JPH07213918A - 触媒用メタルハニカム - Google Patents
触媒用メタルハニカムInfo
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- JPH07213918A JPH07213918A JP6012705A JP1270594A JPH07213918A JP H07213918 A JPH07213918 A JP H07213918A JP 6012705 A JP6012705 A JP 6012705A JP 1270594 A JP1270594 A JP 1270594A JP H07213918 A JPH07213918 A JP H07213918A
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Landscapes
- Exhaust Gas Treatment By Means Of Catalyst (AREA)
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 低コストの触媒用メタルハニカムを提供す
る。 【構成】 ０．１〜０．６％のＮｂを含有し高温で酸化
クロムを主体とする皮膜を表面に生成するフェライト系
ステンレス鋼箔の平板と波板とを相互に拡散接合または
液相接合により接合してなる触媒用メタルハニカム。箔
成分としてはＡｌ：不純物レベル〜０．８％、Ｃ：０．
２％以下、Ｓｉ：１％以下、Ｃｒ：１１〜２５％、選択
成分としてＴｉ，Ｚｒ，Ｖ，Ｍｏ，Ｗを含むことができ
る。 【効果】 製造コストの低い箔材で拡散または液相接合
を促進すると同時に必要な耐酸化性を確保し、組立工程
の単純な拡散または液相接合により低コスト化が実現さ
れる。
る。 【構成】 ０．１〜０．６％のＮｂを含有し高温で酸化
クロムを主体とする皮膜を表面に生成するフェライト系
ステンレス鋼箔の平板と波板とを相互に拡散接合または
液相接合により接合してなる触媒用メタルハニカム。箔
成分としてはＡｌ：不純物レベル〜０．８％、Ｃ：０．
２％以下、Ｓｉ：１％以下、Ｃｒ：１１〜２５％、選択
成分としてＴｉ，Ｚｒ，Ｖ，Ｍｏ，Ｗを含むことができ
る。 【効果】 製造コストの低い箔材で拡散または液相接合
を促進すると同時に必要な耐酸化性を確保し、組立工程
の単純な拡散または液相接合により低コスト化が実現さ
れる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は内燃機関の排気ガス淨化
用の触媒装置や化学プラントの触媒装置に用いられるメ
タルハニカムに関する。
用の触媒装置や化学プラントの触媒装置に用いられるメ
タルハニカムに関する。
【０００２】
【従来の技術】近年内燃機関とりわけ自動車用のガソリ
ンエンジンの排気ガス淨化用の触媒装置にメタルハニカ
ムが用いられるケースが増えてきた。これは従来用いら
れてきたセラミックスハニカムに比べてメタルハニカム
の開孔率が大きいうえ、温度の上下が激しい環境下にお
いてもメタルハニカムは耐久性に優れているなどの利点
があるからである。このメタルハニカムは、耐熱性の優
れたステンレス鋼箔で厚さ５０μｍ程度の平箔と、これ
を波付加工したものを重ね、これらを相互に接合したも
のである。
ンエンジンの排気ガス淨化用の触媒装置にメタルハニカ
ムが用いられるケースが増えてきた。これは従来用いら
れてきたセラミックスハニカムに比べてメタルハニカム
の開孔率が大きいうえ、温度の上下が激しい環境下にお
いてもメタルハニカムは耐久性に優れているなどの利点
があるからである。このメタルハニカムは、耐熱性の優
れたステンレス鋼箔で厚さ５０μｍ程度の平箔と、これ
を波付加工したものを重ね、これらを相互に接合したも
のである。
【０００３】ステンレス鋼箔としては特公昭５８−２３
１３８号公報、特公昭５４−１５０３５号公報、特開昭
５６−９６７２６号公報などに記載されているように、
耐酸化性に優れたＦｅ−Ｃｒ−Ａｌ系合金箔が用いられ
る。これらの箔は高温で表面に酸化アルミニウム皮膜を
生じてきわめて優れた耐酸化性を保持する。また接合方
法としては特開昭６１−１９９５７４号公報の記載にあ
るようなろう付け、特開昭６４−４０１８０号公報の記
載にあるような抵抗溶接、特開昭５４−１３４６２号公
報の記載にあるようなレーザービーム溶接や電子ビーム
溶接など各種のものが用いられている。
１３８号公報、特公昭５４−１５０３５号公報、特開昭
５６−９６７２６号公報などに記載されているように、
耐酸化性に優れたＦｅ−Ｃｒ−Ａｌ系合金箔が用いられ
る。これらの箔は高温で表面に酸化アルミニウム皮膜を
生じてきわめて優れた耐酸化性を保持する。また接合方
法としては特開昭６１−１９９５７４号公報の記載にあ
るようなろう付け、特開昭６４−４０１８０号公報の記
載にあるような抵抗溶接、特開昭５４−１３４６２号公
報の記載にあるようなレーザービーム溶接や電子ビーム
