JPH046421B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、排気ガスの浄化を行なう触媒コンバ
ータ等で用いられる金属製触媒担体の製造方法に
関するものである。

〔従来の技術〕

従来、この種の触媒コンバータは、例えば特開
昭57−71898号公報等によつて開示されている。

これを第５図によつて説明する。金属製触媒担
体は、アルミニウムを含むフエライト系ステンレ
ス鋼合金から成る素材１の表面に、所謂耐スポー
リング性を向上するため、アルミニウムの拡散に
よりアルミナウイスカ層２が形成されている。此
処で、素材１としては、例えばFe−Cr−Alの合
金が用いられている。又、アルミナウイスカ層２
は、例えばα−アルミナから成る。

更に、このアルミナウイスカ層２の表面には、
ウオツシユコート層３が形成され、このウオツシ
ユコート層３には、金属触媒４が含浸されてい
る。此処で、ウオツシユコート層３は、例えばγ
−アルミナから成る。又、金属触媒４には、白
金、ロジユウム等の貴金属が用いられる。

第６図はこのような金属製触媒担体の従来の製
造方法を示すもので、先ず、アルミニウムを含む
フエライト系ステンレス鋼合金（冷間圧延材料）
から成る素材に、予めγ−アルミナと素材との密
着性を向上させるために、素材の表面に酸化被膜
（γ−アルミナ）を形成するための予備処理が行
なわれる。この予備処理は、例えば800℃前後の
低酸素雰囲気中で１分程度加熱することによつて
行なわれる（還元処理）。

次いで、素材が波板成形され、第７図に示すよ
うに波板５と平板６とが重ね合わされ、これらが
多重に巻かれ、担体７が成形される。その後、波
板５と平板６とがろう付け或いは溶接され、更
に、波板５及び平板６にアルミナウイスカの成長
熱処理が施される。

〔発明が解決しようとする問題点〕

然し乍ら、このような従来の金属製触媒担体の
製造方法では、波板５と平板６とのろう付け或い
は溶接の前に、予め波板５の素材にアルミナのプ
リカーサー（α−アルミナ）を形成するための予
備処理が低酸素雰囲気中での熱処理によつて行な
われるため、素材の成形過程でアルミナのプリカ
ーサーが剥離し、アルミナウイスカの成長熱処理
を行なつても、アルミナウイスカを確実に成長さ
せることができない虞がある。又、波板５と平板
６とのろう付け或いは溶接の強度が低下するとい
う問題がある。

尚、特公昭51−47157号公報には、鉄を基質と
する基材の表面にアルミニウム若しくはアルミニ
ウム合金を付着させたものを約600〜1400℃の温
度で熱処理して、該基材の表面部に鉄・アルミニ
ウム化合物を基質とする粗面層を形成させること
が開示されている。

上記公報によれば、粗面層を形成するには、基
質の表面に約0.001〜0.5mm程度の厚さの付着層を
形成する必要がある。

然し、上記付着層は厚肉のため、熱処理しても
アルミニウムウイスカを蜜に成長させることは困
難であり、上述した如き公知例よりも触媒の担持
能率が悪いという問題がある。

〔発明の目的〕

本発明は斯かる従来の問題点を解決するために
為されたもので、その目的は、γ−アルミナとの
密着性に優れた表面層（α−アルミナ）を形成す
ることにある。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明に係る金属製触媒担体の製造方法は、ア
ルミニウムを含むフエライト系ステンレス鋼合金
から成る素材を成形した平板と波板とを重ね合わ
せ、これらを多重に巻いた後、平板と波板とをろ
う付け或いは溶接し、次いで、アルミナウイスカ
の成長熱処理を施す金属製触媒担体の製造方法に
於て、アルミニウムを含むフエライト系ステンレ
ス鋼合金から成る素材の平板及び波板による担体
成形前に、アルミニウムを素材に200〜3000Å程
度の厚さに蒸着するものである。

