JPH09279311A

JPH09279311A - 拡散接合性に優れた耐熱・耐酸化性Ｆｅ−Ｃｒ−Ａｌ系合金

Info

Publication number: JPH09279311A
Application number: JP8096653A
Authority: JP
Inventors: Masuhiro Fukaya; 益啓深谷; Mikio Yamanaka; 幹雄山中; Masayuki Kasuya; 雅幸糟谷
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1996-04-18
Filing date: 1996-04-18
Publication date: 1997-10-28

Abstract

(57)【要約】【課題】各種内燃機関の排ガス浄化用触媒の担体等に
使用される耐熱かつ耐酸化性Ｆｅ−Ｃｒ−Ａｌ系合金で
あって、拡散接合性を向上させる。【解決手段】Ｃｒ：１５％以上２８％以下、Ａｌ：
３．０％以上４．０％以下、Ｐ：３１／２３３×（ＲＥ
Ｍ＋０．０２１）％以上０．１％以下、ＲＥＭ：０．０
６％超０．１５％以下、Ｔｉ：０．０２％以上（０．０
３＋４×Ｃ＋２４／７×Ｎ）％以下、Ｎｂ：０．０５％
以上２．０％以下を含有し、不純物として、Ｃ：０．０
２％以下、Ｎ：０．０２％以下、Ｃ＋Ｎ：０．０３％以
下、Ｓ：０．００３％以下、Ｓｉ：０．５％以下、Ｍ
ｎ：１．０％以下、Ｎｉ：０．３％以下に制限し、残部
実質的にＦｅよりなる。【効果】耐熱・耐酸化性部品や製品の接合工程簡易
化、信頼性向上。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、減圧雰囲気で加熱
して拡散接合する際の接合性に優れた耐熱・耐酸化性Ｆ
ｅ−Ｃｒ−Ａｌ系合金に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】自動車、ボイラー、発電用など各種内燃
機関の排ガス浄化用触媒の担体として、耐熱合金製の外
筒に、同合金製のハニカム体を嵌入したメタル担体が、
近年、多用されるようになってきた。ハニカム体は、厚
さ５０μｍ程度の平箔と、該平箔をコルゲート加工した
波箔とを、交互に積層して形成され、平板状の両箔を重
ねたものや、帯状の両箔を重ねて渦巻状に巻回したもの
等が使用されている。

【０００３】このようなメタル担体は、従来のセラミッ
ク製担体に比べて熱容量が小さいので、触媒が作用する
温度に早く加熱され、エンジン始動初期の排ガス浄化能
力が優れている。また、ハニカム体の壁が薄い合金箔か
らなるので、排気抵抗が小さく、エンジン出力の損失が
少ない。さらに、温度の上下が激しい排ガス環境下にお
いても、耐久性に優れている等、多くの利点を有してい
る。

【０００４】合金としては、高温排ガス雰囲気での耐酸
化性に優れたＦｅ−２０％Ｃｒ−５％Ａｌ等、Ｆｅ−Ｃ
ｒ−Ａｌ系の合金が多く採用されている。また、添加元
素により、これら合金の各種特性を改善したものが知ら
れている。本発明者らは、希土類元素（ＲＥＭ）を添加
して耐酸化性をより向上させるとともに、ＲＥＭ添加に
よる熱間加工性劣化の問題を、ＲＥＭ量に応じてＰを添
加することで解決し、さらにＴｉあるいはＮｂを添加し
た合金を開発した。該合金は、特公平６−８４８６号公
報および特開平４−１２０２４７号公報に開示されてい
る。

【０００５】特公平６−８４８６号公報の合金は、Ｆｅ
−１８〜２８％Ｃｒ−４．５〜６．５％Ａｌ合金に、上
記のようにＲＥＭおよびＰを添加するとともに、Ｔｉを
ＣおよびＮ量に応じて添加することで熱延コイルの靭性
を改善し、さらに必要に応じて、ＮｂをＣおよびＮ量に
応じて添加することで熱延コイルの靭性をより改善し、
薄板や箔の冷間圧延等、製造性を向上させたものであ
る。

