KR20010012376A

KR20010012376A - 배기가스 정화 촉매용 메탈 허니콤체 및 그 제조방법

Info

Publication number: KR20010012376A
Application number: KR1019997010328A
Authority: KR
Inventors: 오따니다다유끼; 이마이아쓰히꼬; 가스야마사유끼; 이와미가즈또시; 우쓰미도루; 야마나까미끼오; 오따히또시; 도꾸나가요시구니; 시미즈후지오; 에가미도시히로; 노다다미오
Original assignee: 아사무라 타카싯; 신닛뽄세이테쯔 카부시키카이샤
Priority date: 1997-05-09
Filing date: 1997-08-15
Publication date: 2001-02-15
Also published as: EP0985450B1; EP0985450A4; TW365548B; WO1998051410A1; DE69721326D1; DE69729597T2; DE69721326T2; KR100357741B1; DE69729597D1; EP1293649A3; EP0985450A1; EP1293649A2; US6689328B1; EP1293649B1

Abstract

본 발명은 배기가스 정화에 사용되는 촉매 컨버터용 메탈 허니콤체를 형성하는 금속 평박(a metal flat foil)과 금속 파박(a metal corrugated foil)의 접촉부의 고상 확산 접합성 및 엔진 내구성을 개선하기 위하여, 두 가지 금속박 중 적어도 어느 하나의 박 두께를 40μm 미만으로 하고, 접합 후의 Al 함유량을 3% 이상으로 하는 것, 두 금속박의 폭 방향의 표면상태를 소정의 표면조도 또는 표면 형상으로 하는 것, 또는 두 금속박의 접촉부의 폭을 금속박 두께의 5배 이상으로 하는 것 중 어느 하나 또는 이들을 조합한 것 및 더욱 엔진 내구성을 향상하기 위하여 상기한 것으로 이루어지는 허니콤체의 내부에 비접합부를 가지거나, 그리고/또는 허니콤체 외주에 셀을 배치하는 것을 특징으로 한다.

Description

배기가스 정화 촉매용 메탈 허니콤체 및 그 제조방법{EXHAUST GAS CLEANING CATALYST METAL HONEY COMB ELEMENT AND ITS MANUFACTURE}

최근, 자동차용 촉매장치에는 배기가스의 초기 정화능력이 우수하고, 배기 저항이 적은 담체가 사용되는 경우가 많아지고 있다.

종래, 이러한 종류의 메탈 담체로서는 금속 평박과 금속 평박을 길이 방향으로 파형형상의 소성 가공한 금속 파막을 포개고, 이를 예를 들면 와권상(spiral shape)으로 감은 원통형의 허니콤체, 또는 평박과 파박을 평면적으로 교호적으로 적층하여 허니콤체를 구성하고, 이 메탈 허니콤체를 금속 외통 등의 케이싱에 넣은 다음 상호 접합시킨 것이 알려져 있고, 상기 메탈 허니콤체에 촉매를 담지하여 자동차 배기 가스 정화 장치로서 사용하고 있다.

예를 들면, 제 1 도에 도시하는 바와 같이 종래의 메탈 담체(1)는, 내열성 스테인레스 동박으로 구성되는 메탈 허니콤체(2)를 금속제의 외통(3)내에 넣어 제조되고 있다. 메탈 허니콤체(2)는, 주로 제 2도에 도시하는 바와 같이, 두께 50μm 정도의 띠 형상의 평박(5)과 그 평박(5)를 파형으로 가공한 띠 형상의 파박(6)을 포개고, 감는 축 S의 둘레에 화살표 B의 방향으로 감고, 와권상으로 하여 제조된다. 띠 형상의 파박(6)에는 각 파의 능선 (7)이 축 방향으로 형성되어 있고, 와권상으로 감긴 원주상의 메탈 허니콤(2)은 원주의 축방향으로 다수의 통기구멍(4)을 가지고 있다. 또한 이 통기구멍에 촉매를 담지시켜 촉매 컨버터로 하고 있다.

촉매 담체로는 엔진으로부터의 고온의 배기가스에 의한 심한 열 사이클에 견뎌내고, 또한 엔진으로부터의 진동에도 견디기 위하여 우수한 내구성이 요구된다. 이를 위하여 종래의 메탈 담체(1)는 메탈 허니콤체(2)의 평박(5)와 파박(6)의 접촉부 및 메탈 허니콤체(2)의 외주와 외통(3)의 내주가 접합되어 있다.

일반적으로, 메탈 허니콤체를 구성하는 금속박은 Cr-Al-Fe로 구성되는 고내열 훼라이트계 스테인레스 등이 많이 사용되고 있고, 이는 박중의 Al의 표면에서 선택 산화되어 Al₂O₃로서 형성되는 것에 의하여 내산화성이 향상되기 때문이다. 이 때문에, 금속박 중의 Al량이 메탈 담체의 내구성에 중요한 영향을 미치게 된다.

또한, 메탈 허니콤체 내부의 접합은, Ni계의 분상 납땜 재료(brazing material)를 금속 평박, 금속 파박의 접촉부에 바인더 등의 유기물을 개재시켜 고착시키고, 진공노내에서 땜질 처리(brazing treatment)를 실시함으로써 얻을 수 있다.

이 경우에는 금속박 중의 Al은 납땜 재료중의 Ni과 극히 강고하게 결합하는 경향이 있고, 땜질부 근방에 Al이 편석(segregate)된다. 한편, 이 편석이 일어나는 주변의 Al은 역으로 결핍되어 있고, 국소적으로 내산화성이 열화되고, 내구성에 문제가 발생하는 경우가 있다. 또한, 제조 코스트면으로부터 보더라도, 납땜 재료는 매우 고가이고, 싼 메탈 담체를 사용자에게 공급하는 것을 저해한다.

납땜 재료를 사용하지 않는 메탈 담체를 제조하는 방법이 제안되어 있다. 예를 들면 일본특허공개공보 평 1-266978호 공보에는, 처리온도 1200℃ (청구항에서는 850℃ 내지 1200℃), 진공도 10^-6Torr (청구항에서는 10^-2내지 10^-6Torr)로 금속 평박과 금속 파박을 고상 확산 접합법으로 접합함으로써, 메탈 허니콤체를 제조하는 방법이 개시되어 있다. 그러나, 이 방법에서는 엔진 내구에 필요한 내구성을 확보할 수 없었다. 또한 처리 시간 및 처리후의 Al량이 기재되어 있지 않으므로 배기가스 정화능력과의 관계도 불명확하다. 일본특허 공개공보 평 5-168947호 공보에서는, 고온(1400℃)에서 처리하는 방법이 제안되어 있으나, Al 증발 방지용 지그를 장치하고 있으므로, 양산을 고려할 때 이 방법은 생산성??코스트면에서도 문제가 남는다.

일반적으로 확산 접합시, 접합하여야 할 재료끼리 서로 밀착시키고, 가열 중에도 계속 면압이 부가되도록 가압장치 또는 웨이트가 사용된다. 그러나, 상기와 같은 와권상으로 감긴 메탈 허니콤체(2)에 있어서는 외부로부터의 면압을 부여할 수 없으므로, 감기시, 제 2도에 도시하는 바와 같이 평박(5)에 대하여 화살표(A)의 방향으로 백 텐션을 가하고, 또는 외통(3)에 삽입후, 지름을 줄임으로써 면압을 부여하였다.

그러나, 감기시 백 텐션으로는 메탈 허니콤체(2)의 외주부에 면압이 걸리지 어렵고, 외통(3)의 축경으로는 중심부에 면압이 걸리기 어렵다. 또한 두 가지를 병용하더라도, 메탈 허니콤체(2)의 중심부와 외주부의 중간부에서는 면압이 걸리기 어려웠다. 중간부에서는 필요한 면압을 부여하기 위하여 백 텐션을 높이면, 중심부의 통기구멍(4)이 버클링(buckling)되고, 축경 가공율(contraction ratio)을 올리면, 외주부의 통기구멍(4)이 버클링된다는 문제가 있었다.

이 문제에 대하여는 본 발명자 등은 평박(5) 및 파박(6)의 표면 조도를 적게 함으로써 메탈 허니콤체(2)의 중간부가 버클링하지 않는 범위의 백 텐션 및 외주 축 지름에 의하여 중심부로부터 외주부까지 양호하게 확산 접합되는 것을 밝혀내고, 평박(5) 및 파박(6)의 표면 조도를 평균 조도(Ra)로 0.001μm 이상 0.2μm 이하가 되는 것을 일본 특허 공개공보 평 8-38912호 공보에 의하여 제안되고 있다.

상기 공보에 제안되어 있는 기술에 있어서, 평박(5) 및 파박(6)의 표면 조도는, 평균 조도 Ra로 0.001μm이상, 0.2μm 이하로 한정하고 있으나, 평면 조도의 측정방향에 대하여는 언급하고 있지 않다. 또한 평박(5)과 파박(6)의 길이방향의 접촉 폭을 30μm 이상으로 하고 있고, 상기 공보의 실시예에 의하면, 평박과 파박의 접촉 폭이 20μm의 경우 Ra이 0.1μm에서도 접합불량이 발생하고 있다.

본 발명자 등의 견해로는, 띠 형상의 평박(5) 및 파박(6)의 길이방향(L 방향)으로 측정한 표면조도가 상기 범위이더라도 직각방향(C 방향)으로 측정한 표면 조도가 큰 경우에는, 확산 접합부의 내구성이 불충분하다.

또한, 일본특허공개공보 평 5-131144호 공보에는 파박(6)의 각파의 정상부 및 곡부를 박 두께 이상의 폭을 가지는 평평한 평행부로 하고, 이를 평박(5)과 포개어 와권상으로 감음으로써 두 개의 박을 면상으로 접촉시킨 후 확산 접합함으로써, 접합 간도를 향상시키는 것을 제안하고 있다.

상기 일본특허 공개공보 평 8-38912호 공보에 제안하고 있는 기술은, 평박 (5) 및 파박(6)의 표면 조도를 작게 하고, 또한 접촉 폭을 30μm 이상으로 하고 있으나, 접촉 폭의 구체예는 실시예에 도시하고 있는 30μm과 200μm이다. 또한 이 공보에서 표면 조도의 측정 방향에 대하여는 언급하고 있지 않다. 본 발명자들의 견해로는 띠 형상의 평박 (5) 및 파박(6)의 길이 방향으로 측정한 표면 조도가 상기 범위이더라도, 직각 방향(C 방향)으로 측정한 표면 조도가 클 경우에는 접촉 폭을 200μm 확산 접합의 내구성이 불충분하였다.

또한 상기 특허공개공보 평 5-131144호 공보에서 제안하고 있는 기술로서는 평박(5)과 파박(6)의 면 접촉을 가능하게 하기 위하여 파박의 각파에 평행부를 형성하고 있으나, 평행부의 폭은 박 두께 이상으로 하고 있으므로, 구체적인 치수는 표시하고 있지 않다.

또한, 확산 접합 시의 가열에 대하여는, 종래 1250℃ 이상의 고온 가열이 실시되고 있으나, 보다 저온에서 확산 접합하는 것이 요구되어 왔다.

또한, 일반적으로 촉매 담체를 예를 들면 자동차 엔진의 배기가스계에 탑재 고정하여 사용할 때, 엔진 가동 중에는 진동을 받음과 동시에 배기 가스 및 촉매반응에 의하여 가열된다. 또한 엔진 가동시나 가속시에는 급속하게 가열되어, 브레이크시나 정차시에는 급속하게 냉각되고, 급열-급냉의 열사이클이 주행시에 반복된다. 이와 같이 열 사이클에 따라 메탈 담체는 팽창과 수축을 반복한다.

메탈 담체가 급속 가열될 때, 배기 가스의 유속이 큰 메탈 허니콤체의 중앙부가 가장 급속하게 가열되어 외기에 노출된 외통이나, 이에 접하고 있는 메탈 허니콤체 외주부와의 온도차에 의하여 메탈 허니콤체의 외주부 부근 또는 메탈 허니콤체와 외통의 접합부에, 열팽창차에 의한 응력이 집중되고, 파단이나 버클링 또는 박리 등이 발생하게 된다. 또한 급속 냉각되는 때에는, 배기가스 온도의 저하에 따라 급속하게 온도 강하되는 메탈 허니콤체 중앙부와 온도 강하가 늦어지는 메탈 허니콤체 외주부와의 사이의 온도차에 의하여 메탈 허니콤체 외주부 부근에 열 팽창차에 의한 응력이 집중되고, 마찬가지로 파단, 버클링, 박리 등이 발생하게 된다.

그 대책으로서, 메탈 허니콤체의 평박과 파박의 접촉부의 일부만을 접합하고, 또한 일부를 남겨 접합함으로써, 열팽창차에 의한 응력 집중을 완화시키고, 내구성을 높이는 것이 제안되고 있다. 그 수단으로서 예를 들면 일본특허 공개공보 평5-131144호 공보에는 정상부 및 곡부에 폭이 박 두께 이상인 평행부를 가지는 파박의 소정 부위에 접합 방지제를 도포하고, 평박과 포개어 감음으로써 두 가지 박의 소정 부위만을 강고하게 확산 접합하는 방법이 개시되고 있다. 또한 일본특허 공개공보 평 7-328778호 공보에는 평박의 소정부위에 확산 방지제를 바르고, 파박과 포개어 감음으로써 양박의 소정부위만을 확산 접합하는 방법이 개시되어 있다.

다른 대책으로서는, 메탈 허니콤체와 외통을 부분적으로 접합함으로써 응력 집중의 완화책이 일본특허 공개공보 평 8-229411호 공보에 개시되어 있다. 즉, 메탈 허니콤체와 외통과의 접합부를 메탈 허니콤체의 축 방향 확산 접합 강도가 높은 부위로 하고, 그 타부위는 비접합부로 함으로써, 메탈 허니콤체의 축 방향 균열의 발생 및 진전의 방지를 꾀하고 있다. 또한, 상기 정합부와 대향하는 메탈 허니콤체에 최외주로부터 복수 주회 간격을 두고 적정한 주회수의 비 접합부를 둠으로써, 메탈 허니콤체의 지름방향 균열의 촉진 방지를 꾀하고 있다.

상기 일본특허 공개공보 평 5-131144호 공보에는 구체적으로는 2가지 구조의 메탈 담체가 개시하고 있다. 첫째는 메탈 허니콤체의 외주부분의 수회의 감기와 상단 면측의 부분이 확산 접합되고, 기타 하단면 중앙부분이 비접합부가 되어 있다. 둘째는, 메탈 허니콤체의 외주부분의 수감기와, 상단 면측의 부분 및 하단면측의 부분이 확산 접합되고, 기타 중앙부분이 비접합부가 되어 있다.

본 발명자들은 상기 일본특허공개공보 평 5-131144호 공보에 개시되어 있는 두가지 구조의 메탈 담체를 가솔린 엔진의 배기계에 탑재하고, 통상의 급열-급냉 사이클에 의한 냉열 내구시험을 실시한 결과, 우수한 내구성을 가지는 것을 확인하였다. 그러나, 보다 가혹한 조건, 예를 들면 950℃ 이상의 고온과 150℃ 사이의 냉열 내구시험에서는 내구성이 반드시 만족할 수 있는 것은 아니었다.

또한 상기 일본특허 공개공보 평 8-229411호 공보에 구체적으로 개시되어 있는 메탈 담체에 대하여도, 이와 같은 가혹한 조건에서의 냉열 내구시험으로는 내구성이 만족할 수 있는 정도가 아니었다.

또한 상기 일본특허공개공보 평 7-328778호 공보의 기술은 확산방지제를 파박에 바르기보다는 평박에 바르는 것이 접합부에 있어서 접합을 확실하게 방지할 수 있다는 것을 나타내고 있으나, 비접합부를 어느 부위에 형성하는 가하는 구체적인 구조에 대하여는 개시하고 있지 않다.

또한 상기 급열-급냉의 열 사이클에 수반하여 발생하는 허니콤체 내의 팽창과 수축에 의한 메탈 담체의 파단 버클링, 박리등을 방지하는 기타 대책으로서 일본실용신안 공개공보 평 3-61113호 공보에는 상기와 같은 메탈 허니콤체를 구성하는 평박을 연장하고, 허니콤체의 주위에 감아 평박의 다중층을 형성하고, 그 선단부를 외통에 용접함으로써, 상기와 같은 열 사이클에 의한 신축을 다중층에서 흡수시킴과 동시에 외통과의 접착강도를 증대시켜, 메탈 허니콤체 최외주부 또는 그 근방의 공극이나 균열 발생을 방지하는 것이 제안되어 있다.

또한 일본실용신안 공개공보 평 5-9638호 공보에는 평판과 파판을 교호적으로 적층하여 형성되는 층 부재를 S자상으로 구부려 이루어지는 메탈 담체에 있어서, 층부재를 형성하는 적어도 한 장의 파판 또는 평판을 다른 파판 또는 평판보다 길게 하고, 그 나머지 장부를 최외주에 감음으로써 외형 형상 정밀도를 향상시키는 기술이 제안되어 있다.

