JPS6357780A - 排ガス浄化コンバ−タ−用金属製担持体の製造方法 - Google Patents

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】 〔３：朶上の利用分野〕 本発明は、排ガスとくに自動車の排ガスを浄化するため
の排ガス浄化コンノーター用の触媒全保持するための金
Ｊｇ製担持体を形成する巻回した金属箔相互及び釡属箔
と金属枠との接着・固定、及び、触媒を保持するための
セラミック担体の金属製担持体表面への回漕全助長させ
るための金属製担持体の前処理とを同時に行なうことが
できる排ガス浄化コンバーター用金ＩＩ４製担持本の製
造方法に関するものである。

〔従来の技術及び問題点〕

従来から自動車エンジンの排ガスの規制が行なわれてお
９、浄化用の触媒を排気管の途中に設置することが行な
われている。すなわち、排ガス浄化用触媒は、主として
、ノ・二カム型セラミックモノリスの表面に表面積の大
きなγ−Ａ１２０３を被着させたセラミック組木上に担
持させて使用されてＡる。

一方、波形及び平板形の帯状金属箔を交互に重ねて渦巻
状かつ円筒形に巻回して金属枠内に嵌め込んで形成した
並属製担持体（以下担持体という）も使用されているが
、これはセラミックモノリスに比し１部材の薄箔化かで
き、これに被着する触媒担体の表面積の増大化が可能で
あり、波形加工。

担持体蛍！１４箔の溶接やろう付は等によシ固定して担
持体を形成することが比較的容易であシ、さらに、耐熱
衝撃性が優れてｂるなと多くの利点があり、従来から多
くの提案がな式れでいる。

いずれの場合も担持体に触媒担体層をよく被着させるこ
とに多くの問題がおり、金ｍ素材？独特な剥離法によっ
て苛酷な冷間加工ヲ施して金属箔を形成し、又は、特別
に希土類金属の微量全合金中に添加含有させた金属材で
担持体を形成し、高温度において一定条件で加熱処理す
ることによって、担持体表面にアルミナウィスカーを形
成させ、担持体と触媒担体層とをよく被着する方法が提
案されてｂる。（たとえば、特開昭５６−９６７２７　
、特開昭５８−１７７４３７など） しかしながら、これらの方法は、金属箔の加工や合金組
成の厳格な制約があシ、巻い九金ＪＩｉ箔の固定及び熱
処理条件など担持体の製造技術が高度なものが必要であ
り、又、製造工程数が多く、これらが製品のコスト高を
招く欠点を有している。

しかして、最近、排ガス浄化コンバーターが一段と高温
にさらされる傾向があシ、又、車輛の増加とともに環境
汚染に対する公害規制のより一層の強化が行なわれよう
としておシ、触媒、５１本及び担持体等の耐熱性、耐熱
衝撃性、堅牢性がより高いもの、さらに、触媒の担持面
積の増大化及び討入性等がよシ浚れたものであることな
どが強く要望されてＡる。

〔問題点全解決するための手段〕

本発明者は、これらの問題を解決し、耐熱性、耐熱衝撃
性、堅牢性が高く、触媒担体の被ノコが容易な担持体を
得る手段を得ることを目的として研究を進め、波形及び
平板形の帯状金ＩＡ　？Ｓを交互に重ねて巻回して渦巻
状かつ円筒形とし金属枠内に嵌め込んで形成した担持不
全、クロム酸濃水浴液あるｈはセラミック粉末とクロム
酸濃水溶液とのスラリーを被覆して加熱処理することに
よって目的を這し得るとともに、触媒担体の被着を促進
し得ることなどを見出して本究明をなしたものである。

