JP3235633B2

JP3235633B2 - 金属製触媒担体の製造方法

Info

Publication number: JP3235633B2
Application number: JP16007394A
Authority: JP
Inventors: 宏行石川
Original assignee: Calsonic Kansei Corp
Current assignee: Calsonic Kansei Corp
Priority date: 1994-07-12
Filing date: 1994-07-12
Publication date: 2001-12-04
Anticipated expiration: 2016-12-04
Also published as: JPH0824669A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例えば、自動車用の触
媒コンバータに使用される金属製触媒担体の製造方法に
関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種の金属製触媒担体として
は、例えば、特開平１−２６６９７８号公報，特開平２
−１３９０４４号公報等に開示されるものが知られてい
る。

【０００３】これを図３および図４により説明する。先
ず、図３に示す如く、Ａｌ含有材の金属材料からなる平
板状の金属製板２と波板状の金属製板３とを交互に巻回
した金属製触媒担体素子１を作成する。

【０００４】ここで、波板状の金属製板３の波の山部と
谷部との高さ３ａは 0.5〜 3.0mm、波の山部と山部との
ピッチ３ｂは 1.0〜 3.0mmとした。また、図４の金属製
触媒担体素子１は、平板状の金属製板２が、波板状の金
属製板３の波の高さよりも低い小波２ａとなっている。
この小波２ａは、波の山部と谷部との高さ２ｂは0.05〜
0.5mm、波の山部と山部とのピッチ２ｃは 1.0〜 3.0mm
とした。

【０００５】次に、この金属製触媒担体素子１を、真空
炉内で、炉中温度 850〜1200℃、真空度10^-2〜10^-6トー
ル（1.33Ｐａ〜1.33×10^-4Ｐａ）、焼成時間30分〜８時
間の条件下で焼成する。

【０００６】この焼成により、図５に示す如く、金属製
板２と金属製板３との金属層間で拡散接合を起こすこと
によって、一体的に結合された接合部４を形成する。こ
の拡散接合は、金属の接触部で互いの金属原子が境界を
超えて拡散し、境界が失われ接合するものである。

【０００７】この拡散接合する条件としては、その温度
Ｔ_D≧0.7 Ｔ_mでなければならない。ここで、Ｔ_Dは拡
散接合する下限温度、Ｔ_mは金属融点（1450℃位）を表
す。温度は高い方が拡散に都合が良い。また、境界に拡
散を妨げる汚れや表面酸化物があると、接合し難くなる
かまたは接合しなくなる。

【０００８】このようにして構成された金属製触媒担体
は、従来のろう付け方式に比して、ろう材が不要となる
ことから、ろう材の影響による酸化劣化のない低廉で高
強度の担体を調製することができる。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、かかる
従来の金属製触媒担体の製造方法では、焼成を大気中で
行うと、素材が急速に酸化され、素材表面に酸化物が生
成し、接合が阻害されるため、真空度10^-2〜10^-6トール
（1.33Ｐａ〜1.33×10^-4Ｐａ）という高真空中において
焼成を行う必要があり、この結果、高価な真空炉が必要
になるという問題があった。

【００１０】また、真空炉を使用するため、真空炉内に
焼成すべき金属製触媒担体素子１を連続的に送ることが
困難であり、ロット生産になり生産性が低いという問題
があった。

【００１１】さらに、真空炉の電気代，補修費用等のラ
ンニングコストが高いという問題があった。本発明は、
かかる従来の問題を解決するためになされたもので、真
空雰囲気中での焼成を不要にす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を目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】請求項１の金属製触媒担
体の製造方法は、金属製板と金属製板とを交互に巻回ま
たは積層して金属製触媒担体素子を形成した後、前記金
属製板と金属製板との接合部にテトラフルオロアルミン
酸カリウムを主成分とする酸化被膜除去剤を定着させ、
この後、前記金属製触媒担体素子を窒素を除く不活性ガ
ス雰囲気中において焼成し、前記金属製板と金属製板と
の接合部を一体的に拡散接合するものである。

【００１３】請求項２の金属製触媒担体の製造方法は、
請求項１において、前記不活性ガス雰囲気の雰囲気温度
は、１１５０〜１３００℃であるものである。

【００１４】

【作用】請求項１の金属製触媒担体の製造方法では、金
属製触媒担体素子が窒素を除く不活性ガス雰囲気中にお
いて焼成され、金属製板と金属製板との接合部が一体的
に拡散接合される。

【００１５】すなわち、一般に、酸素濃度の低い不活性
ガス雰囲気を形成することは、非常に困難であり、不活
性ガス雰囲気中には、所定濃度の酸素が含まれ、焼成時
に素材に酸化皮膜が形成されるが、本発明では、予め素
材に酸化被膜除去剤が定着されているため、焼成時に、
この酸化被膜除去剤の働きにより酸化皮膜が除去され、
この結果、金属製板と金属製板との接合部が一体的に拡
散接合される。

【００１６】そして、請求項１の金属製触媒担体の製造
方法では、酸化被膜除去剤に、テトラフルオロアルミン
酸カリウムを使用したので、焼成時に、酸化皮膜が確実
に除去される。

