JP2008279410A - 金属製触媒担体の製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】 拡散接合前に外筒に含まれる窒素が外部に放出されるのを防止でき、ハニカム体と外筒を良好に拡散接合できる金属製触媒担体の製造方法、及びハニカム体と治具を拡散接合することなくハニカム体の各部を良好に拡散接合できるハニカム体の製造に用いられる治具の提供。
【解決手段】 外筒２または治具３０にハニカム体３が収容された状態で少なくともハニカム体３の各部が拡散接合される金属製触媒担体の製造方法であって、外筒３または治具３０に含まれる拡散接合時の温度以下で窒素と化学的結合性が高い物質のモル当量を調整することにより、拡散接合時に外筒２または治具３０から放出される窒素の量を制御することとした。
【選択図】 図１
【解決手段】 外筒２または治具３０にハニカム体３が収容された状態で少なくともハニカム体３の各部が拡散接合される金属製触媒担体の製造方法であって、外筒３または治具３０に含まれる拡散接合時の温度以下で窒素と化学的結合性が高い物質のモル当量を調整することにより、拡散接合時に外筒２または治具３０から放出される窒素の量を制御することとした。
【選択図】 図１
Description
本発明は、金属製触媒担体の製造方法に関する。
従来、外筒内にハニカム体が収容された状態で、該ハニカム体の外周（または一部外周）が外筒の内周に拡散接合される金属製触媒担体の製造方法の技術が公知になっている（特許文献１参照）。
特開２００６−６８７２５号公報
しかしながら、従来の発明において、ハニカム体の外周が外筒の内周に拡散接合されるタイプの場合には、加熱炉内が拡散接合の温度に達する前に、外筒に含まれる窒素が外部へ放出されてハニカム体の成分の１つであるアルミニウムと化学的に結合し、これによって、ハニカム体の外周に窒化アルミニウム膜が形成されて外筒との拡散接合が阻害されるという問題点があった。
また、ハニカム体の一部外周がろう材を介して外筒の内周に拡散接合されるタイプの場合には、ハニカム体の外周と外筒の内周の間のろう材が設けられていない部位同士が接触していると、これら両者が拡散接合してしまうという問題点があった。
また、ハニカム体の一部外周がろう材を介して外筒の内周に拡散接合されるタイプの場合には、ハニカム体の外周と外筒の内周の間のろう材が設けられていない部位同士が接触していると、これら両者が拡散接合してしまうという問題点があった。
さらに、ハニカム体を筒状の治具に圧入した状態として、ハニカム体の各部のみを拡散接合しようとすると、ハニカム体と治具とが拡散接合してしまうという問題点があった。なお、治具はハニカム体を中心へ圧迫して該ハニカム体の各部の密着度の向上を図るものである。
本発明は上記課題を解決するためになされたものであって、その目的とするところは、外筒または治具の成分を調整することにより拡散接合を制御して所望の金属製触媒担体を得ることができる金属製触媒担体の製造方法を提供することである。
本発明の請求項１記載の発明では、外筒または治具にハニカム体が収容された状態で少なくともハニカム体の各部が拡散接合される金属製触媒担体の製造方法であって、前記外筒または治具に含まれる拡散接合時の温度以下で窒素と化学的結合性が高い物質のモル当量を調整することにより、拡散接合時に外筒または治具から放出される窒素の量を制御することを特徴とする。
本発明の請求項１記載の発明にあっては、外筒または治具にハニカム体が収容された状態で少なくともハニカム体の各部が拡散接合される金属製触媒担体の製造方法であって、前記外筒または治具に含まれる拡散接合時の温度以下で窒素と化学的結合性が高い物質のモル当量を調整することにより、拡散接合時に外筒または治具から放出される窒素の量を制御するため、外筒または治具の成分を調整することにより拡散接合を制御して所望の金属製触媒担体を得ることができる。
以下、この発明の実施例を図面に基づいて説明する。
以下、実施例１を説明する。
図１は本発明の実施例１の金属製触媒担体を示す側断面図、図２は図１のＳ２−Ｓ２線における断面図、図３は窒化物の標準生成自由エネルギーと温度との関係を示す図である。
図１は本発明の実施例１の金属製触媒担体を示す側断面図、図２は図１のＳ２−Ｓ２線における断面図、図３は窒化物の標準生成自由エネルギーと温度との関係を示す図である。
先ず、全体構成を説明する。
図１、２に示すように、本実施例１の金属製触媒担体の製造方法が採用された金属製触媒担体１は、円筒状の外筒２と、この外筒２内に収容されたハニカム体３とから構成されている。
