JPH0838912A - メタル担体の製造方法 - Google Patents
メタル担体の製造方法Info
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Abstract
筒とハニカム体の拡散接合を安定に行い、実用に耐える
メタル担体を製造する方法を提供することを目的とす
る。 【構成】 メタル担体の平箔と波箔の拡散接合および外
筒とハニカム体の拡散接合において、箔および外筒内面
の表面粗さを平均粗さ(Ra)で0.1μm以下とす
る。これにより拡散接合を良好にかつ安定して行うこと
ができる。さらに、平箔と波箔の接触幅を30μm以上
とする波箔を用いることで拡散接合をより安定化せしめ
る。
Description
内燃機関から排出される排ガスを浄化するための触媒コ
ンバータ用メタル担体、特に拡散接合によるメタル担体
の製造方法に関するものである。
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、メタル担
体の使用量が最近増加している。
厚さ50μm程度のステンレス鋼等の耐食、耐熱合金製
の金属箔の平箔2と、平箔をコルゲート加工した波箔3
とを重ねて巻回して、あるいは相互に積層してハニカム
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。そしてこのメタル担体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。
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ため耐久性が重要視される。そ
こで耐久性を確保するため、メタル担体1は従来からハ
ニカム体4の平箔2と波箔3との接合およびハニカム体
4と外筒5との接合は、ロウ付け、抵抗溶接あるいは拡
散接合で行われてきた。
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
合を実施する場合には、相互の接触部を接合する方法の
ため、特に平箔2と波箔3の接触部を確保することが重
要である。
の接触部を確保する方法として平箔2と波箔3間の接触
面圧を高めることが言及されてきた。すなわちハニカム
体4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とともに矢印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
巻き上げていた。更にそうしてできたハニカム体4を外
筒5に挿入後、高真空下あるいは非酸化性雰囲気下で高
温熱処理しメタル担体1を製作してきた。
算上必要な値のバックテンションを負荷すると、平箔2
と波箔3を巻取る際に巻取り軸が変形する、あるいはそ
のバックテンションが偏重することにより平箔2が破断
し、巻取り不能になるという問題が起きた。そこでバッ
クテンションを抑えて巻取るために、特開平2−147
47号に示すようにハニカム体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部から接触面圧を
高める方法を試みた。しかし、縮径には変形を伴い一部
波箔3の座屈が発生し、無制限に縮径できるものではな
いため十分な効果が得られなかった。
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拡散接合するメタ
ル担体の製造方法において、ハニカム体の平箔と波箔の
接合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。
熱合金性の金属箔の平箔と、同箔をコルゲート加工して
形成された波箔を重ねて巻回しあるいは交互に積層され
たハニカム体と、それを収容する耐熱合金製外筒よりな
る触媒コンバータ用メタル担体の製造方法において、ハ
ニカム体の平箔と波箔の接合を拡散接合で行うにあた
り、該金属箔の表面粗さを平均粗さ(Ra)で0.00
1μm以上0.2μm以下とするメタル担体の製造方
法、
にあたり、平箔と波箔の接触幅が30μm以上となる形
状の波箔を用いる(1)記載のメタル担体の製造方法、
(3)ハニカム体と外筒間の接合を拡散接合で行うにあ
たり、該外筒の内面の表面粗さを平均粗さ(Ra)で
0.001μm以上0.2μm以下とする(1)又は
(2)記載のメタル担体の製造方法、(4)ハニカム体
を外筒に挿入し位置決めをした後、外筒と共に縮径する
(1),(2)又は(3)記載のメタル担体の製造方法
にある。
カム体を構成する厚さ50μm程度の金属箔同士を拡散
接合する場合、あるいは前記ハニカム体と外筒を拡散接
合する場合には、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。
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、その構造の特異性にもとづき外部から面圧
を付与することができず、ハニカム体を形成するために
金属箔同士を巻回すときに平箔にかける限られた張力の
バックテンションあるいはハニカム体を外筒に挿入した
後の縮径により得られる限られた面圧のもとで拡散接合
を実施する必要がある。
方法を探索した結果、ハニカム体の拡散接合組立におい
