JPH08112532A - 排気ガス浄化触媒用金属基体およびその製造方法 - Google Patents
排気ガス浄化触媒用金属基体およびその製造方法Info
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- JPH08112532A JPH08112532A JP6274313A JP27431394A JPH08112532A JP H08112532 A JPH08112532 A JP H08112532A JP 6274313 A JP6274313 A JP 6274313A JP 27431394 A JP27431394 A JP 27431394A JP H08112532 A JPH08112532 A JP H08112532A
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Landscapes
- Exhaust Gas Treatment By Means Of Catalyst (AREA)
- Pressure Welding/Diffusion-Bonding (AREA)
- Catalysts (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 低コストメタル担体を提供することを目的と
する。 【構成】 ハニカム内の波板／平板、ハニカム／外筒が
ＣｒとＡｌの富化拡散層で接合され、富化されたＣｒ量
が２％以上かつＣｒ＋Ａｌが１２〜３０％である排気ガ
ス浄化触媒用金属ハニカム。また鉄基ハニカム又はこれ
と外筒をＣｒがＡｌの２倍以上である複合拡散剤のなか
に埋没させ、８００〜１１００℃で４〜２０時間、無酸
化雰囲気中で熱処理する製造方法。場合によっては富化
拡散層にＴｉ，Ｎｂ，Ｚｒ，Ｙを含むＲＥＭを加える。
またハニカム最外周を一部波板、一部平板として部分接
合をする。また金属酸化物を一部に付着させて部分接合
をする。 【効果】 普通鋼〜低級ステンレス鋼を素材にして高性
能メタル担体を低コストで提供する。
する。 【構成】 ハニカム内の波板／平板、ハニカム／外筒が
ＣｒとＡｌの富化拡散層で接合され、富化されたＣｒ量
が２％以上かつＣｒ＋Ａｌが１２〜３０％である排気ガ
ス浄化触媒用金属ハニカム。また鉄基ハニカム又はこれ
と外筒をＣｒがＡｌの２倍以上である複合拡散剤のなか
に埋没させ、８００〜１１００℃で４〜２０時間、無酸
化雰囲気中で熱処理する製造方法。場合によっては富化
拡散層にＴｉ，Ｎｂ，Ｚｒ，Ｙを含むＲＥＭを加える。
またハニカム最外周を一部波板、一部平板として部分接
合をする。また金属酸化物を一部に付着させて部分接合
をする。 【効果】 普通鋼〜低級ステンレス鋼を素材にして高性
能メタル担体を低コストで提供する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は工場、自家発電機、ボイ
ラーや自動車等から排出される排気ガスを浄化するのに
使用される触媒装置に用いられる金属基体およびその製
造方法に関するものである。
ラーや自動車等から排出される排気ガスを浄化するのに
使用される触媒装置に用いられる金属基体およびその製
造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】排気ガス浄化用のメタル担体として、耐
熱金属からなる平板と波板とを交互に積層し、あるいは
重ねた後巻回したハニカム体を外筒に収納したものが種
々開発され、すでに一部実用化されている。そして前記
平板と波板間、およびハニカム体外周面と外筒内表面と
の接合手段としてロウ材によるものが一般的であるが、
これ以外に例えば特公昭５６−４１２９８号公報や特開
平２−８６８４８号公報に開示されるように、Ａｌを拡
散浸透めっきさせることによって箔同志とハニカム／外
筒間を接合する方法も提案されている。
熱金属からなる平板と波板とを交互に積層し、あるいは
重ねた後巻回したハニカム体を外筒に収納したものが種
々開発され、すでに一部実用化されている。そして前記
平板と波板間、およびハニカム体外周面と外筒内表面と
の接合手段としてロウ材によるものが一般的であるが、
これ以外に例えば特公昭５６−４１２９８号公報や特開
平２−８６８４８号公報に開示されるように、Ａｌを拡
散浸透めっきさせることによって箔同志とハニカム／外
筒間を接合する方法も提案されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】これらの公知技術例え
