CN110314709B - 电加热型催化剂用载体 - Google Patents

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Abstract

本发明提供能够一种有效地抑制基底层产生裂纹的电加热型催化剂用载体，具备：蜂窝结构体，其具有区划形成多个隔室的多孔质的间隔壁及位于最外周的外周壁，这些隔室形成为流体的流路、且从作为流体的流入侧的端面的流入端面延伸至作为流体的流出侧的端面的流出端面；一对电极层，它们配置于所述蜂窝结构体的外周壁；以及一对电极部，各电极层形成为沿着所述蜂窝结构体的隔室延伸的方向延伸的带状，并配置成：在与所述隔室延伸的方向正交的截面中，所述一对电极层隔着所述蜂窝结构体的中心而对置，各电极层借助具有导电性且彼此分离的2个以上的基底层而与各电极部电连接，各电极部具有2个以上的电极，各电极固定于所述基底层的外表面。

Description

电加热型催化剂用载体
技术领域
本发明涉及电加热型催化剂用载体。特别涉及如下电加热型催化剂用载体，其具有蜂窝结构体、电极层以及电极部，该电极层和该电极部借助基底层而电连接，该电加热型催化剂用载体能够有效地抑制基底层产生裂纹。
背景技术
以往，在以堇青石、碳化硅为材料的蜂窝结构体担载有催化剂的部件被用于从汽车发动机排出的废气中的有害物质的处理(参见专利文献1)。这种蜂窝结构体通常具有柱状的蜂窝结构体，该蜂窝结构体具有区划形成多个隔室的间隔壁，这些隔室形成为废气的流路、且从一个底面延伸至另一个底面。
在利用担载于蜂窝结构体的催化剂对废气进行处理的情况下，需要使催化剂升温至规定的温度，但是，以往，在发动机启动时，由于催化剂温度低，所以产生无法将废气充分净化的问题。因此，开发出了被称为电加热催化器(EHC)的系统，该系统将电极配置于由导电性陶瓷构成的蜂窝结构体，通过通电而使蜂窝结构体本身发热，由此，在发动机启动前或发动机启动时使得担载于蜂窝结构体的催化剂升温至活化温度。
例如，专利文献1中提出了如下蜂窝结构体，该蜂窝结构体是催化剂载体，并且通过施加电压还作为加热器而发挥作用，能够抑制施加有电压时的温度分布的不均。具体而言，提出有如下方案：在柱状的蜂窝结构体的侧面将一对电极部配置为沿着蜂窝结构体的隔室延伸的方向而延伸的带状，在与隔室延伸的方向正交的截面中，相对于一对电极部中的另一个电极部，将一对电极部中的一个电极部配置于隔着蜂窝结构体的中心的相反侧，由此抑制施加有电压时的温度分布的不均。
为了使蜂窝结构体满足充分的通电性能，需要使电极部相对于蜂窝结构体而充分接合。专利文献2中，作为其对策之一而公开了如下技术：为了避免电极层与电极部的金属电极界面的裂纹或破裂、且为了热膨胀差的缓和，在电极层与金属电极之间形成基底层。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：国际公开第2013/146955号
专利文献2：日本特许第5246337号公报
发明内容
但是，当在供金属电极固定的整个范围形成有基底层时，存在如下问题：在固定有金属电极的基底层与未固定有金属电极的基底层之间产生温差，从而导致基底层产生裂纹。如果基底层产生裂纹，则有可能导致基底层因使用中的汽车振动而剥落、或者电流未如预期那样流通，另外，在外观方面也不够理想。因此，需要保持作为基底层的使得热膨胀差缓和的功能，并且，需要使温差缓和而防止基底层的裂纹。
本发明是考虑到以上问题而完成的，其课题在于，对于具有蜂窝结构体、电极层以及电极部、且该电极层和该电极部借助基底层而电连接的电加热型催化剂用载体，有效地抑制基底层产生裂纹。
