JPH03114546A - 排気浄化触媒用メタル担体 - 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） この発明は排気浄化触媒用メタル担体に関する。

（従来の技術） 従来の排気浄化用メタル担体としては、例えば特開昭５
６−９６７２６号公報（米国特許第４，３３１，６３１
号明細書）、および特開昭５７−７１８９８号公報（米
国特許第４，３１８，８２８号明細書）に示される様な
ものがある。これらの特許文献によれば、基材を約９０
０’Ｃ（８７０〜９７０’Ｃ）で熱処理することにより
、基材表面に酸化アルミニウムのウィスカーを生成させ
ており、これが、金属基材表面と、その表面に担持させ
る高表面積の酸化アルミニウムとの密着性を強化させる
と説明している。

また、ウィスカー生成は箔素材の状態で実施し、その後
に担体成形をおこなっている。

この様に、従来のメタル担体の作製においては金属担体
とウオシュコート層の密着性を強化することを目的とし
て基材表面の処理がなされているものであり、担体構造
を維持すること、即ち担体を構成する金属箔同士の固着
を目的とするものではなく、そのためにはロー付は等の
溶着処理が施されている。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら、前述の方法で製造したメタル担体を用い
た触媒を、例えば自動車へ搭載した際、環境、温度の急
激な変化、駆動系、路面からの高い振動下では使用条件
によっては、第４図（ａ）およびｂ）に積層タイプメタ
ル担体を用いて触媒および巻タイプメタル担体を用いた
触媒３で示すように、セルとセルとがずれてしまう、い
わゆるフィルムアウトが発生し、担体構造維持のために
は、致命的な状態も起こりかねない、という問題点があ
った。

従ってこの発明の目的は、上記の問題点を解決し、自動
車へ搭載後等の使用条件下でフィルムアウトを起こすこ
とない、ハニカムセル構造の平板と波板の間が固着しハ
ニカム構造の強度が維持される排気浄化用メタル担体を
提供することにある。

（課題を解決するための手段） 発明者らは、かかる状況下で、上記目的を達成すべく鋭
意研究の結果、担体成形後熱処理して不定形（ウィスカ
ーでない）酸化膜を形成することにより、ハニカムセル
構造の平板と波板との間が固着し担体セル構造が維持さ
れることを知見し、この発明を達成するに至った。

即ちこの発明の排気浄化触媒用メタル担体は、８〜２２
重量％のクロム、２〜６重量％のアルミニウム、微量希
土類および残部の鉄から成る金属箔の成形ハニカム担体
において、担体成形後の酸化膜形成熱処理により、ハニ
カムの平板と波板とが、生成した不定形状態にある酸化
膜により平板と波板のセル間で固着することで担体セル
構造が維持されていることを特徴とする。

この発明においては担体を製造するに当り、処理条件を
変えることにより、酸化アルミニウムの形態をウィスカ
ー状ではなく、不定形、あるいは多孔質の状態即ちノー
ウィスカー状態にすることで、強度レベルとして不定形
酸化物〉ウィスカー状酸化物膜であることにより、担体
基材の金属箔間の固着を飛躍的に強固にする。

この発明の好ましいメタルハニカム担体においては、箔
材表面にあらかじめＡ１蒸着等で表面にＡｌ富化処理を
した後担体を成形し、成形後、同一の熱処理で酸化膜を
形成し、初期セル構造維持強度を付与させる。

また、この発明の他の例のメタルハニカム担体において
は、箔材として５〜３０％Ｃｒ、微量希土類および残部
のＦｅからなる金属箔を用い、箔材表面にあらかじめＡ
Ｉ蒸着等で表面にＡｌ富化処理した後で担体を成形し、
成形後酸化膜形成熱処理することでハニカムの平板と波
板を酸化膜で固着することで担体セル構造を維持させる
。このようにこの発明においては金属箔素材にＡｔを含
まない場合でもアルミニウムを蒸着することにより同様
の結果を得ることができる。

（実施例） この発明を次の実施例および比較例により説明する。

実１１吐１ ２０Ｃｒ、　５　Ａｌ、微量希土類、残Ｆｅの５０ミク
ロンの箔で形成した波板と平板の箔をかさねて巻き上げ
て作製した担体を、１００ｆｆｉ炉容積の電気炉におい
て１０００°Ｃで２時間空気量を５ｊｌ！／ｍｉｎとし
て熱処理して実施例１のメタル担体を得た。

