JPH06327983A

JPH06327983A - ハニカム体の製造方法

Info

Publication number: JPH06327983A
Application number: JP5141274A
Authority: JP
Inventors: Yuuzou Tsukiide; 雄三月出; Haruo Serizawa; 治夫芹沢; Teruhisa Takahashi; 輝久高橋; Seiya Takahata; 誠也高畑
Original assignee: Usui Kokusai Sangyo Kaisha Ltd
Current assignee: Usui Kokusai Sangyo Kaisha Ltd
Priority date: 1993-05-21
Filing date: 1993-05-21
Publication date: 1994-11-29

Abstract

(57)【要約】【目的】ハニカム体の構成部材が確実かつ強固にろう
接合された経済的なハニカム体の製造方法を提供する。【構成】薄肉金属板製の平板状帯材と波板状帯材とを
相互に当接部を有するように重積し、かつ前記当接部の
所望部位をろう接合してハニカム構造の排気ガス浄化用
触媒を担持するためのハニカム体を製造する方法におい
て、前記ハニカム体が、(i) 平板状帯材と波板状帯材の
少なくとも一方の帯材に、かつ該帯材の所定部位に対
し、後工程(iii) で使用するろう材の金属成分の少なく
とも一種の金属成分を、メッキまたは蒸着により適用す
る工程、(ii) 前記(i) 工程からの平板状帯材と波板状
帯材とを相互に当接部を有するように重積し、ハニカム
構造のハニカム体とする工程、(iii) 前記(ii)工程から
のハニカム体に対し、少なくとも前記(i) 工程のメッキ
または蒸着部位に一致する部位に、粉末ろう材の被膜層
を設ける工程、(iv) 前記(iii) 工程からのハニカム体
を加熱処理し、平板状帯材と波板状帯材の当接部をろう
接合する工程、により製造されることを特徴とするハニ
カム体の製造方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、一般に自動車の排気ガ
ス浄化手段として排気系統の途中に介装されて使用され
る排気ガス浄化装置、特にその主要な構成要素である排
気ガス浄化用触媒を担持するための金属製のハニカム体
（以下、単にハニカム体という。）の製造方法に関す
る。

【０００２】更に詳しくは、本発明はハニカム体の製造
方法において、特にハニカム体の構成部材である薄肉金
属板製の平板状帯材と波板状帯材のろう接合において、
ろう付けが完全に行われ、相互に強固にろう接合された
ハニカム体の製造方法を提供しようとするものである。

【０００３】

【従来の技術】従来、この種の排気ガス浄化用触媒（例
えばＰt ，Ｒh ，Ｐd などを使用した触媒）を担持させ
るための金属製担持母体は、単位体積当りの触媒の担持
量を大きくすること（単位体積当りの排気ガスと浄化用
触媒との有効接触面積を極力大きくすること）、背圧
（排気抵抗）を小さくすること、更には金属担持母体の
自重を可能な限り軽量化すること、などを考慮し、耐熱
性でかつ薄肉金属製の平板状帯材と波板状帯材を相互に
当接するように重積してハニカム状の構造体としたハニ
カム体が良く知られている。なお、ハニカム体を成形す
る方法の相違にうより積層タイプ、巻回タイプ、放射状
タイプ、Ｓ字状タイプ、巴状タイプ、あるいはＸラップ
（卍状）タイプなど種々のハニカム体が得られる。

【０００４】前記したハニカム体は、例えば、図４に示
されるように０．１mm以下（好ましくは50μm 以下）の
耐熱性の薄肉鋼板からなる平板状帯材（１）と、前記薄
肉鋼板を波形状に成形した波板状帯材（２）とを、相互
に当接部を有するように重責し、これを一括渦巻き状に
巻回して軸方向に排気ガス通路のための多数の網目状通
気孔路（セル）（３）をもつ巻回タイプのハニカム体
（Ｈ）とされる。そして、この巻回積層されたハニカム
体は、必要に応じて両端が開口した筒状の金属製ケース
（４）に収納されるとともに相互に接合固着され、耐振
構造のメタル担体（ＭＳ、メタルサポート）される。