本发明的发明人进行了潜心研究，结果发现：通过对基底层的形状、配置等进行控制而能够解决上述课题。即，以如下方式限定了本发明。
(1)一种电加热型催化剂用载体，其特征在于，具备：
蜂窝结构体，该蜂窝结构体具有多孔质的间隔壁、以及位于最外周的外周壁，所述间隔壁区划形成多个隔室，这些隔室形成为流体的流路、且从作为流体的流入侧的端面的流入端面延伸至作为流体的流出侧的端面的流出端面；
一对电极层，该一对电极层配置于所述蜂窝结构体的外周壁；以及
一对电极部，
各电极层形成为沿着所述蜂窝结构体的隔室延伸的方向延伸的带状，并配置成：在与所述隔室延伸的方向正交的截面中，所述一对电极层隔着所述蜂窝结构体的中心而对置，各电极层借助具有导电性且彼此分离的2个以上的基底层而与各电极部电连接，
各电极部具有2个以上的电极，各电极固定于所述基底层的外表面。
(2)根据(1)所述的电加热型催化剂用载体，其特征在于，各基底层与所述电极的接触面为圆形，基底层间的中心间距A和各基底层的直径B满足B/A≤0.9的关系。
(3)根据(2)所述的电加热型催化剂用载体，其特征在于，基底层间的中心间距A和各基底层的直径B满足B/A≤0.7的关系。
(4)根据(1)所述的电加热型催化剂用载体，其特征在于，各基底层与所述电极的接触面为矩形，基底层间的中心间距A和各基底层的长边C满足C/A≤0.9的关系。
(5)根据(4)所述的电加热型催化剂用载体，其特征在于，基底层间的中心间距A和各基底层的长边C满足C/A≤0.7的关系。
(6)一种电加热型催化剂用载体，其特征在于，具备：
蜂窝结构体，该蜂窝结构体具有多孔质的间隔壁、以及位于最外周的外周壁，所述间隔壁区划形成多个隔室，这些隔室形成为流体的流路、且从作为流体的流入侧的端面的流入端面延伸至作为流体的流出侧的端面的流出端面，；
一对电极层，该一对电极层配置于所述蜂窝结构体的外周壁；以及
一对电极部，
各电极层形成为沿着所述蜂窝结构体的隔室延伸的方向延伸的带状，并配置成：在与所述隔室延伸的方向正交的截面中，所述一对电极层隔着所述蜂窝结构体的中心而对置，各电极层借助具有导电性且彼此分离的2个以上的基底层而与各电极部电连接，
各电极部具有2个以上的电极，所述电极借助固定层而固定于所述基底层的外表面。
(7)根据(6)所述的电加热型催化剂用载体，其特征在于，各基底层与所述电极的接触面为圆形，基底层间的中心间距A和各基底层的直径B满足B/A≤0.9的关系。
(8)根据(7)所述的电加热型催化剂用载体，其特征在于，基底层间的中心间距A和各基底层的直径B满足B/A≤0.7的关系。
(9)根据(6)所述的电加热型催化剂用载体，其特征在于，各基底层与所述电极的接触面为矩形，基底层间的中心间距A和各基底层的长边C满足C/A≤0.9的关系。
(10)根据(9)所述的电加热型催化剂用载体，其特征在于，基底层间的中心间距A和各基底层的长边C满足C/A≤0.7的关系。
(11)根据(6)～(10)中任一项所述的电加热型催化剂用载体，其特征在于，所述基底层的表面粗糙度Ra为3μm以上。
根据本发明，对于具有蜂窝结构体、电极层以及电极部、且该电极层和该电极部借助基底层而电连接的电加热型催化剂用载体而言，能够有效地抑制基底层产生裂纹。
附图说明
图1是示出本发明中的蜂窝结构体的一个例子的图。
图2是本发明的一个实施方式的电加热型催化剂用载体的截面图。
图3是示出本发明的一个实施方式中的基底层的配置的图。
图4是示出本发明的另一实施方式中的基底层的配置的图。
图5是示出本发明的一个实施方式中的电极部的固定状态的图。
