JPH07108334A - メタル担体の製造法 - Google Patents
メタル担体の製造法Info
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- JPH07108334A JPH07108334A JP5256143A JP25614393A JPH07108334A JP H07108334 A JPH07108334 A JP H07108334A JP 5256143 A JP5256143 A JP 5256143A JP 25614393 A JP25614393 A JP 25614393A JP H07108334 A JPH07108334 A JP H07108334A
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Landscapes
- Catalysts (AREA)
- Exhaust Gas After Treatment (AREA)
- Exhaust Gas Treatment By Means Of Catalyst (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 良好なメタル担体を製造するため、外筒材と
ハニカム体の熱膨張率を適正化し、接合のための加熱処
理時に、外筒とハニカム体の密着度を高める。 【構成】 ハニカム体を外筒に収納接合したメタル担体
において、外筒材の熱膨張率をハニカム体のそれより小
さくする。 【効果】 接合のための加熱処理時、外筒の熱膨張量
が、ハニカム体の熱膨張量より小さいため、ハニカム体
との密着度およびハニカム体内部の平箔と波箔の密着度
が高まり良好な接合が行える。
ハニカム体の熱膨張率を適正化し、接合のための加熱処
理時に、外筒とハニカム体の密着度を高める。 【構成】 ハニカム体を外筒に収納接合したメタル担体
において、外筒材の熱膨張率をハニカム体のそれより小
さくする。 【効果】 接合のための加熱処理時、外筒の熱膨張量
が、ハニカム体の熱膨張量より小さいため、ハニカム体
との密着度およびハニカム体内部の平箔と波箔の密着度
が高まり良好な接合が行える。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、自動車のエンジン等の
内燃機関から排出される排ガスを浄化するためのメタル
担体、特に拡散接合等の界面接合によるメタル担体の製
造法に関するものである。
内燃機関から排出される排ガスを浄化するためのメタル
担体、特に拡散接合等の界面接合によるメタル担体の製
造法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来より自動車の排気ガスを浄化するた
めの触媒コンバータにはセラミックス担体が使用されて
いるが、耐熱性、低圧損および搭載性の点より、最近メ
タル担体の使用が増加している。
めの触媒コンバータにはセラミックス担体が使用されて
いるが、耐熱性、低圧損および搭載性の点より、最近メ
タル担体の使用が増加している。
【０００３】メタル担体１は図１にその外観を示すが、
厚さ５０μｍ程度のステンレス鋼等の耐蝕、耐熱合金性
の金属箔の平箔２と、平箔をコルゲート加工した波箔３
とを相互に重ねて渦巻状に巻回して、あるいは積層して
ハニカム体４を形成し、ハニカム体４を外筒５に収納し
て形成されている。このメタル担体１は白金、パラジウ
ム、ロジウム等の排ガス浄化用の触媒を担持された後、
例えば自動車エンジンの排ガス系に搭載される。
厚さ５０μｍ程度のステンレス鋼等の耐蝕、耐熱合金性
の金属箔の平箔２と、平箔をコルゲート加工した波箔３
とを相互に重ねて渦巻状に巻回して、あるいは積層して
ハニカム体４を形成し、ハニカム体４を外筒５に収納し
て形成されている。このメタル担体１は白金、パラジウ
ム、ロジウム等の排ガス浄化用の触媒を担持された後、
例えば自動車エンジンの排ガス系に搭載される。
【０００４】このような使用法においては、メタル担体
１は、エンジンからの高温の排ガスによる激しい熱サイ
クル、あるいはエンジンからの激しい振動を受けるが、