ここで、前記アルミニウムを含むフエライト系
ステンレス鋼合金として、鉄、クロム、アルミニ
ウム及び所望の希土類元素より成り、組成として
クロム10〜25％、アルミニウム２〜６％、所望の
希土類元素0.005〜３％、及び残部の鉄より成る。

〔発明の作用〕

本発明に於ては、アルミニウムを含むフエライ
ト系ステンレス鋼合金から成る素材の平板及び波
板成形前に、素材に比較的機械的強度の有るアル
ミニウムの蒸着層を200〜3000Å形成するから、
次段での成形工程に於てこの蒸着層が剥離する虞
がなくなり、α−アルミナの生成を妨げることが
ない。

又、還元雰囲気による前処理に比べ、低Al含
有の素材よりもウイスカ生成が可能となつたこと
である。

〔発明の実施例〕

以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明す
る。尚、本発明に係る金属製触媒担体は、従来の
金属製触媒担体と外観が殆ど変わらないため、第
７図を用いて説明する。

第１図は本発明の一例を示す工程説明図、第２
図は第１図に於けるアルミニウムの蒸着方法を示
す説明図である。

本発明を第１図に従つて説明する。

先ず、Alを含有するフエライト系ステンレス
鋼合金（例えばFe−20Cr−5Al等）を、常法に従
つて冷間圧延した素材１０を用意する（ステツプ
S1）。

次に、この素材１０の表面に純Alを蒸着する
（ステツプS2）。この蒸着方法としては、例えば
第２図に示すように、素材１０を巻き取つたロー
ル１１から常法に従つて巻取りロール１２に供給
しながら、Alを蒸着する真空蒸着法、スパツタ
リング、イオンプレーテイング等がある。

この際、蒸着するAlを加熱する方法としては、
抵抗加熱、高周波誘導加熱等があり、約1400〜
1500℃に加熱する。又、蒸着材料としては、純度
99.9％以上の工業的純Al（例えばJIS1100）の線材
等を使用する。此処で、真空蒸着に於ける真空度
は、約10^-4Torrである。

この蒸着工程（ステツプS2）では、純Alを素
材１０表面に薄く施すことができる。ここで、蒸
着膜厚は200〜3000Åとし、好ましくは約800Åで
ある。而も、この蒸着層は、従来の還元処理によ
つて形成するプリカーサーに比較して機械的強度
に優れている上に安定している。

次に、常法に従つて、素材１０を、波板５及び
平板６に成形（ステツプS3）した後、この波板
５及び平板６とを重ね合わせ、更にこれらを多重
に巻き、次いで波板５及び平板６とをろう付け或
いは溶接して金属製触媒担体７を形成する（ステ
ツプS4）。

その後、この金属製触媒担体７は、蒸着された
Alを酸化してα−アルミナウイスカにすると共
に、それを成長させるために加熱処理される（ス
テツプS5）。この加熱処理は、大気中の雰囲気
で、900℃前後、特に850℃〜975℃に加熱するこ
とは、α−アルミナが顕著に生成する領域での加
熱であり、ウイスカの大きさ、つまりは後に保持
されるγ−アルミナの付着性を考慮すると、約２
時間以上の加熱を必要とする。

この加熱処理工程（ステツプS5）に於て、純
Alは素材１０表面に蒸着されているから、この
Alが核となつて素材全面に亘つて密にα−アル
ミナウイスカを生成する。そして、この核が素材
１０中のAlをα−アルミナウイスカとして素材
１０の表面から突出させる作用を為す。

従つて、Al蒸着による前処理は還元雰囲気中
での加熱前処理に比べ、より確実に密なα−アル
ミナウイスカを生成することができる。

最後に、波板５と平板６との間に、γ−アルミ
ナをコーテイングする（ステツプS6）。

この際、波板５と平板６とには、上述したよう
にα−アルミナウイスカが密に形成されているか
ら、γ−アルミナを確実に保持することができる
と共にこのγ−アルミナに混入されている金属触
媒を確実に担持することができる。

第３図はAlの蒸着層の厚さと生成するα−ア
ルミナウイスカとの関係を示す素材表面のSEM
による観察写真（800倍）である。第４図はAl蒸
着量とウオツシユコート付着率との相関図であ
る。

