JPH0283035A

JPH0283035A - 触媒用担体

Info

Publication number: JPH0283035A
Application number: JP63232679A
Authority: JP
Inventors: Masayuki Ito; 伊藤　昌行; Takao Suzuki; 隆夫鈴木; Terunobu Hayata; 早田　輝信
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1988-09-19
Filing date: 1988-09-19
Publication date: 1990-03-23

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】

［発明の目的］（産業上の利用分野）本発明は触媒用担体に係わり、特に、熱衝撃に強く、高
温で高強度を有する耐熱複合体から成る触媒用担体に関
する。（従来の技術）最近、省エネルギー、省資源の観点から、ガスタービン
等を駆動するだめのガス燃焼器内において、できるだけ
高温で燃料を燃焼させることが望まれている。この要望°に答えるため、従来は燃料と空気との混合物
をスパークプラグ等の着火手段を用いて、着火燃焼させ
る方法か採用されてきた。しかし、この場合、燃焼器内
において、２０００°Ｃを超える部分か局部的に発生し
、この部分から窒素酸化物（ＮＯｘ＞が多量に生成され
るために環境汚染の原因となる等の問題があった。この様な問題を解消するために、触媒を用いて燃料と空
気との混合物を燃焼させる触媒方式が提案されている。この燃焼方式は希薄燃料の均一燃焼か可能となり、しか
も、ＮＯｘか生成されない上限温度である１５００’Ｃ
程度まで燃焼温度を高めることかできるために、カス燃
焼器等への応用が有望視されている。この触媒燃焼方式に使用される触媒用担体としては、一
定の機械的強度を有し、しかも、耐熱性を有するコープ
イライトセラミックス（２ＭＣＩ０・２Ａｊ２０３・５
３！０２）が良く知られている。しかし、このコープイ
ライトセラミックスは熱衝撃に弱く、数回の熱サイクル
を受けるとクラックが発生して破損するという問題があ
る。最近、この観点から、自動車の排気ガス浄化用触媒用担
体として、熱衝撃に強く、耐酸化［生に優れたフエクラ
ロイ（ＦｅＣｒＡ、ｌ１合合金金が用いられている。し
かしながら、このフェクラロイの耐熱温度は９００　’
Ｃ程度であり、これ以上の温度領域では高温強度が低く
、触媒用担体として使用することができないという問題
がある。（発明が解決しようとする課題）前述した様に、従来のコープイライトセラミックスの触
媒用担体は熱衝撃に弱く、耐久性が充分ではなく、また
、フエクラロイの触媒用担体は耐熱温度が９００　’Ｃ
程度であり、これ以上の温度では高温強度が不十分で使
用できないという問題点があった。本発明の目的は、熱衝撃に強く、耐久性に優れており、
高温で高強度を有する触媒用担体を提供することにある
。［発明の構成］（課題を解決するための手段および作用）本発明は、鉄
基、コバルト基、またはニッケル基の超合金基体中に耐
火金属繊維を配設した耐熱複合体からなることを特徴と
する触媒用担体である。この耐火金属繊維は、好ましく
は、外周をニオブ（Ｎｂ）で覆われたタングステンから
構成される。また、本発明の触媒用担体は、この耐熱複
合体からなる耐熱複合線で構成された網シートを複数積
層した構造、例えば、ハニカム構造を有する。本発明の触媒用担体は、高温強度に優れている耐火金属
繊維を高温酸化から保護するために、耐高温酸化に優れ
ている鉄基、コバルト基、またはニッケル基の超合金基
体中に配設した構造の耐熱複合体から成る。本発明の触媒用担体としては、タングステン、モリブデ
ン、タンタルもしくはその合金から成る耐火金属繊維を
用いることができるが、実用上は、タングステン合金を
用いることが好ましい。また、耐火金属繊維の高温強度
特性を向上するためにレニウム（Ｒｅ）、を３〜３０ｗ
ｔ％含有さけるのは、この含有量が３ｗｔ％を下回ると
効果が期待できず、３０ｗｔ％を超えると耐火金属繊維
の強度が低下する。また、耐火金属繊維に酸化トリウム（ＴｈＯ２）、カリ
ウム、シリコン、アルミニウムのいずれかをドープ等に