【０００５】周知のように、この種のメタル担体（Ｍ
Ｓ）は、排気ガス系統という厳しい熱的環境条件のもと
で使用される関係上、その主要な構成要素であるハニカ
ム体は、高温耐蝕性（耐ガス腐食性、1000℃前後の排気
ガス系における耐蝕性）、耐冷熱耐久性（内燃機関の停
止及び始動というサイクルでの耐久性）、耐高温酸化性
（高温下での異常酸化に対する耐久性）などの諸物性に
優れた耐熱鋼の箔材で製作されることが好ましい。この
種のハニカム体製造用の材料としては、Ｆe −Ｃr −Ａ
l 系（20Ｃr − 5Ａl 系など）の耐熱鋼を厚さ数十μm
の箔に圧延したものが使用されている。また前記耐熱鋼
に耐高温酸化性を改善するために、少量の希土類元素成
分（ＲＥＭ）を添加したものも使用されている。

【０００６】また、メタル担体（ＭＳ）は厳しい振動付
加のもとで使用される関係上、その主要な構成要素であ
るハニカム体は、該ハニカム体を構成する帯材同士の当
接部の一部あるいは全部が溶接やろう材等により固着さ
れ耐振構造のものとされる。

【０００７】前記した、ハニカム体の溶接やろう材によ
る固着技術としては、多くのものが提案されている。例
えば、溶接による接合手段としては、特開昭５４−１３
４６２号、実開昭６２−１５６１１２号、特開昭６３−
３６８４３号などにレーザビーム溶接、電子ビーム溶
接、プラズマビーム溶接などが提案されている。しかし
ながら、これら各種の溶接手段においては、前記したよ
うにハニカム体の構成部分が耐熱性のものであることか
ら、高価な溶接材器の使用、溶接作業の煩雑さ、低生産
性などの欠点、更には溶接部には高温が印加され溶接部
が鋳造組織でもろくなる等の欠点を有するものである。

【０００８】一方、ハニカム体の製造技術において、ろ
う材による固着手段は前記した溶接による欠点をもたな
いため優れたものである。この種ろう材による接合手段
としては、特開昭５６−４３７３号や特公昭６３−４４
４６６号などに、ろう材による母材の劣化やハニカム体
の熱応力の緩和、吸収を考慮しつつハニカム体を構成す
る帯材同士の当接部の一部あるいは全部にろう材を適用
する方法が提案されている。

【０００９】例えば、この種のろう材による固着は、次
のようにして行われるものである； (i) 前記図４に示されるメタル担体（ＭＳ）の主要な構
成要素である巻回タイプのハニカム体（Ｈ）において、
平板状帯材（１）と波板状帯材（２）を巻回成形する前
に、予め両帯材（１、２）の少なくとも一方の所望部位
にろう材を適用（その全面に、または所望幅のストリッ
プ状、条片状に適用）し、巻回成形後に加速処理してろ
う接合する。 (ii) 継いで、平板状帯材（１）と波板状帯材（２）か
ら図４に示される巻回タイプのハニカム体（Ｈ）を製作
し、次いで図５に示されるように粉末ろう材の分散液浴
（５）中に浸漬して両帯材（１，２）の所望部位の当接
部にろう材の被膜層を形成し、最終的に加熱処理してろ
う接合する。あるいは、 (iii) 平板状帯材（１）と波板状帯材（２）から図４に
示される巻回タイプのハニカム体（Ｈ）を製作し、両帯
材（１，２）の所望部位にろう材用のバインダーを塗布
し、次いで図６に示されるように粉末ろう材の散布機
（６）によりろう材を散布し、最終的に加熱処理してろ
う接合する。

