JPH01299645A - 自動車排気ガス浄化触媒用金属担体の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は自動車排気ガス浄化触媒用金属担体の製造方法
に関するものである。

［従来の技術］ 自動車排気ガス浄化用触媒担体は、内燃機関からの排気
ガス流路に設置し、その担体表面に担持させた貴金属触
媒にて、排気ガス中のＩＩ（：、ＧＯ，ＮＯｘ成分を浄
化している。排気ガス流路に物を置くのは、エンジンに
とっては排気抵抗となるため望ましいことではない。

この排気抵抗を軽減するため、触媒担体はハニカム構造
のセラミック製の−・体型の担体となり、壁厚も初期に
発売されたものに比べるとかなり薄くなり、担体全体に
占める開口部の比率は大きくな７ている。最近では、こ
のセラミック担体を耐熱鋼からなる金属担体としようと
する動きがある。セラミック担体に比べると金属担体は
壁厚を薄くできるため開口率が高まるだけでなく、撮動
に強いなどの優れた性質を示す。

しかし、自動車の排気ガスは高温である上に、（：０．
　Ｈｅの酸化、ＮＯｘの還元反応による反応熱により、
メタル担体は約１０００℃に達する高温にさらされる。

このため、通常のＣｒを含有した耐熱鋼では耐久性がな
く、Ｃｒ鋼にＡＭを付加した鋼が必要であるが、Ｃｒ鋼
にＡｎを添加してゆくと酸化し易い＾交の性質か現れて
きて、鋳造２ＭＰ間圧延が困難になってくるだけでなく
、冷間圧延も圧延荷重の増大などのため困難となってく
る。

この困難をさけるため、特開昭４９−４１２８８号公報
にみられるように、Ａ愛を含まないか、Ａｎを含んでも
製造が容易な範囲のＡｉを含有したＣｒ鋼に、公知の方
法、Ａｌめっき、　Ａｌｌ溶射、又は八立クラッドなど
の方法でＡｌを付加した後、必要な板厚まで冷間圧延し
た後、蜂の巣状の円筒（メタルハニカム）加工する方法
が提案されている。

しかし、この方法では、板端では耐酸化性に必要なＡ２
か不足する部分がでるため、エンジンの排気ガス中に置
かれると、板端から異常酸化を始めるなどの問題を生ず
る。このＡｌ不足による異常酸化を防止するには、板肉
ＡＭの均一分布化を行えばよいので、Ａｌを付加した鋼
板を高温で熱処理して、ＡＭとＦｅの相互熱拡散を図る
方法もあるが、この場合、熱処理後板厚が減少する。Ａ
ｔ付加材の板厚減少は、付加するＡｌの量に比例してお
り、Ａｉ付加量が多いと板厚減少も大きい。このため、
Ａ２付加材の−・枚を波付けし、−枚を平板のままとし
て、波板と平板を同時に巻き込んで、蜂の巣、いわゆる
ハニカム状に加工し、このハニカムを外筒に挿入後、公
知のＢＮｉ−５などのロウ材でロウ付けしようとすると
、接合すべき波板と平板の隙間、および、ハニカムと外
筒との隙間が拡がる問題が生じる。ロウ付けは隙間が狭
いほど、接合強度が高くなる特性があり、ロウ付けすべ
き隙間が大きいと、充分なロウ付は強度が得られない欠
点が出てくる。

また１表面に付加したＡｌかロウ付けに用いるＢＮｉ−
５などのロウ材中に拡散する（ＡｉとＦｅの相互拡散処
理中か、その熱処理がなくてもロウ材を融解させる加熱
時間中）ため、ロウ材の成分が本来のものより変わって
きたり、ロウ材の融解が順調に行かすロウ付は強度の低
下などの不都合を招いている。

［発明が解決しようとする課題］ 本発明は前述したハニカムと外筒との隙間が拡がる等の
種々の問題点を存利に解決する自動車排気ガス浄化触媒
用金属担体の製造方法を提供することを目的とするもの
である。

［課題を解決するための手段］ 本発明の要旨は、鋼板の片面のみにＡＭ板を冷間圧延法
で接合し、続いて、この片面クラッド板を厚さ３ＯＮ１
００μｌまで冷間圧延を行って、片面Ａ党りラッド鋼箔
とし、この箔に波付は加工したものと平板のままの箔を
重ねて巻き込み、Ａｌ面を巻き込みの外周側にして蜂の
巣状の円筒を作り、この蜂の巣状の円筒を耐熱鋼からな
る外筒に挿入後、非酸化性条件下で、ｔｔｏｏ〜１３０
０℃で３分以上熱処理を施すことを特徴とする自動車排
気ガス浄化触媒金属担体の製造方法である。

