CN115126576A - 蜂窝结构体、以及采用了该蜂窝结构体的电加热式载体及尾气处理装置 - Google Patents
蜂窝结构体、以及采用了该蜂窝结构体的电加热式载体及尾气处理装置 Download PDFInfo
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Abstract
本发明涉及蜂窝结构体、以及采用了该蜂窝结构体的电加热式载体及尾气处理装置，其提供具有能够在低电阻区域内进行电阻调整的电极部的蜂窝结构体。本发明的实施方式所涉及的蜂窝结构体具备：蜂窝结构部，其具有外周壁和隔壁，该隔壁配设于该外周壁的内侧，并规定出多个隔室，该多个隔室从第一端面延伸至第二端面而形成流路；以及一对电极部，它们配设在蜂窝结构部的外周壁的外周面上。电极部由碳化硅的粒子借助粘结材料而粘结形成的多孔体构成。碳化硅包含α型碳化硅和β型碳化硅。碳化硅的体积基准下的累积粒度分布中的D50为25μm以下。
Description
技术领域
本发明涉及蜂窝结构体、以及采用了该蜂窝结构体的电加热式载体及尾气处理装置。
背景技术
近年来，为了改善发动机刚启动后的尾气净化性能降低，提出了电加热催化器(EHC)。对于EHC，在由导电性陶瓷构成的蜂窝结构体配设电极，通过通电而使蜂窝结构体自身发热，由此将担载于蜂窝结构体的催化剂在发动机启动前或发动机启动时升温至活性温度。
作为EHC中采用的蜂窝结构体，例如已知具有蜂窝结构部和在该蜂窝结构部所设置的电极部(糊电极)的蜂窝结构体。在EHC的技术领域中，为了将具有规定的体积电阻率的蜂窝结构部均匀地通电，对糊电极的电阻调整进行了各种研究。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特许第5883795号
专利文献2：国际公开第2020/246004号
专利文献3：日本特许第6364374号
专利文献4：日本特许第6778644号
专利文献5：日本特许第5965862号
发明内容
本发明的主要目的在于，提供具有能够在低电阻区域内进行电阻调整的电极部的蜂窝结构体。本发明的另一目的在于，提供采用了该蜂窝结构体的电加热式载体及尾气处理装置。
本发明的实施方式所涉及的蜂窝结构体具备：蜂窝结构部，该蜂窝结构部具有外周壁和隔壁，该隔壁配设于该外周壁的内侧，并规定出多个隔室，该多个隔室从第一端面延伸至第二端面而形成流路；以及一对电极部，该一对电极部配设在该蜂窝结构部的外周壁的外周面上。该电极部由碳化硅的粒子借助粘结材料而粘结形成的多孔体构成。该碳化硅包含α型碳化硅和β型碳化硅。该碳化硅的体积基准下的累积粒度分布中的D50为25μm以下。
1个实施方式中，上述α型碳化硅的D50为10μm～45μm，上述β型碳化硅的D50为10μm～45μm。
1个实施方式中，上述碳化硅中的上述α型碳化硅的含量为5质量％～95质量％。
1个实施方式中，上述电极部的体积电阻率为0.01Ω·cm～2.0Ω·cm。
1个实施方式中，上述粘结材料包含金属硅和/或金属硅化物。
根据本发明的另一方面，提供电加热式载体。该电加热式载体具备：上述的蜂窝结构体；以及一对金属端子，该一对金属端子设置在该蜂窝结构体的上述一对电极部上。
1个实施方式中，上述电加热式载体还具备基底层，该基底层设置在上述蜂窝结构体的电极部与上述金属端子之间。
根据本发明的再一方面，提供尾气处理装置。该尾气处理装置具备：上述的电加热式载体；以及罐体，该罐体对该电加热式载体进行保持。
发明效果
根据本发明的实施方式，可以实现具有能够在低电阻区域内进行电阻调整的电极部的蜂窝结构体。
附图说明
图1是本发明的1个实施方式所涉及的蜂窝结构体的概要立体图。
图2是图1的蜂窝结构体的与尾气的流路方向平行的方向上的概要截面图。
符号说明
10a…第一端面、10b…第二端面、20…隔室、30…隔壁、40…外周壁、100…蜂窝结构部、120…电极部、200…蜂窝结构体。
具体实施方式