【００１０】しかしながら、この種のろう接合技術にお
いて、ろう材としてＮi 系などの高温ろう材が一般的に
使用されているが、Ｎi 系などの高温ろう材は極めて濡
れ特性が悪いものであり、両帯材（１，２）の所望部位
の当接部を確実にかつ強固にろう接合させることが困難
である。前記したように、メタル担体（ＭＳ）の主要な
構成要素であるハニカム体において、耐久性（耐振性、
耐熱強度など）を向上、改善するために材料面や固着技
術の面から努力が払われているが、十分なものではな
い。そしてハニカム体には、前記したように厳しい熱的
環境条件下において、極めて大きな熱による変形力が印
加されるため（ハニカム担体の半径方向及び軸方向）、
更にはこれに振動条件が加わるため、ハニカム体の耐久
性の改善は大きな問題である。

【００１１】

【発明が解決しようとする問題点】本発明らは、前記し
た従来技術の問題、限界に鑑み耐熱強度、耐振性に優れ
るとともに経済的なハニカム体を提供する豊作について
鋭意検討を加えた。その結果、ハニカム体を構成する平
板状帯材と波板状帯材の当接部の固着手段として、ろう
材の適用を二段階に区分すること、即ち、両帯材からハ
ニカム構造のハニカム体に成形する時点の前と後の二段
階に区分してろう材を適用することが、極めて有効であ
ることが見い出された。本発明は、ろう接合手段の改善
により、耐熱性、耐振性に優れたハニカム体を製造する
方法を提供することを目的とするものである。

【００１２】

【問題点を解決するための手段】本発明を概説すれば、
本発明は、薄肉金属板製の平板状帯材と波板状帯材とを
相互に当接部を有するように重積し、かつ前記当接部の
所望部位をろう接合してハニカム構造の排気ガス浄化用
触媒を担持するためのハニカム体を製造する方法におい
て、前記ハニカム体が、(i) 平板状帯材と波板状帯材の
少なくとも一方の帯材に、かつ該帯材の所定部位に対
し、後工程(iii) で使用するろう材の金属成分の少なく
とも一種の金属成分を、メッキまたは蒸着により適用す
る工程、(ii) 前記(i) 工程からの平板状帯材と波板状
帯材とを相互に当接部を有するように重積し、ハニカム
構造のハニカム体とする工程、(iii) 前記(ii)工程から
のハニカム体に対し、少なくとも前記(i) 工程のメッキ
または蒸着部位に一致する部位に、粉末ろう材の被膜層
を設けける工程、(iv) 前記(iii) 工程からのハニカム
体を加熱処理し、平板状帯材と波板状帯材の当接部をろ
う接合する工程、により製造されることを特徴とするハ
ニカム体の製造方法に関するものである。

【００１３】以下、本発明の技術的構成及び実施態様を
図面を参照して詳しく説明する。なお、本発明は図示の
ものに限定されないことはいうまでもないことである。

【００１４】前記したように、本発明は、ろう接合手段
を適用してハニカム体を製作する際、第一段階として平
板状帯材と波板状帯材をハニカム構造のハニカム体に成
形する前段階において、ろう材を構成する成分の少なく
とも一成分を予め帯材にメッキまたは蒸着により適用す
ること、第二段階として両帯材をハニカム構造のハニカ
ム体成形した後、粉末状ろう材を適用すること、という
ろう材の適用を二段階に区分して行なう点に特徴を有す
るものである。そして、ろう材の適用を二段階に区分し
て行なったとき、第一段階で形成されたメッキ膜または
蒸着膜が、二段階で適用されるろう材の少なくとも一つ
の金属成分と同一成分を有することによってろう材の濡
れ特性を改善するため、両帯材の当接部において確実か
つ強固なろう接合が行なわれ、特性の優れたハニカム体
が製造されるという知見をベースとするものである。

