metálicas es responsable de la estabilidad de los cuerpos alveolares. Unas experiencias adquiridas durante largos años han mostrado que en un cuerpo alveolar, que se produce a partir de hojas diversamente texturizadas (= estructuradas en relieve) no se deben unir entre sí todos los sitios de contacto entre las hojas, sino que son convenientes las uniones solamente en zonas escogidas, puesto que solamente de esta manera se pueden garantizar al mismo tiempo una estabilidad y una elasticidad altas en el caso de cargas térmicas alternas variables. Como técnica de unión entra en consideración en particular la soldadura dura, preferiblemente la soldadura en vacío a altas temperaturas. Sin embargo, las hojas metálicas a una alta temperatura se unen entre sí junto a sus sitios de contacto también dependiendo de diferentes parámetros mediante uniones por difusión. Esto puede ser aprovechado deliberadamente para la producción de uniones, pero también puede perturbar considerablemente, cuando precisamente determinadas zonas de contacto no deben de ser unidas entre sí. También para estos procesos desempeña un importante cometido la capa de óxidos sobre las hojas, puesto que en el caso de capas de óxidos muy gruesas no se pueden conseguir ni uniones por soldadura ni uniones por difusión, mientras que en el caso de unas capas de óxidos muy delgadas pueden resultar no solamente unas buenas uniones por soldadura sino también unas uniones por difusión también en todos los sitios de contacto.

Una misión del presente invento es mejorar por lo menos parcialmente las técnicas conocidas, debiendo ser indicada en particular una hoja metálica con una capa de óxidos que tiene unas apropiadas propiedades para la producción de un cuerpo alveolar, en particular para los usos descritos. Además, se debe de indicar un procedimiento para la producción de tales hojas. También un cuerpo alveolar producido a partir de tales hojas es objeto del presente invento.

Para resolver los problemas planteados por estas misiones sirven un cuerpo alveolar de acuerdo la reivindicación 1, una hoja de acuerdo con la reivindicación 11 así como un procedimiento para la producción de una capa de óxidos sobre una hoja de acuerdo con la reivindicación 12. Unas ventajosas formas de realización se indican en las reivindicaciones en cada caso dependientes.

Un cuerpo alveolar conforme al invento, en particular un cuerpo de soporte de catalizador, contiene por lo menos una hoja metálica a base de un acero resistente a la corrosión a altas temperaturas, teniendo la hoja unos sitios de unión por lo menos en algunas zonas. Esta hoja tiene junto a sus superficies en cada caso una capa de óxidos con un espesor de 60 a 80 nm (nanómetros) , de manera preferida de 70 a 75 nm.

Este intervalo de espesores se ha manifestado como especialmente favorable para la producción de cuerpos alveolares con las deseadas propiedades, en particular para el uso en instalaciones de gases de escape de vehículos automóviles. En tales cuerpos alveolares se estratifican y/o enrollan típicamente unas sobre otras típicamente unas hojas diversamente texturizadas, no debiendo la capa de óxidos, en lo posible, influir negativamente sobre las etapas mecánicas de producción. En el cuerpo alveolar estratificado o respectivamente enrollado existen unos sitios de contacto entre las hojas estratificadas o respectivamente enrolladas y/o entre las hojas y otras piezas componentes, por ejemplo un tubo de envoltura o un sensor envuelto con materiales metálicos. Mediante diferentes procedimientos conocidos, en algunas zonas, los sitios de contacto se pueden convertir en sitios de unión fijos, por ejemplo mediante la aplicación de un material de soldadura dura (en forma sólida o líquida) y un subsiguiente calentamiento. Las resultantes uniones producidas por soldadura dura no son empeoradas 2 10

esencialmente por una capa de óxidos con el espesor conforme al invento. Por otro lado, esta capa de óxidos impide que junto a unos sitios de contacto que no deben de ser unidos, al realizar el calentamiento del cuerpo alveolar se formen uniones por difusión indeseadas. Para esto, la capa de óxidos es suficientemente gruesa, de manera tal que se favorece en gran manera la deseada producción selectiva de sitios de unión a través de la capa de óxidos. Con esta finalidad, las dos superficies planas de la hoja (eventualmente, sin embargo, también solamente una de ellas) debe ser provista, por lo menos parcialmente – pero de manera preferida completamente – de la capa de óxidos aquí propuesta, pero en particular en cualquier caso en los sitios de contacto de las hojas contiguas en el marco de la producción del cuerpo alveolar.

Se prefiere que la hoja metálica esté compuesta a base de un acero con ciertas proporciones de cromo y aluminio, en particular de unos aceros con unos contenidos de aluminio de 1 a 5 % [tantos por ciento en peso]. Un contenido de aluminio hasta de 5 % es especialmente favorable para la resistencia a la corrosión a altas temperaturas, sin desventajas esenciales para las demás propiedades de una hoja.

La capa de óxidos se compone en lo esencial a base de un óxido de aluminio, en particular !-óxido de aluminio.

Conforme al invento, tiene una ventaja especial que la capa de óxidos posea sobre todas las superficies en el cuerpo alveolar un espesor casi uniforme con una tolerancia de menos que 10 %, de manera preferida de menos que 5 %. En el caso de la producción selectiva deliberada de sitios de unión y de la evitación deliberada de uniones en otras zonas, puede ser necesario que en todos los lugares junto a los sitios de contacto predominen unas condiciones similares, por lo cual es ventajosa una pequeña tolerancia de la capa de óxidos.