【０００６】また、特開平４−１２０２４７号公報の合
金は、Ｆｅ−１８〜２８％Ｃｒ−４．５〜６．５％Ａｌ
合金に、上記のようにＲＥＭおよびＰを添加するととも
に、ＴｉをＣおよびＮ量に応じて添加することで熱延コ
イルの靭性を改善し、さらにＮｂを、ＣおよびＮ量に応
じ、上記特公平６−８４８６号公報の合金における量を
超えて添加することで高温強度を高め、メタル担体とし
ての構造上の耐久性を向上させたものである。

【０００７】メタル担体の製造に際しては、上記ハニカ
ム体を外筒に嵌入し、ハニカム体と外筒の所定の接触部
が接合される。また、ハニカム体も、平箔と波箔の所定
の接触部が接合される。接合手段としては、ろう付け、
電子ビーム溶接、レーザ溶接、抵抗溶接、拡散接合等が
知られている。そして、接合の不十分な箇所があると、
使用中に容易に剥離し、メタル担体が破損するので、上
記各接触部は確実に接合されていなければならない。し
たがって、材料に応じた適正な接合手段が採用されてい
る。

【０００８】上記接合手段のうち、ろう付けはろう材が
高価であるうえ、バインダ塗布、ろう材付着、真空加熱
といった多くの工程を要し、製造コストも高くなる。電
子ビーム溶接およびレーザ溶接は、高価な設備を要す
る。また、抵抗溶接は生産性が低く、量産には不向きで
ある。これに対して、拡散接合は、接合面を清浄にした
後、真空加熱炉等に装入し、減圧雰囲気で加熱するの
で、比較的簡単な工程で行うことができ、その全面的な
採用が検討されている。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】Ｆｅ−Ｃｒ−Ａｌ合金
製メタル担体の製造に際し、接合を全面的に拡散接合に
より行う技術の確立が切望されているが、拡散接合する
には、真空中で高温長時間の加熱が必要である。厚さ５
０μｍ程度の平箔と波箔を拡散接合して、ハニカム体を
製造するとともに、ハニカム体と外筒を拡散接合してメ
タル担体を製造するには、たとえば１２５０℃で９０分
の長時間加熱が必要とされ、生産性およびエネルギー消
費の両面で不利であった。このため、従来、箔同士を接
合してハニカム体を製造し、さらにハニカム体と外筒を
接合する際にはろう付けを行うのが一般的であった。

【００１０】本発明は、各種内燃機関の排ガス浄化用触
媒の担体等に使用される耐熱かつ耐酸化性Ｆｅ−Ｃｒ−
Ａｌ系合金であって、拡散接合性を向上させることによ
り、各種部品や製品の製造に際し、拡散接合の全面的な
採用を可能にすることを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の本発明は、重量％にて、Ｃｒ：１５％以上２８％以
下、Ａｌ：３．０％以上４．０％以下、Ｐ：３１／２３
３×（ＲＥＭ＋０．０２１）％以上０．１％以下、ＲＥ
Ｍ：０．０６％超０．１５％以下、Ｔｉ：０．０２％以
上（０．０３＋４×Ｃ＋２４／７×Ｎ）％以下、Ｎｂ：
０．０５％以上２．０％以下を含有し、不純物として、
Ｃ：０．０２％以下、Ｎ：０．０２％以下、Ｃ＋Ｎ：
０．０３％以下、Ｓ：０．００３％以下、Ｓｉ：０．５
％以下、Ｍｎ：１．０％以下、Ｎｉ：０．３％以下に制
限し、残部実質的にＦｅよりなることを特徴とする拡散
接合性に優れた耐熱・耐酸化性Ｆｅ−Ｃｒ−Ａｌ系合金
である。

【００１２】

【発明の実施の形態】本発明における成分の限定理由
は、つぎのとおりである。Ｃｒは、耐食性および耐高温
酸化性を確保するための基本元素である。本発明の合金
では、高温耐酸化性は、主としてＡｌ₂Ｏ₃皮膜により
もたらされるが、Ｃｒが１５％未満では、該皮膜の密着
性や保護性が十分に確保されず、また一般的な耐食性も
低下する。一方２８％を超えると、ホットコイルの靭性
が低下し製造性が損なわれる。したがって、Ｃｒ含有量
を１５％以上２８％以下とした。

