KR19980032227A - 철-크롬-알루미늄 포일의 제조 방법 및 그의 사용 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 희토류 또는 다른 활성 금속 첨가물을 가지는 철-크롬-알루미늄 포일에 관한 것으로, 특히 고온에서, 작동하는 배기 가스 촉매 지지물 제조에 적합한 철-크롬-알루미늄 포일에 관한 것이다. 본 발명의 특징은, 0.5 내지 2.5㎜ 두께를 가지는 강 스트립이 두께가 0.08 내지 0.5㎜인 알루미늄 막으로 한쪽면이 코팅되는데 있다. 그리고나서 상기 코팅된 스트립은 30 내지 150 ㎛ 범위의 두께로 냉간 가공된 후, 상기 코팅된 스트립이 700 내지 1000℃의 범위에서 균질화 어닐링된다.

Description

철-크롬-알루미늄 포일의 제조 방법 및 그의 사용

본 발명은, 희토류 또는 다른 활성 금속 첨가물을 가지는 철-크롬-알루미늄 포일에 관한 것으로, 특히 고온에서, 작동하는 배기 가스 촉매 지지물 제조에 적합한 철-크롬-알루미늄 포일에 관한 것이다.

종래의 철-크롬-알루미늄 합금은 포일 제조용으로 사용되었고, 예를 들면 차량 배기 가스 촉매용 지지물로 사용되는 형상 요소가 될 수 있도록 처리되었다. 따라서, 그 예로 미국 특허 제 4,414,023호는 Cr : 8.0 - 25.0%, Al : 3.0 - 8.0%, 희토류 0.002 - 0.06%, Si : 최대 4.0%, Mn : 0.06 - 1.0%, Ti : 0.035 - 0.07%, Zr : 0.035 - 0.07%를 함유하고 불가피한 불순물을 포함하는 강을 개시하고, 유럽 특허 출원 0 387 670 A1은 Cr : 20 - 25%, A1 : 5 - 8%, P : 최대 0.01%, Mg : 최대 0.01%, S : 0.005%, 나머지 Fe를 함유하고 피할 수 없는 불순물로, Y : 최대 0.03%, N : 최대 0.004%, C : 0.02 - 0.04%, Ti : 0.035 - 0.07% 및 Zr : 0.035 - 0.07%를 포함하는 합금을 개시한다. 양 특허는, 상기 합금을 종래의 방법으로 주조한 후 열간 냉간 성형을 행하는 종래의 제조 방법으로 제조된다.

그러나, 미국 특허 제 5,366,139호에서 이미 언급된 바와 같이, 종래의 압연 및 어닐링 방법으로 철-크롬-알루미늄 합금을 제조하는 것이 어렵다는 난점이 고려되어야 한다.

약 6%를 초과하는 알루미늄 조성으로는, 종래의 압연 및 어닐링 처리에 관한 문제점들이 더욱 커져서 공업적으로 상당 규모로 상기 합금을 처리하는 것이 실제적으로 불가능하여 상기 고-알루미늄 합금이 지금까지 상업적으로 완전히 이용되지 못해왔다. 이러한 이유 때문에, 미국 특허 제 5,366,139호는, 포일이 압연 클래딩에 의해 적정 철-크롬 강의 양면을 알루미늄 또는 알루미늄 합금으로 코팅한 철-크롬-알루미늄 합금으로부터 제조되는 방법을 개시한다. 상기 복합 재료는 단지 냉간 압연만을 행하고 최종적으로 확산 어닐링되어 균질 조직이 얻어진다. 양면 코팅을 사용하는 상기 제조 방법의 난점은, 수많은 구성 요소들이 처음에는 별개로 제조되어서 그 후 복합재료를 형성할 수 있도록 합쳐진다는 점에서 비교적 비용이 많이 든다는 것이다.

따라서, 본 발명의 목적은, 예를 들면 유럽 특허 출원 0 387 670 A1호에서 개시된 것과 같이 이미 잘 확립되어 있는 합금이 값싸게 생산될 수 있는 이용 가능한 제조 방법을 제공하는 것이다. 배기 가스 촉매에의 사용을 위해 상기 합금을 추가적인 개발에 대한 요구 및 환경 보호에 대한 폭발적 요구가 존재하는 것도 역시 고려되어야 한다. 한 요구 조건으로는 우수한 내산화성이 있고, 다른 요구 조건으로는 예를 들면 주 촉매와 연결되는 예비 촉매의 경우에 콜드 스타트(cold start)단계에서의 예열을 위한 전기적 저항성이 있고, 합금 중에 거의 7%, 바람직하게는 8%를 초과하는 고 알루미늄 함량일 것이 요구된다.

