JP3281250B2 - 拡散接合によるハニカム体用金属箔及びメタル担体用ハニカム体の製造方法 - Google Patents
拡散接合によるハニカム体用金属箔及びメタル担体用ハニカム体の製造方法Info
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Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、自動車のエンジン等の
内燃機関から排出される排ガスを浄化するための触媒を
担持するメタル担体用ハニカム体、特に拡散接合によっ
て接合するハニカム体に用いる金属箔並びにハニカム体
の製造方法に関するものである。
内燃機関から排出される排ガスを浄化するための触媒を
担持するメタル担体用ハニカム体、特に拡散接合によっ
て接合するハニカム体に用いる金属箔並びにハニカム体
の製造方法に関するものである。
【０００２】従来より自動車の排気ガスを浄化するため
の触媒コンバータにはセラミックス担体が使用されてい
るが、耐熱性、低圧損および搭載性の点より、メタル担
体の使用量が最近増加している。
の触媒コンバータにはセラミックス担体が使用されてい
るが、耐熱性、低圧損および搭載性の点より、メタル担
体の使用量が最近増加している。
【０００３】メタル担体は、厚さ５０μｍ程度のステン
レス鋼等の耐食、耐熱合金製の金属箔の平箔２と、平箔
をコルゲート加工した波箔３とを重ねて巻回して、ある
いは相互に積層してハニカム体１を形成し、ハニカム体
１を外筒（ケーシングを含む）に収納して形成されてい
る。そしてこのメタル担体はハニカム体１に白金、パラ
ジウム、ロジウム等の排ガス浄化用の触媒を担持した
後、例えば自動車エンジンの排ガス系に搭載される。
レス鋼等の耐食、耐熱合金製の金属箔の平箔２と、平箔
をコルゲート加工した波箔３とを重ねて巻回して、ある
いは相互に積層してハニカム体１を形成し、ハニカム体
１を外筒（ケーシングを含む）に収納して形成されてい
る。そしてこのメタル担体はハニカム体１に白金、パラ
ジウム、ロジウム等の排ガス浄化用の触媒を担持した
後、例えば自動車エンジンの排ガス系に搭載される。
【０００４】このメタル担体は、エンジンからの高温の
排ガスによる激しい熱サイクル、あるいはエンジンから
の激しい振動を受けるため耐久性が重要視される。そこ
で耐久性を確保するため、メタル担体は図１に示すよう
に、従来からハニカム体１の平箔２と波箔３との接合、
およびハニカム体１と外筒とを接合する場合は、ロウ付
け、抵抗溶接あるいは拡散接合で行われてきた。
排ガスによる激しい熱サイクル、あるいはエンジンから
の激しい振動を受けるため耐久性が重要視される。そこ
で耐久性を確保するため、メタル担体は図１に示すよう
に、従来からハニカム体１の平箔２と波箔３との接合、
およびハニカム体１と外筒とを接合する場合は、ロウ付
け、抵抗溶接あるいは拡散接合で行われてきた。
【０００５】ここでいう拡散接合とは、ロウ材等を特別
に用いることなく、高温高真空下あるいは非酸化性雰囲
気下に保持することにより接合する方法である。拡散接
合を実施する場合には、相互の接触部を接合する方法の
ため、特に平箔２と波箔３の接触部を確保することが重
要である。
に用いることなく、高温高真空下あるいは非酸化性雰囲
気下に保持することにより接合する方法である。拡散接
合を実施する場合には、相互の接触部を接合する方法の
ため、特に平箔２と波箔３の接触部を確保することが重
要である。
【０００６】従来の拡散接合において、平箔２と波箔３
の接触部を確保する方法として平箔２と波箔３間の接触
面圧を高めることが言及されてきた。すなわちハニカム
体１の形成時に、図２のように平箔２にバックテンショ
ンを矢印Ａの方向に掛けて、波箔３とともに矢印Ｂの方
向に巻取り軸６の周りに巻回して、ハニカム体４を硬く
巻き上げていた。更にそうしてできたハニカム体１を、
或いはこれを外筒に挿入後、高真空下あるいは非酸化性
雰囲気下で高温熱処理しメタル担体を製作してきた。
の接触部を確保する方法として平箔２と波箔３間の接触
面圧を高めることが言及されてきた。すなわちハニカム
体１の形成時に、図２のように平箔２にバックテンショ
