KR910009401B1 - 산화물 위스커(wisker)로 피복된 페라이트 스테인리스강의 제조방법 - Google Patents

산화물 위스커(wisker)로 피복된 페라이트 스테인리스강의 제조방법

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Abstract

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Description

산화물 위스커(wisker)로 피복된 페라이트 스테인리스강의 제조방법
제1도는 실시예 1에서 얻은 스테인리스강 SUS 430의 표면상의 산화물 위스커(Al2O3)의 생성을 나타낸 주사형 전자현미경사진.
제2도는 실시예 2에서 얻는 스테인리스강(18% Cr-2.5% Al)의 표면상의 산화물위스커(Al2O3)의 생성을 나타낸 주사형 전자현미경사진.
제3도는 본 발명에 사용되는 기계적 도금법(mechanical plating process)을 나타낸 도면.
제4도는 실시예 5에서 얻은 20Cr-2.5Al 스테인레스강 표면의 산화물 위스커(θ-Al2O3)의 생성을 나타내는 주사형 전자현미경사진.
제5도는 산화물 위스커 생성과 함유된 Al, Cr 및 Fe의 조성비와 산소분압간의 관계를 나타내는 그래프.
제6도는 실시예 6에서 얻은 스테인리스강(Fe-25 Cr-10Al)의 표면상의 산화물위스커(θ-Al2O3)의 생성을 나타내는 주사형 전자현미경사진.
제7 및 8도는 Al2O3의 성장 제어처리를 행한것과 행하지 않은 페라이트 스테인레스강의 900℃ 대기중에서 증량을 나타내는 그래프.
제9∼11도는 위스커성장 제어처리전후 및 위스커성장제어처리후 100시간 산화후의 알미나위스커의 외관을 나타내는 4500배 배율의 전자현미경사진.
본 발명은 산화물 위스커(whisker)로 피복된 페라이트스테인리스강의 제조방법에 관한것이며, 특히 자동차 배기가스 콘버터내의 촉매보지재 또는 화학 공장내에서 사용하는 촉매 반응기로 적합한 산화물위스커로 피복된 페라이트 스테인레스강의 제조방법에 관한 것이다.
종래에는 자동차 배기가스 콘버터용 촉매담체로서 코디라이트(cordierite)(2MgO, 2Al2O3, 5SiO2)제 하니캄(honeycomb)이 사용되어 왔다. 그러나, 코디라이트 대신에 스테인리스강을 하나캄이 제조될 경우에 배기가스 콘버터의 급속한 온도 및 진동변화로 인하여 귀금속촉매를 함유하는 워슈코트(washcoat)가 쉽게 박리된다는 문제가 있었다.
그 때문에 알미늄함유 스테인리스강으로 제조된 하니캄을 열처리하여, 그위에 알미나 위스커를 성장시켜 워슈코트접착성을 향상시켰다. 즉, 산화물 위스커로 피복된 페라이트 스테인리스강은 자동차 배기가스 콘버터의 필수적인 워슈코트의 양호한 밀착성을 나타낸다. 알미나위스커의 생성방법으로서 여러 가지 방법이 제안되었다. 예를들면, 일본국 특개소 56-96726호에는 페라이트 스테인리스강의 제조방법이 개시되어있고, 그 방법은 금속 박리법에 의하여 제조된 페라이트 스테인리스강박(15%≤Cr≤25%, 3%≤Al≤6% 함유)을 870∼970℃의 온도로 가열하여 대기중에서 산화시키는 것이다. 또, 일본국 특개소 57-71898호에 개시된 방법은 페라이트 스테인리스 강박(15%≤Cr≤25%, 3%≤Al≤6% 함유)을 산소분압 0.75Torr 이하의 탄산가스, 질소, 수소 또는 희유가스중 어느하나의 분위기 중에서 875-925℃로 1분간 가열한 후 대기중에서 870-930℃로 여러 가지 가열하는 것이다.
그러나, 특개소 56-96726의 금속박리법은 페라이트 스테인리스강박의 다량생산에 채용되기 어렵고 특개소 57-71898호의 방법은 전성이 나쁜 고 Al 함유(3-6%) 스테인리스강이 사용되기 때문에 마찬가지로 대량생산에 부적합하다.