【００１７】請求項２の金属製触媒担体の製造方法で
は、不活性ガス雰囲気の雰囲気温度を、１１５０〜１３
００℃としたので、金属製板と金属製板との接合部が強
固，確実に拡散接合される。

【００１８】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。図１は、本発明の一実施例に係る金属製触媒担体
の製造方法を示すフローチャートである。

【００１９】先ず、図１の（ａ）工程で、常法に従っ
て、平板状の金属製板２と波板状の金属製板３とを交互
に巻回して金属製触媒担体素子１を形成する。巻回後の
金属製触媒担体素子１は、任意の治具によって巻回時の
締付力によって当接した状態に保持されている。

【００２０】ここで、金属製板２及び３は、５０μm の
５Ａｌ−２０Ｃｒ−残部Ｆｅ材を使用した。次に、図１
の（ｂ）工程で、金属製触媒担体素子１を形成する金属
製板２と金属製板３との接合部４に酸化被膜除去剤５を
定着する。

【００２１】この実施例では、酸化被膜除去剤５には、
テトラフルオロアルミン酸カリウム（ＫＡｌＦ₄）を主
成分としたものが使用される。また、この実施例では、
形成すべき接合部４は、金属製触媒担体素子１の一端の
２０〜３０mmとされており、接合部４への酸化被膜除去
剤５の定着は、（ｂ）に示すように、容器６内に収容さ
れる酸化被膜除去剤５の水溶液に、金属製触媒担体素子
１の接合部４を浸漬することにより行われる。

【００２２】この後、図１の（ｃ）工程で、金属製触媒
担体素子１を形成する金属製板２と金属製板３との接合
部４に付着した水分が除去される。この乾燥工程は、１
５０〜３００℃の温度で３０分程度行われる。

【００２３】次に、図１の（ｄ）工程で、金属製触媒担
体素子１を、不活性ガス雰囲気中において焼成した。こ
の焼成処理により、金属製板２と金属製板３において固
体拡散層から成る強固な接合部４を形成した。

【００２４】この実施例では、焼成条件は、加熱温度１
１５０〜１３００℃，加熱時間２０〜４０分，酸素濃度
１００ppm 以下であり、不活性ガスには、純度９９．９
９９％以上のアルゴン（Ａｒ）ガスが使用された。

【００２５】なお、不活性ガスには、この他に、ヘリウ
ム（Ｈｅ），ネオン（Ｎｅ）等のガスを使用することが
できるが、窒素（Ｎ₂）を使用する場合には、素材が窒
化されて脆くなるため望ましくない。

【００２６】次に、図１の（ｅ）工程で、常法に従っ
て、触媒化処理として金属製触媒担体素子１にウォッシ
ュコート処理（触媒化処理）を施した。図２の（ａ）
は、上述した金属製触媒担体の製造方法に使用される熱
処理炉を示すもので、この熱処理炉では、乾燥室７，加
熱室８，冷却室９が直列に配置されている。

【００２７】そして、これ等の室７，８，９を連通し
て、金属製触媒担体素子１を所定速度で移動するベルト
コンベア１０が設置されている。乾燥室７内には、高温
の乾燥空気が図示しないノズルから噴出される。

【００２８】また、加熱室８の入口部および出口部に
は、アルゴンガスを噴出することによりエアーカーテン
が形成されている。冷却室９には、比較的低温のアルゴ
ンガスが図示しないノズルから噴出されている。

【００２９】なお、この実施例では、加熱室８の内側の
構造体およびベルト１０ａには、カーボン繊維が使用さ
れている。また、図２の（ｂ）は、各室７，８，９内の
温度変化を時間の経過とともに示しており、焼成された
金属製触媒担体素子１は、９００℃までは徐冷されてい
る。

【００３０】上述した金属製触媒担体の製造方法では、
焼成前に、金属製触媒担体素子１を形成する金属製板２
と金属製板３との接合部４に酸化被膜除去剤５を定着さ
せるようにしたので、金属製触媒担体素子１を不活性ガ
ス雰囲気中において焼成し、金属製板２と金属製板３と
の接合部４を一体的に拡散接合することが可能になり、
真空雰囲気中での焼成を不要にすることができる。

【００３１】すなわち、一般に、例えば、２ppm 程度の
酸素濃度の低い不活性ガス雰囲気を形成することは、非
常に困難であり、不活性ガス雰囲気中には、所定濃度、
例えば１００ppm 程度の酸素が含まれ、焼成時に素材に
酸化皮膜が形成されるが、本発明では、予め素材に酸化
被膜除去剤５が定着されているため、焼成時に、この酸
化被膜除去剤５の働きにより酸化皮膜が溶融除去され、
この結果、金属製板２と金属製板３との接合部４を一体
的に拡散接合することが可能になる。

【００３２】従って、高価な真空炉を使用した焼成が不
要になり、また、ベルトコンベア等を使用した連続生産
が可能になり生産性を向上できる。さらに、ランニング
コストを低減することができる。