ンを矢印Ａの方向に掛けて、波箔３とともに矢印Ｂの方
向に巻取り軸６の周りに巻回して、ハニカム体４を硬く
巻き上げていた。更にそうしてできたハニカム体１を、
或いはこれを外筒に挿入後、高真空下あるいは非酸化性
雰囲気下で高温熱処理しメタル担体を製作してきた。
【０００７】しかし、ハニカム体１の拡散接合組立に計
算上必要な値のバックテンションを負荷すると、平箔２
と波箔３を巻取る際に巻取り軸が変形する、あるいはそ
のバックテンションが偏重することにより平箔２が破断
し、巻取り不能になるという問題が起きた。そこでバッ
クテンションを抑えて巻取るために、特開平２−１４７
４７号公報に示すようにハニカム体１を外筒に挿入した
後、外筒と共にダイスで縮径し外層部から接触面圧を高
める方法が提示されている。しかし、縮径には変形を伴
い一部波箔３の座屈が発生し、無制限に縮径できるもの
ではないため十分な効果が得られなかった。
算上必要な値のバックテンションを負荷すると、平箔２
と波箔３を巻取る際に巻取り軸が変形する、あるいはそ
のバックテンションが偏重することにより平箔２が破断
し、巻取り不能になるという問題が起きた。そこでバッ
クテンションを抑えて巻取るために、特開平２−１４７
４７号公報に示すようにハニカム体１を外筒に挿入した
後、外筒と共にダイスで縮径し外層部から接触面圧を高
める方法が提示されている。しかし、縮径には変形を伴
い一部波箔３の座屈が発生し、無制限に縮径できるもの
ではないため十分な効果が得られなかった。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、平箔にバッ
クテンションを付与しながら、平箔をコルゲート加工し
た波箔と共に中心軸の周りに巻回しハニカム体を形成
し、同ハニカム体を、或はこのハニカム体を外筒に挿入
し、必要に応じて一体的に縮径した後、真空あるいは非
酸化性雰囲気下で拡散接合するメタル担体の製造方法に
おいて、ハニカム体の平箔と波箔の接合が不安定になる
問題を解決するものである。
クテンションを付与しながら、平箔をコルゲート加工し
た波箔と共に中心軸の周りに巻回しハニカム体を形成
し、同ハニカム体を、或はこのハニカム体を外筒に挿入
し、必要に応じて一体的に縮径した後、真空あるいは非
酸化性雰囲気下で拡散接合するメタル担体の製造方法に
おいて、ハニカム体の平箔と波箔の接合が不安定になる
問題を解決するものである。
【０００９】本発明の要旨は（１）拡散接合構造を有す
るメタル担体用ハニカム体に用いる耐熱性ステンレス鋼
製の金属箔であって、表面粗さを平均粗さ（Ｒａ）で
０．２μｍ超０．２９μｍ以下とすることを特徴とする
ハニカム体用金属箔であり、 （２）耐熱合金製金属箔の平箔と、同箔をコルゲート加
工して形成した波箔を重ねて巻回しあるいは交互に積層
されたハニカム体の製造方法において、平箔、波箔には
表面粗さを平均粗さ（Ｒａ）で０．２μｍ超０．２９μ
ｍ以下とし、該波箔における平箔との接触幅を３０μｍ
以上に形成して、平箔と波箔の接合部を拡散接合するこ
とを特徴とするメタル担体用ハニカム体の製造方法であ
る。
るメタル担体用ハニカム体に用いる耐熱性ステンレス鋼
製の金属箔であって、表面粗さを平均粗さ（Ｒａ）で
０．２μｍ超０．２９μｍ以下とすることを特徴とする
ハニカム体用金属箔であり、 （２）耐熱合金製金属箔の平箔と、同箔をコルゲート加
工して形成した波箔を重ねて巻回しあるいは交互に積層
されたハニカム体の製造方法において、平箔、波箔には
表面粗さを平均粗さ（Ｒａ）で０．２μｍ超０．２９μ
ｍ以下とし、該波箔における平箔との接触幅を３０μｍ
以上に形成して、平箔と波箔の接合部を拡散接合するこ
とを特徴とするメタル担体用ハニカム体の製造方法であ
る。
【００１０】
【発明の実施の形態】触媒コンバータ用メタル担体で使
用されるハニカム体を構成する厚さ５０μｍ程度の金属
箔同士を拡散接合する場合、接合すべき素材同士は互い
に密着していなければならない。
用されるハニカム体を構成する厚さ５０μｍ程度の金属
箔同士を拡散接合する場合、接合すべき素材同士は互い
に密着していなければならない。
【００１１】一般に、拡散接合においては、接合すべき
材料に加熱接合中も終始面圧が加わるように加圧装置あ