본 발명은 이와같은 종래방법의 결점을 해결키위한 것으로 본 발명의 목적은 알미늄이 전무하거나 또는 저함유된 페라이트 스테인리스강으로부터 자동차배기가스 콘버터내의 촉매담체로 적합한 산화물위스커로 피복된 페라이트 스테인리스강의 제조방법을 제공하는데 있다. 이 목적은 다음 특징을 가진 산화물 위스커로 피복된 페라이트 스테인리스강 제조방법에 의해서 달성될 수 있다.
페라이트스테인리스강을 알미늄으로 도금한 후, 알미늄을 스테인리스강 내에 진공 또는 비산화가스분위기 중에서 가열시킴으로써 확산시켜 페라이트 스테인리스강의 표면을 고알미늄 페라니트상으로 변화시킨 다음 공지중에서 가열하여 산화물 위스커가 생성되게 한다.
본 발명의 산화물 위스커로 피복된 페라이트 스테인레스강의 제조방법은 페라이트 스테인리스강에 알미늄을 도금하는 단계, 진공이나 비산화성 가스중에서 가열하여 알미늄을 페라이트 스테인리스강내로 확산시켜서 페라이트 스테인리스강의 상면을 고알미늄성 페라이트상으로 변화시키는 단계 및 공기중에서 가열시켜 산화물 위스커가 거기에 생성되게 하는 단계로 구성된다.
본 발명에서는 상면이 고알미늄성 페라이트상으로 변화시키기 위하여 알미늄으로 도금하는 페라이트 스테인리스강으로는 알미늄을 보통으로 함유하는 통상의 페라이트 스테인리스강을 사용할 수 있다. 실질적으로 알미늄을 포함하지 않거나 3% 이하의 알미늄을 포함하는 저알미늄 페라이트 스테인리스강을 사용하는 것이 더욱 바람직하다.
이 방법에서는 10-30%의 크롬, 3% 이하의 알미늄 및 선택적으로 0.1∼1.0%의 Y.La 또는 Ce 등의 희토류 금속을 함유하는 것을 사용하는 것이 바람직하다. 그러나, 통상 대량 생산된 SUS410L, SUS430, SUS430LX 등의 각종 스테인리스강이 본 발명에서 사용될 수 있다.
알미늄도금은 용융도금법(Hot-dipping process) 전기도금법 또는 냉각피복법(cold cladding process)에 의해서 행한다. 그러나, 기계적 도금법이 대기중, 실온에서 극히 얇은 금속박을 도금할 수 있으므로 더욱 바람직하다.
이 방법은 알미늄 또는 알미늄합금선(wire), 리본 또는 테이프로 만들어진 부러슈(brush)로 스테인리스강을 브러쉬질하여 스테인리스강상에 얇은 알미늄 또는 알미늄 합금층을 형성시키는 것이다.
마찬가지로 본 발명에 적용시킬 수 있는 다른 방법은 순금속 또는 합금선 부러슈상으로 도금할 금속블록을 마찰접촉시켜 다른 금속을 부러슈에 달라붙고 이 부러슈로 도금금속을 제3의 금속에 기계적으로 도금을 행하는 것이다.
제2의 방법에서는 스테인리스강 또는 강철선으로 빽빽하게 심은 원통형 부러슈를 사용하는 것이 바람직하다. 블록상의 도금금속으로서 알미늄 또는 알미늄합금을 사용하며, 원통상의 것이 바람직하다.
기계적 도금방법의 일예를 제3도에 나타냈다. 제3도에서, 1은 금속브러슈, 2는 스테인리스나 강철 등의 금속선, 3은 금속선을 심은 원통상지지물, 4는 도금금속인 원통상 알미늄블록, 5는 무한벨트형 연마기, 6은 도금될 리본금속, 7은 도금된 알미늄층 그리고 8은 접촉롤을 나타낸다.
상기 설명에서 아는 바와같이 금속부러슈(1)가 회전될 때 금속선(2)이 알미늄블록(4)와 도금될 리본금속(6)과 접촉되어, 리본금속(6)상에 알미늄층(7)이 퇴적된다. 또 알미늄블록(4)의 표면은 무한벨트형 연마기(5)와 서로 역방향으로 회전시킴으로써 마모된 부분이 재생된다.