ば特開平２−８６８４８号公報に記載の技術は、Ａｌの
拡散浸透処理により箔材への耐熱性の付与と波箔／平箔
の接合を同時に行うものである。しかしながらハニカム
の耐熱性の付与と接合を安定的に行うためには、５０μ
ｍ厚の箔材に対して重量で３０％を超える多量のＡｌを
富化しなければならない。一方これほどのＡｌを鉄基材
料に富化するとＦｅとＡｌの金属間化合物相が箔材に発
生して材質が脆くなると同時に箔材の熱膨張係数も大き
くなる。このため拡散浸透処理をしただけでもハニカム
に割れが生じたり、激しい温度変動のもとで使用すると
熱疲労破壊が早期に発生する等実用性に欠ける。
ば特開平２−８６８４８号公報に記載の技術は、Ａｌの
拡散浸透処理により箔材への耐熱性の付与と波箔／平箔
の接合を同時に行うものである。しかしながらハニカム
の耐熱性の付与と接合を安定的に行うためには、５０μ
ｍ厚の箔材に対して重量で３０％を超える多量のＡｌを
富化しなければならない。一方これほどのＡｌを鉄基材
料に富化するとＦｅとＡｌの金属間化合物相が箔材に発
生して材質が脆くなると同時に箔材の熱膨張係数も大き
くなる。このため拡散浸透処理をしただけでもハニカム
に割れが生じたり、激しい温度変動のもとで使用すると
熱疲労破壊が早期に発生する等実用性に欠ける。
【０００４】本発明はこれら公知技術での極端な材質の
低下を避けながら、鉄または鉄基合金ハニカムに耐熱性
の付与と信頼性の高い接合を波箔と平箔間に行わしめる
もので、極めて実用性の高い技術を提供するものであ
る。
低下を避けながら、鉄または鉄基合金ハニカムに耐熱性
の付与と信頼性の高い接合を波箔と平箔間に行わしめる
もので、極めて実用性の高い技術を提供するものであ
る。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明者らはメタルハニ
カムに耐熱性と接合強度を付与するための拡散浸透処理
をするに際し、ＡｌよりＣｒの量が多いＣｒ主体の拡散
剤を用いて拡散浸透処理をすると、材料の極端な劣化を
生じることもない比較的少量の拡散浸透量で信頼性の高
い接合と充分な耐熱性の付与が行われることを知見し
た。本発明者らの実験によれば、重量でＡｌの２倍以上
のＣｒを含む拡散剤を用いると、Ａｌの活性が適度に抑
制されて、ハニカムの波箔と平箔の接点周辺の狭い隙間
の部分も他の部分と同じ程度にＣｒとＡｌの凝着→拡散
浸透が行われる結果、５０μｍの箔のハニカムに対して
富化されたＣｒ量が重量で２％以上、Ｃｒ＋Ａｌが１２
〜３０％の比較的少ない富化量で信頼性の高い接合と排
気ガス浄化触媒用金属ハニカムとして充分な耐熱性の付
与が行われることが知見された。すなわち本発明は以下
の各項目よりなる。
カムに耐熱性と接合強度を付与するための拡散浸透処理
をするに際し、ＡｌよりＣｒの量が多いＣｒ主体の拡散
剤を用いて拡散浸透処理をすると、材料の極端な劣化を
生じることもない比較的少量の拡散浸透量で信頼性の高
い接合と充分な耐熱性の付与が行われることを知見し
た。本発明者らの実験によれば、重量でＡｌの２倍以上
のＣｒを含む拡散剤を用いると、Ａｌの活性が適度に抑
制されて、ハニカムの波箔と平箔の接点周辺の狭い隙間
の部分も他の部分と同じ程度にＣｒとＡｌの凝着→拡散
浸透が行われる結果、５０μｍの箔のハニカムに対して
富化されたＣｒ量が重量で２％以上、Ｃｒ＋Ａｌが１２
〜３０％の比較的少ない富化量で信頼性の高い接合と排
気ガス浄化触媒用金属ハニカムとして充分な耐熱性の付
与が行われることが知見された。すなわち本発明は以下
の各項目よりなる。
【０００６】１．鉄または鉄基合金の波箔と平箔を巻回
または積層してなるハニカム、または該ハニカムとこれ
を包む鉄または鉄基合金製外筒からなる排気ガス浄化用
触媒用金属基体において、ハニカムの波箔と平箔の接
点、およびハニカムと外筒の接点はＣｒとＡｌの富化拡
散層で接合してなり、該層の富化されたＣｒ濃度が重量
で２％以上かつＣｒ濃度とＡｌ濃度の和が重量で１２〜
３０％であることを特徴とする排気ガス浄化触媒用金属
基体。
または積層してなるハニカム、または該ハニカムとこれ
を包む鉄または鉄基合金製外筒からなる排気ガス浄化用
触媒用金属基体において、ハニカムの波箔と平箔の接
点、およびハニカムと外筒の接点はＣｒとＡｌの富化拡
散層で接合してなり、該層の富化されたＣｒ濃度が重量
で２％以上かつＣｒ濃度とＡｌ濃度の和が重量で１２〜
３０％であることを特徴とする排気ガス浄化触媒用金属
基体。
【０００７】２．拡散浸透層にＴｉ，Ｎｂ，Ｚｒおよび
Ｙを含む希土類元素の少くとも１種を合計で０．０３〜