【００１５】図１は、本発明のろう材適用の前記第一段
階、即ち第(i) 工程におけるろう材の適用態様から製作
された平板状帯材（１）の一部断面図である。図１にお
いて、Ｂ₁の平板状帯材（１）の表面にメッキ（電気メ
ッキ、無電解メッキ、溶融メッキもしくはメカニカルメ
ッキ）あるいはＣＶＤやＰＶＤなどの蒸着技術により形
成されたろう材被膜層である。本発明の趣旨に照らし
て、Ｂ₁の金属被膜層は、後工程(iii) で使用される高
温ろう材の金属成分の少なくとも一種の同じ金属成分を
使用して構成されるものである。即ち、本発明におい
て、第(i) 工程のろう材被膜層と第(iii) 工程の粉末状
ろう材は、ろう接合時に両界面において両者の化学的親
和力により十分に濡れ合い強固なろう接合を達成しよう
とするものである。なお、本発明において、前記Ｂ₁の
金属被膜層を、ろう材の金属成分のうち低融点のものを
使用して構成してもよい。このような場合、ろう接合時
に該低融点の金属成分が先行して溶融するため、前記し
た濡れ効果の改善が図られ、強固なろう接合が達成され
る。

【００１６】Ｂ₁の金属被膜層を構成する金属成分は、
第(iii) 工程で適用される粉末状ろう材の金属成分から
適宜選択される。例えば、この種のハニカム体の製造に
使用されている既知の高温ろう材を参考にして適宜に決
めればよい。例えば、この種のろう材としてＮi 、Ａl
、Ｃr 、Ｃu のいずれか、またはこれら成分を組合わ
せたものを主成分とするろう材が使用される。更に、前
記成分にＹ、Ｌa 、Ｃe 、Ｔi 、Ｚr などを加えて、耐
高温酸化性などを向上させたろう材が使用される。ま
た、前記したようにハニカム体（Ａ）を構成する帯材
（１，２）にＡl 成分を添加したものにおいては、Ｎi
系のろう材を使用すると母材中のＡl とＮi が容易に合
金化反応を起し、耐高温酸化性を付与するＡl ₂Ｏ₃の
形勢料が減少してしまうので、Ｎi を含まない、例えば
Ａl 系のろう材が使用される。本発明において、前記し
て点を考慮してＢ₁の金属被膜層を形成すればよい。

【００１７】本発明において、前記Ｂ₁の金属被膜層を
形成方法は、電気メッキ、無電解メッキ、溶融メッキ、
メカニカルメッキ、蒸着法により形成すればよい。Ｂ₁
の金属被膜層の厚さは、前記したようにＢ₁を設ける趣
旨からみて、かつＢ₁層がろう接合時に溶融し両帯材の
当接点から溶出することをも考慮して、極力薄膜である
ことが好ましく、前記方法により好都合に薄膜が形成さ
れる。

【００１８】本発明において、前記平板状帯材（１）上
に前記Ｂ₁の金属被膜層を形成する部位は、最終製品で
あるろう接合されたハニカム体の特性、例えば熱応力の
緩和特性、あるいは高価な高温ろう材の使用量などを考
慮して適宜、決めればよい。例えば、次のような態様で
Ｂ₁の金属被膜層を形成すればよい。（イ）平板状帯材の全面（上下両面または片面）、あ
るいは一部分に形成する。（ロ）前記一部分に形成する場合、条片状（ストリッ
プ状）に帯材の長さあるいは幅方向に形成する。また、
本発明において、波板状帯材（２）上にＢ₁の金属被膜
層を形成する場合は、例えば次のように行なえばよい。（ハ）波の頂部（山部及び／又は谷部）において、か
つ波の進行方向に対して直角方向に条片状（ストリップ
状）に形成する。（ニ）あるいは、波の頂部（山部及び／又は谷部）に
おいて、かつ波の進行方向に対して平行に条片状に形成
する。なお、Ｂ₁の形成部位は、前記した特開昭５６−４３７
３号、特公昭６３−４４４６６号に開示の態様など、従
来既知の態様により決めればよい。