以下，参照附图，对本发明的实施方式进行说明，不过，本发明并不限定于这些实施方式。
A.蜂窝结构体
A－1.蜂窝结构体的整体构成
图1是本发明的1个实施方式所涉及的蜂窝结构体的概要立体图，图2是图1的蜂窝结构体的与尾气的流路方向平行的方向上的概要截面图。图示例的蜂窝结构体200具备：蜂窝结构部100、以及在蜂窝结构部100的侧面所配设的一对电极部120、120。蜂窝结构部100具有外周壁40和隔壁30，该隔壁30配设于外周壁40的内侧，并规定出多个隔室20，该多个隔室20从第一端面10a延伸至第二端面10b而形成流路。应予说明，图2中，流体能够沿着纸面的左右中的任一方向流动。作为流体，可以举出符合目的的任意适当的液体或气体。例如，蜂窝结构体用于后述的电加热式载体的情况下，流体优选为尾气。
电极部例如配设在蜂窝结构部的外周壁的外周面上。图示例中，电极部120、120以夹着蜂窝结构部100的中心轴的方式(代表性的为在相对于中心轴而对称的位置)配设在外周壁40的外周面上。代表性地，电极部120、120呈沿着蜂窝结构部的流路方向延伸的带状配设，例如，像图示例那样在蜂窝结构部的流路方向整个区域内(即、从第一端面10a至第二端面10b)进行配设。如果是像这样的构成，则能够使蜂窝结构部均匀地发热。电极部120、120各自的宽度是：蜂窝结构部的与流路方向正交的方向上的截面中的中心角(由将中心轴和各电极部的两个端部连结的线规定出的角度)为例如15°～65°、另外例如30°～60°这样的宽度。如果是像这样的构成，则由于与如上所述设定流路方向上的长度的效果之间的协同效应而能够使蜂窝结构部更均匀地发热。
本发明的实施方式中，电极部120、120由碳化硅的粒子借助粘结材料而粘结形成的多孔体构成。此外，碳化硅包含α型碳化硅和β型碳化硅，碳化硅的体积基准下的累积粒度分布中的D50为25μm以下。
A－2.蜂窝结构部
蜂窝结构部的形状可以根据目的而适当进行设计。图示例的蜂窝结构部100为圆柱状(与隔室延伸的方向正交的方向上的截面形状为圆形)，不过，蜂窝结构部也可以为截面形状呈例如椭圆形或多边形(例如四边形、五边形、六边形、七边形、八边形)的柱状。蜂窝结构部的长度可以根据目的而适当进行设定。蜂窝结构部的长度可以为例如5mm～250mm，另外可以为例如10mm～150mm，另外可以为例如20mm～100mm。蜂窝结构部的直径可以根据目的而适当进行设定。蜂窝结构部的直径可以为例如20mm～200mm，另外可以为例如30mm～100mm。应予说明，蜂窝结构部的截面形状不是圆形的情况下，可以使与蜂窝结构部的截面形状(例如多边形)内切的最大内切圆的直径设为蜂窝结构部的直径。
代表性地，隔壁30及外周壁40由含有碳化硅及硅(以下有时称为碳化硅－硅复合材料)的陶瓷构成。陶瓷中，碳化硅及硅的合计含量为例如90质量％以上，另外为例如95质量％以上。如果是像这样的构成，则能够使蜂窝结构部在25℃时的体积电阻率为规定的范围。蜂窝结构部的体积电阻率优选为0.1Ω·cm～200Ω·cm，更优选为1.0Ω·cm～200Ω·cm。根据本发明的实施方式，通过使电极部为如后所述的规定的构成，能够使具有上述体积电阻率的蜂窝结构部均匀地通电。陶瓷中可以包含除了碳化硅－硅复合材料以外的物质。作为像这样的物质，例如可以举出锶。
代表性地，碳化硅－硅复合材料包含：作为骨料的碳化硅粒子、以及作为使碳化硅粒子粘结的粘结材料的硅。碳化硅－硅复合材料例如是多个碳化硅粒子以在碳化硅粒子间形成细孔的方式借助硅而粘结形成的。即，包含碳化硅－硅复合材料的隔壁30及外周壁40可以为例如多孔体。
碳化硅－硅复合材料中的硅的含有比率优选为10质量％～40质量％，更优选为15质量％～35质量％。如果硅的含有比率过小，则有时蜂窝结构部(结果为蜂窝结构体)的强度不充分。如果硅的含有比率过大，则有时在蜂窝结构部烧成时无法保持形状。