０．８％含む前記１の排気ガス浄化触媒用金属基体。 ３．ハニカム体の最外周面が、波箔と平箔で構成されて
いる前項１または２記載の排気ガス浄化触媒用金属基
体。 ４．ハニカム体内の波箔と平箔、およびハニカム体と外
筒とが部分接合されている前項１〜３記載の排気ガス浄
化触媒用金属基体。
Ｙを含む希土類元素の少くとも１種を合計で０．０３〜
０．８％含む前記１の排気ガス浄化触媒用金属基体。 ３．ハニカム体の最外周面が、波箔と平箔で構成されて
いる前項１または２記載の排気ガス浄化触媒用金属基
体。 ４．ハニカム体内の波箔と平箔、およびハニカム体と外
筒とが部分接合されている前項１〜３記載の排気ガス浄
化触媒用金属基体。
【０００８】５．鉄または鉄基合金箔と鉄または鉄基合
金製外筒が炭素鋼、低合金鋼またはステンレス鋼からな
る前項１〜４記載の排気ガス浄化触媒用金属基体。 ６．鉄または鉄基合金の波箔と平箔とを重ねて巻回もし
くは積層して金属ハニカムを得、またはこれに鉄または
鉄基合金外筒を装着し、該ハニカムまたはこれに外筒を
装着したものをＣｒを主体とするＣｒ−Ａｌ複合拡散剤
に埋没させ、８００〜１１００℃で４〜２０時間、無酸
化雰囲気中で熱処理をすることにより、Ｃｒ−Ａｌの複
合拡散浸透処理を行うとともに波箔と平箔あるいは更に
ハニカムと外筒の接合を行い、しかる後に該拡散剤を除
去することを特徴とする排気ガス浄化触媒用金属基体の
製造方法。
金製外筒が炭素鋼、低合金鋼またはステンレス鋼からな
る前項１〜４記載の排気ガス浄化触媒用金属基体。 ６．鉄または鉄基合金の波箔と平箔とを重ねて巻回もし
くは積層して金属ハニカムを得、またはこれに鉄または
鉄基合金外筒を装着し、該ハニカムまたはこれに外筒を
装着したものをＣｒを主体とするＣｒ−Ａｌ複合拡散剤
に埋没させ、８００〜１１００℃で４〜２０時間、無酸
化雰囲気中で熱処理をすることにより、Ｃｒ−Ａｌの複
合拡散浸透処理を行うとともに波箔と平箔あるいは更に
ハニカムと外筒の接合を行い、しかる後に該拡散剤を除
去することを特徴とする排気ガス浄化触媒用金属基体の
製造方法。
【０００９】７．前記Ｃｒ−Ａｌ複合拡散剤として、Ｃ
ｒ粉末、ＡｌＣｒ合金粉末、ＦｅＣｒ合金粉末、ＦｅＡ
ｌＣｒ合金粉末、Ａｌ粉末、ＦｅＡｌ合金粉末の１種ま
たは２種を調合して該複合拡散剤中のＣｒ量の合計をＡ
ｌ量の合計の２倍以上とし、残部がハロゲン化合物とア
ルミナの粉末からなる複合拡散剤を用いる前項６の排気
ガス浄化触媒用金属基体の製造方法。
ｒ粉末、ＡｌＣｒ合金粉末、ＦｅＣｒ合金粉末、ＦｅＡ
ｌＣｒ合金粉末、Ａｌ粉末、ＦｅＡｌ合金粉末の１種ま
たは２種を調合して該複合拡散剤中のＣｒ量の合計をＡ
ｌ量の合計の２倍以上とし、残部がハロゲン化合物とア
ルミナの粉末からなる複合拡散剤を用いる前項６の排気
ガス浄化触媒用金属基体の製造方法。
【００１０】８．前記複合拡散剤に、Ｔｉ，Ｎｂ，Ｚｒ
およびＹを含む希土類元素の少くとも１種にＦｅまたは
Ｎｉを添加した合金粉末を含有せしめる前項６または７
記載の排気ガス浄化触媒用金属基体の製造方法。 ９．波箔と平箔の接点の一部分に金属酸化物を付着させ
て、この部分のＣｒとＡｌの拡散浸透を阻害することに
より、ハニカム体内の接合を部分的に行う前項６〜８記
載の排気ガス浄化触媒用金属基体製造方法。
およびＹを含む希土類元素の少くとも１種にＦｅまたは
Ｎｉを添加した合金粉末を含有せしめる前項６または７
記載の排気ガス浄化触媒用金属基体の製造方法。 ９．波箔と平箔の接点の一部分に金属酸化物を付着させ
て、この部分のＣｒとＡｌの拡散浸透を阻害することに
より、ハニカム体内の接合を部分的に行う前項６〜８記
載の排気ガス浄化触媒用金属基体製造方法。
【００１１】１０．外筒内面またはハニカム体外周の一
部に酸化物を付着させ、この部分のＣｒとＡｌの拡散浸
透を阻害することにより、ハニカム体と外筒の接合を部
分的に行う前項６〜９記載の排気ガス浄化触媒用金属基
体の製造方法。 次に本発明を図面を参照しつつ詳細に説明する。図１は
炭素鋼の厚さ５０μｍのハニカムを本発明方法にしたが
ってＣｒ−Ａｌ拡散浸透処理したものの断面を示す。こ
の場合の拡散浸透処理後の箔の平均組成はＣｒ：５重量
％、Ａｌ：９重量％であったが、同図が示す通り箔同志
の接合は極めて良好であり、しかも箔材は表面から中心
部に渡って単一組織である。
部に酸化物を付着させ、この部分のＣｒとＡｌの拡散浸
透を阻害することにより、ハニカム体と外筒の接合を部
分的に行う前項６〜９記載の排気ガス浄化触媒用金属基
体の製造方法。 次に本発明を図面を参照しつつ詳細に説明する。図１は
炭素鋼の厚さ５０μｍのハニカムを本発明方法にしたが