溶接など各種のものが用いられている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ハニカム材として使用
されているＦｅ−Ｃｒ−Ａｌ合金箔例えば２０Ｃｒ−５
Ａｌ鋼箔は耐酸化性は優れているものの、その製造性は
きわめて悪く、製造コストが高い。また実使用環境は最
高でも８００℃程度で使われる場合が多く、この材料の
持つ耐酸化性は過剰品質である場合が多い。また接合方
法もろう付けでは使用するろう材が高価で、これを行う
工程もバインダーの塗布→ろう材の付着→真空熱処理と
複雑を極める。抵抗溶接は生産性の低い製造方法で量産
には向かない。またレーザービーム溶接は溶接装置がき
わめて高価になるなどの欠点を有する。
されているＦｅ−Ｃｒ−Ａｌ合金箔例えば２０Ｃｒ−５
Ａｌ鋼箔は耐酸化性は優れているものの、その製造性は
きわめて悪く、製造コストが高い。また実使用環境は最
高でも８００℃程度で使われる場合が多く、この材料の
持つ耐酸化性は過剰品質である場合が多い。また接合方
法もろう付けでは使用するろう材が高価で、これを行う
工程もバインダーの塗布→ろう材の付着→真空熱処理と
複雑を極める。抵抗溶接は生産性の低い製造方法で量産
には向かない。またレーザービーム溶接は溶接装置がき
わめて高価になるなどの欠点を有する。
【０００５】比較的安価な接合方法として米国特許第４
３００９５６号明細書や特開平１−２７０９４７号公報
の記載に示されている拡散接合の方法もあるが、触媒用
基体として必要な耐酸化性を箔材に確保しようとする
と、用いられる材料が前記のＦｅ−Ｃｒ−Ａｌ系合金で
は、拡散接合を行うための真空熱処理において炉内のわ
ずかな酸素源（ＣＯ，Ｈ2 Ｏ）と反応して箔表面には極
く薄い酸化アルミニウムの皮膜が生じて、１２００℃以
上の高温に加熱してもこれらの皮膜が拡散接合の障害と
なって、接合は局所的かつ不安定なものにならざるを得
ない。また特開平１−２７０９４７号公報に記載のＳＵ
Ｓ４１０Ｌ，同４３０，同４３４等の通常のステンレス
鋼では箔材としての耐酸化性や高温強度が不足して自動
車排ガス用触媒の基材としての耐熱生に欠ける。
３００９５６号明細書や特開平１−２７０９４７号公報
の記載に示されている拡散接合の方法もあるが、触媒用
基体として必要な耐酸化性を箔材に確保しようとする
と、用いられる材料が前記のＦｅ−Ｃｒ−Ａｌ系合金で
は、拡散接合を行うための真空熱処理において炉内のわ
ずかな酸素源（ＣＯ，Ｈ2 Ｏ）と反応して箔表面には極
く薄い酸化アルミニウムの皮膜が生じて、１２００℃以
上の高温に加熱してもこれらの皮膜が拡散接合の障害と
なって、接合は局所的かつ不安定なものにならざるを得
ない。また特開平１−２７０９４７号公報に記載のＳＵ
Ｓ４１０Ｌ，同４３０，同４３４等の通常のステンレス
鋼では箔材としての耐酸化性や高温強度が不足して自動
車排ガス用触媒の基材としての耐熱生に欠ける。
【０００６】本発明は上記したような現状の問題点を解
決すべくなされたもので、Ｃｒ−Ｎｂ系ステンレス鋼箔
を用いて比較的単純な接合方法で安価な触媒用メタルハ
ニカムを提供することを目的とする。
決すべくなされたもので、Ｃｒ−Ｎｂ系ステンレス鋼箔
を用いて比較的単純な接合方法で安価な触媒用メタルハ
ニカムを提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明は上記の目的を達
成すべくなされたもので、その要旨とするところは下記
の通りである。 （１）０．１〜０．６％のＮｂを含有し、高温で酸化ク
ロムを主体とする皮膜を表面に生成するフェライト系ス
テンレス鋼箔の平板と波板とを相互に拡散接合または液
相接合により接合してなる触媒用メタルハニカム。 （２）フェライト系ステンレス鋼箔のＡｌの含有量が不
純物レベル〜０．８％であって、高温で酸化アルミニウ
ム皮膜を作らないことを特徴とする前項（１）記載の触
媒用メタルハニカム。 （３）ステンレス鋼箔の化学組成が重量比で、Ｃ ：
０．２％以下、Ｓｉ：１％以下、Ｃｒ：１１〜２５％、
Ａｌ：不純物レベル〜０．８％、残部がＦｅおよび不可
避不純物よりなる前項（１）記載の触媒用メタルハニカ
ム。 （４）ステンレス鋼箔の化学組成が重量比でＣ ：０．
２％以下、Ｓｉ：１％以下、Ｃｒ：１１〜２５％、Ａ
ｌ：不純物レベル〜０．８％、およびＹを含む希土類元
素の１種または２種以上を合計で０．０１〜０．２％含
み、残部がＦｅおよび不可避不純物よりなる前項（１）
記載の触媒用メタルハニカム。 （５）ステンレス鋼箔の化学組成が重量比で、Ｃ ：
０．２％以下、Ｓｉ：１％以下、Ｃｒ：１１〜２５％、
Ａｌ：不純物レベル〜０．８％、更にＴｉ：０．０５〜
０．５％、Ｚｒ：０．０５〜０．５％、Ｖ ：０．０３
〜０．５％、Ｍｏ：０．３〜３％、Ｗ ：０．５〜３％
のいずれか１種または２種以上を含み、残部がＦｅおよ
び不可避不純物よりなる前項（１）記載の触媒用メタル
ハニカム。 （６）ステンレス鋼箔の化学組成が重量比でＣ ：０．
２％以下、Ｓｉ：１％以下、Ｃｒ：１１〜２５％、Ａ
ｌ：不純物レベル〜０．８％、Ｙを含む希土類元素の１
