JPH06106074A - 拡散接合メタル担体の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は、ハニカム体成形時に平箔−波箔を
きつく巻回すると共に、ハニカム体を収納した外筒の適
当部位を縮管して接合、非接合を選択できる拡散接合メ
タル担体の製造方法を提供する。 【構成】 予め縮管部を設けた外筒に、平箔と波箔を重
ね渦巻状に巻回して成形したハニカム体を挿入し、さら
に、少なくとも前記外筒の縮管部位を縮管せしめて、該
縮管部位におけるハニカム体の平箔−波箔の接触密度を
向上させ、しかる後拡散熱処理を行う。上記ハニカム体
の成形には、平箔に逆張力を付与しながら波箔を重て渦
巻状に巻回する方法が好ましい。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、自動車排ガス浄化用触
媒を担持するための拡散接合させるメタル担体の製造方
法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】自動車の排ガスを浄化するための触媒を
担持する担体として、耐熱性のステンレス鋼の平らな箔
（平箔という）と波形加工した箔（波箔という）からな
るハニカム体を、耐熱金属製の外筒に収納したメタル担
体が広く実用されつつある。

【０００３】一般にハニカム体を構成する平箔と波箔
は、その接触部をロウ付けで接合しているが、ロウ材は
高価であり、担体コストを増加する。また、ロウ付けさ
れた部分はロウ材が付着している分だけ面積が増大しす
るため、ハニカム体のガス通路の面積を小さくし圧損の
問題が生じたり、ロウ材の分だけ熱容量が大きくなりエ
ンジン始動時に時間がかかる等の問題がある。

【０００４】このような問題を無くするために、例えば
米国特許第４，３００，９５６号明細書に開示されてい
るように平箔−波箔の接触部分を拡散接合することが提
案されている。拡散接合する場合には、予め巻回した平
箔と波箔との接触が十分になされていなければならな
い。そのため特開平２−１４７４７号公報では、ハニカ
ム体を収納した外筒を二個のローラ間に通して絞り込み
（縮管量を当初径の０．５〜５％）した後、拡散接合す
る方法を開示している。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ハニカム体に外圧を加
えて構成する平箔と波箔との接触部面積を多くするため
には、平箔−波箔の接触部面圧をハニカム体外周から中
心まで確実に高める必要がある。しかし、前記特開平２
−１４７４７号公報のように縮管しただけでは、ハニカ
ム体外周近傍のみの面圧がアップするだけで中心部まで
到達しないか弱いままである。従って、この様な担体を
拡散接合した場合に中心部分に接合が不十分となり、実
用中にテレスコープ状の飛び出しが生じることがある。

【０００６】一方、メタル担体は、エンジン排気系に搭
載された場合、急熱−急冷の激しい熱サイクルにより熱
応力を生じ、特に全体をリジッドに接合した担体には破
損を起こすことがある。前記特開平２−１４７４７号公
報に開示された発明も全体接合となっている。このよう
な熱応力による破損を防ぐためには、接合部位を特定し
応力を緩和する必要がある。そのためロウ付けの場合に
は、接合すべき箇所にバインダーを塗布し、ロウ材を同
部に固定後ロウ付け熱処理をしている。また、拡散接合
で接合しない箇所を設けて必要な接合構造を得るには、
例えばＴｉ酸化物を主とした接合防止剤等を拡散接合さ
せない部分に塗布する必要がある。

【０００７】ハニカム体の平箔と波箔の接触部に、拡散
接合させない箇所を設けるには、ハニカム体製造過程、
すなわち、巻回中の平箔或いは波箔の特定箇所に接合防
止剤を塗布しなければならないが、これでは生産性を悪
化し、メタル担体のコスト高を招くという問題がある。

