JPH0214747A - 金属ハニカム担体の製造法 - 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、排気浄化等において用いられる。触媒用の金
属ハニカム担体に関する。

〔従来技術］ 自動車の排気浄化等に用いられる触媒は、触媒機能を発
揮させる触媒成分と該触媒成分を担持させるための担体
とよりなる。

しかして、近年においては、このハニカム構造体を金属
により作製し、その上にアルミナ粉末等によるセラミッ
クスの多孔質担体を形成し、該多孔質担体中に触媒成分
を担持させたものが提案されている。

しかして、第２図に例示するごどく、上記金属ハニカム
担体１０は、ハニカム構造体１とその外周に配した外筒
４とからなるものである。そして。

該ハニカム構造体１は、第３図にも示すごとく。

金属の平板２と波板３とを交互に積層、固着してなる。

該金属ハニカム担体１０は、ハニカム構造体の表面に上
記多孔質担体及び触媒成分を担持して触媒となし９両板
の間隙に排気ガス等を流入するものである。

また、従来かかる金属ハニカム担体の製造法は。

第１図のＡ−Ｃ工程に示すごとく、金属製の薄い平板２
と波板３とを準備しくＡ工程）、これらをロール状に重
ねて巻き（Ｂ工程）５得られたハニカム構造体１を外筒
４内に挿入し、これらの接触部分をニッケル系ロウ材等
により接合した（Ｃ工程）ものである。

〔解決しようとする課題〕

しかしながら、上記従来法においては、平板と波板とを
ロウ材により接合しているため、その接合部は腐食され
易く９耐久性が充分でない。特に該金属ハニカム担体を
自動車排気ガス浄化用の触媒に用いる場合には、高温（
６００〜９５０°Ｃ）下で排気ガスに曝され、また高温
と低温との急激な温度変化に曝される。

それ故、ハニカム構造体における平板と波板との接合は
強固にしておく必要がある。

また、前記外筒はハニカム構造体の外周において、該ハ
ニカム構造体の形状を保持すると共に。

薄板で構成されているハニカム構造体の保護をするもの
である。

しかしながら、該金属ハニカム担体が高温度下で用いら
れる場合には、使用中に外筒が充分にハニカム構造体を
保持できなくなる場合を生ずる。

特に、上記のごとく該金属ハニカム担体が自動車の排気
浄化用触媒として用いられる場合には、急激な温度変化
にさらされる。そして、この急激な温度変化は、自動車
の運転、休止に伴って高い頻度で繰り返される。そのた
め、ハニカム構造体と外筒との間にはこの温度変化に伴
う繰り返しストレスが生じ１両者間が剥離したり、更に
はハニカム構造体の薄板に亀裂を生じる恐れがある。

そこで、外筒の内径とハニカム構造体の外径との密着性
を向上させるため２両径をできるだけ近接させることも
考えられるが、このようにするとハニカム構造体の製造
工程に厳密な寸法精度が要求される。

本発明はかかる問題点に漏み、高温と低温との繰り返し
使用にも充分に耐えうる高温耐久性に優れた金属ハニカ
ム担体につき鋭意研究を重ねた結果なされたもので、ハ
ニカム構造体自体及び該ハニカム構造体と外筒との接合
状態が強く、高温耐久性に優れた金属ハニカム担体を提
供しようとするものである。

〔課題の解決手段〕

本発明は、金属ハニカム構造体とその外周に配設した外
筒とよりなる金属ハニカム担体を製造するに当り、金属
の平板と波板とを交互に積層してハニカム構造体を作製
し、該ハニカム構造体をパイプ状の外筒に挿入し、その
後外筒の外周をダイス等により絞り、然る後高温に加熱
して拡散接合させることを特徴とする金属ハニカム担体
の製造方法にある。

本発明において、ハニカム構造体を外筒に挿入したもの
（中間体）につき、外筒の外周よりその全体を絞るに当
たっては、ローラダイス、或いはダイスなど、外筒の径
を若干縮少させるダイスを用いて行う、これにより、平
板と波板及びハニカム構造体と外筒との間の密着状態が
向上する。その絞り率は、外筒の直径を当初の９５〜９
９．５％に若干縮少させる範囲とすることが好ましい。

９５％未満では、絞りすぎてハニカム構造体の内部がつ
ぶれるおそれがあり、一方９９．５％を越える場合は、
平板と波板、及びハニカム構造体と外筒とを充分に密着
させることができない、また。

この絞りは相似形状への絞りとすることが好ましいが５
原形断面より多少偏形させたのであっても良い、なお、
上記中間体においては、ハニカム構造体は外筒内に緩く
嵌合した状態としておくことが好ましい。