種または２種以上を合計で０．０１〜０．２％含み、更
にＴｉ：０．０５〜０．５％、Ｚｒ：０．０５〜０．５
％、Ｖ ：０．０３〜０．５％、Ｍｏ：０．３〜３％、
Ｗ ：０．５〜３％のいずれか１種または２種以上を含
み、残部がＦｅおよび不可避不純物よりなることを特徴
とする請求項１記載の触媒用メタルハニカムである。
成すべくなされたもので、その要旨とするところは下記
の通りである。 （１）０．１〜０．６％のＮｂを含有し、高温で酸化ク
ロムを主体とする皮膜を表面に生成するフェライト系ス
テンレス鋼箔の平板と波板とを相互に拡散接合または液
相接合により接合してなる触媒用メタルハニカム。 （２）フェライト系ステンレス鋼箔のＡｌの含有量が不
純物レベル〜０．８％であって、高温で酸化アルミニウ
ム皮膜を作らないことを特徴とする前項（１）記載の触
媒用メタルハニカム。 （３）ステンレス鋼箔の化学組成が重量比で、Ｃ ：
０．２％以下、Ｓｉ：１％以下、Ｃｒ：１１〜２５％、
Ａｌ：不純物レベル〜０．８％、残部がＦｅおよび不可
避不純物よりなる前項（１）記載の触媒用メタルハニカ
ム。 （４）ステンレス鋼箔の化学組成が重量比でＣ ：０．
２％以下、Ｓｉ：１％以下、Ｃｒ：１１〜２５％、Ａ
ｌ：不純物レベル〜０．８％、およびＹを含む希土類元
素の１種または２種以上を合計で０．０１〜０．２％含
み、残部がＦｅおよび不可避不純物よりなる前項（１）
記載の触媒用メタルハニカム。 （５）ステンレス鋼箔の化学組成が重量比で、Ｃ ：
０．２％以下、Ｓｉ：１％以下、Ｃｒ：１１〜２５％、
Ａｌ：不純物レベル〜０．８％、更にＴｉ：０．０５〜
０．５％、Ｚｒ：０．０５〜０．５％、Ｖ ：０．０３
〜０．５％、Ｍｏ：０．３〜３％、Ｗ ：０．５〜３％
のいずれか１種または２種以上を含み、残部がＦｅおよ
び不可避不純物よりなる前項（１）記載の触媒用メタル
ハニカム。 （６）ステンレス鋼箔の化学組成が重量比でＣ ：０．
２％以下、Ｓｉ：１％以下、Ｃｒ：１１〜２５％、Ａ
ｌ：不純物レベル〜０．８％、Ｙを含む希土類元素の１
種または２種以上を合計で０．０１〜０．２％含み、更
にＴｉ：０．０５〜０．５％、Ｚｒ：０．０５〜０．５
％、Ｖ ：０．０３〜０．５％、Ｍｏ：０．３〜３％、
Ｗ ：０．５〜３％のいずれか１種または２種以上を含
み、残部がＦｅおよび不可避不純物よりなることを特徴
とする請求項１記載の触媒用メタルハニカムである。
【０００８】本発明者らは先に特願平５−２４５１７号
において、箔材に必要な耐酸化性を維持しながら拡散〜
液相接合性を向上させるためにＡｌを低く限定したうえ
１％超〜３．５％のＳｉを添加することを提案したが、
その後の研究によりＳｉを１％以下にしてもＮｂを０．
１〜０．６％添加すれば必要な耐酸化性を維持しながら
拡散〜液相接合性を向上させ得ることを知見して本発明
をなしたものである。すなわち、本発明はメタルハニカ
ムの箔材として、０．１〜０．６％のＮｂを含有するス
テンレス鋼箔を用いることにより拡散または液相接合を
容易にすると同時に必要な耐酸化性を確保し、且つ比較
的工程の単純な拡散または液相接合を用いる際に障害と
なるアルミナ皮膜が生じないようにＡｌ含有量を０．８
％以下に抑えることにより、拡散または液相接合をより
低い温度で円滑に行わしめるものである。しかして本発
明はＦｅ−Ｃｒ−Ａｌ合金系ステンレス鋼箔よりはるか
に製造性の良いＣｒ−Ｎｂ系のステンレス鋼箔を用い
て、比較的工程の単純な拡散または液相接合をより低温
で行わしめることが可能であり、低コストのメタルハニ
カムを提供するものである。
において、箔材に必要な耐酸化性を維持しながら拡散〜
液相接合性を向上させるためにＡｌを低く限定したうえ
１％超〜３．５％のＳｉを添加することを提案したが、
その後の研究によりＳｉを１％以下にしてもＮｂを０．
１〜０．６％添加すれば必要な耐酸化性を維持しながら
拡散〜液相接合性を向上させ得ることを知見して本発明
をなしたものである。すなわち、本発明はメタルハニカ
ムの箔材として、０．１〜０．６％のＮｂを含有するス
テンレス鋼箔を用いることにより拡散または液相接合を
容易にすると同時に必要な耐酸化性を確保し、且つ比較
的工程の単純な拡散または液相接合を用いる際に障害と
なるアルミナ皮膜が生じないようにＡｌ含有量を０．８
％以下に抑えることにより、拡散または液相接合をより
低い温度で円滑に行わしめるものである。しかして本発
明はＦｅ−Ｃｒ−Ａｌ合金系ステンレス鋼箔よりはるか
に製造性の良いＣｒ−Ｎｂ系のステンレス鋼箔を用い
て、比較的工程の単純な拡散または液相接合をより低温
で行わしめることが可能であり、低コストのメタルハニ
カムを提供するものである。
【０００９】次に本発明においてハニカムのステンレス
鋼箔の成分を限定した理由を述べる。ＮｂはＡｌやＳｉ
を高位に含まないフェライト系ステンレス口において、
その耐酸化性を補強し、また高温強度を高めてハニカム
の耐熱疲労性を改善すると同時にアルミを低位に含有す
る鋼材でも酸化アルミニウム皮膜の形成を阻害して拡散
接合を容易にする。しかしながら０．１％未満ではそれ