図１、２に示すように、本実施例１の金属製触媒担体の製造方法が採用された金属製触媒担体１は、円筒状の外筒２と、この外筒２内に収容されたハニカム体３とから構成されている。
ハニカム体３は、主にアルミニウムを含むステンレスの合金製の大波板４と平板５を重ねた状態でロール状に巻回して円柱状に形成されている。なお、平板５は大波板４より波高さを低く、波ピッチを大きくした小波板で代用しても良い。
また、ハニカム体３の巻き終端部６は、大波板４の終端部の外側に平板５の終端部が重ねられた状態で複数のスポット溶接等（図示せず）により固定されている。
また、ハニカム体３の巻き終端部６は、大波板４の終端部の外側に平板５の終端部が重ねられた状態で複数のスポット溶接等（図示せず）により固定されている。
さらに、ハニカム体３の各部（大波板４と平板５）、及びハニカム体３の外周３ａ（最外周の平板５）と外筒２の内周２ａは、拡散接合により一体的に固定されている。
その他、ハニカム体３の大波板４と平板５の隙間で形成されるセルの表面にはＰｔ、Ｒｈ、Ｐｄ等の触媒が坦持されている。
次に、作用を説明する。
このように構成された金属製触媒担体１を製造する際には、先ず、外筒２とハニカム体３をそれぞれ形成する。
このように構成された金属製触媒担体１を製造する際には、先ず、外筒２とハニカム体３をそれぞれ形成する。
この際、外筒２は、主にアルミニウムを含むステンレスの合金製であり、その成分は、拡散接合時の温度以下で窒素と化学的結合性が強い物質のモル当量≧窒素のモル当量となっている。
拡散接合時の温度以下で窒素と化学的結合性が強い物質としては、図３に示す窒化物の標準生成自由エネルギーと温度との関係（鉄鋼便覧１ 基礎 日本鉄鋼協会偏 １、基礎理論 １０頁より引用）から、拡散接合時の温度１２００℃前後（絶対温度１４７３Ｋ）以下で窒素と化学的結合性が強い物質であれば、任意に選択することができ、Ｔｈ、Ｈｆ、Ｚｒ、Ｔｉ、ＵＮ、Ｃｅ、Ｌａ、Ｓｃ、Ｂｅ、Ａｌ、Ｔａ、Ｂ、Ｎｂ、Ｍｇ等が適当である。
特に窒化物の標準生成自由エネルギーがＮｂより大きい元素が好ましい（ＡｌやＴｉ等）。
特に窒化物の標準生成自由エネルギーがＮｂより大きい元素が好ましい（ＡｌやＴｉ等）。
また、上記Ａｌ、Ｔｉ等は外筒２の製造時に、これらの１つまたは複数を選択して上記条件を満たすように混入させれば良い。
次に、ハニカム体３を外筒２内に圧入して収容した後、加熱炉内に搬送してアルゴンなどの不活性ガス中又は真空中で約１２００℃の高温に加熱することにより、ハニカム体３の各部、及びハニカム体３の外周３ａと外筒２の内周２ａを拡散接合により一体的に固定する。
ここで、従来の発明にあっては、加熱炉内が拡散接合の温度約１２００℃前後に達する前（約１０００℃前後）に、外筒に含まれる窒素が外部へ放出されてハニカム体の成分の１つであるアルミニウムと化学的に結合し、これによって、ハニカム体の外周に窒化アルミニウム膜が形成されて外筒との拡散接合が阻害されるという問題点があった。
これに対し、本実施例１では、前述したように、外筒２の成分を、拡散接合時の温度以下で窒素と化学的結合性が強い物質のモル当量≧窒素のモル当量となるように形成したため、外筒２に含まれる窒素が外部へ放出することがなく、これによって、ハニカム体３の外周３ａと外筒２の内周２ａを良好に拡散接合できる。
最後に、ハニカム体３の表面に触媒を坦持して所望の金属製触媒担体１を得る。
このような金属製触媒担体１は、車両の排気系に介在され、外筒２の排気ガス上流側端部から排気ガスが流入してハニカム体３の大波板４と平板５の隙間で形成されるセルを通過する間に、排気ガス中に含まれる有害成分（ＮＯｘ、ＨＣ等）が触媒作用によって無害成分（ＣＯ２、Ｈ２Ｏ等）に変化した後、排気ガス下流側端部から排出され、これによって金属製触媒担体として機能する。
次に、効果を説明する。
以上、説明したように、本実施例１の金属製触媒担体１の製造方法にあっては、外筒２内にハニカム体３が収容された状態で、ハニカム体３の各部、及びハニカム体３の外周３ａと外筒２の内周２ａとが拡散接合される金属製触媒担体１の製造方法であって、外筒２の成分を、拡散接合時の温度以下で窒素と化学的結合性が強い物質のモル当量≧窒素のモル当量としたため、拡散接合前に外筒２に含まれる窒素が外部に放出されるのを防止でき、ハニカム体３と外筒２を良好に拡散接合できる。