【００１３】Ａｌは、高温の使用環境において、メタル
担体等の材料表面にＡｌ₂Ｏ₃皮膜を形成し、耐高温酸
化性を確保するために必要な元素である。しかし、上記
公報に開示されているような従来の合金は、メタル担体
等を製造するときの拡散接合の際、真空中ではあって
も、僅かに存在する酸素源によって、加熱時に材料の接
合面にＡｌ₂Ｏ₃皮膜が生成し、原子の相互拡散が阻害
され、接合に長時間を要する。そこで、本発明ではＡｌ
添加量を４．０％以下とすることで、拡散接合時の接合
面のＡｌ₂Ｏ₃皮膜生成を抑え、実用的な時間での拡散
接合を可能とした。そして、メタル担体使用時の高温排
ガス環境での耐酸化性は、Ａｌ添加量が４．０％以下で
あっても、ＲＥＭ添加により十分に補えることが判明し
た。しかし、Ａｌが３．０％未満では、実用レベルの耐
酸化性が得られない。したがって、Ａｌを３．０％以上
４．０％以下添加することとした。

【００１４】Ｐは、本発明においては、ＲＥＭとの関係
で熱間加工性を改善するために添加する。すなわち、本
発明合金は、ＲＥＭを後記範囲添加することで、排ガス
環境における耐高温酸化性が著しく向上するが、熱間加
工性が劣化し、ホットコイルの製造等、通常の量産工程
での製造が困難とされていた。そこで、ＲＥＭ添加量に
応じて、Ｐを３１／２３３×（ＲＥＭ＋０．０２１）％
以上添加することで、量産工程での製造を可能とした。
しかし、０．１％を超えると、合金の靭性が低下する。
したがって、Ｐを３１／２３３×（ＲＥＭ＋０．０２
１）％以上０．１％以下添加することとした。

【００１５】ＲＥＭは、Ｌａ、Ｃｅなどの希土類元素の
ほか、Ｌｎ（ランタノイド）と呼ばれる分離生成されて
ない軽希土類元素の集合体（ミッシュメタル）を含む。
これらを単独または複合して、０．０６％超添加するこ
とで、Ａｌ₂Ｏ₃皮膜の中にＦｅ、Ｃｒを主体とした粒
状酸化物が発生するのを抑制し、耐高温酸化性が向上す
る。しかし、ＲＥＭを０．１５％超添加すると、燐化物
の影響で冷間圧延性などの製造性に悪影響が出る。した
がって、ＲＥＭを０．０６％超０．１５％以下添加する
こととした。

【００１６】Ｔｉは、炭化物および窒化物を形成し、固
溶ＣおよびＮを固定することで、ホットコイルの靭性を
向上するために、０．０２％以上添加する。しかし、Ｃ
およびＮに対して過剰に添加すると、ＴｉＮ等の粗大な
Ｔｉ系析出物や介在物が生じ、かえって靭性が低下す
る。したがって、Ｔｉを０．０２％以上、（０．０３＋
４×Ｃ＋２４／７×Ｎ）％以下添加することとした。

【００１７】Ｎｂは、Ｔｉと同様、ＣおよびＮを固定し
ホットコイルの靭性向上効果を有するとともに、ＲＥＭ
との共存により、Ａｌ₂Ｏ₃皮膜の密着性を向上させ
る。さらに、ＴｉとＮｂを複合添加することで固溶Ｎｂ
を増加させ、固溶強化作用により高温強度がさらに向上
する。これは、Ｔｉを微量添加した後、さらにＮｂをか
なりの量を添加することにより、Ｃ，ＮをＴｉ系炭窒化
物として析出させるため、Ｎｂが炭窒化物をほとんど形
成することなく固溶できるからである。Ｎｂは靭性確保
のためには、０．０５％以上必要である。また、高温強
度確保のためには、ＣおよびＮの量に応じて、（０．１
＋９３／１２×Ｃ＋９３／１４×Ｎ）％超の添加が望ま
しい。しかし、２．０％を超えて添加すると、Ｎｂ系金
属間化合物が生成し、熱間加工性やホットコイルの靭性
が低下する。したがって、Ｎｂを０．０５％以上２．０
％以下添加することとした。

【００１８】ＣおよびＮは、ともにホットコイルの靭性
を低下させるので低く抑える必要がある。この悪影響
は、上記のように、Ｔｉ、Ｎｂの作用により抑えること
ができるが、Ｃ、Ｎが多いと靭性の回復が困難となる。
したがって、ＣおよびＮはそれぞれ０．０２％以下、Ｃ
＋Ｎは０．０３％以下とした。

