JPH0219454A - 酸化物ウィスカーで被覆されたフェライトステンレス鋼箔の製造方法 - 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、酸化物ウィスカーで被覆されたフェライトス
テンレス鋼箔の製造方法に関し、特に自動車排ガスコン
バーターに使用されるメタルハニカム用材料、或は、そ
の他多くの工業過程で行われる触媒反応に使用される触
媒装置材料に適した酸化物ウィスカーで被覆されたフェ
ライトステンレス鋼箔の製造方法に関する。

（従来の技術） 従来、自動車排ガス浄化用触媒コンバーターとしては、
セラミック製ハニカムにγ−アルミナ粒子を触媒担体と
してコーティングした後、Ｐｔ　、　Ｒｈなどの触媒を
つけたものが使用されている。このセラミック製ハニカ
ムを、耐高温酸化性に優れたステンレス鋼箔で製造する
と、触媒の支持体が金属であるため、熱伝導性、強靭性
の面でセラミック支持体にまさり、触媒性能、エンジン
性能の向上を図ることができる。

しかしながら、ステンレス鋼箔に直接γ−アルミナ触媒
担体をつけた場合には、使用中の温度変化や機械的震動
により触媒担体が剥離する欠点があった。この欠点を克
服する方法として、ステンレス鋼箔の表面にアルミナウ
ィスカーを設けて、その触媒担体の耐剥離性を向上させ
ている。

アルミナウィスカーの生成方法として、種々の方法が提
案されている。例えば、特開昭５６−９６７２６号には
１５％≦Ｃｒ≦２５％、３％≦Ａｌ≦６％を含むフェラ
イトステンレス鋼箔を金属剥離法（ピーリング）により
製造し、この箔を８７０℃〜９７０℃の間で大気酸化さ
せてアルミナウィスカーを箔表面に成長させており、ま
た、特開昭５７−７１８９８号では１５％≦Ｃｒ≦２５
％、３％≦＾Ｑ≦部を含むフェライトステンレス鋼箔を
酸素分圧０．７５　トール以下の炭酸ガス、窒素、水素
または稀有ガスの何れかの雰囲気中で８７５℃〜９２５
℃で約１分間加熱した後、空気中で８７０℃〜９３０℃
の間の温度で長時間酸化させる２段階の熱処理により表
面にアルミナウィスカーを成長させている。

しかしながら、特開昭５６−９６７２６号の如く、ピー
リング法による金属箔の製造は、大量生産が困難である
こと、また、特開昭５７−７１８９８号の方法は、アル
ミニウムを３〜部含有する高ＡＩ２含有ステンレス鋼を
使用しているが、このような高１１含有フェライトステ
ンレス鋼は、靭性に乏しく大量生産することは困難であ
る。

（発明が解決しようとする課題） 本発明者らは、上記の欠点を解決すべく種々検討した結
果、大量生産可能な低アルミニウム含有フェライトステ
ンレス鋼、若しくは、Ａｌを含有しないフェライトステ
ンレス鋼を使用し、その表面に、メカニカルブレーティ
ング法によりＡΩメッキを行い、拡散熱処理を施し、表
面層のみ高Ａｌ含有フェライト相に改質し、これを空気
中で酸化させることにより、上記欠点を改良しうろこと
を見出して本発明を完成するに至ったもので、本発明の
目的は、低Ａｌ含有フェライトステンレス鋼、若しくは
、実質的にＡＭを含有しないフェライトステンレス鋼を
素材として自動車排ガスコンバーターに使用される触媒
保持材に適した酸化物ウィスカーで被覆されたフェライ
トステンレス鋼箔の製造方法を提供することにある。