碳化硅粒子的平均粒径优选为3μm～50μm，更优选为3μm～40μm，进一步优选为10μm～35μm。如果碳化硅粒子的平均粒径为像这样的范围，则能够使蜂窝结构部的体积电阻率为如上所述的适当范围。如果碳化硅粒子的平均粒径过大，则有时在将蜂窝结构部的前驱体即蜂窝成型体成型时，成型用的口模被原料堵塞。例如，可以利用激光衍射法来测定碳化硅粒子的平均粒径。
隔壁30及外周壁40的平均细孔径优选为2μm～20μm，更优选为2μm～15μm，进一步优选为4μm～8μm。如果隔壁的平均细孔径为像这样的范围，则能够使体积电阻率为上述的适当范围。例如，可以利用水银孔度计来测定平均细孔径。
隔壁30及外周壁40的气孔率优选为15％～60％，更优选为30％～45％。如果气孔率过小，则有时蜂窝结构部烧成时的变形增大。如果气孔率过大，则有时蜂窝结构部的强度不充分。例如，可以利用水银孔度计来测定气孔率。
隔壁30的厚度可以根据目的适当地进行设定。隔壁30的厚度为例如50μm～0.3mm，另外可以为例如150μm～250μm。如果隔壁的厚度为像这样的范围，则能够使蜂窝结构部(结果为蜂窝结构体)的机械强度变得充分，并且，能够使开口面积(截面中的隔室的总面积)变得充分，在将蜂窝结构体用作催化剂载体的情况下，能够抑制使尾气流通时的压力损失。
隔壁30的密度可以根据目的而适当进行设定。隔壁30的密度可以为例如0.5g/cm3～5.0g/cm3。如果隔壁的密度为像这样的范围，则能够使蜂窝结构部(结果为蜂窝结构体)轻量化，并且，能够使机械强度变得充分。例如可以利用阿基米德法来测定密度。
1个实施方式中，外周壁40的厚度大于隔壁30的厚度。如果是像这样的构成，则能够抑制外周壁因外力(例如、来自外部的冲击、由尾气与外部之间的温度差所带来的热应力)而破坏、开裂、裂纹等。外周壁40的厚度为例如0.05mm以上，优选为0.1mm以上，更优选为0.15mm以上。不过，如果使外周壁过厚，则热容量增加，外周壁的内周侧与内周侧的隔壁之间的温度差变大，耐热冲击性降低，因此，外周壁的厚度优选为1.0mm以下，更优选为0.7mm以下，进一步优选为0.5mm以下。
隔室20在与隔室延伸的方向正交的方向上具有任意的适当截面形状。图示例中，规定出隔室的隔壁30彼此正交，且规定出除了与外周壁40相接触的部分以外具有四边形(图示例中为正方形)的截面形状的隔室20。隔室20的截面形状除了为正方形以外，可以为三角形、五边形、六边形以上的多边形等形状。隔室的截面形状优选为四边形或六边形。如果是像这样的构成，则具有如下优点，即，使尾气流通时的压力损失较小，净化性能优异。
与隔室20延伸的方向正交的方向上的隔室密度(即、每单位面积的隔室20的数量)可以根据目的而适当进行设定。隔室密度优选为40隔室/cm2～150隔室/cm2，更优选为50隔室/cm2～150隔室/cm2，进一步优选为70隔室/cm2～100隔室/cm2。如果隔室密度为像这样的范围，则能够充分确保蜂窝结构部的强度及有效GSA(几何学表面积、即、催化剂担载面积)，并且，能够抑制使尾气流通时的压力损失。
A－3.电极部
如上所述，电极部由碳化硅的粒子借助粘结材料而粘结形成的多孔体构成。作为粘结材料的代表例，可以举出：金属硅、金属硅化物。这些粘结材料可以单独使用，也可以组合使用。作为构成金属硅化物的金属，例如可以举出：镍、锆及其组合。电极部中，例如多个碳化硅粒子以在碳化硅粒子间形成细孔的方式借助粘结材料而粘结。电极部中的碳化硅的含量优选为50质量％～90质量％，更优选为60质量％～80质量％，进一步优选为65质量％～75质量％。电极部中的粘结材料的含量优选为10质量％～50质量％，更优选为20质量％～40质量％。如果碳化硅及粘结材料的含量为像这样的范围，则能够得到足够的SiC粘结强度。如果粘结材料(代表性的为金属硅)过量，则在制造上有可能无法在结构内维持粘结材料(代表性的为金属硅)。
