JP2530849B2 - 排気ガス浄化用触媒を担持させるための金属製担持母体の製造法 - Google Patents

排気ガス浄化用触媒を担持させるための金属製担持母体の製造法

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Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の目的〕 (産業上の利用分野) 本発明は、一般に自動車の排気ガスの浄化手段として
排気管の途中に介装して使用される、排気ガス浄化用触
媒を担持させるための金属製担持母体に関するものであ
る。
(従来の技術) 従来、この種の排気ガス浄化用触媒を担持させるため
の金属製担持母体は、単位体積当りの担持面積を大きく
するため、即ち単位体積当りの排気ガスと排気ガス浄化
用触媒との有効接触面積を大きくするため、且つ金属製
担持母体自体の軽量化をはかるため、0.1m/m程度以下の
極めて薄い耐熱性の薄肉鋼帯からなる平板状帯材と波形
板状帯材とを互いに当接部を有するように重積して、一
定方向に排気ガス通路のための多数の網目状通気孔路を
有する渦巻状または階層状の積層体に形成される。そし
てこの積層体に形成された金属製担持母体は、必要に応
じて両端が開口した金属ケース内に収納され、積層体の
当接部における帯材同志又は帯材と金属ケースとは、例
えば特開昭56−13462号、特開昭57−1585号、特開昭56
−4373号などに示されるように電子ビーム溶接、レーザ
ー溶接などによるか、又は予め帯材を粉状或いは箔状の
ろう材などで処理しておき、積層体の形成後にろう付し
て固定されている。
(発明が解決しようとする問題点) 前記した耐熱性の鋼帯として、例えばCr15〜25%,Al2
〜5%を含むCr−Alフェライト系耐熱鋼が使用される
が、この種の鋼帯は圧延が容易でなく、担持母体の材料
として所望の薄い板厚にする迄に圧延焼鈍の工程を数多
く繰り返して行う必要があるため材料費を高価なものと
していた。
一方、積層体への組立て固定に際して、従来の電子ビ
ーム溶接やレーザー溶接などでは特殊にして且つ高価な
設備装置を必要とするとともに、狭い重積当接部、或い
は内装当接部での点溶接という煩雑かつ複雑な作業であ
るため生産性の低下を余儀なくされた。又ろう付けによ
る固定方法においては、ろう材の種類及び配置の方法、
加熱条件等に特別な配慮が必要であった。
本発明は薄肉帯材に圧延が容易な特定の鋼帯をもって
金属製担持母体を形成し、薄肉化のためのコスト低減を
図るとともに担持母体として要求される耐熱性及び耐高
温腐食性を保有せしめ、同時に積層された帯材相互、或
いは帯材とケースとが確実に固着され使用時の振動等に
よる離体や位置ずれを起さないような排気ガス浄化用触
媒を担持させるための金属製担持母体を提供することを
目的としたものである。
〔発明の構成〕
(問題点を解決するための手段) 本発明を概説すれば、その第1の発明は積層構造の排
気ガス浄化用触媒を担持させるための金属製担持母体の
製造法に関する発明であって、これは予めNi鍍金を施し
た薄肉鋼帯からなる平板状帯材と波形板状帯材とを交互
に当接部を有するように重積して軸芯方向に多数の網目
状通気孔路を有する積層体を形成し、次いで前記積層体
を溶融Al浴に浸漬処理することによって製作されるもの
である。
また、第2の発明も同じく積層構造の排気ガス浄化用
触媒を担持させるための金属製担持母体の製造法に関す
る発明であり、これは予めNi鍍金を施した薄肉鋼帯から
なる平板状帯材と波形板状帯材とを交互に当接部を有す
るように重積して軸芯方向に多数の網目状通気孔路を有
する積層体を形成し、次いで前記積層体を筒状金属ケー
スに収納するとともに溶融Al浴に浸漬処理することによ
って製作されるものである。
以下、本発明の構成について、図面に基づいて詳しく
説明する。
第1図は本発明の一実施例に係る積層構造の金属製担
持母体自体の斜視図を、第2図は第1図の金属製担持母
体を金属ケースに収納した状態の斜視図を、第3図は本
発明の他の実施例に係る積層構造の金属製担持母体を金
属ケースに収納した状態の斜視図を示すものである。第
1図と第2図にみられる積層構造と、第3図にみられる
積層構造は、前者では渦巻状に巻回されているのに対
し、後者では階層状に重積されているという相違があ
る。
更に、第4図は本発明の別の実施例に係る積層構造の
金属製担持母体と金属ケースに収納したもので、その断
面形状が三角形(異形)のものの斜視図である。一般に
自動車用排ガス触媒コンバーターは、自動車の床下トン
ネル部に装着されること、床下トンネル部の形状は車室
内の床の張出しを少なくするためにほぼ三角形あるいは
台形形状となっていることからして、第4図に示される
断面が三角形状(異形状)のものはトンネル部の複雑な
形状に適合するので、トンネル部の空間を有効に利用す
ることができる。なお、本発明の金属製担持体の形状
は、図示のものに限定されないことは勿論のことであ
る。
本発明で使用する薄肉鋼帯からなる平板状帯材は、例
えばC0.15%以下の低炭素鋼、またはC0.15%以下、Cr0.