촉매 컨버터는 촉매의 활성화 온도 이상으로 될 때 비로소, 배기가스 중의 유해가스를 무해화하는 반응에 작용을 발휘하므로 엔진 시동시에는 빠르게 승온하는 것이 요망되고 있다. 이를 위하여 엔진 가까이에 부착하고 고온의 배기가스를 도입하고, 보다 고온에서 급속도로 가열하는 것이 유리하다. 그러나, 고온 급속 가열시에 의하여 상기와 같은 열 팽창차에 의한 문제가 보다 뚜렷하게 된다.

상기 일본실용신안 공개공보 평 3-61113호 공보 및 일본 실용신안 공개공보 평 5-9638호 공보에 개시되어 있는 기술에 있어서는, 메탈 허니콤체에 감긴 평박 또는 파박의 층은 평박 끼리 또는 파박 끼리가 접합되어 있지 않다. 이를 위하여 엔진 가까이에 부착된 경우와 같이, 보다 고온으로 보다 급속으로 가열되는 가혹한 조건에서는 내구성이 언제나 만족할 수 있는 정도가 되지는 않았다.

본 발명은 자동차 엔진 등의 내연기관으로부터 배출되는 배기가스를 정화하는 촉매를 담지하기 위한 메탈 허니콤체 및 그 제조방법에 관한 것이다.

도 1은, 종래의 메탈 담체의 전체를 도시하는 사시도.

도 2는 도 1의 메탈 담체를 구성하는 메탈 허니콤체의 제조예를 도시하는 사시도.

도 3은 50μm 박 두께로 금속 박 중의 Al이 4% 이상 잔존하는 진공처리 조건(진공도 1×10^-4Torr)을 도시하는 도.

도 4는 40μm 미만 박 두께로 금속 박 중의 Al이 4% 이상 잔존하는 진공처리 조건(진공도 1×10^-4Torr)을 도시화는 도.

도 5는 35μm 미만 박 두께로 금속 박 중의 Al이 4% 이상 잔존하는 진공처리 조건(진공도 1×10^-4Torr)를 도시화는 도.

도 6은 50μm 박 두께로 고상 확산 접합하는 조건을 구한 결과를 도시하는 도.

도 7은 평박의 어느 하나의 두께가 40μm 미만인 박 두께로 고상 확산 접합하는 조건을 구한 결과를 도시하는 도.

도 8은 파박, 평박 모두 35μm 이하의 박 두께로 고상 확산 접합하는 조건을 구한 결과를 도시하는 도.

도 9는 파박, 평박의 어느 하나가 두께 40μm 미만의 박 두께로 금속박 중의 Al이 4% 이상 잔존하고, 또한 고상 확산 접합하는 조건을 구한 결과를 도시하는 도.

도 10은 파박, 평박 모두 35μm 미만의 박 두께로 금속 박 중의 Al이 4% 이상 잔존하고, 또한 고상 확산 접합하는 조건을 구한 결과를 도시하는 도.

도 11은 (a) 내지 (c)는 허니콤체를 구성하는 평박과 파박의 접합상태의 여러 가지 예를 도시하는 확대 설명도이고, (a)와 (b)는 박 두께차를 강조하여 도시하고 있다.

도 12(a)는 진공 열처리 전의 금속박의 표면 조도를 나타내고, 도12(b)는 진공 열처리후의 금속박의 표면조도를 나타낸다.

도 13은 표면 확산에 관한 열처리 온도와 박 두께와의 관계를 도시하는 도.

도 14는 본 발명의 일 실시예에 있어서 메탈 허니콤체의 부분 확대 사시도.

도 15 (a) (b)는 본 발명에 관한 평박과 파박의 접합부를 도시하는 개념도이고, (a)는 접합 전의 상태, (b)는 접합 후의 상태를 도시하는 도.

도 16은 본 발명에 있어서 표면 조도 Rac의 한정 이유를 설명하기 위한 그래프.

도 17은 본 발명예에 있어서 평박 및 파박의 조도를 나타내는 설명도이다.

도 18은 본 발명예의 다른 실시예에 있어서 평박 및 파박의 조도를 도시하는 설명도.

도 19는 종래예에 있어서 평박 및 파박의 조도를 도시하는 설명도.

도 20은 본 발명에 있어서 표면 조도 PPI의 한정이유를 설명하기 위한 그래프.

도 21은 본 발명의 다른 실시예에 있어서 메탈 허니콤체의 평박과 파박의 접합부의 예를 도시하는 정면도.

도 22(a)는 본 발명에 있어서 파박의 형상예 (사다리꼴 커브(trapezoidal curve))를 도시하는 측면도.

도 22(b)는 종래예에 있어서 파박의 형상(사인 커브)를 도시하는 측면도.

도 23은 본 발명에 있어서 확산 접합의 바람직한 조건을 도시하는 평균 조도와 진공 열처리 온도와의 관계도.

도 24는 본 발명의 대상재에 있어서 냉압시험의 결과를 도시하는 도.

도 25는 본 발명의 다른 실시예에 있어서 메탈 담체의 단면도.

도 26은 제 25도의 다른 실시예의 메탈 담체의 사용시에 있어서 변형상태를 도시하는 단면도.

도 27은 본 발명의 메탈 담체의 다른 실시예를 도시하는 단면도.

도 28은 본 발명의 메탈 담체의 다른 실시예를 도시하는 단면도.

도 29는 본 발명의 메탈 담체의 다른 실시예의 사용시에 있어서 변형상태를 도시하는 단면도.

도 30은 본 발명의 메탈 담체의 다른 실시예를 도시하는 단면도.

도 31은 본 발명의 메탈 담체의 다른 실시예를 도시하는 단면도.

도 32는 도 25에 도시하는 메탈 담체의 허니콤체를 제조하는 방법을 도시하는 사시도.

도 33은 본 발명의 메탈 담체를 제조하는 다른 실시예를 도시하는 사시도.

도 34는 본 발명의 메탈 담체의 다른 실시예를 도시하는 단면도.

도 35는 본 발명의 메탈 담체의 다른 실시예를 도시하는 단면도.

도 36은 본 발명의 메탈 담체의 다른 실시예를 도시하는 단면도.

도 37은 본 발명의 메탈 담체의 다른 실시예를 도시하는 단면도.

도 38은 본 발명의 메탈 담체의 다른 실시예를 도시하는 단면도.

도 39는 도 36의 메탈 담체의 허니콤체를 제조하는 방법을 도시하는 사시도.

도 40은 도 39에서 제조한 허니콤체를 외통에 삽입하여 메탈 담체를 제조하는 방법을 도시하는 사시도.

도 41은 본 발명의 메탈 담체에 있어서 진공 열처리 온도와 박 두께와의 관계를 설명하기 위한 그래프.

도 42는 메탈 담체의 누르기 시험기(push tester)의 개요도.

도 43(a) (b)는 도 42의 누르기 시험에 의하여 얻어진 메탈 담체의 허니콤체 압출 형상의 모식도이고 (a)가 탈락이 없는 경우, (b)가 탈락이 발생한 경우를 나타낸다.

도 44는 종래의 메탈 담체의 일실시예를 도시하는 단면도.

도 45는 본 발명의 셀을 만든 메탈 담체의 실시예를 도시하는 단면도.

도 46은 본 발명의 셀을 도시한 메탈 담체의 다른 실시예을 도시하는 단면도.

도 47은 비교예로서 셀을 만들지 않은 메탈 담체의 실시예를 도시하는 단면도.

본 발명을 실시하기 위한 최량의 형태

본 발명에 사용하는 확산 접합은 주로 두 면의 접합면에서 표면 에너지를 줄이는 방향으로 원자가 확산함으로써 접합이 이루어지는 것으로, 일반적으로 접합 조건 인자로서 생각되는 것은, 표면 처리, 금속 표면의 조도, 처리온도, 처리시간, 접합면의 압력등 외에, 재료의 기계적 야금적 인자도 중요하다. 종래의 발명에서는 주로 처리온도와 처리시간에 무게를 둔 기술이므로, Al의 금속 증발을 피할 수 없었다.

이에 대하여 본원의 제 1 발명(이하 본 발명이라 함)에 있어서는, 특히 재료의 기계적 인자에 주목한 것이다. 통상적으로 메탈 담체를 구성하는 메탈 허니캠체의 금속 박막의 두께는 40μm 내지 100μm이고, 평박과 파박을 겹쳐 감을 때 금속 평박에 장력을 부가하여 감는 것이 일반적이었다. 따라서 이와 같은 두께의 금속박을 감아 확산 접합하는 경우, 박 두께에 기인하는 강성에 의하여 파박과 평박의 접촉부에 있어서 접촉(fitting) 불량이 되어 확산 접합 처리시에 금속박의 크립(creep)현상, 원자의 상호 확산이 발생하기 어려운 상황이 되어, 양호한 고상 확산 현상이 발생하기 어렵다는 문제가 있다.

본 발명에 있어서, 금속 평박과 금속 파박의 적어도 어느 하나를 두께 40μm 미만의 금속박을 사용하여 허니콤체를 고상 확산 접합법으로 제조하기로 하였다.

두께 40μm 미만의 금속박을 어느 일정한 장력으로 감은 경우, 파박의 정상부가 평박에 눌려 변형되고, 또한 파박쪽으로 구부려져 평박이 변형함으로써, 평박과 파박의 접촉하고 있는 부분의 면적이 마이크로적으로 넓어지고 상호 확산 현상을 촉진하였다.

또한 35μm 이하의 금속박을 1100℃ 이상의 고온으로 보지한 때, 모체 체적의 감소에 의하여 두 가지 박의 접촉부분에 있어서 표면 조도가 가져오는 표면 에너지의 크기가 상대적으로 커져, 이 표면 에너지 원자의 확산을 일으키는 구동력이 되고 표면의 요철을 메우는 정도의 미크로적 변형을 일으켜, 접촉 면적이 비약적으로 증가하는 것으로 추정된다.

상술한 마이크로적 변형과 미크로적 변형에 의하여 두께 40μm이하의 금속 박으로는 고상 확산 접합성이 대폭 향상되는 것이 인정되었다.

박 두께가 35μm를 넘어 40μm에 가까워지면, 표면의 요철을 메우는 정도의 미크로적인 변형이 감소하여 처리시간이 길어지나, 평박, 파박의 두 가지의 박 두께가 35μm 이하가 되면, 미크로적인 변형이 증대하고, 접촉부의 접촉성이 대폭 개선되며, 처리시간이 짧아진다. 또한 박 두께가 10μm 미만에서는 감을 때의 강의 강성이 유지될 수 없고 허니콤체 제조에 지장을 주는 문제와, 박 자체의 제조시의 곤란성의 문제 등으로 인하여 박 두께의 하한은 10μm이 실용적이다. 따라서, 본 발명에서는 평박과 파박의 두께는 10μm 내지 35μm의 범위로 하는 것이 가장 바람직하다.

또한, 본 발명의 메탈 허니콤체의 금속박 중의 Al량을 3.0% 이상 잔존하고 있는 것을 특징으로 하였다. 본 발명자 등은 5% Al - 20% Cr - Fe의 고내열 훼라이트계 스테인레스 강박(박 두께가 10μm)로 제조한 메탈 담체를 실제 차에 탑재하고, 약 10만km 주행시험을 하였다. 그 결과에 의하면 시험 개시 전에는 금속박 중의 Al량이 4.95%이었으나, 시험 종료 후에는 0.96%이었다. 즉, 내구시험 중에 약 4.0%의 Al이 소비되었다는 것을 알았다. 금속박이 가지는 Al의 절대량은 박의 두께에 의하여 변화하나, 엔진 내구시험 중에 소비하는 Al의 량은 같다. 따라서 박 두께가 얇으면 얇을수록 내구수명은 짧아진다. 또한 담체의 탑재위치는 엔진 시동시의 정화성능을 향상시키기 위하여 엔진에 가능한 가깝게하는 경향이 있으므로, 담체의 사용환경은 열악해진다. 산화에 대한 내구성은 금속박의 두께에 영향을 받으나, 실용적이고 가장 얇은 10μm 박의 Al 소비량을 기준으로 하였다. 상기 이유에 의하여 본 발명 담체의 금속 박중의 Al량을 3.0% 이상 잔존하고 있는 것을 조건으로 하였다.

또한, 본 발명에서는 진공처리조건을 처리온도 1100℃ 내지 1250℃로 처리시간이 30분 이상 90분 이하로 처리온도 도달시의 진공도가 3×10^-4Torr 내지 5×10^-5Torr인 것을 규정하고 있다. 이 하한치는 고상 확산접합을 하기 위한 조건이다. 이 값의 상한은 Al량을 3.0% 이상 잔존시키기 위한 조건이다.

이상 본 발명을 더욱 구체적으로 설명한다.

본 발명의 메탈 담체(1)는 제 1도에 도시하는 바와 같이, 메탈 허니콤체(2)가 금속제의 외통(3)에 들어가 있다. 메탈 허니콤체(2)는, 도2에 도시하는 바와 같이 내열성 스테인레스 강으로 구성되는 띠 형상의 평박(5)과 이 평박(5)을 파형 가공한 띠 형상의 파박(6)을 포개어 감고, 와권상으로 하여 제조하였다. 띠 형상의 파박(6)에는 각 파의 능선(7)이 폭 방향으로 형성되어 있고 와권상으로 감은 원주상의 메탈 허니콤체(2)는 원주의 축 방향으로 다수의 통기공(4)를 가지고 있다.

메탈 허니콤체(2)용 재료로서는, 내열성 합금원소로서 Al 3 내지 10%, Cr 15 내지 25% 등을 함유하는 훼라이트계 스테인레스강, 예를 들면 20% Cr - 5% Al-Fe 강이 채용된다. 또한 외통(3) 용의 재료로서는, 메탈 허니콤체(2) 정도의 내열성은 요구되지 않으므로, Al 등의 내열성 합금 원소를 함유하지 않는 스테인레스 강을 채용하더라도 무방하다.

이와 같은 메탈 허니콤체를 형성하는 금속 평박과 금속 파박을 고상 확산 접합하는 경우에, 금속박 중의 Al이 현저하게 감소하지 않는 진공처리조건을 선택할 필요가 있다. 상기 20% Cr - 5% Al -Fe의 고내열 훼라이트계 스테인레스 강으로 구성되는 박(두께 50μm)으로 제조한 메탈 담체의 경우, 평박 및 파박을 확산 접합하는 때, 종래에는 이 진공처리 조건으로서 비교적 고온??장시간 저진공도의 조건이 필요하였다. 예를 들면 1300℃의 온도에서 1×10⁶Torr의 진공도로 90분이라는 조건이 대표적인 것이었다. 그러나, 이와 같은 조건에서는 금속박중의 Al이 현저하게 감소(금속 증발)해버리는, 메탈 담체의 내구성에 있어서 바람직하지 않다.

본 발명자 등은 Al이 3% 이상 잔존하는 조건을 구하였다. 이 결과를 이하에 도시한다. 50μm 박의 경우를 도 3, 36μm 내지 39μm 박의 경우를 도 4, 10μm 내지 35μm 박의 경우를 도 5에 도시한다. 도 3에 의하면, 처리온도가 1250℃ 이상, 또한 처리 시간이 90분 이상으로 처리를 실시하면 (도중의 ×표를 한 조건), Al이 1% 이상 증발하는 것이 확인되었다. 이어서, 50μm 이상의 박이 고상 확산 접합하는 조건을 구하였다. 그 결과를 도 6에 도시한다. 이에 의하면, 처리온도 및 처리 시간이 1290℃ 이상 및 90분 이상 필요하다는 것이 밝혀졌다. 도 3의 데이터와 함께 고려하면 50μm의 박은 금속박 중에 3% 이상 Al이 잔존하는 진공처리조건으로는 고상 확산 접합이 가능하다. 또한 도 3 내지 도 5에 있어서, ○ 표는 Al이 3% 이상 잔존하는 경우, × 표는 Al이 3% 이상 잔존하는 경우이고, 실선은 그 경계를 나타낸다.

마찬가지로 파박, 평박 중 어느 하나가 두께 40μm 미만인 박의 경우에 대하여 고상 확산 접합하는 조건을 구하였다. 이 결과를 도 7에 도시하였다. 이것도 도 4와 함께 고찰하여, 파박, 평박 모두 40μm 미만의 박 두께로 금속 박중의 Al이 3% 이상 잔존하고, 또한 고상 확산 접합하는 조건을 도 9에 도시한다. 이 결과에 의하면 파박, 평박의 적어도 어느 하나가 두께 40μm 미만인 박의 경우는 처리 온도가 1220 내지 1250℃, 처리 시간이 60분에서 90분의 범위에서 적정한 조건을 얻었다.

또한 파박, 평박의 어느 것이든 두께 35μm 미만인 박의 경우에 대하여 고상 확산 접합하는 조건을 구하였다. 이 결과를 제 8도에 도시한다. 이것도 도 5를 함께 고찰하여, 파박, 평박 모두 35μm 미만의 박 두께로 금속 박중의 Al이 3% 이상 잔존하고, 또한 고상 확산 접합하는 조건을 도 10에 도시한다. 이 결과에 의하면 파박, 평박의 적어도 어느 하나가 두께 35μm 미만의 박의 경우는 처리 온도가 1100 내지 1250℃, 처리 시간이 30분에서 90분의 범위에서 적정한 조건을 얻었다.