图6是示出本发明的另一实施方式中的电极部的固定状态的图。
附图标记说明
10…蜂窝结构体，11…间隔壁，12…隔室，13a、13b…电极层，14a、14b…电极部，15…电极，16…基底层，17…固定层。
具体实施方式
以下，参照附图，对本发明的电加热型催化剂用载体的实施方式进行说明，但不应限定于此而对本发明进行解释，只要未脱离本发明的范围，则可以基于本领域技术人员的知识而施加各种各样的变更、修正、改良。
(1.蜂窝结构体)
图1是示出本发明中的蜂窝结构体的一个例子的图。例如，蜂窝结构体10具有：多孔质的间隔壁11，其区划形成多个隔室12，这些隔室12形成为流体的流路、且从作为流体的流入侧的端面的流入端面延伸至作为流体的流出侧的端面的流出端面；以及位于最外周的外周壁。对于隔室12的数量、配置、形状等以及间隔壁11的厚度等并未施加限制，可以根据需要适当地进行设计。
只要蜂窝结构体10具有导电性，则对其材质并未特别限制，可以使用金属、陶瓷等。特别是根据兼顾耐热性和导电性的观点，蜂窝结构体10的材质优选以硅－碳化硅复合材料或碳化硅为主成分，更优选为硅－碳化硅复合材料或碳化硅。还可以配合硅化钽(TaSi2)、硅化铬(CrSi2)，以便降低蜂窝结构体的电阻率。蜂窝结构体10以硅－碳化硅复合材料为主成分是指：蜂窝结构体10含有蜂窝结构体整体的90质量％以上的硅－碳化硅复合材料(合计质量)。此处，硅－碳化硅复合材料含有作为骨料的碳化硅粒子、以及作为使得碳化硅粒子结合的结合材料的硅，优选地，多个碳化硅粒子在碳化硅粒子间形成有细孔、且借助硅而结合。另外，蜂窝结构体10以碳化硅为主成分是指：蜂窝结构体10含有蜂窝结构体整体的90质量％以上的碳化硅(合计质量)。
蜂窝结构体10的电阻率只要根据施加的电压而适当地设定即可，并未特别限制，例如可以设为0.001Ωcm～200Ω·cm。在用于64V以上的高电压时，可以设为2Ω·cm～200Ω·cm，典型地可以设为5Ω·cm～100Ω·cm。另外，在用于低于64V的低电压时，可以设为0.001Ω·cm～2Ω·cm，典型地可以设为0.001Ω·cm～1Ω·cm，更典型地可以设为0.01Ω·cm～1Ω·cm。
蜂窝结构体10的间隔壁11的气孔率优选为35％～60％，更优选为35％～45％。如果气孔率不足35％，则有时烧成时的变形会增大。如果气孔率超过60％，则有时蜂窝结构体的强度降低。气孔率是利用水银孔率计测定所得的值。
蜂窝结构体10的间隔壁11的平均细孔径优选为2μm～15μm，更优选为4μm～8μm。如果平均细孔径小于2μm，则有时电阻率变得过大。如果平均细孔径大于15μm，则有时电阻率变得过小。平均细孔径是利用水银孔率计测定所得的值。
对于与隔室12的流路方向正交的截面中的隔室12的形状并未施加限制，但优选为四边形、六边形、八边形、或者这些形状的组合。其中，优选为正方形以及六边形。通过使隔室形状形成为上述形状，从而，废气流经蜂窝结构体10时的压力损失变小，催化剂的净化性能优异。
蜂窝结构体10的外形只要为柱状即可，并未特别限定，例如可以设为底面为圆形的柱状(圆柱形状)、底面为椭圆形的柱状、底面为多边形(四边形、五边形、六边形、七边形、八边形等)的柱状等形状。另外，关于蜂窝结构体10的大小，根据提高耐热性(防止在外周侧壁的周向上产生裂纹)的观点，底面的面积优选为2000mm2～20000mm2，更优选为4000mm2～10000mm2。另外，根据提高耐热性(防止在外周侧壁产生与中心轴向平行的裂纹)的观点，蜂窝结构体10的轴向长度优选为50mm～200mm，更优选为75mm～150mm。