次に、上記のごとく外筒とハニカム構造体とを絞りによ
り密着させた後は、外筒とハニカム構造体及び上記ハニ
カム構造体内における平板と波板との接触部分を互いに
拡散接合によって強固に接合させる。この点に関して、
第４図により説明すれば、平板２と波板３とは符号２１
で示す部分（両板の前記接触部分）において互いに拡散
接合している。かかる拡散接合は、主として原子の拡散
とクリープ変形を利用して接触面の接合を図ったもので
ある。

上記の拡散接合は、前記のごとく直径方向に絞った中間
体を非酸化雰囲気中において高温に加熱することにより
行う、これにより、上記平板と波板とからなるハニカム
構造体の接触部分が拡散接合される。

上記において、平板および波板は、拡散接合させるため
に、その表面ができるだけ清浄で、また平滑なほど良い
。特に冷間圧延によって作製、した薄板は１表面が清浄
性、平滑性に優れ、拡散接合性に優れている。なお、上
記平板及び波板は積層体とするに先立って、その表面を
脱脂処理しておくことが好ましい、これは表面を清浄に
するためである。また、外筒についても同様である。

上記加熱の際の非酸化雰囲気としては、真空中或いは窒
素、水素、不活性ガス等のガス中がある。

加熱温度は、８５０〜１４００°Ｃとすることが好まし
い。８５０″Ｃ未満では両金属板の原子の拡散速度およ
びクリープ変形が充分でなく、接合が充分でない、一方
１４００°Ｃを越えると積層体の形状が変形するおそれ
がある。また、その加熱時間は３０分〜８時間とするこ
とが好ましい、３０分未満では、引っ張りに対して充分
な強度を得難く。

８時間を越えてもそれ以上の強度を得難い。

本発明において、金属ハニカム構造体を構成する金属板
は、フェライト系或いはオーステナイト系ステンレス鋼
などを用いる。また、平板及び波板の厚みは、その加工
性、ハニカム構造体の軽量化及び多数のセル形成上から
、０．０３〜０．２胴とすることが好ましい。

また２本発明に関するハニカム構造体は、第２図に示す
ごとく長い平板と長い波板とを重ね合わせながらロール
状に巻いて積層体としたもの、或いは平板と波板とを交
互に積み重ねて積層体としたものなどがある。

次に、前記外筒は上記ハニカム構造体の外周囲を保持、
保護するもので、前記ハニカム構造体と同様の材料を用
いる。しかし９両者は同一材料の必要性はなく１両者は
同材質（例えば共に５ＵＳ４３０）であっても、異なっ
て（例えば外筒は５ＵＳ４１０Ｌ、ハニカム構造体はＳ
　Ｕ　Ｓ　４３０　）いても良い、また、核外筒の板厚
みは０．５〜３■とすることが好ましく、これより薄い
とハニカム構造体の保持が難しく、これより厚いと金属
担体の重量が太き（なる。

なお９本発明にかかる金属ハニカム担体を触媒用担体と
するに当たっては、上記ハニカム構造体における平板と
波板の表面に、多孔質担体を付着形成する。咳多孔質担
体は、触媒成分を担持させるための層であり、主として
アルミナ、シリカ。

ジルコニア等のセラミックス粉末の多孔質焼成体によっ
て構成される。また、ハニカム構造体の断面通路は六角
形、四角形、三角形など任意である。

〔作用及び効果〕

本発明においては、上記ハニカム構造体を角筒に挿入し
た後、これらを絞り、その後拡散接合によりハニカム全
体を接合している。

そのため、上記絞りによってハニカム構造体における平
板と波板との接触部の密着性、ハニカム構造体と外筒と
の接触部の密着性は著しく向上する。そして、このよう
に密着性が向上した中間体について、拡散接合処理を行
うため、ハニカム構造体内及びハニカム構造体と外筒と
の接合は一層向上する。また、拡散接合はロウ材等の接
合材を用いず金属ハニカム担体を構成する金属のみによ
って接合するものである。そのため、この金属同志が強
固に接合し合っている。

それ故、該金属ハニカム担体が前記のごとく室温と高温
（６００〜９５０℃）との間の高い温度差間に、繰り返
し露らされても、ハニカム構造体自体の平板と波板との
間、またハニカム構造体と外筒の間の接触部が剥離した
り、またハニカム構造体の薄板に亀裂を生じるというこ
ともない。即ち、高温耐久性に優れている。

また、該金属ハニカム担体は、前記のごとく拡散接合に
より直接に接合されているので、内燃機関の排気ガス等
酸素を含む高温ガスに対する耐酸化性及び耐食性にも優
れている。