ってＣｒ−Ａｌ拡散浸透処理したものの断面を示す。こ
の場合の拡散浸透処理後の箔の平均組成はＣｒ：５重量
％、Ａｌ：９重量％であったが、同図が示す通り箔同志
の接合は極めて良好であり、しかも箔材は表面から中心
部に渡って単一組織である。
【００１２】図２は公知の方法すなわちＡｌのみの拡散
浸透処理によって炭素鋼のハニカムにＡｌを１７％富化
したものである。かく多量のＡｌを富化したにもかかわ
らず、波箔と平箔の接合はこの図にみられるように完全
に行われていないところが多々ある。図３はやはり公知
の方法すなわちＡｌのみの拡散浸透処理によって炭素鋼
のハニカムにＡｌを３６％富化したものである。波箔と
平箔の接合はさすがに安定的に行われるが、一方で箔が
破断している部分もみられる。このように公知の技術で
は接合品質を確保しようとすると、Ａｌ量が過多になり
材料の脆化をまねくことになる。
浸透処理によって炭素鋼のハニカムにＡｌを１７％富化
したものである。かく多量のＡｌを富化したにもかかわ
らず、波箔と平箔の接合はこの図にみられるように完全
に行われていないところが多々ある。図３はやはり公知
の方法すなわちＡｌのみの拡散浸透処理によって炭素鋼
のハニカムにＡｌを３６％富化したものである。波箔と
平箔の接合はさすがに安定的に行われるが、一方で箔が
破断している部分もみられる。このように公知の技術で
は接合品質を確保しようとすると、Ａｌ量が過多になり
材料の脆化をまねくことになる。
【００１３】本発明において、処理後の箔のＣｒ濃度を
重量で２％以上かつＣｒ濃度とＡｌ濃度の和を平均で重
量で１２〜３０％に限定した理由は、それぞれの下限未
満ではハニカムの耐酸化性と接合の信頼性が充分でな
く、またＣｒ濃度とＡｌ濃度の和が３０％超では材料の
劣化が限度を超えるからである。本発明において、ハニ
カムの耐酸化性すなわち生成するＡｌ2 Ｏ3 皮膜の密着
性をさらに良好にするために、拡散浸透層にＴｉ，Ｎ
ｂ，ＺｒおよびＹを含む希土類元素の少くとも１種を合
計で０．０３〜０．８重量％含ませることが有効であ
る。この場合の上下限を設定した理由は、下限の０．０
３％未満では添加効果が薄く、上限の０．８％超ではこ
れらの金属間化合物の析出による材料の劣化が激しいか
らである。なお、拡散材にこれらの活性元素の粉末を混
入させることは取扱上危険であるため、これらの粉末に
ＦｅやＮｉを添加した合金粉末を用いる。前記合金粉末
におけるＦｅあるいはＮｉの含有割合は１０〜９０重量
％程度とすることが適当である。
重量で２％以上かつＣｒ濃度とＡｌ濃度の和を平均で重
量で１２〜３０％に限定した理由は、それぞれの下限未
満ではハニカムの耐酸化性と接合の信頼性が充分でな
く、またＣｒ濃度とＡｌ濃度の和が３０％超では材料の
劣化が限度を超えるからである。本発明において、ハニ
カムの耐酸化性すなわち生成するＡｌ2 Ｏ3 皮膜の密着
性をさらに良好にするために、拡散浸透層にＴｉ，Ｎ
ｂ，ＺｒおよびＹを含む希土類元素の少くとも１種を合
計で０．０３〜０．８重量％含ませることが有効であ
る。この場合の上下限を設定した理由は、下限の０．０
３％未満では添加効果が薄く、上限の０．８％超ではこ
れらの金属間化合物の析出による材料の劣化が激しいか
らである。なお、拡散材にこれらの活性元素の粉末を混
入させることは取扱上危険であるため、これらの粉末に
ＦｅやＮｉを添加した合金粉末を用いる。前記合金粉末
におけるＦｅあるいはＮｉの含有割合は１０〜９０重量
％程度とすることが適当である。
【００１４】ハニカム素材の箔材と外筒材の鉄または鉄
基合金としてはブリキ材やＳＰＣ等の炭素鋼、ＴｉやＮ
ｂを含有するＩＦ鋼、各種Ｃｒ−Ｍｏ鋼をはじめとする
低合金鋼、ＡＳＴＭ４０９，ＳＵＳ４１０Ｌ，４３０，
４３０ＬＸ等の低級ステンレス鋼が適している。本発明
方法ではＡｌやＣｒの拡散浸透処理で耐熱性が付与され
るので、箔素材として特別に耐熱性の高い材料を使う必
要はない。
基合金としてはブリキ材やＳＰＣ等の炭素鋼、ＴｉやＮ
ｂを含有するＩＦ鋼、各種Ｃｒ−Ｍｏ鋼をはじめとする
低合金鋼、ＡＳＴＭ４０９，ＳＵＳ４１０Ｌ，４３０，
４３０ＬＸ等の低級ステンレス鋼が適している。本発明
方法ではＡｌやＣｒの拡散浸透処理で耐熱性が付与され
るので、箔素材として特別に耐熱性の高い材料を使う必
要はない。
【００１５】こゝで本発明の製造方法を説明すると、鉄
または鉄基合金の波箔と平箔とを重ねて巻回しもしくは
積層して金属ハニカムを得、またはこれに鉄または鉄基
合金外筒を装着し、該ハニカムまたはこれに外筒を装着
したものをＣｒを主体とするＣｒ−Ａｌ複合拡散剤（混