第３図の写真１は、Alの蒸着層の厚さが100Å
の場合を示す。これは、特公昭61−47157号公報
に開示された付着に相当するもので、Alの蒸着
層が薄過ぎ、アルミナウイスカの生成が乏しくな
り、第４図に示すようにウオツシユコート層の付
着率が低かつた。

第３図の写真２は、Alの蒸着層の厚さが200Å
の場合を示す。これは、写真１のものに比し、ア
ルミナウイスカの生成が優れており、第４図に示
すようにウオツシユコート層の付着率が向上し
た。

第３図の写真３は、Alの蒸着層の厚さが800Å
の場合を示す。これは、写真２のものに比し、ア
ルミナウイスカの生成が蜜となつており、第４図
に示すようにウオツシユコート層の付着率が向上
した。

第３図の写真４は、Alの蒸着層の厚さが2400
Åの場合を示す。これは、写真３のものに比し、
アルミナウイスカの生成が蜜となつており、第４
図に示すようにウオツシユコート層の付着率も同
等であつた。

第３図の写真５は、Alの蒸着層の厚さが4000
Åの場合を示す。これは、写真４のものに比し、
アルミナウイスカの生成が蜜となり過ぎ、第４図
に示すようにウオツシユコート層の付着率が低下
した。

以上の結果から、適正な蒸着膜厚さは約200〜
3000Åであることが確認できた。

次に、本発明に係る方法に従つた好ましい実施
例を述べる。

20Cr−5.5Al−100ppmREMの冷延材フエライ
ト系ステンレス鋼を有機溶剤中にて蒸着Alの密
着性を向上させるための脱脂洗浄後、鋼板巻取り
機内蔵の真空蒸着機にてAl（純度99.9％以上の工
業的純Al（JIS 1100）の線材）を1400℃に加熱す
ると共に、真空度を約10^-4Torrとして約800Å厚
のAl蒸着膜を鋼板両面に形成させた。

次に、これら平板と一部ストリツプをコルゲー
ト加工した波板とを重ね合わせ巻き回し、触媒担
体成形したものを、その後大気中雰囲気にて900
℃前後数時間加熱させることにより、素材表面に
密なα−アルミナウイスカが形成された。

この熱処理を施した担体より素材を適当な大き
さに採取して表面をSEMにて観察した処、凡そ
１〜2μmの長さの針状ウイスカが形成されている
のが確認された（第３図の写真３参照）。

〔発明の効果〕

以上のように本発明は、アルミニウムを含むフ
エライト系ステンレス鋼合金から成る素材の平板
及び波板成形前に、アルミニウムを素材に蒸着す
るので、α−アルミナウイスカが密に、且つ安定
に生成する。従来方法に比べて、熱処理工程が一
回で済むため、工程が簡素化できると共に、コス
トの低減が可能となる。更に、蒸着層は安定して
いるため、その後の材料の取扱いが容易である等
の利点がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の工程を示す説明図、第２図は
第１図に於ける蒸着工程を示す説明図、第３図は
素材表面のSEMによるウイスカ観察図面代用写
真、第４図はAl蒸着量とウオツシユコート付着
率との相関図、第５図は金属製触媒担体の要部拡
大断面図、第６図は従来方法に於ける工程説明
図、第７図は金属製触媒担体の斜視図である。 ５……波板、６……平板、７……金属製触媒担
体、１０……素材。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ アルミニウムを含むフエライト系ステンレス
   鋼合金から成る素材を成形した平板と波板とを重
   ね合わせ、これらを多重に巻いた後、平板と波板
   とをろう付け或いは溶接し、次いで、アルミナウ
   イスカの成長熱処理を施す金属製触媒担体の製造
   方法に於て、アルミニウムを含むフエライト系ス
   テンレス鋼合金から成る素材の平板及び波板によ
   る担体成形前に、アルミニウムを素材に200〜
   3000Å程度の厚さに蒸着することを特徴とする金
   属製触媒担体の製造方法。