다음으로 본 발명에 있어서 40μm 미만의 금속 박을 사용하는 이유에 대하여 설명한다.

본 발명에 있어서 두께 40μm 미만의 금속박을 사용하는 것은 금속 평박 및 금속 파박 중 어느 하나로 충분하나, 평박과 파박 모두 두께 40μm 미만, 특히 두께 35μm미만의 금속박을 사용하는 것이 더욱 바람직하다. 예를 들면 도 11(a)도에 도시하는 바와 같이 두께 40μm 미만의 금속 파박(6)과 종전과 동일한 두께 40μm 이상의 금속 평박(5)를 일정 장력 하에서 감아 허니콤체를 형성할 때, 강성이 있는 평박(5)에 의하여 파박(6)의 정상부가 눌려 변형되어, 두 박의 접촉 면적이 넓어지고, 그 결과 두 박의 밀착성이 좋아진다. 반대로 도 11(b)에 도시하는 바와 같이 두께 40μm 미만의 금속 평박(5)과 두께 40μm 이상의 금속 파박(6)을 사용한 때에는 강성이 있는 파박의 정상부로 구부러지면서 평박이 변형되어 마찬가지로 두 박의 밀착성이 향상된다.

또한, 제 11도(c)에 도시하는 바와 같이 두 박의 두께가 각각 35μm 미만이고 1100℃ 이상의 고온으로 보지한 경우, 모체 체적의 감소에 의하여 두 박의 접촉부분에 있어서 표면조도가 가져오는 표면 에너지의 크기가 상대적으로 크고, 이 표면 에너지가 원자의 확산을 일으키는 구동력이 되어 표면의 요철을 메우는 정도의 미크로적 변형을 일으키고, 접촉 면적이 비약적으로 증가하는 것으로 추정된다.

이 추정을 확인하기 위하여 표면 조도 Ra에 관한 실험을 이하와 같이 실시하였다.

도 12(a)에 도시하는 바와 같이 열처리전의 박 표면에는 압연 롤의 연마 자국이 만들어져 날카로운 띠모양의 흠이 금속 박 표면에 존재하거나, 진공 열처리에 의하여 도 12(b)에 도시하는 바와 같이 Ra가 저하되었다. 이 Ra가 0.1μm 이하가 될 때의 온도를 구하였다. 또한 표면 조도의 측정은 접촉 진단식 조도계, 주행거리는 3mm로 하였다.

5% Al, 20% Cr-Fe에서의 박의 표면 조도 Ra=0.1μm가 메탈 담체용 소재로 막 두께가 10μm 내지 60μm의 금속박을 온도 1200℃ 내지 1300℃에서 진공도 1×10^-5Torr의 조건으로 열처리를 실시하였다. 열처리후에 박 표면의 롤 하자가 표면 확산에 의하여 소실되는 온도를 구하였다. 이 결과를 도 13에 도시하였다. 도 13에 의하여 박 두께가 35μm 미만일 때에 표면 확산이 저온측에서 현저, 즉 미크로적인 변형이 되고, 확산 접합성을 향상시킨다는 것이 확인되었다. 또한 이 효과는 1100℃ 정도의 저온 영역에 있어서도 마찬가지였다.

상술한 마이크로적인 변형에 의하여, 40μm 미만의 금속박에서는 고상 확산 접합성이 대폭으로 향상되는 것이 인정되었다. 또한 박 두께가 35μm 이하가 되면, 미크로적인 변형이 증대하고, 접촉부의 접촉성이 대폭으로 개선되어 처리 시간 등이 짧아진다.

또한 박 두께가 10μm 미만에서는 감는 때의 강성이 유지될 수 없고, 허니콤체 제조에 지장을 초래하는 문제와, 박 자체의 제조시의 곤란성의 문제로 인하여 실용적이지 않으므로, 금속박의 두께 하한을 10μm로 하였다. 따라서 본 발명에서는 평박과 파박의 두께는 10μm 내지 35μm의 범위인 것이 가장 바람직하다.

다음으로, 메탈 허니콤체를 구성하는 평박과 파박의 확산 고상 접합성을 향상시키는 다른 수단을 본원의 제 2 발명으로 하여 설명한다.

본원의 제 2 발명(이하, 본 발명이라 함)은 금속박의 표면상태에 관한 발명으로서, 그 하나는 특히 40μm 미만의 박 두께를 가지는 경우에, 배기가스 정화 능력이 향상되는 훼라이트계 스테인레스강으로 구성되는 금속 박의 표면 조도에 관한 발명이다.

전술한 바와 같이, 메탈 허니콤체는 도 2에 도시하는 바와 같이, 평박 (5)와 파박(6)을 감음으로써 구성되나, 예를 들면 50μm 정도 두께의 띠 형상의 평박 (5)과 파박(6)을 제조하고 있다.

따라서, 메탈 허니콤체(2)에 있어서는, 도 14의 확대도에 도시하는 바와 같이, 평박(5)와 파박(6)으로 구성되는 통기 구멍(4)의 방향은 압연방향에 대하여 직교하는 방향, 즉 두 금속박의 폭 방향(C 방향)이 된다.

본 발명자들은 통기 구멍(4) 방향의 평균 조도 Rac가 금속박 끼리를 확산 접합하기 위하여 극히 중요한 역할을 한다는 것을 확인하였다.

즉, 평균 조도 Rac는 압연방향으로 보이는 줄에 대하여 직교하는 방향으로 측정한 평균조도로 정의된다.

메탈 허니콤체(2)의 평박(5)와 파박(6)의 접합부를 통기 구멍(4)에 직교하는 방향에서, 즉 도 14의 백 화살표 방향으로부터 본 때의 미크로적인 개념도를 나타내면, 도 15(a)와 같이 접합 전에는 평박(5) 및 파박(6)의 조도 곡선으로 둘러싸인 공간이다. 이 공간에 기인하여, 접합 후에 제 15도(b)와 같이 보이드(8)가 발생한다.

이 보이드(8)를 감소시키거나, 또는 작게 하여 접합 강도를 늘릴 수 있다. 즉, 제 15(b)에 있어서, 접촉부의 금속박 폭 방향 전장(L)에 대한 접합부분(a)의 합계 길이 Σai의 비율(이를 확산 접합율이라 한다)를 높임으로써 접합 강도를 늘릴 수 있다．

여기서 확산 접합율 = Σai/L은 접합부에 대하여 통기구멍(4) 방향의 절단면을 현미경 관찰하여 구할 수 있다.

본 발명의 메탈 담체는, C방향의 평균 조도 Rac를 0.001μm 이상 0.3μm 이하로 하여, 도 15(a)의 조도 곡선으로 둘러싸인 공간의 높이를 낮게 하고, 평박(5)과 파박(6)의 접촉부에 있어서 확산 접합성을 향상시키고, 접합 후의 보이드(8)를 감속시켜 확산 접합율을 높인 것이다. 따라서, 본 발명의 메탈 담체를 촉매 컨버터로 하여 사용한 경우의 내구성이 우수하다.

Rac를 각종 변화시켜 시작한 메탈 허니콤체의 평박(5)과 파막(6)의 접합부에 대하여, 상기 절단면을 현미경 관찰하였다. 확산 접합은, 진공도 10^-4Torr, 1250℃ 90분 보지한 조건으로 실시하였다. 그 결과 도 16에 도시하는 바와 같이 Rac를 0.3μm 이하로 함으로써 확산 접합율이 0.3 이상으로 할 수 있다. 또한 확산 접합율이 0.3 이상이면, 자동차 엔진 등에 탑재한 때의 내구성에 문제가 없다는 것을 확인하였다. 또한 Rac를 0.001μm 미만으로 하는 것은, 공업적으로는 제조 부하가 현저하게 증대된다. 따라서, 상기와 같이 한정한 도 16의 ●표시는 띠 형상의 평박(5) 및 파박(6)의 길이 방향(L 방향)의 평균 조도이고, 약 0.2μm 이하인 확산 접합율과의 상관은 인정되지 않았다. 도 16에 있어서, Rac=0.03μm, 0.30μm, 0.41μm인 박의 표면 조도 곡선을 도 17, 도 18, 도 19에 나타내었다.

박의 표면 조도는, JIS B 0601-1994로 규정되는 산술평균 조도 (Ra)에 대하여, JIS B 0651-1976으로 규정되는 촉침식 조도 측정기에 의하여 JIS에 준거하여 측정하였으나, 특히 박의 변형 영향을 배제하여 정확한 측정을 하기 위하여 공시재료와 정반의 밀착에 유의하였다. 촉침은 선단의 곡율 반경이 1μm인 것을 사용하고, 컷오프치 0.8mm, 촉침의 주사속도 0.3mm/초, 표점거리 4mm로 측정하였다.

본 발명의 메탈 담체는, 상기와 같이 확산 접합성이 우수하므로, 확산 접합처리시의 가열에 있어서 가열 온도를 1250℃ 이하로 저하시키고, 또는 가열 시간을 단축시킬 수 있으므로, 박 재료인 Al 등이 함유되어 있는 경우에 이들 내열성 합금원소의 증발이 억제된다. 따라서 촉매의 콘버터로서의 사용시의 내구성이 우수하다.

다음으로 금속박의 표면상태에 관한 다른 발명에 대하여 설명한다.

이 발명은 평박(5) 및 파막(6)의 표면 상태가 통기구멍(4) 방향의 길이 1인치당 피크치 PPI 100 이상이고, 또한 평박(5)과 파박(6)의 접촉부가 확산 접합에 의하여 접합되어 있는 것을 특징으로 한다.

상기 PPI와 같은 단위 길이 당 피크수는 표면 조도로서의 JIS에 규정되어 있지 않으므로, 본 발명에서는 이를 표면 형상이라 한다.

측정은 촉침식 조도 측정기에 의하여 실시할 수 있고, 상기 Rac와 동일한 조건으로 측정하였다.

이 발명의 메탈 담체는 C방향의 PPI를 100 이상으로 하고, 도 15(a)의 조도 곡선에 둘러싸인 공간의 피치를 좁게 하고, 평박(5)과 파박(6)의 접촉부에 있어서 확산 접합성을 향상시키고, 접합후의 보이드(9)를 감소시켜 확산 접합율을 높이는 것이다. 따라서 전술한 표면 조도의 발명과 마찬가지로 촉매 컨버터로서 사용한 때의 내구성이 우수하다.

PPI를 각종 변화시켜 시작한 메탈 허니콤체의 평박(5)과 파막(6)의 접합부에 대하여, 상기 절단면을 현미경으로 관찰하였다. 확산 접합은, 진공도 10^-4Torr 1250℃ 90분 보지한 조건으로 실시하였다. 그 결과 도 20에 도시하는 바와 같이 PPI를 100이상으로 함으로써 확산 접합율이 0.3 이상으로 할 수 있다. 또한 PPI의 상한은 특별히 한정하는 것은 아니나, 공업적으로 제조 부하를 현저하게 증대시키지 아니하고 가능한 범위는 거의 2000 이하의 범위이다.

이 발명의 메탈 담체도 상기와 같이 확산 접합성이 우수하므로, 확산 접합처리시의 가열에 있어서 Al 등의 내열성 합금 원소의 증발이 억제되고, 따라서 내구성이 우수하다.

따라서, 금속박의 표면 상태의 발명에 있어서, 평박 (5) 및 파박(6)의 표면 조도가, 통기구멍(4)의 방향의 평균 조도 Rac에서 0.001μm 이상 0.3μm 이하이고, 또한 평박(5) 및 파막(6)의 표면 형상이 통기구멍(4) 방향의 길이 1 인치당 피크수 PPI로 100 이상인 것이 바람직하다. 이와 같은 조건에서는 확산 접합성이 보다 향상되고, 확산 접합율이 보다 높아짐과 동시에 내열성 합금 원소의 증발이 보다 억제되고, 내구성이 우수한 담체가 된다.

상기 표면 조도의 평박(5)를 얻기 위하여는, 냉간 압연에 있어서, 롤 길이 방향의 평균 조도가 작은 워크 롤을 사용한다. 워크 롤은 압연에 의하여 마모되어 표면 조도가 작아지므로, 길이 방향의 평균 조도를 반드시 0.3μm 이하로 할 필요가 없고, 적어도 최종 패스 압연전의 상태로 0.3μm 이하이면 된다. 이를 위하여 마무리 압연 패스 회수나 압하율 등에 따라 워크 롤의 관리를 함으로써, 상기와 같은 평박(5)을 얻을 수 있다.

또한, 상기 표면 형상의 평박(5)을 얻는데는, 냉간 압연에 있어서 롤 길이 방향의 PPI가 작은 워크 롤을 사용한다. 전술한 바와 같이, 워크 롤은 압연에 의하여 마모되므로, 길이 방향의 PPI를 반드시 100 이상으로 할 필요가 없고, 적어도 최종 패스 압연전의 상태로, 100 이상이면 된다. 이 때문에 마무리 압연 패스 회수나 압하율 등에 따라서 워크 롤의 관리를 함으로써, 상기와 같은 평박(5)를 얻을 수 있다.

상기 설명한 바와 같은 표면 상태를 가지는 평박 및 파박을 포개어 와권상으로 감아, 허니콤체를 형성하고, 이 허니콤체를 외통에 삽입하고, 진공중(진공도 3×10^-4내지 5×10^-5Torr) 또는 비산화성 분위기로 1100 내지 1250℃의 온도 범위, 30분 내지 90분의 보지 시간으로 가열하여 확산 접합처리를 실시한다.

본 발명에 의한 두 가지 박의 접합부의 확산 접합율이 높아지고, 내열상 합금 원소의 증발이 억제되므로, 촉매 컨버터로서 사용할 때, 그 내구성이 현저하게 향상된다.

다음으로 상기 평박과 파박의 고상 확산 접합성을 향상시키는 다른 수단을 본원의 제 3발명으로서 설명한다.

본원의 본원의 제 3 발명(이하 본 발명이라 한다)은 상기 평박과 파박의 접촉부의 폭을 규정한 것으로, 이에 의하여 평박에 단위 평박폭 당 0.2 내지 1.5kgf/cm의 통상보다 적은 백 텐션을 부가하면서 감고 허니콤체를 형성하더라도 충분한 접합 강도를 부여할 수 있다.

즉, 본 발명의 메탈 허니콤체는 도 21에 도시하는 바와 같이, 평박(5)와 파박(6)의 길이방향의 접촉부(9)의 접촉 폭(W)을 평박(5)과 파박(6)의 두께(t)의 5배 이상으로 하고, 또한 상기 접촉부(9)를 확산 접합시켜 구성되어 있다.

본 발명의 메탈 담체에 있어서, 접촉 폭(W)을 박 두께 (t)의 5배 이상으로 하는 것은 파박(6)에, 예를 들면 도 22(a)에 도시하는 바와 같은 사다리꼴 형상의 파를 형성하는 것으로, 파의 정상부(top) 및 곡부(valley)에 박 두께(t)의 5배 이상 폭의 평행부(10)을 형성한 것을 채용하면 된다. 도 21과 같이 접촉폭(W)를 박 두께 (t)의 5배 이상으로 함으로써 접촉부(9)는 면압을 특별히 높이지 않아도 양호하게 확산 접합된다.

이하 그 이유에 대하여 고찰한다. 확산 접합은 진공 노내에서 가열함으로써 실행하는 것이나 통상 채용되는 10^-4Torr 정도의 진공도에서는, 잔류 산소에 의하여 평박(5) 및 파박(6)이 산화된다. 본 발명자들은 내열성 합금원소로서 Al을 함유하는 훼라이트계 스테인레스강으로 구성되는 박을, 약 2×10^-4Torr의 진공도로 1250℃로 가열한 것, 박 표면에 Al₂O₃의 생성을 확인하고 있다. 이 현상은 상기 가열 분위기에 산소가 존재하고, 또한 진공 가열 중에 박으로부터 Al등의 금속 증기가 발생하여 산화되는 것을 시사하고 있다.

종래와 같이 평박(5)와 파막(6)의 접촉 폭(W)이 좁으면, 접촉부(9)에 산소가 침입하여 접촉 계면에 Al₂O₃이 생성되고, 이것이 장벽이 되어 확산 접합되기 어려워진다고 생각된다. 그러나, 접촉 폭(W)을 박 두께 (t)의 5배 이상으로 넓힘으로써, 접촉부(9)의 두 박 사이에 Al등의 금속 증기가 충만하고, 산소 침입이 억제되며, 접촉계면에서의 Al₂O₃생성이 억제되므로, 면압을 특별히 높이지 않더라도 양호하게 확산 접합되는 것으로 생각된다. 따라서 본 발명의 메탈 담체는 평박(5)과 파박(6)의 접촉부(9)의 폭(W)을 박 두께(t)의 5배 이상 50배 이하로 하였다.

이와 같이 본 발명이 메탈 담체는 평박(5)와 파박(6)의 접촉부(9)에 있어서 면압을 특히 높일 필요가 없으므로, 도 2와 같이 띠 형상의 평박(5)과 띠 형상의 파박(6)을 겹쳐 감을 때, 평박(5)에 대하여 A방향으로 부여하는 백 텐션을 종래보다 낮게 할 수 있다. 이를 위한 감기시의 메탈 허니콤체(2)의 통기 구멍(4)가 버클링될 우려가 해소된다. 이와 같은 메탈 허니콤체(2)를 외통(3)에 장입한 후에는 면압을 부여하기 위한 축경은 불필요하다.