もし損傷すると排気管を閉鎖したり、あるいはエンジン
のシリンダー内に破片が入り込み、走行不能あるいはエ
ンジンの破損に陥るため特に耐久性が重要視される。
１は、エンジンからの高温の排ガスによる激しい熱サイ
クル、あるいはエンジンからの激しい振動を受けるが、
もし損傷すると排気管を閉鎖したり、あるいはエンジン
のシリンダー内に破片が入り込み、走行不能あるいはエ
ンジンの破損に陥るため特に耐久性が重要視される。
【０００５】メタル担体１は耐久性を確保するため、従
来からハニカム体４の内部およびハニカム体４と外筒５
との接合は、ロウ付け、電子ビーム、レーザ溶接、抵抗
溶接あるいは拡散接合、液相拡散接合等の界面接合によ
り接合されている。
来からハニカム体４の内部およびハニカム体４と外筒５
との接合は、ロウ付け、電子ビーム、レーザ溶接、抵抗
溶接あるいは拡散接合、液相拡散接合等の界面接合によ
り接合されている。
【０００６】拡散接合あるいは液相拡散接合等の界面接
合はロウ材等を特別に用いることなく、高温高真空下あ
るいは非酸化性雰囲気下に保持することにより接合する
方法である。拡散接合等の界面接合を実施する場合は、
接合部にロウ材のような接合材を外部から供給されるこ
とがなく、相互の接触部が接合する方法のため、特に平
箔２と波箔３の接触、換言すると接触面圧を高めること
が特に重要である。もし接触面圧が低いと接合が不完全
になり、使用中に接合部が剥離しハニカム体が損傷して
しまう。
合はロウ材等を特別に用いることなく、高温高真空下あ
るいは非酸化性雰囲気下に保持することにより接合する
方法である。拡散接合等の界面接合を実施する場合は、
接合部にロウ材のような接合材を外部から供給されるこ
とがなく、相互の接触部が接合する方法のため、特に平
箔２と波箔３の接触、換言すると接触面圧を高めること
が特に重要である。もし接触面圧が低いと接合が不完全
になり、使用中に接合部が剥離しハニカム体が損傷して
しまう。
【０００７】従来の界面接合法における平箔２と波箔３
の接触面圧を高める方法は、メタル担体の形成時に、図
２のように平箔２にバックテンションを矢印Ａの方向に
掛けて、波箔３と共に矢印Ｂの方向に巻取り軸６の周り
に巻回してハニカム体４を硬く巻上げていた。そして外
筒に挿入後、非酸化性雰囲気下で高温熱処理し接合して
いた。なお液相拡散接合の場合は、この段階で高温熱処
理時に、液相を生じるような物質、例えばＮｉ−Ｓｉ系
の箔あるいは粉体を接合部に供給する。
の接触面圧を高める方法は、メタル担体の形成時に、図
２のように平箔２にバックテンションを矢印Ａの方向に
掛けて、波箔３と共に矢印Ｂの方向に巻取り軸６の周り
に巻回してハニカム体４を硬く巻上げていた。そして外
筒に挿入後、非酸化性雰囲気下で高温熱処理し接合して
いた。なお液相拡散接合の場合は、この段階で高温熱処
理時に、液相を生じるような物質、例えばＮｉ−Ｓｉ系
の箔あるいは粉体を接合部に供給する。
【０００８】しかし以上の対策を講じた場合にも、接合
が不完全になることがある。その理由は、折角ハニカム
体を硬く巻回しても、高温に曝されるため平箔２がクリ
ープで伸びてしまうためである。
が不完全になることがある。その理由は、折角ハニカム
体を硬く巻回しても、高温に曝されるため平箔２がクリ
ープで伸びてしまうためである。
【０００９】この問題を解決する方法として、特開平２
−１４７４７号にハニカム体４を外筒５に挿入した後、
外筒５と共にダイスで縮径し外層側から面圧を高める方
法が示されている。しかし、この方法によっても、同様
に高温で熱処理すると接合が不完全になることがある。
その理由は、外筒５の熱膨張率が、ハニカム体４の熱膨
張率よりも大きい場合、高温で熱処理すると、外筒５の
方が大きくなり、縮径した効果が損なわれるからであ
る。
−１４７４７号にハニカム体４を外筒５に挿入した後、
外筒５と共にダイスで縮径し外層側から面圧を高める方
法が示されている。しかし、この方法によっても、同様
に高温で熱処理すると接合が不完全になることがある。
その理由は、外筒５の熱膨張率が、ハニカム体４の熱膨
張率よりも大きい場合、高温で熱処理すると、外筒５の
方が大きくなり、縮径した効果が損なわれるからであ
