JP3247210B2 - Metal sintered body and method of manufacturing the same - Google Patents

Metal sintered body and method of manufacturing the same

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JP3247210B2
JP3247210B2 JP18462993A JP18462993A JP3247210B2 JP 3247210 B2 JP3247210 B2 JP 3247210B2 JP 18462993 A JP18462993 A JP 18462993A JP 18462993 A JP18462993 A JP 18462993A JP 3247210 B2 JP3247210 B2 JP 3247210B2
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、触媒担体、ヒーター、
触媒コンバータの主モノリス触媒等に好適に使用するこ
とができる耐熱衝撃性及び高温での耐酸化性、耐腐食性
に優れた金属焼結体及びその製造方法に関する。
The present invention relates to a catalyst carrier, a heater,
The present invention relates to a metal sintered body having excellent thermal shock resistance, high-temperature oxidation resistance, and corrosion resistance that can be suitably used as a main monolith catalyst of a catalytic converter, and a method for producing the same.

【0002】[0002]

【従来の技術】触媒コンバーターは、自動車の排ガス系
に用いられ、いわゆる三元触媒で排ガスを浄化する主モ
ノリス触媒を備えている。また、主モノリス触媒では、
排ガスが触媒反応が起きるある一定温度以上に温まって
から満足すべき浄化効率が得られるが、エンジン始動時
など、排ガス温度が温まっていないときの浄化効率が限
れていた。そこで、主モノリス触媒の上流に、温まって
いない排ガスを加熱するためのプレヒーターを設けるこ
とが提案されている。この主モノリス触媒にもプレヒー
ターにもハニカム構造体が好ましく用いられ、ハニカム
構造体の貫通孔を排ガスが通過することができる。ま
た、いずれの場合にも、貫通孔の表面に触媒層が被覆さ
れ得る。近年、自動車等の内燃機関から排出される排気
ガス中の窒素酸化物、一酸化炭素、炭化水素を浄化する
ための触媒を担持する触媒担体として、金属板をコルゲ
ート状に巻き取りハニカム構造体としたものが使用され
始めており、例えば特公昭58−23138号公報に記
載のものが知られている。しかしながら、特公昭58−
23138号公報に記載のフォイルタイプの金属ハニカ
ム構造体においては、被膜を形成した金属基体の多孔性
が乏しいため触媒層との密着性が弱く、かつセラミック
たる触媒層と金属基体との熱膨張差により触媒が剥離し
易いという欠点がある。また運転サイクル中に、メタル
−メタル接合部が剥離しガス流れ方向に凸部に変形する
というテレスコープ現象が発生し易く、運転上重大な支
障となる場合があり、さらにフォイルタイプの金属ハニ
カム製造工程ではフォイルの圧延歩留が悪く、製造コス
トが高くなるという問題がある。
2. Description of the Related Art Catalytic converters are used in automobile exhaust gas systems and include a main monolith catalyst for purifying exhaust gas with a so-called three-way catalyst. Also, in the main monolith catalyst,
Satisfactory purification efficiency is obtained after the exhaust gas has warmed above a certain temperature at which catalytic reaction occurs, but purification efficiency when the exhaust gas temperature is not warm, such as when starting the engine, is limited. Therefore, it has been proposed to provide a preheater upstream of the main monolith catalyst for heating unheated exhaust gas. The honeycomb structure is preferably used for both the main monolith catalyst and the preheater, and the exhaust gas can pass through the through holes of the honeycomb structure. In any case, the surface of the through hole may be coated with the catalyst layer. In recent years, as a catalyst carrier for carrying a catalyst for purifying nitrogen oxides, carbon monoxide, and hydrocarbons in exhaust gas discharged from an internal combustion engine of an automobile or the like, a metal plate is wound into a corrugated shape to form a honeycomb structure. Those which have been used have begun to be used, for example, those described in Japanese Patent Publication No. 58-23138. However, Japanese Patent Publication No. 58-
In the foil-type metal honeycomb structure described in Japanese Patent No. 23138, the metal substrate on which the coating is formed has poor porosity, so that the adhesion to the catalyst layer is weak, and the thermal expansion difference between the catalyst layer, which is a ceramic, and the metal substrate. There is a disadvantage that the catalyst is easily peeled off. In addition, during the operation cycle, the telescope phenomenon that the metal-metal joint peels off and deforms into a convex part in the gas flow direction is likely to occur, which may be a serious hindrance in operation, and furthermore, manufacture of foil type metal honeycomb. In the process, there is a problem that the foil rolling yield is poor and the production cost is high.

【0003】また、金属粉体を成形して焼成し、ハニカ
ム構造体を得ることが知られている。このようなハニカ
ム構造体として、例えば特開昭63−310942号公
報、特公昭57−6974号公報、特開昭57−578
03号公報及び特開昭57−57804号公報及び特開
平4−308004号公報に記載のものが提案されてい
る。特開昭63−310942号公報には、重量%でA
lが5〜50%、Feが30〜90%、Snが0〜10
%、Cuが0〜10%、Crが0〜10%、及び1%以
下のMg及び/又はCaの組成で構成され、気孔率が約
25〜75%で所定のセル密度を有するハニカム構造体
が示されている。又、特公昭57−6974号公報に
は、排ガス浄化用触媒としてニッケル、銅及びクロムと
いう触媒活性物質の粉末を小片のハニカム構成要素と
し、これを束ねたハニカム構造体が示されている。しか
しながら、このハニカム構造体は、触媒活性を得るため
に低温で酸化処理しているにすぎず、耐熱性が不足する
と同時に一体物でないため実用時の振動により破壊され
るという欠点がある。
[0003] It is also known to obtain a honeycomb structure by molding and firing metal powder. Examples of such a honeycomb structure include JP-A-63-310942, JP-B-57-6974, and JP-A-57-578.
No. 03, JP-A-57-57804 and JP-A-4-308004 have been proposed. JP-A-63-310942 discloses that A
1 to 5 to 50%, Fe to 30 to 90%, Sn to 0 to 10
%, Cu is 0 to 10%, Cr is 0 to 10%, and a honeycomb structure having a composition of Mg and / or Ca of 1% or less and having a porosity of about 25 to 75% and a predetermined cell density. It is shown. Japanese Patent Publication No. 57-6974 discloses a honeycomb structure in which powders of catalytically active substances such as nickel, copper, and chromium are used as exhaust gas purifying catalysts as honeycomb components of small pieces and bundled. However, this honeycomb structure is only oxidized at a low temperature in order to obtain a catalytic activity, and has a defect that heat resistance is insufficient and the honeycomb structure is not integrated and is broken by vibration during practical use.

【0004】さらに特開昭57−57803号公報及び
特開昭57−57804号公報には、金属粉末に熱硬化
性結合剤、コロイド状シリカ等を添加し、ハニカム状に
押出し、硬化後焼結した金属製ハニカム状構造体が示さ
れているが、金属粉末としてはSUS粉末及びAl、C
u、Ti、Zrの記載のみで、Fe−Ni−Cr−Al
系の合金組成及びその添加元素に関して記載がなく、得
られた金属製ハニカム状構造体は耐酸化性が劣るという
問題がある。特開平4−308004号公報には、Cr
を5〜40重量%、Alを2〜30重量%、特定金属を
5重量%以下、希土類酸化物添加剤を4重量%以下含
み、残部が鉄族金属及び不可避不純物よりなる組成を有
し、上記特定金属は、Y、ランタノイド類、Zr,H
f,Ti,Si、及びBから選ばれた少なくとも一種、
又は、アルカリ土類金属、Cu、及びSnから選ばれた
少なくとも一種である合金組成が開示され、また、この
合金組成を有するハニカム構造体が開示されている。し
かし、鉄族金属としては実質的に鉄しか開示されておら
ず、残部がNi又はNiを含有した合金組成は実質的に
記載されていない。
Further, JP-A-57-57803 and JP-A-57-57804 disclose a method in which a thermosetting binder, colloidal silica or the like is added to a metal powder, extruded into a honeycomb shape, and cured after sintering. A metallic honeycomb-shaped structure is shown, in which SUS powder and Al, C
u, Ti, Zr only, Fe-Ni-Cr-Al
There is no description about the alloy composition of the system and the additive elements thereof, and there is a problem that the obtained metal honeycomb structure has poor oxidation resistance. JP-A-4-308004 discloses that Cr
5 to 40% by weight, 2 to 30% by weight of Al, 5% by weight or less of a specific metal, 4% by weight or less of a rare earth oxide additive, and a balance consisting of an iron group metal and unavoidable impurities, The specific metals are Y, lanthanoids, Zr, H
at least one selected from f, Ti, Si, and B;
Alternatively, an alloy composition which is at least one selected from alkaline earth metals, Cu, and Sn is disclosed, and a honeycomb structure having this alloy composition is disclosed. However, substantially only iron is disclosed as the iron group metal, and the balance is Ni or an alloy composition containing Ni is not substantially described.

【0005】一方、Ni基合金は、例えば、特開平4−
358037号公報、合衆国特許第3,591,362
号、合衆国特許第3,964,877号、合衆国特許第
4,359,352号、合衆国特許第4,427,44
7号及び合衆国特許第4,995,922号に記載され
ている。特開平4−358037号公報には、優れた高
温強度と耐腐食性を有するNi基耐熱合金として、重量
%で、C:0.01重量%以下、Si:1.0重量%以
下、Mn:0.2重量%以下、Cr:5重量%を超えて
18重量%まで、Al:4.5〜12重量%を含有し、
さらに、B:0.001〜0.03重量%、Zr:0.
01〜0.3重量%、Hf:0.05〜1.0重量%、
Ti:0.05〜1.0重量%及びMg:0.001〜
0.02重量%の1種以上含み、残部はNiまたはNi
と5重量%以下のFe及び不可避的不純物から成るNi
基耐熱合金が開示されている。合衆国特許第3,59
1,362号には、メカニカルアロイング粉末が開示さ
れており、その組成は、重量%で、Cr:65重量%以
下、Al:8重量%以下、Ti:8重量%以下、Mo4
0重量%以下、W40重量%以下、Nb:20重量%以
下、Ta:30重量%以下、Cu:40重量%以下、
V:2重量%以下、Mn:15重量%以下、C:2重量
%以下、Si:1重量%以下、B:1重量%以下、Z
r:2重量%以下、Mg:0.5重量%以下、高融点化
合物は10体積%以下、並びにFe、Ni及び/又はC
oは25重量%以上である。
On the other hand, Ni-based alloys are disclosed, for example, in
No. 3,580,37, U.S. Pat. No. 3,591,362.
No. 3,964,877; U.S. Pat. No. 4,359,352; U.S. Pat. No. 4,427,44.
No. 7 and U.S. Pat. No. 4,995,922. JP-A-4-358037 discloses a Ni-based heat-resistant alloy having excellent high-temperature strength and corrosion resistance, in terms of% by weight, C: 0.01% by weight or less, Si: 1.0% by weight or less, Mn: 0.2 wt% or less, Cr: more than 5 wt% to 18 wt%, Al: 4.5 to 12 wt%,
Further, B: 0.001 to 0.03% by weight, Zr: 0.
01 to 0.3% by weight, Hf: 0.05 to 1.0% by weight,
Ti: 0.05 to 1.0% by weight and Mg: 0.001 to
0.02% by weight, the balance being Ni or Ni
And Ni comprising 5% by weight or less of Fe and unavoidable impurities
A base heat resistant alloy is disclosed. United States Patent No. 3,59
No. 1,362 discloses a mechanical alloying powder having a composition by weight of Cr: 65% by weight, Al: 8% by weight, Ti: 8% by weight, Mo4
0% by weight or less, W 40% by weight or less, Nb: 20% by weight or less, Ta: 30% by weight or less, Cu: 40% by weight or less,
V: 2% by weight or less, Mn: 15% by weight or less, C: 2% by weight or less, Si: 1% by weight or less, B: 1% by weight or less, Z
r: 2% by weight or less, Mg: 0.5% by weight or less, high-melting point compound of 10% by volume or less, and Fe, Ni and / or C
o is 25% by weight or more.

