JPH0471582B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、自動車の排ガスを清浄化する触媒反
応器（触媒コンバータ）のための触媒担持母体の
製造方法に関する。

（従来の技術） 自動車の排ガスを清浄化する触媒反応器の触媒
を担持する担持母体は高温に耐えるAl含有ステ
ンレス鋼箔によるハニカム構造体（メタルハニカ
ムと称される）が用いられている。すなわち、担
持母体は触媒物質で被覆されるが、その為Al含
有ステンレス鋼箔の表面は触媒物質との密着性を
強化するためアルミナウイスカーを生成させてい
る。アルミナウイスカーを生成させる方法につい
ては、既に特開昭56−96726号、特開昭56−
152965号、特開昭57−71898号、或は特開昭62−
299711号がある。これらの方法はAl含有ステン
レス鋼を適当な前処理を施した後、何れも最終的
に大気中で長時間酸化させてウイスカーを生成さ
せるのである。

一方、メタルハニカムと称されるハニカム構造
体は、通常平坦な鋼箔と波形に加工された鋼箔を
交互に層状に配置し、これを円筒形或は楕円形に
巻回成形したものが広く用いられている。しか
し、このようなハニカム構造体に排気ガスを流通
させると部材である鋼箔はガス流通方向にづれ、
所謂テレスコープと称される現像を生ずる。この
現像を防止するため、一般にハニカム構造体はろ
う接が施されている。ハニカム構造体にろう接を
施す方法について特開昭61−199574号、特願昭61
−181665号には、はんだろう材を挿入、加熱、ろ
う接する方法が開示されている。

しかして、アルミナウイスカーの生成及びろう
接は何れも熱処理によるものであるから、この両
者を効率良く行なうことが必要である。アルミナ
ウイスカーを有する表面は、酸化物で覆われてい
るのでろう接には不適当である。したがつて、こ
の酸化物の表面をろう接するには酸化物を破壌す
るような特殊な処理を行なうか、或はアルミナウ
イスカーの生成前、大気中酸化以前にろう接を行
なわなければならない。

アルミナウイスカーの生成方法は、使用する材
料、前処理方法によつて異なるが、何れの場合も
最終的に900℃付近の大気中で長時間酸化する。
このため、大気中の長時間酸化以前に熱処理を加
えることはアルミナウイスカーの生成に大きく影
響する。特に1050℃を越える高温の熱処理を施す
と、熱処理雰囲気によらず、アルミナウイスカー
の生成は阻害される。したがつて、アルミナウイ
スカーの生成以前にろう接を施す場合、その熱処
理条件は1050℃以下というように大きく制約を受
ける。他方、触媒コンバータの使用される環境は
エンジン近傍の排ガス系に位置することから、通
常900℃付近である。また、エンジン内でミスフ
アイヤー等が起これば、温度は瞬間的に1100℃程
度まで上昇することがある。したがつて、ろう接
部材には1100℃程度でも溶融破断等のない特性を
有するものが要求される。

しかし、前述のように1050℃以下という制約さ
れた熱処理条件の中でアルミナウイスカーの生成
を阻害することなくろう接し、その後ろう接処理
温度より高い1100℃以上の再溶融温度を得るろう
材はなかつた。

（発明が解決しようとする課題） 本発明は、上記の課題を解決し、アルミナウイ
スカーの生成を阻害することなくろう接し、且
つ、例えば、1100℃程度の使用温度においても溶
融破断等のない特性を有するろう接を施したアル
ミナウイスカーを有する触媒反応器用担持母体の
製造方法を提供するものである。

（課題を解決するための手段） 本発明は、平坦状及び波状の２枚のAl含有の
耐高温性鋼板を層状に交互に配置し、ろう接とア
ルミナウイスカー生成工程とによつてハニカム状
の触媒物質を担持するアルミナウイスカーを有す
る触媒反応器用担持母体の製造方法において、低
温用ろう接材及び高温用ろう接材の少なくとも２
種類以上のろう接材を使用し、該ろう接材を密着
或は混在して前記ハニカム内に挿入し、アルミナ
ウイスカーの生成以前に1050℃以下で低温用ろう
材のみが溶融する温度に加熱して低温用ろう接材
で仮ろう接する工程とアルミナウイスカーの生成
後、高温用ろう材の溶融する温度以上の温度に加
熱して高温用ろう接材でろう接する工程からなる
２段階のろう接熱処理を行なうことを特徴とする
担持母体の製造方法である。