【００１９】Ｓは、Ｐと同様ＲＥＭとの高融点化合物を
形成しやすいが、同時に耐酸化性を低下させるため、
０．００３％以下に抑えることとした。Ｓｉは、耐酸化
性を向上させる元素であるが、ホットコイルの靭性を低
下させるので、少量に抑えることが望ましく、０．５％
以下とした。

【００２０】Ｍｎは、ごく初期の酸化皮膜中に濃化し、
以後のＡｌ₂Ｏ₃皮膜の形成に害を及ぼし、皮膜中に構
造的欠陥を残存させる一因となるので、低い方が好まし
く、１．０％以下とした。Ｎｉは、Ａｌとの結合力の強
い元素であり、合金を脆化させるので、０．３％以下と
した。

【００２１】つぎに、このような本発明のＦｅ−Ｃｒ−
Ａｌ系合金からなる材料は、通常のフェライト系ステン
レス鋼の量産工程と同様の工程を経て製造することがで
きる。すなわち、通常の溶製および連続鋳造により得ら
れるスラブを熱間圧延してホットコイルとし、これを焼
鈍し、あるいは焼鈍せずに冷間圧延して薄板とする。ま
た、連続鋳造により直接ホットコイルとすることもでき
る。箔は、冷延薄板をさらに箔圧延機で、５０μｍある
いはそれ以下の厚さに冷間圧延して製造する。また、管
は、冷延薄板をシーム溶接して製造することができる。

【００２２】本発明合金により、各種内燃機関の排ガス
浄化用触媒の担体としてのメタル担体を製造するには、
例えば、上記のようにして製造された箔と、該箔に波付
け加工した波箔とを重ね、渦巻状に巻回してハニカム体
を形成し、該ハニカム体をステンレス鋼管製の外管に嵌
入し、真空加熱炉にて、ハニカム体の箔同士およびハニ
カム体と外管を拡散接合する。また、メタル担体は、ハ
ニカム体の箔表面に、活性アルミナ等の耐熱多孔質層
（ウォッシュコート層）を形成し、該層にＰｔ等の貴金
属からなる触媒を担持させ、排ガス経路に装着される。

【００２３】なお、上記外筒は排ガスに直接さらされな
いので、本発明合金を使用せず、Ａｌ無添加のフェライ
ト系ステンレス鋼製とすることもできる。また、本発明
合金は、上記メタル担体に限らず、熱交換器、排ガス部
品、ボイラー排ガス処理用脱硝反応器、電気抵抗器材
等、耐熱および耐高温酸化性を要する各種部品や製品
を、拡散接合を行って製造するのに極めて有効である。

【００２４】本発明合金は、このような用途において拡
散接合性が優れている。その効果は、上述のようにＡｌ
添加量を抑え、耐高温酸化性はＲＥＭ添加により補った
ことで、接合時の真空加熱の際、界面にＡｌ₂Ｏ₃皮膜
が生成するのを抑制し、原子の相互拡散の阻害を軽減し
たことによる。また、真空加熱の際、ＲＥＭ添加の効果
により材料表面に酸化物が生成し難いことも、拡散接合
性向上の要因となっている。したがって、ろう付け接合
を拡散接合に置き換えることが可能であるほか、拡散接
合の時間短縮も可能となり、製造工程が簡易化される。
また、製品や部品の素材は、通常のフェライト系ステン
レス鋼と同様の量産工程で問題なく製造することができ
る。

【００２５】

【実施例】

（実施例−１）：本発明例、比較例および従来例の各合
金の化学成分を表１に示す。なお、表１にはＮｉ含有量
を表示してないが、いずれも０．３％以下である。表１
の各合金について、製造性および各種特性の評価を行っ
た結果を表２に示す。製造性に関しては、熱間加工性と
冷間加工性を評価した。冷間加工性は熱延板の靭性によ
って評価した。特性については、触媒担体に使用した場
合の高温強度と組織安定性を評価した。