【0006】合衆国特許第3,964,877には、理
論密度の65〜90%の密度を有する耐熱性部材が開示
されており、その組成は、Crが15〜35重量%、A
lが8〜20重量%、Y、Hf、及び希土類元素からな
る群から選ばれた一種以上が5重量%以下であり、残部
がFe、Ni、Co及び不可避不純物である。合衆国特
許第4,359,352号には、冷却速度105〜107
℃/秒で凝固させ;面心立方構造を有し、平均粒径約2
μm未満のNi固溶相を主として含む微細組織であっ
て;組成変形能が非常に小さいNi基合金が開示されて
いる。このNi基合金の組成は、Niを50原子%以
上;Ti、Al、Nb及びTaの少なくとも一種を7〜
20原子%;Cr、Co、Fe、W及びMoの少なくと
も一種を8〜43原子%であって、W及びMoの合計量
は15原子%以下;C、Hf、Zr,V,Mn,Si及
びMgの少なくとも一種を0.1〜4.0原子%であ
り、更に0.4〜1.7重量%のBを含有する。
US Pat. No. 3,964,877 discloses a heat-resistant member having a density of 65 to 90% of the theoretical density, the composition of which is 15 to 35% by weight of Cr,
1 is 8 to 20% by weight, at least one selected from the group consisting of Y, Hf, and rare earth elements is 5% by weight or less, and the balance is Fe, Ni, Co and unavoidable impurities. U.S. Pat. No. 4,359,352 discloses cooling rates of 10 5 to 10 7.
C / sec; solidified with face-centered cubic structure, average particle size about 2
A Ni-based alloy having a microstructure mainly containing a Ni solid solution phase of less than μm and having a very small composition deformability is disclosed. The composition of this Ni-based alloy is as follows: Ni is 50 atomic% or more;
20 atomic%; at least one of Cr, Co, Fe, W and Mo is 8 to 43 atomic%, and the total amount of W and Mo is 15 atomic% or less; C, Hf, Zr, V, Mn, Si and At least one kind of Mg is 0.1 to 4.0 atomic%, and further contains 0.4 to 1.7% by weight of B.

【0007】合衆国特許第4,427,447号は、酸
化物分散強化型高温合金にメカニカルアロイングする金
属粉末混合物を開示し、この混合物は、Crを30重量
%以下、Tiを3重量%以下、Alを0.3〜10重量
%、酸化物分散相(ただし、1000℃の負の生成自由
エネルギーがアルミナより大きい。)が0.3〜10重
量%を含有し;主成分はFe、Ni及びCoのいずれか
であり;酸化物分散相の一部又は全部を、Al23・2
23、Al23・Y23、及び5Al23・3Y23
の少なくとも一種以上の複合酸化物で置換している。こ
の特許では、鉄とNiとの双方を同時に含有することは
ない。合衆国特許第4,995,922号は、酸化物分
散硬化型Ni基超合金が開示され、合金の組成は、Cr
が5〜13.95重量%、Alが2.5〜7重量%、C
oが10重量%以下、Moが2重量%以下、Wが15重
量%以下、Taが7重量%以下、Tiが3重量%以下、
Hfが1重量%以下、Zrが0.02〜0.2重量%、
23が1〜2重量%以下、Cが0.2重量%以下含有
し、残部がNiでありBを0.026〜0.3重量%含
有して良いものである。この合金組成は、Feが含有し
ていない。
US Pat. No. 4,427,447 discloses a metal powder mixture mechanically alloyed to an oxide dispersion strengthened high temperature alloy, the mixture comprising up to 30% by weight of Cr and up to 3% by weight of Ti. , Containing 0.3 to 10% by weight of Al and 0.3 to 10% by weight of an oxide dispersed phase (however, the negative free energy of formation at 1000 ° C. is larger than that of alumina); And Co; and part or all of the oxide dispersed phase is Al 2 O 3 .2.
Y 2 O 3 , Al 2 O 3 .Y 2 O 3 , and 5Al 2 O 3 .3Y 2 O 3
At least one or more composite oxides. This patent does not contain both iron and Ni at the same time. U.S. Pat. No. 4,995,922 discloses an oxide dispersion hardened Ni-based superalloy, the composition of which is Cr
5 to 13.95% by weight, Al 2.5 to 7% by weight, C
o is 10% by weight or less, Mo is 2% by weight or less, W is 15% by weight or less, Ta is 7% by weight or less, Ti is 3% by weight or less,
Hf is 1% by weight or less, Zr is 0.02 to 0.2% by weight,
Y 2 O 3 contains 1 to 2% by weight or less, C contains 0.2% by weight or less, the balance is Ni, and B may contain 0.026 to 0.3% by weight. This alloy composition does not contain Fe.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】金属焼結体が自動車の
排ガス系に排ガス浄化触媒組成物の担体等に使用される
場合など、触媒担体は腐食性かつ高温である環境にさら
されるため、耐熱性、耐酸化性、耐腐食性が要求され
る。また、これらの用途では、エンジンの始動、停止等
に伴って、急速な加熱冷却を何回も繰り返すこととなる
ので、高い耐熱衝撃性が要求される。従って、本発明
は、金属焼結体において、耐熱衝撃性、高温での耐酸化
性、耐腐食性を向上することを目的とするものである。
The catalyst carrier is exposed to a corrosive and high-temperature environment, such as when the metal sintered body is used as a carrier of an exhaust gas purifying catalyst composition in an exhaust gas system of an automobile. , Oxidation resistance and corrosion resistance are required. In these applications, rapid heating and cooling are repeated many times when the engine is started and stopped, and therefore, high thermal shock resistance is required. Accordingly, an object of the present invention is to improve the thermal shock resistance, the oxidation resistance at high temperatures, and the corrosion resistance of a metal sintered body.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】本発明によれば、Crを
5〜40重量%、Alを2〜30重量%、Feを5〜1
5重量%含有するとともに、0.005〜0.1重量%
のB、0.05〜5重量%のTi及び/又はSi、並び
に、Zr、Hf、3A族及びランタノイド元素からなる
群から選ばれた少なくとも一種の金属を0.05〜2.
5重量%含有し、残部がNiと不可避不純物からなるこ
とを特徴とする金属焼結体提供され 発明におい
て、上記成分に加えて、SiO2、3A族酸化物、ラン
タノイド酸化物及び4A族酸化物からなる群から選ばれ
た少なくとも一種の酸化物を0.1〜2.5重量%含有
することが好ましい。前記酸化物がY23であることが
好ましい。
According to the present invention, 5 to 40% by weight of Cr, 2 to 30% by weight of Al, and 5 to 1 % of Fe are used.
5% by weight and 0.005 to 0.1% by weight
B, 0.05 to 5% by weight of Ti and / or Si, and
Consisting of Zr, Hf, Group 3A and lanthanoid elements
0.05 to 2. at least one metal selected from the group;
5 containing by weight%, the balance Ru are metal sintered body provided for being Ni and inevitable impurities. In the present invention, 0.1 to 2.5% by weight of at least one oxide selected from the group consisting of SiO 2 , group 3A oxide, lanthanoid oxide and group 4A oxide is contained in addition to the above components. Is preferred. Preferably, the oxide is Y 2 O 3 .

【0010】本発明において、Niを5重量%以上含有
することが好ましく、更に10〜30重量%が好まし
い。また、Crを10〜30重量%含有することが好ま
しい。また本発明において、Alを5〜15重量%含有
することが好ましく、Alを8〜15重量%含有するこ
とが更に好ましい。また、本発明によれば、上記記載の
金属焼結体から構成されていて、多数の貫通孔を有する
ことを特徴とするハニカム構造体が提供される。また、
本発明において、前記ハニカム構造体が粉末原料をハニ
カム状に押出成形し、焼結させたものであることが好ま
しい。更に本発明によれば、触媒組成物を担持した金属
焼結体が提供される。
In the present invention, Ni is preferably contained in an amount of 5% by weight or more, more preferably 10 to 30% by weight. Further, it is preferable to contain 10 to 30% by weight of Cr. In the present invention, Al is preferably contained in an amount of 5 to 15% by weight, and more preferably 8 to 15% by weight. Further, according to the present invention, there is provided a honeycomb structure formed of the above-described metal sintered body and having a large number of through holes. Also,
In the present invention, it is preferable that the honeycomb structure is formed by extruding a powdery raw material into a honeycomb shape and sintering. Further, according to the present invention, there is provided a metal sintered body supporting the catalyst composition.

【0011】更にまた本発明によれば、上記記載の金属
焼結体を触媒担体として用い、触媒担体上に触媒組成物
が担持されていることを特徴とする自動車排ガス浄化用
モノリス触媒が提供される。この触媒担体となる金属焼
結体がハニカム形状をしていて、このハニカム構造体が
有する貫通孔の表面にこの触媒組成物が担持されている
ことが好ましい。このとき、排ガスは貫通孔を通過する
とき、触媒組成物によって、排ガス中の有害物質が除去
される。更に、本発明によれば、上記金属焼結体と、金
属焼結体を加熱するための加熱手段とを有することを特
徴とする耐熱性ヒーターが提供される。エンジン始動時
など、触媒が活性化する温度に達していないとき、この
耐熱性ヒーターで触媒を加熱することができる。加熱手
段とは、例えば、金属焼結体に電流を流すための金属焼
結体に設けられた電極が挙げられる。金属焼結体がハニ
カム構造体であって、排ガスが貫通孔を流れることがで
きることは好ましい。
Further, according to the present invention, there is provided a monolith catalyst for purifying exhaust gas from automobiles, wherein the metal sintered body described above is used as a catalyst carrier, and a catalyst composition is supported on the catalyst carrier. You. It is preferable that the metal sintered body serving as the catalyst carrier has a honeycomb shape, and that the catalyst composition is supported on the surface of the through hole of the honeycomb structure. At this time, when the exhaust gas passes through the through-hole, harmful substances in the exhaust gas are removed by the catalyst composition. Further, according to the present invention, there is provided a heat-resistant heater comprising the above-mentioned metal sintered body and a heating means for heating the metal sintered body. When the temperature for activating the catalyst has not been reached, such as when starting the engine, the catalyst can be heated by the heat-resistant heater. The heating means includes, for example, an electrode provided on the metal sintered body for flowing an electric current through the metal sintered body. It is preferable that the metal sintered body is a honeycomb structure and the exhaust gas can flow through the through-hole.