表面は不定形、あるいはやや多孔質で、ウィスカー状で
はなかった。

且較■ 実施例１と同じ箔材質を用い、熱処理温度９４０°Ｃで
８時間、空気を１００ｆ炉容積に対し２１／ｍｉｎの割
合で吹込んで比較例のメタル担体を得た。担体基材表面
は酸化アルミニウムのウィスカーが生成していた。

上記比較例のウィスカーを生成させた担体と、実施例１
の担体の押出強度を比較すると、次の通りである。但し
担体の押出強度は、入口・出口の線に沿って圧力をかけ
、セルとセルがずれ始める圧力と定義し、第１図に記録
した。

比較例１の通常ウィスカー有りの場合、２．１５ｋｇｆ
／Ω２の強度を示すが、実施例１では、４．７５ｋｇｆ
／ａｍ２と２倍以上の効果がある事が分かった。

これは、前述の通り実施例１では比較例のウィスカーに
比べ、高い温度に晒す事で、微細なウィスカー状の結晶
成長を抑え、密で厚い、強固な酸化アルミニウムとする
事により、セルとセルとの固着を強く出来る事による。

裏胤桝主 実施例１において、熱処理を１０５０°Ｃで２時間１０
０２炉容積に対して空気量１０１　／ｍｉｎ吹込んだ以
外は同様にしてメタル担体を得た。このメタル担体の押
出強度は第１図に示すように５．５　ｋｇｆ／ｃｍｚで
あり、ウィスカー担体に対して明らかに強くなっている
。

某国ｌ引走 実施例２において、熱処理を１１００°Ｃで１．５時間
空気量を５ｊ２／ｍｉｎとした以外は同様にしてメタル
担体を得た。このメタル担体の押出強度は第１図に示す
ように７．５　ｋｇｆ／ｃｍ２であり、ウィスカー担体
に対して明らかに強くなっている。

尖施拠土 旧を厚さが８００±２００オングストロームとなる様に
蒸着した、２０Ｃｒ、５Ａｌ、微量希土類、残Ｆｅの５
０ミクロンの箔を用いた以外は実施例１と同様にしてメ
タル担体を得た。同メタル担体の押出強度は、第１図に
示しように、７．２　ｋｇｆ／ｃｍ２であり、ウィスカ
ー担体に対して明らかに強くなっている。

実流勇ｌ 実施例４において、熱処理を９２５°Ｃで６時間、空気
を１００２炉容積にたいし、１０１／ｍｉｎ吹込んだ以
外は同様にしてメタル担体を得た。同メタル担体の押し
だし強度は、第１図に示すように、６．３ｋｇ　ｆ　／
　ｃｍ　”であり、ウィスカー担体に対して明らかに強
くなっている。

去旌附立 ＡＩを厚さが８００±２００オングストロームとなる様
に蒸着した、３０Ｃｒ、微量希土類、残Ｆｅの５０ミク
ロンの箔を用いた以外は実施例１と同様にしてメタル担
体を得た。同メタル担体の押出強度は、第１図に示しよ
うに、６．Ｏｋｇｆ／ｃｍ”であり、ウィスカー担体に
対して明らかに強くなっている。

尖膳開ユ 実施例６において、熱処理を９２５°Ｃで６時間、空気
を１００！炉容積に対し、１０１７ｍ１ｎ吹込んだ以外
は同様にしてメタル担体を得た。同メタル担体の押出強
度は、第１図に示しように、４．８　ｋｇｆ／ｃｍ２で
あり、ウィスカー担体に対して明らかに強くなっている
。

上記実施例１〜７と比較例を対比すると、高い温度に晒
すと共に、急激に酸素を吹き込むことで、平板と波板と
の更に強固な固着の効果が得られることが明らかである
。尚ウォッシュコート層の固着強度は実施例と比較例の
担体では特に差は出ていなかった。

次に第２図（ａ）〜（ｄ）に実施例３で得た担体のＡｌ
２Ｏ３酸化膜層と比較例で得た担体のＡｌＯ３酸化膜層
を走査型電子顕微鏡で横および上から観察し比較した結
果を示す。第２図（ａ）は実施例３の酸化膜層を横から
観察した結果（倍率３０．０００倍）、第２図（ｂ）は
比較例の酸化膜層を横から観察した結果（倍率３０．０
００倍）、第２図（Ｃ）は実施例３のＡＩ酸化膜層を上
から観察した結果（倍率８，０００倍）、第２図（ｄ）
は比較例のへ１酸化膜層を上から観察した結果を（倍率
８．０００倍）示す。