本発明では、Ａｉを使用前に拡散させるため、ＡＭが不
足する板端での異常酸化の呵題が解決する。

また、フェライト鋼へＡ２をクラッドしているため、Ｆ
ｅ　−Ａｎ、　−Ｆｅ　−Ｃｒなどの金属間化合物が接
合面に生成せず、Ａｉの拡散が容易に進行する特徴を有
する。

本発明では、Ａｌを片側にのみ付加した鋼板な使うこと
に限定している。−殻内には、膨張、収縮するものを板
厚に対して非対称に接合すると、温度変化と共に板反り
を発生させ種々の不都合を生ずるのが普通である。しか
し、本発明者らは、Ａｌを片面側だけとして、そのへ９
．側の面がハニカムの外筒側になるようにすることで、
へ２付加材の板厚減少に伴うロウ付は部分に隙間が出来
る現象を防止できることを見出したものである。

その理由は、片面ＡｉでそのＡＭ側をハニカムの外側に
揃えることで、巻き込んだクラッド箔が高温になってＡ
ｌｌ拡散が始まると外向けに反りかえる変形（第３図に
示す如く、平板にＡ党拡散によって曲げモーメント１６
が働くことにより）をして、バネの効果をだし、ハニカ
ムと外筒の隙間を小さくし、ロウ付けに好ましい結果と
なる。また５波付けした箔もＡｌｌ拡散により変形する
が、それは、波板の波の高さが平均として小さくなる方
向に変形するため、波板としては長くなるような変形と
なり、波板が拡がる方向の変形となり、ロウ付は部分を
圧縮する力となって隙間を小さくする効果をだし、ロウ
付は強度上好ましい結果となる。

また、片側のみにＡｌを付加しているため、両面にＡ立
のある場合のロウ付けよりも、ロウ材へのＡ２の拡散が
少なく、ロウ材成分変化にとっても好ましい結果となる
。

本発明で、片側へのＡｌ．付加法を冷間でのクラッド法
に限定しているのは、Ａｌめっき法では、片面のみへの
Ａｌ．付加が難しいこと、また、Ａｌめっき法や、へ２
溶射法では、付加するＡｌと母材の耐熱鋼との接合界面
に熱影響のためにＡＭ−Ｆｅ合金ができるため、箔圧延
時に剥離し易いなどの欠点を有するためである。これに
対し冷間クラッド法では、片面へのＡＭ付加が容易であ
ること、接合する場合に熱を加えてないので、接合界面
に圧延に有害なＡｌ−ｐｐ金合金出来ないなどの利点を
°持つ。

本発明で、ハニカム加工後、ロウ付は餌の拡散条件を１
１００〜ｂ れは１１００℃×３分以下では、片面からの八２の拡散
が十分に行かないため、高温の使用環境下で異常酸化を
起こすためである。またＦ限を１３００℃としたのは、
これ以上高い条件は、Ａｌ拡散の上からは不要であるた
けでなく、拡散処理が終わるまえにロウ材か融解してし
まうなどの不都合を生ずるためである。ロウ材の種類に
よっては、ロウ材の融点以下の温度に抑えてＡ４拡散処
理を行うのは、当然のことである。

尚、本発明で、片面クラッド板を３０〜１００　ｕｍま
で冷間圧延するようにしているが、３０μｍ未満では圧
延荷重が高くなることと、耐久性の点から好ましくなく
、１００μｍ超では拡散時間が長くなることと耐熱性が
悪くなる等から、３０〜１００μ■のクラッド板を用い
て自動車排気ガス浄化触媒用金属担体を製造するもので
ある。

［実ｈＮ例］ 次に本発明の実施例を挙げる。

実施例１ 第１図において、Ｃｒ含有量１０〜２５！ｋ　、　Ａｉ
含有量θ〜５％、残部がＦｅよりなるフェライト系耐熱
淋のコイル２．Ａｌコイル１を巻き戻しリール６．６ａ
よりそれぞれ巻きもどし、表面活性用ブラッシロール３
，３ａにて表面研削して、冷間圧接用の圧延機４で接合
し、＾皇の片面クラッド鋼板５として、巻き取り機７で
巻き取る。次に、公知の方法で、０．０５ｍｍ厚まで箔
圧延して、幅１３０ＩＩＩｆｌ＋にスリットした。第２
図において、クラッド箔７ａを波付はロールｌＯで加工
して波付けし、平板のままのクラッド箔１２と重ねてハ
ニカム加工機１３でハニカム加工し、外径７３ＩＩＩＩ
Ｉ＋のハニカム１４にした。その際ハニカムの外周側に
片面クラッド箔のへ９．側８が来るように、平板のまま
のクラッド箔＋２、波付は後のクラッド？ｉ１１の面を
揃える。