기계적 도금법에 의해서 도금된 알미늄층(7)의 두께에 관해서는 특별히 한정되는 것은 아니나 자동차 배기가스 콘버터의 촉매담체로서 알미늄층 박을 사용할 경우 알미늄총량이 3% 이상으로 조정한다. 이는 자동차 촉매 콘버터의 사용 용도인 800∼950℃에서 장시간의 산화에 견딜 수 있게 하여야하기 때문이다.
따라서, 스테인리스강상에 도금될 알미늄층의 두께는 경우 따라서 즉, 페라이트 스테인리스강박의 두께와 알미늄함유량에 따라서 달라진다. 페라이트 스테인리스강상에 산화물 위스커를 성장시키기 위하여 페라이트 스테인리스강 표면에 알미늄을 도금한 것을 대기중에서 직접 가열하는 것은 소용없으며 공기중에서 가열하기 전에 열처리에 의해서 페라이트 스테인리스강 내로 알미늄을 사전에 확산시킬 필요가 있다. 알미늄 확산을 위한 열처리는 통산 700∼1200℃ 사이의 온도를 알미늄 함량이 그 표면상에 최소 6%에 도달되는 시간동안 행한다. 이 열처리를 700℃이하로 행할 경우 시간이 많이 걸리며 1200℃ 이상으로 행하면 산화물 위스커 중의 결정입자가 매우 거친 입자가 되어 페라이트 스테인리스강이 부스러지기 쉽게 된다. 표면 알미늄 함량을 페라이트 스테인리스강 내에 6% 이상으로 조정하는 이유는 스테인리스강 표면에 산화물 위스커를 균일하게 생성 시키는데 필요하기 때문이다. 알미늄을 페라이트 스테인리스강 내에 확산시키는, 열처리는 진공 또는 비산화성 가스내에서 행한다. 이 관점에서 산소분압이 낮을수록 결과는 좋다. 구체적으로는 산소분압이 0.76 Torr 이하, 또는, 진공도 1×10-4Torr 이하 또는 수소분위기하에서는 노점 -40℃ 이하로 유지될 경우에 충분히 열처리될 수 있다. 알미늄 확산을 위한 열처리는 알미늄 도금을 페라이트 스테인리스강 상에 행할 경우에 알미늄 도금후에 행해야 한다. 그러나, 알미늄 도금은 페라이트 스테인리스강이 냉간롤 되기전에 행해야 하고 열처리는 알미늄도금 또는 냉간롤링 후에 행해야 한다.
본 발명에 의하면 열처리는 페라이트 스테인리스강 내로 알미늄을 확산시키기 위하여 행해진다. 그러나, 이때 위스커종(wisker seed)가 형성되지는 않는다. 즉, 산화물 위스커가 열처리후의 50% 이상의 냉간롤링 후에 대기중에서 직접 열처리함으로써 페라이트 스테인리스강상에 성장되게 한다. 또, 산화물 위스커는 열처리에 의해서 표면에 형성된 얇은 산화물층을 산용액으로 세척시켜 제거시킨 후에 대기중에서 직접 가열시켜 성정되게 한다. 이 사실은 기계적 도금법에 의해서 페라이트 스테인리스강의 표면을 충분히 도금하고 알미늄 확산을 위한 열처리에 의해 6%이상의 알미늄 함량의 고알미늄성 페라이트상으로 변화되기 때문이라고 생각된다.
산화물 위스커는 열처리후나 열처리후의 냉간롤링 후에 대기중에서 가열시킴으로써 페라이트 스테인리스강 상에 생성되도록 한다.
가열온도는 850∼950℃가 바람직하고 가열 시간은 예를들어 900℃에서 8시간동안 또는 925℃에서 4시간 이상이면 충분하다. 가열온도가 850℃ 이하일 경우에는 높은 아스펙트비(aspect ratio)의 산화물 위스커를 제조하는데 매우 장시간이 걸려서 공업적 제조가 곤란하다. 가열온도가 950℃ 이상일 경우에는 높은 아스펙트비의 산화물 위스커가 제조되지 않고 대신에 블록상 또는 평탄한 형태로 형성된다.