すなわち、本発明の第一・の発明は、波形及び平板形の
帯状金Ｊｌ［を巻回して排ガス浄化コンバーター用金Ｓ
装担持体を製造する方法において、それぞれ耐熱・耐酸
化性を有する波形帯状金属箔と平板形帯状金属箔とを交
互に１ねて渦巻状かつ円筒形に巻いて耐熱性金属枠内に
嵌め込んで排ガス浄化コンバーター用金属製担持体を形
成し、該金ｌ！４製担持本表面をクロム成製水溶ｇ、を
もって被覆し、該被覆物を乾燥後加熱処理し、さらに、
クロム成製水浴液をもって前記加熱処理し７’Ｃ被覆物
の表面に被覆−乾燥−加熱の各処３２Ｍを反復して行な
う排ガス浄化コンバーター用金属製担持体の製造方法で
あって、第二の発明は、波形及び平板形の帯状及び平板
形の帯状金属箔を巻回して排ガス浄化コンバーター用金
属製担持体を製造する方法において、それぞれ耐熱・耐
酸化性を有する波形帯状金属箔と平板形帯状金属品とを
交互に重ねて渦巻状かつ円筒状に巷いて耐熱性金属枠内
に嵌め込んで排気ガス浄化コンバーター用金属製担持体
を形成し、該金Ｍ４＃！担持体表面をセラミック粉末と
クロム酸濃水溶液とからなるスラリーをもって被覆し、
該被覆物を乾燥後加熱処理し、さらにクロム酸濃水溶液
をもって前記加熱処理した被覆物の表面に被覆−乾燥−
加熱の各処理を反復して行なう排ガス浄化コンバーター
用金属製担持体の製造方法である。

本発明における担持体を形成する金属箔材は。

耐熱・耐酸化性のフェライトステンレス鋼であり、この
ようなものとしては、Ｆｅ　−Ｏｒ　−ＡＩ系合金に少
量のＹ−？Ｓｉ又はＣｅ等の金属元素を含有した合金で
あり、たとえば、フエクロライ（Ｆｅｃｒａｌｌｏｙ　
）合金やシクロマル（Ｓｉｃｒｏｍａｌ　）合金などが
ある。

これらは、素材を熱間又は冷間圧延された箔として市販
されておシ容易に入手することができる。

又、金属枠は、フェライト系ステンレス鋼であシ。

このようなものとしては、ＩＦｅ　−Ｏｒ系合金であ′
汎たとえば１３ＵＳ　４０５や５ＵＳ４３０などがあげ
られ、これもまた入手容易である。

担持体は、その表面に被層させる触媒組木の表面積をで
きるだけ大きくし、かつ、排ガス流路の圧力損失を少な
くするようＫ、前記金属材の波形の帯状箔と、これと同
じ巾の平板形の帯状箔とをそれぞれ一対以上を交互に重
ね合わせて渦巻状かつ円筒形に巻いて、これを前記金属
材製の金属枠たとえば円筒内に嵌め込むことによって形
成される。

なお、金属箔相互及び金属箔と金属枠との接着固定、さ
らに担持本面への触媒組木の被層などを円滑に行ない得
るように、各金属部材をあらかじめ一般に行なわれる脱
脂−エツチング−水洗−乾燥等の前処理を施行しておく
ことが好ましい。

次に、担持体を構成するｋｉｔ−ｓ状かつ円筒形に巻い
た波形及び平板形の金属箔相互さらに金属箔と金属枠と
の接着固定処理は、本発明においては処理剤を使用して
行なうものであって、処理剤としては、クロムＲ濃水溶
液（第一の発明、又１ｗｃ二の発明にも使用）あるいけ
セラミック粉末とクロム酸濃水溶液とからなるスラリー
（第二の発明）を使用する。

しかして、クロム酸濃水溶液は、三酸化クロム（Ｃｒ０
３）　１００重量部を水口重量部によ＜ｆ＃解し、少量
の水を加えて、比重１．５５以上の浴液としたものであ
って、比重が１．５５以下のものではクロム酸の破層量
が少なく、良好な結合強度を得るためには、非常に多く
の処理回数を亘ねる必要があり不利となるものであるか
らであって、比重１．６５〜１．７の範囲が好ましい。

