JPS63158134A

JPS63158134A - 排ガスコンバ−タ触媒担体の製造方法

Info

Publication number: JPS63158134A
Application number: JP61306005A
Authority: JP
Inventors: Kimio Maeyama; 前山　公夫; Shunichi Shimada; 俊一嶋田; Toshio Suzuki; 敏雄鈴木; Hikari Mitsui; 光三井; Kagoo Kawasaki; 川崎　篭夫
Original assignee: Kawasaki Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 1986-12-22
Filing date: 1986-12-22
Publication date: 1988-07-01

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕゛本発明は、排ガスコンバータに利用される金属箔または
板（以下まとめて金属薄板という）製の触媒担体の製造
方法に係り、低コストで品質の優れた担体を提供するも
のである。

〔従来の技術〕

自動車の排ガス等排気浄化用接触反応体に使用する触媒
担体は１例えば平坦な金属薄板と波状の金属薄板とを交
互に積層してハニカム構造とし、これらの金属薄板を固
着し、この金属薄板に触媒物質を被覆して製造されてい
る。この触媒担体において平坦薄板の間の波状薄板は排
ガスの流路を形成し、２つの平坦薄板の間を排ガスが流
れる。このガスは金属薄板に被覆しである触媒と反応し
、有害ガスが除去される。

従って、触媒物質被覆面積の確保と排ガス流量の確保お
よび流路の空隙率を高める上から、上記平坦薄板、波状
薄板は薄い程良い訳であり、このことから近年金属薄板
が用いられるようになってきた。

このような金属薄板担体は、第３図（ａ）または第４図
（ａ）に全体形状図を示し、その部分拡大図を第３図（
ｂ）、第４図（ｂ）にそれぞれ示すように、平坦な金属
薄板ｌ（厚さ、３０〜８゜ＩＬｍ）と、予め波状に形成
した金属薄板２を、平坦な薄板ｌと波状薄板２を交互に
積み重ねるように積層して成形するか（第３図）、また
は平坦な薄板１と波状の薄板２を合わせてロール巻き状
に積層して（第４図）成形する。これらの成形品は、い
ずれもその製造過程で、平坦な薄板１と波状の薄板２の
当接部を相互に固着させる工程が必要となる。

このような平坦金属薄板１と波状金属薄板２とを交互に
積層した触媒担体６は、高温の排ガスが高速度で流れる
上に、自動車走行時の振動などによって過酷な条件下で
使用される。従って、触媒担体が剥離しないように、円
筒状のものは竹の子状にならないように、楕円筒状のも
のはばらばらにならないように固着する必要がある。

例えば円筒状の触媒担体６の固着部が弱くて第５図に示
すように竹の子状になると、異音が出て、騒音の元にな
る。さらに、もっと重要なことは被覆触媒が削り取られ
て本来の排ガス浄化の能力が大幅に低減することとなる
。

また竹の子状になると、排ガスΦ流路の形態が変化して
開口度の均一性が阻害され、空隙率が変化して正常な排
ガス流が得られなくなり、エンジンの出力の低下を来た
す。

従来、自動車の排ガスコンへ−夕の触媒担体は、特開昭
５６−４３７３号に開示されているように、平坦な金属
薄板と波状の金属薄板を積層し、その相互に当接する部
分、すなわち波状薄板の波の頂部および底部と平坦な薄
板との接合をろう付けにより結合している。

その概要を説明すると次のようである。

第６図に示すように１１００℃の高温に耐える金属ろう
剤３を波状の薄板２と平坦な薄板ｌの間に塗布装置５に
て塗布した後、平板ｍ重ね状またはロール４に巻き付け
てロール状に積層し。

１１００℃程度の高温炉で、真空熱処理して融着させる
。すなわち積層巻き成形→金属ろう塗布→真空熱処理の
工程で行われている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら、上記技術においては１次のような欠点が
ある。

（１）金属ろう剤のコストが非常に高い。

（２）ろう塗布後の真空熱処理の設備費および熱処理エ
ネルギーのコストが高い。

（３）この次の工程で成形品の仕上焼鈍を行い、担体と
して完成するが、この焼鈍の目的は、ハニカム状担体の
表面に酸化物を生成させることであるが１．金属ろうが
この酸化物生成を阻害し、品質低下を来たす。