【００３３】また、上述した金属製触媒担体の製造方法
では、酸化被膜除去剤５に、テトラフルオロアルミン酸
カリウムを使用したので、焼成時に、酸化皮膜を確実に
除去することができる。

【００３４】さらに、不活性ガス雰囲気の雰囲気温度
を、１１５０〜１３００℃としたので、金属製板２と金
属製板３との接合部４を強固，確実に拡散接合すること
ができる。

【００３５】なお、接合強度と加熱温度，加熱時間との
間には、密接な関係があり、加熱温度が高く、加熱時間
が長いほど接合強度が強くなる。そして、１１５０℃未
満の場合には、充分な拡散接合の強度を得ることが困難
になり、一方、１３００℃を越える場合には、金属製板
２，３が溶融する虞れがある。

【００３６】従って、ランニングコスト等の種々の条件
を考慮すると、１１５０〜１２２０℃の温度が望まし
い。また、上述した金属製触媒担体の製造方法では、加
熱室８の内側の構造体およびベルト１０ａに、還元性を
有するカーボン繊維を使用したので、拡散接合状態をよ
り良好なものにすることができる。

【００３７】なお、上記実施例では、接合部４への酸化
被膜除去剤５の定着を、容器６内に収容される酸化被膜
除去剤５の水溶液に、金属製触媒担体素子１の接合部４
を浸漬することにより行なった例について述べたが、例
えば、金属製板２と金属製板３との巻回前に、接合部４
に酸化被膜除去剤５を塗布しても良く、さらには、スプ
レー等により吹き付けるようにしても良い。

【００３８】また、上記実施例では、金属製板２と金属
製板３とを交互に巻回して金属製触媒担体素子１を形成
したが、金属製板２と金属製板３とを交互に積層して金
属製触媒担体素子１を形成しても良い。

【００３９】さらに、上記実施例では、平板状の金属製
板２と波板状の金属製板３を用いた場合について説明し
たが、例えば、図４に示す如く、平板状の金属製板２は
小波２ａを設けたものとしても良い。

【００４０】また、本発明で使用可能な素材としては、
一般に金属製触媒担体に使用されているものであれば任
意であるが、例えば、Ｃｒ10〜40重量％，Ａｌ１〜７重
量％，Ｆｅ残量；Ｃｒ10〜40重量％，Ｌａ0.1 〜１重量
％，Ｃｅ０〜１重量％，Ａｌ2.5 重量％，Ｆｅ残量；Ｃ
ｒ3.5 〜10重量％，Ａｌ１〜７重量％，Ｎｂ1.5 重量
％，Ｚｒ0.15重量％，Ｌａ0.1 〜１重量％，Ｆｅ残量；
Ｃｒ10〜15重量％，Ａｌ３〜5.5 重量％，Ｍｏ１重量
％，Ｌａ0.1 〜５重量％，Ｃｅ0.01〜１重量％，Ｆｅ残
量等がある。

【００４１】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１の金属製
触媒担体の製造方法では、焼成前に金属製触媒担体素子
を形成する金属製板と金属製板との接合部にテトラフル
オロアルミン酸カリウムを主成分とする酸化被膜除去剤
を定着させるようにしたので、金属製触媒担体素子を不
活性ガス雰囲気中において焼成し、金属製板と金属製板
との接合部を一体的に拡散接合することが可能になり、
真空雰囲気中での焼成を不要にすることができる。

【００４２】そして、酸化被膜除去剤に、テトラフルオ
ロアルミン酸カリウムを使用したので、焼成時に、酸化
皮膜を確実に除去することができる。

【００４３】請求項２の金属製触媒担体の製造方法で
は、不活性ガス雰囲気の雰囲気温度を、１１５０〜１３
００℃としたので、金属製板と金属製板との接合部を強
固，確実に拡散接合することができるという利点があ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係る金属製触媒担体の製造
方法を示すフローチャートである。

【図２】本発明の一実施例に使用される熱処理炉を示す
説明図である。

【図３】金属製触媒担体素子の斜視図である。

【図４】金属製触媒担体素子の斜視図である。

【図５】従来の金属製触媒担体素子の拡散接合部を示す
断面図である。

【符号の説明】

１金属製触媒担体素子２，３金属製板４接合部５酸化被膜除去剤

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】金属製板（２）と金属製板（３）とを交
互に巻回または積層して金属製触媒担体素子（１）を形
成した後、前記金属製板（２）と金属製板（３）との接
合部（４）にテトラフルオロアルミン酸カリウムを主成
分とする酸化被膜除去剤（５）を定着させ、この後、前
記金属製触媒担体素子（１）を窒素を除く不活性ガス雰
囲気中において焼成し、前記金属製板（２）と金属製板
（３）との接合部（４）を一体的に拡散接合することを
特徴とする金属製触媒担体の製造方法。
【請求項２】前記不活性ガス雰囲気の雰囲気温度は、
１１５０〜１３００℃であることを特徴とする請求項１
記載の金属製触媒担体の製造方法。