より含有させることにより、同様に耐火金属繊維の強度
をさらに増すことかできる。この含有量はＴｈＯ２の場
合、０．５Ｗｔχ〜８ｗｔ％の範囲である。また、Ｋ、
ＳｉもしくはＡｇを単体もしくは複合で用いる場合の含
有量は、５０ｐｐｍ〜３００ｐｐｍの範囲である。Ｔｈ
Ｏ２の添加は分散強化を期待しており、その添加量が０
．５ｗｔ％未満ではその効果が期待できず、また、ａｗ
ｔ％を超えるとむしろ欠陥となる。Ｋ、Ｓｉ、ＡｆＪに
ついては、粒界への析出を生じ、再結晶に対する抵抗を
持たせるので、５０〜３００ｐｐｍの範囲外では期待で
きない。このタングステン合金は１０００　’Ｃ以上の
高温での強度劣化の要因となる再結晶を起こし難いため
に好適である。また、このＷからなる耐火金属繊維の周囲をＮｂで覆う
ことにより、マトリックスである超合金とＷの耐火金属
繊維との高温での反応を防止して、耐火金属繊維の強度
劣化を防止することかできる。このＮｂ層はＷの熱膨張率と超合金の熱膨張率との中間
の熱膨張率を有するために、熱膨張率差による熱疲労を
防止して耐熱衝撃特性を向上させる。また、使用条件によっては、Ｎｂの表面にＡ、ｌ！、Ｃ
ｒ、３ｉ等の耐酸化および高温耐食性に優れた被膜で覆
うことが望ましい。本発明における鉄基、コバル１〜基、ニッケル基の超合
金基体は、ＭＣｒＡ、ＩＩ　Ｘ　（ここで、Ｍは鉄、コ
バルト、ニッケルおるいはそれらの合金、また、Ｘはイ
ツトリウム、ジルコニウム、ハフニウム等の酸化物固定
元素でおる。）で表される化合物である。例えば、１０
〜３５ｗｔ％のクロム、５〜２０ｗｔ％のアルミニウム
、０．３〜１．５ｗｔ％のイツトリウム、０〜２０ｗｔ
％のニッケル、および残部鉄から成るＦｅｃｒＡ、ＩＩ
Ｙや、１０〜３５ｗｔ％のクロム、５〜２０ｗｔ％のア
ルミニウム、０．３〜１．５ｗｔ％のイツトリウム、０
〜２０ｗｔ％のニッケル、０〜３０ｗｔ％の鉄、および
残部コバルトから成るＣｏＣｒＡ、Ｉ！　Ｙや、１０〜
４０ｗｔ％のクロム、５〜２０ｗｔ％のアルミニウム、
０．３〜１．５ｗｔ％のイツトリウム、０〜２０ｗｔ％
のコバルト、０〜３０ｗｔ％の鉄、および残部ニッケル
から成るＮ＋ＣｒＡ、ｌｌＹが用いられる。本発明の触媒用担体は耐火金属繊維で超合金の高温強度
を高めた耐熱複合体で構成することにより、１ｏｏｏ℃
以上の高温においても充分な高温強度を有し、しかも、
金属基の耐熱複合体であるために、常温と高温との繰返
しの熱負荷を与えた時の耐熱衝撃特性にも優れている。（実施例）以下、本発明の実施例について図面を参照して説明する
。まず、１．７ｗｔ％のＴ　ｈ　Ｏ２を含有する直径０．
３゜のＷ線を金属枠に固定し、回転させながら、Ｗ線の
表面に低圧雰囲気プラズマ溶削によってＮｂを０．０３
ｍの厚さに被覆した。続いて、同様な低圧雰囲気プラズ
マ溶射によってＮｂ層の上にＦｅＣｒＩＹ合金を０．１
．の厚さに被覆して、Ｗ／Ｎｂ／ＦｅＣｒ１　Ｙなる三
層構造を有する複合材料線を作製した。図（Ａ＞に平面図、図（Ｂ）に側面図を示す様に、この
複合材料線（１）を編んで網状シート（２）を作製し、
このシート２０枚をそれらの間にＦｅ基ろう材を挟み込
んで積層し、この積層体を真空中で１１００’Ｃ１１０
分間の加熱処理を施すことにより、ハニカム構造を有す
る触媒用担体（３）を作製した。この触媒用担体は大気中で、１２００°Ｃて２００時間
の加熱後、１１００°Ｃの高温引張り強さを測定したと
ころ、６０に！ｊ［７ｍＩｎ２の強度を有していた。こ
の測定結果から、この触媒用担体は高温で長時間加熱を
行っても、充分な高温強度を有していることが分った。また、この触媒用担体は、大気中で１２００°Ｃ１２０
０時間の加熱処理を行っても酸化されず、耐酸化特性に
も優れていることが分った。ざらに、室温と１２００°Ｃとの間を急加熱、急冷却を
１００回以上繰返す熱負荷を与えても、変形やクラック
の発生はなく、耐熱衝撃特性に優れていることが分った
。この触媒用担体にニッケル、コバルト等の酸化物や白金
、パラジウム等の触媒を担持させることにより、触媒と
することができる。［発明の効果］以上の様に、本発明によれば、熱衝撃に強く、耐久性に
優れており、高温で高強度を有する触媒用担体を提供す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