以上のことから、従来技術は製造コスト面および品質面
で問題があり、その改善が求められている。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は上記問題を解決するためになされたもので、平
坦な金属薄板と波状の金属薄板を交互に積層してなる排
ガスコンバータ触媒担体の製造に当り、積層後の担体素
材を、酸化雰囲気の炉中で、温度６００〜１２５０℃で
焼鈍し、表層に生じた酸化物により積層薄板相互の当接
部を強固に固着させることを特徴的な技術手段とするも
のである。

また本発明に用いる金属薄板は、Ａ文＝１．８〜８重量％Ｃｒ：１０〜２６重量％を含み、残部Ｆｅおよび不可避的混入不純物からなる金
属薄板を用いるとよく、さらにこれに、Ａｉ：１．８〜
８重量％、Ｃｒ：１０〜２６重量％、さらにＴｉまたは
Ｚ　ｒ　：　０．０１−０．８重量％、Ｙ：０．０１〜
０．７重量％、ＲＥＭ（Ｌａ。

Ｃｅ、Ｎｄ、Ｇｄ）：０．００１〜０．１重量％のうち
１種または２種以上を含み、残部Ｆｅおよび不可避的混
入不純物からなる金属薄板が好適である。

〔作用〕

本発明は、前記（３）項の仕上焼鈍工程に着目し、ここ
で生じる金属酸化物６により、第２図に示すように、平
板と波板の頂部を固着させ得ることを見出したことに基
づいている。この固着強度は、十分な酸化雰囲気のもと
での、処理温度、時間により異なるが、適切な条件を選
べば、金属ろう融着に劣らない十分なる固着強度が得ら
れることが判明した。

この担体の製造に用いる金属薄板は、前述のように仕上
焼鈍にて表面にアルミナを主体とした酸化物が生成する
ように素材成分設計がなされており、この酸化物を主成
分とする酸化膜が金属ろうに代替し得ることを確認した
。

本発明の基本は、金属の表面に生成させる酸化物により
金属同士の接合を達成するものであり、加熱雰囲気とし
ては、酸化性とする必要がある。

生成する酸化物は、アルミナ（一部Ｆｅ、Ｃｒ。

その他ＲＥＭ等が含まれる）であるため、酸化雰囲気と
しては、大気であっても、燃焼雰囲気であっても良い。

また、酸化物の生成のためには、６００℃以上である必
要があり、１２５０℃を超えると生成する酸化物がＦｅ
を主体としたものになるため、かえって接合強度が低下
する。従って、温度範囲は６００℃〜１２５０℃に限定
される。酸化物が生成するのに要する時間は、１２５０
℃では０．５時間以上あればよく、低温はど長時間を要
する０例えば、１０００℃程度で２〜４時間で十分な接
合が得られるが、より長時間の処理をしても、接合強度
は漸増し、従って時間の上限値は特に限定されない。

アルミナの酸化物が生震するためには、Ｆｅ−Ｃｒ−Ａ
ｊＬ系の材料である必要があり、Ｃｒが１０重量％未満
では、Ａｌ含有量が高くても有効なアルミナ皮膜は形成
されない、また、Ｃｒが２６重量％を超えると、鋼その
ものを脆くするため、実用的でない、従って、Ｃｒは１
０重量％以上２６重量％以下に限定される。Ａｉはアル
ミナを形成するのに必要な元素であり、１６８重量％未
満ではこれが生成しない、また、８重量％を超えると鋼
を脆くするため、ＡｊＬの量は１．８重量％以上８重量
％以下に限定される。　　。

さらに素材の耐酸化性を高めるために、Ｔｉ。

Ｚｒ、Ｙ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｎｄ、Ｇｄ等を単独あるいは複
合で添加すると好ましい、この場合、Ｔｉ、Ｚｒは０．
０１重量％未満では効果がなく、０．８重量％を超える
と、却ってアルミナ皮膜の生成を阻害するようになる。

Ｙの場合、０．０１重量％未満では効果がなく、多量に
含まれる程、良好な耐酸化性が得られる。しかし、０．
７重量％を超えて添加しても、その効果は飽和し、却っ
てコスト高となるため、上限は０．７重量％に限定され
る。

Ｌａ、Ｃｅ、Ｎｄ、Ｇｄ等＋７）ＲＥＭは、０．００１
重量％未満では効果がなく、０．１重量％を超えると、
金属間化合物を生成し、鋼を熱間加　゛工不可能な、も
のにするため、０．００１−０．１重量％に限定される
。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例を第１図を参照して説明　□する
。