本发明的实施方式中，碳化硅包括α型碳化硅(以下有时称为α－SiC)和β型碳化硅(以下有时称为β－SiC)。通过电极部中将α－SiC和β－SiC组合使用，能够形成可在低电阻的区域进行电阻调整的电极部。如果仅为α－SiC，则有时无法实现低电阻的电极部。如果仅为β－SiC，则电阻过低，有可能电极部中局部流通过剩电流。碳化硅中的α－SiC的含量优选为5质量％～95质量％。α－SiC的含量可以为例如5质量％～30质量％，另外可以为例如5质量％～15质量％，另外可以为例如10质量％～50质量％，另外可以为例如10质量％～30质量％，另外可以为例如20质量％～80质量％，另外可以为例如30质量％～70质量％，另外可以为例如30质量％～50质量％，另外可以为例如50质量％～70质量％，另外可以为例如70质量％～95质量％，另外可以为例如85质量％～95质量％。如果碳化硅中的α－SiC的含量为像这样的范围，则上述的效果更加显著。应予说明，本说明书中“SiC”这一记载意图：不仅包含纯粹的SiC，还包含含有不可避免的杂质的SiC。
本发明的实施方式中，如上所述，碳化硅的体积基准下的累积粒度分布中的D50为25μm以下，优选为5μm～25μm，更优选为10μm～25μm，进一步优选为10μm～20μm。如果碳化硅的D50为像这样的范围，则在后述的电加热式载体中电极部与金属端子之间形成基底层(例如喷镀基底层)的情况下，能够确保与基底层之间的良好的连续性。应予说明，碳化硅的D50可以为例如20μm以下，另外可以为例如18μm以下，另外可以为例如15μm以下。
碳化硅的体积基准下的累积粒度分布中的D10优选为3μm～20μm，更优选为5μm～15μm。碳化硅的体积基准下的累积粒度分布中的D90优选为15μm～65μm，更优选为15μm～55μm。
α－SiC的D50优选为10μm～45μm。α－SiC的D50可以为例如10μm～18μm，另外可以为例如10μm～15μm，另外可以为例如25μm～45μm，另外可以为例如30μm～45μm。如果α－SiC的D50为像这样的范围，则能够形成可以在进一步适当的低电阻区域内进行电阻调整、并且可以进一步稳定地维持调整后的电阻值的电极部。进而，在后述的电加热式载体中电极部与金属端子之间形成基底层(例如喷镀基底层)的情况下，能够确保与基底层之间的良好的连续性。β－SiC的D50优选为10μm～45μm，更优选为18μm～25μm。
α－SiC的D10优选为3μm～30μm，更优选为5μm～20μm。另外，α－SiC的D90优选为10μm～90μm，更优选为15μm～80μm，进一步优选为15μm～60μm。β－SiC的D10优选为3μm～30μm，更优选为5μm～20μm。α－SiC的D90优选为10μm～90μm，更优选为15μm～65μm，更优选为20μm～65μm。例如，可以利用激光衍射法来测定α－SiC的D10、D50及D90、以及β－SiC的D10、D50及D90。
电极部的体积电阻率优选为0.01Ω·cm～2.0Ω·cm，更优选为0.05Ω·cm～1.8Ω·cm，进一步优选为0.07Ω·cm～1.6Ω·cm，特别优选为0.07Ω·cm～1.2Ω·cm。通过电极部中将α－SiC和β－SiC组合使用，能够在像这样的低电阻区域内进行电阻调整，并且，能够稳定地维持调整后的电阻值。特别是，根据本发明的实施方式，即便在蜂窝结构部的体积电阻率发生了变化的情况下，也能够通过将电极部的体积电阻率控制为0.07Ω·cm～1.2Ω·cm的范围而在通电加热时实现良好的发热分布。应予说明，电极部的体积电阻率为利用四端子法于25℃测定得到的值。
电极部的气孔率优选为15％～60％，更优选为18％～50％，进一步优选为19％～40％。例如，可以根据利用扫描型电子显微镜(SEM)观察电极部的截面得到的图像，采用图像处理软件，求出气孔率。
电极部的厚度优选为50μm～300μm，更优选为100μm～200μm，进一步优选为100μm～150μm。如果电极部的厚度为像这样的范围，则能够使蜂窝结构部均匀地发热，并且，能够形成具有良好的耐热冲击性的电极部。如果电极部的厚度过薄，则有时难以使蜂窝结构部均匀地发热。如果电极部的厚度过厚，则有时电极部的耐热冲击性变得不充分。
