JP2502201B2 - ガス浄化触媒用メタル担体およびその製造方法 - Google Patents
ガス浄化触媒用メタル担体およびその製造方法Info
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Landscapes
- Catalysts (AREA)
- Exhaust Gas After Treatment (AREA)
- Exhaust Gas Treatment By Means Of Catalyst (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、自動車排ガスなどの
排気ガスを浄化する触媒用メタル担体およびその製造方
法に関する。
排気ガスを浄化する触媒用メタル担体およびその製造方
法に関する。
【０００２】
【従来の技術】自動車などの排ガスの浄化に触媒コンバ
ータが広く用いられている。自動車用触媒コンバータ
は、排ガス中のＣＯ，ＨＣおよびＮＯx の３成分を同時
に酸化還元して浄化する。触媒として、Ｐｔ／ＲｄやＰ
ｄ／Ｒｈなどが採用されている。また、最近では触媒を
担持する担体としてセラミック担体に代えてメタル担体
が用いられるようになってきた。メタル担体はセラミッ
ク担体に比べて排気ガスとの接触面積が広い、通気抵抗
が低い、熱伝導が良いなどの利点がある。メタル担体は
ステンレス鋼などの金属箔によりハニカムを形成し、こ
れに触媒を担持させたものである。ステンレス鋼として
は、Ａｌ含有ステンレス鋼が広く用いられている。触媒
コート層すなわちウォッシュコート層は、主成分である
γ−アルミナにＰｔ，Ｒｈ，Ｐｄなどの触媒を含浸させ
たものである。また、金属表面はぬれ性が悪いために、
Ａｌ含有ステンレス鋼の表面にＡｌ2Ｏ3 被膜を形成
し、ウォッシュコートとの密着性および耐剥離性の向上
を図っている。
ータが広く用いられている。自動車用触媒コンバータ
は、排ガス中のＣＯ，ＨＣおよびＮＯx の３成分を同時
に酸化還元して浄化する。触媒として、Ｐｔ／ＲｄやＰ
ｄ／Ｒｈなどが採用されている。また、最近では触媒を
担持する担体としてセラミック担体に代えてメタル担体
が用いられるようになってきた。メタル担体はセラミッ
ク担体に比べて排気ガスとの接触面積が広い、通気抵抗
が低い、熱伝導が良いなどの利点がある。メタル担体は
ステンレス鋼などの金属箔によりハニカムを形成し、こ
れに触媒を担持させたものである。ステンレス鋼として
は、Ａｌ含有ステンレス鋼が広く用いられている。触媒
コート層すなわちウォッシュコート層は、主成分である
γ−アルミナにＰｔ，Ｒｈ，Ｐｄなどの触媒を含浸させ
たものである。また、金属表面はぬれ性が悪いために、
Ａｌ含有ステンレス鋼の表面にＡｌ2Ｏ3 被膜を形成
し、ウォッシュコートとの密着性および耐剥離性の向上
を図っている。
【０００３】このような技術として、特開昭５６ー９６
７２６号公報で開示された技術がある。この技術では、
Ｃｒ−Ａｌ鋼の丸棒からピーリングによってＣｒ−Ａｌ
箔を得るので、箔表面に高度の加工層が生じる。このた
めに、次に大気中で熱処理（８００〜９３０℃）を行う
ことによって箔表面にアルミナのウイスカが生じ、この
ウイスカによりウォッシュコート層を保持する。また、
特開昭５７ー７１８９８号公報で開示された技術では、
Ｃｒ−Ａｌ鋼箔をあらかじめ低酸素分圧雰囲気中で加熱
したのち、大気中８７０〜９３０℃の温度で熱処理をし
てアルミナのウイスカを箔表面に生じさせ、ウォッシュ
コート層を保持する。
７２６号公報で開示された技術がある。この技術では、
Ｃｒ−Ａｌ鋼の丸棒からピーリングによってＣｒ−Ａｌ
箔を得るので、箔表面に高度の加工層が生じる。このた
めに、次に大気中で熱処理（８００〜９３０℃）を行う
ことによって箔表面にアルミナのウイスカが生じ、この