（課題を解決するための手段） 本発明は、メカニカルブレーティング法によりフェライ
トステンレス鋼箔表面にＡΩメッキを施した後、真空中
もしくは非酸化性ガスの雰囲気中で、加熱してＡｌをフ
ェライトステンレス鋼中に拡散させ、該箔表面近傍のみ
を高Ａｎ含有フェライト相に改質したのち、これを空気
中で加熱して該箔の表面に酸化物ウィスカーを成長させ
ることを特徴とする酸化物ウィスカーで被覆されたフェ
ライトステンレス鋼箔の製造方法であり、また、メカニ
カルブレーティング法によりフェライトステンレス鋼表
面にＡｌメッキを施した後、冷間圧延を施して箔とし、
該箔を、前述同様に、真空中もしくは非酸化性ガスの雰
囲気中で、加熱してＡｌをフェライトステンレス鋼中に
拡散させ、該箔の表面近傍のみを高ＡＩ２含有フェライ
ト相に改質したのち、これを空気中で加熱して酸化物ウ
ィスカーを該箔の表面に成長させることを特徴とする酸
化物ウィスカーで被覆されたフェライトステンレス鋼箔
の製造方法、或は、メカニカルブレーティング法により
フェライトステンレス鋼表面にＡｌメッキを施した後、
真空中もしくは非酸化性ガスの雰囲気中で加熱してＡｌ
をフェライトステンレス鋼中に拡散させて前記鋼の表面
近傍のみを高Ａｌ含有フェライト相に改質したのち、冷
間圧延を施して箔とし、該箔を空気中で加熱して酸化物
ウィスカーを該箔の表面に成長させることを特徴とする
酸化物ウィスカーで被覆されたフェライトステンレス鋼
箔の製造方法である。

すなわち、本発明では酸化物ウィスカーで被覆されたフ
ェライトステンレス鋼箔の製造するに際し、フェライト
ステンレス鋼箔表面にＡｌメッキを施し拡散処理を行う
場合、フェライトステンレス鋼表面にＡΩメッキを施し
た後、冷間圧延して箔とし、しかる後、拡散処理を行う
場合、及び、ＡΩメッキを施したフェライトステンレス
鋼を拡散処理を行った後、冷間圧延して箔とする場合の
何れでもよい。

本発明で使用するフェライトステンレス鋼は、通常使用
されているＡｌ含有フェライトステンレス鋼にＡｌメッ
キを施して高Ａａ含有フェライト相としでもよいが、特
にＡｌが３％以下の低Ａｌ含有フェライトステンレス鋼
であるのが好ましく、例えば、Ａｌを実質的に含有しな
いフェライトステンレス鋼、或は、　Ｃｒ：１０〜３０
％、Ａｕ：３％未満及び任意的に’ｉ’　、　Ｌａ　、
　Ｃｅ等のレアメタルを０．１〜１．０％含有するもの
が好ましい。通常、大量生産されている５Ｕｓ４０９Ｌ
、ＳＵＳ　４１０Ｌ、ＳＵＳ　４３０．ＳＵＳ　４３０
ＬＸ等が使用される。

本発明におけるメカニカルブレーティング法によるＡｌ
メッキ方法とは、本発明者らが、先に特願昭６２−２９
９７１４号で提案した常温大気中でｌｌの連続メッキ可
能なメッキ方法である。すなわち、純金属或は合金をブ
ラシ状にして金属ブラシとし、該金属ブラシとメッキ金
属から成る金属ブロックを摩擦接触させて、金属ブラシ
により金属ブロックの金属の微少部分を剥ぎ取ると同時
に、前記金属ブラシを被メッキ材料と摩擦接触させて、
剥ぎ取った金属ブロックの金属を金属ブラシを介して被
メッキ材表面に機械的にブレーティングさせることを特
徴とするメカニカルブレーティング方法である。

ｔＱメッキの場合には、金属ブラシとして、ステンレス
線もしくは硬鋼線を多数植え込んだ円筒状ワイヤーブラ
シが好ましい。

金属ブロックとしては、メッキ金属であるＡｌブロック
を用いる。ブロック形状としては、円柱状のものが本発
明では好ましい。

第１図に本発明で使用するメカニカルブレーティング方
法の実施態様の一例を示す１図面において、■は金属ブ
ラシ、２は金属ブラシを形成する金属、ＩＪＩ（ステン
レス線あるいは硬鋼線等）、３は金属線を植え込む支持
筒、４は円柱状のＡＭブロック、５はエンドレスベルト
研磨機、６は被メッキ材（フェライトステンレス鋼）、
７は形成されたＡｌメッキ層、８はコンタクトロールを
示す。