상술한 바와같은 본 발명은 표면에 가까운 상부영역만을 고알미늄성 페라이트상으로 변화시킴으로써 저알미늄성 페라이트 스테인리스강의 표면상에 고아스펙트비의 산화물 위스커를 생성시킬 수 있어 공업적으로 제조할 수 있다. 관련공업에 미치는 본 발명의 영향은 경제적으로 매우 크다.
더욱이 본 발명에 의해서 페라이트 스테인리스강 상에 성장될 수 있는 고아스펙트비의 산화물 위스커는 자동차 배기가스 콘버터내의 촉매담체로 적합한 것이다.
본 발명에 의한 페라이트 스테인리스강 상에 생성되는 산화물 위스커는 X-선 회절, 투과형 전자현미경 관찰에 의해서 θ-알미나 위스커임이 입증되었다.
이 θ-알미나 위스커는 α-알미나 보다도 활성일 뿐만 아니라 촉매-함침된 γ-알미나와의 밀착성이 우수하다.
본 발명자들은 θ-Al2O3위스커가 다음 방법, 즉 Fe 기체금속을 산소분압이 0.04atm 이하의 분위기중에서 600∼1100℃로 가열한 후 Fe 기계금속을 대기중에서 850∼975℃로 가열한다. Fe 기체금속의 표면은 적어도 초기에 10∼30%의 크롬과 6∼20%의 알미늄을 함유한 것이다.
1차 가열을 산소분압이 0.04atm을 초과하는 분위기에서 행하면 금속이 제2가열에 의해서 알미나 위스커가 생성되지 못하게 크롬산화물로 피복된다.
1차 가열온도를 600-1100℃로 세트하는 이유는 600℃ 이하일 경우 산화물 위스커를 생성하는데 필요한 충분한 알미나 산화물이 형성되지 않고 1100℃ 이상일 경우에는 산화물 위스커가 2차 가열에 의해서 성장되지 않기 때문이다.
에너지비용을 고려하면 온도가 낮을수록 좋고, 600∼850℃가 바람직하다. 가열시간은 1∼100분이면 충분하고 공업적 제조에는 연속가열이 가능하다.
2차 가열온도를 850∼975℃로 세트시키는 이유는 850℃ 이하 및 975℃ 이상에서는 θ-Al2O3이 이 형성되지 않기 때문이고 가열시간은 4시간 이상이 이 적합하다.
각종 실험을 행한 결과, 본 발명자들은 θ-Al2O3의 변태온도가 천연기부사이트(natural gibbsite)의 변태 온도에 비해서 낮은 온도에서 생긴다는것과 θ-알미나 위스커를 성장시키기 위하여 Fe-기체 금속상에 Al2O3막을 사전에 형상할 필요가 있음을 알았다. 이 경우에 Fe-기체금속은 10-30%의 크롬과 6-20%의 알미늄을 함유한 것이다.
또 Al2O3막의 생성조건과 θ-알미나 위스커의 성장조건을 발견하기 위하여 다음 실험을 행하였다.
1차 가열 조건과 위스커 성장간의 관계를 조사하기 위하여 분말야금법에 의해서 제조된 Fe-20Cr-9Al 스테인리스강을 800℃에서 여러 가지 산소분압하에 1분간 가열했다. 그런후에 대기중에서 925℃로 4시간동안 산화시켰다. 그 결과를 제5도에 나타냈다. 실험에서 산화막의 알미늄함량이 산호분압의 감소에 따라서 변화되고 0.04atm 이하시부터 위스커가 나타난다는 결론에 도달했다.
다음에 동일시료를 산소분압 0.02atm하에서 온도를 500∼1200℃까지 변화시키고, 시간을 0.5∼100분까지 변화시킨 후 대기중에서 850℃로 16시간동안 가열하고 위스커 생성여부를 조사했다.
그 결과를 표 1에 나타냈다. 표 1에서 위스커 생성조건은 600∼1100℃에서 1∼100분이 적당함을 알 수 있다.
상기와 별도로 Fe-20Cr 스테인리스강을 본 발명자에 의한 일본국 특허출원 소62-299714호에 개시된 기계적 도금법에 의해서 알미늄을 도금했다. 이 방법은 알미늄 블록으로부터 알미늄을 강선부러슈로 긁어 내어 박리된 알미늄으로 금속을 기계적으로 도금하는 것이다.