ウイスカによりウォッシュコート層を保持する。また、
特開昭５７ー７１８９８号公報で開示された技術では、
Ｃｒ−Ａｌ鋼箔をあらかじめ低酸素分圧雰囲気中で加熱
したのち、大気中８７０〜９３０℃の温度で熱処理をし
てアルミナのウイスカを箔表面に生じさせ、ウォッシュ
コート層を保持する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】上記特開昭５６ー９６
７２６号公報で開示された技術では、５０μm 程度の薄
いＣｒ−Ａｌ鋼箔を丸棒からピーリングするので、安定
してＣｒ−Ａｌ鋼箔を製作することができない。したが
って、長いＣｒ−Ａｌ鋼箔を得ることができず、歩留り
が悪い。また、特開昭５７ー７１８９８号公報で開示さ
れた技術では、２度の熱処理を必要とし、製造工程が煩
雑である。したがって、従来の技術ではメタル担体は高
価なものとなっていた。そこで、この発明は、ウォッシ
ュコート層の密着性および耐剥離性に優れ、廉価なガス
浄化触媒用メタル担体およびその製造方法を提供しよう
とするものである。
７２６号公報で開示された技術では、５０μm 程度の薄
いＣｒ−Ａｌ鋼箔を丸棒からピーリングするので、安定
してＣｒ−Ａｌ鋼箔を製作することができない。したが
って、長いＣｒ−Ａｌ鋼箔を得ることができず、歩留り
が悪い。また、特開昭５７ー７１８９８号公報で開示さ
れた技術では、２度の熱処理を必要とし、製造工程が煩
雑である。したがって、従来の技術ではメタル担体は高
価なものとなっていた。そこで、この発明は、ウォッシ
ュコート層の密着性および耐剥離性に優れ、廉価なガス
浄化触媒用メタル担体およびその製造方法を提供しよう
とするものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】この発明のガス浄化触媒
用メタル担体は、触媒を担持したウォッシュコート層が
Ａｌ含有ステンレス鋼箔の表面に形成されたメタル担体
において、前記Ａｌ含有ステンレス鋼箔箔の母材とウォ
ッシュコート層との間にＡｌＮ層が形成されている。
用メタル担体は、触媒を担持したウォッシュコート層が
Ａｌ含有ステンレス鋼箔の表面に形成されたメタル担体
において、前記Ａｌ含有ステンレス鋼箔箔の母材とウォ
ッシュコート層との間にＡｌＮ層が形成されている。
【０００６】ウォッシュコート層の厚みは１０〜１００
μm 程度であり、ＡｌＮ層の厚みは０．１〜１μm 程度
である。この発明のガス浄化触媒用メタル担体製造方法
は、Ａｌ含有ステンレス鋼箔をハニカム状に成形した
後、１×１０-3〜１×１０-4Torrの真空中で１１００℃
以上の温度に加熱して所要時間保持する。ついで、７５
０℃以上の温度から窒素ガス中でＡｌ含有ステンレス鋼
箔を冷却して箔表面にＡｌＮ層を形成し、γ−アルミナ
を主成分とするウォッシュコート層をＡｌＮ層表面に形
成させ、貴金属触媒を担持せしめる。加熱温度が１１０
０℃未満であると、十分な活性層が得られない。加熱処
理はろう付熱処理を兼ねることができる。加熱保持時間
は１〜６０min 程度である。上記真空熱処理中の圧力が
１×１０-3Torr以上であると、箔表面の酸化層が厚くな
り、冷却過程でＡｌＮ層の形成が損なわれる。逆に、圧
力が１×１０-4Torr未満となると、Ａｌリッチな活性層
が生じない。窒素ガス中で冷却する際に７５０℃未満の
温度から窒素で冷却を開始すると、充分なＡｌＮ層が生
じない。また、ウォッシュコート層の形成と触媒物質の
担持は通常の方法が用いられる。
μm 程度であり、ＡｌＮ層の厚みは０．１〜１μm 程度
である。この発明のガス浄化触媒用メタル担体製造方法
は、Ａｌ含有ステンレス鋼箔をハニカム状に成形した
後、１×１０-3〜１×１０-4Torrの真空中で１１００℃
以上の温度に加熱して所要時間保持する。ついで、７５
０℃以上の温度から窒素ガス中でＡｌ含有ステンレス鋼