らの添加効果が不足し、また０．６％超では材質が劣化
するので添加量を０．１〜０．６％とした。Ｓｉは不可
避的に含有される元素で高めに添加すれば鋼材の耐酸化
性を向上させ、酸化アルミニウム皮膜の形成を阻害する
効果があるので拡散接合を容易にするが、本発明におい
てはＮｂがこの役割を担っているのでＳｉの範囲を１％
以下とした。但しＣｒが１８％以下の場合は箔の耐酸化
性を補強するためにＳｉ含有量を０．６％以上にするの
が望ましい。
鋼箔の成分を限定した理由を述べる。ＮｂはＡｌやＳｉ
を高位に含まないフェライト系ステンレス口において、
その耐酸化性を補強し、また高温強度を高めてハニカム
の耐熱疲労性を改善すると同時にアルミを低位に含有す
る鋼材でも酸化アルミニウム皮膜の形成を阻害して拡散
接合を容易にする。しかしながら０．１％未満ではそれ
らの添加効果が不足し、また０．６％超では材質が劣化
するので添加量を０．１〜０．６％とした。Ｓｉは不可
避的に含有される元素で高めに添加すれば鋼材の耐酸化
性を向上させ、酸化アルミニウム皮膜の形成を阻害する
効果があるので拡散接合を容易にするが、本発明におい
てはＮｂがこの役割を担っているのでＳｉの範囲を１％
以下とした。但しＣｒが１８％以下の場合は箔の耐酸化
性を補強するためにＳｉ含有量を０．６％以上にするの
が望ましい。
【００１０】ＡｌはＣｒ系ステンレス鋼に１％も添加す
ると高温で酸化アルミニウムの保護性の皮膜を形成して
耐酸化性は向上するものの、本発明においては拡散また
は液相接合の妨げとなるため排除する。但し箔材の変態
点を使用温度より高温側にずらすために酸化アルミニウ
ム皮膜を作らない範囲内ですなわち０．８％以下のＡｌ
を添加することができる。
ると高温で酸化アルミニウムの保護性の皮膜を形成して
耐酸化性は向上するものの、本発明においては拡散また
は液相接合の妨げとなるため排除する。但し箔材の変態
点を使用温度より高温側にずらすために酸化アルミニウ
ム皮膜を作らない範囲内ですなわち０．８％以下のＡｌ
を添加することができる。
【００１１】Ｃは箔材融点を下げて拡散または液相接合
を容易にするが、過剰に添加すると材質を劣化させるの
で上限を０．２％とした。Ｃｒはステンレス鋼の耐酸化
性を維持する基本的な元素で、１１％未満では耐酸化性
が不足し、２５％超では材質を硬くして製造性が悪くな
るので１１〜２５％とした。
を容易にするが、過剰に添加すると材質を劣化させるの
で上限を０．２％とした。Ｃｒはステンレス鋼の耐酸化
性を維持する基本的な元素で、１１％未満では耐酸化性
が不足し、２５％超では材質を硬くして製造性が悪くな
るので１１〜２５％とした。
【００１２】Ｙを含む希土類元素は箔材の耐酸化性を改
善するので、本発明においては必要に応じて添加する。
但しその１種または２種以上の合計で０．０１％未満で
は効果がなく、０．２％超では材料に疵をもたらすため
０．０１〜０．２％とした。Ｔｉ，Ｚｒ，Ｖ，Ｍｏ，Ｗ
は夫々箔材の高温強度を改善するので、必要に応じて添
加する。夫々の下限値未満では添加効果が不充分で、上
限を超えると材質が硬くなり、製造性も悪くなる。また
ジーゼル用の触媒では硫酸露点腐食がハニカムに生じる
場合があり、この場合はＭｏを１％以上添加すると耐露
点腐食性が向上する。
善するので、本発明においては必要に応じて添加する。
但しその１種または２種以上の合計で０．０１％未満で
は効果がなく、０．２％超では材料に疵をもたらすため
０．０１〜０．２％とした。Ｔｉ，Ｚｒ，Ｖ，Ｍｏ，Ｗ
は夫々箔材の高温強度を改善するので、必要に応じて添
加する。夫々の下限値未満では添加効果が不充分で、上
限を超えると材質が硬くなり、製造性も悪くなる。また
ジーゼル用の触媒では硫酸露点腐食がハニカムに生じる
場合があり、この場合はＭｏを１％以上添加すると耐露
点腐食性が向上する。
【００１３】表１に本発明ハニカムに使用し得る箔材組
成の例を挙げた。本発明に使用される箔材の化学組成の
うち、Ｍｎ，Ｐ，Ｓについては特に規定していないが、
これらは通常のステンレス鋼に含有されるレベルであれ
ば問題はない。
成の例を挙げた。本発明に使用される箔材の化学組成の
うち、Ｍｎ，Ｐ，Ｓについては特に規定していないが、
これらは通常のステンレス鋼に含有されるレベルであれ
ば問題はない。
【００１４】
【表１】
【００１５】また本発明でいう拡散接合とは、波箔の頂
部と平箔の接触面が固相のまま相互拡散を生じて接合す
るものである。また本発明でいう液相接合とは、上記の
接触面に塗布されたグラファイト粉などの融点降下剤に
より両表面が液相となり接合するものである。
部と平箔の接触面が固相のまま相互拡散を生じて接合す
るものである。また本発明でいう液相接合とは、上記の
接触面に塗布されたグラファイト粉などの融点降下剤に
より両表面が液相となり接合するものである。
【００１６】
〔実施例−１〕表１のＡ，Ｃ，Ｆ，Ｐの化学組成よりな
る５０μｍ厚の箔を夫々作成し、一部を波付加工して波
箔を得、平箔と重ねて巻回して外径９７mmφ、長さ１０