すなわち、本発明では、低温用及び高温用の２
種類以上のろう材を用い、そのろう材の熱処理を
アルミナウイスカーの生成のための大気中酸化処
理の前後に分けて行なうものである。

以下、本発明について詳細に説明する。

本発明において、使用するろう材は、低温用と
してアルミナウイスカーの生成を阻害しない熱処
理条件でろう接が完了するものと高温用として担
持母体の環境中で再溶融等の起こることのない高
温での特性に優れたろう材との２種類以上を必要
とする。ろう材の形状には特に制約はなく、板、
粉末、ペースト等何れでもかまわない。２種類の
ろう材は、例えば、板状の場合には互いに密着し
て、また、粉末状、ペースト状の場合には混合す
る等して２種類のろう材をハニカム構造体内に挿
入する。ハニカム構造体内に挿入する方法は２種
類のろう材が、上述のようにして重なるか、混合
されて配置されれば良く、方法に制限はない。た
だ、触媒反応器として使用する場合の性能の観点
から、本出願人の出願にかかる特願昭63−181665
号に開示されているように、ハニカム構造体成形
時に、その中央部にろう材を挿入する方法が好ま
しい。

２種類のろう材を挿入したハニカム構造体は、
ろう接のための２回の熱処理とアルミナウイスカ
ー生成のための大気酸化処理が施される。先ず、
第１回目の熱処理は、低温用ろう材のろう接最適
温度にて処理されるが、この熱処理はアルミナウ
イスカーの生成に大きく影響するため制限され
る。種々検討の結果、真空或は水素、不活性ガス
中の非酸化性雰囲気で1050℃以下、10分以内の短
時間処理でなければならない。そのため、低温用
ろう材は、この条件内でろう接の可能なものを把
握する必要がある。

次に、アルミナウイスカー生成のための大気酸
化が実施されアルミナウイスカーが生成する。そ
の後２回目のろう接処理が施される。この２回目
のろう接熱処理は特に制限はなく、触媒反応器の
使用環境下で優れた特性をもつ高温ろう材のろう
接最適温度にて実施される。

（作用） 一回目のろう接では、低温ろう接による仮ろう
接が行なわれる。このため、次に行なわれるウイ
スカー生成のための大気酸化から母材、ろう接面
と高温ろう材が保護され、２回目のろう接が可能
となる。この１回目のろう接の熱処理は、1050℃
以下、10分以内であれば、アルミナウイスカーを
生成するAl含有ステンレス鋼の特性、前処理の
効果を妨げることはない。むしろ、非酸化性雰囲
気で行なわれるこの熱処理はアルミナウイスカー
の生成を促進する。このためウイスカーの生成に
関しては、すでに特開昭56−96726号、特開昭56
−152965号、特開昭57−71898、或は特開昭62−
299711等があるが、何れの場合もアルミナウイス
カー生成のための大気酸化以前に行なうことが可
能である低温ろう材は特に制限はないが、大気酸
化から母材のろう接面、高温用ろう材を保護する
という役割から、Ni基の低融点タイプのものが
好ましい。

２回目のろう接は、大気酸化から保護されたろ
う接面と高温用ろう材によつて行なわれる。した
がつて、高温用ろう材のろう接最適温度で行なわ
れるが、この条件は生成したアルミナウイスカ
ー、ハニカム構造体を破壊するような過酷な条件
でなければ特に制限はない。又、低高温用ろう材
の両者が固溶する場合は固溶した合金によつてろ
う接される。この場合、低高温用ろう材の量の比
によつて最終的なろう接部の溶融点等の特性が決
定され制御することが可能である。このため高温
用ろう材としては、低温用ろう材にNi基のもの
を使用した場合、Ni基の高融点タイプのものが
好ましい。