るいはウェイトが使用される。しかしながら、メタル担
体の場合は、その構造の特異性にもとづき外部から面圧
を付与することができず、ハニカム体を形成するために
金属箔同士を巻回するときに平箔にかける限られた張力
のバックテンションあるいはハニカム体を外筒に挿入し
た後の縮径により得られる限られた面圧のもとで拡散接
合を実施する必要がある。
材料に加熱接合中も終始面圧が加わるように加圧装置あ
るいはウェイトが使用される。しかしながら、メタル担
体の場合は、その構造の特異性にもとづき外部から面圧
を付与することができず、ハニカム体を形成するために
金属箔同士を巻回するときに平箔にかける限られた張力
のバックテンションあるいはハニカム体を外筒に挿入し
た後の縮径により得られる限られた面圧のもとで拡散接
合を実施する必要がある。
【００１２】同一面圧のもとで拡散接合性を向上させる
方法を探索した結果、ハニカム体の拡散接合組立におい
て平箔および波箔の表面粗さを小さくすることが有効で
あることを発見した。実験結果によると平箔および波箔
の平均粗さ（Ｒａ）が０．２μｍ超０．２９μｍ以下で
極めて容易に良好な拡散接合部が得られた。粗度が０．
２μｍ以下の箔を使用する場合は、接合性は良いが、箔
コイル製造時コイル巻取中に箔間でスリップすることか
ら箔表面に疵が入り易く、０．３μｍ以上の粗度の部分
が発生し易くなる。これを防止するためにはコイル巻取
時、各層間に合紙を挿入する必要がありコスト高にな
る。従って、低コストで、かつ、拡散接合性の良い粗度
の下限は０．２０μｍである。また０．３０μｍ以上に
なると拡散接合が不安定となり好ましくない。又、本発
明の平箔および波箔の表面粗さを前記の範囲にするとと
もに、波箔の形状を例えば台形波箔の如く、平箔と波箔
の接触幅を３０μｍ以上とすると、拡散接合性がより向
上して好ましい。
方法を探索した結果、ハニカム体の拡散接合組立におい
て平箔および波箔の表面粗さを小さくすることが有効で
あることを発見した。実験結果によると平箔および波箔
の平均粗さ（Ｒａ）が０．２μｍ超０．２９μｍ以下で
極めて容易に良好な拡散接合部が得られた。粗度が０．
２μｍ以下の箔を使用する場合は、接合性は良いが、箔
コイル製造時コイル巻取中に箔間でスリップすることか
ら箔表面に疵が入り易く、０．３μｍ以上の粗度の部分
が発生し易くなる。これを防止するためにはコイル巻取
時、各層間に合紙を挿入する必要がありコスト高にな
る。従って、低コストで、かつ、拡散接合性の良い粗度
の下限は０．２０μｍである。また０．３０μｍ以上に
なると拡散接合が不安定となり好ましくない。又、本発
明の平箔および波箔の表面粗さを前記の範囲にするとと
もに、波箔の形状を例えば台形波箔の如く、平箔と波箔
の接触幅を３０μｍ以上とすると、拡散接合性がより向
上して好ましい。
【００１３】
【実施例】従来のメタル担体製造方法と本発明による場
合とを、外径１００mm、長さ１００mmのメタルハニカム
体で比較した。下記は従来法と本発明によるメタル担体
の共通仕様である。 平箔：フェライト系ステンレス箔、厚さ５０μｍ、幅１
００mm 波箔：フェライト系ステンレス箔、厚さ５０μｍ、波高
さ１．２５mm、ピッチ２．５４mm、幅１００mm
合とを、外径１００mm、長さ１００mmのメタルハニカム
体で比較した。下記は従来法と本発明によるメタル担体
の共通仕様である。 平箔：フェライト系ステンレス箔、厚さ５０μｍ、幅１
００mm 波箔：フェライト系ステンレス箔、厚さ５０μｍ、波高
さ１．２５mm、ピッチ２．５４mm、幅１００mm
【００１４】（１）従来法によるメタルハニカム体 平箔と波箔：材質２０Ｃｒ−５Ａｌ、表面粗さ（Ｒａ）
０．３０μｍ 平箔と波箔の接触幅：３０μｍ 平箔に１５kgf のバックテンションを加えながら、波箔
と共に巻回し、外径１００mmのハニカム体を作成した。
その後、１２５０℃、１０-4torrの高温高真空下で９０
分加熱保持しメタルハニカム体を製作した。
０．３０μｍ 平箔と波箔の接触幅：３０μｍ 平箔に１５kgf のバックテンションを加えながら、波箔
と共に巻回し、外径１００mmのハニカム体を作成した。
その後、１２５０℃、１０-4torrの高温高真空下で９０
分加熱保持しメタルハニカム体を製作した。