또한 본 발명의 메탈 담체는, 상기와 같이 평박(5)와 파박(6)의 접촉부(9)의 확산 접합성이 좋고, 접합부의 확산 접합율이 높다. 즉, 0.3 이상의 확산 접합율이 얻어진다.

본 발명에 의하면, 확산 접합시의 가열을 1100 내지 1250℃의 온도 범위로 할 수 있으나, 확산 접합을 평박(5)의 박 폭 방향의 평균 조도 Rac(μm)에 따라, 진공 열처리 온도 T(℃)를,

10⁴/ (T+273) ≤ -0.43 log Rac + 6.43 (1)

의 관계식을 만족하는 범위로 하여 실시하는 것이 바람직하다. Rac는 평박 (5)의 박 폭방향, 즉 도 2에 도시하는 C 방향으로 측정한 평균 조도이다.

띠 형상의 평박(5)은 두께가 40μm 미만이 되면 배기 가스 정화능력이 특히 향상하나, 그 이상의 두께여도 무방하며, 예를 들면 50μm정도이고, 냉간압연에 의하여 제조되므로, 전술한 바와 같이 그 표면에는 통상적으로 압연 방향에 띠(strip)가 발견된다. 이 줄기의 직교하는 방향, 즉 도 2에 도시하는 C 방향의 표면 조도가 다른 시료에 대하여, 진공 열처리 온도 T를 변화시키고, 확산 접합의 양호 또는 불량 여부를 판정한 결과, 도 23에 도시하는 바와 같이 상기 (1)식을 만족하는 범위가 양호하였다.

양부의 판정은 냉압시험에 의하여 실시하고 도 23에서 ○은 합격, ●은 불합격을 나타낸다. 냉압시험은 제 42도에 도시하는 누르기 시험의 테이블에 메탈 담체(1)를 올려놓고, 위에서부터 로드 셀이 붙은 펀치를 박아, 도 24에 도시하는 바와 같이 스트로크 하중곡선을 기재하는 것이다. 펀치를 박은 후의 변형부 관찰 결과와 곡선의 형태에 의하여 합격 불합격을 판정할 수 있고, 메탈 담체(1)내에 접합 불량에 의한 어긋남이 발생하지 않는 것은 실선과 같은 곡선이 되어 합격이 되고, 접합부에 어긋남이 발생하면 파선과 같이 되어 불합격이 된다.

이와 같이, 평박(5) 및 파박(6)의 표면 조도 Rac에 따른 진공열처리 온도 T로 확산 접합 처리를 실행함으로써, 얻어진 메탈 담체의 확산 접합율을 안정되게 높이고, 또한 Al 등의 내열성 합금 원소의 증발을 안정되게 억제할 수 있다.

또한, 본 발명에 본원의 제 2 발명에 규정하는 표면조도 Rac를 가지는 금속박을 사용하면 높은 확산 접합성을 얻을 수 있다.

확산 접합을 실시하는 열처리 조건도 제 2의 발명의 조건과 마찬가지로 하면 된다.

또한 평박(5)를 파형 가공하여 파박(6)으로 하는데는, 통상, 파형 기어를 사용하나, 파박(6)의 각파의 정상부 및 곡부에 제 22도(a)와 같은 평행부(10)을 형성하는데는 선단부의 곡율 반경을 크게 하거나, 또는 선단부를 평탄하게 한 파형 기어를 채용하면 된다.

다음으로 자동차 엔진 등의 배기 가스에 의한 급열 및 급냉 열사이클이나 엔진으로부터의 심한 진동에 견디는 내구성이 우수한 메탈 담체에 관한 발명을 본원의 제 4 발명(이하, 본 발명이라 한다.)으로서 설명한다.

물론 상술한 각 발명의 담체에 본 발명을 적용하면, 보다 내구성이 우수한 담체를 제공할 수 있다.

본 발명의 메탈 담체의 내구성을 개선한 기술의 하나로서, 도25에 도시하는 평박(5)와 파박(6)의 접촉부가 접합되어 있지 아니한 비접촉부(11)를 메탈 허니콤체내에 형성하는 발명에 대하여 설명한다.

도25에 있어서 비접합부(11)는, 메탈 허니콤체(2)의 중심축(S)로부터 떨어진 소정위치에 소정 길이 범위로, 적어도 1 개소(동도에서는 2개소), 적어도 1주분(1 turn) 형성되어 있다.

비접합부(11)의 위치는, 중심축(S)으로부터 메탈 허니콤체(2)의 평균 지름(R)의 1/2 이상 떨어진 외주보다 내측의 위치이다. 즉, 도 25의 2개소의 비접합부(11)에 있어서, R/2??R₁??R, R/2??R₂??R이다. 또한 비접합부(11)의 길이 범위는 메탈 허니콤체(2)의 가스 출구측이 되는 일단을 기점으로 하고, 이 기점으로부터 메탈 허니콤체(2)의 중심축 방향의 전장(L)의 9/20 이상 9/10이하의 길이만큼 메탈 허니콤체내에 위치한 점을 종점으로 하는 범위이다. 즉, 도 25에 있어서 가스가 도의 상방으로부터 백 화살표 방향으로 메탈 허니콤체(2)로 들어가 하방으로 배출되는 경우, 9L/20 ≤ H₁≤ 9L/10, 9L/20 ≤ H₂≤ 9L/10이다.

본 발명의 메탈 담체는, 이와 같이 한정된 허니콤체 비접합부(11)가 형성되어 있으므로, 자동차 등의 엔진 배기 가스계에 장착하여 사용하는 때, 배기가스에 의한 급열 및 급냉의 열 사이클에 대하여 우수한 내구성을 가진다.

즉, 엔진 시동시나 가속시 등에 있어서는 메탈 허니콤체(2)의 지름방향 중앙부가 고온 배기가스 및 촉매반응에 의하여 급속 가열되고, 외주부와의 온도차가 커지더라도, 도 26과 같이, 비접합부(11)을 경계로 중심축 S측이 가스 출구측으로 연장됨으로써 응력 집중이 완화된다. 또한 정차시나 브레이크 작동시에 있어서 중앙부가 급속으로 냉각되어, 외주부와의 온도차가 커지더라도 비접합부(11)를 경계로 하여 중심축 S측이 내측으로 줄어들므로 마찬가지로 응력 집중이 완화된다.

비접합부(11)를 반경 R의 1/2보다 중심축 S측으로 배치한 경우에는 비접합부(11)의 외주측의 응력 집중이 완화되기 어려워져, 메탈 허니콤체(2)가 응력을 흡수하지 못하고, 내구성 향상 효과가 발휘되지 않는다.

비접합부(11)를 메탈 허니콤체(2)의 가스 유입구측 단부로부터 배치한 경우에는, 비접합부(11) 주변에 크랙이라 불리는 허니콤 결함이 발생하기 쉽다.

또한 비접합부(11)의 길이가 메탈 허니콤체(2)의 전장(L)의 9/20 미만이면, 상기와 같은 온도차에 의한 중심축 S축의 신축시 구속력이 커지고, 응력 집중이 완화되기 어려워진다. 비접합부(11)의 길이가 메탈 허니콤체(2)의 전장(L)의 9/10을 넘으면, 상기 중심부 S측의 신축에 의하여, 비접합부 상방의 메탈 허니콤체(2)에 균열이 발생하고, 심할 경우에는 중심축(S)측이 낙하할 우려가 있다.

비접합부(11)는 1개소에 마련되어 있으면 된다. 도 25와 같이 2개소에 있으면, 내구성이 보다 향상되나, 그 향상 정도는 뚜렷한 정도는 아니다. 또한 이 이상 만들어도 무방하나 제조 코스트가 상승되므로 바람직하지 않다. 또한 평박(5)와 파박(6)의 적어도 1주분이 비접합이면 족하고, 최대 2주분 정도로 할 수 있다.

다음으로 본 발명의 메탈 담체에 있어서 도 27에 도시하는 바와 같이 메탈 허니콤체(2)의 외주와 외통(3)의 내주의 경계에 소정 길이 비접합부(12) 및 접합부(13)가 형성되어 있는 것이 바람직하다. 접합부(13)는 가스 유입측이 되는 단으로부터 메탈 허니콤체(2)의 전장 (L)의 1/3 이상 떨어진 위치를 기점으로 하고, 가스 출구측이 되는 타단을 향하여, 전장(L)의 1/2 이하의 길이로 형성되고, 상기 경계의 기타 부위가 비접합부(12)이다. 즉, 도 27에 있어서, L₁≥ L/3, L₂≤ L/2이다. L₃는 0이어도 무방하다.

즉, 도 28에 도시하는 바와 같이 접합부((13)이 메탈 허니콤체(2)의 가스 출구측이 되는 일단을 기점으로 하여 메탈 허니콤체 중심축 방향으로 L₂의 범위에 걸쳐 형성되는 실시예도 본 발명의 범주에 들어간다.

메탈 허니콤체(2)와 외통(3)의 경계에, 이와 같이 한정된 비접합부(12) 및 접합부(13)를 배치함으로써, 자동차 등의 엔진 배기가스계에 장착하여 사용할 때, 배기 가스에 의한 급열 및 급냉의 열 사이클에 대하여, 보다 우수한 내구성이 발휘된다.

즉, 메탈 허니콤체(2)의 중앙부가 급열되거나 급냉되어 외주부와의 온도차가 커지더라도, 예를 들면 제 28도의 메탈 담체의 경우, 제 29도에 도시하는 바와 같이 비접합부(11)을 경계로 하여 중심축 (S)측이 가스 출구측으로 연장되거나, 신축되는 외에, 메탈 허니콤체(2) 전체가 가스 유입구측으로 신축됨으로써, 응력 집중이 더 한층 완화된다.

도 27에 있어서 가스유입측의 비접합부(12)의 길이 L₁가 메탈 허니콤체(2)의 전장 (L)의 1/3 미만이면, 메탈 허니콤체(2)의 전체가 가스 유입측에의 신축에 대하여 구속을 받게되고, 응력 집중이 더 한층 완화되는 효과가 발휘되기 어렵다. 또한 접합부(13)의 길이 L₂가 메탈 허니콤체(2)의 전장 (L)의 1/2를 넘으면, 외통(3)에 대한 메탈 허니콤체(2) 전체의 신축에 대하여 구속을 받게되어, 응력 집중이 더 한층 완화되는 효과를 발휘하기 어렵다. 가스 출구측의 비접합부(12)의 길이 L₃는 한정하지 아니한다. L₁및 L₂가 상기 범위이면, 메탈 허니콤체(2) 전체가 가스 유입측으로 신축되므로, 전술한 바와 같이 L₃는 0이 되어도 무방하다.

L₁의 상한 및 L₂의 상한은 한정하지 아니한다. 메탈 허니콤체(2)가 외통(2)에 접합되어 있으면 되고, 접합부(13)의 길이 (L₂)는 짧아도 무방하다. 그러나 접합부(13)가 손상을 입어 메탈 허니콤체(2)가 탈락할 우려가 있을 경우에는 L₂의 상한을 메탈 허니콤체(2)의 전장(L)의 1/20으로 하는 것이 바람직하다. L₂의 하한을 이와 같이 하면, L₁의 상한은 L의 19/20이 된다.

본 발명의 메탈 담체는, 도 30에 도시하는 바와 같이 비저합부(11)이 양단 모두 메탈 허니콤체(2)의 내부가 되도록 형성되어 있으면 된다. 비접합부(11)의 길이 범위는 가스 출구측이 되는 일단으로부터 메탈 허니콤체(2)의 전장(L)의 1/10 미만의 길이 D만큼 떨어진 위치를 기점으로 하고, 가스 출구측이 되는 일단으로부터 메탈 허니콤체(2)의 전장(L) 9/20 이상 9/10 이하의 길이 H₁또는 H₂만큼 위치를 기점으로 하고 있다. 그밖에는 도 25의 실시예 메탈 담체와 마찬가지이다. 즉, 도 30에 있어서 D??L/10이고, 또한 9L/20≤H₁≤9L/10, 9L/20≤H₂≤9L/10이다.

이와 같이 비접합부(11)를 메탈 허니콤체(2)의 내부에 매설하여 형성함으로써, 자동차 등의 배기가스계에 장착하기까지의 취급시에 있어서, 메탈 허니콤체(2)가 안정화되고, 평박과 파박의 접합부 등이 손상을 입기 어려워진다. 또한 장착후의 사용시에 있어서는 중심축 (S)측과 외측과의 온도차에 의한 열 응력으로 배기가스 출구측 길이(D)의 부위에 비접합부(11)가 연장되는 상태로 파괴가 일어나고, 도 25의 실시예의 메탈 담체와 같은 형태가 되며, 또한 그 작용도 동일하게 된다. D≥ L/10에서는 이와 같은 비접합부(11)가 연장되는 상태로 파괴가 발생하기 어려워진다.

상기 실시예의 메탈 담체에 있어서도, 도 31에 도시하는 바와 같이, 메탈 허니콤체(2)의 외주와 외통(3)의 내주 경계에, 소정 길이의 비접합부(12) 및 접합부(13)가 형성되어 있는 것이 바람직하다. 접합부(13)의 위치 및 길이는, 도 27의 실시예의 메탈 담체의 경우와 동일하다. 즉, 도 31에 있어서, L₁≥L/3, L₂≤2/L이다. L₃는 0이어도 무방하다. 또한 그 작용은 도 27의 실시예의 메탈 담체와 동일하다.

본 발명의 메탈 담체를 제조하는 경우는, 도 2와 같이 띠 형상의 평박(5)와 띠 형상의 파박(6)을 포개어 감을 때, 소정 부위에 확산방지제를 개재시킨다. 또한 감은 후에 얻어진 메탈 허니콤체(2)를 외통(3)내에 넣은 후에 확산 접합처리를 실시한다. 그 결과, 평박(5)와 파박(6)의 접촉부 중, 확산방지제를 개재시킨 부위는 접합되지 않고, 도 25에 도시하는 바와 같이 비접합부(11)가 형성되며, 기타 부위는 확산 접합된다.

확산방지제로서는, 확산접합을 위한 가열 온도에 있어서 열적으로 안정된 재료, 예를 들면 TiO₂, Al₂O₃등의 금속 산화물이나, SiC, BN 등의 세라믹스 등을 채용할 수 있다. 이러한 평박(5)와 파박(6)의 사이에 개재시키는데는, 분말로서, 예를 들면 물에 혼합한 것을 평박(5) 또는 파박(6)에 도포하는 시트상으로 한 것을 첨부하거나, 사이에 끼우는 등의 수단을 채용할 수 있다.

도 32는 상기 분말을 물에 혼합한 확산 방지제(14)를 도포 장치(15)에 의하여 롤 전사방식으로 파박(6)에 도포하는 예를 도시한다. 확산방지제(14)는 파박(6)의 파정부(top)에 도포되어 감기며, 평박(5)와 접촉부(9)에 개재된다. 확산방지제(14)를 소정부재에만 도포하기에는, 도포장치(15)의 전사용 롤 또는 파박(6)을 이동시켜 실행할 수 있다.

또한, 도 27에 도시하는 바와 같이 접합부(18) 및 비접합부(12)를 형성하기 위한 수단은 메탈 허니콤체(2)를 외통(3) 내에 넣기 전에 접합부(13)가 되는 메탈 허니콤체(2)의 외주면의 부위와, 접합부(13)가 되는 외통(3)의 내주면 부위의 어느 일방 또는 쌍방에 납땜 재료를 바르고, 또한 비접합부(12)가 되는 메탈 허니콤체(2)의 외주면의 부위와, 비접합부(12)가 되는 외통(3) 내주면의 부위의 어느 일방 또는 쌍방에 접합방지제를 바른다.

이와 같이 납땜 재료 및 확산방지제를 바른 후에 메탈허니콤체를 외통내에 들어가도록 조립하고 확산 접합처리를 실시함으로써, 메탈 허니콤체(2)에 비접합부(11)가 형성됨과 동시에, 메탈 허니콤체(2)와 외통(3)의 경계에 있어서는, 납땜 재료를 바른 부위는 접합되어 접합부(13)가 형성되고, 확산방지제를 바른 부위는 접합되지 않고 비접합부(12)가 형성된다.

납땜 재료는, 통상의 납땜 재료로 사용되어 있는 것을 채용할 수 있다. 이를 메탈 허니콤체(2)의 외주면 또는 외통(3)의 내주면에 바르는데는, 분말상의 납땜 재료를 바인더에 혼합시켜 도포하는 소정 부위에 바인더를 도포한 후 분말상의 납땜 재료를 뿌리고, 소정 이외 부위의 납땜 재료를 뿌리는 시트상의 납땜 재료를 붙이는 등의 수단을 채용할 수 있다.

또한 확산방지제는 상기 평박(5)과 파박(6)의 사이에 개재시킨 것과 동일한 것을 채용할 수 있고 바르는 수단으로서는 도포 또는 부착을 채용할 수 있다. 제 33도에 메탈 허니콤체(2)의 외주면에 시트상의 납땜 재료(16)를 붙이고, 외주면의 기타 위치에는 확산방지제(14)를 도포한 예를 나타낸다.