另外，通过将催化剂担载于蜂窝结构体10，能够将蜂窝结构体10用作催化剂用载体。
可以基于公知的蜂窝结构体的制造方法中的蜂窝结构体的制作方法来进行蜂窝结构体的制作。例如，首先，在碳化硅粉末(碳化硅)中添加金属硅粉末(金属硅)、粘合剂、表面活性剂、造孔材料以及水等而制作成型原料。相对于碳化硅粉末的质量与金属硅的质量的合计值，金属硅的质量优选为10质量％～40质量％。碳化硅粉末中的碳化硅粒子的平均粒径优选为3μm～50μm，更优选为3μm～40μm。金属硅粉末中的金属硅粒子的平均粒径优选为2μm～35μm。碳化硅粒子以及金属硅粒子的平均粒径是指：通过激光衍射法对粒度的频率分布进行测定时的、体积基准下的算术平均粒径。碳化硅粒子为构成碳化硅粉末的碳化硅的微粒，金属硅粒子为构成金属硅粉末的金属硅的微粒。另外，以上是将蜂窝结构体的材质设为硅－碳化硅系复合材料时的成型原料的配合，在将蜂窝结构体的材质设为碳化硅的情况下，不添加金属硅。
作为粘合剂，可以举出甲基纤维素、羟丙基甲基纤维素、羟丙氧基纤维素、羟乙基纤维素、羧甲基纤维素以及聚乙烯醇等。这些粘合剂中，优选同时使用甲基纤维素和羟丙氧基纤维素。当碳化硅粉末以及金属硅粉末的合计质量设为100质量份时，粘合剂的含量优选为2.0质量份～10.0质量份。
当碳化硅粉末以及金属硅粉末的合计质量设为100质量份时，水的含量优选为20质量份～60质量份。
作为表面活性剂，可以使用乙二醇、糊精、脂肪酸皂以及多元醇等。可以单独使用1种上述表面活性剂，也可以组合使用2种以上的上述表面活性剂。当碳化硅粉末以及金属硅粉末的合计质量设为100质量份时，表面活性剂的含量优选为0.1质量份～2.0质量份。
作为造孔材料，只要在烧成后形成气孔即可，并未特别限定，例如可以举出石墨、淀粉、发泡树脂、吸水性树脂以及硅胶等。当碳化硅粉末以及金属硅粉末的合计质量设为100质量份时，造孔材料的含量优选为0.5质量份～10.0质量份。造孔材料的平均粒径优选为10μm～30μm。如果造孔材料的平均粒径小于10μm，则有时无法充分形成气孔。如果造孔材料的平均粒径大于30μm，则有时在成型时会将口模堵塞。造孔材料的平均粒径是指：通过激光衍射法对粒度的频率分布进行测定时的、体积基准下的算术平均粒径。在造孔材料为吸水性树脂的情况下，造孔材料的平均粒径为吸水后的平均粒径。
接下来，对得到的成型原料进行混炼而形成坯料，然后，对坯料进行挤出成型而制作蜂窝结构体。在挤出成型时，可以使用具有所需的整体形状、隔室形状、间隔壁厚度、隔室密度等的口模。接下来，优选对得到的蜂窝结构体进行干燥。在蜂窝结构体的中心轴向长度并非所需长度的情况下，可以将蜂窝结构体的两个底部切断而形成为所需长度。
(2.电极层)
如图2所示，本实施方式中的蜂窝结构体10在其外周壁配置有一对电极层13a、13b，各电极层13a、13b形成为沿着蜂窝结构体10的隔室12延伸的方向延伸的带状。另外，在与隔室12延伸的方向正交的蜂窝结构体10的截面中，一对电极层13a、13b配置成：隔着蜂窝结构体10的中心而对置。根据该结构，当对蜂窝结构体10施加有电压时，能够抑制在蜂窝结构体10内流动的电流的偏流，从而能够抑制蜂窝结构体10内的温度分布的不均。