【0012】更に、本発明によれば、触媒組成物を担持
した金属焼結体と、該金属焼結体を加熱するための加熱
手段とを有することを特徴とする耐熱性ヒーターが提供
される。更にまた、本発明によれば、主モノリス触媒要
素と、上記記載の金属焼結体及び該金属焼結体を加熱す
るための加熱手段を有するヒーター要素とを有し、該主
モノリス触媒要素の上流側及び/又は下流側に該ヒータ
ー要素を配置することを特徴とする触媒コンバーターが
提供される。また本発明によれば、主モノリス触媒要素
と、上記記載の金属焼結体及び該金属焼結体を加熱する
ための加熱手段を有する少なくとも一つのヒーター要素
とを有し、該ヒーター要素の少なくとも一つには、触媒
組成物が担持され、かつ、該主モノリス触媒要素の上流
側及び/又は下流側に配置することを特徴とする触媒コ
ンバーターが提供される。本発明によれば、上記記載の
金属焼結体と、該金属焼結体に担持された触媒組成物
と、該金属焼結体を加熱するための加熱手段とを有する
ことを特徴とする触媒コンバーターが提供される。
Further, according to the present invention, there is provided a heat-resistant heater comprising a metal sintered body supporting a catalyst composition and a heating means for heating the metal sintered body. . Still further, according to the present invention, there is provided a main monolith catalyst element, a metal sintered body described above, and a heater element having heating means for heating the metal sintered body. A catalytic converter is provided, characterized in that the heater element is arranged upstream and / or downstream. Further, according to the present invention, there is provided a main monolithic catalyst element, at least one heater element having the metal sintered body described above and a heating unit for heating the metal sintered body, and at least one of the heater elements On the one hand, there is provided a catalytic converter, characterized in that the catalytic composition is supported and arranged upstream and / or downstream of the main monolithic catalytic element. According to the present invention, there is provided a catalyst comprising the above-described metal sintered body, a catalyst composition supported on the metal sintered body, and heating means for heating the metal sintered body. A converter is provided.

【0013】更にまた本発明によれば、上記の合金組成
となるように金属粉末を混合して、混合粉末とし、該混
合粉末を成形し成形体として、金属焼結体を生成するた
めに充分な温度で充分な時間、非酸化雰囲気下で該成形
体を焼結することを特徴とする金属焼結体の製造方法が
提供される。
Still further, according to the present invention, a metal powder is mixed so as to have the above-mentioned alloy composition to form a mixed powder, and the mixed powder is formed into a compact to obtain a sintered compact. A method for producing a metal sintered body, characterized by sintering the molded body at a suitable temperature for a sufficient time under a non-oxidizing atmosphere.

【0014】[0014]

【作用】以下、本発明について詳細に説明する。本発明
の金属焼結体は、Fe−Ni−Cr−Al系組成であっ
て、その他の特定元素を一定割合で含有してもよい。こ
の本発明の金属焼結体は長寿命であるが、このことは耐
熱性、機械強度、耐侵食性、高温下における耐酸化性に
起因する。焼結体の特定の組成においては、耐酸化性、
耐熱衝撃性、耐力学的応力に特に優れている。
Hereinafter, the present invention will be described in detail. The metal sintered body of the present invention has an Fe-Ni-Cr-Al-based composition, and may contain other specific elements at a fixed ratio. Although the metal sintered body of the present invention has a long life, this is due to heat resistance, mechanical strength, erosion resistance, and oxidation resistance at high temperatures. In the specific composition of the sintered body, oxidation resistance,
Particularly excellent in thermal shock resistance and mechanical stress.

【0015】本質的に焼結体は種々の形状、大きさを取
り得るが、一般的にはハニカム構造体の形状が望まし
い。尚、本発明において、ハニカム構造とは、隔壁によ
り仕切られた多数の貫通孔、即ち、セルを有している一
体構造をいう。貫通孔の断面形状(セル形状)は円形、
角形、コルゲート形等など各種の任意な形状を取ること
ができる。このうち、6角形等の熱応力を緩和できる形
状が好ましい。ハニカム構造は、任意の方向で長さに制
限はなく、例えば、直径、長さ、セルの数、セルの隔壁
の厚さは用途に応じて任意に変化させることができる。
押出成形したハニカム構造は特に好ましい。焼結体は緻
密であることが好ましく、緻密であるかは、体積パーセ
ントで示される気孔率がパラメーターとなる。焼結体は
5パーセント以下の気孔率であると好ましい。この範囲
では、焼結体の表面積が充分に小さくなり、高温での耐
酸化性、耐腐食性に優れる。但し、触媒担持の面からは
若干の気孔を有することが好ましい。
Although the sintered body can have various shapes and sizes, a honeycomb structure is generally desirable. In the present invention, the honeycomb structure refers to an integrated structure having a large number of through holes, that is, cells, partitioned by partition walls. The cross-sectional shape (cell shape) of the through hole is circular,
Various arbitrary shapes such as a square shape and a corrugated shape can be adopted. Among these, a shape such as a hexagon that can relieve thermal stress is preferable. The length of the honeycomb structure is not limited in any direction. For example, the diameter, length, number of cells, and thickness of partition walls of the cells can be arbitrarily changed depending on the application.
Extruded honeycomb structures are particularly preferred. The sintered body is preferably dense, and the denseness is determined by the porosity expressed by volume percent as a parameter. The sintered body preferably has a porosity of 5% or less. In this range, the surface area of the sintered body becomes sufficiently small, and excellent in oxidation resistance and corrosion resistance at high temperatures. However, it is preferable to have some pores from the viewpoint of supporting the catalyst.

【0016】本発明の焼結体は粉体を焼結して生成する
ものであって、焼結工程では個々の粉体の間で相互拡散
が起きている。従って、出発粉体の表面効果(例えば含
有する不純物、酸化状態、表面積等)や固相拡散を利用
して、気孔の分布や大きさ、割合などを制御することが
できる。ところが溶湯を冷却して生成する鋳造体では液
相での拡散及び均一化が起こるので、出発物質の形態及
び表面効果を利用して、気孔の分布、大きさ、割合の制
御や結晶粒径の制御ができない。従って本発明の焼結体
は、溶融合金体とは材料の特性を支配する微構造(金属
組織)が全く異なる。本発明では、焼結体表面が酸化被
膜で被覆されていることが好ましい。この酸化被膜は焼
結体の耐酸化性及び耐腐食性を向上させる。本発明の焼
結体はAlを含有するので、高温酸化雰囲気中に焼結体
を晒すことで、主に酸化アルミニウムからなる酸化被膜
を焼結体の表面に形成することができる。こうして得ら
れた酸化被膜は、焼結体中のアルミニウムが反応して生
成するため、焼結体との密着性が良い。また、適正な方
法で得られた酸化被膜は緻密であって酸素を透過させ難
く、高温における耐酸化性、耐腐食性を向上させること
ができる。従って、焼結体は酸化被膜を被覆した状態で
使用することが好ましい。更に、酸化被膜は酸化物であ
るため、触媒活性金属を担持するアルミナ、セリア、ゼ
オライト等からなるウォッシュコートが剥離し難くな
り、触媒組成物を担持させ易く好ましい。
The sintered body of the present invention is produced by sintering powder, and in the sintering step, mutual diffusion occurs between individual powders. Therefore, the distribution, size, ratio, and the like of pores can be controlled by utilizing the surface effect (for example, contained impurities, oxidation state, surface area, and the like) of the starting powder and solid phase diffusion. However, in the cast body produced by cooling the molten metal, diffusion and homogenization in the liquid phase occur, so using the morphology and surface effects of the starting material, control of pore distribution, size, ratio, and crystal grain size No control. Therefore, the sintered body of the present invention is completely different from the molten alloy body in the microstructure (metal structure) governing the properties of the material. In the present invention, the surface of the sintered body is preferably covered with an oxide film. This oxide film improves the oxidation resistance and corrosion resistance of the sintered body. Since the sintered body of the present invention contains Al, an oxide film mainly made of aluminum oxide can be formed on the surface of the sintered body by exposing the sintered body to a high-temperature oxidizing atmosphere. The oxide film thus obtained is formed by the reaction of aluminum in the sintered body, and therefore has good adhesion to the sintered body. In addition, the oxide film obtained by an appropriate method is dense and hardly permeates oxygen, and can improve oxidation resistance and corrosion resistance at high temperatures. Therefore, it is preferable to use the sintered body in a state covered with the oxide film. Furthermore, since the oxide film is an oxide, a washcoat made of alumina, ceria, zeolite, or the like that supports a catalytically active metal is difficult to peel off, and is preferable because the catalyst composition is easily supported.

【0017】本発明の金属焼結体は、Cr及びAlを含
有する。両金属は、金属焼結体の耐酸化性及び耐腐食性
に効果があり、特にCrは耐腐食性に、Alは耐酸化性
に有効である。本発明でCrの含有量は、5〜40重量
%であって、好ましくは、10〜30重量%である。C
rの含有量が5重量%未満では、酸化被膜の生成に悪影
響を及ぼし、耐酸化性、耐腐食性が充分でない。一方、
Crの含有量が40重量%を超えると、焼結体の脆性が
増加する。本発明でAlの含有量は、2〜30重量%で
あって、好ましくは5〜15重量%であり、更に好まし
くは、8〜15重量%である。上記したようにAlは酸
化アルミニウムを含有する保護膜を形成するために必要
であり、耐酸化性の向上に有効な元素である。Alの含
有量が2重量%未満では、アルミナ酸化膜の生成が不十
分で、焼結体の耐酸化性が充分でない。一方、Alの含
有量が30重量%より大きいと、焼結体の脆性が増加す
る。
The metal sintered body of the present invention contains Cr and Al. Both metals have an effect on the oxidation resistance and corrosion resistance of the metal sintered body. In particular, Cr is effective for corrosion resistance, and Al is effective for oxidation resistance. In the present invention, the content of Cr is 5 to 40% by weight, preferably 10 to 30% by weight. C
When the content of r is less than 5% by weight, the formation of an oxide film is adversely affected, and the oxidation resistance and corrosion resistance are not sufficient. on the other hand,
If the content of Cr exceeds 40% by weight, the brittleness of the sintered body increases. In the present invention, the content of Al is 2 to 30% by weight, preferably 5 to 15% by weight, and more preferably 8 to 15% by weight. As described above, Al is necessary to form a protective film containing aluminum oxide, and is an effective element for improving oxidation resistance. If the Al content is less than 2% by weight, the formation of an alumina oxide film is insufficient, and the oxidation resistance of the sintered body is not sufficient. On the other hand, when the Al content is more than 30% by weight, the brittleness of the sintered body increases.