又、セラミック粉とクロム酸濃水溶液とからなるスラリ
ーにおけるセラミック粉末は、Ｓｉｎ、。

ＺｒＯ２、Ａｌ２Ｏ３、ＣａＦ２のうちから選ばれた少
なくとも１：ｋｉｔ類の粉末であって、騒ずれも旬μｍ
以下の粒度。

１０μｍ以下であることが好ましい。８１０２は、Ｘ線
的にα型石英結晶質、ＺｒＯ２は、安定化ＺｒＯ２、Ａ
ｌ２Ｏ３は、α−）１２０３を用いる。スラリー中のセ
ラミック粉末とクロム酸濃水溶液との割合は、前記セラ
きツク粉末の徨類とその程度、及び、クロム酸の濃度等
によシ一定しないが、通常、セラミック粉末１００Ｊｉ
ｆ部に対し、クロム成畝水浴ｆｉｌｏＯ〜団重量部であ
る。

これらの処理剤を担持体に被層するためには、通常行な
われる次漬法、スプレー法等によって施行することがで
きる。この場合、余分に被層した処理剤は、空気噴射や
遠心力等によって除去する。

次に、この被覆物を、犯〜ω℃で脱水乾燥した後、中性
乃至酸化性雰囲気中において、昇温速度５〜ｂ ５５０〜６５０℃において加〜恥分間保持する。この処
理において、クロム酸濃水溶液は、担持木表面や金属箔
の接触部にまでよく浸入して被着し、加熱処理によって
、その破着位置において温度の上昇とともに脱結晶水を
含めて脱水され、６価クロム酸化物ＣｒＯ３は％順次低
原子価のクロム酸化物に変化し、約４００℃以上におい
てもつとも安定なＣｊ　ｒ２０３に変換する。ここに生
成したＣｒ２Ｏ３は％１０１以下の極微細々結晶粒子で
あシ、このＣｒ２Ｏ３が。

担持体の表面が前記の０ｒ０３がＯｒ２０３に変化する
過程において発生すると考えられる高活性の識素による
酸化作用を受けて生成する酸化物と化学結合し、又、処
理剤としてスラリーを用いた場合には、Ｏｒｇ　ｏ３が
セラミック粒子間にも介在してこれとも結合することな
どによって金ＩＩ箔相互及び輩属箔と金属枠とをよく接
着し、皮Ｍを形成するものである。

しかして、前述のような処理剤による処理によって形成
される皮膜は、１回の処理では非常に薄く、結合強度は
未だ不十分である。したがって、第一の発明、第二の発
明ともに、前記の処理を行なつ恵投に、さらに、クロム
成績）Ｋ浴液をちって前記処理法と同様にして、被覆−
乾床一力り熱の各処理をｍｂ返し反復して行なうもので
ある。すなわち、この反復処理回数を増すとともに皮膜
厚は浮くなり、接合強度が増大する。たとえば、比重１
．６５のクロム酸碌水浴ｇ、、を用すて、３回反復処理
テノ接合強度は、１５〜２０　ｋｇ７ｃｍ”であるが、
７回では、約８０　ｋｇ／ａｎ”　、　９回では、　１
（１０〜１１５　Ｋ／ｃｒｎ２と十分満足できる接合強
度のものが得られる。δらに、これらの処理によって、
担持本面上に形成された皮膜は、これが中間／ｍとなっ
て１Ｍ謀担本、たとえば、γ−ＡＩ！ａ０３のような表
ＬＩＩｉ槓の大きな粉末とアルミナゾルとからなるスラ
リーを前記皮膜上に被接し、熱処理することによって、
よく被層した触媒担体／１１１を形成することがでさ、
ぢらに所属の７！ｌ媒全触媒担体層上ンこ固層させるこ
とによって排ガス浄化コンバーターを製造することがで
きる。