【００１９】本発明の前記第(ii)工程は、前記第(i) 工
程において調整されたＢ₁の金属被膜層が形成された平
板状帯材（１）と波板状帯材（２）を使用し、ハニカム
構造のハニカム体に成形する工程である。なお、本発明
において、この成形工程により図４に示される巻回タイ
プのものや、あるいは階層状タイプ、放射状タイプ、Ｓ
字状タイプ、巴状タイプ、及びＸ−ラップ（卍状）タイ
プなど各種の構造のハニカム体が製作される。

【００２０】図２は、本発明のろう材適用の前記第二段
階、即ち第(iii) 工程におけるろう材の適用態様から製
作されたハニカム体において、平板状帯材（１）と波板
状帯材（２）の一つの当接部の断面図である。図２にお
いて、Ｂ₂は、第(iii) 工程において適用された粉末状
ろう材の被膜層である。粉末状ろう材として、前記第
(i) 工程で説明したものを使用すればよい。本発明にお
いて、粉末状ろう材を適用する態様は、従来より既知の
態様に従えばよく、例えば次のようにして適用される。（イ）図５に示されるように、粉末状ろう材を分散媒
中に懸濁させた分散浴（５）中にハニカム体を浸漬処理
する。（ロ）図６に示されるように、粉末状ろう材の接着剤
（バインダー）を予め適用されたハニカム体に対し、ろ
う材散布機（６）により粉末状ろう材を散布する。（ハ）あるいは、図示しないが、粉末状ろう材のペー
ストをコーティング処理する。

【００２１】図３は、本発明の前記第(iv)工程により製
作されたろう接合されたハニカム体において、平板状帯
材（１）と波板状帯材（２）の一つの当接部の断面図を
示すものである。図３は、平板状帯材と波板状帯材の当
接部において、ろう材接合時にろう材（Ｂ₁＋Ｂ₂）が
化学的親和力により相互に濡れ合い、両者によりろう接
合とろう材溜りが形成されることを概念的に示されてい
る。

【００２２】

【実施例】以下、本発明を実施例により更に詳しく説明
する。厚さ０．０５mm（50μm ）、幅７０mmの耐熱鋼箔
（Ｆe −20Ｃr − 5Ａl 系）の平板状帯材、及び該波板
状帯材を波付加工した波板状帯材（波のピッチ幅 2.5m
m、波高 1.3mm）を用い、以下の態様で、ろう接合され
たハニカム体を製作した。

【００２３】(i) 平板状帯材の表裏全面に、常法の化学
メッキ法により厚さ１０μm のＮiメッキ膜を形成し
た。 (ii) 前記Ｎi メッキ膜を形成した平板状帯材と波板状
帯材を用いて、直径８０mmのセル密度４００セル／in²
のハニカム体を形成し、メタルケーシング内に圧入填装
した。 (iii) 前記ハニカム体の両端部から１０mmの深さまで、
高温Ｎi ろう材（Ｎi −Ｃr −Ｓi 系）の水分散液に浸
漬処理した（図５の態様）。 (iv) 次いで、前記ハニカム体を真空炉にて、略1250℃
に加熱してろう接合した。以上のようにして製作されたろう接合されたハニカム体
は、ろう接合部位が予定した通りに確実かつ強固にろう
接合されていた。

【００２４】

【発明の効果】本発明によりメタル担体（ＭＳ）の主要
な構成要素であるハニカム体、特にその構成部材である
薄肉金属板製の平板状帯材と波板状帯材の所定のろう接
合部位が、確実かつ相互に強固に接合されたハニカム体
が製造される。また、本発明のハニカム体の製造方法に
おいて、特に重要な要素技術としてのろう接合手段が、
平板状帯材と波板状帯材をハニカム体に形成する前後に
区分して該帯材にろう材を適用するように構成され、か
つ前後に区分して適用するろう材をろう接合時に化学的
親和力により相互に濡れやすいもので構成しているた
め、ろう付け条件の管理が容易である。