【００２６】各合金はいずれも真空高周波誘導炉により
２５ｋｇ溶製し、インゴット鋳造した。なお、溶製に際
し、ＲＥＭの添加原料として使用したミッシュメタルの
化学組成は、重量％にてＣｅ：４９〜５４％、Ｌａ：１
９〜２７％、Ｐｒ：５〜８％、Ｎｄ：１６〜２４％、Ｓ
ｍ：０．２％以下、他のＲＥＭはいずれも検出下限未満
であった。

【００２７】各合金について、インゴットを加熱し１１
８０℃に１時間保定した後、直ちに熱間圧延し、最終パ
スを８８０〜９００℃の温度範囲として厚さ４mmに仕上
げ水冷した。熱延板の一部は、水冷後直ちに４５０℃で
１０分保定し、コイル巻取りの温度履歴をシミュレート
した。この熱間圧延における疵発生状況を観察調査した
ところ、本発明例、比較例、従来例ともに、横割れや表
面割れおよびエッジ部の割れ発生は認められず、かつ良
好な形状の熱延板が得られた。したがって、表２の熱間
加工性の欄は、いずれも○印である。

【００２８】つぎに、各熱延板から１／３サブサイズｖ
ノッチシャルピー試験片を採取し、衝撃試験を行って、
熱延板の靭性すなわち冷間加工性を評価した。その結果
を表２の冷間加工性の欄に示す。判断指標としては、衝
撃吸収エネルギーの３回の測定値の平均値が３kg・m/cm
²を超える温度を採用し、この温度が５０℃以下のもの
を◎印、５０℃超〜１００℃以下のものを○印、１００
℃超のものを×印とした。

【００２９】◎印のものは、工場における大量生産時に
も、何等特別の処置を要さずに、通常のステンレス鋼板
と同様に冷間圧延工程の通板が可能である。○印のもの
は、若干の加熱処理を必要とする場合もあるが、基本的
には大量生産が十分可能なものである。一方×印のもの
は、工場生産が全く不可能ではないものの、その際には
鋼板の温度管理や取扱には常に特別な注意が必要であ
り、生産性が極めて低下し生産コストが著しく増大する
と判断されるものである。本発明例、比較例従来例とも
に冷間加工性良好であった。

【００３０】以上のように、本発明の合金は、いずれも
熱間加工性および冷間加工性に優れたものである。特
に、本発明例は従来例に比較してＡｌ含有量の低いこと
が、これら加工性が良好な要因になっていると考えら
れ、その他の製造性も、優れたものである。

【００３１】つぎに、各合金を触媒担体に使用した場合
の特性として、高温強度と組織安定性について検討した
結果を示す。高温強度については、上記熱延板を１２０
０℃で１５分間加熱した後、厚さ３mm、幅３０mm、長さ
１００mmの引張試験片に加工し、６００℃および７００
℃の各温度で引張試験を行い、高温耐力により評価し
た。その結果を表２の高温強度の欄に示す。良否判定基
準は、６００℃での耐力が２０kgf/cm²以上で、かつ７
００℃での耐力が１１kgf/cm²以上のものを良として○
印で示し、それ以外のものを否として×印で示した。本
発明例はいずれも○印であり、触媒担体として高温雰囲
気での使用に十分耐える強度を有している。

【００３２】組織安定性については、上記熱延板をさら
に１０００℃で２００時間加熱した後、同様の引張試験
を行い、加熱前の高温耐力の低下程度により評価した。
良否判定基準は、該加熱による高温耐力の低下が２５％
未満の場合を良として○印で示し、２５％以上低下した
場合を否として×印で示した。本発明例はいずれも○印
であり、触媒担体として長時間使用中に高温強度の低下
による問題が生じない、良好な組織安定性を示してい
る。

【００３３】

【表１】

【００３４】

【表２】

【００３５】

【表３】

【００３６】

【表４】

【００３７】（実施例−２）：表１の各合金について、
上記実施例−１の熱延板をデスケーリングし、冷間圧延
と焼鈍を繰返して板厚５０μｍの箔材を製造した。な
お、比較例および従来例の一部の合金については、冷間
圧延に替えて温間圧延を行った。各箔材について、耐酸
化性と拡散接合性の評価試験を行い、その結果を表３に
示す。