【０００８】本発明は、上記したような問題を解消する
ものであって、ハニカム体成形時に平箔−波箔をきつく
巻回すると共に、ハニカム体を収納した外筒の適当部位
を縮管して接合、非接合を選択できる拡散接合メタル担
体の製造方法を提供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明は、 (1) 平箔と波泊を重ねて渦巻状に巻回し、或いは積層し
たハニカム体を収納した外筒を、ハニカム体半径方向の
拡散接合層の厚さに応じて縮管量を調整することを特徴
する拡散接合メタル担体の製造方法。 (2) 予め縮管部を設けた外筒に、平箔と波箔を重ね渦巻
状に巻回して成形したハニカム体を挿入し、さらに、少
なくとも前記外筒の縮管部を縮管せしめて、該縮管部位
におけるハニカム体の平箔−波箔の接触密度を向上さ
せ、しかる後拡散熱処理を行うことを特徴とする拡散接
合メタル担体の製造方法。 (3) 予め縮管部を設け、かつハニカム体を挿入した外筒
を、整形ダイスに出入可能に設けると共に、該外筒の外
面を接持し、かつ絞込みを行う段付き凸面を有するセグ
メントに収納せしめ、このセグメントを整形ダイスに滑
入することによって外筒を縮径し、少なくとも縮管部位
のハニカム体に面圧を付与することを特徴とする前項
(2) 記載の拡散接合メタル担体の製造方法。 (4) ハニカム体を挿入した外筒を、整形ダイスに出入可
能に設けると共に、該外筒の外面を接持し、かつ絞込み
を行う段付き凸面を有するセグメントに収納せしめ、こ
のセグメントを整形ダイスに滑入することによって外筒
を縮径し、縮管部位の縮管量によりハニカム体に付与す
る面圧を加減し、拡散接合範囲を制御することを特徴と
する前項(1),(2) 及び(3) 記載の拡散接合メタル担体の
製造方法。および、 (5) ハニカム体成形ラインにおいて、平箔に逆張力を付
与しながら波箔を重て渦巻状に巻回し、積層成形したハ
ニカム体を成形することを特徴とする前項(1),(2),(3)
及び(4) 記載の拡散接合メタル担体の製造方法である。

【００１０】

【作用】厚さがほぼ５０μｍの箔で構成したハニカム体
を拡散接合するためには、平箔と波箔の接触面圧を高く
するためにきつく巻回すること、および、巻回後、成形
したハニカム体を外筒に挿入し、これらを共に縮管し、
ハニカム体外周近傍の接触面圧を高めることが必要であ
る。そして、縮管量が少ないと拡散接合が不完全にな
る。本発明はこの現象を利用し、一個の担体の中で縮管
量を調整し、確実に拡散接合すべき箇所とそうでない箇
所を作り分け、必要な接合構造を持ったメタル担体を得
るものである。

【００１１】以下に本発明を詳細に説明する。図１は本
発明のハニカム体１を製造する概要の一例を示す説明図
である。耐熱性ステンレス鋼等からなる平箔２は、平箔
を波形に加工して形成した波箔３を重ねて渦巻状に巻回
し、ハニカム体１を形成するのであるが、この際成形ラ
インに設けたブライドルロール等の逆張力付与装置４に
平箔２を噛み込ませ、平箔２にほぼ１〜５kg／cmのバッ
クテンションを付与しながら巻き込む。これにより平箔
２と波箔３の接触圧が増大する。ハニカム体１は平箔２
が最外周になるように巻回し、スポット溶接で固定した
後、外筒とハニカム体１の接合すべき箇所に（例えば担
体の両端部近傍、或いは片端部近傍）、箔状のロウ材を
溶接等で取付けておく。また同部を拡散接合する場合に
は特別な処理を施さず、一方拡散接合しない部分には接
合防止剤を塗布する。

【００１２】図２はハニカム体１を挿入した外筒５で構
成されるメタル担体９を縮管する縮管装置１０の概要を
示すものでって、成形ダイス６と、小分割されたセグメ
ント７と、該セグメント７とピストンロッドで連結して
いる油圧シリンダー８を主構成とする。すなわち、油圧
シリンダー８の作動によって小分割したセグメント７
を、ダイス６内に出入可能にしており、（ｂ）図のよう
にダイス６より押し出して開いた状態のセグメント７内
部にメタル担体９を挿入し、（ａ）図のようにこのセグ
メント７をダイス６内に引き込むことにより、ダイス６
内面に沿って各セグメント８が閉じると共にダイス７の
内面形状に応じてメタル担体６を縮径する。上記セグメ
ント７には、図３および図４に示すように、その内面の
任意の部分に段付き凸面１１を設けており、図３では担
体９の上端部分に相当する部分１１ａ、図４では担体９
の上下両端部分に相当する部分１１ａ，１１ｂに設けて
いる。凹面１１ｃとの段差量は、凸面１１ａ，ｂによる
外筒縮管量によって決めればよく、また凹面１１ｃにお
いても僅かな縮管を同時に行ってもよい。