る。
【００１０】又、特開平１−１１９３４２号公報には、
耐酸化性の面より外筒５がＡｌの酸化物を主体とする保
護酸化皮膜を形成し、その熱膨張率がハニカム体の熱膨
張率とほぼ等しいか又はそれ以下であるステンレス鋼か
らなることを特徴とする燃焼排ガス触媒担体が示されて
いる。しかし拡散接合のような界面接合においては、そ
の接合部にＡｌを主体とする酸化物があると、これを高
温で熱処理しても接合部に酸化物が残存し良好な接合が
行えない。
耐酸化性の面より外筒５がＡｌの酸化物を主体とする保
護酸化皮膜を形成し、その熱膨張率がハニカム体の熱膨
張率とほぼ等しいか又はそれ以下であるステンレス鋼か
らなることを特徴とする燃焼排ガス触媒担体が示されて
いる。しかし拡散接合のような界面接合においては、そ
の接合部にＡｌを主体とする酸化物があると、これを高
温で熱処理しても接合部に酸化物が残存し良好な接合が
行えない。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、平箔にバッ
クテンションを付与しながら、平箔をコルゲート加工し
た波箔と共に中心軸の周りに巻回しハニカム体を形成
し、同ハニカム体を外筒に挿入し、一体的に縮径した
後、真空あるいは非酸化性雰囲気下で界面接合等で接合
するメタル担体の製造法において、ハニカム体およびハ
ニカム体と外筒の接合が不安定になる問題を解決するも
のである。
クテンションを付与しながら、平箔をコルゲート加工し
た波箔と共に中心軸の周りに巻回しハニカム体を形成
し、同ハニカム体を外筒に挿入し、一体的に縮径した
後、真空あるいは非酸化性雰囲気下で界面接合等で接合
するメタル担体の製造法において、ハニカム体およびハ
ニカム体と外筒の接合が不安定になる問題を解決するも
のである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】本発明の要旨は １．耐熱合金性の金属箔の平箔と、同箔をコルゲート加
工して形成された波箔を交互に巻回あるいは積層された
ハニカム体と、それを収容する耐熱合金性外筒よりなる
触媒コンバータ用メタル担体において、金属箔をフェラ
イト系耐熱合金製とし、外筒を２％未満のＡｌを含有す
るフェライト系耐熱合金製とし、外筒材の熱膨張率をハ
ニカム体の熱膨張率よりほぼ等しいか、あるいは小さく
することを特徴とするメタル担体の製造法。
工して形成された波箔を交互に巻回あるいは積層された
ハニカム体と、それを収容する耐熱合金性外筒よりなる
触媒コンバータ用メタル担体において、金属箔をフェラ
イト系耐熱合金製とし、外筒を２％未満のＡｌを含有す
るフェライト系耐熱合金製とし、外筒材の熱膨張率をハ
ニカム体の熱膨張率よりほぼ等しいか、あるいは小さく
することを特徴とするメタル担体の製造法。
【００１３】２．ハニカム体の平箔と波箔の接合を拡散
接合、液相拡散接合の内の一種類の接合法で行うことを
特徴とする上記１記載のメタル担体の製造法。 ３．ハニカム体と外筒間の接合をロウ付け、拡散接合、
液相拡散接合の内の一種類の接合法で行うことを特徴と
する上記１又は２記載のメタル担体の製造法。 ４．ハニカム体を外筒に圧入し位置決めをした後、外筒
と共に縮径することを特徴とする上記の１，２又は３記
載のメタル担体の製造法。にある。
接合、液相拡散接合の内の一種類の接合法で行うことを
特徴とする上記１記載のメタル担体の製造法。 ３．ハニカム体と外筒間の接合をロウ付け、拡散接合、
液相拡散接合の内の一種類の接合法で行うことを特徴と
する上記１又は２記載のメタル担体の製造法。 ４．ハニカム体を外筒に圧入し位置決めをした後、外筒
と共に縮径することを特徴とする上記の１，２又は３記
載のメタル担体の製造法。にある。
【００１４】
【作用】メタル担体で使用される厚さ５０μｍ程度の金
属箔同士、あるいは外筒とハニカム体を拡散接合あるい
は液相拡散接合のような界面接合、場合によってはロウ
付けの場合においても、高真空高温の接合雰囲気に曝さ
れた場合、接合すべき素材同士は互いに密着していなけ
ればならない。
属箔同士、あるいは外筒とハニカム体を拡散接合あるい
は液相拡散接合のような界面接合、場合によってはロウ