电极层13a、13b由具有导电性的材料形成。电极层13a、13b优选以碳化硅粒子以及硅为主成分，更优选除了通常含有的杂质以外以碳化硅粒子以及硅为原料而形成电极层。此处，“以碳化硅粒子以及硅为主成分”是指：碳化硅粒子与硅的合计质量为电极层整体的质量的90质量％以上。这样，将电极层13a、13b设为以碳化硅粒子以及硅为主成分，从而，使得电极层13a、13b的成分和蜂窝结构体10的成分成为相同成分或相近成分(蜂窝结构体的材质为碳化硅的情况)。因此，电极层13a、13b与蜂窝结构体的热膨胀系数为相同值或相近值。另外，由于材质相同或相近，所以电极层13a、13b与蜂窝结构体10的接合强度也得到提高。因此，即便热应力作用于蜂窝结构体，也能够防止电极层13a、13b从蜂窝结构体10剥落、或者电极层13a、13b与蜂窝结构体10的接合部分破损。
另外，如图2所示，蜂窝结构体10具备一对电极部14a、14b。蜂窝结构体10借助电极层13a、13b、基底层16而与各电极部14a、14b电连接。此处，各电极部14a、14b分别具有2个以上的电极15(一并参照图3)，各电极固定于基底层16的外表面。由此，当电极部14a、14b借助电极层13a、13b施加电压时，实现了通电而能够利用焦耳热使蜂窝结构体10发热。因此，蜂窝结构体10可以优选用作加热器。施加的电压优选为12V～900V，更优选为64V～600V，不过，施加的电压可以适当变更。
(3.基底层)
基底层16具有导电性。基底层16可以通过喷涂而形成于电极层13a、13b的表面上，并形成为近似平板状(具体而言，沿着电极层13a、13b的外侧表面的弯曲状)。基底层16设置于电极层13a、13b的外侧表面的一部分。基底层16可以由具有电极层13a、13b的热膨胀率(电极层13a、13b的线膨胀系数较小。)与电极15的热膨胀率(电极部14a、14b的线膨胀系数较大。)之间的热膨胀率的金属材料(例如NiCr系材料)构成，具有将电极层13a、13b与电极15之间产生的热膨胀差吸收的功能。
此处，重要的是：在电极层13a、13b各自的表面形成彼此分离的2个以上的基底层。如上所述，在基底层形成于供电极固定的整个范围的情况下，存在如下问题：在固定有电极的基底层与未固定有电极的基底层之间产生温差，从而导致基底层产生裂纹。因此，并非在供电极15固定的整个范围形成基底层，而是分别在对电极15进行固定所需的范围设置基底层而使得基底层彼此分离，由此，固定有电极的基底层与未固定有电极的基底层之间的温差得到缓和，能够有效地抑制基底层的裂纹。
应予说明，图2中示出了在电极层13a、13b的外侧表面分别形成有2个基底层16的实施方式，不过，只要基底层16以彼此分离的方式形成有2个以上即可，其数量并未限制，可以在对电极15进行固定所需的范围内适当地设定。
只要基底层16遍及对电极15进行固定所需的范围地形成即可，其形状并未限制，根据生产率以及实用性的观点，优选为圆形或矩形。
图3是示出与图2的截面正交的方向上的、电加热型催化剂用载体的外周表面上的结构的图。另外，为了方便说明，并未对电极部14a、14b以及电极15进行图示。在基底层16为圆形的情况下，基底层间的中心间距A和各基底层的直径B优选满足B/A≤0.9的关系。此处，基底层间的中心间距A是指：相邻的基底层16的圆心间的距离。通过将B/A设为0.9以下而能够使得基底层彼此充分分离，从而固定有电极的基底层与未固定有电极的基底层之间的温差进一步得到缓和。根据该观点，B/A更优选为0.7以下。
图4是相对于图3中的实施方式而将基底层16的形状变更为矩形的图。在基底层16为矩形的情况下，基底层间的中心间距A和各基底层的长边C优选满足C/A≤0.9的关系。此处，基底层间的中心间距A是指：相邻的基底层16各自的对角线的交点间的距离。通过将C/A设为0.9以下而能够使得基底层彼此充分分离，从而固定有电极的基底层与未固定有电极的基底层之间的温差进一步得到缓和。根据该观点，C/A更优选为0.7以下。