０mmのハニカムを作成した。更に外筒として１９％Ｃｒ
鋼の厚さ１．５mmのステンレス鋼板で外径１００mmφ、
長さ１００mmの円筒を作り、この中に前記のハニカムを
挿入した。これを真空中で１２００℃×３０分間の熱処
理を行い、外筒とハニカム最外周、ハニカム内の波板と
平板を相互に拡散接合させた。この際ハニカム内の全領
域にわたって波箔と平箔が接合されると、エンジンで使
用中に熱疲労破壊を生じ易いため、図１の断面図で模式
的に示すように、ハニカム体の斜線で示した部分３につ
いてはハニカムに巻回するときにチタニアを主成分とす
る拡散ストップ材を塗布して、この部分については拡散
接合が生じないようにした。図中１は、ハニカム体を収
納した外筒、２はハニカム体の接合する領域を示す。比
較例としてＳＵＳ４３０（１６％Ｃｒ鋼）の５０μｍ厚
の箔材を使用して前記のものと同様にしてハニカムを外
筒に挿入して真空熱処理を行った。
る５０μｍ厚の箔を夫々作成し、一部を波付加工して波
箔を得、平箔と重ねて巻回して外径９７mmφ、長さ１０
０mmのハニカムを作成した。更に外筒として１９％Ｃｒ
鋼の厚さ１．５mmのステンレス鋼板で外径１００mmφ、
長さ１００mmの円筒を作り、この中に前記のハニカムを
挿入した。これを真空中で１２００℃×３０分間の熱処
理を行い、外筒とハニカム最外周、ハニカム内の波板と
平板を相互に拡散接合させた。この際ハニカム内の全領
域にわたって波箔と平箔が接合されると、エンジンで使
用中に熱疲労破壊を生じ易いため、図１の断面図で模式
的に示すように、ハニカム体の斜線で示した部分３につ
いてはハニカムに巻回するときにチタニアを主成分とす
る拡散ストップ材を塗布して、この部分については拡散
接合が生じないようにした。図中１は、ハニカム体を収
納した外筒、２はハニカム体の接合する領域を示す。比
較例としてＳＵＳ４３０（１６％Ｃｒ鋼）の５０μｍ厚
の箔材を使用して前記のものと同様にしてハニカムを外
筒に挿入して真空熱処理を行った。
【００１７】これら２種の金属基体を排気容量２０００
cc、４気筒のエンジンのエキゾーストパイプの途中に装
着して、５０００mpm で全負荷運転して８００℃×１０
分加熱・エンジン停止２０分冷却の冷熱試験を９００回
行った。その結果表１のＡ，Ｃ，Ｆ，Ｐの箔を使用した
ものでは９００回の冷熱試験後も特に異常はみられなか
ったのに対し、２０Ｃｒ−５Ａｌの箔を用いた比較例の
ものでは冷熱６００回の点検時にハニカムの中央部の３
分の２程度が排ガスの出側にズレを生じていた。調査の
結果、前者のハニカムでは波箔の頂点と平箔は確実に拡
散接合しており、接合は面状に広がりを有していたが、
後者のものでは接合はまばらにしか行われておらず、し
かも接合している部分でも点状の接合しか行われていな
かった。すなわち２０Ｃｒ−５Ａｌの箔では真空熱処理
中に酸化アルミニウムの皮膜が生じて、拡散接合が充分
に行われなかったことを示している。
cc、４気筒のエンジンのエキゾーストパイプの途中に装
着して、５０００mpm で全負荷運転して８００℃×１０
分加熱・エンジン停止２０分冷却の冷熱試験を９００回
行った。その結果表１のＡ，Ｃ，Ｆ，Ｐの箔を使用した
ものでは９００回の冷熱試験後も特に異常はみられなか
ったのに対し、２０Ｃｒ−５Ａｌの箔を用いた比較例の
ものでは冷熱６００回の点検時にハニカムの中央部の３
分の２程度が排ガスの出側にズレを生じていた。調査の
結果、前者のハニカムでは波箔の頂点と平箔は確実に拡
散接合しており、接合は面状に広がりを有していたが、
後者のものでは接合はまばらにしか行われておらず、し
かも接合している部分でも点状の接合しか行われていな
かった。すなわち２０Ｃｒ−５Ａｌの箔では真空熱処理
中に酸化アルミニウムの皮膜が生じて、拡散接合が充分
に行われなかったことを示している。
【００１８】〔実施例−２〕表１のＡ，Ｃ，Ｍ，Ｏの化
学組成の５０μｍ厚の箔を作成し、実施例−１と同様に
して金属基体を作成した。但し、この場合は接合すべき
波箔の頂点にはグラファイト粉をペースト状にして塗布
し、真空熱処理は１１５０℃で行った。同時に熱処理し
た調査用のハニカムを調べたところ、グラファイト粉を
塗布したところでは箔表面が溶融して液相接合が行われ
ていた。比較例としてＳＵＳ４３０（１６％Ｃｒ鋼）の
５０μｍ厚の箔を作成し、前記と同様にして金属基体を
作成した。
学組成の５０μｍ厚の箔を作成し、実施例−１と同様に
して金属基体を作成した。但し、この場合は接合すべき
波箔の頂点にはグラファイト粉をペースト状にして塗布
し、真空熱処理は１１５０℃で行った。同時に熱処理し
た調査用のハニカムを調べたところ、グラファイト粉を
塗布したところでは箔表面が溶融して液相接合が行われ
ていた。比較例としてＳＵＳ４３０（１６％Ｃｒ鋼）の
５０μｍ厚の箔を作成し、前記と同様にして金属基体を
作成した。
【００１９】これら２種の金属基体を実施例−１と同様
にしてエンジンベンチによる冷熱試験を行った。その結
果前者の金属基体は冷熱９００回後も特段の異常はみと
められなかったが、後者のものでは、冷熱６００回の点