본 발명에 있어서, 메탈 허니콤체(2)를 외통(3)내에 넣은 후, 외통(3)과 메탈 허니콤체(2)를 밀착시키기 위한 축경 가공을 실시할 수 있다. 또한 확산 접합처리는 진공로 등의 비산화성 분위기에서 고온 가열함으로써 실시한다. 진공가열의 경우 3×10^-4내지 5×10^-6Torr 진공도, 1100℃ 내지 1250℃의 온도, 30분 내지 90분의 보지시간으로 실시할 수 있다.

다음으로 본 발명의 메탈 담체의 내구성을 개선한 기술의 다른 하나로서, 도 34에 나타내는 바와 같이 메탈 허니콤체(2)의 외주에 셀(19)를 감은 발명에 대하여 설명한다.

도34에 있어서, 셀(19)은 평박 또는 파박을 1주 이상 감아 형성되고, 셀(11)을 형성하는 평박끼리 또는 파박끼리 접합되어 있다. 또한 도 34에 있어서 S는 메탈 허니콤체(2)의 중심축이고, 배기가스는 백 화살표의 방향으로 도입된다.

셀(19)를 형성하는 평박 또는 파박은, 메탈 허니콤체(2)를 형성하는 상기 평박(5) 또는 파박(6)과 일체의 것이어도 무방하며, 또한 별체의 것이어도 된다. 전자의 경우에는 도 2와 같이 하여 메탈 허니콤체(2)를 형성하는 경우, 평박(5)과 파박(6)의 어느 일방을 셀(19) 형성분만큼 길게 하고, 이를 추가로 감음으로써 형성된다. 후자의 경우에는 메탈 허니콤체(2)를 형성한 후, 별도의 평박 또는 파박을 추가로 감음으로써 형성된다.

추가로 감기 전의 메탈 허니콤체(2)의 최외주가 평박(5)일 경우, 셀(19)은 평박을 추가로 1주 이상 감거나 또는 파박을 추가로 2주 이상 감음으로써 형성된다. 또한 추가로 감기 전의 메탈 허니콤체(2)의 최외주가 파박(6)일 경우, 셀(10)은 파박을 1주이상 감거나, 또는 평박을 추가로 2주 이상 감음으로써 형성된다.

또한 셀(19)를 형성한 메탈 허니콤체(2)를 외통(3)에 넣은 후, 메탈 허니콤체(2)를 형성하는 평박(5)와 평박(6)의 접촉부를 접합함과 동시에, 셀(19)을 형성하는 평박끼리 또는 파박끼리 접합하고, 또한 셀(19)의 외주면과 외통(3)의 내주면을 접합하여 본 발명의 메탈 담체로 한다.

본 발명의 메탈 담체는, 메탈 허니콤체(2)의 외주에 상기와 같은 셀(19)이 형성되어 있으므로, 촉매 컨버터로서 사용할 때, 종래보다 고온, 급속으로 가열되고, 메탈 허니콤체(2)와 외통(3)의 온도차에 의하여 경계 부근에 응력이 집중되더라도, 평박끼리 또는 파박끼리가 접합되어 일체가 된 강고한 셀(19)이 손상을 입기 어려우므로 메탈 담체의 축 방향으로의 어긋남에 대하여 내구성이 우수하다.

다음으로, 본 발명의 메탈 담체의 바람직한 태양의 예를 제 35도의 단면도에 도시한다. 이 태양에 있어서는 메탈 허니콤체(2)내에 허니콤 비접합부(11)가 형성되어 있다. 전술한 바와 같이, 이 허니콤 비접합부(11)에서는 평박과 파박이 접촉부가 접합되어 있지 아니하고, 메탈 허니콤체(2)의 기타 부위에서는 확산접합에 의하여 접합되어 잇다. 또한 허니콤 비접합부(11)은 메탈 허니콤체(2)의 가스 유입측 단부로부터 떨어진 위치를 종점으로 하는 길이 범위에서, 전주에 걸쳐 적어도 1주분, 적어도 1개소에 형성되어 있다.

이 바람직한 태양에서는 메탈 허니콤체(2)내에 허니콤 비접합부(11)가 형성되어 있으므로, 자동차 등의 엔진 배기가스계에 장착하여 사용할 때, 배기가스에 의한 급열 및 급냉의 열 사이클에 대하여 보다 우수한 내구성을 가지고 있다. 즉, 상기와 같이 강고한 셀(19)에 의하여 메탈 허니콤체(2)의 축방향으로의 어긋남에 대한 우수한 내구성을 가지고, 또한 허니콤 비접합부(11)에 의하여, 메탈 허니콤체(2)의 지름 방향 중앙부와 외주부의 온도차가 커지더라도, 허니콤 비접합부(11)를 경계로 하여 중심축 S측이 중심축 S의 방향으로 신축함으로써 응력 집중이 완화된다.

본 발명의 메탈 담체의 더욱 바람직한 태양의 예를 도 36 및 도 37의 단면도로 나타낸다. 이 태양에서는, 메탈 허니콤체(2)내에 허니콤 비접합부(11)가 형성되어 있고, 또한 셀(19)이 가스 출구측을 기점으로 하여, 또는 가스 출구측보다 다소 내측으로 들어가서 형성되어 있다. 이를 위한 도 36 및 도 37에 도시하는 바와 같이, 가스 입구측에서 메탈 허니콤체(2)와 외통(3)의 사이에 틈(12)이 형성되어 있다.

도 37의 예에서는 셀(19)이 가스 출구측 단부보다 약간 내측을 기점으로 하여 형성되어 있으므로, 가스 입구측 단면과 가스 출구측 단면이 동일 형상이 되고, 메탈 담체를 배기가스계에 장착할 때까지 사이의 작업성에 문제가 발생할 우려가 있다. 이에 대하여 제 36도의 예에서는, 셀(19)이 가스 출구측 단부를 기점으로 하여 형성되고, 단면의 형상이 명료하게 다르므로, 이와 같은 문제의 염려는 없다. 또한 셀 (19)을 형성하는 때에도 제 36도의 예가 더 용이하다.

다음으로 본 발명의 메탈 담체의 더욱 바람직한 태양의 예를 도 38의 단면도에 도시한다. 이 태양에서는 셀(19)과 외통(3)의 경계에, 접합부(18)과 경계 비접합부(20)가 형성되어 있다. 경계 비접합부(20)는, 이 경계의 가스 유입측 단부를 기점으로 하여 형성되고, 접합부(13)는 가스 출구측을 기점으로 하여 형성되어 있다. 도 38의 예는, 도 36의 예에 적용한 것이나, 도 34, 도35 및 도 37의 예와 같은 메탈 담체에 적용할 수 있다.

이와 같이 셀(19)과 외통(3)의 사이에 경계 접합부(20)가 형성되어 있으므로 셀(19)과 외통(3) 사이의 열응력 집중이 완화되고, 내구성이 보다 향상된다. 이 때, 셀(19)과 외통(3)의 틈새에 의하여, 메탈 허니콤체(2)가 외통(3)에 대하여 가스 입구측에 신축되므로, 경계 비접합부(20)은 가스 유입측에 형성되어 있는 것이 보다 효과적으로 작용한다.

본 발명의 확산접합은 전술한 기술과 마찬가지로 1100 내지 1250℃의 온도 범위에서 진공처리, 예를 들면 10^-4Torr 정도의 진공도로 처리되나, 확산 접합이 메탈 허니콤체(2)의 박두께 (tμm)에 따라 (2) 식의 범위의 온도(T℃)로 진공 열처리에 의하여 이루어지는 것이 바람직하다. 즉, 도 41에 있어서 진공 열처리 온도의 상한이, 박 두께가 두꺼울 때보다 고온까지 허용되고, 박 두께가 얇을 때는 보다 저온도로 제한된다. (2) 식의 조건에 의하여 메탈 허니콤체(2)의 내열성 및 체산화성이 보다 안정 향상된 메탈 담체가 된다. 또한 (3)식이 조건에서는 더 한층 안정 향상된 메탈 담체가 된다.

1100≤T≤1.7 × t + 1165 (2)

1100≤T≤1.9 × t + 1117 (3)

본 발명에 있어서, 메탈 허니콤체 내에 비접합부(11)를 형성하는 방법은 전술한 항에서 설명한 방법으로 실시한다.

본 발명에 있어서, 셀(19)을 메탈 허니콤체(2)의 외주에 배치하는 구체적인 예를 도 39에서 설명한다. 이 예에서는 메탈 허니콤체(2)를 형성하는 평박(5)과 일체의 평박으로 한 경우로서, 파박(6)의 파정부(peak)에 도포장치(15)에 의하여 확산방지제(14)를 사이에 도포하여 허니콤 비접합부(11)를 형성함과 동시에, 평박(5)을 셀 형성분(19)만큼 길게 하고, 또한 그 평박을 가스 유입구측에서 잘라내어(cut off) 폭을 좁히고 좁은 폭을 가진 셀(19)를 형성하고 있다. 도 37과 같은 메탈 담체용 셀 (19)을 형성하는데는, 도 37에 있어서, 셀 형성분의 평박을 폭 방향 양단으로부터 잘라내면 된다. 파박(6)을 셀 형성분만큼 길게 하여 파박을 감아 셀(19)를 형성할 수 있다.

본 발명법의 더욱 바람직한 태양으로는 셀(19)이 형성된 메탈 허니콤체(2)를 외통(3)에 넣기 전에, 셀(19)의 외주면의 소정부위와 외통(3)의 내주면의 소정부위의 어느 일방 또는 쌍방에 확산 방지제를 바르고 또한 셀(19)의 별도의 소정부위와 외통(3)의 다른 소정부위의 일방 또는 쌍방에 납땜 재료를 바름으로써, 도 38의 예와 같이 접합부(13)와 경계 접합부(20)을 형성한다.

그 구체예를 도 40에 도시한다. 셀 (19)은 메탈 허니콤체(2)의 가스 출구측에 형성하고, 셀(19)의 가스 유입측에 확산방지제(14)를 가스 출구측에 납땜 재료(16)을 각각 감은 후, 외통(3)에 넣고, 확산 접합처리를 실시함으로써, 확산방지제(14)를 바른 부위에는 경계 비접합부(20)를 납땜 재료(16)을 부착한 부위에는 접합부(13)을 각각 형성한다. 이 밖에, 확산방지제(14) 및 납땜 재료(16)는 외통(3)의 내면에 발라도 되고, 또한 셀(19) 외면과 외통(3) 내면의 쌍방에 발라도 된다.

또한 본 발명법에 있어서, 셀(19)의 두께는 50μm이상, 바람직하게는 100μm 이상 500μm 이하로 하는 것이 바람직하고, 그 수단으로서는 허니콤체를 형성하는 금속박을 연장하고, 또는 별도의 금속박을 감아붙이는 평박 또는 파박의 두께에 따라 감은 횟수를 조정한다. 또한 셀(19)를 형성하는 평박 끼리 또는 파박 끼리를 고상 확산 접합에 의하여 접합하는 것이 바람직하고, 그 수단으로서는 셀(19)을 형성한 메탈 허니캠체(2)를 외통으로 넣은 뒤, 진공로 등의 비 산화성 분위기 중에서 고온 가열함으로써, 메탈 허니콤체(2)를 형성하는 평박과 파박의 접촉부 및 셀(19)를 형성하는 평박끼리 또는 파박끼리를 고상 확산접합할 수 있다. 이 때, 셀(19)와 외통(3)의 납땜 재료도 동시에 이루어진다. 상기 고상 확산 접합의 열처리 조건은 전술하는 허니콤체 내에 비접합부를 만드는 기술의 경우와 동일하게 하면 된다.

이상 본 발명의 배기가스 정화에 사용되는 촉매 컨버터용 메탈 허니콤체의 개선기술에 대하여 설명하였으나, 이들 기술 중 어느 하나 또는 이들의 조합에 의하여 메탈 허니콤체를 형성하는 금속박의 접촉부의 고상 확산접합성과 엔진 내구성을 대폭으로 향상시킬 수 있다. 또한 본 발명을 주로 메탈 허니콤체를 평박과 파박을 함께 감아 형성하는 기술에 대하여 설명하였으나, 본 발명이 상기 금속박을 교호적으로 적층하여 메탈 허니콤체를 형성하는 경우도 포함하는 것은 물론이다.

따라서, 본 발명을 먼저, 박 두께를 특정함과 동시에 고상 확산 접합의 열 처리 조건을 규정하고, 스테인레스강 박, 특히 Al이 들어간 고내열 훼라이트계 스테인레스 강박의 박끼리 접합을 충분히 실시하여 배기 가스 정화능력, 엔진 내구성 밑 제조 코스트 등 모든 면에 있어서도 종래보다 유리한 메탈 허니콤체를 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한, 본 발명의 다른 목적은 메탈 허니콤체의 금속박끼리의 고상 확산 접합을 유리하게 실시하기 위하여, 금속 박막의 표면 상태를 개선하는데 있다.

또한 본 발명의 다른 목적은 메탈 허니콤체의 금속박끼리의 고상 확산 접합을 강고하게 하기 위하여 금속박끼리의 접촉부의 형상을 개량하는데 있다.

또한, 본 발명의 다른 목적은, 메탈 허니콤체의 금속박끼리의 고상 확산 접합을 강고하게 실시하기 위하여, 금속박끼리의 접촉부의 형상을 개량하는데 있다.

또한 본 발명의 다른 목적은 메탈 허니콤체가 배기가스에 의한 급열-급냉의 열 사이클의 가혹한 조건에 견딜 수 있는 메탈 담체를 제공하는 데 있다.

이하에 상기 목적을 달성하는 수단에 대하여 설명한다.

본 발명의 제 1 특징은 Al이 들어간 훼라이트계 스테인레스강으로 구성되는 허니콤체의 평박과 파박 중 적어도 일방의 박의 두께를 40μm 미만, 바람직하게는 10 내지 35μm의 범위로 하고, 또한 적어도 박 끼리의 고상 확산 접합된 부분이 3.0중량% 이상의 Al을 함유하고 있는 허니콤체에 있고, 또한 이 허니콤체를 처리온도 1100 내지 1250℃, 처리시간 30 내지 90분 및 처리온도 도달시의 진공도를 3×10^-4내지 5×10^-5Torr의 조건으로 열처리를 실시하고, 상기 허니콤체의 평박과 파박의 접촉부를 고상 확산 접합시켜 허니콤체를 제조하는 방법이다.

즉, 메탈 허니콤체를 상기 박 두께로 하고 이를 상기 열처리조건으로 열처리함으로써, 박 표면의 요철을 메우는 정도의 미크로적 변형과, 파박의 정상부를 평박을 따라 변형시키는 마이크로적 변형을 발생시켜 비약적으로 증가시키고, 이에 의하여 고상 확산 접합성을 대폭으로 향상시키는 것이다.

또한, 상기 열처리를 메탈 허니콤체에 실시하여도 메탈 허니콤체가 Al를 3 내지 10% 함유하는 경우, 박 두께 10μm에 있어서 차량 주행중(엔진 내구 시험중)에 소비되는 Al의 량, 즉 약 3.0%를 적어도 함유하는 것이 가능하게 되고, 내구성을 향상시킬 수 있다.

본 발명의 제 2 특징을 메탈 허니콤체에 있어서 Al이 들어간 훼라이트계 스테인레스 망으로 구성되는 평박과 파박의 표면 조도가 허니콤체의 통기구멍 방향(박의 폭 방향)의 평균 조도 Rac로 0.001 내지 0.3μm이고, 그리고/또는 상기 박의 표면 형상이 상기 통기구멍 방향의 길이 1 인치당 피크수 PPI로 100이상이더라도, 또한 상기 박 끼리의 접촉부가 확산 접합에 의하여 접합되어 있다. 이 확산 접합을 1100 내지 1250℃의 온도로 실시하는 것이 바람직하다.

이 박의 표면상태에 의하여 상기 접합부의 확산 접합율을 높임과 동시에 확산 접합 온도가 1250℃ 이하로 낮으므로 양자의 내열성 합금원소의 증발을 억제할 수 있다. 또한 박 두께는 특별히 한정하는 것은 아니나, 특히 40μm 미만 두께의 박인 경우에는 열 처리 시간의 단축, 온도의 저하가 꾀하여짐과 동시에 촉매활성화 온도(300 내지 350℃)에 도달하는 시간이 짧아지므로 초기 정화능력이 향상되는 효과를 얻을 수 있다.

또한 상기 메탈 허니콤체를 제조하는데는, 표면 조도가 폭 방향의 평균 조도 Rac로 0.001 내지 0.3μm이고, 그리고/또는 축방향의 길이 1인치당 피크수 PPI로 100 이상인 띠 형상의 평박을 파형 가공하여 각 파의 눙선이 축방향이 되는 띠 형상의 파박과 상기 평박을 겹쳐 와권상으로 감아 허니콤체로 하는 것으로, 1100 내지 1250℃의 온도 범위에서 열처리하여 박 끼리의 접촉부분을 확산 접합시키는 것이다.