〔発明の幼果〕

本発明は、波形及び平板形の帯状金Ｍ箔を交互に重ねて
補巻状に巻回して金属枠内に嵌め込んで金ｊｌｉ裂担持
本を形成し、その表面をクロム成製水ｆ４液あるＡはセ
ラミック粉とクロム成績水浴液とからなるスラリーを被
層して皮膜を形成し、ざらにクロム酸−水溶躾による処
理を反復したので、クロム酸が熱処理により変換して生
成する極値粒子の酸化クロムと、金属担持本衣面に生成
する酸化物との結合によって、蛍Ｗ４箔相互や金ＩＩ４
箔と金属枠とを強固に接着し得、同時に形成さノする金
属製担持本表面の皮膜が、その上に仮着させる触媒用本
との間の中間Ｊ―となって触媒担体の被着を助長し得る
ものであって、全極製担持体の接着固定及び触媒担体被
層のための前処理が同時に行ない得、又、製造時の消費
エネルギーが少なくてすみ、製造工程も簡易であシ襄造
コストが低廉であるなど、きわめて優れた効果が認めら
れる。

〔実施例〕

次に１本発明の実施例を述べる。

実施例１ 雀属消材としてフエクラロイ合金（主組成０ｒ２０、Ａ
７４．５％Ｙ　０．８％ｉ部Ｆ’ｅ　）の厚さ０．０４
８ｍｍ、巾７５　Ｈｏ帝状金桐箔を用い、長手方向に直
角で山と山とのピッチ２．８１３Ｅ、山の高さ１．５１
１にの波形に加工し念波形の帯状金騙品と、この彼形帝
状金属箔と同−中の平板形の帯状金属箔とをそれぞれ１
枚重ね合わせて渦巻き状に、直径７０關の円筒形に巻＠
、こ′ｒＬ企内径７０朋、高さく資）龍、肉厚１罰のＳ
ＵＢ　４３０の円筒形金属枠内に嵌め込んで金属裏担持
本を形成した。

この金属製担持本の接合固定に用いる処理剤としては、
Ｃ’ｒ０３１００　Ｍ置部を水６０乗量部によく溶屏し
て比！１．７のクロム成製水浴液を調製した。

次に、前記金属裏担持本を前記クロム成績水溶液中に約
ｌＯ分間投置して金属製担持本表面を被復し、金Ｉ！４
箔表面及びセル内に残留する余分の処理剤溶液を空気噴
射によって除去し、このａ覆物を約閣℃で脱水乾燥した
後、電気炉を用いて昇温速贋５”℃／分で４００℃に温
度をあげ、さらに７′ｃ／分の昇温速夏で６００°Ｃと
し、この温度で約（９）分間保持する熱処理を行なった
。この処理によって生成する０ｒ２０５の結合作用によ
って金属油相互間−セ金属枠との接触部などが接着され
る。この処理でのＯｒｉ　ｏ、、皮膜の厚では、約３μ
工程度であってｇ着強度は未だ不十分であった。

ついで、前記と同じクロム酸炭水溶沿を用いて、前記と
同一の条件によって、破覆−乾燥−加熱の各処理を反復
して行なった。この結果、反復処理回数を重ねるにとも
なって皮膜厚が厚くなるとともに接着強度は強くなった
。すなわち、ガス流路方向における接着強度は、３回処
理で１７　ｋｇ／’ｃｎ２であり未だ不十分であったが
、７回処理では、７５ユ／ＣＴＬ’、９回処理では、１
０５曙乙ぜとなり、伊化コン／ｅ−ター用金Ｖ４製担持
本として優れた匝を有する製品が得られたことが認めら
れた。

前記７回処理をした金ｉＡ裂担持体上に愈媒組木を被層
させるため、γ−Ａ１ｇＯ３１００重量部とアルミナゾ
ル５５ＮｆＪｋ部及び水４５重′ｉｔ部を配合して調製
したスラリーをスプレー法によって被覆し、これを６（
３０℃に加熱処理して触媒−ＩＡ体層の形成を試みたが
、本発明の酸化クロム皮膜を中間層とすることによって
非常に浸れた触媒担体の４２ＪｉＦノーを得ることがで
きた。