A－4.蜂窝结构体的制造方法
蜂窝结构体可以利用任意的适当方法进行制造。以下，对代表例进行说明。
首先，在碳化硅粉末中添加金属硅粉末、粘合剂、表面活性剂、造孔材料、水等，制备蜂窝结构部成型原料(以下有时简称为成型原料)。如上述A－2项中记载那样，金属硅粉末可以通过按相对于碳化硅粉末的质量和金属硅粉末的质量的合计而言优选为10质量％～40质量％的方式配合来得到。如上述A－2项中记载那样，碳化硅粉末中的碳化硅粒子的平均粒径优选为3μm～50μm。金属硅粉末中的金属硅粒子的平均粒径优选为2μm～35μm。如果金属硅粒子的平均粒径过小，则有时得到的蜂窝结构部的体积电阻率过度变小。如果金属硅粒子的平均粒径过大，则有时得到的蜂窝结构部的体积电阻率过度变大。碳化硅粉末及金属硅粉末的合计含量可以根据得到的蜂窝结构部所期望的构成而适当进行设定。该合计含量相对于成型原料整体的质量而言优选为30质量％～78质量％。应予说明，例如，可以利用激光衍射法来测定金属硅粒子的平均粒径。
作为粘合剂，例如可以举出：甲基纤维素、羟丙氧基纤维素、羟乙基纤维素、羧甲基纤维素、聚乙烯醇。其中，优选将甲基纤维素和羟丙氧基纤维素组合使用。另外，粘合剂的含量也可以根据得到的蜂窝结构部所期望的构成而适当进行设定。粘合剂的含量相对于碳化硅粉末及金属硅粉末的合计质量100质量份而言，优选为2质量％～10质量％。
作为表面活性剂，例如可以举出：乙二醇、糊精、脂肪酸皂、多元醇。这些表面活性剂可以单独使用，也可以2种以上组合使用。另外，表面活性剂的含量也可以根据得到的蜂窝结构部所期望的构成而适当进行设定。表面活性剂的含量相对于碳化硅粉末及金属硅粉末的合计质量100质量份而言，优选为0.1质量％以上2质量％以下。
作为造孔材料，通过烧成消失而形成气孔即可，可以采用任意的适当材料。作为造孔材料，例如可以举出：石墨、淀粉、发泡树脂、吸水性树脂、二氧化硅凝胶。另外，造孔材料的含量也可以根据得到的蜂窝结构部所期望的构成而适当进行设定。造孔材料的含量相对于碳化硅粉末及金属硅粉末的合计质量100质量份而言，优选为0.5质量％以上10质量％以下。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过小，则有时无法充分形成气孔。如果造孔材料的平均粒径过大，则有时成型时成型原料将口模堵塞。应予说明，例如，可以利用激光衍射法来测定造孔材料的平均粒径。
另外，水的含量也可以根据得到的蜂窝结构部所期望的构成而适当进行设定。水的含量相对于碳化硅粉末及金属硅粉末的合计质量100质量份而言，优选为20质量％～60质量％。
接下来，对成型原料进行混炼，形成坯料。作为混炼手段，可以采用任意的适当装置、机构。作为具体例，可以举出：捏合机、真空练泥机。
接下来，将坯料挤出成型，形成蜂窝成型体。挤出成型时，可以采用具有与蜂窝结构部的所期望的整体形状、隔室形状、隔壁厚度、隔室密度等相对应的构成的口模。作为口模的材质，例如可以采用不易磨损的超硬合金。蜂窝成型体的隔壁厚度、隔室密度、外周壁的厚度等(即、口模的构成)可以考虑后述的干燥及烧成中的收缩并与得到的蜂窝结构部的所期望的构成而适当进行设定。
接下来，对蜂窝成型体进行干燥，得到蜂窝干燥体。作为干燥方法，可以采用任意的适当方法。作为具体例，可以举出：微波加热干燥、介电加热干燥(例如、高频介电加热干燥)等电磁波加热方式；热风干燥、过热水蒸汽干燥等外部加热方式。1个实施方式中，可以进行2个阶段的干燥。2个阶段的干燥包括：利用电磁波加热方式使一定量的水分干燥后，利用外部加热方式使剩余水分干燥。根据像这样的2个阶段的干燥，能够将成型体整体迅速且均匀并以不会产生裂纹的方式进行干燥。更详细而言，2个阶段的干燥包括：利用电磁波加热方式，相对于干燥前的蜂窝成型体的水分量，将30质量％～99质量％的水分除去，然后，利用外部加热方式，使蜂窝干燥体的水分量为3质量％以下。作为电磁波加热方式，优选为介电加热干燥，作为外部加热方式，优选为热风干燥。