て平箔および波箔の表面粗さを小さくすることが有効で
あることを発見した。実験結果によると平箔および波箔
の平均粗さ(Ra)が0.001μm以上0.2μm以
下で極めて容易に良好な拡散接合部が得られた。尚、金
属箔の平均粗さの下限は0.001μmが好ましい。そ
の理由はそれ以上平滑にしても拡散接合性に与える影響
は飽和するからである。更に、外筒内面の平均粗さ(R
a)が0.001μm以上0.2μm以下のとき、ハニ
カム体と外筒材の拡散接合が容易に進行することを確認
した。又、本発明の平箔および波箔の表面粗さを前記の
範囲にするとともに、波箔の形状を例えば台形波箔の如
く、平箔と波箔の接触幅を30μm以上とすると、拡散
接合性がより向上して好ましい。
合とを、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1.5mm、製品外径10
0mm、長さ100mm
0.3μm 平箔と波箔の接触幅:200μm 外筒:材質18Cr−8Ni、表面粗さ(Ra)0.3
μm 平箔に15kgf 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98.5mmのハニカム体を作成し
た。そのハニカム体を外径102mm、板厚1.5mmの外
筒に挿入し、縮径機にて外径100mmに縮径した。その
後、1250℃、10-4torrの高温高真空下で90分加
熱保持しメタル担体Iを製作した。
0.2μm 平箔と波箔の接触幅:200μm 外筒:材質18Cr−8Ni、表面粗さ(Ra)0.2
μm 平箔に15kgf 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98.5mmのハニカム体を作成し
た。そのハニカム体を外径102mm、板厚1.5mmの外
筒に挿入し、縮径機にて外径100mmに縮径した。その
後、1250℃、10-4torrの高温高真空下で90分加
熱保持しメタル担体IIを製作した。
0.1μm 平箔と波箔の接触幅:200μm 外筒:材質18Cr−8Ni、表面粗さ(Ra)0.1
μm 平箔に15kgf 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98.5mmのハニカム体を作成し
た。そのハニカム体を外径102mm、板厚1.5mmの外
筒に挿入し、縮径機にて外径100mmに縮径した。その
後、1250℃、10-4torrの高温高真空下で90分加
熱保持しメタル担体III を製作した。
0.01μm 平箔と波箔の接触幅:200μm 外筒:材質18Cr−8Ni、表面粗さ(Ra)0.0
5μm 平箔に15kgf 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98.5mmのハニカム体を作成し
た。そのハニカム体を外径102mm、板厚1.5mmの外
筒に挿入し、縮径機にて外径100mmに縮径した。その
後、1250℃、10-4torrの高温高真空下で90分加
熱保持しメタル担体IVを製作した。
0.001μm 平箔と波箔の接触幅:200μm 外筒:材質18Cr−8Ni、表面粗さ(Ra)0.0
1μm 平箔に15kgf 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98.5mmのハニカム体を作成し
た。そのハニカム体を外径102mm、板厚1.5mmの外
筒に挿入し、縮径機にて外径100mmに縮径した。その
後、1250℃、10-4torrの高温高真空下で90分加
熱保持しメタル担体Vを製作した。
0.1μm 平箔と波箔の接触幅:30μm 外筒:材質18Cr−8Ni、表面粗さ(Ra)0.1
μm 平箔に15kgf 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98.5mmのハニカム体を作成し
た。そのハニカム体を外径102mm、板厚1.5mmの外
筒に挿入し、縮径機にて外径100mmに縮径した。その
後、1250℃、10-4torrの高温高真空下で90分加
熱保持しメタル担体VIを製作した。
0.1μm 平箔と波箔の接触幅:20μm 外筒:材質18Cr−8Ni、表面粗さ(Ra)0.3
μm 平箔に15kgf 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98.5mmのハニカム体を作成し
た。そのハニカム体を外径102mm、板厚1.5mmの外
筒に挿入し、縮径機にて外径100mmに縮径した。その
後、1250℃、10-4torrの高温高真空下で90分加
熱保持しメタル担体VII を製作した。
脂に埋め込み研磨後、外周から20層分のハニカム体の
接合率を調査した。その結果を表1に示す。さらにハニ
カム体と外筒の接合率を調査した。その結果を表2に示
す。従来法に対し本発明の方法によれば拡散接合を安定
して行うことができ、良好な拡散接合メタル担体を得る
ことができた。
箔と波箔のピール試験を実行した(ピール試験は平箔と
波箔の接合率の簡易測定法であり、箔をペンチで引き剥
がし、接合点から剥れたものを不良、接合点以外の母材
部で剥がれたものを合格とした)。その結果、本発明の
III ,VIにおいては拡散接合部を残したまま平箔で破断