【００３８】耐酸化性については、各箔材から、厚さ５
０μｍ、幅２０mm、長さ２５mmの試験片を採取し、１１
００℃および１０５０℃の大気中雰囲気で繰返し加熱試
験を行った。各温度で２５時間加熱後放冷し、これを異
常酸化が発生するまで繰返し、異常酸化発生までの合計
加熱時間が２００時間以上の箔材を耐酸化性良好と評価
して、表３に○印で示し、２００時間未満の箔材を耐酸
化性不良と評価して×印で示した。本発明例は、いずれ
も、１１００℃および１０５０℃とも○印であり、触媒
担体として使用中の耐酸化性が良好であることを示して
いる。

【００３９】拡散接合性については、上記各箔材から採
取した平箔と、上記各箔材を正弦波状に波付け加工した
波箔とを積層し、真空中で加熱して接合の良否を判定し
た。平箔および波箔の表面粗さを、Ｒａが０．１５〜
０．３０μｍとなるようにし、図１に示すように、４０
mm×４０mmの２枚の平箔１で波箔２を挟み、柱４でクリ
アランスを一定に保って上下から積層治具３で挟み、真
空中で加熱した。加熱条件は、１２５０℃で３０分、真
空度は２×１０^-4Torrと６×１０^-4Torrの２水準とし
た。

【００４０】加熱後、剥離試験により拡散接合性をマク
ロ的に評価し、接合良好なものを○印、部分的にしか接
合されていないものを△印、接合されていないものを×
印として表３に示す。本発明例はいずれも○印であり、
良好な拡散接合性を示している。なお、Ａｌ含有量が
４．０％超の比較例および従来例は拡散接合性が劣る傾
向を示し、Ａｌ含有量が４．０％未満でかつＲＥＭを添
加した本発明例および比較例の合金Ｔは良好な拡散接合
性を示している。

【００４１】

【表５】

【００４２】（実施例−３）：表１に示す合金のうち、
本発明例のＡ，Ｂ，Ｃ、比較例のＴ，Ｍ，Ｌ、従来例の
Ｘ，Ｙについてメタル担体を製造し、拡散接合性、耐酸
化性およびウオッシュコート密着性を評価した。結果を
表４に示す。

【００４３】実施例−１と同様にして鋳造した各インゴ
ットを１２００℃に加熱し、圧下率３０％の熱間圧延後
空冷し、さらに１１８０℃で１時間加熱後熱間圧延し
て、厚さ３．８mmの熱延板とした。この熱延板から、シ
ョットブラスト、酸洗、冷間圧延、焼鈍、デスケーリン
グ、箔圧延、脱脂、スリットの各工程を経て、厚さ５０
μｍ、幅９７mmの箔コイルを製造した。箔コイルの一部
については、正弦波状に波付け加工を行って波箔とし
た。

【００４４】上記波箔と波付け加工前の平箔とを重ねて
渦巻状に巻回し、直径１００mm、長さ９７mmのハニカム
体を製造した。これを、Ａｌ無添加のフェライト系ステ
ンレス鋼製外筒に嵌入後、１２５０℃３０分の真空加熱
を行って、平箔と波箔の接触部およびハニカム体の外周
部と外筒内面の接触部を拡散接合し、メタル担体を製造
した。拡散接合性は、剥離試験によりマクロ的に評価し
た。評価基準は、実施例−２と同様である。その結果表
４のように、本例においても、Ａｌ含有量が４．０％未
満でかつＲＥＭを添加した本発明例および比較例の合金
Ｔは、良好な拡散接合性を示している。

【００４５】つぎに、上記メタル担体を１０５０℃の大
気雰囲気中で２５時間加熱放冷却する繰返し加熱試験を
行い、耐酸化性を評価した。その結果を表４に示す。○
印は合計加熱時間が２００時間で異常酸化が認められな
い耐酸化性良好なもの、×印は同上条件で異常酸化が認
められた耐酸化性不良のものである。Ａｌ含有量が３．
０％未満の比較例合金Ｔは耐酸化性が劣るが、本発明例
はいずれも触媒担体として使用中の耐酸化性が良好であ
ることを示している。

【００４６】また、上記メタル担体にアルミナを主体と
するウオッシュコートを塗布して密着性を評価した結果
を表４に示す。本発明例はいずれも密着性良好である。
比較例の合金ＬはＲＥＭを含有せず、かつＮｂおよびＴ
ｉをＣおよびＮに対して過剰に添加しているので密着性
が劣る。比較例の合金Ｍは、ＲＥＭを含有してないが、
Ｎｂを含まず、Ｎｂ＋２Ｔｉ−８（Ｃ＋Ｎ）＜０．０５
を満足するので、良好な密着性を有している。本発明例
のように、ＲＥＭを含有するものは、上記式を満足しな
くても密着性良好である。