【００１５】（２）本発明法によるメタルハニカム体 平箔と波箔：材質２０Ｃｒ−５Ａｌ、表面粗さ（Ｒａ）
０．２１μｍ 平箔と波箔の接触幅：３０μｍ 平箔に１５kgf のバックテンションを加えながら、波箔
と共に巻回し、外径１００mmのハニカム体を作成した。
その後、１２５０℃、１０-4torrの高温高真空下で９０
分加熱保持しメタルハニカム体を製作した。
０．２１μｍ 平箔と波箔の接触幅：３０μｍ 平箔に１５kgf のバックテンションを加えながら、波箔
と共に巻回し、外径１００mmのハニカム体を作成した。
その後、１２５０℃、１０-4torrの高温高真空下で９０
分加熱保持しメタルハニカム体を製作した。
【００１６】（３）本発明法によるメタルハニカム体 平箔と波箔：材質２０Ｃｒ−５Ａｌ、表面粗さ（Ｒａ）
０．２９μｍ 平箔と波箔の接触幅：３０μｍ 平箔に１５kgf のバックテンションを加えながら、波箔
と共に巻回し、外径１００mmのハニカム体を作成した。
その後、１２５０℃、１０-4torrの高温高真空下で９０
分加熱保持しメタルハニカム体を製作した。
０．２９μｍ 平箔と波箔の接触幅：３０μｍ 平箔に１５kgf のバックテンションを加えながら、波箔
と共に巻回し、外径１００mmのハニカム体を作成した。
その後、１２５０℃、１０-4torrの高温高真空下で９０
分加熱保持しメタルハニカム体を製作した。
【００１７】（４）本発明法によるメタルハニカム体 平箔と波箔：材質２０Ｃｒ−５Ａｌ、表面粗さ（Ｒａ）
０．２５μｍ 平箔と波箔の接触幅：５０μｍ 平箔に１５kgf のバックテンションを加えながら、波箔
と共に巻回し、外径１００mmのハニカム体を作成した。
その後、１２５０℃、１０-4torrの高温高真空下で９０
分加熱保持しメタルハニカム体を製作した。
０．２５μｍ 平箔と波箔の接触幅：５０μｍ 平箔に１５kgf のバックテンションを加えながら、波箔
と共に巻回し、外径１００mmのハニカム体を作成した。
その後、１２５０℃、１０-4torrの高温高真空下で９０
分加熱保持しメタルハニカム体を製作した。
【００１８】（５）従来法によるメタルハニカム体 平箔と波箔：材質２０Ｃｒ−５Ａｌ、表面粗さ（Ｒａ）
０．３５μｍ 平箔と波箔の接触幅：５０μｍ 平箔に１５kgf のバックテンションを加えながら、波箔
と共に巻回し、外径１００mmのハニカム体を作成した。
その後、１２５０℃、１０-4torrの高温高真空下で９０
分加熱保持しメタルハニカム体を製作した。
０．３５μｍ 平箔と波箔の接触幅：５０μｍ 平箔に１５kgf のバックテンションを加えながら、波箔
と共に巻回し、外径１００mmのハニカム体を作成した。
その後、１２５０℃、１０-4torrの高温高真空下で９０
分加熱保持しメタルハニカム体を製作した。
【００１９】得られたハニカム体の、平箔と波箔の接合
強度を調べるため、図３（ａ）に示すように、ハニカム
体１を切断面７で切断し、厚さ１５mmの円盤状の試験片
８を６個切り出し、図３（ｂ）のように、受け台１０に
試験片８を載置し、上方から段付きポンチ９を押し当
て、破断するときの荷重（押抜き荷重）を測定した。各
ハニカム体の６個の試験片についての押抜き荷重の平均
値を表１に示す。
強度を調べるため、図３（ａ）に示すように、ハニカム
体１を切断面７で切断し、厚さ１５mmの円盤状の試験片
８を６個切り出し、図３（ｂ）のように、受け台１０に
試験片８を載置し、上方から段付きポンチ９を押し当
て、破断するときの荷重（押抜き荷重）を測定した。各
ハニカム体の６個の試験片についての押抜き荷重の平均
値を表１に示す。
【００２０】本発明の，，においては拡散接合部
を残したまま平箔で破断し、従来法の，においては
拡散接合部で破断し、層間でずれた。従来法に対し本発
明の方法によれば拡散接合を安定して行うことができ、
良好な拡散接合メタルハニカム体を得ることができた。
を残したまま平箔で破断し、従来法の，においては
拡散接合部で破断し、層間でずれた。従来法に対し本発
明の方法によれば拡散接合を安定して行うことができ、
良好な拡散接合メタルハニカム体を得ることができた。
【００２１】
【表１】
【００２２】
【発明の効果】以上のように本発明によると、メタル担