箔を冷却して箔表面にＡｌＮ層を形成し、γ−アルミナ
を主成分とするウォッシュコート層をＡｌＮ層表面に形
成させ、貴金属触媒を担持せしめる。加熱温度が１１０
０℃未満であると、十分な活性層が得られない。加熱処
理はろう付熱処理を兼ねることができる。加熱保持時間
は１〜６０min 程度である。上記真空熱処理中の圧力が
１×１０-3Torr以上であると、箔表面の酸化層が厚くな
り、冷却過程でＡｌＮ層の形成が損なわれる。逆に、圧
力が１×１０-4Torr未満となると、Ａｌリッチな活性層
が生じない。窒素ガス中で冷却する際に７５０℃未満の
温度から窒素で冷却を開始すると、充分なＡｌＮ層が生
じない。また、ウォッシュコート層の形成と触媒物質の
担持は通常の方法が用いられる。
【０００７】
【作用】真空熱処理する際に箔表面にＡｌリッチな活性
層が生じる。この活性層が窒素ガス中での冷却過程でＡ
ｌＮに変化して、メタルハニカムの表面はＡｌＮでほぼ
覆われる。ＡｌＮ層はウォッシュコートスラリーとのぬ
れ性が良好であるので、セラミック担体と同程度の担持
性が得られる。なお、ＡｌＮ層は焼成工程やエンジンの
実使用中に徐々にアルミナに変化するが、ウォッシュコ
ート層の密着性および耐剥離性は阻害されない。
層が生じる。この活性層が窒素ガス中での冷却過程でＡ
ｌＮに変化して、メタルハニカムの表面はＡｌＮでほぼ
覆われる。ＡｌＮ層はウォッシュコートスラリーとのぬ
れ性が良好であるので、セラミック担体と同程度の担持
性が得られる。なお、ＡｌＮ層は焼成工程やエンジンの
実使用中に徐々にアルミナに変化するが、ウォッシュコ
ート層の密着性および耐剥離性は阻害されない。
【０００８】
【実施例】図１は、断面がレーストラック型のメタル担
体の一例を示している。図面に示すように、レーストラ
ック型メタル担体１は、レーストラック形をしたハニカ
ム２と外筒９とからなっている。ハニカム２は平箔３と
波箔４とが重ね合わされ、渦状となっている。平箔３お
よび波箔４は、厚さ５０μm の２０Ｃｒ−５Ａｌステン
レス鋼箔により作られている。平箔３と波箔４とはろう
付されている。ハニカム２は、１９Ｃｒステンレス鋼製
の外筒９に挿入され、ろう付されている。図２は、上記
ハニカム２の波箔４の断面を模式的に示している。母材
（２０Ｃｒ−５Ａｌステンレス鋼）５の表面にはＡｌＮ
層６が形成されており、さらにＡｌＮ層６の表面にγ−
アルミナを主成分とするウォッシュコート層７が形成さ
れている。ウォッシュコート層７には触媒物質としてＰ
ｔとＲｄ８が含浸されている。ＡｌＮ層６の厚みは約
０．４μm であり、ウォッシュコート層８の厚みは２０
〜３０μm である。
体の一例を示している。図面に示すように、レーストラ
ック型メタル担体１は、レーストラック形をしたハニカ
ム２と外筒９とからなっている。ハニカム２は平箔３と
波箔４とが重ね合わされ、渦状となっている。平箔３お
よび波箔４は、厚さ５０μm の２０Ｃｒ−５Ａｌステン
レス鋼箔により作られている。平箔３と波箔４とはろう
付されている。ハニカム２は、１９Ｃｒステンレス鋼製
の外筒９に挿入され、ろう付されている。図２は、上記
ハニカム２の波箔４の断面を模式的に示している。母材
（２０Ｃｒ−５Ａｌステンレス鋼）５の表面にはＡｌＮ
層６が形成されており、さらにＡｌＮ層６の表面にγ−
アルミナを主成分とするウォッシュコート層７が形成さ
れている。ウォッシュコート層７には触媒物質としてＰ
ｔとＲｄ８が含浸されている。ＡｌＮ層６の厚みは約
０．４μm であり、ウォッシュコート層８の厚みは２０
〜３０μm である。
【０００９】ここで、この発明のメタル担体製造法の具
体例、およびこれにより製造したメタル担体の試験結果
について説明する。２０Ｃｒ−５Ａｌステンレス鋼の５
０μm の圧延箔の平板とこれをコルゲート加工した波板
を重ねて巻回し、ハニカムを作った。この際、あらかじ