【００１３】本発明において、外筒５は、予めハニカム
体１の拡散接合するする位置と対応する部位に予備縮管
部５ａを形成しておく。図５は外筒５の縮管を示す一部
断面図であり、上記した縮管装置を利用し、セグメント
７と、縮管する外筒５の内面と同一の外面形状とした中
子１２の間に外筒５を装入しこれらをダイス６内に滑入
することにより、例えば、図に示すように外筒５の上方
縮管部５ａの径が他の部分より、０．５mm以上縮小する
よう予備成形する。このように予備成形するのは、内面
に凸部１１があるセグメント７への位置決めが確実に行
えるばかりでなく、油圧シリンダー８による縮径を外筒
５全体に同時に行え、変形を一部に集中ことがないた
め、良好な成形が行えるためである。勿論このような処
理が必要なく行える場合には、予備成形なしの円筒状の
外筒を使用することができるのは当然である。

【００１４】その後、図６に示すようにハニカム体１を
外筒５の中の所定一まで挿入する。この際のハニカム体
１は、その外径を外筒縮管部５ａの内径と同一か或いは
僅かに小さくして、外筒に挿入し易くするのが好まし
い。ハニカム体１を収納した外筒５を図１（ｂ）に示す
ように、外筒外面に対応した凹凸面１１形状を有するセ
グメント７に挿入し、図１（ａ）のように油圧シリンダ
ー８を駆動してセグメント７をダイス７の中に引込み、
さらにハニカム体１の拡散接合相当部の外筒５をハニカ
ム体１と共に縮管する。この際、セグメントが閉じた時
に形成する凸面部の径は、セグメント７に設けた凸面形
成段差により決まり、外筒５の半径差（縮管部と他の部
分との半径差）に等しい段差の場合には外筒全体を縮管
でき、またそれ以上の段差を設けた場合には、拡散接合
すべき箇所に相当する外筒の部位をさらに縮管し接合を
高める効果がある。

【００１５】図７はは図３に示す形状のセグメント７
で、図８は図４に示す形状のセグメントでそれぞれ縮管
し、最終縮管部５ｂを形成したメタル担体９の例を示し
ている。図中１３はハニカム体１の拡散接合する部分、
１４はロウ付け部分である。

【００１６】このように本発明は、バックテンション付
与と縮管によってハニカム体所定部位の平−波箔接触部
の接触密度を向上せしめ、かかる構成のメタル担体を真
空中で高温加熱して拡散接合することにより均一かつ高
密度の平−波箔接合部が得られる。

【００１７】

【実施例】以下の方法で外径１００mm、長さ１００mmの
メタル担体を製造した。平箔は耐熱性のステンレス鋼よ
りなり、幅１００mm、厚さ５０μｍであり、波箔は平箔
を波形に成形し、波高さ１．２mm、波ピッチ２．５mmと
した。外筒は耐熱ステンレス製であり、厚さ１．５mm、
長さ１００mm、外径１０１．５mm（内径９８．５mm）の
円筒とし、この円筒を、長さ方向上端部より２０mmの範
囲（拡散接合対応部位）を図５の方法で縮管し、外径１
００mm（内径９７mm）の縮管部５ａを形成した。図９に
外筒形状と各部の寸法を示した。

【００１８】上記平箔と波箔とを図１に示す方法で重ね
て巻回しハニカム体を形成した。この際、平箔に巻き方
向とは逆に２０kg／cmのバックテンションを付与した。
図１０に示すようにハニカム体１の直径が９７mm相当に
なったとき、巻回を停止し、平箔のみを一周させた後、
そのラップ部をスポット溶接で固定した。このハニカム
体を、その外周の外筒と接合する部位に箔状のロウ材ス
ポット溶接で固定してから外筒に挿入した後、図２に示
す縮管装置により縮管した。縮管装置に用いたセグメン
ト７は図１１に示すように、これをダイス内に引込んだ
ときに段付き凸面１１ａによって形成される円形の径が
９８．５mm、凹面１１ｃによって形成される円形の径が
１００mmの形状となるように構成し、これによって縮管
した後のメタル担体は、図１２に示すように上端部２０
mm長さに外筒５およびハニカム体１共に１．５mm縮径し
た縮管部５ｂを形成し、ハニカム体１には拡散接合に適
し部分１３を持った構造となる。すなわち、縮管部５ａ
における外筒外径は９８．５mm、内径（ハニカム体外
径）は９５．５mmに縮小され、同時に他の部分（セグメ
ント凹部に接触するん部分）の外筒外径も１００mmに絞
られるが、ハニカム体１のこの部分は縮径されない。