【図面の簡単な説明】

【図１】ハニカム体に成形される前の平板状帯材にろ
う材（Ｂ₁）を適用したものの一部断面図である。

【図２】図１の平板状帯材と波板状帯材とから製作し
たハニカム体において、両帯材の当接部に他のろう材
（Ｂ₂）を適用した状態を説明する図である。

【図３】図２の平板状帯材と波板状帯材とから製作し
たハニカム体において、両帯材の当接部がろう材（Ｂ₁
とＢ₂）によりろう接合されている状態を説明する図で
ある。

【図４】平板状帯材と波板状帯材とからなる巻回タイ
プのハニカム体（Ｈ）を有する従来のメタル担体（Ｍ
Ｓ）の斜視図である。

【図５】粉末状ろう材の分散浴を用いた従来のろう材
被膜層の形成法を説明する図である。

【図６】粉末状ろう材の散布機を用いた従来のろう材
被膜層の形成法を説明する図である。

【符号の説明】

ＭＳ……メタル担体Ｈ………ハニカム体１………平板状帯材２………波板状帯材３………網目状通気孔路（セル）４………ケーシングＢ₁，Ｂ₂……ろう材５………粉末状ろう材の分散浴６………粉末状ろう材の散布機

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Ｂ２３Ｋ 35/30 ３１０ＤＦ０１Ｎ 3/28 ＺＡＢ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】薄肉金属板製の平板状帯材と波板状帯材
とを相互に当接部を有するように重積し、かつ前記当接
部の所望部位をろう接合してハニカム構造の排気ガス浄
化用触媒を担持するためのハニカム体を製造する方法に
おいて、前記ハニカム体が、 (i) 平板状帯材と波板状帯材の少なくとも一方の帯材
に、かつ該帯材の所定部位に対し、後工程(iii) で使用
するろう材の金属成分の少なくとも一種の金属成分を、
メッキまたは蒸着により適用する工程、 (ii) 前記(i) 工程からの平板状帯材と波板状帯材とを
相互に当接部を有するように重積し、ハニカム構造のハ
ニカム体とする工程、 (iii) 前記(ii)工程からのハニカム体に対し、少なくと
も前記(i) 工程のメッキまたは蒸着部位に一致する部位
に、粉末ろう材の被膜層を設ける工程、 (iv) 前記(iii) 工程からのハニカム体を加熱処理し、
平板状帯材と波板状帯材の当接部をろう接合する工程、
により製造されることを特徴とするハニカム体の製造方
法。
【請求項２】ろう材が、Ｎi 成分、Ｃr 成分、Ｃu 成
分、またはＡl 成分の少なくとも１つを含有するもので
ある請求項１に記載のハニカム体の製造方法。
【請求項３】工程(i) においてメッキまたは蒸着され
るろう材の金属成分が、他の金属成分より低融点のもの
である請求項１に記載のハニカム体の製造方法。
【請求項４】工程(i) におけるメッキまたは蒸着が、
平板状帯材に対して全面あるいは一部に適用されるもの
である請求項１に記載のハニカム体の製造方法。
【請求項５】工程(i) におけるメッキまたは蒸着が、
波板状帯材に対して波の頂部（山部及び又は谷部）にお
いて、かつ波の方向に対して直角または平行に条片条に
適用されるものである請求項１に記載のハニカム体の製
造方法。
【請求項６】粉末状ろう材の被覆層が、粉末状ろう材
の分散液を用いて形成されたものである請求項１に記載
のハニカム体の製造方法。
【請求項７】粉末状ろう材の被膜層が、接着剤（バイ
ンダー）の塗布後に粉末状ろう材を適用して形成された
ものである請求項１に記載のハニカム体の製造方法。
【請求項８】粉末状ろう材の被覆層が、粉末状ろう材
を含有したペーストを用いて形成されたものである請求
項１に記載のハニカム体の製造方法。