另外，可以以兼顾电极层13a、13b与电极15之间的热应力的降低以及通电效率的提高的方式来设定基底层16的厚度。
并且，如后所述，在借助固定层17而将电极15固定于基底层16的外表面的情况下，根据获得固定层17与基底层16的接合强度的观点，基底层16的表面粗糙度Ra优选为3μm以上。
(4.电极部)
电极部14a、14b可以使用金属、陶瓷等。作为金属，并未加以限定，根据获得容易度的观点，银、铜、镍、金、钯、硅等具有代表性。也可以使用碳。作为陶瓷，并未加以限定，可以举出含有Si、Cr、B、Fe、Co、Ni、Ti、Ta中的至少一种的陶瓷，例如碳化硅、硅化铬、碳化硼、硼化铬、硅化钽。也可以对金属和陶瓷进行组合而制成复合材料。
电极部14a、14b具有2个以上的电极15，各电极15固定于基底层16的外表面。此处，电极15可以通过焊接而固定于基底层16，也可以如后所述那样借助通过喷涂形成的固定层17而固定于基底层16(参照图6)。
图5所示的实施方式中，电极部14a、14b分别具有3个梳状电极15，各电极15分别固定于2个基底层16。由此，梳状电极15与电极层13a、13b的电连接借助彼此分离的2个以上的基底层16来实现。
应予说明，本实施方式中，电极成型为梳状，不过，只要能够固定于基底层并与电极层电连接即可，可以采用任何形状。
(5.固定层)
本发明的另一实施方式中，电极15借助固定层17而固定于基底层16的外表面(参照图6)。固定层17与电极15以及基底层16的双方接合，由此，电极层13a及13b与电极部14a及14b电连接。应予说明，这种情况下，可以经由固定层而导电，因此，电极15可以不与基底层16直接接触。
固定层17由具有电极15的热膨胀率与基底层16的热膨胀率之间的热膨胀率的金属材料(例如NiCr系材料、CoNiCr系材料)构成，且具有导电性。固定层17设置成分散存在于梳状电极15以及基底层16的表面上的多处部位，并与梳状电极15以及基底层16在局部接合。另外，图6的实施方式中，固定层17的表面积小于基底层16的表面积。
各固定层17分别以半球状形成于梳状电极15以及基底层16的表面上。各固定层17分别具有大于各梳状电极15的线宽x的直径。各固定层17分别形成为：其顶点位于梳状电极15的中心线上，由此将梳状电极15和基底层16的隔着梳状电极15而位于与梳状电极15的长度方向正交的方向上的两侧的表面部位彼此连结。即，各固定层17分别与梳状电极15接合，并且，与基底层16的隔着该梳状电极15而位于与梳状电极15的长度方向正交的方向上的两侧的表面部位的双方接合。
面对与梳状电极15的长度方向正交的方向的侧面的两侧均被固定层17覆盖。借助固定层17而实现的梳状电极15与基底层16的接合，通过从载置于基底层16上的电极部14a或14b的上方朝向梳状电极15的中心对固定层17进行喷涂来实现。
在电极部14a或14b的每一条梳状电极15分别设置有多个(图6中为2处)固定层17，这些固定层17配置于彼此分离的位置。各梳状电极15分别在多个彼此分离的位置处在局部与固定层17接合。固定层17在多个彼此分离的位置处与梳状电极15以及基底层16在局部接合，从而使得各梳状电极15分别相对于电极层13a或13b而固定。对于在电极层13a或13b的轴向上排列的彼此相邻的梳状电极15彼此而言，固定层17在基底层16的表面上配置于倾斜的位置。
应予说明，即使在具有固定层17的实施方式中，电加热型催化剂用载体的其它结构也与前述的实施方式相通。
实施例
以下，举例示出用于更好地理解本发明及其优点的实施例，但是，本发明并不限定于实施例。
(1)蜂窝干燥体的制作