金属ブラシ１を高速回転させ、金属線２の先端をＡｌブ
ロック４および被メッキ材６に接触されることにより、
Ａｌメッキ層７を得ることができる。また、Ａｌブロッ
ク４とエンドレスベルト研磨機５を接触させることによ
り、金属ブラシ１で摩耗を受けたＡＩ２ブロック４の表
面を再生することができる。

この方法でメッキするＡｌの膜厚は、特に限定はないが
、ただ、自動車の排気ガス浄化触媒コンバーターの支持
体として使用する場合には、拡散熱処理を受けた箔の状
態で全体のＡｌ量が３％以上になるよう調整する。これ
は、自動車触媒コンバーターの使用温度である８００〜
９５０°Ｃでの長時間酸化に酎えうるに必要なｉｔ量と
するためである。したがって、被メッキ材料の板厚及び
Ａｌ含有量によってＡｌメッキ厚は変化する。

このメカニカルブレーティング方法を用いて、フェライ
トステンレス鋼表面にＡｌメッキを施したものを、空気
中で加熱する前にＡｌＩ２を鋼中へ拡散させなければな
らない。フェライトステンレス鋼表面にＡΩメッキを施
したものを、直ちに直接空気中で加熱して酸化させても
酸化物ウィスカーは生成しない。すなわち、酸化物ウィ
スカーを生成させるためには、空気中で加熱する前にＡ
ｌを鋼中へ拡散させる必要がある。拡散熱処理は、７０
０℃〜１２００℃の範囲内で実施し、表面Ａｌ濃度が少
なくとも６ｘ以上になるように保持時間を決める。

７００℃未満では１表面Ａｌを鋼中へ拡散させるのに時
間がかかること、　１２００℃を超える温度では、結晶
粒の著しい粗大化を生じ、材質を劣化させるので、拡散
熱処理は、７００℃〜１２００℃の間が好ましい。

さらに５表面ｉ１度を６％以上になるように調整する理
由は、酸化物ウィスカーをフェライトステンレス鋼表面
に均一に生成させるのに必要なためである。

拡散熱処理の雰囲気としては、真空中、若しくは、非酸
化性ガス雰囲気中であって、工業的に容易に得られる酸
素分圧０．７５トール以下であれば良い。

拡散熱処理は、フェライトステンレス鋼箔にＡｌメッキ
した場合には、Ａｌメッキの後に実施し、箔より厚い段
階でＡｌメッキを施した場合は、Ａｌツメッキ後冷間圧
延で箔にした後に実施するか。

或は、Ａｌツメッキ後拡散熱処理を実施してから、冷間
圧延して箔とする。

拡散熱処理後もしくは拡散熱処理して冷間圧延した後、
空気中で加熱して酸化物ウィスカーを生成させる。温度
は、８５０℃〜９５０℃の間が好ましく。

保持時間は、例えば９００℃で８時間以上、９２５℃で
４時間以上あれば十分である。

空気中での加熱温度が８５０℃未満の場合、高アスペク
ト比の酸化物ウィスカーを得るのに非常に時間がかかり
、工業的には困難である。９５０℃を越える温度では、
アスペクト比の高い酸化物ウィスカーは得られず、塊状
若しくは平坦な酸化物となる。

なお、本発明は先行技術として挙げた特開昭５７−７１
８９８号公報に開示されている技術とは次の点で異なる
。すなわち、特開昭５７−７１８９８号では、冷間圧延
されたアルミニウム含有ステンレス鋼フォイル上の酸化
物ウィスカーの成長強化法として２段階酸化法を提案し
ており、まず、低酸素分圧中で８７５℃〜９２５℃の間
で約１分間加熱してウィスカー前駆体フィルム（酸化物
フィルム）を形成した後、空気中で８７０℃〜９３０℃
の間で８時間以上加熱することによって高アスペクト比
の酸化物ウィスカー（実質的にはα−アルミナウィスカ
ー）を得ている。