検時に排ガスの入側のハニカム面の箔が部分的に黒変し
て一部が欠けて消失していたので試験を中止した。調査
の結果、後者の金属基体のハニカムでは拡散接合は充分
に行われていたが、ハニカムの内部がかなり酸化されて
一部に空洞が生じていた。すなわちＳＵＳ４３０の箔で
は耐酸化性が不足であることを示している。
にしてエンジンベンチによる冷熱試験を行った。その結
果前者の金属基体は冷熱９００回後も特段の異常はみと
められなかったが、後者のものでは、冷熱６００回の点
検時に排ガスの入側のハニカム面の箔が部分的に黒変し
て一部が欠けて消失していたので試験を中止した。調査
の結果、後者の金属基体のハニカムでは拡散接合は充分
に行われていたが、ハニカムの内部がかなり酸化されて
一部に空洞が生じていた。すなわちＳＵＳ４３０の箔で
は耐酸化性が不足であることを示している。
【００２０】
【発明の効果】上記の実施例が示す通り、本発明は比較
的安価な箔材を用いて単純な接合方法により低コストの
触媒用ハニカムを提供するもので、公害対策技術に寄与
するところ大である。
的安価な箔材を用いて単純な接合方法により低コストの
触媒用ハニカムを提供するもので、公害対策技術に寄与
するところ大である。
【図１】本発明を実施するための金属基体の接合構造の
例を模式的に示す断面図。
例を模式的に示す断面図。
１ 外筒 ２ ハニカムの接合する領域 ３ ハニカムの接合しない領域
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成６年７月２７日
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正内容】
【特許請求の範囲】
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００５
【補正方法】変更
【補正内容】
【０００５】比較的安価な接合方法として米国特許第４
３００９５６号明細書や特開平１−２７０９４７号公報
の記載に示されている拡散接合の方法もあるが、触媒用
基体として必要な耐酸化性を箔材に確保しようとする
と、用いられる材料が前記のＦｅ−Ｃｒ−Ａｌ系合金で
は、拡散接合を行うための真空熱処理において炉内のわ
ずかな酸素源（ＣＯ，Ｈ2 Ｏ）と反応して箔表面には極
く薄い酸化アルミニウムの皮膜が生じて、１２００℃以
上の高温に加熱してもこれらの皮膜が拡散接合の障害と
なって、接合は局所的かつ不安定なものにならざるを得
ない。また特開平１−２７０９４７号公報に記載のＳＵ
Ｓ４１０Ｌ，同４３０，同４３４等の通常のステンレス
鋼では箔材としての耐酸化性や高温強度が不足して自動
車排ガス用触媒の基材としての耐熱性に欠ける。
３００９５６号明細書や特開平１−２７０９４７号公報
の記載に示されている拡散接合の方法もあるが、触媒用
基体として必要な耐酸化性を箔材に確保しようとする
と、用いられる材料が前記のＦｅ−Ｃｒ−Ａｌ系合金で
は、拡散接合を行うための真空熱処理において炉内のわ
ずかな酸素源（ＣＯ，Ｈ2 Ｏ）と反応して箔表面には極
く薄い酸化アルミニウムの皮膜が生じて、１２００℃以
上の高温に加熱してもこれらの皮膜が拡散接合の障害と
なって、接合は局所的かつ不安定なものにならざるを得
ない。また特開平１−２７０９４７号公報に記載のＳＵ
Ｓ４１０Ｌ，同４３０，同４３４等の通常のステンレス
鋼では箔材としての耐酸化性や高温強度が不足して自動
車排ガス用触媒の基材としての耐熱性に欠ける。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００７
【補正方法】変更
【補正内容】
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明は上記の目的を達
成すべくなされたもので、その要旨とするところは下記
の通りである。 （１）０．１〜０．６％のＮｂを含有し、高温で酸化ク
ロムを主体とする皮膜を表面に生成するフェライト系ス
テンレス鋼箔の平板と波板とを相互に拡散接合または液
相接合により接合してなる触媒用メタルハニカム。 （２）フェライト系ステンレス鋼箔のＡｌの含有量が不
純物レベル〜０．８％であって、高温で酸化アルミニウ
ム皮膜を作らないことを特徴とする前項（１）記載の触
媒用メタルハニカム。 （３）ステンレス鋼箔の化学組成が重量比で、Ｃ ：
０．２％以下、Ｓｉ：１％以下、Ｃｒ：１１〜２５％、
Ａｌ：不純物レベル〜０．８％、Ｎｂ：０．１〜０．６
％、残部がＦｅおよび不可避不純物よりなる前項（１）
記載の触媒用メタルハニカム。 （４）ステンレス鋼箔の化学組成が重量比でＣ ：０．
２％以下、Ｓｉ：１％以下、Ｃｒ：１１〜２５％、Ｎ
ｂ：０．１〜０．６％、Ａｌ：不純物レベル〜０．８
％、およびＹを含む希土類元素の１種または２種以上を
合計で０．０１〜０．２％含み、残部がＦｅおよび不可
避不純物よりなる前項（１）記載の触媒用メタルハニカ
ム。 （５）ステンレス鋼箔の化学組成が重量比で、Ｃ ：
０．２％以下、Ｓｉ：１％以下、Ｃｒ：１１〜２５％、