【0018】Feを基体とする合金組成を基準として、
この合金組成でFeをNiで置換していくと、Niの置
換量に比例して合金の機械強度が向上していき、Niを
基体とする組成で熱衝撃性が最大になることを見出し
た。しかし、Feの含有量が5重量%未満では、焼結体
の耐硫酸塩腐食性が満足するものではなくなるので、本
発明の金属焼結体では、Feの含有量は、5〜15重量
である。また、Niを置換することで塩酸、硫酸等に
対する溶液腐食性も改善される。Ni量は好ましくは5
重量%以上であり、更に好ましくは10重量%以上であ
る。これらの範囲では高温強度の向上が顕著で、耐熱衝
撃性が大きく改善される。またNi量は30重量%以下
が好ましい場合がある。これはNiが30重量%を超え
ると条件によっては酸化膜の剥離が発生するからであ
る。
On the basis of the alloy composition based on Fe,
When Fe was replaced with Ni in this alloy composition, the mechanical strength of the alloy was improved in proportion to the amount of Ni replaced, and it was found that the thermal shock resistance was maximized with the composition using Ni as the base. . However, if the Fe content is less than 5% by weight, the sulfated corrosion resistance of the sintered body will not be satisfactory. Therefore, in the metal sintered body of the present invention, the Fe content is 5 to 15 % by weight.
% . Further, by replacing Ni, the solution corrosiveness to hydrochloric acid, sulfuric acid and the like is also improved. Ni content is preferably 5
% By weight or more, and more preferably 10% by weight or more. In these ranges, the high temperature strength is remarkably improved, and the thermal shock resistance is greatly improved. In some cases, the Ni content is preferably 30% by weight or less. This is because if Ni exceeds 30% by weight, the oxide film may peel off depending on the conditions.

【0019】本発明の金属焼結体では、焼結体の緻密化
のため、焼結助剤としてBを添加することが好ましい。
Bが0.005重量%未満では、添加効果はなく、一
方、Bが0.1重量%より大きいと、焼結体の耐酸化性
が劣化する。本発明の金属焼結体がTiを含有すると、
機械強度、特に高温での機械強度が向上するので、好ま
しい。特に、Niを基体とする合金組成ではTiの添加
が好ましい。Tiが0.05重量%未満では、添加効果
はなく、一方、Tiが5重量%を超えると焼結体が脆く
なり、また、添加量の増加にともなって融点温度が低下
し、耐熱性が悪くなる。本発明の金属焼結体がSiを含
有すると、耐酸化性が向上するので、好ましい。Siが
0.05重量%未満では、添加効果はなく、一方、Si
が5重量%を超えると焼結体が脆くなる。
In the metal sintered body of the present invention, it is preferable to add B as a sintering aid in order to densify the sintered body.
If B is less than 0.005% by weight, there is no effect of addition, while if B is more than 0.1% by weight, the oxidation resistance of the sintered body deteriorates. When the metal sintered body of the present invention contains Ti,
This is preferable because the mechanical strength, particularly at high temperatures, is improved. In particular, in an alloy composition using Ni as a base, addition of Ti is preferable. If Ti is less than 0.05% by weight, there is no effect of addition, while if Ti exceeds 5% by weight, the sintered body becomes brittle, and the melting point temperature decreases with an increase in the added amount, and the heat resistance becomes poor. become worse. It is preferable that the metal sintered body of the present invention contains Si because the oxidation resistance is improved. If the content of Si is less than 0.05% by weight, there is no effect of addition, while
Exceeds 5% by weight, the sintered body becomes brittle.

【0020】更に、本発明の金属焼結体が、Hf、Z
r、Y、Nd、Ce及びLaよりなる群から選ばれた少
なくとも一種の元素を、0.05〜2.5重量%含有す
ることが好ましい。これらの元素を含ませると酸化膜の
密着性が向上するからであり、また耐硫酸塩腐食性も向
上するからである。特にYは耐酸化性向上に効果がある
ので、好ましい。本発明の金属焼結体が、Y23、Hf
2、TiO2、ZrO2、SiO2、Nd23、CeO2
及びLa23のいずれか一種を含有することは、耐酸化
性及び耐熱衝撃性が向上するので、好ましい。これらの
酸化物は、原料粉末を混合するときに、酸化物の粉末と
して添加することができる。これらの酸化物の添加量
は、0.1重量%未満では効果がなく、2.5重量%を
越えると粉体の焼結を阻害し、緻密な焼結体が得られな
いので好ましくない。
Further, the metal sintered body of the present invention may be made of Hf, Z
It is preferable to contain at least one element selected from the group consisting of r, Y, Nd, Ce and La in an amount of 0.05 to 2.5% by weight. This is because when these elements are included, the adhesion of the oxide film is improved, and the sulfate corrosion resistance is also improved. Particularly, Y is preferable since it has an effect of improving oxidation resistance. When the metal sintered body of the present invention is made of Y 2 O 3 , Hf
O 2 , TiO 2 , ZrO 2 , SiO 2 , Nd 2 O 3 , CeO 2
And La 2 O 3 are preferable because they improve oxidation resistance and thermal shock resistance. These oxides can be added as oxide powders when mixing the raw material powders. If the amount of these oxides is less than 0.1% by weight, there is no effect, and if it exceeds 2.5% by weight, sintering of the powder is inhibited, and a dense sintered body cannot be obtained, which is not preferable.

【0021】これらの酸化物の中で、Y23の添加は、
他の酸化物の添加に比べ、良質の酸化被膜を生成させる
効果が大きく、好ましい。また、Yを金属として添加す
ることに比べて、合金化の経費を削減でき、コスト的に
も好ましい。本発明では、不純物、例えばMn、W、M
o等が、焼結体の特性に悪影響を与えない限り、少量含
有していることを妨げない。また、本発明の焼結体にお
いて、炭素Cと窒素N各々の含有量は1重量%以下が好
ましく、酸素Oの含有量は3重量%以下が好ましい。本
発明の焼結体は耐熱性であって、空気中1050℃又は
1150℃で100時間加熱しても、重量の増加は、
2.0mg/cm2以下であることが好ましく、更に好ましく
は1.5mg/cm2以下である。
Of these oxides, the addition of Y 2 O 3
The effect of forming a high-quality oxide film is large as compared with the addition of other oxides, which is preferable. Further, as compared with the case where Y is added as a metal, the cost of alloying can be reduced, which is preferable in terms of cost. In the present invention, impurities such as Mn, W, M
As long as o does not adversely affect the properties of the sintered body, it does not prevent a small amount from being contained. In the sintered body of the present invention, the content of each of carbon C and nitrogen N is preferably 1% by weight or less, and the content of oxygen O is preferably 3% by weight or less. The sintered body of the present invention is heat-resistant, and even when heated in air at 1050 ° C. or 1150 ° C. for 100 hours, the weight increases,
It is preferably at most 2.0 mg / cm 2, more preferably at most 1.5 mg / cm 2 .

【0022】次に、本発明の焼結体の製造方法を説明す
る。焼結体が前記の所望の組成比となるように、金属粉
体及び/又は金属合金粉体を混合する。酸化物粉体もこ
の時点で混合してもよい。出発金属粉体はFe粉体、N
i粉体、Cr粉体、Al粉体、及び添加金属粉体であ
る。金属成分は、純金属、他の金属一種以上との合金、
又は一部が合金と一部が純金属であるものの何れでもよ
い。通常、鉄は鉄粉として添加し、NiはNi粉として
添加する。クロムはクロム粉、アルミニウムとの合金
粉、Niとの合金粉、又は鉄との合金粉として添加する
ことができるが、クロム−アルミニウム合金粉が好まし
い。安定性のためアルミニウムは鉄との合金粉、クロム
との合金粉、鉄とクロムとの合金粉のいずれかで供給さ
れる。本発明の組成を持つ焼結体となる混合物を得るの
によく使われる合金粉は、Fe−Ni−Cr−Al−
(Y、Nd、Ce、La、Zr、Hf)合金粉、Fe−
Al−(Y、Nd、Ce、La、Zr、Hf)合金粉、
Cr−Al−(Y、Nd、Ce、La、Zr、Hf)合
金粉、Fe−B粉、Fe−Si粉、Fe−Ti粉等であ
る。金属粉末はカルボニル法、電解法、還元法、粉砕
法、アトマイズ法等いかなる方法で製造されたものでも
よい。
Next, a method for producing a sintered body according to the present invention will be described. The metal powder and / or the metal alloy powder are mixed so that the sintered body has the desired composition ratio described above. Oxide powder may also be mixed at this point. Starting metal powder is Fe powder, N
i powder, Cr powder, Al powder, and additive metal powder. Metal components are pure metals, alloys with one or more other metals,
Alternatively, it may be either an alloy partially and a pure metal partially. Usually, iron is added as iron powder, and Ni is added as Ni powder. Chromium can be added as chromium powder, alloy powder with aluminum, alloy powder with Ni, or alloy powder with iron, but chromium-aluminum alloy powder is preferable. For stability, aluminum is supplied as an alloy powder with iron, an alloy powder with chromium, or an alloy powder with iron and chromium. An alloy powder often used to obtain a mixture that becomes a sintered body having the composition of the present invention is Fe-Ni-Cr-Al-.
(Y, Nd, Ce, La, Zr, Hf) alloy powder, Fe-
Al- (Y, Nd, Ce, La, Zr, Hf) alloy powder,
Cr-Al- (Y, Nd, Ce, La, Zr, Hf) alloy powder, Fe-B powder, Fe-Si powder, Fe-Ti powder and the like. The metal powder may be produced by any method such as a carbonyl method, an electrolytic method, a reduction method, a pulverizing method, and an atomizing method.

【0023】なお、原料粉末の粒径はハニカム体壁厚に
依存するが、本発明自体はそのように限定されるもので
はない。62セル/cm2(400セル/in2)で壁厚が1
00μmとなるように焼結するハニカム体では、粒径は
典型的にはほぼ44μm以下である。47セル/cm2(3
00セル/in2)で壁厚が200μmと成るように焼結す
るハニカム体では、粒径は53μm以下である。31セ
ル/cm2(200セル/in2)で壁厚が300μmと成る
ように焼結するハニカム体では、粒径は74μm以下で
ある。次いで、前述の金属粉体を混合し、場合によって
は金属粉体と酸化物を混合し、比較的均質な混合物を得
る。典型的には乾式混合することにより混合物を得る。
次に、この混合物は成形体に成形する。プレス成形、射
出成形、押出成形等、この種の組成のものに既存のいず
れかの方法によって成形できる。こうして得られる成形
体はハニカム形状であるのが好ましい。ハニカム成形体
は押出成形によって形成するのが好ましい。成形方法に
よっては必要に応じて、結合剤、成形助剤、及び媒質を
附加することができる。ポリビニルアルコールを添加し
たアクリル樹脂又はシリコン樹脂のような非水溶系結合
剤はジアセトンを媒質として用いることが好ましい。射
出成形において、パラフイン、ワックス等は、ステアリ
ン酸、グリセリン等を潤滑剤として使用することが好ま
しい。
Although the particle size of the raw material powder depends on the thickness of the honeycomb body wall, the present invention is not limited to such. The wall thickness is 1 at 62 cells / cm 2 (400 cells / in 2 )
In a honeycomb body sintered to be 00 μm, the particle size is typically about 44 μm or less. 47 cells / cm 2 (3
In the case of a honeycomb body sintered at 00 cells / in 2 ) so as to have a wall thickness of 200 μm, the particle size is 53 μm or less. A honeycomb body sintered at 31 cells / cm 2 (200 cells / in 2 ) so as to have a wall thickness of 300 μm has a particle size of 74 μm or less. Next, the above-mentioned metal powder is mixed, and in some cases, the metal powder and the oxide are mixed to obtain a relatively homogeneous mixture. Typically, a mixture is obtained by dry mixing.
Next, this mixture is formed into a molded body. Press molding, injection molding, extrusion molding, etc., can be formed into a composition of this type by any existing method. The molded body thus obtained is preferably in a honeycomb shape. The honeycomb formed body is preferably formed by extrusion. Depending on the molding method, a binder, a molding aid, and a medium can be added as necessary. A water-insoluble binder such as an acrylic resin or a silicone resin to which polyvinyl alcohol is added preferably uses diacetone as a medium. In injection molding, it is preferable to use stearic acid, glycerin, or the like as a lubricant for paraffin, wax, or the like.

