JPH05131149A - 排気ガス浄化触媒用メタル担体 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 表面の触媒コート層の密着性が優れた排気ガ
ス浄化触媒用メタル担体を得る。 【構成】 メタル担体を構成する箔１の表面が、700 ℃
以上融点以下の温度で加熱処理して固着させたアルミナ
を主成分とする粒子から成り、その上に触媒コート層３
を設けるプレコート層２で覆われているメタル担体。 【効果】 プレコート層がメタル担体箔表面と触媒コー
ト層の両者に固着する性能を有することにより、メタル
担体箔上に設ける触媒コート層の密着性が改善される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は自動車等の排気ガスを
浄化す触媒用の金属製担体、即ちメタル担体に関するも
のであり、更に詳しくは、表面に触媒コート層と担体の
両者に密着性の良い層、即ちプレコート層を設けたメタ
ル担体に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、メタル担体は金属箔を平面、波板
に加工してこれを巻き上げたり、積層したりして所定の
形状とし、その形状を保持するために溶接、ろうづけ等
を行なって作られる。このメタル担体はセラミック担体
に比べて背圧が低いというメリットがあり、自動車排気
ガス浄化用メタル触媒の担体として採用が進んでいる。

【０００３】一方、セラミックスである触媒コート層と
メタル担体は熱膨脹率が異なり、このため、箔に何も処
理せずメタル担体を直接触媒コート層で被覆した触媒は
高温に晒されると、触媒コート層界面に応力が発生し、
剥離しやすくなる。

【０００４】触媒コート層が多量に剥離すると触媒性能
が低下する原因となるので少ないことが望ましい。この
解決策として、担体を構成する箔の表面の多数の凹凸を
設けることが考えられる。このようにすると、凹凸の隙
間に触媒コート層が入り込むので、アンカー効果が得ら
れ、触媒コート層の密着性が向上する。

【０００５】一方、従来の技術としては、例えば特開昭
56−96726号、特開昭57−71898 号、特公昭61−33621
号公報が挙げられる。この内特開昭56−96726 号、特開
昭57−71898 号公報では、メタルを熱処理して金属箔表
面にアルミナウイスカーを発生させて触媒コート層との
密着性を確保しようとするものである。

【０００６】また、特公昭61−33621 号公報には、担体
をアルミニウム被覆後、熱処理して表面にアルミニウム
／鉄拡散層を設けることが開示されている。上記アルミ
ナウイスカーおよびアルミニウム／鉄拡散層共に、箔表
面に凹凸を設けたことになる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来のメタル担体にあっては、担体箔表面が無処理
のメタル担体よりも触媒コート層と担体との密着性が向
上したとはいえ、更に高いみっちれつ性が求められてお
り、これを解決することが課題として残されている。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明者らは前記課題を
解決すべく鋭意研究の結果、箔にアルミナを主成分とす
る粒子を固着させた金属箔より構成されるメタル担体は
この多孔層がメタル担体より剥離しにくく、触媒コート
層との密着性が良いこと、アルミナを主成分とするコー
ト層を塗布、700 ℃以上融点以下の温度で加熱すること
でメタル担体表面に固着した多孔質の層（以下これをプ
レコート層と称する。）を設けることができることを見
出し、この知見に基づいて本発明を完成するに至った。
かくして本発明によれば、触媒コート層と密着性が良い
多孔質の表面を有する排気ガス浄化用メタル担体が提供
される。