ロウ材として公知のＢＮｉ−５を含んだものを波付は加
工後の波板の「１上のみに、ハニカムｌあたり１０ｇ塗
布した後、耐熱鋼製の内径７３ｍｍのバイブ１５に、ハ
ニカムを挿入した後、真空中で１１５０℃×３分のＡｌ
．拡散、処理を行い、後に１２００℃に温度を上昇させ
てロウ付けをおこなって、メタル担体の完成品とした。

比較材１ 上記本発明品と同様の工程であるが、へＭクラブト鋼板
として、第１図の片面クラッドの代わりに両面クラット
としてハニカム加工を行ったもの。

比較材２ 上記本発明品と同様の工程をとるが、ハニカム巻き込み
工程を取るとき、平板のＡＭ側を内周側に来るようにし
たもの。

比較材３ 上記本発明品と同様の工程であるが、Ａｎ拡散処理の１
１５０℃×３分の熱処理をおこなわず、急速加熱してロ
ウ付けしたもの。

これら本発明による担体と比較担体について、表１のよ
うな評価試験を行ったが、本発明法により製造した担体
はいずれの試験においても良好な結果が得られた。

表　　　１ 注１）波−平ロウ付は強度とは、ハニカム部分をプレス
試験で押し込み破壊強度を測定したもので、◎：　２０
００ｋｇ以上　Ｑ　：　１０００〜１９９９ｋｇΔ：　
ｉｏｏ〜９９９ｋｇ　　Ｘ　：　ｌ００ｋｇ未満注２）
外筒とのロウ付は強度とは、外筒を固定してハニカム部
分全体を押すようにしてプレス試験で求めた破壊強度で
、評価は注１と同じ基準 注３）耐酸化性とは、自動車エンジンの排気ガス中１１
００℃でハニカム加工品の耐久性をみたもので、◎：　
３００ｈｒで酸化していないもの、Ｏ：１００〜２９９
時間で、一部酸化しはじめたもの。Δ：１０〜９９　ｈ
　ｒで酸化しはじめたもの。×：θ〜９ｈｒで酸化しは
じめたものである。

［発明の効果］ 本発明を通用して、自動車排気ガス浄化触媒用金属担体
を製造すれば、ハニカムの接合強度も十分に大きく、ロ
ウ付けの信頼性の高いものを製造することができる。ま
た、コストも箔圧延し易い成分系を採用し、必要なだけ
後からＡＭを付加すること１片面だけのＡＭ付加である
ことなどから低くできる利点を打する。

【図面の簡単な説明】

第１図は片面クラッド箔の製造装置を示す図。 第２図はハニカムコイルの巻き込み方法を示す図、第３
図はハニカム部分にＡ！拡散時に慟〈力の方向を示す図
である。 ｌ・・・Ａ党コイル、２・・・母材の耐熱鋼、３・・・
表面活性用のブラッシロール、４・・・冷間圧接用圧延
機、５−Ａ立片面クラッド鋼板、６．６ａ・・・巻き戻
し機、７・・・巻き取り機、７　ａ−”目的の厚さ（３
０〜＋００　ＪＪｍ）まで圧延したクラッド箔、８・・
・ＡＭ側、９・・・母材側、１０・・・波付はロール、
ｌＩ−・・波付は後のクラッド箔、１２・・・平板のま
まのクラッド箔、１３・・・ハニカム加工機、１４・・
・ハニカム、Ｉ　５−・・耐熱鋼の外筒、１６・・・Ａ
交拡散によって平板に（動く曲げモーメント。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、鋼板の片面のみにＡｌ板を冷間圧延法で接合し、続
   いて、この片面クラッド板を厚さ３０〜１００μｍまで
   冷間圧延を行って、片面Ａｌクラッド鋼箔とし、この箔
   に波付け加工したものと平板のままの箔を重ねて巻き込
   み、Ａｌ面を巻き込みの外周側にして蜂の巣状の円筒を
   作り、この蜂の巣状の円筒を耐熱鋼からなる外筒に挿入
   後、非酸化性条件下で、１１００〜１３００℃で３分以
   上熱処理を施すことを特徴とする自動車排気ガス浄化触
   媒金属担体の製造方法。