【0024】メチルセルロース、ポリビニルアルコール
等の有機結合剤、媒質、及び、場合によっては酸化防止
剤のような助剤を前述の混合物に添加し、比較的均質な
湿式混合物が得られる。典型的には、結合剤と、使用さ
れるならば助剤も、混合物に添加して乾式混合物を得、
次に媒質を添加し湿式混合物を得る。結合剤と媒質との
組み合わせの例としては、各々がメチルセルロースと水
が挙げられる。この組み合わせの場合には、金属粉体の
酸化防止剤としてオレイン酸のような有機酸を附加する
のが好ましい。結合剤/助剤/媒質の組み合わせの一例
としては、100gの混合物あたり、メチルセルロース
を4g、オレイン酸を1g、水を11g〜12gという
組成である。この混合物は押出成形により成形体とな
る。成形体とは、成形はしたがまだ焼結はしていない金
属体を意味する。次に、こうして得られた成形体は非酸
化雰囲気下で、好ましくは水素を含有する雰囲気下で、
充分な温度と充分な時間焼結し、気孔率5%以下に緻密
化した焼結体を得る。焼結に好ましい雰囲気は水素であ
る。焼結時に成形体を焼結用治具にて近接あるいは接触
して取り囲み焼結することが、好ましい。焼結温度は1
000〜1400℃であるのが好ましい。一般的には、
焼結温度が1000℃未満の場合、焼結に至らず、焼結
温度が1400℃を超えると得られる焼結体が変形した
りコストが上昇するため、好ましくない。
Organic binders such as methylcellulose, polyvinyl alcohol and the like, media and, if appropriate, auxiliary agents such as antioxidants are added to the above mixture to obtain a relatively homogeneous wet mixture. Typically, the binder and, if used, auxiliaries are also added to the mixture to obtain a dry mixture,
Next, a medium is added to obtain a wet mixture. Examples of combinations of binders and media include methyl cellulose and water, respectively. In the case of this combination, it is preferable to add an organic acid such as oleic acid as an antioxidant for the metal powder. An example of a combination of a binder / auxiliary / medium has a composition of 4 g of methylcellulose, 1 g of oleic acid, and 11 g to 12 g of water per 100 g of the mixture. This mixture is formed into a molded body by extrusion molding. A compact means a metal body that has been shaped but not yet sintered. Next, the molded body thus obtained is placed under a non-oxidizing atmosphere, preferably under an atmosphere containing hydrogen.
Sintering is performed at a sufficient temperature and for a sufficient time to obtain a sintered body having a porosity of 5% or less. The preferred atmosphere for sintering is hydrogen. During sintering, it is preferable to surround and surround the compact in close or close contact with a sintering jig. Sintering temperature is 1
It is preferably from 000 to 1400 ° C. In general,
When the sintering temperature is lower than 1000 ° C., sintering is not performed, and when the sintering temperature is higher than 1400 ° C., the obtained sintered body is undesirably deformed and costs increase.

【0025】温度、成形体の大きさ、装置のデザイン、
炉の雰囲気等により焼結時間は影響される。焼結温度は
気孔率、C、N、Oが前記の好適な範囲となるようにも
適宜決める。焼結時間は通常は2時間前後である。好ま
しい実施例に於いては、表面に酸化被膜を形成するのに
充分な時間、充分な温度でそして所望される速度で、焼
結後に得られた焼結体を酸化雰囲気下で熱処理する。典
型的には、この酸化被膜は酸化アルミニウムである。焼
結体の開気孔や構造体表面まで含めた全表面に酸化被膜
は形成される。熱処理の温度や時間を適宜調節すること
で、比較的に均一な酸化物の被膜が全表面をくまなく覆
うことができる。典型的な雰囲気として挙げられるの
は、大気、高湿潤大気、湿潤水素、二酸化炭素、様々な
露点での酸化性気体と不活性気体との混合気体等である
が、最も適している雰囲気は大気中である。
Temperature, size of the compact, design of the device,
The sintering time is affected by the furnace atmosphere and the like. The sintering temperature is appropriately determined so that the porosity, C, N, and O fall within the above-mentioned preferred ranges. The sintering time is usually around 2 hours. In a preferred embodiment, the sintered body obtained after sintering is heat-treated in an oxidizing atmosphere for a time and at a temperature and at a desired rate sufficient to form an oxide film on the surface. Typically, this oxide coating is aluminum oxide. An oxide film is formed on the entire surface including the open pores of the sintered body and the surface of the structure. By appropriately adjusting the temperature and time of the heat treatment, a relatively uniform oxide film can cover the entire surface. Typical atmospheres include air, humid atmosphere, wet hydrogen, carbon dioxide, a mixture of oxidizing and inert gases at various dew points, but the most suitable atmosphere is air. Inside.

【0026】熱処理温度としては700℃〜1200℃
が好ましい、その中でも1000℃〜1200℃がより
好ましい。温度、焼結体の大きさ、装置のデザイン、炉
の雰囲気等の因子により、熱処理時間は影響され、典型
的な熱処理時間は1分から数時間にわたる。安全な酸化
被膜生成により金属焼結体の耐酸化性は向上し、触媒の
焼結体への担持も容易となる。酸化イットリウムを含有
する組成では、酸化イットリウムは酸化被膜の形成速
度、つまりスケールの厚くなる速度を遅延させ、その結
果、保護酸化被膜は薄くなる。金属焼結体が高温及び腐
食性環境に晒された際、この酸化被膜は金属表面を保護
する。上記したような焼結体は高温で酸化雰囲気に晒さ
れる用途に適しており、排気ガス浄化等の触媒担体、ヒ
ーター、例えば触媒ヒーター、及び触媒コンバーター等
がある。これらの用途で好ましい形状はハニカム構造で
あるが、特に押出ハニカム構造が好ましい。
The heat treatment temperature is 700 ° C. to 1200 ° C.
Is preferable, and among them, 1000 ° C to 1200 ° C is more preferable. Factors such as temperature, size of the sintered body, equipment design, furnace atmosphere, etc., affect the heat treatment time, with typical heat treatment times ranging from one minute to several hours. Oxidation resistance of the metal sintered body is improved by the safe formation of the oxide film, and the catalyst can be easily carried on the sintered body. In compositions containing yttrium oxide, yttrium oxide slows the rate of oxide film formation, i.e., the rate at which the scale thickens, resulting in a thinner protective oxide film. This oxide coating protects the metal surface when the sintered metal is exposed to high temperatures and corrosive environments. The sintered body as described above is suitable for applications exposed to an oxidizing atmosphere at a high temperature, and includes a catalyst carrier for exhaust gas purification and the like, a heater, for example, a catalyst heater, a catalytic converter, and the like. The preferred shape for these applications is a honeycomb structure, but an extruded honeycomb structure is particularly preferred.

【0027】焼結体の組成は前述した通りであるが、用
途及び所望される特性により、特定の組成の選択が可能
である。焼結体を触媒担体として使用する際に、この焼
結体に三元触媒等の触媒組成物を担持する。このように
触媒組成物が担持した焼結体は自動車排気浄化用のモノ
リス触媒要素として好適に用いることができる。耐熱性
金属焼結体は特に優れた耐久性を持つのでこのような用
途に適している。焼結体を触媒担体として使用するに
は、焼結体の幾何学的表面積が広いことが好ましく、特
にハニカム構造が好ましい。この種の用途ではセル密度
は0.9〜341セル/cm2(6〜2200セル/i
n2)。隔壁厚さは50〜2000μmが好ましい。ハニ
カム構造体のセル形状は、円形、多角形、コルゲート形
などの任意の形状を取ることができるが、6角形等の熱
応力を緩和できる形状が好ましい。
Although the composition of the sintered body is as described above, a specific composition can be selected depending on the application and desired characteristics. When the sintered body is used as a catalyst carrier, a catalyst composition such as a three-way catalyst is supported on the sintered body. The sintered body supported by the catalyst composition as described above can be suitably used as a monolith catalyst element for purifying automobile exhaust gas. The heat-resistant metal sintered body is particularly suitable for such applications because it has excellent durability. In order to use a sintered body as a catalyst carrier, it is preferable that the geometrical surface area of the sintered body is large, and a honeycomb structure is particularly preferable. For this type of application, the cell density is 0.9-341 cells / cm 2 (6-2200 cells / i
n 2 ). The partition wall thickness is preferably 50 to 2000 μm. The cell shape of the honeycomb structure can take any shape such as a circle, a polygon, and a corrugated shape, but a shape that can relieve thermal stress such as a hexagon is preferable.

【0028】制限されるものでないが、本発明の焼結体
に好適な触媒組成物は、Pt、Pd、又はRh等の貴金
属の触媒活性を有する触媒活性物質と、アルミナ、酸化
セリウム、ゼオライト等の触媒活性物質を担持する物質
とからなるものである。本発明の焼結体は酸化及び腐食
に対して耐性が強いので、例えば触媒活性物質を担持す
るときに焼結体が貴金属塩の酸性溶液に接触する場合と
か、温度が変動する用途、また自動車の排気に晒される
用途などに好適に使用できる。本発明の焼結体は、所望
の温度にまで加熱する加熱手段を備えたヒーターとして
使用できる。電気温風ヒーターなどの民生用ヒーターの
ほか、工業用ヒーター、特に自動車の排気ガス浄化用に
使用できる。後者の用途においては、三元触媒等の触媒
要素を備えたヒーターとして用いることができる。
Although not limited, the catalyst composition suitable for the sintered body of the present invention includes a catalytically active substance having a catalytic activity of a noble metal such as Pt, Pd or Rh, and an alumina, cerium oxide, zeolite or the like. And a substance supporting the catalytically active substance. Since the sintered body of the present invention has high resistance to oxidation and corrosion, for example, when the sintered body comes into contact with an acidic solution of a noble metal salt when carrying a catalytically active substance, or in applications where the temperature fluctuates, It can be suitably used for applications exposed to exhaust gas. The sintered body of the present invention can be used as a heater having a heating means for heating to a desired temperature. In addition to consumer heaters such as electric hot air heaters, it can be used for industrial heaters, especially for exhaust gas purification of automobiles. In the latter application, it can be used as a heater provided with a catalytic element such as a three-way catalyst.