実施例２ 処理剤として、いずれも粒度が１０μｍ以下のα−石英
型Ｓｉ０２５５ｆｆｉ部、α−Ａ　１２０３３５］Ｅ　
置部及びＣ！ａＦ２１０重量のセラミック粉末と、冥Δ
例１と同様にして調製した比重１．７のクロム酸濃水溶
液ｂ５重量部と、水１０Ｍ量部とを配甘し、ボールミル
を用いて調時間粉砕混合してスラリーを調製した。

このスラリー中に、実施例１と同様に形成した金属裏担
持体を約１５分間浸漬し、実施例１と同様条件で、余分
のスラリーの除去、乾燥及び加熱処理を施行して、金属
箔相互及び金ｍ箔と金属枠との接触部の接層とセラミッ
ク皮膜の形成を行なった。

次に、比ｚｉ、７のクロム成畝水浴欣をもって実施例１
と同条件で仮積−乾燥−加熱の各処理を反復して行なっ
た。すなわち、ガス流路方向の接着強就と処理回数との
関係は、処理回数が４回では。

３５ｋｇ／ｃＩＩＬ２とやや不十分であるが、８回処理
では、９２ｋｇ／ｃＩＩＬ２．１０回処理では、ｔ　３
５　＃／ｃｔＸ　、！＝　ｆｌ　ｎ　ｆｌ−Ｗ層強度が
得られた。

実施例１と同様にして触媒担体としてのγ−Ａ１２０３
が非常になじみよく被増し、３００〜７５０℃間の関サ
イクルの急熱急冷試験によっては、亀裂及び剥離は観察
されず、優れた耐熱衝撃性が認められた。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）波形及び平板形の帯状金属箔を巻回して排ガス浄化
   コンバーター用金属製担持体を製造する方法において、
   それぞれ耐熱・耐酸化性を有する波形帯状金属箔と平板
   形帯状金属箔とを交互に重ねて渦巻状かつ円筒形に巻い
   て耐熱性金属枠内に嵌め込んで排ガス浄化コンバーター
   用金属製担持体を形成し、該金属製担持体表面をクロム
   酸濃水溶液をもつて被覆し、該被覆物を乾燥後加熱処理
   し、さらにクロム酸濃水溶液をもつて前記加熱処理した
   被覆物の表面に被覆−乾燥−加熱の各処理を反復して行
   なうことを特徴とする排ガス浄化コンバーター用金属製
   担持体の製造方法。 ２）波形及び平板形の帯状金属箔を巻回して排ガス浄化
   コンバーター用金属製担持体を製造する方法において、
   それぞれ耐熱・耐酸化性を有する波形帯状金属箔と平板
   形帯状金属箔とを交互に重ねて渦巻状かつ円筒形に巻い
   て耐熱性金属枠内に嵌め込んで排ガス浄化コンバーター
   用金属線担持体を形成し、該金属製担持体表面をセラミ
   ック粉末とクロム酸濃水溶液とからなるスラリーをもつ
   て被覆し、該被覆物を乾燥後加熱処理し、さらにクロム
   酸濃水溶液をもつて前記加熱処理した被覆物の表面に被
   覆−乾燥−加熱の各処理を反復して行なうことを特徴と
   する排ガス浄化コンバーター用金属製担持体の製造方法
   。 ３）耐熱・耐酸化性金属箔及び金属枠は、フェライトス
   テンレス鋼である特許請求範囲第１項及び第２項記載の
   排ガス浄化コンバーター用金属製担持体の製造方法。 ４）クロム酸濃水溶液の濃度は、比重１．５５以上であ
   る特許請求範囲第１項及び第２項記載の排ガス浄化コン
   バーター用金属製担持体の製造方法。 ５）セラミック粉末は、Ｓｉ０＿２、ＺｒＯ＿２、Ａｌ
   ＿２Ｏ＿３、ＣａＦ＿２のうちから選ばれた１種以上で
   ある特許請求範囲第２項記載の排ガス浄化コンバーター
   用金属製担持体の製造方法。