본 발명의 제 3의 특징은 메탈 허니콤체에 있어서, Al이 들어간 훼리이트계 스테인레스강으로 구성되는 띠 형상의 평박과 파박의 길이 방향의 접촉부의 폭이 상기 평박 및 파박의 두께의 5배 이상이고, 또한 접촉부가 확산 접합되어 있으며, 또한 상기 평박에 단위 평박폭 당 0.2kgf/cm 내지 1.5kgf/cm의 통상보다 낮은 백 텐션이 부가되는 것이 바람직하다.

이러한 구성의 메탈 허니콤체로 함으로써, 평박과 파박의 접촉 폭을 특정 폭 이상으로 넓게 하기 위하여 접촉부의 두 가지 박 사이에 Al 등의 금속증기가 충만하고, 산소 침입이 억제되며, 접촉 계면으로 Al₂O₃등의 산화물의 생성이 억제되므로 면압을 특별히 높이지 않아도 양호하게 확산 접합된다.

이 경우의 박 두께는 본 발명의 「제 2의 특징」의 경우와 마찬가지로 특별히 한정하는 것은 아니다.

상기 메탈 허니콤체를 제조하기 위하여 상기 띠 형상의 파박의 각 파의 정상부와 곡부에 파 두께의 5배 이상의 폭을 가지는 평행부를 형성하고, 이 파박과 상기 띠 형상의 평박을 중복시켜 평박에 단위 평박 폭당 0.2 내지 1.5kgf/cm의 백 텐션을 부가하면서 와권상으로 감아 허니콤체로 하는 것으로, 이 허니콤체를 1100 내지 1250℃의 진공 열처리 온도에서, 바람직하게는 평박의 박 폭 방향의 평균 조도 Rac(μm)에 따라,

10⁴/ (T+278) ≤ -0.43log Rac + 6.43

의 관계를 만족하는 온도 T의 범위에서 실행된다.

따라서 전술한 「제 2의 특징」의 항에서 기재한 표면 조도를 가지는 박을 사용함으써 한층 확산 접합 효과를 얻을 수 있다.

본 발명의 제 4 특징은 Al이 들어간 훼라이트계 스테인레스 강의 박으로 구성되는 메탈 허니콤체의 중심축으로부터 반경이 1/2 이상 떨어진 외주로부터 내측의 위치에, 적어도 1개소, 가스 출구가 되는 일단을 기점으로 하고, 이 일단으로부터 상기 메탈 허니콤체의 축방향의 전장 9/20 이상 9/10 이하의 길이만큼 떨어진 위치를 종점으로 하고, 또는 가스 출구측이 되는 일단으로부터 이 메탈 허니콤체의 축방향의 전장의 1/10 미만의 길이만큼 떨어진 위치를 기점으로 하고, 가스 출구가 되는 단으로부터의 메탈 허니콤체의 축 방향 전장의 9/20 내지 9/10 이하의 길이만큼 떨어진 위치를 종점으로 하며, 상기 메탈 허니콤체의 전주에 걸쳐 적어도 일주분(1 turn), 평박과 파박의 접촉부가 접합되어 있지 않은 비접합부가 형성되고, 상기 메탈 허니콤체의 기타 부위는 상기 접촉부가 확산 접합에 의하여 접합되어 있다는데 있다.

또한, 상기 메탈 허니콤체와 상기 외통의 경계에는 가스 유입측이 되는 일단으로부터 상기 메탈 허니콤체의 축방향 전장의 1/3이상 떨어진 위치를 기점으로 하고, 가스 출구측이 되는 타단을 향하여 상기 메탈 허니콤체의 축 방향 전장의 1/2 이하의 길이의 접합부가 형성되며, 상기 경계의 기타 부위는 비 접합부인 것이 바람직하다.

이와 같은 조건으로 메탈 허니콤체 내에 비접합부가 형성되면, 비접합부로부터 중심축측에 존재하는 금속박 부분이 배기 가스에 의한 급열-급냉 사이클에 따라 가스 출구측에 신축되어 응력 집중이 완화되므로, 상기 메탈 허니콤체는 이러한 열 사이클에 대하여 우수한 내구성을 가진다. 이 경우의 박 두께는 본 발명의 「제 2 특징」의 경우와 마찬가지로 특별히 한정되지 아니한다.

상기 메탈 허니콤체를 제조하는데는 상기 비접합부의 위치에 확산 방지제를 도포하여 띠 형상의 금속박을 감아 확산 접합처리를 한다. 이 경우, 상기 띠 형상 금속박을 감아 메탈 허니콤체를 형성한 후, 외통에 삽입하고, 상기 위치에 납땜 재료를 붙이며, 기타 위치에 확산 방지재를 도포한 후, 확산 접합 처리를 실시하여도 무방하다.

따라서 상술한 「제 1 특징」내지「제 3 특징」의 각 항에 기재한 메탈 허니콤체에 상기 비접합부를 형성함으로써 보다 우수한 메탈 담체를 제공할 수 있다.

본 발명의 제 5 특징은 Al이 들어간 훼라이트계 스테인레스 강의 박으로 구성되는 메탈 허니콤체의 외주에, 평박 또는 파박을 2번 이상 감아 셀을 형성하고, 이 셀을 형성하는 평박 끼리 또는 파박끼리 접합하여 메탈 허니콤체로 하는데 있다.

상기한 바와 같이 형성된 메탈 허니콤체를 외통내에 삽입하고, 박 끼리 및 박 외주면과 외통 내주면을 접합하여 메탈 담체를 제조하고 이 메탈 담체에 촉매를 담지시켜 촉매 컨버터로서 사용한 때에, 배기가스에 의한 급열-급냉의 열 사이클에 따라 메탈 허니콤체와 외통과의 사이에 온도차가 발생하고, 이 온도차에 의하여 발생한 응력이 양자의 경계 부근에 집중된다. 그러나 상기의 일체로 된 강고한 셀에 의하여 상기 경계 부근의 메탈 허니콤체의 손상을 방지 할 수 있다. 따라서 이러한 메탈 담체는 메탈 담체의 축방향의 어긋남에 대한 내구성이 향상된다.

따라서 상기「제 4의 특징」의 항에서 기술한 비접합부를 내부에 가지는 메탈 허니콤체의 주위를 상기 셀로 강고하게 보호함으로써, 메탈 허니콤체에 발생하는 응력 집중을 대폭 완화할 수 있으므로, 허니콤체의 축방향의 어긋남에 대하여 보다 우수한 내구성을 가질 수 있다. 이 경우의 박의 두께는 본 발명의「제 2의 특징」의 경우와 마찬가지로 특별히 한정하는 것은 아니다.

상기 메탈 담체를 제조하기 위하여 상기 메탈 허니콤체의 외주에, 이 메탈 허니콤체를 형성하는 평박 또는 파박 중 어느 한 띠형상의 것을 그 상태대로 1회 이상 다시 감아 셀을 형성하고, 이 메탈 허니콤체를 외주에 넣은 후, 접합처리를 실시하고, 상기 메탈 허니콤을 구성하는 금속박끼리 및 셀을 구성하는 금속박끼리를 확산 접합하고, 또한 셀의 외주와 외통과의 사이를 납땜 재료로 접합한다.

상기 확산 접합은 1100 내지 1250℃ 온도 범위에서 진공 열처리를 하나, 바람직하게는 메탈 허니콤체의 박 두께 (tμm)에 따라 상기 식의 범위의 온도 (T℃)로 진공 열처리를 한다. 또한 메탈 허니콤체의 박 두께는 40μm 미만이 바람직하고, 별도 박띠를 감아 셀을 형성하는 경우에는 50 내지 100μm의 박을 이용하여도 된다.

1100 ≤ T ≤ 1.7t + 1165

실시예 1

박두께 50μm(A박), 40μm(B박), 35μm(C박), 30μm(D박), 20μm(E박)의 고내열 훼라이트계 스테인레스강(5% Al - 20% Cr - Fe)로 구성되는 폭 120mm의 평박과 파박(파 높이 1.25mm, 핀치 2.5mm의 의사 사인 커브상으로 가공)을 포개어 평박으로 약 5kg의 장력을 부가한 후 감고, 직경86mm, 길이 120mm 원형상의 허니콤체를 형성하고 이 내경 86mm, 두께 1.5mm, 길이 120mm의 외통내에 넣어 장착하고, 고상 확산 접합처리로 접합하여 메탈 담체를 제작하였다. 허니콤체를 형성한 때의 평박과 파박의 확산 접합 조건은 다음과 같다.

[확산 접합 조건]

가열 온도 : 1220℃

진공도 : 1.4 × 10^-4Torr

보지시간 : 60분

처리후의 고상 확산 접합성을 조합하기 위하여, 각 메탈 담체를 20mm 두께의 고리상으로 절단하고, 원추형의 펀치와 테이블로 메탈 담체(1)의 누르기 시험을 실시하였다. 누르기 시험기의 개요를 도 42에 도시한다. 또한, 그 시험 결과를 표 1에 도시한다. 표 1로부터 알 수 있는 바와 같이, 두 가지 박에 A박 및 B박을 사용한 것은, 박 상호간의 접합이 부적절하여 상기 누르기 시험으로 도 43(b)와 같은 허니콤체에 탈락부가 발생하였다. 이에 대하여 양박의 적어도 일방에 C박, D박, E박을 사용한 메탈 담체는, 누르기 시험에 의하여도 제 43도(a)에 도시하는 허니콤 형상을 보지하고, 고상 확산 접합 특성이 우수하다는 것을 확인할 수 있었다. 또한, 각 박의 접촉부를 확대하여 본 경우, C박, D박, E박으로 접촉부의 확대가 확인되었다.

또한 이와 같이 하여 얻어진 박 두께 50μm와 30μm의 메탈 담체를 200cc 가솔린 엔진의 배기계통에 사용하고, 가열 사이클 시험(800℃ 내지 60℃ 사이에서 1000 사이클)을 실시하고, 엔진의 내구성을 조사하였다. 박두께 50μm의 메탈 담체는 70 사이클로 허니콤 코어의 어긋남이 발생하여 시험을 중단한데 대하여, 30μm의 메탈 담체는 1000 사이클에서도 허니콤체의 접합상태가 양호하고, 엔진 내구성 시험에 합격하였다.

파박

A박

B박

C박

D박

E박

A박

B박

C박

D박

E박

평박

A박

B박

C박

D박

E박

B박

C박

D박

A박

E박

D박

최대하중

75kg

100kg

150kg

120kg

85kg

105kg

160kg

140kg

100kg

140kg

130kg

95kg

90kg

탈락유무

있음

없음

있음

없음

있음

없음

판정

×

○

×

○

×

○

주) A박: 50μm, B박: 40μm, C박: 35μm, D박: 30μm, E박: 20μm

실시예 2

상기 재료를 사용하여 외경 100mm, 길이 100mm의 메탈 담체를 제조하고, 내구시험을 실시하였다.

평박: 20Cr-5Al-Fe 훼라이트계 스테인레스강박, 두께 50μm, 단, 메탈 담체 7, 9는 두께 20μm, 폭 100mm

파박: 동상 평박을 파형 가공한 것, 파높이 1.25mm，피치 2.54mm

외통: 18Cr - 8Ni 내열 스테인레스강관, 두께 1.5mm, 길이 100mm, 외경 102mm

(1) 메탈 담체 1 (종래예)

평박 및 파박의 표면 조도 : Rac=0.35mm, 표면 형상: PPI=80

평박에 10kgf의 백 텐션을 가하면서 파박과 함께 감고, 외경 100mm의 메탈 허니콤체를 제조하였다. 외통의 내면 전면에 납땜 재료를 도포한 후, 이 메탈 허니콤체를 삽입하였다. 그 후, 1250℃, 10^-4Torr의 고온 고진공하에서 90분 가열하여 제조하였다.

(2) 메탈 담체 2 (본 발명예)

평박 및 파막의 표면 조도 : Rac=0.10μm, 표면 형상 : PPI=80

평박에 10kgf의 백 텐션을 가하면서 파박과 함께 감고, 외경 100mm 메탈 허니콤체를 제조하였다. 외통의 내면 전면에 납땜 재료를 도포한 후, 이 메탈 허니콤체를 제조하였다. 외통의 내면 전면에 납땜 재료를 도포한 후, 이 메탈 허니콤체를 삽입하였다. 그 후 1250℃, 10^-4Torr의 고온 고진공하에서 90분 가열하여 제조하였다.

(3) 메탈 담체 3 (본 발명예)

평박 및 파박이 표면조도 : Rac - 0.35μm, 표면 형상 : PPI ??500

평박에 10kgf의 백 텐션을 가하면서 파박과 함께 감고, 외경 100mm의 메탈 허니콤체를 제작하였다. 외통의 내면 전면에 납땜 재료를 도포한 후, 이 메탈 허니콤을 삽입하였다. 그 후, 1250℃, 10^-4Torr의 고온 고진공하에서 90분 가열하여 제조하였다.

(4) 메탈 담체 4 (본 발명예)

평박 및 파박의 표면 조도 : Rac - 0.10μm, 표면 형상: PPI =500

평박에 10kgf의 백 텐션을 가하면서 파박과 함께 감고, 외경 100mm 메탈 허니콤체를 제작하였다. 외통의 내면 전면에 납땜 재료를 도포한 후, 이 메탈 허니콤체를 삽입하였다. 그 후, 1250℃, 10^-4Torr 의 고온 고진공하에서 90분 가열하여 제조하였다.

(5) 메탈 담체 5 (본 발명예)

평박 및 파박의 표면 조도 : Rac = 0.10μm, 표면 형상 : PPI =100

(6) 메탈 담체 6 (본 발명예)

평박 및 파박의 표면 조도 : Rac = 0.10μm, 표면 형상 : PPI =500

평박에 10kgf의 백 텐션을 가하면서 파박과 함께 감고, 외경 100mm 메탈 허니콤체를 제작하였다. 외통의 내면 전면에 납땜 재료를 도포한 후, 이 메탈 허니콤체를 삽입하였다. 그 후, 1150℃, 10^-4Torr 의 고온 고진공하에서 60분 가열하여 제조하였다.

(7) 메탈 담체 7 (본 발명예)

평박 및 파박의 두께 : 20μm

1100℃, 30분간 가열하여 제조하였다. 기타 조건은 메탈 담체 6과 동일하게 하였다.

(8) 메탈 담체 8 (본 발명예)

평박 및 파박의 표면 조도 : Rac=0.10μm, 표면 형상 : PPI=500

평박에 10kgf의 백 텐션을 가하면서 파박과 함께 도 28에 있어서, R₁=40mm，H₁=70mm가 되도록, 1턴 상당 길이로 알루미나를 도포하면서 감고, 외경 100mm 메탈 허니콤체를 제작하였다. 외통의 내면에는 L₁=60mm， L₂=40mm가 되도록， L₂의 부분에 납땜 재료를 도포하고 L₁의 개소에 알루미나를 도포한 후, 이 메탈 허니콤체를 삽입하였다. 그 후, 1150℃, 10^-4Torr 의 고온 고진공하에서 60분 가열하여 제조하였다.

(9) 메탈 담체 9 (본 발명예)

평박 및 파박의 두께 20μm

1150℃, 40분간 가열하여 제조하였다. 기타 조건은 메탈 담체 8과 동일하게 하였다.

얻어진 메탈 담체 8은 도 28에 도시하는 바와 같은 형상, 즉 메탈 허니콤체(2)의 내부에 직경 R₁=40mm으로 길이 H₁=70mm의 1주분 만큼, 평박과 파박이 접합되어 있지 않은 비접합부(11)를 가지고, 메탈 허니콤체(2)와 외통(3)과는 길이 L₂=40mm의 접합부(13)으로 접합되고, 그 상방의 L₁=60mm의 부위는 비접합부(12)로 되어 있다.

상기 종래예 및 본 발명예의 메탈 담체 1 내지 7에 대하여 냉압시험을 실시한 바, 종래예의 메탈 담체(1)는 어긋남이 발생하여 불합격이 되었으나, 본 발명예의 메탈 담체 2 내지 6은 문제없이 합격하였다. 냉압시험은 도 42에 도시하는 바와 같이 메탈 담체를 베드(bed)에 싣고, 위로부터 롤 셀이 부착된 펀치를 눌러 넣고, 스트로크 하중 곡선을 기록하는 것이다.

또한 도 28과 같이 슬릿이 들어간 전체 접합으로 한 본 발명예의 메탈 담체(8, 9)를 가솔린 엔진의 배기계에 탑재하고, 가열 950℃ 10분, 냉각 150℃ 10분을 1 사이클로 하는 냉열 내구시험을 실시한 바, 900 사이클 부여하여도 손상을 입지않고 합격하였다.

또한 메탈 담체 7, 9의 배기가스 정화 능력은 메탈 담체(6, 8)에 비하여 약 10% 향상하였다.

실시예 3

하기 재료를 사용하여 외경 100mm, 길이 100mm의 메탈 담체를 제조하고, 내구시험을 실시하였다.

평박: 20Cr-5Al-Fe 훼라이트계 스테인레스 강박, 두께 50μm, 단, 메탈 담체 4, 6은 두께 20μm, 폭 100mm

파박: 동상 평박을 파형 가공한 것, 파 높이 1.25mm，피치 2.54mm

외통: 18Cr - 8Ni- Fe 내열 스테인레스강관, 두께 1.5mm, 길이 100mm, 외경 102mm

(1) 메탈 담체 1 (종래예)

파박의 형상: 길이 방향 측면이 도 22(b)에 도시하는 바와 같이 사인 곡선을 이룬다.