Ｎｂ：０．１〜０．６％、Ａｌ：不純物レベル〜０．８
％、更にＴｉ：０．０５〜０．５％、Ｚｒ：０．０５〜
０．５％、Ｖ ：０．０３〜０．５％、Ｍｏ：０．３〜
３％、Ｗ ：０．５〜３％のいずれか１種または２種以
上を含み、残部がＦｅおよび不可避不純物よりなる前項
（１）記載の触媒用メタルハニカム。 （６）ステンレス鋼箔の化学組成が重量比でＣ ：０．
２％以下、Ｓｉ：１％以下、Ｃｒ：１１〜２５％、Ｎ
ｂ：０．１〜０．６％、Ａｌ：不純物レベル〜０．８
％、Ｙを含む希土類元素の１種または２種以上を合計で
０．０１〜０．２％含み、更にＴｉ：０．０５〜０．５
％、Ｚｒ：０．０５〜０．５％、Ｖ ：０．０３〜０．
５％、Ｍｏ：０．３〜３％、Ｗ ：０．５〜３％のいず
れか１種または２種以上を含み、残部がＦｅおよび不可
避不純物よりなることを特徴とする請求項１記載の触媒
用メタルハニカムである。
成すべくなされたもので、その要旨とするところは下記
の通りである。 （１）０．１〜０．６％のＮｂを含有し、高温で酸化ク
ロムを主体とする皮膜を表面に生成するフェライト系ス
テンレス鋼箔の平板と波板とを相互に拡散接合または液
相接合により接合してなる触媒用メタルハニカム。 （２）フェライト系ステンレス鋼箔のＡｌの含有量が不
純物レベル〜０．８％であって、高温で酸化アルミニウ
ム皮膜を作らないことを特徴とする前項（１）記載の触
媒用メタルハニカム。 （３）ステンレス鋼箔の化学組成が重量比で、Ｃ ：
０．２％以下、Ｓｉ：１％以下、Ｃｒ：１１〜２５％、
Ａｌ：不純物レベル〜０．８％、Ｎｂ：０．１〜０．６
％、残部がＦｅおよび不可避不純物よりなる前項（１）
記載の触媒用メタルハニカム。 （４）ステンレス鋼箔の化学組成が重量比でＣ ：０．
２％以下、Ｓｉ：１％以下、Ｃｒ：１１〜２５％、Ｎ
ｂ：０．１〜０．６％、Ａｌ：不純物レベル〜０．８
％、およびＹを含む希土類元素の１種または２種以上を
合計で０．０１〜０．２％含み、残部がＦｅおよび不可
避不純物よりなる前項（１）記載の触媒用メタルハニカ
ム。 （５）ステンレス鋼箔の化学組成が重量比で、Ｃ ：
０．２％以下、Ｓｉ：１％以下、Ｃｒ：１１〜２５％、
Ｎｂ：０．１〜０．６％、Ａｌ：不純物レベル〜０．８
％、更にＴｉ：０．０５〜０．５％、Ｚｒ：０．０５〜
０．５％、Ｖ ：０．０３〜０．５％、Ｍｏ：０．３〜
３％、Ｗ ：０．５〜３％のいずれか１種または２種以
上を含み、残部がＦｅおよび不可避不純物よりなる前項
（１）記載の触媒用メタルハニカム。 （６）ステンレス鋼箔の化学組成が重量比でＣ ：０．
２％以下、Ｓｉ：１％以下、Ｃｒ：１１〜２５％、Ｎ
ｂ：０．１〜０．６％、Ａｌ：不純物レベル〜０．８
％、Ｙを含む希土類元素の１種または２種以上を合計で
０．０１〜０．２％含み、更にＴｉ：０．０５〜０．５
％、Ｚｒ：０．０５〜０．５％、Ｖ ：０．０３〜０．
５％、Ｍｏ：０．３〜３％、Ｗ ：０．５〜３％のいず
れか１種または２種以上を含み、残部がＦｅおよび不可
避不純物よりなることを特徴とする請求項１記載の触媒
用メタルハニカムである。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】変更
【補正内容】
【０００９】次に本発明においてハニカムのステンレス
鋼箔の成分を限定した理由を述べる。ＮｂはＡｌやＳｉ
を高位に含まないフェライト系ステンレス鋼において、
その耐酸化性を補強し、また高温強度を高めてハニカム
の耐熱疲労性を改善すると同時にアルミを低位に含有す
る鋼材でも酸化アルミニウム皮膜の形成を阻害して拡散
接合を容易にする。しかしながら０．１％未満ではそれ
らの添加効果が不足し、また０．６％超では材質が劣化
するので添加量を０．１〜０．６％とした。Ｓｉは不可
避的に含有される元素で高めに添加すれば鋼材の耐酸化
性を向上させ、酸化アルミニウム皮膜の形成を阻害する
効果があるので拡散接合を容易にするが、本発明におい
てはＮｂがこの役割を担っているのでＳｉの範囲を１％
以下とした。但しＣｒが１８％以下の場合は箔の耐酸化
性を補強するためにＳｉ含有量を０．６％以上にするの
が望ましい。
鋼箔の成分を限定した理由を述べる。ＮｂはＡｌやＳｉ
を高位に含まないフェライト系ステンレス鋼において、
その耐酸化性を補強し、また高温強度を高めてハニカム
の耐熱疲労性を改善すると同時にアルミを低位に含有す
る鋼材でも酸化アルミニウム皮膜の形成を阻害して拡散
接合を容易にする。しかしながら０．１％未満ではそれ
らの添加効果が不足し、また０．６％超では材質が劣化
するので添加量を０．１〜０．６％とした。Ｓｉは不可
避的に含有される元素で高めに添加すれば鋼材の耐酸化
性を向上させ、酸化アルミニウム皮膜の形成を阻害する
効果があるので拡散接合を容易にするが、本発明におい
てはＮｂがこの役割を担っているのでＳｉの範囲を１％
以下とした。但しＣｒが１８％以下の場合は箔の耐酸化
性を補強するためにＳｉ含有量を０．６％以上にするの