付けの場合においても、高真空高温の接合雰囲気に曝さ
れた場合、接合すべき素材同士は互いに密着していなけ
ればならない。
【００１５】一般に、拡散接合のような界面接合におい
ては、接合すべき材料に加熱接合中も終始面圧が加わる
ように加圧装置あるいはウェイトが使用される。しかし
ながら、メタル担体の場合は、その構造から外部から面
圧を付与することができず、高温高真空で自ら面圧を維
持あるいは高める工夫をする必要がある。そのためには
先ず、外筒の熱膨張率をハニカム体を構成する平箔と波
箔の熱膨張率よりもほぼ等しいか、あるいは小さくする
ことが必要である。
ては、接合すべき材料に加熱接合中も終始面圧が加わる
ように加圧装置あるいはウェイトが使用される。しかし
ながら、メタル担体の場合は、その構造から外部から面
圧を付与することができず、高温高真空で自ら面圧を維
持あるいは高める工夫をする必要がある。そのためには
先ず、外筒の熱膨張率をハニカム体を構成する平箔と波
箔の熱膨張率よりもほぼ等しいか、あるいは小さくする
ことが必要である。
【００１６】そしてメタル担体製造時は、平箔と波箔を
巻回する場合、平箔にバックテンションを付与し、ハニ
カム体を外筒に圧入あるいはハニカム体を挿入した外筒
を縮径しハニカム体内部が緩まぬようにし、相互に予圧
を掛けた状態にする。
巻回する場合、平箔にバックテンションを付与し、ハニ
カム体を外筒に圧入あるいはハニカム体を挿入した外筒
を縮径しハニカム体内部が緩まぬようにし、相互に予圧
を掛けた状態にする。
【００１７】このメタル担体を例えば１２００℃，１０
-4Torrの高温高真空下においても、外筒が常にハニカム
体を圧縮した状態が維持でき、そのためハニカム体と外
筒間、ハニカム体内部が緩むことなく良好な密着状態が
得られ良好な接合を行うことができる。このことはロウ
付けのように、外部から接合材を供給する場合も有効で
ある。このことは、平箔と波箔および外筒がフェライト
系同士であっても同じである。
-4Torrの高温高真空下においても、外筒が常にハニカム
体を圧縮した状態が維持でき、そのためハニカム体と外
筒間、ハニカム体内部が緩むことなく良好な密着状態が
得られ良好な接合を行うことができる。このことはロウ
付けのように、外部から接合材を供給する場合も有効で
ある。このことは、平箔と波箔および外筒がフェライト
系同士であっても同じである。
【００１８】フェライト系の材料ではＡｌ添加量が増え
るに従って、熱膨張率が大きくなるので、外筒材の場合
はＡｌの添加量を少なくするのが望ましい。又界面接合
の場合、接合面に酸化物が形成されると接合性が悪くな
るので、Ａｌ量は２％未満が好ましい。
るに従って、熱膨張率が大きくなるので、外筒材の場合
はＡｌの添加量を少なくするのが望ましい。又界面接合
の場合、接合面に酸化物が形成されると接合性が悪くな
るので、Ａｌ量は２％未満が好ましい。
【００１９】
【実施例】従来のメタル担体製造法と本発明による場合
を、外径１００mm、長さ１００mmのメタル担体で比較し
た。下記は従来法と本発明法によるメタル担体の共通仕
様である。 平箔：フェライト系ステンレス箔、厚さ５０μｍ、幅１
００mm 波箔：フェライト系ステンレス箔、厚さ５０μｍ、波高
さ１．２５mm、ピッチ２．５４mm、幅１００mm 外筒：耐熱ステンレス鋼、板厚２mm、製品外径１００m
m、長さ１００mm
を、外径１００mm、長さ１００mmのメタル担体で比較し
た。下記は従来法と本発明法によるメタル担体の共通仕
様である。 平箔：フェライト系ステンレス箔、厚さ５０μｍ、幅１
００mm 波箔：フェライト系ステンレス箔、厚さ５０μｍ、波高
さ１．２５mm、ピッチ２．５４mm、幅１００mm 外筒：耐熱ステンレス鋼、板厚２mm、製品外径１００m
m、長さ１００mm
【００２０】（１）従来法によるメタル担体Ｉ 平箔と波箔：材質２０Ｃｒ−５Ａｌ 熱膨張率１．４９
×１０-5 外筒：材質１８Ｃｒ−８Ｎｉ 熱膨張率１．７５×１０
-5 平箔に１５kgのバックテンションを加えながら、波箔と
共に巻回し、外径９７．５mmのハニカム体を作成した。
そのハニカム体を外径１０２mm、板厚２mmの外筒に挿入