これに対し、本発明方法は、メカニカルブレーティング
法により、Ａρメッキしたフェライトステンレス鋼を使
用し、更に、本発明方法では、２段階熱処理が不要であ
ること（空気中酸化のみでよい）、及び、酸化物ウィス
カーが実質的には０−アルミナウィスカーである点で特
開昭５７−７１８９８号とは大きな差異がある。

すなわち、本発明方法では、Ａｌの鋼中への拡散を行な
うために拡散熱処理を行なっているが、これはウィスカ
ー前駆体を形成させるための処理ではない。その証拠に
、拡散熱処理後、５０％以上の冷間圧延を施した後、直
接空気中で加熱することにより酸化物ウィスカーで密に
覆われた面を得ることができる。更に拡散熱処理で表面
に生成した薄い酸化物を酸洗で除去し、その後直接空気
中で加熱することでも酸化物ウィスカーで密に覆われた
面を得ることができる。

これらは、メカニカルブレーティングによりＡＩ２メッ
キがなされるとき、被メッキ材表面が極度の加工を受け
ること、および拡散熱処理でフェライトステンレス鋼表
面のＡｌ濃度を６％以上の高Ａｌフェライト相に改質し
ていることが原因としてあげられる。又、本発明方法に
よって得られた酸化物ウィスカーで被覆されたフェライ
トステンレス鋼箔の酸化物ウィスカーは、Ｘ線回折、透
過型電子顕微ＩＪＪｔｗＡ祭により、θ−ア、ルミナウ
ィス力一であることが分かっている。この０−アルミナ
は、α−アルミナより活性であり、触媒含浸したγ−ア
ルミナとの密着性に優れる。

以下、本発明の実施例をもって、更に具体的に説明する
が、本発明は、これら実施例に限定されるものではない
。

実施例１〜３ 被メッキ材料として、実質的にＡｌを含まないＳＵＳ　
４０９Ｌ、ＳＵＳ　４３０ＬＸ及び低Ａ２含有フェライ
トステンレス鋼である２０Ｃｒ−２，５Ａａ鋼を用いた
。板厚は、それぞれ０．０４ｍｍ、０．２０ｍｍ、０．
１０ａｕｓのものを用いた。

［１メッキは、第１図に示すメカニカルブレーティング
法を用いた。具体的には、０．１８φの５ＵＳ３０４１
＋線を多数植え込んだ外径２５０ｍｍの金属ブラシ１を
回転数２０００γＰＩＩ＋で高速回転させながら、ＡＩ
２ブロック４（２００φの丸棒）および移動する被メッ
キ材へ摩擦接触させてＡｌメッキを行なった。このメッ
キ方法で、先づ、上記３種の被メッキ材料表面の両面に
Ａｌメッキを行なった。各々のメッキ厚（片面）を第１
表に示す。

以１・７４．白 第１表　実施例 Ｏ：２μ醜長以上の酸化物ウィスカー生成その後、第１
表に示す工程で箔とし、空気中で酸化処理をし、酸化物
形状を走査型電子顕微鏡にてｖＡ察した。また、酸化物
ウィスカーの同定をＸ線回折にておこなった。何れの場
合にも、θ−Ａｌ２０．ウィスカーが生成している。

第２図は、第１表の実施例３で生成した酸化物ウィスカ
ーの走査型電子顕微鏡１１１ｍ結果である。約３μｍ長
の酸化物ウィスカーが生成している。

（発明の効果） 以上述べたように、本発明は、八〇を含まないフェライ
トステンレス鋼、もしくは低Ａ２含有フェライトステン
レス鋼を使用するので、従来使用されている高Ａｌ含有
フェライトステンレス鋼の場合に比して、大量生産が可
能である。

また、常温、大気中で安価にメッキ可能なメカニカルブ
レーティングにより表面にＡｌメッキを施し、これを拡
散させることにより、表面は極めて高いＡｌ濃度とする
ことができるので、アスペクト比の大きいウィスカーを
均一に生成させることができる。さらに、本発明法で得
られる酸化物ウィスカーは、θ−アルミナであり、これ
を表面に有するフェライトステンレス鋼箔は、触媒担体
保持能力に優れ、自動車排ガス触媒コンバータはもとよ
り、多くの工業過程で行なわれる触媒反応に用いられる
装置用材料、また、密着強度の要求されるセラミックス
との接合に好適である。