[표 1]
Figure kpo00001
도금후에 금소시료를 850℃로 30분간 산소분압 0.02atm하에 가열하여 스테인리스강내로 알루미늄을 확산시키고 표면에 알미나 위스커를 생성시켰다. 표면의 알미늄 함량은 75몰%였다. 동일시료를 대기중에서 800∼1050℃ 사이에서 온도를 단계적으로 변경시켜 2∼150시간 가열하여 위스커 생성유무를 조사했다. 그 결과를 표 2에 나타냈다. 표 2에서 850∼975℃에서 4시간 이상 가열함이 위스커 생성에 적합함을 알 수 있다.
[표 2]
Figure kpo00002
위스커의 생성을 확인하기 위하여 전자현미경을 사용하고 위스커의 결정구조를 판별하기 위하여 X-선회절법을 사용했다. 알미늄을 함유하는 금속시료를 자동차 배기가스 콘버터를 위한 하니콤-구조와 촉매담체로서 사용하였다. 실용에 사용한 결과 시료상의 알미나 위스커는 비정상적인 특수산화 기구에 의해서 성장됨이 입증되었다. 즉, 실제 사용상태에서는 위스커가 하니콤사에 연속성장된다. 그 성장속도는 통상보는 알미나 보호층보다도 빠르다는 것을 입증해 주었다. 실제로 촉매담체로의 촉매의 밀착성과 촉매담체의 산화-저항도 위스커의 급격한 결정성장으로 인해서 열화됐다.
그와 같은 문제들을 해소하기 위하여, 위스커의 급격한 결정성장속도를 알미나 스커의 생성 및 성장을 수반하지 않는 보통의 알미나 보호층의 성장속도까지 낮추도록 제어할 필요가 있게 된다.
실제로 급격한 위스커 성장의 제어는 알미늄 함유 스테인리스강을 975°이상으로 바람직하기로는 100∼1200℃의 온도로 가열함으로서 달성될 수 있다. 요약하면 이 방법은 알미늄 함유 스테인리스강 상의 급격한 위스커 성장을 제어하기 위한 것이다. 가열온도가 975℃이하일 경우에는 위스커 성장 제어는 불가능하고 1200℃ 이상이면 결정입자가 너무 커져서 알미늄 함유 스테인리스강의 전성이 바람직하지 않게 떨어진다.
열처리는 산화성분위기 또는 비산화성분위기에서 행할 수 있다. 그러나, 탄산가스, 질소, 수소, 희유가스 또는 진공도 1×10-4Torr 이하의 진공등 비산화성 분위기내에서 행하는 것이 더 바람직하다. 왜냐하면 알미나 위스커가 산화진행에 의해서 파괴되지 않기 때문이다.
가열시간은 약 1분∼1시간의 범위가 바람직하다. 가열온도가 높을수록 가열시간이 짧아진다. 그러나, 실제로 가열효과는 예를들면 1000℃에서 30분내에 나타나고 1100℃에서는 10분내에 나타난다. 결국, 1050℃, 30분간 알곤, 질소 또는 진공분위기내에서 열처리를 행하는 것이 바람직하다.
970°이하로 가열온도를 제한하는 이유는 그 이상의 고온에서는 알미나 위스커가 나타나지 않고 통상의 Al 함유 Fe-Cr계 합금의 산화에서 보는 모체에 강하게 밀착되는 치밀한 알미늄산화층이 형성되기 때문이다.
본 발명이 적용될 수 있는 한 스테인리스강은 판상, 박상, 튜브상 기타 임의 형태로 형성시킬 수 있다.
그러나, 자동차 배기가스 콘버터내의 하나캄-구조의 촉매담체용으로는 박상의 것을 사용하는 것이 바람직하다. 본 발명을 다음 실시예를 참조하여 더욱 구체적으로 설명하겠다.
그러나, 본 발명은 결코, 이들 실시예들에 한정되지 않는다.
[실시예 1]
SUS 430 스테인리스강 0.05t×100W×L의 박표면에 전술한 기계적 도금법에 의해서 5㎛ 두께로 알미늄 도금했다.