【０００９】次に、本発明のメタル担体の製造方法を以
下に説明する。プレコート層の塗布について、 （プレコートスラリーの塗布方法）プレコート用スラリ
ーのメタル担体への塗布方法は実行可能ないづれの方法
でもよく、例えば、ディップコート法や吸引コート法が
挙げられる。ディップコート法は、スラリーに担体を浸
漬して余分なスラリーを取り除く塗布方法である。吸引
コート法は、担体内部の空間を減圧し、スラリーを導入
する塗布方法である。 （プレコートスラリーの解膠）プレコートスラリーは例
えば、硝酸、塩酸、酢酸、硫酸等の酸を利用して解膠さ
せる。または、例えば硝酸アルミニウムや硫酸アルミニ
ウムのような塩を用いてもよい。 （プレコート層の成分）プレコートは、アルミナを主成
分とし、所要に応じて希土類元素、ジルコニウム、バリ
ウムの内、少なくとも一つを含む。 （プレコート層の量）アルミナを主成分とするプレコー
ト層の量は担体１リットル当たり10g 以上100g以下とす
るのが好ましい。担体１リットル当り100gを越えると全
てのプレート層を金属箔に固着せることが困難であり、
セルの空間を狭くして触媒化したとき背圧が高くなって
しまい、一方10g 未満ではメタル担体全体に均一に塗布
することが困難である。 （メタル担体をプレコート層で最低覆うべき比率）メタ
ル担体の幾何学的表面積の内、少なくとも70％をプレコ
ート層で覆う必要がある。プレコート層の量が上記の範
囲ならば少なくとも70％担体表面を覆うことができる。 （プレコートスラリーの乾燥について）プレコート用ス
ラリーをメタル担体に塗布した後、乾燥してもよくまた
コーティングしてウエットなままで加熱してもよい。

【００１０】加熱条件について、 （加熱処理温度）加熱処理温度は700 ℃以上融点以下と
する。この理由は加熱温度が融点より高くなると担体が
溶けることになり、担体がその用を足さない。一方加熱
温度が700 ℃より低いと金属とプレコート層が十分に固
着しないからである。 （加熱時間）加熱時間は５分以上16時間以下とするのが
望ましい。加熱時間が長いと金属箔の結晶の粗大化が起
こるので時間はできるだけ短い事が望ましい。 （雰囲気）雰囲気は空気中、不活性ガス雰囲気中または
真空中で実施するとよい。

【００１１】

【実施例】以下に本発明を実施例、比較例および参考例
により具体的に説明する。実施例１ プレコート用スラリー作成 活性アルミナ2000g と硝酸酸性ベーマイトゾル2000g を
攪拌しながら混合してプレコート用スラリーとした。 プレコート作成 1.3 リットルのメタル担体をプレコート用スラリーに浸
漬し、余分のスラリーを圧縮空気で吹き払いオーブンに
て100 ℃で乾燥した。このメタル担体を空気雰囲気中に
て900 ℃で30分加熱し、実施例１のメタル担体１を得
た。塗布したプレコート層の量は、１リットル当たり40
g であった。実施例２ プレコート層の量を担体１リットル当たり、80g とした
以外は同様にして実施例２のメタル担体２を得た。実施例３ プレコート層の量を担体１リットル当たり20g とした以
外と同様にして実施例３のメタル担体３を得た。実施例４ プレコート熱処理温度が1050℃とした以外は実施例１と
同様にして実施例４のメタル担体４を得た。実施例５ プレコート熱処理温度を 700℃とした以外は実施例１と
同様にして実施例５のメタル担体５を得た。実施例６ プレコート熱処理雰囲気が真空中である以外は実施例１
と同様にして実施例６のメタル担体６を得た。実施例７ プレコート熱処理時間を３時間とした以外は実施例１と
同様にして実施例７のメタル担体７を得た。実施例８ 活性アルミナ1500g 、セリア500gと硝酸酸性ベーマイト
ゾル2000g を攪拌・混合してプレコート用スラリーとし
た以外は実施例１と同様にして実施例８のメタル担体８
を得た。実施例９ プレコートスラリーを活性アルミナ1800g 、硝酸アルミ
ナ400g、硝酸セリウム400g、硝酸ランタン400g、水1000
g を攪拌・混合してプレコート用スラリーとした以外は
実施例１と同様にして実施例９のメタル担体９を得た。比較例１ プレコートしていない実施例１のメタル担体を比較例１
のメタル担体10とした。比較例２ プレコート層をメタル担体１リットルあたり、５g とし
た以外は実施例１と同様にして比較例２のメタル担体11
を得た。比較例３ 特開昭56−96726 号公報に記載の方法によりCr15重量
％、Al４重量％、Ｙ0.5重量％、残分Feの組成をもつフ
ェクロイト合金からなる酸化物ウイスカーで被覆された
箔から、実施例１と同様の形状でプレコート層を設けて
ない比較例３の担体を得た。参考例１〜12 特開平３−131343号公報に記載されている方法に従い、
Ceを３重量％担持し熱安定化した活性アルミナ粉末（Ｂ
ＥＴ比表面積120m²/g)を攪拌しながら、ジニトロジアン
ミン白金硝酸溶液を噴霧し、乾燥後、空気中400 ℃で２
時間焼成して白金担持量1.0 重量％のPt担持アルミナを
得た。また、硝酸ロジウム溶液を用い、同様の方法でロ
ジウム担持量1.0 重量％のロジウム担持アルミナ粉末を
得た。