평박에 10kgf(즉, 1.0kgf/cm)의 백 텐션을 가하면서 파박과 함께 감고, 외경 100mm의 메탈 허니콤체를 제조하였다. 평박과 파박의 길이방향의 접촉부 폭 W는 0.1mm=2t(박두께의 2배) (제 21도 참조)였다. 외통의 내면 전면에 납땜 재료를 도포한 후, 이 메탈 허니콤체를 삽입하였다. 그 후, 1250℃, 10^-4Torr의 고온 고진공하에서 90분 가열하여 제조하였다.

(2) 메탈 담체 2 (본 발명예)

파박의 형상, 길이 방향 측면이 도 22(a)에 도시하는 바와 같이 사다리꼴 곡선을 이룬다.

평박에 10kgf(즉, 1.0kgf/cm)의 백 텐션을 가하면서 파박과 함께 감고, 외경 100mm 메탈 허니콤체를 제작하였다. 평박과 파박의 길이방향의 접촉부 폭 W는 0.5mm=10t(박 두께의 10배)였다. 외통의 내면 전면에 납땜 재료를 도포한 후, 이 메탈 허니콤체를 제조하였다. 외통의 내면 전면에 납땜 재료를 도포한 후, 이 메탈 허니콤체를 삽입하였다. 그 후 1250℃, 10^-4Torr의 공온 고진공하에서 90분 가열하여 제조하였다.

(3) 메탈 담체 3 (본 발명예)

파박의 형상, 길이 방향 측면이 도 22(a)에 도시하는 바와 같이 대형 곡선을 이룬다.

평박에 10kgf(즉, 1.0kgf/cm)의 백 텐션을 가하면서 파박과 함께 감고, 외경 100mm의 메탈 허니콤체를 제작하였다. 평박과 파박의 길이방향의 접촉부 폭 W는 0.5mm-10t(박 두께의 10배)였다. 외통의 내면 전면에 납땜 재료를 도포한 후, 이 메탈 허니콤을 삽입하였다. 그 후, 1225℃, 10^-4Torr의 고온 고진공하에서 90분 가열하여 제조하였다.

(4) 메탈 담체 4 (본 발명예)

평박 및 파박의 두께 : 20μm

1150℃, 60분의 열처리로 제조하였다. 기타 조건은 메탈 담체 3과 동일하게 하였다.

(5) 메탈 담체 5 (본 발명예)

평박에 10kgf(즉, 1.0kgf/cm)의 백 텐션을 가하면서 파박과 함께 도 28에 도시하는 바와 같은 형상, 즉 R₁=40mm, R₁=70mm가 되도록 1턴 상당의 길이로 알루미나를 도포하면서 감고 외경 100mm의 메탈 허니콤체를 제작하였다. 평박과 파박의 길이방향의 접촉부 폭 W는 0.5mm=10t(박 두께의 10배)였다. 외통의 내면에 L₁=60mm L₂=40mm가 되도록 납땜 재료를 도포하고, L₁의 개소에 알루미나를 도포한 후, 이 메탈 허니콤체를 삽입하였다. 그 후, 1225℃, 10^-4Torr 의 고온 고진공하에서 60분 가열하여 제조하였다.

(6) 메탈 담체 6 (본 발명예)

평박 및 파박의 두께 20μm

1200℃, 40분간 가열하여 제조하였다. 기타 조건은 메탈 담체(5)와 동일하게 하였다.

상기 종래예 및 본 발명예의 메탈 담체 1 내지 4에 대하여 전술한 도 42에 도시하는 냉압시험을 실시한 결과, 종래예의 메탈 담체(1)는 어긋남이 발생하여 불합격이 되었으나, 본 발명예의 메탈 담체 2, 3 및 4는 문제없이 합격하였다.

또한 도 28과 같이 슬릿이 들어간 전체 접합으로 한 본 발명예의 메탈 담체(5, 6)를 가솔린 엔진의 배기계에 탑재하고, 가열 950℃ 10분, 냉각 150℃ 10분을 1 사이클로 하는 가혹한 냉열 내구시험을 실시한 바, 900 사이클 부여하여도 손상을 입지않고 합격하였다.

또한 메탈 담체 4, 6의 배기가스 정화 능력은 메탈 담체(3, 5)에 비하여 약 11% 향상하였다.

실시예 4

평박: 20Cr-5Al-Fe 훼라이트계 스테인레스강박, 두께 50μm, 폭 100mm

파박: 동상 평박을 파형 가공한 것, 파높이 1.25mm，피치 2.54mm

외통: 18Cr - 8Ni - Fe 내열 스테인레스강관, 두께 1.5mm, 길이 100mm, 외경 102mm

(1) 메탈 담체 1 (종래예)

평박에 10kgf의 백 텐션을 가하면서 파박과 함께 감고, 외경 100mm(도 25에 있어서 R=50mm)의 메탈 허니콤체를 제조하였다. 감기시, 확산방지재는 개재시키지 않았다. 외통의 내면 전면에 납땜 재료를 도포한 후, 이 메탈 허니콤체를 삽입하였다. 그 후, 1250℃, 10^-4Torr의 고온 고진공하에서 90분 가열하여 제조하였다.

(2) 메탈 담체 2 (종래예)

평박에 10kgf의 백 텐션을 가하면서 파박과 함께 감고, 외경 100mm (도 25에 있어서 R=50mm) 메탈 허니콤체를 제조하였다. 감기시, 도 32와 같이 파박(6)의 소정범위로 확산 방지제(14)를 도포하고, 도 25에 있어서는 R₁=40mm，H₁=70mm의 비접합부(11)이 형성되도록 하였다. 비접합부(11)는 1개소에서 평박 및 파박의 1주분이다. 확산방지제(14)는 Al₂O₃분말을 사용하였다. 외통의 내주 전면에 납땜 재료를 도포한 후, 이 메탈 허니콤체를 제조하였다. 외통의 내면 전면에 납땜 재료를 도포한 후, 이 메탈 허니콤체를 삽입하였다. 그 후 1250℃, 10^-4Torr의 고온 고진공하에서 90분 가열하는 확산 접합 처리를 실시하여 제조하였다.

(3) 메탈 담체 3 (종래예)

평박에 10kgf의 백 텐션을 가하면서 파박과 함께 감고, 외경 100mm(도 25에 있어서 R=50mm)의 메탈 허니콤체를 제작하였다. 감기시, 확산 방지제는 개제시키지 아니하였으나, 외통의 내주에, 제 28도에 있어서 L₁=60mm, L₂=40mm가 되도록 L₂의 위치에 납땜 재료를 도포한 후, L₁의 위치에 확산 방지제로서 Al₂O₃를 도포한 후, 이 메탈 허니콤을 삽입하였다. 그 후, 1250℃, 10^-4Torr의 고온 고진공하에서 90분 가열하여 제조하였다.

(4) 메탈 담체 4 (종래예)

평박에 10kgf의 백 텐션을 가하면서 파박과 함께 감고, 외경 100mm (도 25에 있어서 R=50mm)의 메탈 허니콤체를 제작하였다. 감기시 도 32와 같이 파박(6)의 소정 범위에 확산 방지제 (14)를 도포하고, 도 27에 있어서, R₁=40mm，H₁=70mm의 비접합부(11)가 형성되도록 하였다. 비접합부(11)는 1개소에서 평박 및 파박의 1주분이다. 확산방지제(14)는 Al₂O₃분말을 사용하였다.

외통의 내주에 도 27에 있어서, L₁=20mm, L₂=40mm, L₃=40mm가 되도록 L₂의 위치에 납땜 재료를 도포한 후, L₁및 L₃의 위치에 확산 방지제로서 Al₂O₃를 도포한 후, 이 메탈 허니콤을 삽입하였다. 그 후, 1250℃, 10^-4Torr의 고온 고진공하에서 90분 가열하여 제조하였다.

(5) 메탈 담체 5 (종래예)

평박에 10kgf의 백 텐션을 가하면서 파박과 함께 감고, 외경 100mm (도 25에 있어서 R=50mm)의 메탈 허니콤체를 제작하였다. 감기시 도 32와 같이 파박(6)의 소정 범위에 확산 방지제 (14)를 도포하고, 도 28에 있어서, R₁=40mm，H₁=50mm의 비접합부(11)가 형성되도록 하였다. 비접합부(11)는 1개소에서 평박 및 파박의 1주분이다. 확산방지제(14)는 Al₂O₃분말을 사용하였다.

외통의 내주에 도 28에 있어서, L₁=60mm, L₂=40mm가 되도록 L₂의 위치에 납땜 재료를 도포한 후, L₁의 위치에 확산 방지제로서 Al₂O₃를 도포한 후, 이 메탈 허니콤을 삽입하였다. 그 후, 1250℃, 10^-4Torr의 고온 고진공하에서 90분 가열하여 제조하였다.

(6) 메탈 담체 6 (종래예)

평박에 10kgf의 백 텐션을 가하면서 파박과 함께 감고, 외경 100mm (도 25에 있어서 R=50mm)의 메탈 허니콤체를 제작하였다. 감기시 도 32와 같이 파박(6)의 소정 범위에 확산 방지제 (14)를 도포하고, 도 28에 있어서, R₁=20mm，H₁=70mm의 비접합부(11)가 형성되도록 하였다. 비접합부(11)는 1개소에서 평박 및 파박의 1주분이다. 확산방지제(14)는 Al₂O₃분말을 사용하였다.

외통의 내주에 도 28에 있어서, L₁=60mm, L₂=40mm이 되도록 L₂의 위치에 납땜 재료를 도포한 후, L₁의 위치에 확산 방지제로서 Al₂O₃를 도포한 후, 이 메탈 허니콤을 넣고, 그 후, 1250℃, 10^-4Torr의 고온 고진공하에서 90분 가열하여 제조하였다.

(7) 메탈 담체 7 (본 발명예)

평박에 10kgf의 백 텐션을 가하면서 파박과 함께 감고, 외경 100mm (도 25에 있어서 R=50mm)의 메탈 허니콤체를 제작하였다. 감기시 도 32와 같이 파박(6)의 소정 범위에 확산 방지제 (14)를 도포하고, 도 28에 있어서, R₁=40mm，H₁=70mm의 비접합부(11)가 형성되도록 하였다. 비접합부(11)는 1개소에서 평박 및 파박의 1주분이다. 확산방지제(14)는 Al₂O₃분말을 사용하였다.

외통의 내주에 도 28에 있어서, L₁=60mm, L₂=40mm가 되도록 L₂의 위치에 납땜 재료를 도포한 후, L₁의 위치에 확산 방지제로서 Al₂O₃를 도포한 후, 이 메탈 허니콤을 삽입하였다. 그 후, 1250℃, 10^-4Torr의 고온 고진공하에서 90분 가열하는 확산접합처리를 실시하여 제조하였다.

(8) 메탈 담체 8 (본 발명예)

평박 및 파박의 두께 20μm의 허니콤체를 1150℃, 90분간 열처리하여 확산 접합하였다. 기타 조건은 메탈 담체 7과 동일하게 하였다.

(9) 메탈 담체 9 (종래예)

평박에 10kgf의 백 텐션을 가하면서 파박과 함께 감고, 외경 100mm (도 44에 있어서 R=50mm)의 메탈 허니콤체를 제작하였다. 감기시 도 32와 같이 파박(6)에 확산방지제(14)로 바꾸고, 바인더를 도포하였다. 도포 위치는 도 44에 있어서 γ≤40mm의 영역에서는 h=50mm가 되도록 가스 유입측이 되는 일단으로부터 폭 50mm까지의 범위로 하고, 40mm≤γ≤50mm의 영역에서는 전폭 범위로 하였다. 그 후, 분말상의 납땜 재료를 붓고, 바인더 부착부에 납땜 재료를 바른 외통의 내주에, 도 44에 있어서, L₁=60mm, L₂=40mm가 되도록 L₂의 위치에 납땜 재료를 도포한 후, L₁의 위치에 확산 방지제로서 Al₂O₃를 도포한 후, 이 메탈 허니콤을 삽입하였다. 그 후, 1250℃, 10^-4Torr의 고온 고진공하에서 90분 가열하는 확산 접합처리를 실시하여 제조하였다. 얻어진 메탈 담체(2)는 도 44에 도시하는 바와 같이, 중앙부의 가스 출구측에 비접합 영역(17)이 형성되고, 기타 영역에는 접합 영역(18)이 형성되어 있다.

상기 종래예 및 본 발명예의 메탈 담체(1 내지 9)에 촉매를 담지시킨 가솔린 엔진의 배기계에 탑재하고, 가열 950℃ 10분, 냉각 150℃ 10분을 1 사이클로 하는 냉열 내구시험을 실시한 바, 본 발명의 메탈 담체(7, 8)는 900 사이클을 부여하더라도 메탈 허니콤체의 입구측 및 출구측 모두 크랙(crack) 등의 손상이 발생하지 아니하고, 또한 메탈 허니콤체와 외통의 경계면에 편향이 발생하지 아니하여 합격되었다. 그러나, 기타 종래예의 것은 메탈 허니콤체의 파손이나 편향 등의 손상이 발생하여 불합격되었다. 특히 메탈 담체 (8)는 메탈 허니콤체 중앙부 출구측이 비접합이므로, 이 부분에 국부적인 허니콤 결함(크랙)이 발생하였다.

또한 메탈 담체(8)의 배기 가스 정화능력은 메탈 담체(7)에 비하여 약 10% 향상하였다.

상기 재료를 사용하여 외경 100mm, 축방향 길이 120mm의 메탈 담체를 제조하고, 내구시험을 실시하였다.

평박: 20Cr-5Al-Fe 훼라이트계 스테인레스 강박, 두께 50μm 또는 20μm, 폭 120mm

외통: 18Cr - 8Ni - Fe 내열 스테인레스 강관, 두께 1.5mm, 길이 123mm, 외경 102mm

확산방지제 : 입경 1μm의 알루미나 가루를 물에 혼합한 것을 도포

납땜 재료 : 박 로

도 45에 있어서, 허니콤 비접합부(11) 및 경계 비접합부(12)의 위치에 상기 확산방지제를 도포하고, 경계 접합부(13)의 위치에 상기 납땜 재료를 붙이고, 진공 열처리를 실시하고, 메탈 허니콤체(2)의 평박과 파박의 접합부 및 셀(19)의 평박 끼리 또는 파박 끼리를 확산 접합함과 동시에 경계의 납땜 재료 바른 부위를 납땜하였다.

(1) 메탈 담체 1 (본 발명예)

형상 및 치수: 도 45에 있어서, L₁=40mm, L₂=80mm, L₃=3mm, H₁=90mm, R₁=2 내지 3주

평박 및 파박의 두께 : 50μm

메탈허니콤체 감기시의 백 텐션 : 10kgf

셀 : 메탈 허니콤체와 일체의 평박을 5주 감기

셀 두께 : 250μm

진공 열처리 : 1200℃로 60분, 10^-4Torr

(2) 메탈 담체 2 (본 발명예)

형상 및 치수 : 메탈 담체 1과 동일

평박 및 파박의 두께 : 50μm

메탈 허니콤체 감기시의 백 텐션 : 10kgf

셀 : 메탈 허니콤체와 일체의 파박을 5주 감음

셀 두께 : 250μm

진공 열처리 : 1200℃로 60분, 10^-4Torr

(3) 메탈 담체 3 (본 발명예)

형상 및 치수 : 메탈 담체(1)과 동일

평박 및 파박의 두께 20μm

메탈 허니콤체 감기시의 백 텐션 : 5kgf

셀 : 메탈 허니콤체와 일체의 평박을 15번 감음

셀 두께 : 300μm

진공 열처리 : 1150℃로 60분, 10^-4Torr

(4) 메탈 담체 4 (본 발명예)

형상 및 치수: 도 46에 있어서, L₁=40mm, L₂=80mm, L₃=3mm, L₄=60mm, H₁=90mm, R₁=2 내지 3주

평박 및 파박의 두께 : 50μm

메탈허니콤체 감기시의 백 텐션 : 10kgf

셀 : 메탈 허니콤체와 일체의 평박을 5주 감기

셀 두께 : 250μm

진공 열처리 : 1200℃로 60분, 10^-4Torr

(5) 메탈 담체 5 (본 발명예)

형상 및 치수 : 메탈 담체 1과 동일

평박 및 파박의 두께 : 20μm

메탈 허니콤체 감기시의 백 텐션 : 5kgf

셀 : 메탈 허니콤체와 별체의 두께 50μm의 평박을 5번 감음

셀 두께 : 250μm

진공 열처리 : 1200℃로 60분, 10^-4Torr

(6) 메탈 담체 6 (본 발명예)

형상 및 치수: 도 47에 있어서, L₁=40mm, L₂=80mm, L₃=3mm, H₁=90mm, R₁=2 내지 3주

평박 및 파박의 두께 : 50μm

메탈허니콤체 감기시의 백 텐션 : 10kgf

셀 : 없음

진공 열처리 : 1280℃로 90분, 10^-4Torr

(7) 메탈 담체 7 (비교예)

형상 및 치수 : 메탈 담체 6과 동일

평박 및 파박이 두께 20μm

메탈 허니콤체 감기시의 백 텐션 : 5kgf

셀 : 없음

진공 열처리 : 1280℃로 90분, 10^-4Torr

(8) 메탈 담체 8 (비교예)

형상 및 치수 : 메탈 담체 6과 동일

평박 및 파박이 두께 50μm

메탈 허니콤체 감기시의 백 텐션 : 10kgf

셀 : 없음

진공 열처리 : 1200℃로 60분, 10^-4Torr

(9) 메탈 담체 9 (비교예)

형상 및 치수 : 메탈 담체 6과 동일

평박 및 파박의 두께 20μm

메탈 허니콤체 감기시의 백 텐션 : 5kgf

셀 : 없음

진공 열처리 : 1150℃로 60분, 10^-4Torr

상기 본 발명예 및 비교예의 메탈 담체를 표 2에 도시하는 4 조건의 배기장치 분기관(exhaust manifold)에 장착하고, 가열 950℃ 10분, 냉각 150℃ 10분을 1 사이클로 하고, 900 사이클의 엔진 냉열 내구시험을 실시하였다.