接下来，对蜂窝干燥体进行烧成，得到蜂窝结构部。1个实施方式中，可以在烧成之前进行预烧。通过进行预烧，能够将粘合剂等良好地除去。例如，可以在大气气氛中于400℃～500℃进行0.5小时～20小时的预烧。例如，可以在氮、氩等不活泼性气氛中于1400℃～1500℃进行1小时～20小时的烧成。预烧及烧成可以采用任意的适当手段进行。例如，可以采用电炉、燃气炉进行预烧及烧成。
最后，在蜂窝结构部的规定位置(例如，如图1所示，以夹着蜂窝结构部的中心轴的方式在外周壁的外周面上)形成一对电极部，得到蜂窝结构体。在蜂窝结构部的规定位置涂布电极部形成糊料，对所涂布的电极部形成糊料进行干燥及烧成，由此形成电极部。
电极部形成糊料包含：碳化硅粉末、金属硅粉末和/或金属硅化物粉末、以及根据需要添加的、粘合剂、表面活性剂、造孔材料、水等。如上述A－3项中记载那样，碳化硅粉末以规定的比例包含α－SiC和β－SiC。此外，如上述A－3项中记载那样，碳化硅的D50为25μm以下，α－SiC的D50优选为10μm～45μm，β－SiC的D50优选为10μm～45μm。可以根据上述A－3项中记载的碳化硅及粘结材料的含量来调整碳化硅粉末与金属硅粉末和/或金属硅化物粉末的配合比率。
粘合剂、表面活性剂、造孔材料、水等如上述关于蜂窝结构部成型原料的说明所述。干燥及烧成也如上述关于蜂窝结构部的形成的说明所述。
上述对在蜂窝结构部(即、蜂窝干燥体烧成后)形成电极部的实施方式进行了说明，不过，也可以在蜂窝干燥体(烧成前)涂布电极部形成糊料，对其进行烧成，同时形成蜂窝结构部和电极部。
如上所述操作可以制造蜂窝结构体。
B.电加热式载体
本发明的实施方式所涉及的蜂窝结构体可以优选用于电加热式载体。因此，采用了上述蜂窝结构体的电加热式载体也可以包含在本发明的实施方式中。本发明的实施方式所涉及的电加热式载体具备：上述A项中记载的蜂窝结构体200、以及在蜂窝结构体200的电极部120、120上所设置的金属端子(未图示)。一个金属端子与电源(例如、蓄电池)的正极连接，另一个金属端子与(例如、蓄电池)的负极连接。根据需要，可以在电极部与金属端子之间形成基底层。基底层成为与金属端子接合时激光焊接或喷镀的基底，此时，优选具有作为应力缓和层的功能。即，电极部与金属端子之间的线膨胀率差较大的情况下，有可能因热应力而在电极部产生裂纹。因此，优选基底层具有对因电极部与金属端子之间的线膨胀率差异而产生的热应力进行缓和的功能。据此，能够抑制将金属端子与电极部接合时、和/或、因热循环的反复疲劳而在电极部产生裂纹。基底层可以通过喷镀来形成，也可以通过对基底层形成糊料进行烧成来形成。
金属端子可以为：配置成一个金属端子相对于另一个金属端子而言以夹着蜂窝结构体的中心轴的方式对置的一对金属端子。对于金属端子，如果经由电极部而施加电压，则能够通电并利用焦耳热使蜂窝结构体发热。因此，电加热式载体还可以优选用作加热器。施加的电压可以根据目的而适当进行设定。施加的电压可以为例如12V～900V，另外可以为例如48～600V。
作为金属端子的材质，可以采用任意的适当金属。例如，可以采用金属单质，也可以采用合金等。从耐腐蚀性、电阻率以及线膨胀率的观点出发，例如优选为包含选自Cr、Fe、Co、Ni以及Ti中的至少一种的合金，更优选为不锈钢及Fe－Ni合金。
基底层的材质没有特别限定。作为基底层的材质，例如可以使用金属与陶瓷(特别是导电性陶瓷)的复合材料(金属陶瓷)。不过，优选为能够对电极部与金属端子之间的热膨胀差进行缓和这样的材质。
基底层的构成没有特别限定。基底层优选包含选自例如、Ni基合金、Fe基合金、Ti基合金、Co基合金、金属硅、以及Cr中的一种或二种以上的金属。更优选为，基底层由Ni基合金、Fe基合金、Ti基合金、或Co基合金构成。作为Ni基合金，可以举出铬镍铁合金、哈氏合金。作为Fe基合金，可以举出SUS430等不锈钢。作为Ti基合金，可以举出JIS60种(ASTMB348Gr5)。作为Co基合金，可以举出司太立合金。原因在于600～800℃的耐热性。其中，根据与蜂窝结构体之间的热膨胀差较小并能够减少热应力的理由，优选为Fe基合金(例：铁氧体系不锈钢)。