〔実施例］ 第１図に示すごとく、平板２及び波板３の金属材を準備
しくＡ工程）１画板を重ね巻きしてハニカム構造体１と
なしくＢ工程）、更に該ハニカム構造体１を外筒４内に
挿入して中間体４５となした（Ｃ工程）０次いで、該中
間体４５を絞り（Ｄ工程）、更にこれを非酸化雰囲気中
で加熱して（Ｅ工程）、第２図に示すごとき金属ハニカ
ム担体１０を作製した。

即ち、Ａ工程においては、素材として、冷間圧延により
成形したフェライト系ステンレス鋼Ｆｅ２０Ｃｒ−５Ａ
ｊ！　（厚み０．０４ｓ、幅１３０ｍｍ）の薄板を準備
した。そして該薄板をコルゲートロールにより２．４５
閣ピツチ、１．２ｍ高さのコルゲート状に成形し、波板
とした０次いで。

上記の薄板である平板と波板とに脱脂処理を施した。そ
の後Ｂ工程において画板を重ね巻きし、ロール状のハニ
カム構造体１を製造した。

次に、Ｃ工程においては、まず上記平板と同材質のパ、
イブ状の外筒４を準備した。そして、この外筒４内に前
記Ｂ工程で得たハニカム構造体ｌを挿入し、中間体４５
とした。ここに、外筒４の内径は、約７１ｍ、肉厚は約
１．　５鱈、外径７４５ｍであった。また、ハニカム構
造体１はその外径が約７０−であった。

次に、Ｄ工程においては、ローラダイス５を用いて、該
中間体４５をその直径方向に絞った。該ローラダイス５
は、同図に示すごとく、弧状部５１１．５２１をそれぞ
れ有する一対のローラ５１゜５２からなる。そして１両
孤状部５１１，５２１によって囲まれる成形空間に中間
体４５を入れ。

これを絞るものである。本例においては、外筒の直径１
４ｍを直径７３ｍまで絞った。

次に、Ｅ工程においては、この絞りを行った中間体４５
を加熱炉６内に入れ、水素ガス雰囲気中。

１１００℃で２時間加熱し、拡散接合させ、金属ハニカ
ム担体を作製した。

上記により得られた金属ハニカム担体１０は。

第２図、第４図に示すごと（、ハニカム構造体１の平板
２と波板３の接触部２１．及びハニカム構造体１の外周
と外筒４との接触部４１が共に拡散接合により接合され
１強固に結合していた。第４図はこの接触部２１．４１
の拡散接合状態を拡大して示すものである。以下、これ
を１本発明の金属ハニカム担体という。

次に、室温と高温との繰り返し変化試験、つまり高温耐
久性試験を行った。

なお、比較のため、上記絞りは行わず他は上記本発明の
金属ハニカム担体と同様にして比較金属ハニカム担体を
作製し、同様の試験を行った。

この高温耐久性試験は、金属ハニカム担体を炉内に入れ
、大気中で室温と１０００　’Ｃとの間を７分毎に昇温
、降温させることにより行った（１サイクル１４分）。

その結果、比較金属ハニカム担体は２０００回の昇降温
繰り返し時点において、平板と波板との接触部及びハニ
カム構造体と外筒との間の各接合部に剥離が見られた。

しかし９本発明の金属ハニカム担体は２０００回の昇降
温繰り返しにおいても何の１員傷も見られなかった。

また、上記本発明の金属ハニカム担体について。

その直径方向断面における接合状態を検査した。

その結果、ハニカム構造体においては、平板と波板との
全接触点数に対する拡散接合点数は８０％であった。ま
た、ハニカム構造体と外筒との間も拡散接合がなされて
いた。

これに比して、絞り工程（Ｄ工程）を施さなかった比較
金属担体は約５０％にすぎなかった。

【図面の簡単な説明】

図は実施例を示し、第１図は金属ハニカム担体の製造工
程を示す図、第２図は金属ハニカム担体の一部破断斜視
図、第３図はハニカム構造体の斜視図、第４ＶｊＪは金
属ハニカム担体の接合状態を示す一部断面図である。 １１１．金属ハニカム構造体。 ２１１．平板。 ２１．４１．、、接触部。 ３１１．波板。 ４．６．外筒。 ５２０．ローラダイス ６１９．加熱炉。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 金属ハニカム構造体とその外周に配設した外筒とよりな
   る金属ハニカム担体を製造するに当り、金属の平板と波
   板とを交互に積層してハニカム構造体を作製し、該ハニ
   カム構造体をパイプ状の外筒に挿入し、その後外筒の外
   周をダイス等により絞り、然る後高温に加熱して拡散接
   合させることを特徴とする金属ハニカム担体の製造方法
   。