15〜30%のクロム鋼からなる耐熱性の鋼板材や急冷箔体
などを熱間又は冷間圧延して、肉厚0.03〜0.1m/m程度の
帯板としたものである。
前記薄肉帯板を清浄化処理、又は清浄化処理に加えて
更に活性化処理した後、通常の電気Niめっきなどにより
表裏両面に膜厚5μ程度のNiめっき層を形成させる。な
お、前記Niめっき層の形成は圧延工程の中間において行
ない、更に所望の板厚になるように圧延して薄肉帯板を
得ても差支えない。
本発明において前記したNiめっき層の形成は、後述す
る溶融Al浴での浸漬処理と関連して金属製担持母体の耐
熱性を向上させるものであり、かつ金属製担持母体を構
成する帯材同志の接合強度、あるいは金属製担持母体と
金属ケースとの接合強度を向上させるものであり、極め
て重要な意味を有する。
本発明で使用する波形板状の帯材は、前記した平板状
の帯材を例えばフォーミングギアの間を通過させること
により製作される。
このようにして製作された平板状帯材(1)と、波形
板状帯材(2)は互に重積して一括渦巻き状に巻回され
軸芯方向に多数の網目状通気孔路(4)を有する積層体
(5)とされる。また積層体(5)は帯材(1.2)を一
定の長さに切断したものを交互に階層状に積み重ねて製
作しても良い。
このようにして製作された積層体(5)が、排気ガス
浄化用触媒を担持させるための金属製担持母体となるも
のである。前記積層体(5)、即ち排気ガス浄化用触媒
の金属製担持母体は、必要に応じ要所を点溶接等により
固定され、両端の開口した金属ケース(3)内に収納さ
れてもよい。
次に、前記積層体(5)は予め脱脂、酸洗の清浄化処
理を行い、フラックス処理した後、速かに700℃程度の
溶融Al浴に浸漬処理される。浴から引上げた後エアブラ
スト等により余剰のAlを除去して湯洗滌する。
この溶融Al浴における積層体(5)の浸漬処理におい
て、積層体を構成する帯材(1,2)の表裏両面上にAl被
覆層が形成されると同時に、この浸漬処理時の加熱によ
ってAl層のAlがNiめっき層中に溶融拡散し、Ni−Alの合
金化層が形成される。
このNi−Al合金化層の形成は、金属製担持母体の耐熱
性及び耐高温腐食性を向上させるうえで極めて重要なも
のである。
さらに、前記溶融Al浴における積層体(5)の浸漬処
理により、積層した帯材(1,2)同志の当接部(9)
は、強固に接合されるようになる。これは、前述したよ
うに帯材表面に形成されたAl層同志による接合だけでな
く、溶融Al浴への浸漬処理により形成されたNi−Al合金
化層同志、さらには帯材中のFeとの合金化によるNi−Al
−Fe合金化層同志などにより当接部(9)は強固に接合
されるものと考えられる。
なお、本発明において、前記Ni−Al合金化層は、その
後必要に応じ雰囲気ガス中、真空中あるいは塩浴中で加
熱処理、例えば700℃程度に加熱処理することにより該
合金化層を拡大させることができ、金属製担持母体の耐
熱性を更に向上させることができる。
また、本発明の排気ガス浄化用触媒の金属製担持母体
を製造する方法として、帯材(1,2)として、予めNiめ
っきを施し、次いでさらにAlめっきしたものを使用して
もよい。
本発明の排気ガス浄化用触媒を担持させるための金属
製担持母体は、前記したように積層体(5)を溶融Al浴
に浸漬処理して製作されるものであるが、該浸漬処理は
積層体(5)自体だけでなく、積層体(5)を金属ケー
ス(3)に収納したものを対象としても良い。その際、
金属ケース(3)内面を予めNiめっきしたものが使用で
きることは勿論のことあである。この場合、積層体
(5)と金属ケース(3)との当接部は前記したように
Al層同志、及びNi−Al合金化層同志などにより強固に接
合されることになる。
〔実施例〕
以下、本発明を実施例により更に詳しく説明するが、
本発明はこれに限定されるものではない。
(実施例1) 低炭素鋼(JIS G3141 SPCC)の厚さ0.05m/m,幅74.5m/
mの薄肉鋼帯からなる平板状の帯材の表裏両面に電気Ni
めっきにより膜厚6μのNiめっき層を形成した。この平
板状の帯材と、この帯材を更にフォーミングギアの間を
通して、長手方向に山と山とのピッチ5.0m/m、山の高さ
2.5m/mの波形に加工した波形板状の帯材とをそれぞれ一
枚毎重ね合せて、渦巻き状に巻き込み、要所を点溶接で
固定して、外径70m/mで軸芯方向に多数の網目状通気孔
路を有する積層体を形成した。
この積層体を、脱脂、酸洗の清浄化処理して、LiCl,K
Cl,NaCl,及びNaFからなる混合溶融塩浴中に浸漬してフ
ラックス処理を行い、次いでアルミニウムの700℃の溶
融浴中に15秒間浸漬し、引上げた後エアブラストにより
余剰のAlを除去し、湯洗滌して表面に耐熱耐蝕被覆層を
形成した金属製担持母体を得た。
(実施例2) クロム鋼(JIS G4305 SUS 410L)(Cr13%)の厚さ0.