し、縮径機にて外径１００mmに縮径した。その後、１２
５０℃，１０-4torrの高温高真空下で１．５時間加熱保
持しメタル担体Ｉを拡散接合で製作した。
×１０-5 外筒：材質１８Ｃｒ−８Ｎｉ 熱膨張率１．７５×１０
-5 平箔に１５kgのバックテンションを加えながら、波箔と
共に巻回し、外径９７．５mmのハニカム体を作成した。
そのハニカム体を外径１０２mm、板厚２mmの外筒に挿入
し、縮径機にて外径１００mmに縮径した。その後、１２
５０℃，１０-4torrの高温高真空下で１．５時間加熱保
持しメタル担体Ｉを拡散接合で製作した。
【００２１】（２）従来法によるメタル担体II 平箔と波箔：材質１６．３Ｃｒ−５Ａｌ 熱膨張率１．
１９×１０-5 外筒：材質１５Ｃｒ−４．５Ａｌ 熱膨張率１．３０×
１０-5 担体Ａと同じ方法、条件で担体IIを拡散接合で製作し
た。
１９×１０-5 外筒：材質１５Ｃｒ−４．５Ａｌ 熱膨張率１．３０×
１０-5 担体Ａと同じ方法、条件で担体IIを拡散接合で製作し
た。
【００２２】（３）本発明法によるメタル担体III 平箔と波箔：材質２０Ｃｒ−５ｌ 熱膨張率１．４９×
１０-5 外筒：材質１９Ｃｒ−０．４Ｎｂ 熱膨張率１．１９×
１０-5 担体Ａと同じ方法、条件で担体III を拡散接合で製作し
た。
１０-5 外筒：材質１９Ｃｒ−０．４Ｎｂ 熱膨張率１．１９×
１０-5 担体Ａと同じ方法、条件で担体III を拡散接合で製作し
た。
【００２３】（４）本発明法によるメタル担体IV 平箔：材質２０Ｃｒ−５ｌ 熱膨張率１．４９×１０-5 波箔：材質２０Ｃｒ−４．５Ａｌ 熱膨張率１．４５×
１０-5 外筒：材質１９Ｃｒ−０．４Ｎｂ 熱膨張率１．１９×
１０-5 担体Ａと同じ方法、条件で担体IVを拡散接合で製作し
た。
１０-5 外筒：材質１９Ｃｒ−０．４Ｎｂ 熱膨張率１．１９×
１０-5 担体Ａと同じ方法、条件で担体IVを拡散接合で製作し
た。
【００２４】上記メタル担体Ｉ，II，III,IVを樹脂に埋
込み研磨後、外周から２０層分の接合率を調査した。そ
の結果、表１のように本発明法によると接合が安定に行
え、良好な拡散接合メタル担体が得られた。本発明法を
ロウ付けあるいは、低融点箔による液相拡散接合あるい
は波箔の先端に接合促進剤を塗布する液相接合にも適用
したが同様に良好であった。
込み研磨後、外周から２０層分の接合率を調査した。そ
の結果、表１のように本発明法によると接合が安定に行
え、良好な拡散接合メタル担体が得られた。本発明法を
ロウ付けあるいは、低融点箔による液相拡散接合あるい
は波箔の先端に接合促進剤を塗布する液相接合にも適用
したが同様に良好であった。
【００２５】本発明法による拡散接合メタル担体III お
よびIVを、排気量２０００ccのガソリンエンジンの排気
系に搭載し、１サイクル 加熱９００℃×１０分＋冷却
１５０℃×１０分の耐久試験を５００サイクル行った
が、損傷もなく合格できた。
よびIVを、排気量２０００ccのガソリンエンジンの排気
系に搭載し、１サイクル 加熱９００℃×１０分＋冷却
１５０℃×１０分の耐久試験を５００サイクル行った
が、損傷もなく合格できた。
【００２６】
【表１】
【００２７】
【発明の効果】以上のように本発明によると、メタル担
体のハニカム体内部の平箔と波箔および外筒とハニカム
体間の界面接合を良好に行え耐久性のあるメタル担体を
製作できる。
体のハニカム体内部の平箔と波箔および外筒とハニカム
体間の界面接合を良好に行え耐久性のあるメタル担体を
製作できる。
【図１】メタル担体の外観の構成図。
【図２】ハニカム体巻取り状態を示す構成図。
【符号の説明】 １ メタル担体 ２ 平箔 ３ 波箔 ４ ハニカム体 ５ 外筒 ６ 巻取り軸 Ａ バックテンションの方向を示す矢印 Ｂ ハニカム体巻取り方向を示す矢印
Claims (4)
- 【請求項１】 耐熱合金性の金属箔の平箔と、同箔をコ
ルゲート加工して形成された波箔を交互に巻回あるいは
積層されたハニカム体と、それを収容する耐熱合金性外
筒よりなる触媒コンバータ用メタル担体の製造法におい
て、金属箔をフェライト系耐熱合金製とし、外筒を２％
未満のＡｌを含有するフェライト系耐熱合金製とし、外