以60：40的质量比例对碳化硅(SiC)粉末和金属硅(Si)粉末进行混合而调配出陶瓷原料。然后，在陶瓷原料中添加作为粘合剂的羟丙基甲基纤维素、作为造孔材料的吸水性树脂并添加水，由此制成成型原料。然后，利用真空练泥机对成型原料进行混炼而制作圆柱状的坯料。当碳化硅(SiC)粉末与金属硅(Si)粉末的合计值设为100质量份时，粘合剂的含量设为7质量份。当碳化硅(SiC)粉末与金属硅(Si)粉末的合计值设为100质量份时，造孔材料的含量设为3质量份。当碳化硅(SiC)粉末与金属硅(Si)粉末的合计值设为100质量份时，水的含量设为42质量份。碳化硅粉末的平均粒径为20μm，金属硅粉末的平均粒径为6μm。另外，造孔材料的平均粒径为20μm。碳化硅粉末、金属硅粉末以及造孔材料的平均粒径是指：通过激光衍射法对粒度的频率分布进行测定时的、体积基准下的算术平均粒径。
使用挤出成型机对获得的圆柱状的坯料进行成型，由此得到柱状的蜂窝成型体，其中，该蜂窝成型体的各隔室的截面形状为正方形。在对得到的蜂窝成型体进行高频感应加热干燥之后，使用热风干燥机以120℃的温度实施2小时的干燥，并以规定量将两个底面切断而制成蜂窝干燥体。
(2)电极层的形成
以60：40的质量比例对碳化硅(SiC)粉末和金属硅(Si)粉末进行混合而调配出陶瓷原料。然后，在陶瓷原料中添加作为粘合剂的羟丙基甲基纤维素，并且添加水和表面活性剂而制成成型原料。利用混炼机对成型原料进行混炼而制成糊状原料。当碳化硅(SiC)粉末与金属硅(Si)粉末的合计值设为100质量份时，粘合剂的含量设为2质量份。当碳化硅(SiC)粉末与金属硅(Si)粉末的合计值设为100质量份时，水的含量设为40质量份。当碳化硅(SiC)粉末与金属硅(Si)粉末的合计值设为100质量份时，表面活性剂的含量设为2质量份。通过激光衍射法测定所得的碳化硅粉末的平均粒径为20μm，金属硅粉末的平均粒径为6μm。碳化硅粉末、金属硅粉末的平均粒径是指：通过激光衍射法对粒度的频率分布进行测定时的、体积基准下的算术平均粒径。
利用曲面印刷机以适当的面积及膜厚而将该糊状原料涂敷于蜂窝干燥体，进而，在利用热风干燥机以120℃的温度实施30分钟的干燥之后，与蜂窝干燥体一同在Ar气氛下以1400℃的温度进行3hr的烧成而制成蜂窝烧成体。
(3)基底层的形成
按以体积比例计金属比率为20％－85％、氧化物粉末比率为15％－80％的方式对金属粉末(NiCr系材料、不锈钢等金属粉末)和氧化物粉末(堇青石、氧化铝、多铝红柱石等氧化物粉末)进行混合，由此制作陶瓷原料。针对该陶瓷原料加入1质量％的粘合剂、1质量％的表面活性剂、以及20质量％～40质量％的水而制作糊状原料。通过激光衍射法测定所得的金属粉末的平均粒径为10μm，氧化物粉末的平均粒径为5μm。
利用曲面印刷机以表1所示的配置而将该糊状原料涂敷于蜂窝烧成体，进而，在利用热风干燥机以120℃的温度实施30分钟的干燥之后，在Ar气氛下以1100℃的温度实施1hr的烧成。
(4)基底层的表面粗糙度Ra
对于各比较例以及实施例的蜂窝结构体，切出30×30×70mm的蜂窝结构体而制成试验品，利用前述的基底层糊状原料以0.5mm的厚度印刷于20mm×50mm的面积，并利用接触式表面粗糙度测定器进行了表面粗糙度测定。作为测定时的条件，将测定距离设为15mm，将助跑距离(测定前接触部的加速距离)设为0.3mm，并将测定速度设为0.25mm/sec。
(5)电极的固定
i.基于喷涂的固定方法：