【図面の簡単な説明】

第１図は１本発明で用いられるメカニカルブレーティン
グ法の説明図である。第２図は、本発明の実施例３で得
られた酸化物ウィスカー（θ−ＡＩ２．０．）の表面走
査型電子顕微鏡写真である。 １・・・金属ブラシ　２・・・金属線　３・・・ワイヤ
支持筒４・・・Ａｌブロック５・・・エンドレスベルト
研磨機６・・・被メッキ材（フェライトステンレス鋼）
７・・・形成されたＡｌメッキ層 ８・・・コンタクトロール

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　メカニカルプレーティング法によりフェライトステ
   ンレス鋼箔表面にＡｌメッキを施した後、真空中もしく
   は非酸化性ガスの雰囲気中で、加熱してＡｌをフェライ
   トステンレス鋼中に拡散させ、前記箔表面近傍のみを高
   Ａｌ含有フェライト相に改質したのち、これを空気中で
   加熱して前記箔表面に酸化物ウィスカーを成長させるこ
   とを特徴とする酸化物ウィスカーで被覆されたフェライ
   トステンレス鋼箔の製造方法。 ２　メカニカルプレーティング法によりフェライトステ
   ンレス鋼表面にＡｌメッキを施した後、冷間圧延を施し
   て箔とし、該箔を真空中もしくは非酸化性ガスの雰囲気
   中で、加熱してＡｌをフェライトステンレス鋼中に拡散
   させて該箔の表面近傍のみを高Ａｌ含有フェライト相に
   改質したのち、これを空気中で加熱して酸化物ウィスカ
   ーを該箔の表面に成長させることを特徴とする酸化物ウ
   ィスカーで被覆されたフェライトステンレス鋼箔の製造
   方法。 ３　メカニカルプレーティング法によりフェライトステ
   ンレス鋼表面にＡｌメッキを施した後、真空中もしくは
   非酸化性ガスの雰囲気中で加熱してＡｌをフェライトス
   テンレス鋼中に拡散させて前記鋼の表面近傍のみを高Ａ
   ｌ含有フェライト相に改質したのち、冷間圧延を施して
   箔とし、該箔を空気中で加熱して酸化物ウィスカーを該
   箔の表面に成長させることを特徴とする酸化物ウィスカ
   ーで被覆されたフェライトステンレス鋼箔の製造方法。 ４　フェライトステンレス鋼が１０％〜３０％のＣｒ、
   ３％未満のＡｌを含有する低Ａｌ含有フェライトステン
   レス鋼である請求項第１項、第２項及び第３項の各項記
   載の酸化物ウィスカーで被覆されたフェライトステンレ
   ス鋼箔の製造方法。 ５　フェライトステンレス鋼表面にメッキされたＡｌを
   フェライトステンレス鋼中に拡散させる加熱温度が７０
   ０〜１２００℃である請求項第１項、第２項及び第３項
   の各項記載の酸化物ウィスカーで被覆されたフェライト
   ステンレス鋼箔の製造方法。 ６　酸化物ウィスカーを空気中で成長させる温度範囲が
   、８５０〜９５０℃である請求項第１項乃至第５項の各
   項記載の酸化物ウィスカーで被覆されたフェライトステ
   ンレス鋼箔。 ７　請求項第１〜５項記載の方法によって得られた箔表
   面の酸化物ウィスカーが、θ−アルミナウィスカーであ
   る金属箔。 ８　請求項第７項記載の箔が、請求項第６項の方法によ
   り製造された金属箔。 ９　請求項第７項もしくは第８項記載のθ−アルミナウ
   ィスカーで被覆された面を有するフェライトステンレス
   鋼箔に、触媒含浸アルミナコーティングを施したことを
   特徴とする触媒コンバータ。