모체내에 알미늄을 확산시키기 위하여 2×10-5Torr의 진공중에서 900℃로 1시간 열처리를 행하였다. 산화를 위한 열처리는 대기중에서 900℃로 16시간 동안 행하였다. 산화된 스테인리스강 표면의 주사형 전자현미경 사진을 제1도에 나타냈다. 약 5㎛ 길이의 산화물위스커 결정이 표면상에 치밀하게 생성되었음을 볼 수 있다.
[실시예 2]
18% Cr-2.5% Al 스테인리스강 0.04×75W×L의 박 표면에 기계적 도금법에 의해서 3㎛ 두께로 알미늄을 양면에 도금했다.
이어서 모체내에 알미늄을 확산시키기 위하여 수소분위기(노점 : -50℃)내에서 1000℃로 30분간 가열했다. 불산 1-규정용액(1N,HF)으로, 질산 1규정용액(1N,HNO3)으로 세정한 후에 2×10-5Torr 진공내에서 1100℃로 5분간 가열한 후 대기중 925℃로 8시간 동안 가열산화 처리했다. 산화된 스테인리스강 표면의 주사형 현미경 사진을 제2도에 나타냈다. 약 3㎛ 길이의 산화물 위스커가 모체상에 치밀하게 생성되었음을 볼 수 있다.
[실시예 3-5]
피도금 재료로서 다음과 같은 3개의 스테인리스강 즉, 저알미늄 함유 스테인리스강인 20Cr-2.5Al 강과 실제로 알미늄이 포함되지 않은 SUS 409L 및 SUS 430LX를 사용했다. 그들 두께는 각각 0.04㎜, 0.20㎜ 및 0.10㎜이었다. 그들을 제3도에 나타낸 기계적인 도금법에 의해서 알미늄 도금했다.
구체적으로는 0.18㎜의 SUS 304H 와이어를 다수 심은 외경 250㎜의 와이어 브러슈를 회전시키면서 외경 200㎜의 원통형 알미늄 블록과 스테인리스 강판에 마찰 접촉시켜 각 스테인리스 강판을 도금했다. 스테인리스 강판상에 도금된 알미늄의 두께를 표 3에 나타냈다.
[표 3]
Figure kpo00003
알미늄도금 후에 박상으로 만들고, 대기중에서의 산화로 공정을 종료했다. 산화물의 형태를 주사형 전자 현미경으로 관찰하고, X-선회질로 판별하여 θ-Al2O3가 모체상에 형성됨을 알았다. 제4도는 실시예 5에서 생성된 θ-Al2O3의 주사형 전자 현미경 사진을 나타낸 것이다.
약 3㎛ 길이의 위스커 결정이 각 모체상에 생성되었다.
[실시예 6]
10㎏의 Fe-25Cr-10Al을 대기유도형로 내에서 용융, 단조, 열간압연 및 냉간압연 공정을 거쳐서 50㎛ 두께의 스테인리스강 박을 제조했다. 박을 700℃로 30분간 산소분압 0.02atm의 분위기 중에서 가열하고 이어서 스테인리스강을 850℃로 16시간동안 대기중에서 가열함으로써 θ-Al2O3위스커를 그위에 생성시켰다. 제6도에 생성된 위스커 결정을 나타냈다. 위스커로 변환된 박에 자동차 배기가스 콘버터내의 촉매담체로 사용되는 워슈 코트로 도포하고 나서 이 워슈코트가 박리되는지 보기 위하여 수중에서 초음파 진동을 가하였으나, 박리되지 않았다. 따라서 배기가스 콘버터내의 촉매담체로 아주 적합함을 알 수 있다.
[실시예 7]
Fe-30Cr-8Al를 분말야금법으로 제조하고 산소분압 0.02atm의 분위기내에서 650℃로 1시간 동안 가열했다. 이어서, 대기중에서 850℃로 50시간 가열하여 θ-Al2O3를 그위에 생성시켰다. 실시예 6과 같은 시험을 이 재료에 행하였으나 워슈코트의 박리는 발견되지 않았다.
[실시예 8]
압연된 20% Cr-5% Al 강박을 900℃로 5×10-5Torr 진공내에서 1분간 가열한 후, 900℃로 대기중에서 16시간 산화시켰다.