将梳状电极配置于通过前述方法而形成有多个基底层的各蜂窝结构体上，根据各基底层的位置，将开设有孔的喷涂掩膜载置于蜂窝结构体上，并以仅在基底层上喷涂的方式将表面覆盖，从喷涂掩膜上对喷涂材料进行喷涂，从配置于基底层上的梳状电极的上方使得CoCrAlY与多铝红柱石的混合喷涂材料堆积而形成固定层，并将梳状电极的各电极层固定于基底层的外表面。应予说明，各电极部借助固定层而与基底层电连接，因此，无需使各电极与基底层直接接触。
ii.基于焊接的固定方法：
将梳状电极配置于通过前述方法而形成有多个基底层的各蜂窝结构体上，对各梳状电极与基底层重叠的部分以φ0.5mm的直径进行了激光焊接。
(6)金属电极固定试验
对通过上述方法固定有1对电极的蜂窝结构体进行了金属电极固定试验。向一对梳状电极间施加50V的电压而进行了20秒钟的金属电极固定试验。针对基于喷涂的固定方法的例子，以目视的方式来确认基底层－喷涂层－梳状电极间的裂纹、破坏的有无，针对基于焊接的固定方法的例子，以目视的方式来确认基底层－梳状电极间的裂纹、破坏的有无，在无裂纹、破坏的情况下，评价为“接合OK”。
表1
Figure BDA0001995815750000131
根据表1所示的结果可知：本发明的实施例与比较例相比，有效地抑制了裂纹。特别是在基底层为圆形或矩形的情况下，如果B/A或C/A为0.7以下，则金属电极固定试验的结果全部都为OK。并且可知：因基底层彼此分离而使得局部的温差得到缓和，从而防止了裂纹、破坏的产生。
另一方面，比较例1在电极层13a、13b各自的表面分别仅形成有1个基底层，因此，频繁产生了裂纹、破坏。比较例2虽然在电极层13a、13b各自的表面形成有2个基底层，但是，由于基底层相邻，所以局部的温差缓和效果不充分，从而频繁产生了裂纹、破坏。

Claims (7)

1.一种电加热型催化剂用载体，其特征在于，
所述电加热型催化剂用载体具备：
蜂窝结构体，该蜂窝结构体具有多孔质的间隔壁、以及位于最外周的外周壁，所述间隔壁区划形成多个隔室，这些隔室形成为流体的流路、且从作为流体的流入侧的端面的流入端面延伸至作为流体的流出侧的端面的流出端面；
一对电极层，该一对电极层配置于所述蜂窝结构体的外周壁；以及
一对电极部，
各电极层形成为沿着所述蜂窝结构体的隔室延伸的方向延伸的带状，并配置成：在与所述隔室延伸的方向正交的截面中，所述一对电极层隔着所述蜂窝结构体的中心而对置，各电极层借助具有导电性且彼此分离的2个以上的基底层而与各电极部电连接，
各电极部具有2个以上的电极，各电极固定于所述基底层的外表面，
所述蜂窝结构体以硅－碳化硅复合材料为主成分，所述电极层以碳化硅粒子以及硅为主成分。
2.根据权利要求1所述的电加热型催化剂用载体，其特征在于，
各基底层与所述电极的接触面为圆形，基底层间的中心间距A和各基底层的直径B满足B/A≤0.9的关系。
3.根据权利要求2所述的电加热型催化剂用载体，其特征在于，
基底层间的中心间距A和各基底层的直径B满足B/A≤0.7的关系。
4.根据权利要求1所述的电加热型催化剂用载体，其特征在于，
各基底层与所述电极的接触面为矩形，基底层间的中心间距A和各基底层的长边C满足C/A≤0.9的关系。
5.根据权利要求4所述的电加热型催化剂用载体，其特征在于，
基底层间的中心间距A和各基底层的长边C满足C/A≤0.7的关系。
6.根据权利要求1～5中的任一项所述的电加热型催化剂用载体，其特征在于，
所述电极借助固定层而固定于所述基底层的外表面。
7.根据权利要求6所述的电加热型催化剂用载体，其特征在于，
所述基底层的表面粗糙度Ra为3μm以上。
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