【0029】自動車の排気汚染物の効果的な浄化には、
焼結体は急速に、好ましくは20秒以内には、触媒の活
性温度まで加熱される必要がある。触媒組成物の活性温
度は例えば150℃以上であるが、典型的には300℃
以上である。ハニカム形状はヒーターとして好適である
が、特に自動車排気ガス浄化には好適である。発熱させ
るために電流を印加する手段として電極を焼結体に設け
るとともに、電極間にスリット等の抵抗調節機構を設け
ることは、発熱を制御でき、種々の用途に応じた局所的
または全体的な昇温を行なうことが可能となり、好まし
い。上記したヒーターを備え、好ましくは電極と抵抗調
節機構も備えた本発明の焼結体は触媒コンバーターとし
ても使用できる。例えば、三元触媒のような触媒を備え
た前述のヒーターは触媒コンバーターとして使用でき
る。または触媒組成物の担持の有無にかかわらず、ヒー
ターは触媒コンバーター系の一部として使用できる。例
えば、触媒コンバーターの一種類として主モノリス触媒
の上流にヒーターを設ける。少なくとも一つのヒーター
に触媒組成物が担持してあれば、一個以上のヒーターを
主モノリス触媒と一列に設けることもできる。例えば、
一種類の触媒コンバーターとしては、主モノリス触媒要
素の上流に貫通孔の隔壁表面に触媒組成物を担持したハ
ニカムヒーターが設けられている。別なタイプの触媒コ
ンバーターとしては、主モノリス触媒の下流に貫通孔の
隔壁表面に触媒組成物を担持した本発明のヒーターが設
けられている。
For effective purification of automobile exhaust pollutants,
The sintered body needs to be heated rapidly, preferably within 20 seconds, to the activation temperature of the catalyst. The activation temperature of the catalyst composition is, for example, 150 ° C. or higher, but is typically 300 ° C.
That is all. The honeycomb shape is suitable as a heater, but is particularly suitable for purifying automobile exhaust gas. Providing electrodes on the sintered body as a means for applying a current to generate heat, and providing a resistance adjusting mechanism such as a slit between the electrodes can control the heat generation and locally or globally according to various applications. It is possible to raise the temperature, which is preferable. The sintered body of the present invention provided with the above-mentioned heater, preferably also provided with an electrode and a resistance adjusting mechanism, can be used as a catalytic converter. For example, the above-described heater with a catalyst, such as a three-way catalyst, can be used as a catalytic converter. Alternatively, the heater can be used as part of a catalytic converter system, with or without the loading of the catalyst composition. For example, a heater is provided upstream of the main monolith catalyst as one type of catalytic converter. If at least one heater carries the catalyst composition, one or more heaters can be provided in line with the main monolith catalyst. For example,
As one type of catalytic converter, a honeycomb heater carrying a catalyst composition on a partition wall surface of a through-hole is provided upstream of a main monolith catalyst element. As another type of catalytic converter, the heater of the present invention is provided downstream of the main monolith catalyst, in which the catalyst composition is carried on the surface of the partition wall of the through-hole.

【0030】ハニカムヒーターに設ける抵抗調節機構と
しては、例えばスリットを種々の方向、位置、長さで
設けること、貫通孔軸方向の隔壁長さを変化させるこ
と、ハニカム構造体の隔壁の厚さ(壁厚)を変化させ
るか、または貫通孔のセル密度を変化させること、及び
ハニカム構造体のリブ部にスリットを設けることなど
が好ましいものとして挙げられる。このようにして得ら
れた金属質ハニカム構造体は、通常その外周部の隔壁ま
たは内部にろう付け、溶接などの手段によって電極を設
けることにより、抵抗調節型のハニカムヒーターが作製
される。この抵抗調節型のハニカムヒーターは、全体と
してその抵抗値が0.001Ω〜0.5Ωの範囲となる
ように形成することが好ましい。
As the resistance adjusting mechanism provided in the honeycomb heater, for example, slits are provided in various directions, positions, and lengths, the partition wall length in the axial direction of the through hole is changed, and the thickness of the partition wall of the honeycomb structure ( It is preferable to change the wall thickness), change the cell density of the through-holes, and provide slits in the ribs of the honeycomb structure. The metal honeycomb structure thus obtained is usually provided with electrodes by means of brazing, welding, or the like on the outer peripheral wall or inside thereof, whereby a resistance-adjustable honeycomb heater is manufactured. The resistance-adjusting honeycomb heater is preferably formed so that the resistance value as a whole is in the range of 0.001Ω to 0.5Ω.

【0031】また、この抵抗調節型のハニカムヒーター
の表面にさらに三元触媒等の触媒を担持させることによ
り、排気ガスの浄化反応(酸化反応熱等)による温度上
昇が期待でき好ましい。ハニカムヒーターの表面に担持
させる触媒組成物の一例としては、大きな表面積を有す
る担体とそれに担時された触媒活性物質よりなる三元触
媒が挙げられる。ここで、大きな表面積を有する担体と
しては、例えばAl23 系、TiO2系、SiO2
Al23 系、ゼオライト系、ペロブスカイト系のもの
が代表的なものとして挙げられる。触媒活性物質として
は、例えばPt、Pd、Rh等の貴金属、Cu、Ni、
Cr、Co等の卑金属、これらの金属の酸化物及び硫化
物などを挙げることができる。さらに、酸素貯蔵能を有
するLa、Ce等の希土類化合物を添加することができ
る。上記のうち、Al23 系にLaやCeを酸化物に
換算で2〜35重量%含有し、少なくとも一種以上の貴
金属を10〜100g/ft3 担持したものが好ましい。
Further, by supporting a catalyst such as a three-way catalyst on the surface of the resistance-adjusting type honeycomb heater, a rise in temperature due to a purification reaction of exhaust gas (oxidation reaction heat or the like) can be expected, which is preferable. As an example of the catalyst composition supported on the surface of the honeycomb heater, a three-way catalyst comprising a carrier having a large surface area and a catalytically active substance supported on the carrier is exemplified. Here, as the carrier having a large surface area, for example, Al 2 O 3 system, TiO 2 system, SiO 2-
Al 2 O 3 , zeolite and perovskite are typical examples. Examples of the catalytically active substance include noble metals such as Pt, Pd, and Rh, Cu, Ni,
Base metals such as Cr and Co, and oxides and sulfides of these metals can be mentioned. Further, a rare earth compound such as La or Ce having an oxygen storage ability can be added. Of the above, it is preferable that the Al 2 O 3 system contains La or Ce in an amount of from 2 to 35% by weight in terms of oxide, and carries at least one noble metal at 10 to 100 g / ft 3 .

【0032】以下、本発明を実施例に基づいて更に詳し
く説明するが、本発明はこれらの実施例に限られるもの
ではない。 (実施例1)直径44μm以下の純Fe粉末、純Ni粉
末、純Cr粉末、純Al粉末、Fe−50重量%Al合
金粉末、Fe−20重量%B合金粉末、Fe−75重量
%Si合金粉末、Fe−45%Ti合金粉末、Cr−4
5重量%Al−5重量%Hf合金粉末、Cr−45重量
%Al−5重量%Zr合金粉末、Cr−45重量%Al
−5重量%Y合金粉末、Cr−45重量%Al−5重量
%Nd合金粉末、Cr−45重量%Al−5重量%Ce
合金粉末、Cr−45重量%Al−5重量%La合金粉
末、TiO2粉末、SiO2粉末、ZrO2粉末、HfO2
粉末、Y23粉末、La23粉末、CeO2粉末及びN
23粉末を表1に示す組成となるように調合し、これ
に有機結合剤としてメチルセルロースを5重量%添加混
合し、さらに潤滑剤及び上記金属粉末の酸化防止剤とし
てオレイン酸を2重量%添加した後、水を20重量%添
加混合した。得られた混合物を土練機にて脱気した後、
押出し用成形型を通して、直径100mm、長さ40mm、
隔壁厚さ100μm 、セル数62セル/cm2 の円柱形状
のハニカム構造体を成形した。次いでこのハニカム構造
体を乾燥後、モリブデン・ケースの中で水素雰囲気中、
1200℃〜1350℃で4時間焼結した。
Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples, but the present invention is not limited to these Examples. (Example 1) Pure Fe powder, pure Ni powder, pure Cr powder, pure Al powder, Fe-50 wt% Al alloy powder, Fe-20 wt% B alloy powder, Fe-75 wt% Si alloy having a diameter of 44 μm or less Powder, Fe-45% Ti alloy powder, Cr-4
5 wt% Al-5 wt% Hf alloy powder, Cr-45 wt% Al-5 wt% Zr alloy powder, Cr-45 wt% Al
-5 wt% Y alloy powder, Cr-45 wt% Al-5 wt% Nd alloy powder, Cr-45 wt% Al-5 wt% Ce
Alloy powder, Cr-45 wt% Al-5 wt% La alloy powder, TiO 2 powder, SiO 2 powder, ZrO 2 powder, HfO 2
Powder, Y 2 O 3 powder, La 2 O 3 powder, CeO 2 powder and N
d 2 O 3 powder was prepared to have the composition shown in Table 1, and 5% by weight of methylcellulose was added and mixed as an organic binder, and 2% of oleic acid was further added as a lubricant and an antioxidant of the metal powder. %, Water was added and mixed at 20% by weight. After degassing the obtained mixture with a kneader,
Through the extrusion mold, diameter 100mm, length 40mm,
A columnar honeycomb structure having a partition wall thickness of 100 μm and a cell number of 62 cells / cm 2 was formed. Next, after drying this honeycomb structure, in a hydrogen atmosphere in a molybdenum case,
Sintering was performed at 1200 ° C to 1350 ° C for 4 hours.

【0033】このように得られたハニカム構造体の形状
を有する金属焼結体に付いて、種々の特性値を以下の方
法で測定した。 [気孔率]アルキメデス法で測定した。 [酸化試験]:大気中1050℃又は1150℃で、ハ
ニカム構造体を100時間保持し、この保持により増加
した重量をハニカム構造体の幾何学的表面積で割って、
商をとった。また酸化試験後、酸化膜剥離の有無を目視
で確認した。 [塩酸溶液腐食試験]20mm角のハニカム構造体を
0.1Nの塩酸溶液に1時間浸漬後、水洗乾燥し、重量
減少をハニカム構造体の幾何学的表面積で割って商をと
った。 [耐熱衝撃試験]貫通孔が高さ方向に延びていて、貫通
孔の開口部が上下端面になる直方体形状のハニカム構造
体(長さ70mm、幅10mm、高さ50mm)を用い
て、1000℃と100℃との間で温度を繰り返し変化
させる温度サイクルを200回、行い、ハニカム構造体
の上端面の長さがどれだけ収縮したかを測定した。
Various characteristic values of the thus obtained metal sintered body having the shape of the honeycomb structure were measured by the following methods. [Porosity] Measured by Archimedes' method. [Oxidation test]: The honeycomb structure was held at 1050 ° C. or 1150 ° C. in the air for 100 hours, and the weight increased by the holding was divided by the geometric surface area of the honeycomb structure.
I took the quotient. After the oxidation test, the presence or absence of oxide film peeling was visually checked. [Hydrochloric acid solution corrosion test] A 20 mm square honeycomb structure was immersed in a 0.1 N hydrochloric acid solution for 1 hour, washed with water and dried, and the weight loss was divided by the geometric surface area of the honeycomb structure to obtain a quotient. [Heat shock test] Using a rectangular parallelepiped honeycomb structure (length: 70 mm, width: 10 mm, height: 50 mm) in which the through-hole extends in the height direction and the opening of the through-hole has upper and lower end surfaces, 1000 ° C. A temperature cycle of repeatedly changing the temperature between and 100 ° C. was performed 200 times, and it was measured how much the length of the upper end face of the honeycomb structure contracted.