筒材の熱膨張率をハニカム体の熱膨張率よりほぼ等しい
か、あるいは小さくすることを特徴とするメタル担体の
製造法。 - 【請求項２】 ハニカム体の平箔と波箔の接合を拡散接
合、液相拡散接合の内の一種類の接合法で行うことを特
徴とする請求項１記載のメタル担体の製造法。 - 【請求項３】 ハニカム体と外筒間の接合をロウ付け、
拡散接合、液相拡散接合の内の一種類の接合法で行うこ
とを特徴とする請求項１又は２記載のメタル担体の製造
法。 - 【請求項４】 ハニカム体を外筒に圧入し位置決めをし
た後、外筒と共に縮径することを特徴とする請求項１，
２又は３記載のメタル担体の製造法。
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|---|---|---|---|
| JP25614393A JP3333288B2 (ja) | 1993-10-13 | 1993-10-13 | メタル担体 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25614393A JP3333288B2 (ja) | 1993-10-13 | 1993-10-13 | メタル担体 |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07108334A true JPH07108334A (ja) | 1995-04-25 |
| JP3333288B2 JP3333288B2 (ja) | 2002-10-15 |
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ID=17288503
Family Applications (1)
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|---|---|---|---|
| JP25614393A Expired - Fee Related JP3333288B2 (ja) | 1993-10-13 | 1993-10-13 | メタル担体 |
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| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3333288B2 (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0999218A (ja) * | 1995-10-04 | 1997-04-15 | Nippon Steel Corp | 強固な接合強度を有する拡散接合された触媒用メタル担体およびその製造方法 |
| JPH09215932A (ja) * | 1996-02-13 | 1997-08-19 | Nippon Steel Corp | 排気ガス浄化触媒用メタル担体 |
| JP2005186027A (ja) * | 2003-12-26 | 2005-07-14 | Sakura Kogyo Kk | 排ガス触媒装置のコアピース並びにその製造方法並びにその挿着固定方法 |
| WO2005063394A1 (ja) * | 2003-12-26 | 2005-07-14 | Sakura Kogyo Co., Ltd. | 排ガス触媒装置のコアピース並びにその製造方法並びにその挿着固定方法 |
| JP2019090348A (ja) * | 2017-11-13 | 2019-06-13 | 本田技研工業株式会社 | 触媒コンバータ |
-
1993
- 1993-10-13 JP JP25614393A patent/JP3333288B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| JP2019090348A (ja) * | 2017-11-13 | 2019-06-13 | 本田技研工業株式会社 | 触媒コンバータ |
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