以上、説明したように、本実施例１の金属製触媒担体１の製造方法にあっては、外筒２内にハニカム体３が収容された状態で、ハニカム体３の各部、及びハニカム体３の外周３ａと外筒２の内周２ａとが拡散接合される金属製触媒担体１の製造方法であって、外筒２の成分を、拡散接合時の温度以下で窒素と化学的結合性が強い物質のモル当量≧窒素のモル当量としたため、拡散接合前に外筒２に含まれる窒素が外部に放出されるのを防止でき、ハニカム体３と外筒２を良好に拡散接合できる。
以下、実施例２を説明する。
図４は本発明の実施例２の金属製触媒担体を示す側断面図、図５は図４のＳ５−Ｓ５線における断面図である。
本実施例２において、前記実施例１と同様の構成部材については同じ符号を付してその説明は省略し、相違点のみ詳述する。
図４は本発明の実施例２の金属製触媒担体を示す側断面図、図５は図４のＳ５−Ｓ５線における断面図である。
本実施例２において、前記実施例１と同様の構成部材については同じ符号を付してその説明は省略し、相違点のみ詳述する。
図４、５に示すように、本実施例２の金属製触媒担体１では、ハニカム体３の外周３ａの排気ガス下流側がろう材２０を介して外筒２の内周２ａにろう付け固定されている点が実施例１と相違する。
このように構成された金属製触媒担体１を製造する際には、実施例１と同様に、先ず、外筒２とハニカム体３をそれぞれ形成する。
この際、外筒２は、主にアルミニウムを含むステンレスの合金製であり、その成分は、拡散接合時の温度以下で窒素と化学的結合性が強い物質のモル当量<窒素のモル当量となっている。
なお、拡散接合時の温度以下で窒素と化学的結合性が強い物質の選択については実施例１と同様であるため、その説明は省略する。
次に、ハニカム体３をろう材２０を介して外筒２内に圧入して収容した後、加熱炉内に搬送して加熱することにより、ハニカム体３の各部を拡散接合すると共に、ハニカム体３の外周３ａの排気ガス下流側と外筒２の内周２ａをろう付け固定して一体的に固定する。
ここで、従来の発明にあっては、ハニカム体の外周の排気ガス上流側と外筒の内周とが接触していると、これら両者が拡散接合してしまうという問題点があった。
これに対し、本実施例２では、前述したように、外筒２の成分を、拡散接合時の温度以下で窒素と化学的結合性が強い物質のモル当量<窒素のモル当量となるように形成したため、外筒２に含まれる窒素が外部へ放出され、これによって、ハニカム体３の排気ガス上流側の外周に窒化物を確実に生成してハニカム体３の外周３ａの排気ガス上流側と外筒２の内周２ａとの拡散接合を防止できる。
このような金属製触媒担体１は、車両の排気系に介在され、外筒２の排気ガス上流側端部から排気ガスが流入してハニカム体３のセルを通過する間に、排気ガス中に含まれる有害成分（ＮＯｘ、ＨＣ等）が触媒作用によって無害成分（ＣＯ２、Ｈ２Ｏ等）に変化した後、排気ガス下流側端部から排出され、これによって金属製触媒担体として機能する。
また、本実施例２の金属製触媒担体１は、ハニカム体３の外周３ａの排気ガス上流側が外筒２の内周２ａと非接触状態であるため、高温な排気ガスの熱応力によるハニカム体３の排気ガス上流側の熱膨張を許容でき、実施例１で説明した金属製触媒担体１よりも排気ガスの温度が高いエンジン側に設置して好適となる。
従って、本実施例２の金属製触媒担体１の製造方法にあっては、外筒２内にハニカム体３が収容された状態で、ハニカム体３の各部が拡散接合されると共に、ハニカム体３の一部外周と外筒２の内周２ａとがろう材２０を介してろう付け固定される金属製触媒担体の製造方法であって、外筒２の成分を、拡散接合時の温度以下で窒素と化学的結合性が強い物質のモル当量<窒素のモル当量としたため、拡散接合前に外筒２に含まれる窒素を外部へ確実に放出させて、ハニカム体３の外周３ａに窒化物を形成でき、ハニカム体３と外筒２の拡散接合を防止して所望の金属製触媒担体１を得ることができる。
以下、実施例３を説明する。
図６は、本発明の実施例３の金属製触媒担体１を説明する図である。
本実施例３において、前記実施例１または２と同様の構成部材については同じ符号を付してその説明は省略し、相違点のみ詳述する。
図６は、本発明の実施例３の金属製触媒担体１を説明する図である。
本実施例３において、前記実施例１または２と同様の構成部材については同じ符号を付してその説明は省略し、相違点のみ詳述する。
図６に示すように、本実施例３の金属製触媒担体１では、ハニカム体３が筒状の治具３０に圧入されて収容された状態で拡散接合されるという点が実施例１と異なる。
なお、治具３０は実施例１または２で説明した外筒２と同様にハニカム体３を中心へ圧迫して該ハニカム体３の各部の密着度の向上を図るものである。