し、従来法のVII においては拡散接合部で破断した。従
来法に対し本発明の方法によれば拡散接合を安定して行
うことができ、良好な拡散接合メタル担体を得ることが
できた。
,IV,V,VIを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℃×1
0分の耐久試験を900サイクル実施したところ総て合
格した。
体の平箔と波箔の拡散接合そして外筒とハニカム体の拡
散接合を良好に行うことができるので、実用に耐えるメ
タル担体を製作することができる。
Claims (4)
- 【請求項1】 耐熱合金製金属箔の平箔と、同箔をコル
ゲート加工して形成した波箔を重ねて巻回すかあるいは
交互に積層して構成したハニカム体と、それを収容する
耐熱合金製外筒よりなる触媒コンバータ用メタル担体の
製造方法において、ハニカム体の平箔と波箔の接合を拡
散接合で行うにあたり、該金属箔の表面粗さを平均粗さ
(Ra)で0.001μm以上0.2μm以下とするこ
とを特徴とするメタル担体の製造方法。 - 【請求項2】 ハニカム体の接合を拡散接合で行うにあ
たり、前記平箔と波箔の接触幅が30μm以上となる形
状の波箔を用いる請求項1記載のメタル担体の製造方
法。 - 【請求項3】 ハニカム体と外筒間の接合を拡散接合で
行うにあたり、前記外筒内面の表面粗さを平均粗さ(R
a)で0.001μm以上0.2μm以下とする請求項
1又は2記載のメタル担体の製造方法。 - 【請求項4】 ハニカム体を外筒に挿入し位置決めをし
た後、外筒と共に縮径する請求項1,2又は3記載のメ
タル担体の製造方法。
Priority Applications (1)
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JP17999894A JP3482249B2 (ja) | 1994-08-01 | 1994-08-01 | メタル担体の製造方法および拡散接合性の良好な耐熱合金製金属箔 |
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JPH0838912A true JPH0838912A (ja) | 1996-02-13 |
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Cited By (4)
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 |
WO1999047259A1 (fr) * | 1998-03-16 | 1999-09-23 | Nippon Steel Corporation | Support metallique d'assemblage par diffusion et procede de fabrication correspondant |
US6689328B1 (en) | 1997-05-09 | 2004-02-10 | Nippon Steel Corporation | Metal honeycomb body for exhaust gas purification catalyst and method for producing the same |
US6699587B2 (en) * | 2000-01-20 | 2004-03-02 | Nippon Steel Corporation | Rough surface finished metallic foil with good corrugation workability and catalyst support for exhaust gas purification |
-
1994
- 1994-08-01 JP JP17999894A patent/JP3482249B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (8)
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EP0988892A1 (en) * | 1998-03-16 | 2000-03-29 | Nippon Steel Corporation | Diffusion joining metal carrier and method of manufacturing it |
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US7229598B2 (en) * | 1998-03-16 | 2007-06-12 | Nippon Steel Corporation | Diffusion bonded metallic catalyst carrier and production thereof |
EP0988892A4 (en) * | 1998-03-16 | 2009-06-03 | Nippon Steel Corp | METAL CARRIER FOR SAMPLING BY DIFFUSION AND METHOD FOR THE PRODUCTION THEREOF |
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