또한 표 2에 있어서 균일성 지표 γ은, 메탈 허니콤체의 복수의 통기구멍을 다채널로 분할하고 각 채널을 흐르는 배기가스의 유속 분포를 측정하고, 이를 통계처리함으로써, 표 3의 수순에 의하여 구한 것이다. γ이 1.00일 때, 메탈 허니콤체의 각 통기구멍의 가스 흐름은 완전 균일하고, 값이 작아짐에 따라 가스 흐름에 편중이 있음을 나타낸다. 표 3에 있어서 국소로서는, 통기 구멍을 n개의 채널에 분할한 하나의 채널을 도시한다.

결과를 표 4에 도시한다. 본 시험은 메탈 담체를 배기장치 분기관 바로 아래의 위치에 장착하여 실시하고, 고온의 배기가스에 의하여 950℃로 급속 가열되고, 또한 급속으로 냉각되는 가혹한 냉열 내구시험이고, 또한 특히 배기장치 분기관 (A)의 조건은 어셈블리에 의한 응력 집중이 현저하여 배기 가스 편류도 현저한 조건이나, 메탈담체 1 내지 5는 모두 모든 조건에서 합격하였다.

메탈 담체 6 내지 9는 모두 셀이 없으므로, 응력 집중이 현저한 배기장치 분기관 (A) 및 배기장치 분기관 (B)에서는 모두 메탈 허니콤체(2)와 외통(3)의 사이에 어긋남이 발생하였다. 또한 진공 열처리 온도를 1280℃로 한 메탈 담체(6) 및 메탈 담체(7)에서는 크랙이라 불리는 허니콤 결함이 발생하였다.

또한 메탈 담체(3, 5)의 배기가스 정화능력은 메탈 담체 (1, 2, 4, 5)에 비하여 약 10% 향상되었다.

	배기가스편류: 현저(γ=0.89)	배기가스편류: 경미(γ=0.96)
어셈불리에 의한 응력집중: 현저	배기장치 분기관 A	배기장치 분기관 B
어셈불리에 의한 응력집중: 경미	배기장치 분기관 C	배기장치 분기관 D

국소 가스유속	Wi
평균 가스유속
국소 비균일성 지표	ωi =
비균일성 지표
균일성지표	γ=1-

이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 의하면, 우수한 고상 확산 접합성을 가지고, 또한 엔진 내구성과 배기가스 정화능력이 향상된 메탈 담체를 제공할 수 있으므로, 자동차 엔진의 배기장치 분기관에 장착하도록 극히 가혹한 환경, 즉, 예를 들면 950℃ 이상의 고온과 150℃의 사이를 반복하는, 또한 도입되는 배기가스가 메탈 허니콤체(2)의 각 통기구멍에 대하여 편류되어 도입되고, 또한 어셈블리에 의하여 응력 집중이 현저한 조건으로 장착되는 환경에서도, 우수한 내구성 및 배기 가스 정화 능력을 발휘할 수 있다.

Claims

훼라이트계의 내열성 고합금강으로 구성되는 평박과 그 평박을 파형 가공한 파박을 교호적으로 적층 또는 함께 감고, 상기 평박과 파박을 접합하여 구성되는 메탈 허니콤체에 있어서, 상기 평박과 파박 중 적어도 일방의 박의 두께가 40μm 미만인 것; 상기 평박과 파박의 접촉부가 고상 확산접합되어 있는 것; 및 그 접합처리 후의 양 금속박 중의 Al량이 3.0% 이상 존재하는 것;

이상으로 구성되는 배기가스 정화 촉매용 메탈 허니콤체.
제 1항에 있어서,

상기 박 두께가 10 내지 35μm인 메탈 허니콤체.
훼라이트계의 내열성 고합금강으로 구성되는 평박과 그 평박을 파형 가공한 파박을 교호적으로 적층 또는 함께 감고, 상기 평박과 파박을 접합하여 구성되는 메탈 허니콤체에 있어서, 상기 평박과 파박의 표면상태가, 그 평박과 파박의 폭 방향의 평균조도 Rac로 0.001 내지 0.3μm 범위의 표면 조도로 구성되는 것; 및 상기 평박과 파박의 접촉부가 고상 확산접합되는 것;

이상으로 구성되는 배기가스 정화 촉매용 메탈 허니콤체.
제 3항에 있어서,

상기 평박과 파박의 표면상태가, 상기 표면 조도에 대신하여 그 평박과 파박의 폭 방향의 길이 1 인치당 피크수 PPI이고 100 이상의 표면 형상으로 구성되는 메탈 허니콤체.
제 3항에 있어서,

상기 평박과 파박의 표면 상태가 상기 표면 조도와 그 평박과 파박의 폭 방향의 길이 1인치당 피크수 PPI 100 이상의 표면 형상으로 구성되는 메탈 허니콤체.
훼라이트계의 내열성 고합금강으로 구성되는 평박과 그 평박을 파형가공한 파박을 교호적으로 적층 또는 함께 감고, 상기 평박과 파박을 접합하여 구성되는 메탈 허니콤체에 있어서, 상기 평박과 파박의 접촉부의 폭이 상기 평박과 파박의 두께의 5배 이상인 것; 및 상기 평박과 파박의 접합부가 고상 확산 접합되어 있는 것;

이상으로 구성되는 배기가스 정화 촉매용 메탈 허니콤체.
제 6항에 있어서,

상기 평박과 파박의 표면 조도가 이러한 금속박의 축 방향의 평균 조도 Rac로 0.001 내지 0.3μm의 범위인 메탈 허니콤체.
제 6항에 있어서,

상기 평박과 파박의 표면 형상이 이들 금속박의 폭 방향의 길이 1인치당 피크수 PPI로 100 이상인 메탈 허니콤체.
훼라이트계의 내열성 고합금강으로 구성되는 평박과 그 평박을 파형 가공한 파박을 교호적으로 적층 또는 함께 감고, 상기 평박과 파박을 접합하여 구성되는 메탈 허니콤체에 있어서, 상기 메탈 허니콤체의 중심축으로부터 반경의 1/2 이상 떨어져 있고, 또한 외주보다 내측의 위치에, 적어도 1개소, 가스 출구측이 되는 일단을 기점으로 하고, 그 기점으로부터 상기 메탈 허니콤체의 중심축 방향의 전장의 9/20 내지 9/10의 범위의 길이만큼 상기 메탈 허니콤체내에 위치한 점을 종점으로 하고, 전주에 걸쳐 적어도 1주분, 상기 평박과 파박의 접촉부가 접합되어 있지 않은 비접합부가 형성되고, 상기 평박과 파박의 접촉부가 고상 확산 접합되어 있는 것으로 구성되는 배기 가스 정화 촉매용 메탈 허니콤체.
제 9항에 있어서,

상기 메탈 허니콤체의 중심축으로부터 1/2 이상 떨어져 있고, 또한 외주보다 내측에, 적어도 1개소, 가스 출구가 되는 일단으로부터 상기 메탈 허니콤체의 축 방향의 전장의 1/10 미만의 길이만큼 상기 메탈 허니콤체내에 위치한 점을 기점으로 하고, 가스 출구가 되는 일단으로부터 상기 메탈 허니콤체의 축방향의 전장의 9/20 내지 9/10의 범위의 길이만큼 상기 메탈 허니콤체 내에 위치한 점을 종점으로 하고, 전주에 걸쳐 적어도 1주분, 상기 평박과 파박의 접촉부가 접합되어 있지 아니한 비접합부가 형성되는 메탈 허니콤체.
제 9 또는 제 10항에 있어서,

상기 메탈 허니콤체의 외주와 그 메탈 허니콤체가 삽입되는 외통과의 사이에, 가스 유입측이 되는 일단으로부터 상기 메탈 허니콤체의 전장의 1/3 이상의 길이만큼 가스 출구측이 되는 다른 단을 향하여 위치하는 점을 기점으로 하고, 그 기점으로부터 상기 가스 출구측이 되는 타단을 향하여 상기 메탈 허니콤체의 중심축 방향의 전체 길이의 1/2 이하의 길이를 종점으로 하는 범위에 걸쳐 접합부가 형성되는 메탈 허니콤체.
제 9항 또는 제 10항에 있어서,

상기 메탈 허니콤체의 외주에, 평박 또는 파박을 일주 이상 더 감아 셀을 형성하고, 상기 외주와 셀 및 셀 끼리를 접합하는 메탈 허니콤체.
제 12항에 있어서,

상기 셀이 상기 메탈 허니콤체를 형성하는 평박 또는 파박 셀의 형성분만큼 길게 된 금속박인 메탈 허니콤체.
제 12항에 있어서,

상기 셀이 상기 메탈 허니콤체를 형성하는 금속박과 별도의 평박 또는 파박인 메탈 허니콤체.
제 12항에 있어서,

상기 셀의 두께가 100 내지 500μm인 메탈 허니콤체.
제 12항에 있어서,

상기 메탈 허니콤체의 외주와 셀 및 셀 끼리가 고상 확산 접합되어 있는 메탈 허니콤체.
제 12항에 있어서,

상기 셀을 외주에 가지는 메탈 허니콤체의 외주와 그 메탈 허니콤체가 삽입되는 외통과의 사이에 틈을 가지는 메탈 허니콤체.
제 12항에 있어서,

상기 셀을 외주에 가지는 메탈 허니콤체를 그 메탈 허니콤체가 삽입되는 외통과의 사이 및 상기 셀의 외주의 일부와 상기 외통과의 사이에 틈을 가지는 메탈 허니콤체.
Al을 3 내지 10 중량% 함유하는 훼라이트계의 내열성 고합금강으로 구성되는 평박과 그 평박을 파형 가공한 파박을 교호적으로 적층 또는 함께 감은 메탈 허니콤체를 제조하는 방법에 있어서, 상기 평박과 파박 중 적어도 하나의 박의 두께가 40μm 미만인 금속박을 가지고 상기 메탈 허니콤체를 형성하는 것; 및 그 메탈 허니콤체를 처리온도 1100 내지 1250℃, 처리시간 30 내지 90분 및 처리온도 도달시간의 진공도 3×10^-4내지 5×10^-5Torr 처리조건으로 열처리하고, 상기 금속 박 끼리의 접촉부를 고상 확산 접합하는 것;

이상으로 구성되는 배기가스 정화 접촉용 메탈 허니콤체.
훼라이트계의 내열성 고합금강으로 구성되는 평박과 그 평박을 파형 가공한 파박을 교호적으로 적층 또는 함께 감고, 메탈 허니콤체를 제조하는 방법에 있어서, 상기 평박 및 파박의 표면 상태가 상기 금속박의 폭 방향의 평면 조도 Rac에서 0.001 내지 0.3μm의 범위의 표면 조도, 또는 상기 금속 박의 폭 방향의 길이 1 인치당 피크수 PPI로 100 이상의 표면 형상, 또는 상기 표면 조도 및 표면 형상 중 어느 하나로 구성되는 금속박을 이용하여 메탈 허니콤체를 형성하는 것 및 얻어진 메탈 허니콤체를 처리온도 1100 내지 1250℃, 처리시간 30 내지 90분 및 처리온도 도달시의 진공도 3×10^-4내지 5×10^-5Torr 처리조건으로 열처리하여 상기 금속박 끼리의 접촉부를 고상 확산 접합하는 것; 이상으로 구성되는 배기가스 정화 촉매용 메탈 허니콤체의 제조방법.
훼라이트계의 내열성 고합금강으로 구성되는 띠 형상의 평박과 그 평박을 파형 가공한 파박을 교호적으로 적층하거나 또는 함께 감아 메탈 허니콤체를 제조하는 방법에 있어서, 상기 띠 형상의 평박에, 단위 평박 폭당 0.2 내지 1.5kgf/cm의 백 텐션을 부가하여 감아 메탈 허니콤체를 형성하고, 상기 평박과 파박의 접촉부의 폭을 상기 평박 및 파박의 두께의 5배 이상으로 하는 것; 및 얻어진 메탈 허니콤체를 처리온도 1100 내지 1250℃, 처리시간 30 내지 90분 및 처리온도 도달 진공도 3×10^-4내지 5×10^-5Torr의 처리조건으로 열처리하여 상기 금속끼리의 접촉부를 고상 확산 접합하는 것; 이상으로 구성되는 배기가스 정화촉매용 메탈 허니콤체의 제조방법.
제 21항에 있어서,

상기 고상 확산 접합을 상기 평박의 박 폭 방향의 평균 조도 Rac(μm)에 따라 진공열처리 온도 T(℃)가,

10⁴/ (T+273) ≤ -0.43log Rac + 6.43

의 관계식을 만족하는 범위에서 실시하는 메탈 허니콤체의 제조방법.
훼라이트계의 내열성 고온 합금강으로 구성되는 평박과 그 평박을 파형 가공한 파박을 교호적으로 적층하거나 또는 함께 감아 메탈 허니콤체를 제조하는 방법에 있어서,

상기 메탈 허니콤체의 중심축으로부터의 반경의 1/2 이상 떨어지고, 또한 외주보다 내측의 위치에 적어도 1개소, 가스 출구가 되는 일단을 기점으로 하고, 그 기점으로부터 상기 메탈 허니콤체의 중심축 방향의 전장의 9/20 내지 9/10의 범위의 길이만큼 상기 메탈 허니콤체 내에 위치한 점을 종점으로 하고, 전주에 걸쳐 적어도 1주분의 범위에 상당하는 위치에 확산방지제를 공급하면서 감아 메탈 허니콤체를 형성하는 것; 및 얻어진 메탈 허니콤체를 처리온도 1100 내지 1250℃, 처리시간 30 내지 90분 및 처리온도 도달 진공도 3×10^-4내지 5×10^-5Torr의 처리조건으로 열처리하고, 상기 금속박 끼리의 접촉부를 고상 확산 접합하는 것; 이상으로 구성되는 배기가스 정화 촉매용 메탈 허니콤체의 제조방법.
제 23항에 있어서,

상기 메탈 허니콤체의 중심축으로부터 1/2 이상 떨어져있고, 또한 외주보다 내측에, 적어도 1개소, 가스 출구측이 되는 일단으로부터 상기 메탈 허니콤체의 축 방향의 전장의 1/10 미만의 길이만큼 상기 메탈 허니콤체 내에 위치한 점을 기점으로 하고 가스 출구측이 되는 일단으로부터 상기 메탈 허니콤체의 축방향의 전장의 9/20 내지 9/10 범위의 길이만큼 상기 메탈 허니콤체 내에 위치한 점을 종점으로 하고, 전주에 걸쳐 적어도 1주분에 상당하는 위치에 확산방지제를 제공하는 메탈 허니콤체의 제조방법.
제 23항 또는 제 24항에 있어서,

상기 메탈 허니콤체를 형성할 때, 그 메탈 허니콤체를 형성한 후, 그 메탈 허니콤체의 외주에 그 메탈 허니콤체를 형성하는 평박 또는 파박을 1주 이상 감아 셀을 형성하고, 그 후 고상 확산 접합을 실시하는 메탈 허니콤체의 제조방법.
제 25항에 있어서,

상기 셀이 상기 메탈 허니콤체를 형성하는 금속박과 다른 평박 또는 파박인 메탈 허니콤체의 제조방법.
제 23항에 있어서,

상기 메탈 허니콤체의 형성시, 그 메탈 허니콤체의 외주에 배치된 셀의 외주면에 납땜 재료를 바르고, 또한 셀이 배치된 셀의 외주면에 납땜 재료를 바르고, 또한 셀이 부착되어 있지 않은 상기 메탈 허니콤체의 외주면에 확산방지제를 바른 후에 상기 메탈 허니콤체를 외통에 넣고, 열처리를 실시하는 메탈 허니콤체의 제조방법.
제 27항에 있어서,

상기 셀의 외주면의 일부에 납땜 재료를 바르고, 그 외주면의 남은 부분에 확산방지제를 바른 메탈 허니콤체의 제조방법.
제 25항에 있어서,

상기 고상 확산 접합을 상기 금속박의 박 두께 (tμm)에 따라 상기 온도 범위(T℃)로 진공열처리를 실시하는 메탈 허니콤체의 제조방법.

1100 ≤ T ≤ 1.7 × t + 1165