상기 문제점은, 0.5-2.5㎜의 두께를 가지고, 16-25%의 Cr, 0.01-0.1%의 희토류 또는 이트륨 및 공정에 따른 불가피한 불순물을 포함하는 실질적으로는 철인 그 나머지로 구성되는 조성을 가지는 강 스트립이 잉고트 주조로 제조된다는 것에 의해 해결될 수 있고, 더구나 연속 주조를 행하고 열간 및 냉간 성형을 그 후에 행한다면 더욱 저비용으로 해결될 수 있다.

지금까지 상기 강은, 미국 특허 5,366,139호에 개시된 것처럼 압연 클래딩에 의해 양면에 알루미늄이 코팅되어야 하는 것으로 생각되었지만, 이제는 알루미늄 막이 한쪽면에 완전히 적절하게 적용될 수 있다는 것이 놀랍게도 밝혀졌다. 따라서, 심지어 단지 두 개의 코일링 장치를 구비한 클래딩 스탠드도 사용될 수 있다.

한쪽면 클래딩은 셋-업 시간이 대응하여 짧아지므로 저 비용으로 생산될 수 있고 세 개가 아닌 두 개의 스트립이 공급되어야 한다. 그러나, 코팅 재료가 이제는 한쪽면에서만 필요하고 또한 더욱 두꺼워지므로 매우 많은 비용을 요하는 압연작업이 더욱 더 덜어진다. 그 결과, 한쪽면 클래딩을 압연하는 것이 양쪽면 클래딩 스트립을 압연하는 것이 비해 제조 원가면에서 거의 1/3 정도가 된다.

상기 방법으로 제조되는 복합 재료에 있어서, 확산이 실제적인 시간 주기내에 완전하게 일어나지 않고 그에 따라 양쪽면 클래딩으로 확산 경로를 단축시키는 것이 필요불가결하다는 것이 처음에는 염려되었으나, 놀랍게도 이것은 확인되지 않았다. 분명한 사실은 여기에서는 철-크롬 계의 다른 상의 형성이 억제되므로, 통상의 당업자에게 예상되는 대응하는 반응이 전혀 일어나지 않았고 상기 알루미늄은 확산 어닐링 동안에 용액내에서 상기 강내로 직접 통과한다. 상기 방법에서 50㎛ 두께를 가지고 한쪽면만 클래딩된 포일의 경우 완전히 균질한 알루미늄 분포가 950℃에서 단지 반시간의 확산 시간으로부터 얻어졌다.

또한, 예를 들면 기상 증착 기술과 같은 한쪽면 코팅을 위해 설계된 다른 코팅 방법이 사용되는 것도 가능하다.

금속 촉매 지지물의 제조에 있어서의 개발 경향은 일부는 경제적 이유 때문에 또 다른 일부는 그와 연관된 기술적 잇점 때문에 점점 더 박 포일화되어가는 방향에 있다. 예를 들면 좀 더 빠른 균일화가 촉매의 스타트 거동을 분명히 진전시킨다. 그러나, 거의 30㎛의 박 포일이 채택되는 경우, 압연 클래딩 적층물에서는 필요한 확산 시간이 점점 더 짧아지고 한쪽면 클래딩 스트립의 잇점이 더욱 강화된다. 본 발명의 잇점은 후술하는 실시예에서 더욱 상세하게 설명될 것이다.

[실시예 1]

지지물 재료는 다음의 화학 조성을 갖는다.

잉고트 형상으로 주조되고, 열간에는 처리되어 슬라브가 되고 난 후 열간에서 처리되어 두께 3.5㎜의 핫 스트립이 얻어진다. 상기 재료는 그 후 냉간 압연으로 더욱 변형되어 두께 1.6㎜가 되고, 연-어닐링되고 난 후 전술한 바와 같이 압연 클래딩에 의해 0.08㎜ 두께의 알루미늄 포일로 한쪽면이 코팅된다. 다른 어떤 추가적인 열처리 없이 코팅된 스트립이 압연되어 50㎛ 정도로 얇은 포일이 얻어지고, 그것은 여전히 촉매 지지물 제조용으로 필수적인 것에 해당하는, 성공적으로 주름질 수 있을 정도의 연성을 가졌다.