体の平箔と波箔の拡散接合を良好に行うことができるの
で、実用に耐えるメタル担体を安価に製作することがで
きる。
体の平箔と波箔の拡散接合を良好に行うことができるの
で、実用に耐えるメタル担体を安価に製作することがで
きる。
【図１】メタルハニカム体を示す斜視図である。
【図２】ハニカム体の巻取り状態を示す斜視図である。
【図３】実施例における接合強度の測定方法を示す説明
図である。
図である。
１ メタルハニカム体 ２ 平箔 ３ 波箔 ６ 巻取り軸 ７ 切断面 ８ 試験片 ９ 段付ポンチ １０ 受け台 Ａ バックテンションの方向を示す矢印 Ｂ ハニカム体巻取り方向を示す矢印
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 大谷 忠幸 愛知県東海市東海町５−３ 新日本製鐵 株式会社 名古屋製鐵所内 (56)参考文献 特開 平６−63420（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−329379（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−118839（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−131144（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−304483（ＪＰ，Ａ) 実開 平３−102237（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) B01J 21/00 - 38/74 B01D 53/86 B01D 53/94 F01N 3/04 - 3/38
Claims (2)
- 【請求項１】 拡散接合構造を有するメタル担体用ハニ
カム体に用いる耐熱性ステンレス鋼製の金属箔であっ
て、表面粗さを平均粗さ（Ｒａ）で０．２μｍ超０．２
９μｍ以下とすることを特徴とするハニカム体用金属
箔。 - 【請求項２】 耐熱合金製金属箔の平箔と、同箔をコル
ゲート加工して形成した波箔を重ねて巻回しあるいは交
互に積層されたハニカム体の製造方法において、平箔、
波箔には表面粗さを平均粗さ（Ｒａ）で０．２μｍ超
０．２９μｍ以下とし、該波箔における平箔との接触幅
を３０μｍ以上に形成して、平箔と波箔の接合部を拡散
接合することを特徴とするメタル担体用ハニカム体の製
造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP01110296A JP3281250B2 (ja) | 1996-01-25 | 1996-01-25 | 拡散接合によるハニカム体用金属箔及びメタル担体用ハニカム体の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP01110296A JP3281250B2 (ja) | 1996-01-25 | 1996-01-25 | 拡散接合によるハニカム体用金属箔及びメタル担体用ハニカム体の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09192504A JPH09192504A (ja) | 1997-07-29 |
| JP3281250B2 true JP3281250B2 (ja) | 2002-05-13 |
Family
ID=11768657
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP01110296A Expired - Fee Related JP3281250B2 (ja) | 1996-01-25 | 1996-01-25 | 拡散接合によるハニカム体用金属箔及びメタル担体用ハニカム体の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3281250B2 (ja) |
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1996
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