알미나 위스커로 피복된 스테인리스강의 두께는 50㎛이었다. 동일 스테인리스강을 대기중에서 30분간 1050℃로 가열했다. 그런후에 대기 중에서 900℃로 가열했다. 스테인리스강의 증량을 제7도에 “■”로 표시하였고 2차 가열(대기중에서1050℃로 30분간 가열)을 생략한 것을 “□”로 표시했다. 제7도에서 보는 바와같이 스테인리스강의 증량은 2차 가열 또는 추가가열을 행함으로써 아주 적게 할 수 있다. 이것은 위스커의 성장이 추가가열에 의한 것만큼 제어됨을 의미하는 것이다.
[실시예 9]
18% Cr-3% Al 스테인리스강의 두께 50㎛의 박을 실시예 1에서와 같이 2㎛ 두께의 Al로 도금했다. 이 스테인리스강을 900℃로 산소 분압 2×10-5Torr의 분위기중에서 1시간 동안 가열한 후 900℃로 16시간 대기중에서 산화시켜 알미나 위스커를 생성시켰다. 그런후에 대기중에서 900℃로 100시간 동안 연속가열했다. 스테인리스강의 증량을 제8도에 “●”로 나타내고 1100℃로 진공(2×10-5×Torr)중에서 10분간의 가열을 생략한 것을 “○”으로 나타냈다.
제8도에서 볼 수 있는 바와같이 스테인리스강의 증량은 2차 가열 또는 추가가열처리를 행함으로써 줄어진다.
이것은 위스커의 성장이 추가열처리를 한만큼 제어됨을 의미하는 것이다.
제9도 내지 제11도는 주사형 전자현미경에 의해서 4500배율로 알미늄 위스커의 사진을 나타낸 것이며, 위스커 성장제어 열처리 전후와 위스커 성장제어 처리후에 대기중에서 900℃로 100시간 산화시킨 후의 모습을 각각 나타내고 있다.

Claims (18)

  1. 산화물 위스커로 피복된 페라이트 스테인리스강의 제조방법에 있어서, 알미늄으로 페라이트 스테인리스강 표면을 도금하고, 진공 또는 비산화성 가스중에서 가열하여 알미늄은 상기 스테인리스강내로 확산시켜 페라이트 스테인리스강 표면을 고알미늄 함유 페라이트상으로 변화시킨 후 대기중에서 가열하여 산화물 위스커를 표면에 생성시키는 것을 특징으로 하는 산화물 위스커로 피복된 페라이트 스테인리스강의 제조방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 페라이트 스테인리스강이 3% 이하의 알미늄을 함유하는 저알미늄함유 페라이트 스테인리스강인 것을 특징으로 하는 산화물 위스커로 피복된 페라이트 스테인리스강의 방법.
  3. 제1항 또는제2항에 있어서, 상기 페라이트 스테인리스강이 10∼30% 크롬과 3% 이하의 알미늄을 함유하는 저알미늄 함유 페라이트 스테인리스강인 것을 특징으로 하는 산화물 위스커로 피복된 페라이트 스테인리스강의 제조방법.
  4. 제1항에 있어서, 상기 페라이트 스테인리스강이 박상(foil)인 것을 특징으로 하는 산화물 위스커로 피복된 페라이트 스테인레스강의 제조방법.
  5. 제1항에 있어서, 상기 알미늄 도금을 알미늄 또는 알미늄합금 부러슈를 사용하는 기계적 도금법으로 행하는 것을 특징으로 하는 산화물 위스커로 피복된 페라이트 스테인리스강의 제조방법.
  6. 제1항에 있어서, 상기 알미늄 도금을 도금 금속으로서 알미늄 또는 알미늄 블록을 사용하는 기계적 도금법으로 행하는 것을 특징으로 하는 산화물 위스커로 피복된 페라이트 스테인리스강의 제조방법.
  7. 산화물 위스커로 피복된 페라이트 스테인리스강박의 제조방법에 있어서, 페라이트 스테인리스강 표면에 기계적 도금법에 의해서 알미늄을 도금하고, 상기 페라이트 스테인리스강을 냉간압연하여 박(foil)으로 만들고, 진공 또는 비산화성 가스중에서 상기 박을 가열하여 알미늄을 박내에 확산시켜 박의 표면을 고알미늄 함유 페라이트 상으로 변화시키고 상기 박을 재가열하여 그 표면에 산화물 위스커를 생성시키는 것을 특징으로 하는 산화물 위스커로 피복된 페라이트 스테인리스강박의 제조방법.