1个实施方式中，基底层可以含有选自氧化铝、多铝红柱石、氧化锆、玻璃以及堇青石等氧化物系陶瓷、碳化硅、氮化硅以及氮化铝等非氧化物系陶瓷中的一种或二种以上的陶瓷。原因在于：调整热膨胀率以能够对由金属端子与电极部之间的热膨胀差所引起的应力进行缓和，以及抑制基底层中包含的金属氧化。
1个实施方式中，基底层由含有不锈钢及玻璃的复合材料构成。作为玻璃，可以举出：硼硅酸玻璃、铝硅酸盐玻璃、以及钠石灰玻璃。作为铝硅酸盐玻璃，例如可以举出：Mg－Al－Si系氧化物(例如MgO－Al2O3－SiO2)。
电加热式载体中，代表性地，催化剂可以担载于蜂窝结构体200的隔壁30。通过使催化剂担载于隔壁，在使尾气流通于隔室20的情况下，能够使尾气中的CO、NOx、烃等通过催化反应而变为无害的物质。催化剂优选可以含有贵金属(例如、铂、铑、钯、钌、铟、银、金)、铝、镍、锆、钛、铈、钴、锰、锌、铜、锡、铁、铌、镁、镧、钐、铋、钡、以及它们的组合。这些元素可以以金属单质、金属氧化物、或除此以外的金属化合物的形式包含在其中。催化剂的担载量可以为例如0.1g/L～400g/L。
电加热式载体中，如果对蜂窝结构体200施加电压，则能够通电并利用焦耳热使蜂窝结构体发热。据此，能够将在蜂窝结构体(实质上为隔壁)所担载的催化剂在发动机启动前或发动机启动时升温至活性温度。结果，即便在发动机启动时也能够对尾气进行充分处理(代表性的为净化)。
C.尾气处理装置
本发明的实施方式所涉及的电加热式载体可以优选用于尾气处理装置。因此，采用上述电加热式载体的尾气处理装置也可以包含在本发明的实施方式中。本发明的实施方式所涉及的尾气处理装置具备：上述B项中记载的电加热式载体、以及对电加热式载体进行保持的罐体。罐体为任意的适当(例如、金属制的)筒状部件。代表性地，尾气处理装置设置于供来自汽车的发动机的尾气流通的尾气流路的途中。
实施例
以下，通过实施例，对本发明具体地进行说明，不过，本发明并不受这些实施例的限定。实施例中的评价项目如下。另外，实施例中的“份”及“％”只要没有特别明确记载，则为质量基准。
(1)体积电阻率
利用四端子法，于25℃，对电极部的体积电阻率进行测定。具体而言，从蜂窝结构体的电极部切出并制作用于测定体积电阻率的测定试样。针对所制作的测定试样，在两个端部整面涂布银糊料，进行配线而使其能够通电。对测定试样连接外加电压测定电流的装置，并进行施加。施加10V～200V，对25℃的状态下的电流值及电压值进行测定，根据得到的电流值及电压值、以及试验片尺寸，计算出体积电阻率(Ω·cm)。如果体积电阻率的值为0.07Ω·cm～1.2Ω·cm的范围内，则电极部被很好地调整为低电阻区域的电阻。
(2)气孔率
利用水银孔度计，对电极部的气孔率进行测定。
(3)粒度
利用以下的方法，对碳化硅的粒度进行测定。从蜂窝结构体中切出电极部，通过酸处理，使除了碳化硅以外的构成要素溶解。接下来，仅取出碳化硅，清洗并干燥后，利用激光衍射法来测定粒度。
(4)与喷镀基底层之间的连接性
如下进行与喷镀基底层之间的连接性的评价。对将1.0kW～2.0kW的电力通向电极部时的喷镀基底层和电极部的发热分布进行确认。利用热成像确认发热分布，并通过肉眼观察按以下的评价基准进行判定。
◎(优良)：在电极层与喷镀基底层之间的边界处没有局部发热
○(良好)：在电极层与喷镀基底层之间的边界处有轻微的局部发热
×(不良)：在电极层与喷镀基底层之间的边界处有显著的局部发热
＜实施例1＞