合粉）に埋没させ、８００〜１１００℃で４〜２０時
間、無酸化雰囲気中で熱処理をする。
または鉄基合金の波箔と平箔とを重ねて巻回しもしくは
積層して金属ハニカムを得、またはこれに鉄または鉄基
合金外筒を装着し、該ハニカムまたはこれに外筒を装着
したものをＣｒを主体とするＣｒ−Ａｌ複合拡散剤（混
合粉）に埋没させ、８００〜１１００℃で４〜２０時
間、無酸化雰囲気中で熱処理をする。
【００１６】すなわち、熱処理温度が８００℃未満で
は、Ｃｒ，Ａｌの充分な拡散浸透が確保できず、接合状
態も不良となる。一方、１１００℃超では拡散浸透が過
度に生じて不均一になる。このため熱処理温度を８００
〜１１００℃に限定した。また熱処理時間が４時間未満
では、Ｃｒ，Ａｌの拡散浸透が充分に行われず、２０時
間を超えても効果の進展が期待できない。
は、Ｃｒ，Ａｌの充分な拡散浸透が確保できず、接合状
態も不良となる。一方、１１００℃超では拡散浸透が過
度に生じて不均一になる。このため熱処理温度を８００
〜１１００℃に限定した。また熱処理時間が４時間未満
では、Ｃｒ，Ａｌの拡散浸透が充分に行われず、２０時
間を超えても効果の進展が期待できない。
【００１７】熱処理後冷却して混合粉を除去し、洗浄液
に浸漬して十分洗浄したのち乾燥し、成品とする。な
お、ハニカムを混合粉に埋没するに先立ち、ハニカムの
内部に前記混合粉を詰め込むと前記熱処理によってＣ
ｒ，Ａｌ等を更に効率よくハニカムの母材に拡散浸透す
ることができる。
に浸漬して十分洗浄したのち乾燥し、成品とする。な
お、ハニカムを混合粉に埋没するに先立ち、ハニカムの
内部に前記混合粉を詰め込むと前記熱処理によってＣ
ｒ，Ａｌ等を更に効率よくハニカムの母材に拡散浸透す
ることができる。
【００１８】このような熱処理を行うことにより、Ｃ
ｒ，Ａｌなどの富化拡散層を形成するとともにハニカム
内の波箔と平箔、更にハニカムと外筒との接合を行うこ
とができる。また本発明による排気ガス浄化触媒用金属
ハニカムでは、使用中の不均一な温度分布による熱応力
の発生を減らすために、いくつかの方策が可能である。
まずハニカムと外筒間の接合は、ハニカムの最外周を波
箔にして外筒内面に当接させるとハニカムと外筒は接合
される。最外周が平箔では耐熱性の付与は平箔の内側か
ら行われるが、平箔の外側と外筒の内側にはＣｒやＡｌ
の富化が行われないためハニカムは外筒に接合しない。
図４はこの性質を利用して、温度変動のより激しい排ガ
スの入り側では最外周を平箔２にしてハニカム１と外筒
４の接合をせず、温度変動の比較的少ない出側の最外周
を波箔３にしてハニカムと外筒の接合をさせるものであ
る。
ｒ，Ａｌなどの富化拡散層を形成するとともにハニカム
内の波箔と平箔、更にハニカムと外筒との接合を行うこ
とができる。また本発明による排気ガス浄化触媒用金属
ハニカムでは、使用中の不均一な温度分布による熱応力
の発生を減らすために、いくつかの方策が可能である。
まずハニカムと外筒間の接合は、ハニカムの最外周を波
箔にして外筒内面に当接させるとハニカムと外筒は接合
される。最外周が平箔では耐熱性の付与は平箔の内側か
ら行われるが、平箔の外側と外筒の内側にはＣｒやＡｌ
の富化が行われないためハニカムは外筒に接合しない。
図４はこの性質を利用して、温度変動のより激しい排ガ
スの入り側では最外周を平箔２にしてハニカム１と外筒
４の接合をせず、温度変動の比較的少ない出側の最外周
を波箔３にしてハニカムと外筒の接合をさせるものであ
る。
【００１９】一方、ハニカム内でも図５に示すように、
ハニカム１を巻き込むときにハニカムの特定の部分５の
波箔の頂上にＴｉやＡｌの酸化物からなるスラリーを塗
布し、またハニカムを外筒４に挿入する以前にハニカム
の外周部または外筒の内面の一部６に該スラリーを塗布
しておき、それらの部分の接合を阻害して熱応力の緩和
を行うことができる。
ハニカム１を巻き込むときにハニカムの特定の部分５の
波箔の頂上にＴｉやＡｌの酸化物からなるスラリーを塗
布し、またハニカムを外筒４に挿入する以前にハニカム
の外周部または外筒の内面の一部６に該スラリーを塗布
しておき、それらの部分の接合を阻害して熱応力の緩和
を行うことができる。
【００２０】
【実施例】次に実施例により本発明を説明する。 〔実施例１〕冷延用炭素鋼のＳＰＣの厚さ４０μｍの箔
をつくり、箔をコルゲート加工したものと平箔を重ね合
わせて巻回し、１００φ×１００Ｌのハニカムを作っ
た。拡散剤としてＣｒ粉６０％、Ａｌ粉５％、Ａｌ2 Ｏ
3 粉３４％およびＮＨ4 Ｃｌ粉１％の混合粉を前記のハ
ニカムの内部に詰め込み、更にこのハニカムを混合粉中