Para la producción de uniones por soldadura, se trata también de que un material de soldadura, que es aplicado por ejemplo en forma de un polvo en determinadas zonas, se pueda distribuir por fluencia a lo largo de una pequeña zona del medio ambiente, cuando se alcanza la temperatura de fusión. Las propiedades de fluencia y de mojadura de un material de soldadura sobre una superficie dependen no solamente de la capa de óxidos, sino también de la aspereza superficial del material utilizado. También influye la aspereza superficial sobre la probabilidad de una formación de uniones por difusión. Se ha manifestado como ventajosa una superficie relativamente áspera, con una aspereza superficial media de más que 0, 3 μm (micrómetros) . En el caso de los valores indicados... [Seguir leyendo]

1. Cuerpo alveolar (1) , en particular cuerpo de soporte de catalizador, que contiene por lo menos una hoja metálica

(2) a base de un acero resistente a la corrosión a altas temperaturas, teniendo la hoja (2) por lo menos en algunas zonas unos sitios de unión (5) y teniendo junto a sus superficies en cada caso una capa de óxidos (3) con un espesor (D) de 60 a 80 nm (nanómetros) , de manera preferida de 70 a 75 nm.

2. Cuerpo alveolar (1) de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque la hoja metálica (2) se compone de un acero con ciertas proporciones de cromo y aluminio, en particular con 1 a 5 % de aluminio.

3. Cuerpo alveolar (1) de acuerdo con la reivindicación 1 o 2, caracterizado porque la capa de óxidos (3) se compone en lo esencial a base de un óxido de aluminio, en particular !-óxido de aluminio.

4. Cuerpo alveolar (1) de acuerdo con una de las precedentes reivindicaciones, caracterizado porque la capa de óxidos (3) tiene sobre todas las superficies en el cuerpo alveolar (1) un espesor uniforme (D) con una tolerancia de menos que 10 %, de manera preferida de menos que 5 %.

5. Cuerpo alveolar (1) de acuerdo con una de las precedentes reivindicaciones, caracterizado porque la hoja (2) tiene en por lo menos una dirección de medición una aspereza superficial media (Ra) de más que 0, 3 μm (micrómetros) .

6. Cuerpo alveolar (1) de acuerdo con una de las precedentes reivindicaciones, caracterizado porque la hoja (2) es una hoja laminada y, por lo menos en la dirección de laminación (L) de manera preferida en la dirección de laminación (L) y también en la dirección transversal (Q) transversalmente a la dirección de laminación, tiene una aspereza superficial media (Ra) de más que 0, 3 μm, de manera preferida de más que 0, 5 μm, de manera especialmente preferida de alrededor de 0, 6 μm.

7. Cuerpo alveolar (1) de acuerdo con una de las precedentes reivindicaciones, caracterizado porque la capa de óxidos (3) se compone de unas nanopartículas, que están aplicadas sobre las superficies de las hojas.

8. Cuerpo alveolar (1) de acuerdo con una de las precedentes reivindicaciones, caracterizado porque los sitios de unión (5) se producen por soldadura dura, en particular por soldadura en vacío a alta temperatura.

9. Cuerpo alveolar (1) de acuerdo con la reivindicación 8, caracterizado porque las zonas no soldadas situadas fuera de los sitios de unión (5) no están unidas entre sí o solo están unidas débilmente mediante uniones por difusión.

10. Cuerpo alveolar (1) de acuerdo con la reivindicaciones 1 hasta 7, caracterizado porque la capa de óxidos (3) ha sido eliminada total o parcialmente en zonas parciales (9) en torno a sitios de unión (5) o respectivamente no ha sido aplicada y allí están presentes unas uniones por difusión (10) .

11. Cuerpo alveolar (1) de acuerdo con una de las precedentes reivindicaciones, estando caracterizado el cuerpo alveolar (1) porque está provisto de un revestimiento adicional (6) sobre las capas de óxidos (3) , en particular un denominado revestimiento producido por inmersión y/o materiales activos catalíticamente.

12. Hoja (2) para la producción de un cuerpo alveolar metálico (1) en particular un cuerpo de soporte de catalizador, estando caracterizada la hoja (2) porque tiene sobre sus dos superficies una capa de óxidos (3) con un espesor (D) comprendido entre 60 y 80 nm (nanómetros) , de manera preferida entre 70 y 75 nm.

13. Procedimiento para la producción de una capa de óxidos con un espesor (D) de 60 a 80 nm (nanómetros) sobre una hoja de acero (2) resistente a la corrosión a altas temperaturas, que contiene aluminio, caracterizado porque la hoja (2) es mantenida en aire como atmósfera circundante durante entre 4 y 8 s (segundos) de manera preferida durante aproximadamente 6 s, a unas temperaturas comprendidas entre 750º y 800º C.

14. Procedimiento para la producción de una capa de óxidos con un espesor (D) de 60 a 80 nm (nanómetros) sobre una hoja de acero (2) resistente a la corrosión a altas temperaturas, que contiene aluminio, caracterizado porque la hoja (2) es revestida con unas nanopartículas, de manera preferida a base de un óxido de aluminio.