【0034】[曲げ強度試験]試験片は、貫通孔の軸方
向と平行な平行部の長さが50mm、断面が3セルと3セ
ルとになるように切り出し、スパン35mmで、3点曲
げ強度を測定した。曲げ強度測定のとき、試験片が破壊
されるまでにクロスヘッドが移動した距離をたわみ量と
して測定した。同じく真空土練機で脱気した坏土を厚さ
5mmのプレートに押出し、上記の条件で焼結し、以下
の特性を測定した。
[Bending Strength Test] A test piece was cut out so that the length of a parallel portion parallel to the axial direction of the through hole was 50 mm, and the cross section was 3 cells. Was measured. At the time of bending strength measurement, the distance traveled by the crosshead before the test piece was broken was measured as the amount of deflection. Similarly, the kneaded clay degassed by a vacuum kneader was extruded into a plate having a thickness of 5 mm, sintered under the above conditions, and the following characteristics were measured.

【0035】[引張強度試験]試験片は、貫通孔の軸方
向と平行な方向の平行部の長さが25mm、断面が2×6
mmとなるように切り出し、JIS G0567(197
8)に定められた引張り方法に従って、1000℃で引
張り強さを求めた。 [硫酸塩腐食試験]NaClとNa2SO4を重量比で
5:5の比率で混合した水溶液を準備し、これらの塩の
5mgが試験片の表面1cm2に付着するように、水溶液を
片面に塗布した。この試験片を、るつぼの中に入れ、大
気中850℃で100時間保持した。その後、水洗し、
試験片の重量変化を求め、初期の表面積で割って、商を
求めた。この値により、硫酸塩による耐腐食性を表す耐
硫酸塩腐食性を評価し、この値が小さいほど良好とし
た。 これらの結果を表1〜6に示す。
[Tensile strength test] The test piece had a parallel part length of 25 mm in a direction parallel to the axial direction of the through hole and a cross section of 2 × 6.
mm, and cut into JIS G0567 (197
The tensile strength was determined at 1000 ° C. according to the tensile method specified in 8). [Sulfate Corrosion Test] An aqueous solution in which NaCl and Na 2 SO 4 were mixed at a weight ratio of 5: 5 was prepared, and the aqueous solution was applied to one side of the test piece such that 5 mg of these salts adhered to 1 cm 2 of the surface of the test piece. Was applied. The test piece was placed in a crucible and kept at 850 ° C. in the atmosphere for 100 hours. After that, wash with water,
The weight change of the test piece was determined and divided by the initial surface area to obtain a quotient. Based on this value, the sulfate corrosion resistance indicating the corrosion resistance due to the sulfate was evaluated, and the smaller the value, the better. Tables 1 to 6 show these results.

【0036】[0036]

【表1】 [Table 1]

【0037】[0037]

【表2】 [Table 2]

【0038】[0038]

【表3】 [Table 3]

【0039】[0039]

【表4】 [Table 4]

【0040】[0040]

【表5】 [Table 5]

【0041】[0041]

【表6】 [Table 6]

【0042】表1、4、5及び6の実験No.1〜1
1、No.30〜45及びNo.59は、ニッケルを基
体とした合金組成であり、表2、3、及び6の実験N
o.12〜29及びNo.46〜57は、鉄を基体とし
た合金組成であり、参考例である。No.58、59は
参考例である。実験No.4と実験No.59との比較
より、鉄の含有量が5重量%より小さくなると、硫酸塩
に対する耐腐食性が減少することが分かる。また、実験
No.15と実験No.58の比較によりニッケルを含
有することで、1000℃の引張り強度及び耐熱衝撃性
が向上することが分かる。実験No.3、6及び5の酸
化試験より、Crの含有量が少ないと、耐酸化性が劣
り、Crの含有量が増加するにつれ、耐酸化性が向上す
ることが分かる。Alが多いと脆くなる。
Experiment Nos. In Tables 1, 4, 5, and 6 1 to 1
1, No. 30 to 45 and No. 3; Reference numeral 59 denotes an alloy composition using nickel as a base.
o. 12 to 29 and No. 12; 46-57, the iron Ri alloy composition der that the substrate is a reference example. No. 58 and 59 are reference examples. Experiment No. 4 and Experiment No. Comparison with No. 59 shows that when the iron content is less than 5% by weight, the corrosion resistance to sulfate decreases. Experiment No. 15 and Experiment No. It can be seen from the comparison of No. 58 that the inclusion of nickel improves the tensile strength at 1000 ° C. and the thermal shock resistance. Experiment No. The oxidation tests 3, 6, and 5 show that when the content of Cr is small, the oxidation resistance is inferior, and as the content of Cr increases, the oxidation resistance improves. If there is much Al, it will become brittle.

【0043】Bを添加した焼結体は緻密になり、それに
伴って、耐酸化性及び機械強度が向上する。耐酸化性及
び機械強度の向上は、実験No.1及びNo.2の比較
から明らかである。しかし、Bの含有量が過剰になる
と、耐酸化性は劣化する。実験No.30と実験No.
31〜34との比較から明らかなように、Tiを含有す
ると、焼結体の室温で測定した強度である曲げ強度及び
1000℃で測定した引張り強度が向上する。しかし、
Tiの含有量が増加するにつれ、焼結体は脆くなり耐酸
化性は劣化する。
The sintered body to which B is added becomes dense, and accordingly, the oxidation resistance and the mechanical strength are improved. Improvements in oxidation resistance and mechanical strength were determined in Experiment Nos. 1 and No. 1 It is clear from the comparison of FIG. However, when the B content is excessive, the oxidation resistance deteriorates. Experiment No. 30 and Experiment No.
As is clear from comparison with 31 to 34, when Ti is contained, the bending strength, which is the strength measured at room temperature, and the tensile strength measured at 1000 ° C. of the sintered body are improved. But,
As the content of Ti increases, the sintered body becomes brittle and the oxidation resistance deteriorates.

【0044】実験No.30と実験No.35〜37と
の比較から明らかなように、Siを含有すると、耐酸化
性が向上する。実験No.30と実験No.38〜43
との比較から明らかなように、Hf、Zr、Y、Nd、
Ce及びLaのいずれか一種を含有すると、耐熱衝撃性
が向上し、耐酸化性も向上する傾向がある。実験No.
2及びNo.3の比較から明らかなように、Y23の添
加は、耐酸化性及び耐熱衝撃性が向上する。しかし、添
加量が多くなると脆くなる。実験No.46又は47と
実験No.49〜55との比較から明らかなように、H
fO2、TiO2、ZrO2、SiO2、Nd23、CeO
2及びLa23のいずれか一種を含有すると、Y23
含有するときと同様に、耐酸化性及び/又は耐熱衝撃性
が向上する。
Experiment No. 30 and Experiment No. As is clear from the comparison with 35 to 37, when Si is contained, the oxidation resistance is improved. Experiment No. 30 and Experiment No. 38-43
As is clear from the comparison with Hf, Zr, Y, Nd,
When any one of Ce and La is contained, the thermal shock resistance and the oxidation resistance tend to be improved. Experiment No.
2 and No. As is clear from the comparison of No. 3 , the addition of Y 2 O 3 improves the oxidation resistance and the thermal shock resistance. However, it becomes brittle as the amount of addition increases. Experiment No. Experiment No. 46 or 47 and Experiment No. As is clear from the comparison with 49 to 55, H
fO 2 , TiO 2 , ZrO 2 , SiO 2 , Nd 2 O 3 , CeO
When any one of La 2 and La 2 O 3 is contained, the oxidation resistance and / or thermal shock resistance are improved as in the case where Y 2 O 3 is contained.

【0045】(実施例2)実験No.14の組成のもの
を用い、実施例1と同様の工程により、外径90mm、厚
さ25mm、セル隔壁厚さ100μm 、セル密度62セル
/cm2(400 セル/in2)のハニカム構造体からなる
スリット入りヒーター(抵抗調節型ハニカムヒーター)
を作製した。ここで、ハニカム構造体へのスリットの形
成は、図1に示すように、その外壁10上に2個所電極
11をセットした後、70mmの長さのスリット12を貫
通孔の軸方向に6個所設け(両端のスリット長は50m
m)、かつスリット12間のセル数が7個(約10mm)
となるように形成した。次に、市販のγ−Al23
(BET表面積:300m2/g)75重量%と、セリウ
ム粉末とCeO2粉末とをCeO2 換算で25重量%に
なるように、酢酸を適量添加して形成したスラリーを用
い、上記で得られたハニカムヒーターの貫通孔の表面に
約50μm 被覆し、被覆層を乾燥後、550℃で焼成し
た。次いで、ハニカムヒーターをPtとRhを含有する
水溶液に含浸し、γ−Al23 ・CeO2 複合酸化物
の層上に、貴金属を担持させ、最終的にPt:Rh比が
5:1で45g/ft3 担持した触媒組成物が担持したハニ
カムヒーターを得た。
(Example 2) A honeycomb structure having an outer diameter of 90 mm, a thickness of 25 mm, a cell partition wall thickness of 100 μm, and a cell density of 62 cells / cm 2 (400 cells / in 2 ) was manufactured using the same composition as in Example 1 by the same process as in Example 1. Heater with slit (resistance controlled honeycomb heater)
Was prepared. Here, as shown in FIG. 1, two slits were formed on the outer wall 10 of the honeycomb structure, and then a slit 12 having a length of 70 mm was formed at six locations in the axial direction of the through hole. (The slit length at both ends is 50m
m) and the number of cells between the slits 12 is 7 (about 10 mm)
It formed so that it might become. Next, commercially available γ-Al 2 O 3
(BET surface area: 300 m 2 / g) 75% by weight, and a slurry formed by adding an appropriate amount of acetic acid so that cerium powder and CeO 2 powder become 25% by weight in terms of CeO 2 by using a slurry obtained above. The surface of the through hole of the honeycomb heater was coated with about 50 μm, and the coating layer was dried and fired at 550 ° C. Next, the honeycomb heater is impregnated with an aqueous solution containing Pt and Rh, and a noble metal is supported on the γ-Al 2 O 3 .CeO 2 composite oxide layer. Finally, the Pt: Rh ratio is 5: 1. A honeycomb heater carrying the catalyst composition carrying 45 g / ft 3 was obtained.