に埋没させ熱処理用の箱に入れ、水素雰囲気中で９５０
℃×２０時間の熱処理を行った。冷却後混合粉を除去
し、７５℃のＮａＯＨの７wt％の溶液に５分間漬けた後
充分洗浄・乾燥した。同時に処理した解析用のハニカム
を切り出して、切粉にして化学分析に供したところ、Ｃ
ｒ：５％、Ａｌ：９％であった。
をつくり、箔をコルゲート加工したものと平箔を重ね合
わせて巻回し、１００φ×１００Ｌのハニカムを作っ
た。拡散剤としてＣｒ粉６０％、Ａｌ粉５％、Ａｌ2 Ｏ
3 粉３４％およびＮＨ4 Ｃｌ粉１％の混合粉を前記のハ
ニカムの内部に詰め込み、更にこのハニカムを混合粉中
に埋没させ熱処理用の箱に入れ、水素雰囲気中で９５０
℃×２０時間の熱処理を行った。冷却後混合粉を除去
し、７５℃のＮａＯＨの７wt％の溶液に５分間漬けた後
充分洗浄・乾燥した。同時に処理した解析用のハニカム
を切り出して、切粉にして化学分析に供したところ、Ｃ
ｒ：５％、Ａｌ：９％であった。
【００２１】このハニカムをＳＵＳ４３０ＬＸの０．２
mm厚の緩衝板を介してやはりＳＵＳ４３０ＬＸの１．５
mm厚の外筒に固定した。かくして得られたメタル担体に
通常の方法にしたがってγＡｌ2 Ｏ3 とセリヤなどの助
触媒との混合物を焼き付け、これにＰｔとＲｈを担持し
た。その後、外筒にコーンを介してフランジを溶接し
て、排気量２０００cc４気筒のガソリンエンジンの排気
マニホールド直下に取り付け、１０分間は５５００rpm
スロットル全開、次の１０分はエンジン停止をして外部
からファンで冷却する冷熱サイクルを１０００回繰り返
した。この際ハニカム入り側の排ガス温度を最高で９０
０℃になるようにエンジン制御用ＣＰＵを調整した。こ
の耐久試験後にメタル担体をエンジンから外して内部を
調査したが、なんの損傷もなかった。
mm厚の緩衝板を介してやはりＳＵＳ４３０ＬＸの１．５
mm厚の外筒に固定した。かくして得られたメタル担体に
通常の方法にしたがってγＡｌ2 Ｏ3 とセリヤなどの助
触媒との混合物を焼き付け、これにＰｔとＲｈを担持し
た。その後、外筒にコーンを介してフランジを溶接し
て、排気量２０００cc４気筒のガソリンエンジンの排気
マニホールド直下に取り付け、１０分間は５５００rpm
スロットル全開、次の１０分はエンジン停止をして外部
からファンで冷却する冷熱サイクルを１０００回繰り返
した。この際ハニカム入り側の排ガス温度を最高で９０
０℃になるようにエンジン制御用ＣＰＵを調整した。こ
の耐久試験後にメタル担体をエンジンから外して内部を
調査したが、なんの損傷もなかった。
【００２２】比較例として、上記と同様にしてハニカム
を作り、拡散材としてＡｌ粉１０％、Ａｌ2 Ｏ3 粉８
８．５％、ＮＨ4 Ｃｌ粉１．５％のものを用いて７５０
℃×２０時間の熱処理によりＡｌのみの拡散浸透処理を
行った。解析用ハニカムの分析結果はＡｌ：２１％であ
った。前記と同様にして触媒を担持して、エンジンによ
る冷熱耐久試験に供したところ、冷熱５０サイクル後の
点検ですでにハニカムは排ガスの出側方向に飛び出して
破壊していた。解析用のハニカムを調査したところ、ハ
ニカムの外周部を中心に多数の接合不良が波箔と平箔の
接点に認められた。
を作り、拡散材としてＡｌ粉１０％、Ａｌ2 Ｏ3 粉８
８．５％、ＮＨ4 Ｃｌ粉１．５％のものを用いて７５０
℃×２０時間の熱処理によりＡｌのみの拡散浸透処理を
行った。解析用ハニカムの分析結果はＡｌ：２１％であ
った。前記と同様にして触媒を担持して、エンジンによ
る冷熱耐久試験に供したところ、冷熱５０サイクル後の
点検ですでにハニカムは排ガスの出側方向に飛び出して
破壊していた。解析用のハニカムを調査したところ、ハ
ニカムの外周部を中心に多数の接合不良が波箔と平箔の
接点に認められた。
【００２３】〔実施例２〕ＡＳＴＭ４０９（１１Ｃｒ−
Ｔｉ）の３５μｍの箔をつくり、箔をコルゲート加工し
たものと平箔を重ね合わせて巻回し、１００φ×１００
Ｌのハニカムを作った。今回は先にＳＰＣ製の外筒を取
り付け、拡散材としてＣｒ粉６５％、Ａｌ粉５％、Ｆｅ
Ｎｂ合金粉末２％、ＮｉＹ合金粉３％、ＮＨ4 Ｃｌ粉２
％、残部がＡｌ2 Ｏ3 粉を前記のハニカムの内部に詰め
込み、さらにこのハニカムを混合粉中に埋没させ熱処理
用の箱に入れ、水素雰囲気中で１０００℃×４時間の熱
処理を行った。解析用のハニカムの分析結果はＣｒ：６
％、Ａｌ：９％、Ｎｂ：０．２％、Ｙ：０．１％であっ
た。実施例１と同様にして拡散材を除去し、触媒を担持
し、さらにコーンとフランジを溶接して取り付け、排気
量２０００cc４気筒のガソリンエンジンの排気マニホー