２回目のろう接は、アルミナウイスカーが生成
した後に高温で実施され、この熱処理によつて生
成しているアルミナウイスカーの成長は抑制さ
れ、通常の酸化が生じ、その結果、触媒担体との
密着性は何等影響されることはない。（例えば、
特願昭63−166958号に記載されているウイスカー
の成長を抑制する処理をかねることが可能であ
る。） 本発明のハニカム構造体よりなる触媒反応器用
担持母体の製造方法の１例を図面をもつて説明す
る。第１図はろう材の挿入を示す説明図、第２図
はろう材の配置図、第３図は形成されたハニカム
体とこれを収納する外筒である。第１図におい
て、ハニカム構造体４を構成する波形帯状箔２と
平形帯状箔３との間に板状の低温用ろう材６と高
温用ろう材７とを互いに密着したろう材１を挿入
して巻き上げてハニカム構造体４を成形する。ハ
ニカム構造体内のろう材の配置図を第２図に示
す。このようにして得られたハニカム構造体を外
筒５に収納する（第３図参照）。

次に、実施例をもつて本発明を具体的に説明す
る。

実施例 ハニカム構造体用の素材として、フエライト系
ステンレス鋼の表面にAlメツキし、真空中若し
くは非酸化雰囲気中で加熱してAlをフエライト
系ステンレス鋼中へ拡散させたものを用いた（特
開昭62−299711号記載方法参照）。このフエライ
ト板を板厚50μm、幅75mmの平形及び波形帯状箔
に加工し、第１のように巻回し、直径70mmの円筒
形ハニカム構造体に生成した。その際、低高温用
の２種類のろう材箔を重ねて平形、波形帯状箔の
間の中央部両面に挿入し巻き込んだ。低温用ろう
材としてはNi基低融点タイプろう材Ｂ・Ni−２
（JIS規格）板厚10μｍ、幅10mm高温用ろう材とし
てNi基高融点タイプろう材Ｂ・Ni−５、板厚20μ
ｍ、幅９mmを使用した。２種類のろう材は低温用
ろう材が、高温用ろう材を保護するように第２図
のように重ねて配置した。巻き終り部では、ハニ
カム構造体収納容器外筒１とのろう接のため、第
３図のように１周分多く巻かれ、収納容器に納め
られる。この２種類のろう材の挿入されたハニカ
ム構造体に１回目ろう接処理1000℃、５分間真空
中、ウイスカー生成のための大気酸化処理900℃、
16時間、大気中、２回目ろう接熱処理1170℃、５
分間真空中の３の熱処理を順に加えた。

ろう接の完了したハニカム構造体は強固にろう
接が施され、テレスコープは生じなかつた。ろう
接部は示唆熱分析の結果、再溶融開始温度、固相
線は1140℃であつた。

これらのことより1100℃以上の再溶融点を持つ
ろう接がアルミナウイスカーの生成を阻害するこ
となく施されたことを確認した。

（発明の効果） 以上述べたように、本発明では、低高温用２種
類のろう材を用い、２段階に分けた熱処理を施す
ことでアルミナウイスカーの生成を阻害すること
なく再溶融点の高いろう接が施された担持母体が
製造された。この担持母体は母材表面にアルミナ
ウイスカーを有するため、触媒反応器として使用
する場合、触媒物質との密着性にすぐれ使用環境
下でエンジンのミスフアイヤー等で生ずる高温の
排ガスにさらされてもろう接部に溶融がなくテレ
スコープ現象、ハニカム体の破壌といつたことが
起きることはない。

【図面の簡単な説明】

第１図はろう材挿入を示す説明図、第２図はろ
う材の配置図、第３図は形成されたハニカム体と
これを収納する外筒である。 １……ろう材、２……波形帯状箔、３……平形
帯状箔、４……ハニカム構造体、５……外筒、６
……低温用ろう材、７……高温用ろう材。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 平坦状及び波状の２枚のAl含有の耐高温性
   鋼板を層状に交互に配置し、ろう接とアルミナウ
   イスカー生成工程とによつてハニカム状の触媒物
   質を担持するアルミナウイスカーを有する触媒反
   応器用担持母体の製造方法において、低温用ろう
   接材及び高温用ろう接材の２種類以上のろう接材
   を使用し、該ろう接材を密着或は混在して前記ハ
   ニカム内に挿入し、アルミナウイスカーの生成以
   前に1050℃以下で低温用ろう材のみが溶融する温
   度に加熱して低温用ろう接材で仮ろう接する工程
   とアルミナウイスカーの生成後、高温用ろう材の
   溶融する温度以上の温度に加熱して高温用ろう接
   材でろう接する工程からなる２段階のろう接熱処
   理を行なうことを特徴とする担持母体の製造方
   法。