  8. 산화물 위스커로 피복된 페라이트 스테인리스강박의 제조방법에 있어서, 페라이트 스테인리스강 표면에 기계적 도금법에 의해서 알미늄을 도금하고, 진공 또는 비산화성 가스중에서 가열하여 알미늄을 상기 페라이트 스테인리스강내로 확산시켜 페라이트 스테인리스강 표면을 고알미늄 함유 페라이트 스테인리스강으로 변화시킨 후 상기 페라이트 스테인리스강을 냉간압연하여 박으로 만들고 재가열하여 그 표면에 산화물 위스커를 생성시키는 것을 특징으로 하는 산화물 위스커로 피복된 페라이트 스테인리스강박의 제조방법.
  9. 제1항에 있어서, 상기 페라이트 스테인리스강내로 알미늄을 확산시키는 가열 온도가 700∼1200℃인 것은 특징으로 하는 산화물 위스커로 피복된 페라이트 스테인리스강의 제조방법.
  10. 제1항에 있어서, 상기 페라이트 스테인리스강상에 상기 산화물 위스커를 생성시키는 가열온도가 850∼950℃인 것을 특징으로 하는 산화물 위스커로 피복된 페라이트 스테인리스강의 제조방법.
  11. 알미늄으로 페라이트 스테인리스강 표면을 도금하고, 진공 또는 비산화성 가스중에서 가열하여 알미늄을 상기 스테인리스강내로 확산시켜 페라이트 스테인리스강 표면을 고알미늄 함유 페라이트상으로 변화시킨 후 대기중에서 가열하여 표면에 θ-알미나 위스커를 생성시킨 산화물 위스커로 피복된 페라이트 스테인리스강박.
  12. 알미늄으로 페라이트 스테인리스 강 표면을 도금하고, 진공 또는 비산화성 가스중에서 가열하여 알미늄을 상기 스테인리스강내로 확산시켜 페라이트 스테인리스강 표면을 고알미늄 함유 페라이트상으로 변화시킨 후 대기중에서 가열하여 표면에 θ-알미나 위스커를 생성시킨 산화물 위스커로 피복된 페라이트 스테인리스강박을 촉매 함침 알미나로 코팅하여 된 자동차 배기 콘버터용 촉매담체.
  13. 적어도 표면이 초기에 10-30%의 크롬(Cr)와 6-20%의 알미늄(Al)를 함유하는 Fe 기재금속을 산소분압 0.04atm의 분위기중에서 600∼1100℃의 온도로 가열한 후에 대기중에서 850∼975℃의 온도 가열하는 Fe기재 금속상에 θ-Al2O3을 생성시키는 방법.
  14. 알미나 위스커로 피복된 페라이트 스테인리스강을 975∼1200℃의 온도로 가열하는 것을 특징으로 하는 알미나 위스커의 성장 제어방법.
  15. 제14항에 있어서, 상기 알미나 위스커는 975℃이하의 온도의 산화분위기 중에서 생성된 것을 알미나 위스커의 성장 제어방법.
  16. 제7항 또는 제8항의 방법으로 제조된, 상기 페라이트 스테인리스강박 내로 알미늄을 확산시키는 가열온도가 700∼1200℃인 것을 특징으로 하는 산화물 위스커로 피복된 페라이트 스테인리스강박의 제조방법.
  17. 제7항 또는 제8항에 있어서, 상기 페라이트 스테인리스강박 상에 상기 산화물 위스커를 생성시키는 가열온도가 850∼950℃인 것을 특징으로 하는 산화물 위스커로 피복된 페라이트 스테인리스강박의 제조방법.
  18. 페라이트 스테인리스강 표면에 기계적 도금법에 의해서 알미늄을 도금하고, 상기 페라이트 스테인리스강을 냉간 압연하여 박(foil)으로 만들고, 진공 또는 비산화성 가스중에서 상기 박을 가열하여 알미늄을 박내에 확산시켜 박의 표면을 고알미늄 함유 페라이트상으로 변화시키고 상기 박을 재가열하여 그 표면에 θ-알미나 위스커를 생성시킨 산화물 위스커로 피복된 페라이트 스테인리스강박.
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