将包含金属硅粉末及碳化硅粉末的坯料挤出后，使其干燥，最终得到图1所示的形状的蜂窝干燥体。接下来，在以夹着所得到的蜂窝干燥体的中心轴的方式对置的位置形成一对电极部。具体如下。将金属硅粉末30份、α型碳化硅粉末35份、β型碳化硅粉末35份、甲基纤维素0.5份、甘油10份以及水38份利用自转公转搅拌机进行混合，制备电极部形成糊料。将得到的电极部形成糊料涂布于上述的电极部形成位置。对涂布有电极部形成糊料的蜂窝干燥体进行脱脂、烧成，得到蜂窝结构体。脱脂在450℃的大气中进行5小时。烧成在1450℃的氩气氛中进行2小时。此处，α型碳化硅粉末及β型碳化硅粉末各自的D10、D50以及D90如表1所示。关于得到的蜂窝结构体，直径为75mm，隔室延伸的方向上的长度为33mm，隔室密度为57隔室/cm2，隔壁的厚度为0.3mm。关于所形成的电极部，厚度分别为230μm，蜂窝结构部的与流路方向正交的方向上的截面中的中心角(由将中心轴和各电极部的两个端部连结的线规定出的角度)分别为45°。电极部的体积电阻率为0.40Ω·cm，气孔率为32.5％。此外，电极部中的碳化硅的D10、D50以及D90如表1所示。
(喷镀基底层的形成)
将金属(SUS430)粉末、玻璃(MgO－Al2O3－SiO2)粉末、甲基纤维素、甘油、以及水利用自转公转搅拌机进行混合，制备基底层形成糊料。此处，金属粉末及玻璃粉末按体积比计为金属粉末：玻璃粉末＝40：60进行配合。另外，将金属粉末及玻璃粉末的合计设为100质量份时，甲基纤维素为0.5质量份，甘油为10质量份，水为38质量份。金属粉末的平均粒径为10μm。玻璃粉末的平均粒径为5μm。接下来，按将上述形成的电极部局部被覆的方式涂布基底层形成糊料，得到附带有基底层形成糊料的蜂窝结构体。接下来，针对附带有基底层形成糊料的蜂窝结构体，利用热风于80℃进行1小时干燥后，在1000℃的氩气氛中以2小时的条件进行烧成处理，形成喷镀基底层。像这样，得到本实施例的蜂窝结构体。将得到的蜂窝结构体用于上述(4)的评价。将结果示于表1。
＜实施例2～16以及比较例1～7＞
像表1所示那样，对电极部形成糊料中的金属硅粉末、α型碳化硅粉末以及β型碳化硅粉末的配合比例、以及它们的D10、D50以及D90进行变更，除此以外，与实施例1同样地得到蜂窝结构体。电极部的体积电阻率及气孔率、以及电极部中的碳化硅的D10、D50以及D90如表1所示。将得到的蜂窝结构体用于与实施例1同样的评价。将结果示于表1。
表1
由表1可知：对于本发明的实施例的蜂窝结构体，电极部被调整为低电阻区域的电阻，与喷镀基底层之间的连接性也优异。
产业上的可利用性
本发明的实施方式所涉及的蜂窝结构体以及采用了该蜂窝结构体的电加热式载体可以优选用于汽车尾气的处理(净化)用途。
Claims (8)
1.一种蜂窝结构体，其中，具备：
蜂窝结构部，该蜂窝结构部具有外周壁和隔壁，该隔壁配设于该外周壁的内侧，并规定出多个隔室，该多个隔室从第一端面延伸至第二端面而形成流路；以及
一对电极部，该一对电极部配设在该蜂窝结构部的外周壁的外周面上，
该电极部由碳化硅的粒子借助粘结材料而粘结形成的多孔体构成，
该碳化硅包含α型碳化硅和β型碳化硅，
该碳化硅的体积基准下的累积粒度分布中的D50为25μm以下。
2.根据权利要求1所述的蜂窝结构体，其中，
所述α型碳化硅的D50为10μm～45μm，所述β型碳化硅的D50为10μm～45μm。
3.根据权利要求1或2所述的蜂窝结构体，其中，
所述碳化硅中的所述α型碳化硅的含量为5质量％～95质量％。
4.根据权利要求1至3中的任一项所述的蜂窝结构体，其中，
所述电极部的体积电阻率为0.01Ω·cm～2.0Ω·cm。
5.根据权利要求1至4中的任一项所述的蜂窝结构体，其中，
所述粘结材料包含金属硅和/或金属硅化物。
6.一种电加热式载体，其中，具备：
权利要求1至5中的任一项所述的蜂窝结构体；以及
一对金属端子，该一对金属端子设置在该蜂窝结构体的所述一对电极部上。
7.根据权利要求6所述的电加热式载体，其中，
所述电加热式载体还具备基底层，该基底层设置在所述蜂窝结构体的电极部与所述金属端子之间。
8.一种尾气处理装置，其中，具备：
权利要求6或7所述的电加热式载体；以及
罐体，该罐体对该电加热式载体进行保持。
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