め波板の所定位置にバインダを塗布した。ろう粉をハニ
カムの両端開口部からハニカム内に落とし込んで、所定
位置にろう材を付着させた。ついで、ハニカムを外筒に
挿入し、真空熱処理（１２００℃×１５min ）を行っ
た。この際、真空度は１１００℃以上の温度で１×１０
-3〜１×１０-4Torrの間となるように調整した。つい
で、１０００℃まで炉冷ののち、窒素を炉内に導入しな
がら、０．５Torrに保持して１００℃まで冷却した。こ
の場合のオージェ分光による表面解析結果を図３に示す
が、表面に約４５００Ａの厚さのＡｌＮ層が生成され
た。比較例として、ろう付熱処理の１１００℃以上の温
度で、１〜５×１０-5Torrで真空熱処理を行った。つい
で、８００℃から高純度Ｈｅ中で冷却した。したがっ
て、比較例では図４のオージェ分光による表面解析結果
に示す通り箔表面はほとんど酸化層も窒化層もない。両
者に対して、硝酸アルミニウム溶液にγ−Ａｌ2 Ｏ3 粉
を混ぜたスラリー中に浸漬して引き上げたところ、この
発明によるメタルハニカムはセラミックハニカムと同様
にスラリーがぬれた。これに対して、比較例ではスラリ
ーがところどころぬれずに金属肌が露出していた。つぎ
に、この発明のハニカムを焼成し、触媒を担持させた。
そして、このメタル担体について、エンジンによる冷熱
耐久テストを１２００回繰り返した。その結果、ウォッ
シュコート層の剥離は微小であり、排ガス浄化能の劣化
もセラミック担体と同程度であった。
体例、およびこれにより製造したメタル担体の試験結果
について説明する。２０Ｃｒ−５Ａｌステンレス鋼の５
０μm の圧延箔の平板とこれをコルゲート加工した波板
を重ねて巻回し、ハニカムを作った。この際、あらかじ
め波板の所定位置にバインダを塗布した。ろう粉をハニ
カムの両端開口部からハニカム内に落とし込んで、所定
位置にろう材を付着させた。ついで、ハニカムを外筒に
挿入し、真空熱処理（１２００℃×１５min ）を行っ
た。この際、真空度は１１００℃以上の温度で１×１０
-3〜１×１０-4Torrの間となるように調整した。つい
で、１０００℃まで炉冷ののち、窒素を炉内に導入しな
がら、０．５Torrに保持して１００℃まで冷却した。こ
の場合のオージェ分光による表面解析結果を図３に示す
が、表面に約４５００Ａの厚さのＡｌＮ層が生成され
た。比較例として、ろう付熱処理の１１００℃以上の温
度で、１〜５×１０-5Torrで真空熱処理を行った。つい
で、８００℃から高純度Ｈｅ中で冷却した。したがっ
て、比較例では図４のオージェ分光による表面解析結果
に示す通り箔表面はほとんど酸化層も窒化層もない。両
者に対して、硝酸アルミニウム溶液にγ−Ａｌ2 Ｏ3 粉
を混ぜたスラリー中に浸漬して引き上げたところ、この
発明によるメタルハニカムはセラミックハニカムと同様
にスラリーがぬれた。これに対して、比較例ではスラリ
ーがところどころぬれずに金属肌が露出していた。つぎ
に、この発明のハニカムを焼成し、触媒を担持させた。
そして、このメタル担体について、エンジンによる冷熱
耐久テストを１２００回繰り返した。その結果、ウォッ
シュコート層の剥離は微小であり、排ガス浄化能の劣化
もセラミック担体と同程度であった。
【００１０】
【発明の効果】この発明によれば、真空ろう付熱処理を
利用して、メタル担体へのウォッシュコートの担持性を
確保でき、特別の付加的な加工を必要としない。したが
って、ウォッシュコート層との密着性および耐剥離性に
優れたガス浄化触媒用メタル担体を廉価に提供すること
ができる。
利用して、メタル担体へのウォッシュコートの担持性を
確保でき、特別の付加的な加工を必要としない。したが
って、ウォッシュコート層との密着性および耐剥離性に
優れたガス浄化触媒用メタル担体を廉価に提供すること
ができる。
【図１】レーストラック型担体の断面図である。