が望ましい。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｃ２２Ｃ 38/00 ３０２ Ｚ 38/26 (72)発明者 石川 泰 愛知県東海市東海町５−３ 新日本製鐵株 式会社名古屋製鐵所内 (72)発明者 中川 俊和 愛知県東海市東海町５−３ 新日本製鐵株 式会社名古屋製鐵所内 (72)発明者 八代 正男 愛知県東海市東海町５−３ 新日本製鐵株 式会社名古屋製鐵所内
Claims (6)
- 【請求項１】 ０．１〜０．６％のＮｂを含有し高温で
酸化クロムを主体とする皮膜を表面に生成するフェライ
ト系ステンレス鋼箔の平板と波板とを相互に拡散接合ま
たは液相接合により接合してなることを特徴とする触媒
用メタルハニカム。 - 【請求項２】 フェライト系ステンレス鋼箔のＡｌの含
有量が不純物レベル〜０．８％であって、高温で酸化ア
ルミニウム皮膜を作らないことを特徴とする請求項１記
載の触媒用メタルハニカム。 - 【請求項３】 ステンレス鋼箔の化学組成が、重量比で Ｃ ：０．２％以下、 Ｓｉ：１％以下、 Ｃｒ：１１〜２５％、 Ａｌ：不純物レベル〜０．８％、 残部がＦｅおよび不可避不純物よりなることを特徴とす
る請求項１記載の触媒用メタルハニカム。 - 【請求項４】 ステンレス鋼箔の化学組成が、重量比で Ｃ ：０．２％以下、 Ｓｉ：１％以下、 Ｃｒ：１１〜２５％、 Ａｌ：不純物レベル〜０．８％、 およびＹを含む希土類元素の１種または２種以上を合計
で０．０１〜０．２％含み、残部がＦｅおよび不可避不
純物よりなることを特徴とする請求項１記載の触媒用メ
タルハニカム。 - 【請求項５】 ステンレス鋼箔の化学組成が、重量比で Ｃ ：０．２％以下、 Ｓｉ：１％以下、 Ｃｒ：１１〜２５％、 Ａｌ：不純物レベル〜０．８％、 更に Ｔｉ：０．０５〜０．５％、 Ｚｒ：０．０５〜０．５％、 Ｖ ：０．０３〜０．５％、 Ｍｏ：０．３〜３％、 Ｗ ：０．５〜３％のいずれか１種または２種以上 を含み、残部がＦｅおよび不可避不純物よりなることを
特徴とする請求項１記載の触媒用メタルハニカム。 - 【請求項６】 ステンレス鋼箔の化学組成が、重量比で Ｃ ：０．２％以下、 Ｓｉ：１％以下、 Ｃｒ：１１〜２５％、 Ａｌ：不純物レベル〜０．８％、 Ｙを含む希土類元素の１種または２種以上を合計で０．
０１〜０．２％含み、更に Ｔｉ：０．０５〜０．５％、 Ｚｒ：０．０５〜０．５％、 Ｖ ：０．０３〜０．５％、 Ｍｏ：０．３〜３％、 Ｗ ：０．５〜３％のいずれか１種または２種以上 を含み、残部がＦｅおよび不可避不純物よりなることを
特徴とする請求項１記載の触媒用メタルハニカム。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP01270594A JP3238561B2 (ja) | 1994-02-04 | 1994-02-04 | 触媒用メタルハニカム |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP01270594A JP3238561B2 (ja) | 1994-02-04 | 1994-02-04 | 触媒用メタルハニカム |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07213918A true JPH07213918A (ja) | 1995-08-15 |
| JP3238561B2 JP3238561B2 (ja) | 2001-12-17 |
Family
ID=11812834
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP01270594A Expired - Fee Related JP3238561B2 (ja) | 1994-02-04 | 1994-02-04 | 触媒用メタルハニカム |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3238561B2 (ja) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007275831A (ja) * | 2006-04-11 | 2007-10-25 | Nippon Steel Materials Co Ltd | 耐冷熱耐久性に優れた触媒担持用メタル基材 |
| WO2013114833A1 (ja) | 2012-01-30 | 2013-08-08 | Ｊｆｅスチール株式会社 | フェライト系ステンレス箔 |
| JP2013204149A (ja) * | 2012-03-29 | 2013-10-07 | Nisshin Steel Co Ltd | 拡散接合用フェライト系ステンレス鋼材および拡散接合製品の製造方法 |
| WO2014184890A1 (ja) | 2013-05-15 | 2014-11-20 | 日新製鋼株式会社 | ステンレス鋼拡散接合製品の製造方法 |
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