【００１２】硝酸セリウムと硝酸ジルコニルの混合水溶
液 (Ce濃度0.9 モル／Ｌ、Zr濃度0.3 モル／Ｌ）を調整
し攪拌をしながら、アンモニア水溶液を除々に加え溶液
のpHを9.0 にし、約１時間攪拌を行なった。

【００１３】その後、生成した水酸化物の沈澱を吸引濾
過し、沈澱物を120℃で約４時間乾燥した後600 ℃で約
２時間焼成してセリウムとジルコニウムを含む酸化物粉
末を得た（Zr25モル％、ＢＥＴ比表面積＝55m²/g) 。こ
の酸化物粉末を384g、上記白金担持アルミナ粉末1265g
、同ロジウム粉末127gおよび硝酸酸性アルミナゾル222
2g を磁性ボールミルに投入し、混合粉砕してスラリー
液を得た。

【００１４】このスラリー液に、実施例１〜９の担体１
〜９および比較例１〜３の担体10〜12をそれぞれ浸漬
し、引き上げた後、空気流にてセル内の余剰のスラリー
を取り除いて乾燥し650 ℃で２時間空気中で焼成する工
程を２回繰り返し、コート層重量200g／Ｌ−担体の参考
例１〜12の触媒１〜12を得た。図１に、実施例１のメタ
ル担体を用いた触媒の一部分を拡大して断面で示す。１
はメタル担体箔、２はプレコート層、３は触媒コート層
を示す。

【００１５】以上のメタル触媒１〜12の触媒コート層の
密着性を以下の方法で評価した。実施例の担体を用いた
メタル触媒１〜９、比較例の担体を用いたメタル触媒10
〜12を重量測定し、コンバータにパッキングした。コン
バータを自動車に搭載し、走行した。その後、自動車か
らコンバータを取り外し、分解して中の触媒を取り出し
て重量測定を行ない剥離量を比較して各触媒の触媒コー
ト層密着性を調べた。

【００１６】

【表１】 自動車 ：セフィーロ（日産自動車（株）製 商品名） 排気量 ：2000cc 走行距離：３万km 触媒の重量変化 触媒名称 走行前後の重量変化(g) 1 5.5 2 4.8 3 6.9 4 6.5 5 7.7 6 8.4 7 6.2 8 5.3 9 8.9 10 28.5 11 20.4 12 12.3

【００１７】比較例の担体を用いた触媒10〜12と比較し
て実施例の触媒を用いた触媒１〜９は剥離が少なくプレ
コート層の効果が明らかである。

【００１８】

【発明の効果】以上説明してきたように本発明による
と、メタル担体を構成する箔表面が、700 ℃以上融点以
下の温度で加熱処理して固着させたアルミナを主成分と
する粒子から成るプレコート層で覆われている構成とし
たことにより、従来技術に比較して触媒コート層の密着
性に優れた排気ガス浄化用メタル担体を得ることができ
る。

【００１９】またメタル担体の平板と波板がプレコート
で結合することになり、担体の合成が向上することにな
り、これにより、メタル触媒がフィルムアウト（担体の
一部の平板、波板が担体から飛び出すこと）を防げると
いう効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例１のメタル担体を用いた触媒の部分拡大
断面図である。

【符号の説明】

１ メタル担体箔 ２ プレコート層 ３ 触媒コート層

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 メタル担体を構成する箔表面が、700 ℃
   以上融点以下の温度で加熱処理して固着させたアルミナ
   を主成分とする粒子から成る多孔質の層で覆われている
   ことを特徴とする排気ガス浄化触媒用メタ担体。