【００４７】

【表６】

【００４８】（実施例−４）：上記実施例−３で製造し
たメタル担体に、アルミナを主体とするウオッシュコー
トを塗布し、触媒を担持させ、エンジンの排ガス通路に
装着して、エンジンベンチ試験を実施した。エンジン試
験は、排気量２０００ｃｃの４気筒ガソリンエンジンを
使用して行った。担体入側の排気ガス温度を９５０℃と
し、９分間エンジンを運転した後、エンジンを停止し、
メタル担体の温度が１００℃以下になるまで強制的に冷
却する加熱・冷却のサイクル試験を１０００回繰返し
た。この試験において、排ガスに対する触媒反応により
ハニカム体の温度は１０５０℃まで達した。

【００４９】このエンジンベンチ試験後、メタル担体の
酸化状況、接合状況および機械的破壊状況を観察調査し
て、担体の構造耐久性を総合評価した結果を表５に示
す。構造耐久性については、ハニカム体の排ガス入側端
面にセルの潰れ、箔切れ、ガス流れ方向への端面のズレ
等の不具合が発生しなかったものを○印、不具合が発生
したものを×印とした。

【００５０】酸化状況は、異常酸化が認められ酸化によ
る欠落部のあるものを×印、これらが認められないもの
を○印とした。接合状況は、最初の接合状態が維持され
ているものを○印、平箔と波箔の接合箇所に分離した箇
所が認められたものを△印とした。機械的破壊状況は、
最初のハニカム形状が維持されているものを○印、箔の
層間に部分的なズレが認められたものを△印とした。

【００５１】本発明例においては、わずかなセル変形は
生じたものの、その他の損傷は認められず、良好な結果
が得られた。これに対して、Ａｌ含有量の高い従来例
は、接合部の強度不足のため、ガス流れの方向にズレが
若干生じていた。また、比較例においては、Ａｌ含有量
の低い合金Ｔに、部分的ではあるが異常酸化が発生し、
Ｎｂを添加せず高温強度の低い合金Ｍでは、セルの潰
れ、箔切れ、ガス流方向への端面のズレ等の不具合が生
じていた。そして、Ａｌ含有量の高い合金Ｌは、接合状
況に欠陥が認められた。

【００５２】

【表７】

【００５３】

【発明の効果】本発明のＦｅ−Ｃｒ−Ａｌ系合金は、耐
熱性および耐高温酸化性に優れているとともに、拡散接
合性に優れているので、メタル担体等の製造に際し、従
来のろう付け接合を拡散接合に置き換え可能であり、さ
らに、拡散接合の加熱時間を短縮化することも可能であ
る。また、繰返し加熱される過酷な使用環境にあっても
熱疲労に対する抵抗力が高く、信頼性の高い部品や製品
を得ることができる。さらに、素材は通常のフェライト
系ステンレス鋼と同様の量産工程で問題なく製造するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例において拡散接合性を評価する
際のセッティングを示す斜視図である。

【符号の説明】

１…平箔２…波箔３…積層治具４…柱

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】重量％にて、Ｃｒ：１５％以上２８％以下、Ａｌ：３．０％以上４．０％以下、Ｐ：３１／２３３×（ＲＥＭ＋０．０２１）％以上０．１％以下、ＲＥＭ：０．０６％超０．１５％以下、Ｔｉ：０．０２％以上（０．０３＋４×Ｃ＋２４／７×Ｎ）％以下、Ｎｂ：０．０５％以上２．０％以下を含有し、不純物として、Ｃ：０．０２％以下、Ｎ：０．０２％以下、Ｃ＋Ｎ：０．０３％以下、Ｓ：０．００３％以下、Ｓｉ：０．５％以下、Ｍｎ：１．０％以下、Ｎｉ：０．３％以下に制限し、残部実質的にＦｅよりなることを特徴とする
拡散接合性に優れた耐熱・耐酸化性Ｆｅ−Ｃｒ−Ａｌ系
合金。