04m/m,幅38m/mの薄肉鋼帯からなる平板状の帯材を清浄
化処理及び活性化処理後、電気Niめっきにより、表裏両
面に膜厚5μのNiめっき層を形成した。この平板状の帯
材と、この帯材を更にフォーミングギアの間を通して長
手方向に山と山とのピッチ3.5m/m,山の高さ1.8m/mの波
形に加工した波形板状の帯材とを実施例1と同様にして
渦巻き状の積層体を形成した。更にこの積層構造の金属
製担持母体を別途表面にNiめっきを施した鉄鋼材からな
る内径略70m/mの円筒形ケース内に填装し、実施例1と
同様な方法により、溶融Al浴中に12秒間浸漬処理を施
し、表面に耐熱耐食被覆層を形成した金属製担持母体を
得た。
(性能評価) 実施例1〜実施例2で得た金属製担持母体の通気孔路
の表面に活性アルミナ(γ−Al2O3)粉末と、アルミナ
ゾルを配合したスラリーを塗布し、これを600℃に加熱
処理して触媒担体層を被着形成した。これを常温〜700
℃間の50サイクルの急熱急冷と振動を加える試験を試み
た結果、いずれも接合部、被覆層に亀裂、剥離は観察さ
れず、優れた耐熱衝撃性が認められた。
〔発明の効果〕
本発明の金属製担持母体を構成する帯材は低炭素鋼又
はクロム鋼の鋼帯からなるので薄肉帯材への圧延が容易
であり、かつ比較的安価に入手することができる。
また、本発明の金属製担持母体を構成する予めNiめっ
きされた帯材表面には溶融Al浴での浸漬処理によりAlが
被覆され、同時に中間にNi−Al合金化層などのNiを含有
した合金化層が形成され、これら重合形成された被覆層
が優れた耐熱性及び耐高温腐食性を付与するとともに、
積層した帯材同志の当接部、または帯材と金属ケースと
の当接部がこれらの被覆合金化層により強固に接合され
るので、別途の溶接あるいはろう接の工程を省略するこ
とができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例に係る金属製担持母体の斜視
図、第2図は第1図に示される本発明の金属製担持母体
を金属ケースに収納した状態の斜視図、第3図は本発明
の別の実施例に係る金属製担持母体を金属ケースに収納
した状態の斜視図、第4図は本発明の更に別の実施例に
係る金属製担持母体を金属ケースに収納した状態のもの
で、断面形状が三角形状のものの斜視図である。 (1)は平板状の帯材,(2)は波形板状の帯材,
(3)は金属ケース,(4)は通気孔,(5)は積層体
である。

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】予めNi鍍金を施した薄肉鋼帯からなる平板
    状帯材と波形板状帯材とを交互に当接部を有するように
    重積して軸芯方向に多数の網目状通気孔路を有する積層
    体を形成し、次いで前記積層体を溶融Al浴に浸漬処理し
    てなることを特徴とする積層構造の排気ガス浄化用触媒
    を担持させるための金属製担持母体の製造法。
  2. 【請求項2】薄肉鋼帯が、低炭素鋼材またはクロム鋼で
    ある特許請求の範囲第1項に記載の排気ガス浄化用触媒
    を担持させるための金属製担持母体の製造法。
  3. 【請求項3】予めNi鍍金を施した薄肉鋼帯からなる平板
    状帯材と波形板状帯材とを交互に当接部を有するように
    重積して軸芯方向に多数の網目状通気孔路を有する積層
    体を形成し、次いで前記積層体を筒状金属ケースに収納
    するとともに溶融Al浴に浸漬処理してなることを特徴と
    する筒状金属ケースに収納された積層構造の排気ガス浄
    化用触媒を担持させるための金属製担持母体の製造法。
  4. 【請求項4】薄肉鋼帯が、低炭素鋼材またはクロム鋼で
    ある特許請求の範囲第3項に記載の筒状金属ケースに収
    納された積層構造の排気ガス浄化用触媒を担持させるた
    めの金属製担持母体の製造法。
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