【００１９】このようにして成形した本担体を真空度１
０^-4torr、温度１２５０℃で１時間の熱処理（拡散接
合）を施した。ハニカム体の接合状態を調査した結果、
拡散接合部１３接合率９０％以上と良好であった。ま
た、このメタル担体に触媒を担持した後、２０００ｃｃ
の円陣の排気系に取付け、８００℃と１００℃の熱サイ
クルを５００回加えたが全く損傷は起きず、良好な接合
状態であることが確認できた。

【００２０】

【発明の効果】以上説明したように、本発明のメタル担
体は、接合防止剤などを使用しなくても、拡散接合する
担体の構造を作り分けが出来るため、生産性が向上し、
低コストで耐久性の良いメタル担体が生産できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のハニカム体１を製造する概要の一例を
示す説明図。

【図２】本発明の外筒或いはメタル担体を縮管する縮管
装置の概要を示し、（ａ）は概要斜視図、（ｂ）は部分
拡大斜視図。

【図３】図２のセグメント形状の一例を示す図。

【図４】図２のセグメント形状の他の例を示す図。

【図５】本発明の外筒予備縮管の状況を示す一部断面説
明図。

【図６】本発明のハニカム体を予備縮管した外筒５中に
挿入する説明図。

【図７】本発明の成形したメタル担体の一例を示す断面
説明図。

【図８】本発明の成形したメタル担体の他の一例を示す
断面説明図。

【図９】本発明実施例の外筒断面説明図。

【図１０】本発明実施例のハニカム体の説明斜視図。

【図１１】本発明実施例のセグメント説明図。

【図１２】本発明実施例のメタル担体説明図。

【符号の説明】

１：ハニカム体 ２：平箔 ３：波箔 ４：逆張力付与装置 ５：外筒 ５ａ：予備縮管部 ５ｂ：最終縮管部 ６：成形ダイス ７：セグメント ８：油圧シリンダー ９：メタル担体 １０：縮管装置 １１ａ，１１ｂ：段付き凸部 １２：中子 １３：拡散接合する部分 １４：ロウ付け

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁵ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｆ０１Ｎ 3/28 ３０１ Ｃ ３１１ Ｓ

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 平箔と波泊を重ねて渦巻状に巻回し、或
   いは積層したハニカム体を収納した外筒を、ハニカム体
   半径方向の拡散接合層の厚さに応じて縮管量を調整する
   ことを特徴する拡散接合メタル担体の製造方法。
2. 【請求項２】 予め縮管部を設けた外筒に、平箔と波箔
   を重ね渦巻状に巻回して成形したハニカム体を挿入し、
   さらに、少なくとも前記外筒の縮管部位を縮管せしめ
   て、該縮管部位におけるハニカム体の平箔−波箔の接触
   密度を向上させ、しかる後拡散熱処理を行うことを特徴
   とする拡散接合メタル担体の製造方法。
3. 【請求項３】 予め縮管部を設け、かつハニカム体を挿
   入した外筒を、整形ダイスに出入可能に設けると共に、
   該外筒の外面を接持し、かつ絞込みを行う段付き凸面を
   有するセグメントに収納せしめ、このセグメントを整形
   ダイスに滑入することによって外筒を縮径し、少なくと
   も縮管部位のハニカム体に面圧を付与することを特徴と
   する請求項２記載の拡散接合メタル担体の製造方法。
4. 【請求項４】 ハニカム体を挿入した外筒を、整形ダイ
   スに出入可能に設けると共に、該外筒の外面を接持し、
   かつ絞込みを行う段付き凸面を有するセグメントに収納
   せしめ、このセグメントを整形ダイスに滑入することに
   よって外筒を縮径し、縮管部位の縮管量によりハニカム
   体に付与する面圧を加減し拡散接合範囲を制御すること
   を特徴とする請求項２記載の拡散接合メタル担体の製造
   方法。
5. 【請求項５】 ハニカム体成形ラインにおいて、平箔に
   逆張力を付与しながら波箔を重て渦巻状に巻回し、積層
   成形したハニカム体を成形することを特徴とする請求項
   １，２，３或いは４のそれぞれに記載の拡散接合メタル
   担体の製造方法。