なお、治具３０は実施例１または２で説明した外筒２と同様にハニカム体３を中心へ圧迫して該ハニカム体３の各部の密着度の向上を図るものである。
治具３０は、主にアルミニウムを含むステンレスの合金製であり、その成分は、拡散接合時の温度以下で窒素と化学的結合性が強い物質のモル当量<窒素のモル当量となっている。
なお、拡散接合時の温度以下で窒素と化学的結合性が強い物質の選択については実施例１または２と同様であるため、その説明は省略する。
従って、ハニカム体３と治具３０とが拡散接合する虞がなく、ハニカム体３の大波板４と平板５との接触する各部を良好に拡散接合できる上、拡散接合後のハニカム体３を治具３０から簡単に取り出して所望の金属製触媒担体を得ることができる。
従って、本実施例３の金属製触媒担体１にあっては、筒状の治具３０内にハニカム体３が収容された状態で、ハニカム体３の各部が拡散接合される金属製触媒担体の製造方法であって、治具３０の成分を、拡散接合時の温度以下で窒素と化学的結合性が強い物質のモル当量<窒素のモル当量としたため、ハニカム体３を筒状の治具３０に収容した状態で、ハニカム体３の各部のみを良好に拡散接合できる。
以上、本実施例を説明してきたが、本発明は上述の実施例に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等があっても、本発明に含まれる。
例えば、外筒を複数の分割体を結合して構成することにより、外筒の一部のみの成分を適宜設定しても良い。
例えば、外筒を複数の分割体を結合して構成することにより、外筒の一部のみの成分を適宜設定しても良い。
また、実施例１において、ハニカム体３の外周３ａに前述した外筒２と同成分の箔を巻き付けたり、実施例２において、ハニカム体３の外周３ａまたは外筒２の内周２ａに拡散接合時の温度以下で窒素と化学的結合性が弱い窒化物（２ＳＮ、Ｃ２Ｎ２、２Ｃｏ３Ｎ、Ｚｎ３Ｎ２、２Ｆｅ２Ｎ等）の層を形成することは考えられるが、これらは製造コスト、実施容易性、効果の再現性を考慮すると本発明の方がより優れる。
１ 金属製触媒担体
２ 外筒
３ ハニカム体
４ 大波板
５ 平板
６ （ハニカム体の）巻き終端部
２０ ろう材
３０ 治具
２ 外筒
３ ハニカム体
４ 大波板
５ 平板
６ （ハニカム体の）巻き終端部
２０ ろう材
３０ 治具
Claims (4)
- 外筒または治具にハニカム体が収容された状態で少なくともハニカム体の各部が拡散接合される金属製触媒担体の製造方法であって、
前記外筒または治具に含まれる拡散接合時の温度以下で窒素と化学的結合性が高い物質のモル当量を調整することにより、拡散接合時に外筒または治具から放出される窒素の量を制御することを特徴とする金属製触媒担体の製造方法。 - 請求項１記載の金属製触媒担体の製造方法において、
前記外筒の成分を、
拡散接合時の温度以下で窒素と化学的結合性が強い物質のモル当量≧窒素のモル当量
として、ハニカム体の各部、及びハニカム体の外周と外筒の内周とを拡散接合したことを特徴とする金属製触媒担体の製造方法。 - 請求項１記載の金属製触媒担体の製造方法において、
前記外筒の成分を、
拡散接合時の温度以下で窒素と化学的結合性が強い物質のモル当量<窒素のモル当量
として、ハニカム体の各部を拡散接合すると共に、ハニカム体の一部外周と外筒の内周とをろう材を介して固定したことを特徴とする金属製触媒担体の製造方法。 - 請求項１記載の金属製触媒担体の製造方法において、
前記治具の成分を、
拡散接合時の温度以下で窒素と化学的結合性が強い物質のモル当量<窒素のモル当量
として、ハニカム体の各部を拡散接合したことを特徴とする金属製触媒担体の製造方法。
Priority Applications (2)
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| JP2007128138A JP2008279410A (ja) | 2007-05-14 | 2007-05-14 | 金属製触媒担体の製造方法 |
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| JP2007128138A JP2008279410A (ja) | 2007-05-14 | 2007-05-14 | 金属製触媒担体の製造方法 |
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