【図２】この発明のメタル担体を構成する波箔の断面を
模式的に示す図面である。
模式的に示す図面である。
【図３】この発明のメタル担体表面層のオージェによる
分析結果をに示すグラフである。
分析結果をに示すグラフである。
【図４】比較例のメタル担体表面層のオージェによる分
析結果をに示すグラフである。
析結果をに示すグラフである。
１ レーストラック型担体 ６ ＡｌＮ層 ２ ハニカム ７ γ−Ａｌ2
Ｏ3 層 ３ 平箔 ８ 触媒 ４ 波箔 ９ 外筒 ５ 母材
Ｏ3 層 ３ 平箔 ８ 触媒 ４ 波箔 ９ 外筒 ５ 母材
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 田中 隆 神奈川県相模原市淵野辺５−10−１ 新 日本製鐵株式会社 第２技術研究所内 (72)発明者 森本 裕 神奈川県相模原市淵野辺５−10−１ 新 日本製鐵株式会社 第２技術研究所内
Claims (2)
- 【請求項１】 触媒を担持したウォッシュコート層がＡ
ｌ含有ステンレス鋼箔の表面に形成されたメタル担体に
おいて、前記Ａｌ含有ステンレス鋼箔の母材とウォッシ
ュコート層との間にＡｌＮ層が形成されていることを特
徴とするガス浄化触媒用メタル担体。 - 【請求項２】 Ａｌ含有ステンレス鋼箔を１×１０-3〜
１×１０-4Torrの真空中で１１００℃以上の温度に加熱
して所要時間保持し、ついで７５０℃以上の温度から窒
素ガス中でＡｌ含有ステンレス鋼箔を冷却して箔表面に
ＡｌＮ層を形成した後、触媒物質を担持したウォッシュ
コート層をＡｌＮ層上に形成させることを特徴とするガ
ス浄化触媒用メタル担体の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3030593A JP2502201B2 (ja) | 1991-02-26 | 1991-02-26 | ガス浄化触媒用メタル担体およびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3030593A JP2502201B2 (ja) | 1991-02-26 | 1991-02-26 | ガス浄化触媒用メタル担体およびその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04271847A JPH04271847A (ja) | 1992-09-28 |
| JP2502201B2 true JP2502201B2 (ja) | 1996-05-29 |
Family
ID=12308168
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3030593A Expired - Lifetime JP2502201B2 (ja) | 1991-02-26 | 1991-02-26 | ガス浄化触媒用メタル担体およびその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2502201B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006055692A (ja) * | 2004-08-17 | 2006-03-02 | Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd | 触媒製品及びその製造方法 |
-
1991
- 1991-02-26 JP JP3030593A patent/JP2502201B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH04271847A (ja) | 1992-09-28 |
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