950℃, 진공속에서의 확산 어닐링으로 추가적인 처리가 용이하게 이루어질 수 있는 균질한 조직과 기계적 성질이 얻어졌다.

상기 재료는 클래딩되지 않은 지지물 재료가 단지 1.37Ω㎟/m인 것에 비해 1.56Ω㎟/m의 전기 저항성을 가진다.

산화 거동은, 110℃에서 시효 처리 후 담금 코팅 및 확산 코팅이 되지 않은 경우의 지지물과 비교하여 조사되었다; 본 발명에 따른 재료는 대응하는 중량 변화가 작다는 의미에서 거의 2인 계수까지 향상된 안정성이 발견되었다.

[실시예 2]

지지물 재료는 다음의 조성을 가진다.

잉고트 형상으로 주조되고, 열간에는 처리되어 슬라브가 되고 난 후 열간엣 처리되어 두께 3.5㎜의 핫 스트립이 얻어진다. 상기 재료는 그 후 냉간 압연으로 두께 1.6㎜까지 추가적으로 변형되어 연-어닐링되고 난 후 전술한 바와 같이 압연 클래딩에 의해 두께 0.08㎜의 알루미늄 포일로 한쪽면이 코팅되었다. 상기 복합 재료는 압연되어 50㎛ 정도로 얇은 포일이 얻어졌다. 주름져질 수 있는 정도의 연성이 얻어졌다.

스트립 두께의 걸쳐 균일한 알루미늄 분포 및 1.6Ω㎟/m를 초과하는 전기 저항성이 900℃ 및 1000℃에서의 2-단계 어닐링에 의해 얻어질 수 있다.

한쪽면 클래딩은 셋-업 사긴이 대응하여 짧아지므로 저 비용으로 생산될 수 있고 세 개가 아닌 두 개의 스트립이 공급되어야 한다. 그러나, 코팅 재료가 이제는 한쪽면에서만 필요하고 또한 더욱 두꺼워지므로 매우 많은 비용을 요하는 압연 작업이 더욱 더 덜어진다. 그 결과, 한쪽면 클래딩을 압연하는 것이 양쪽면 클래딩 스트립을 압연하는 것에 비해 제조 원가면에서 거의 1/3 정도가 된다.

Claims (5)

1. 중량 퍼센트로, 철에 16 내지 25%의 크롬(Cr) 및 0.01 내지 0.1%의 희토류 또는 이트륨(Y) 및 지르코늄(Zr) 및 공정에서 불가피한 불순물이 가해져 구성되는 지지물 재료용 열간 압연 및 연-어닐링 강 스트립으로부터 시작되는 철-크롬-알루미늄 포일의 제조 방법에 있어서,

   상기 강 스트립은 두께 0.08 내지 0.5㎜의 알루미늄 막으로 한쪽면이 코팅되어 두께 0.5 내지 2.5㎜를 가지고, 상기 코팅된 스트립이 그 후 냉간 압연되어 30 내지 150㎛ 두께로 되고, 그 후 상기 코팅된 스트립이 700 내지 1000℃의 온도 범위에서 균질화 확산 어닐링 처리되는 것을 방법으로 하는 철-크롬-알루미늄 포일의 제조 방법.
2. 제1항에 있어서, 상기 한쪽면 코팅이 압연 클래딩으로 행해지는 것을 특징으로 하는 철-크롬-알루미늄 포일의 제조 방법.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 강 스트립은, 중량 퍼센트로, 2 내지 6%의 알루미늄 및 1% 이하의 지르코늄을 함유하는 것을 특징으로 하는 철-크롬-알루미늄 포일의 제조 방법.
4. 1.5Ω㎟/m의 최소 전기 저항성을 가지는 배기 가스 촉며용 지지물 재료로 청구항 1 항 내지 3항 중 어느 한 방법으로 제조되는 철-크롬-알루미늄 포일을 사용하는 것.
5. 1.5Ω㎟/m의 최소 전기 저항성 가지는 가열 전도체용 재료로 청구항 1항 내지 3항 중 어느 한 방법으로 제조되는 철-크롬-알루미늄 포일을 사용하는 것.