ルド直下に取り付けて冷熱耐久試験に供した。今回は排
ガスの入り側の温度を９５０℃に調整した。冷熱耐久試
験１０００サイクル後の点検でも本メタル担体は何らの
損傷もみられなかった。
Ｔｉ）の３５μｍの箔をつくり、箔をコルゲート加工し
たものと平箔を重ね合わせて巻回し、１００φ×１００
Ｌのハニカムを作った。今回は先にＳＰＣ製の外筒を取
り付け、拡散材としてＣｒ粉６５％、Ａｌ粉５％、Ｆｅ
Ｎｂ合金粉末２％、ＮｉＹ合金粉３％、ＮＨ4 Ｃｌ粉２
％、残部がＡｌ2 Ｏ3 粉を前記のハニカムの内部に詰め
込み、さらにこのハニカムを混合粉中に埋没させ熱処理
用の箱に入れ、水素雰囲気中で１０００℃×４時間の熱
処理を行った。解析用のハニカムの分析結果はＣｒ：６
％、Ａｌ：９％、Ｎｂ：０．２％、Ｙ：０．１％であっ
た。実施例１と同様にして拡散材を除去し、触媒を担持
し、さらにコーンとフランジを溶接して取り付け、排気
量２０００cc４気筒のガソリンエンジンの排気マニホー
ルド直下に取り付けて冷熱耐久試験に供した。今回は排
ガスの入り側の温度を９５０℃に調整した。冷熱耐久試
験１０００サイクル後の点検でも本メタル担体は何らの
損傷もみられなかった。
【００２４】比較例として、上記と同様にしてハニカム
を作り、接合を安定化させるためにＡｌ添加量を多くし
た拡散材としてＡｌ粉１５％、Ａｌ2 Ｏ3 粉８３．５
％、ＮＨ4 Ｃｌ粉１．５％のものを用いて８００℃×１
０時間の熱処理によりＡｌのみの拡散浸透処理を行っ
た。解析用ハニカムの分析結果はＡｌ：４３％であっ
た。また同ハニカムを樹脂に埋め込んで研磨して調査し
たところ、接合不良はなかったものの高Ａｌの合金層が
箔厚を貫通した部分で箔がいたるところで破断してお
り、エンジンによる耐久試験は行わなかった。
を作り、接合を安定化させるためにＡｌ添加量を多くし
た拡散材としてＡｌ粉１５％、Ａｌ2 Ｏ3 粉８３．５
％、ＮＨ4 Ｃｌ粉１．５％のものを用いて８００℃×１
０時間の熱処理によりＡｌのみの拡散浸透処理を行っ
た。解析用ハニカムの分析結果はＡｌ：４３％であっ
た。また同ハニカムを樹脂に埋め込んで研磨して調査し
たところ、接合不良はなかったものの高Ａｌの合金層が
箔厚を貫通した部分で箔がいたるところで破断してお
り、エンジンによる耐久試験は行わなかった。
【００２５】
【発明の効果】以上の説明からも明らかなように、本発
明は安価な普通鋼〜低級ステンレス鋼を素材にした高度
な耐熱性を有する排ガス浄化用メタルハニカムとその製
法を提供するもので、高性能のエンジン部品の低コスト
化に寄与するものである。
明は安価な普通鋼〜低級ステンレス鋼を素材にした高度
な耐熱性を有する排ガス浄化用メタルハニカムとその製
法を提供するもので、高性能のエンジン部品の低コスト
化に寄与するものである。
【図１】本発明方法によって接合された波箔と平箔の断
面金属組織図である。
面金属組織図である。
【図２】比較例の波箔と平箔の断面金属組織図である。
【図３】他の比較例の波箔と平箔の断面金属組織図であ
る。
る。
【図４】本発明の一実施例の外筒の一部を切断したメタ
ル担体の斜視図である。
ル担体の斜視図である。
【図５】本発明の他の実施例のメタル担体の断面斜視図
である。
である。
１…ハニカム ２…平箔 ３…波箔 ４…外筒 ５，６…スラリー塗布部分
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 Ｂ２３Ｋ 20/00 ３１０ Ｌ (72)発明者 太田 仁史 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 ▲吉▼川 利平 滋賀県甲賀郡甲西町大池町８番 日本カロ ライズ工業株式会社内 (72)発明者 石倉 勝彦 滋賀県甲賀郡甲西町大池町８番 日本カロ ライズ工業株式会社内 (72)発明者 村田 裕信 滋賀県甲賀郡甲西町大池町８番 日本カロ ライズ工業株式会社内
Claims (10)
- 【請求項１】 鉄または鉄基合金の波箔と平箔を巻回ま
たは積層してなるハニカム、または該ハニカムとこれを
包む鉄または鉄基合金製外筒からなる排気ガス浄化用触
媒用金属基体において、ハニカムの波箔と平箔の接点、
およびハニカムと外筒の接点はＣｒとＡｌの富化拡散層
で接合してなり、該層の富化されたＣｒ濃度が重量で２
％以上かつＣｒ濃度とＡｌ濃度の和が重量で１２〜３０
％であることを特徴とする排気ガス浄化触媒用金属基
体。 - 【請求項２】 拡散浸透層にＴｉ，Ｎｂ，ＺｒおよびＹ
を含む希土類元素の少くとも１種を合計で重量で０．０
３〜０．８％含む請求項１記載の排気ガス浄化触媒用金