更に、上記写真の横からみたところを第３図（ａ）。

（ｂ）に図式的に示し説明する。第３図（ａ）は実施例
３の担体のメタル担体基材１とその表面のＡ１□０３酸
化膜２の一部分を示す図で、第３図（ｂ）は比較例の担
体のメタル担体基材とその表面のＡ１（ｈ酸化膜２の一
部分を示す図であり、夫々の酸化膜の土台部分をａ、こ
の土台部分から突出した部分をｂで示すと、第３図（ａ
）ではａ部分およびｂ部分が第３図（ｂ）のものより短
い。即ち第３図（ａ）の場合はｂ部分が短く　（ノーウ
ィスカー）ａ部分「芽」の状態では結晶特有の面は見え
ない。

また第３図（ｂ）の場合はｂ部分が針状結晶（ウィスカ
ー）であり（結晶特存の直線性がみられるものが多い）
、これに対しａ部分は不定形となっている。このように
して上記針状結晶（ウィスカー）部分すの長さが問題で
あり、−が０．５未満がノ一ウイスカー　−が０．５以
上がウィスカーとすることかできる。

上記実施例１〜７および比較例の担体における酸化膜層
の　−値は次の通りであった。

本実施例では、平板と波板の接触している部分も、酸化
物が形成されていることを確認した。

したがって、この平板と波板の接している部分も平面部
と同様な酸化物層が形成され、平板と波板の両方の酸化
物層がその間で広い面積で一体化しているものと思われ
る。

一方、従来のウィスカータイプは、平板と波板の両方か
らウィスカーが形成されており、一体化はそのウィスカ
ーの先端部の狭い面積の部分であるものと思われる。し
たがって一体化している面積は本発明の方が、大きいも
のと判断され、フィルムアウトに対する強度も本発明の
方が大きいものと考えられる。

次に実施例３の担体の酸化膜の土台部分ａでは結晶化し
ておらず、Ｃｒ等の不純物を含むのに対して比較例の担
体の酸化膜のウィスカ一部分は純度の高い結晶となって
おりＣｒ等の不純物は含まない。

第１表に、実施例３および比較例の担体の酸化膜表面か
ら７０ｎｍの位置でｘｐｓにより分析した結果を示す。

この結果よりウィスカ一部分にＣｒが検知されなかった
ことが明らかである。

（発明の効果） 以上説明してきたように、この発明の排気浄化触媒用メ
タル担体では、担体成形後の酸化膜形成熱処理により不
定形状態（ノーウィスカー）の酸化膜が生成し、これに
より平板と波板とが固着しているため排気浄化用触媒と
して用いた際、苛酷な使用条件でもフィルムアウトを起
こすことがなく、排気浄化触媒用のメタル担体として極
めて有用である。

【図面の簡単な説明】

第１図は、実施例１〜７および比較例のメタル担体の押
出強度を示すグラフ、 第２図（ａ）は実施例３のメタル担体の酸化物層を走査
型電子顕微鏡により横からみた酸化アルミニウムの結晶
構造を示す写真（倍率３０．０００）、第２図（ｂ）は
比較例のメタル担体の第２図（ａ）と同様の酸化アルミ
ニウムの結晶構造を示す写真（倍率３０，０００）、 第２図（Ｃ）は実施例３のメタル担体の酸化物層を走査
型電子顕微鏡により上から見た酸化アルミニラムの結晶
構造を示す写真（倍率８．０００）、第２図（ｄ）は比
較例のメタル担体の第２図（Ｃ）と同様の酸化アルミニ
ウムの結晶構造を示す写真（倍率８，０００）、 第３図（ａ）および（ｂ）はそれぞれ実施例３および比
較例のメタル担体の酸化膜層の説明図、第４図（ａ）お
よび（ｂ）はそれぞれ従来のメタル担体を用いた触媒が
フィルムアウトを起した状態を示す担体の斜視図である
。 １・・・メタル担体基材 ２・・・Ａ１□０３酸化膜層 ３・・・メタル担体を用いた従来の触媒第２図 （ａ） （ｂ） Ｘ３ＵυυＵ 第２図 （Ｃ） ｃｄ） ＸＢθθ０ ｘａｏｏθ 第３図 第４図 （ａ） （ｂ） ３対稈

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、８〜２２重量％のクロム、２〜６重量％のアルミニ
   ウム、微量希土類および残部の鉄から成る金属箔の成形
   ハニカム担体において、担体成形後の酸化膜形成熱処理
   により、ハニカムの平板と波板とを生成した不定形状態
   にある酸化膜により固着することで担体セル構造が維持
   されていることを特徴とする排気浄化触媒用メタル担体
   。