図（Ａ＞および図（Ｂ）は、夫々、本発明の実施例に基
づく触媒用担体の平面図および側面図である。１・・・複合材料線　　　　２・・・網状シート３・・
・触媒用担体（Ａ）メ！代理人　　弁理士　　大　胡　典　夫手糸売補正書（方式）１、事件の表示昭和６３年特許願第２３２６７９号２、発明の名称触媒用担体；３．補正をする者事件との関係　　特許出り預入（３０７）株式会社　東芝４、代Ａ。口。Ａ。８゜補正命令の日付昭和６３年１２月７日（発進口　昭和６３年１２月２０
日）補正の対象明細書の図面の簡単な説明の欄

【図面の簡単な説明】

補正の内容明細書第９頁１４行目乃至１６行目の「図（Ａ）および
・・・側面図である。」を「第１図は本発明の実施例に
基づく触媒用担体を示す平面図、第２図は第１図の触媒
用担体の側面図である。」と訂正する。図面の全図を別紙の通り訂正する。以上手続補正書（自発）１、事件の表示昭和６３年特許願第２３２６７９号２、発明の名称触媒用担体３、補正をする者事件との関係　　特許出願人（３０７）株式会社　東芝４、代理人〒１４４５゜６゜補正の対象明細書の発明の詳細な説明の欄補正の内容明細書筒８頁８行目の「図（Ａ）に平面図、図（Ｂ）に
側面図」を「第１図に平面図、第２図に側面図」と訂正
する。以上

Claims

【特許請求の範囲】

（１）鉄基、コバルト基、またはニッケル基の超合金基
体中に耐火金属繊維を配設した耐熱複合体からなること
を特徴とする触媒用担体。
（２）耐火金属繊維が、外周をニオブ（Ｎｂ）で覆われ
たタングステン（Ｗ）であることを特徴とする請求項１
記載の触媒用担体。
（３）鉄基、コバルト基、またはニッケル基の超合金基
体中に耐火金属繊維を配設した耐熱複合体からなる耐熱
複合線で構成された網シートを複数積層した構造を有す
ることを特徴とする触媒用担体。