属基体。 - 【請求項３】 ハニカム体の最外周面が、波箔と平箔で
構成されている請求項１または２記載の排気ガス浄化触
媒用金属基体。 - 【請求項４】 ハニカム体内の波箔と平箔、およびハニ
カム体と外筒とが部分接合されている請求項１〜３記載
の排気ガス浄化触媒用金属基体。 - 【請求項５】 鉄または鉄基合金箔と鉄または鉄基合金
製外筒が炭素鋼、低合金鋼またはステンレス鋼よりなる
請求項１〜４記載の排気ガス浄化触媒用金属基体。 - 【請求項６】 鉄または鉄基合金の波箔と平箔とを重ね
て巻回もしくは積層して金属ハニカムを得、またはこれ
に鉄または鉄基合金外筒を装着し、該ハニカムまたはこ
れに外筒を装着したものをＣｒを主体とするＣｒ−Ａｌ
複合拡散剤に埋没させ、８００〜１１００℃で４〜２０
時間、無酸化雰囲気中で熱処理をすることにより、Ｃｒ
−Ａｌの複合拡散浸透処理を行うとともに波箔と平箔あ
るいは更にハニカムと外筒の接合を行い、しかる後に該
拡散剤を除去することを特徴とする排気ガス浄化触媒用
金属基体の製造方法。 - 【請求項７】 前記Ｃｒ−Ａｌ複合拡散剤として、Ｃｒ
粉末、ＡｌＣｒ合金粉末、ＦｅＣｒ合金粉末、ＦｅＡｌ
Ｃｒ合金粉末、Ａｌ粉末、ＦｅＡｌ合金粉末の１種また
は２種を調合して該複合拡散剤中のＣｒ量の合計をＡｌ
量の合計の２倍以上とし、残部がハロゲン化合物とアル
ミナの粉末からなる複合拡散剤を用いる請求項６に記載
の排気ガス浄化触媒用金属基体の製造方法。 - 【請求項８】 前記複合拡散剤に、Ｔｉ，Ｎｂ，Ｚｒお
よびＹを含む希土類元素の少くとも１種にＦｅまたはＮ
ｉを添加した合金粉末を含有せしめる請求項６または７
記載の排気ガス浄化触媒用金属基体の製造方法。 - 【請求項９】 波箔と平箔の接点の一部分に金属酸化物
を付着させて、この部分のＣｒとＡｌの拡散浸透を阻害
することにより、ハニカム体内の接合を部分的に行う請
求項６〜８記載の排気ガス浄化触媒用金属基体製造方
法。 - 【請求項１０】 外筒内面またはハニカム体外周の一部
に酸化物を付着させ、この部分のＣｒとＡｌの拡散浸透
を阻害することにより、ハニカム体と外筒の接合を部分
的に行う請求項６〜９記載の排気ガス浄化触媒用金属基
体の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6274313A JPH08112532A (ja) | 1994-10-14 | 1994-10-14 | 排気ガス浄化触媒用金属基体およびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6274313A JPH08112532A (ja) | 1994-10-14 | 1994-10-14 | 排気ガス浄化触媒用金属基体およびその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08112532A true JPH08112532A (ja) | 1996-05-07 |
Family
ID=17539913
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6274313A Withdrawn JPH08112532A (ja) | 1994-10-14 | 1994-10-14 | 排気ガス浄化触媒用金属基体およびその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08112532A (ja) |
Cited By (1)
| 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 |
-
1994
- 1994-10-14 JP JP6274313A patent/JPH08112532A/ja not_active Withdrawn
Cited By (1)
| 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 |
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| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Application deemed to be withdrawn because no request for examination was validly filed |
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