第１表に示した組成の材料からなる°厚さ５０　ニＩＬ
ｍの薄板を用いた担体の成形品８を１石英チューブ７（
ステンレス製でも可）製のマツフル炉９中に置き、入口
部より空気１０を送り、十分なる酸化雰囲気とした。成
形品８はロール巻状に成形したもので７０ｍｍφＸ　７
５　ｍｍＪｌである　二（第７図（ａ））、燃焼雰囲気
中の酸化は重油燃焼炉を用いた。

炉内雰囲気としては、酸化雰囲気であれば良く、空気、
酸素もしくは水蒸気を一定量供給することでもよい。

実施例では、１個の上記担体成形品を扱ったが、炉を大
きくして、多数を同時に処理するのが一般的である。

このようにして焼成した担体は、第７図（ｂ）に示すよ
うに、周辺を支えて吊枠１２で吊下げ、中央部に５００
ｇの荷重１１をかけ、８００℃１時間の加熱後、第７図
（Ｃ）に示すように中心部せり出し高さＨを測定して、
接合強度を評価した。せり出し高さＨが１．０ｍｍ以下
のものを合格とした。焼成条件と接合強度評価は第２表
に示すように合格のものを○、不合格のものをＸで示し
た０本発明範囲のもので十分なことが分る。

第　　１　　表　　（単位二重量％）第　　２　　表〔発明の効果〕本発明によれば、金属製の排ガスコンバータ用触媒担体
の製造に際し、相隣り合う平坦な金属薄板と波状の金属
薄板を固着させる手段として、従来の金属ろうを用いる
代りに、金属薄板の素材成分により生じる金属酸化物に
着目し、これによって居間の強固な固着を可能にしたの
で、ａ、金属ろうの費用およびその塗布装置の費用が不
要となる。

ｂ、金属ろうの融着のための熱処理費用および設備費が
不要となる。

Ｃ０後工程の金属酸化物生成を阻害することがなくなり
、品質、歩留が大幅に向上する。

などの優れた効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）は本発明方法の実施例を説明するマツフル
炉の断面図、第１図（ｂ）はそのＡ−Ａ矢視図、第２図
は本発明による居間固着状況を説明するコンバータ触媒
担体の一部拡大説明図、第３図（ａ）および（ｂ）、第
４図（ａ）および（ｂ）は担体の構造図、第５図はロー
ル状に巻き成形した担体の端面せり出し状況を示す側面
図、第６図は金属ろう塗布工程の説明図、第７図は実施
例の試験の説明図である。１・・・平坦な金属薄板　　２・・・波状の金属薄板３
・・・金属ろう剤　　　　４・・・巻取り装置５・・・
金属ろう剤塗布装置６・・・金属酸化物　　　　７・・・石英チューブ８・
・・担体成型品　　　　９・・・マツフル炉１０・・・
空気　　　　　　１１・・・荷重１２・・・吊枠

Claims

【特許請求の範囲】１　平坦な金属薄板と波状の金属薄板とを交互に積層し
てなる排ガスコンバータ触媒担体の製造に当り、積層後
の担体素材を、酸化雰囲気の炉中で、温度６００〜１２
５０℃で焼鈍し、表層に生じた酸化物により積層薄板相
互の当接部を強固に固着させることを特徴とする排ガス
コンバータ触媒担体の製造方法。２　金属薄板が、Ａｌ：１．８〜８重量％Ｃｒ：１０〜２６重量％を含み、残部Ｆｅおよび不可避的混入不純物からなる金
属薄板である特許請求の範囲第１項に記載の排ガスコン
バータ触媒担体の製造方法。３　金属薄板が、Ａｌ：１．８〜８重量％Ｃｒ：１０〜２６重量％を含み、さらにＴｉまたはＺｒ：０．０１〜０．８重量％Ｙ：０．０１〜０．７重量％ＲＥＭ（Ｌａ、Ｃｅ、Ｎｄ、Ｇｄ）：０．００１〜０．１重量％のうち１種または２種以上を含み、残部Ｆｅおよび不可
避的混入不純物からなる金属薄板である特許請求の範囲
第１項に記載の排ガスコンバータ触媒担体の製造方法。