【0046】排気量2000ccの自動車の排ガス系に
おいて、主モノリス触媒に該当する直径が3.66イン
チで体積が1.3リットルである市販の三元触媒を配置
し、この三元触媒の前方、即ち、排ガス上流側に、この
触媒組成物を担持したハニカムヒーターをプレヒーター
として設置した。そして、ハニカムヒーターと三元触媒
とを備えた触媒コンバーターのFTPにおける触媒浄化
能を測定した。その結果を表8に示す。ここで、プレヒ
ーターへの供給電圧は12Vであり、エンジン始動時に
通電を開始し、その後40秒後に通電を停止した。従っ
て、エンジン始動直後の温まっていない排ガスは、触媒
付きハニカムヒーターで予め加熱されてから、三元触媒
で更に浄化される。また、エンジン始動後40秒間、2
00l/minで二次空気を供給した。なお、参考例とし
て、触媒組成物が担持したハニカムヒーターを配置しな
いことと二次空気を供給しないことが異なって、三元触
媒のみを用いて排ガスを処理したときの結果も表7に示
す。
In the exhaust gas system of an automobile having a displacement of 2000 cc, a commercially available three-way catalyst having a diameter of 3.66 inches and a volume of 1.3 liters corresponding to the main monolith catalyst is arranged. That is, a honeycomb heater supporting the catalyst composition was installed as a preheater on the upstream side of the exhaust gas. Then, the catalytic converter in the FTP of the catalytic converter including the honeycomb heater and the three-way catalyst was measured. Table 8 shows the results. Here, the supply voltage to the pre-heater was 12 V, the energization was started when the engine was started, and the energization was stopped after 40 seconds. Therefore, the unheated exhaust gas immediately after the start of the engine is preliminarily heated by the catalyst-equipped honeycomb heater and then further purified by the three-way catalyst. Also, for 40 seconds after starting the engine,
Secondary air was supplied at 00 l / min. As a reference example, Table 7 also shows the results obtained when exhaust gas was treated using only a three-way catalyst.

【0047】[0047]

【表7】 [Table 7]

【0048】(実施例3)次に、ハニカムヒーターの耐
久性を調べる目的で、実験No.44の合金組成を有す
るハニカム構造体を備えていて、実施例2と同様の方法
で作製したハニカムヒーター、及び実験No.58の本
発明の範囲外の合金組成を有するハニカム構造体を備え
たハニカムヒーターについて、エンジン排ガスによる急
速耐久熱サイクル試験を実施した。ハニカムヒーターの
出口温度が600℃と900℃との間を往復して変化さ
せて、これを5000サイクル繰り返すという熱サイク
ル試験を実施したところ、同一のキャンニング方法を採
用したにも拘らず、本発明の範囲外の組成からなるハニ
カムヒーターは変形し、一部のセルは破壊したが、実験
No.44の組成のハニカムヒーターは変形が小さく、
実用上何ら問題がなかった。以上、本発明を具体的に特
定の実施例に基ずいて詳しく説明したが、本発明はこれ
らに限定されるものではないことは明らかである。
(Example 3) Next, in order to examine the durability of the honeycomb heater, Experiment No. 3 was performed. A honeycomb heater having a honeycomb structure having an alloy composition of No. 44 and manufactured in the same manner as in Example 2; A rapid durability thermal cycle test using engine exhaust gas was performed on a honeycomb heater provided with 58 honeycomb structures having an alloy composition outside the range of the present invention. A thermal cycle test was performed in which the outlet temperature of the honeycomb heater was changed back and forth between 600 ° C. and 900 ° C., and this cycle was repeated 5,000 times. The honeycomb heater having a composition outside the range of the invention was deformed and some cells were broken. The honeycomb heater having the composition of 44 has a small deformation,
There was no problem in practical use. Although the present invention has been described in detail with reference to specific embodiments, it is apparent that the present invention is not limited to these embodiments.

【0049】[0049]

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
耐熱衝撃性、高温での耐酸化性、耐腐食性に優れた金属
焼結体とその製造方法を提供することができる。
As described above, according to the present invention,
A metal sintered body having excellent thermal shock resistance, high-temperature oxidation resistance, and corrosion resistance, and a method for producing the same can be provided.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明に係るスリット入りハニカムヒーターの
一例を示す概要図である。
FIG. 1 is a schematic view showing an example of a honeycomb heater with slits according to the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10・・・外壁、11・・・電極、12・・・スリット、13・・・
外周部
10 ... outer wall, 11 ... electrode, 12 ... slit, 13 ...
The outer periphery

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI C22C 19/05 C22C 19/05 Z (72)発明者 津野 伸夫 愛知県名古屋市瑞穂区須田町2番56号 日本碍子株式会社内 (56)参考文献 特開 平4−308004(JP,A) 特開 平4−215853(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C22C 38/00 304 B22F 3/10 B22F 3/11 C22C 1/04 C22C 1/05 C22C 19/05 ────────────────────────────────────────────────── ─── Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification code FI C22C 19/05 C22C 19/05 Z (72) Inventor Nobuo Tsuno 2-56 Sudacho, Mizuho-ku, Nagoya-shi, Aichi Nippon Insulators Co., Ltd. (56) References JP-A-4-308004 (JP, A) JP-A-4-215853 (JP, A) (58) Fields investigated (Int. Cl. 7 , DB name) C22C 38/00 304 B22F 3/10 B22F 3/11 C22C 1/04 C22C 1/05 C22C 19/05

Claims (18)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 Crを5〜40重量%、Alを2〜30
重量%、Feを5〜15重量%含有するとともに、0.
005〜0.1重量%のB、0.05〜5重量%のTi
及び/又はSi、並びに、Zr、Hf、3A族及びラン
タノイド元素からなる群から選ばれた少なくとも一種の
金属を0.05〜2.5重量%含有し、残部がNiと不
可避不純物からなることを特徴とする金属焼結体。
(1) 5 to 40% by weight of Cr and 2 to 30% of Al
% Of Fe and 5 to 15% by weight of Fe .
005-0.1% by weight of B, 0.05-5% by weight of Ti
And / or Si, and Zr, Hf, group 3A and run
At least one selected from the group consisting of tanoid elements
A metal sintered body containing 0.05 to 2.5% by weight of a metal, with the balance being Ni and inevitable impurities.
【請求項2】 請求項1の成分に加えて、SiO2、3
A族酸化物、ランタノイド酸化物及び4A族酸化物から
なる群から選ばれた少なくとも一種の酸化物を0.1〜
2.5重量%含有することを特徴とする請求項1に記載
の金属焼結体。
2. In addition to the components of claim 1, SiO 2, 3
At least one oxide selected from the group consisting of group A oxides, lanthanoid oxides and group 4A oxides,
2. The metal sintered body according to claim 1, wherein the content is 2.5% by weight.
【請求項3】 前記酸化物がY23であることを特徴と
する請求項に記載の金属焼結体。
3. The metal sintered body according to claim 2 , wherein the oxide is Y 2 O 3 .
【請求項4】 Niを5重量%以上含有することを特徴
とする請求項1〜のいずれかに記載の金属焼結体。
4. A sintered metal according to any one of claims 1 to 3, characterized in that it contains Ni 5% by weight or more.
【請求項5】 Niを10〜30重量%含有することを
特徴とする請求項に記載の金属焼結体。
5. The metal sintered body according to claim 4 , comprising 10 to 30% by weight of Ni.
【請求項6】 Crを10〜30重量%含有することを
特徴とする請求項1〜のいずれかに記載の金属焼結
体。
6. A sintered metal according to any one of claims 1 to 5, characterized in that it contains Cr 10 to 30% by weight.
【請求項7】 Alを5〜15重量%含有することを特
徴とする請求項1〜のいずれかに記載の金属焼結体。
7. A sintered metal according to any one of claims 1 to 6, characterized in that it contains Al 5 to 15 wt%.
【請求項8】 Alを8〜15重量%含有することを特
徴とする請求項に記載の金属焼結体。
8. The metal sintered body according to claim 7 , comprising 8 to 15% by weight of Al.
【請求項9】 請求項1〜のいずれかに記載の金属焼
結体から構成されていて、多数の貫通孔を有することを
特徴とするハニカム構造体。
9. The method of claim 1 and consists of a metal sintered body according to any one of 8, the honeycomb structure characterized by having a number of through holes.
【請求項10】 ハニカム構造体が粉末原料をハニカム
状に押出成形し、焼結させたものであることを特徴とす
る請求項に記載のハニカム構造体。
10. The honeycomb structure according to claim 9 , wherein the honeycomb structure is formed by extruding a powdery raw material into a honeycomb shape and sintering.
【請求項11】 触媒組成物を担持したことを特徴とす
る請求項1〜のいずれかに記載の金属焼結体。
11. sintered metal according to any one of claims 1 to 8, characterized in that supporting a catalyst composition.
【請求項12】 請求項1〜のいずれかに記載の金属
焼結体を触媒担体として用い、該触媒担体上に触媒組成
物が担持されていることを特徴とする自動車排ガス浄化
用モノリス触媒。
12. The method of claim 1 using a metal sintered body according to any one of 8 as a catalyst carrier, an automobile exhaust gas purifying monolithic catalyst in which the catalyst composition onto the catalyst support is characterized in that it is carried .
【請求項13】 請求項1〜のいずれかに記載の金属
焼結体と、該金属焼結体を加熱するための加熱手段とを
有することを特徴とする耐熱性ヒーター。
13. thermostable heater characterized by having a metal sintered body according to any one of claims 1-8, and heating means for heating the metal sintered body.
【請求項14】 触媒組成物を担持した請求項1〜
いずれかに記載の金属焼結体と、該金属焼結体を加熱す
るための加熱手段とを有することを特徴とする耐熱性ヒ
ーター。
14. A metal sintered body according to any one of claims 1 to 8 carrying a catalyst composition, heat resistance and having a heating means for heating the metal sintered body heater.
【請求項15】 主モノリス触媒と、請求項1〜のい
ずれかに記載の金属焼結体及び該金属焼結体を加熱する
ための加熱手段を有するヒーターとを有し、該主モノリ
ス触媒の上流側及び/又は下流側に該ヒーターを配置す
ることを特徴とする触媒コンバーター。
15. A main monolithic catalyst, and a heater having a heating means for heating the metal sintered body and the metal sintered body according to any one of claims 1-8, main monolithic catalyst A catalytic converter, wherein the heater is arranged on the upstream side and / or downstream side of the catalyst.
【請求項16】 主モノリス触媒と、請求項1〜のい
ずれかに記載の金属焼結体及び該金属焼結体を加熱する
ための加熱手段を有する少なくとも一つのヒーターとを
有し、該ヒーターの少なくとも一つには触媒組成物が担
持され、かつ、該主モノリス触媒の上流側及び/又は下
流側に配置することを特徴とする触媒コンバーター。
16. A main monolithic catalyst, and at least one heater has a heating means for heating the metal sintered body and the metal sintered body according to any one of claims 1-8, wherein A catalytic converter, wherein a catalyst composition is supported on at least one of the heaters, and the heater is disposed on the upstream and / or downstream side of the main monolith catalyst.
【請求項17】 請求項1〜のいずれかに記載の金属
焼結体と、該金属焼結体に担持された触媒組成物と、該
金属焼結体を加熱するための加熱手段とを有することを
特徴とする触媒コンバーター。
A metal sintered body according to any one of claims 17] claims 1-8, the catalyst composition supported on the metal sintered body, and heating means for heating the metal sintered body A catalytic converter comprising:
【請求項18】 a)請求項1、又は2に記載の合金組
成となるように金属粉末、酸化物粉末を混合して、混合
粉末とし、 b)該混合粉末を成形し成形体として、 c)金属焼結体を生成するために充分な温度で充分な時
間、非酸化雰囲気下で該成形体を焼結することを特徴と
する金属焼結体の製造方法。
18. A) a metal powder and an oxide powder are mixed to obtain the alloy composition according to claim 1 or 2 to obtain a mixed powder, and b) the mixed powder is formed into a molded body, c. A) a method for producing a metal sintered body, comprising sintering the molded body in a non-oxidizing atmosphere at a temperature and for a time sufficient to produce the metal sintered body.
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