KR930006118B1 - 블레이드상 산화물로 피복된 페라이트 스텐레스강 및 그의 제조방법 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

블레이드상 산화물로 피복된 페라이트 스텐레스강 및 그의 제조방법

제1도는 블레이드상 산화물의 전자현미경 4500 배 사진이다.

제2도는 블레이드상 산화물의 모식도이다.

제3도는 블레이드상 산화물과 위스커상 산화물의 900℃ 연속 산화 시험의 산화중량을 나타내는 그래프이다.

제4도는 위스커상 산화물의 전자현미경 4500 배 사진이다.

제5도는 위스커상 산화물의 모식도이다.

본 발명은 Al 함유 금속의 표면이 블레이드상 알루미나 산화물로 피복되어 있는 스텐레스강 및 그의 제조방법에 관한 것이며, 특히 자동차 배기가스 촉매 컨버터용 메탈 허니컴용, 또는 연소가스의 정화 촉매 장치용으로 사용되는 Al 함유 스텐레스강의 촉매 담체와의 접착성을 개선시킨 스텐레스강 및 그의 제조방법에 관한 것이다.

자동차의 배기가스 촉매 컨버터로는 표면에 촉매 담체와의 접착성을 강화하기 위하여 알루미나 위스커를 생성시킨 Al 함유 스텐레스강 박(箔)에 의한 허니컴 구조체가 사용되고 있다. 그리고, 이 허니컴 구조체에 활성알루미나 입자를 촉매 담체로서 코팅한 후, Pt, Rh등의 촉매 금속을 붙인 것이 또한 사용되고 있다.

표면에 알루미나 위스커를 생성시키는 방법은 이미 일본국 특개소 56-96726호, 특개소 56-152965호 및 특개소 57-71898호에 기재되어 있다. 이들 방법은 스텐레스강 박을 산소분압 0.75 토르 이하의 저산소 분위기속에서 875 내지 925℃로 약 1분간 가열한 후, 공기중에서 870 내지 930℃사이의 온도로 장시간 산화시키는 2단계 열처리를 행하는 기술이다. 또, 본 발명자들에 의한 일본국 특허출원소 62-299711호에서는 페라이트 스텐레스강에 Al을 도금하고 진공상태에서 또는 비산화성 가스분위기속에서 가열하여 Al을 확산시키며, 그후 대기중에서 870 내지 930℃ 사이의 온도로 장시간 산화시키는 방법 등이 기재되어 있다.

그런데, 이러한 방법으로 얻은 스텐레스강 박의 표면상의 알루미나 위스커는 통상 볼 수 없는 특이한 산화에 의해 생성, 성장한다. 그리고, 이들은 자동차의 배기가스 촉매 컨버터로서 실제로 사용되는 환경하에서는 성장을 계속하는데, 그 성장속도는 통상 보여지는 알루미나 산화물층의 성장에 비해 빠르다. 그 결과, 촉매 담체와의 밀착성을 악화시키고, 또 알루미나 위스커의 성장속가 빨라서 내산화성에도 악영향을 끼치는 결점이 있었다.

이러한 결점을 개선하기 위하여, 본 발명자들은 먼저 일단 생성된 알르미나 위스커의 성장을 적당한 열처리에 의해 알루미나 위스커의 생성 및 성장을 수반하지 않는 흔히 보이는 알루미나 보호 산화물의 성장정도로까지 억제하는 방법을 제안하였다(일본국 특허출원소 63-166958호 참조).

그러나, 이 방법은 일단 가열처리에 의해 표면에 알루미나, 위스커를 생성시킨 후 다시 975℃이상의 온도로 가열하는 2단계 열처리를 필요로 한다.

본 발명자들은 이러한 번잡스러운 수단 대신에 간단한 수단에 의해 장시간의 사용에 견디는 Al 함유 스텐레스강을 제공하고자 여러가지로 검토한 결과, 본 발명을 완성하기에 이르렀다. 본 발명의 목적은 촉매와의 접착성을 개선시킨 스텐레스강 및 그의 제조방법을 제공하는데 있다.

본 발명의 요지는 블레이드상 알루미나 산화물로 표면이 피복되어 있는 것을 특징으로 하는 페리이트계 스텐레스강이고, 그 제조방법은 표면에 Al을 함유하는 페라이트계 스텐레스강에 정제공기를 흘러보내면서 가열하는 것을 특징으로 하여 블레이드상 알루미나 산화물에 의해 표면이 피복되어 있는 것을 특징으로 하는 페라이트계 스텐레스강을 제조하는 것이다.

이하에서는 본 발명에 대하여 더욱 상세하게 설명한다.

본 발명에 있어서의 블레이드상 알루미나 산화물은 위스커상 알루미나 산화물의 위스커 길이에 비해 약 1/4정도로 짧고, 또한 위스커의 직경보다 큰 폭을 갖는 반달 모양을 한 산화물이다. 즉, 위스커상 산화물의 전자현미경 사진(4500 배)은 제4도이고, 블레이드상 산화물의 전자현미경 사진(4500 배)은 제1도이다. 이들의 모식도를 나타내면 위스커상 산화물의 모식도는 제5도, 블레이드상 산화물의 모식도는 제2도이다.

이 블레이드상 산화물의 표면에 Al을 함유하는 페라이트계 스텐레스강을 정제 공기의 흐름하에서 산화시킴으로써 얻는다. 이 경우 정제 공기란 주로 수분이 제거된 건조공기를 말하며, 바람직하기로는 이슬점-30℃이하의 것이 좋다. 산화조건은 850 내지 975℃ 온도범위이다.

따라서, 통상적인 위스커상 산화물의 생성조건은 저산소 분위기 하에서 가열 후 대기중에서 산화시키는 것인데 반해 블레이드상 산화물 생성 조건은 정제공기의 흐름하에서 가열시키는 것이다. 이점에 있어서 다르다.

본 발명에 있어서의 블레이드상 산화물은 보다 더 고온하의 가열 조건에 있을때 위스커상 산화물의 경우와는 다른 움직임을 보인다. 즉, 위스커상 산화물에 있어서는 산화함에 따라 위스커가 윗쪽으로 성장하는데 대하여 블레이드상 산화물은 윗쪽과 함께 횡방향으로도 산화가 진행한다. 그리고, 그 산화속도는 위스커상 산화에 비해 느리다. 그러므로 이들 산화물을 촉매담체로 사용한 경우에 위스커상 산화물은 가열에 의해서 위스커가 윗쪽으로 성장하며 따라서 촉매를 윗쪽으로 밀어올린 형으로 되어 촉매와의 밀착성을 악화시키게 된다. 한편, 블레이드상 산화물의 경우에는 그 성장은 윗쪽뿐만 아니라 횡방향으로도 진행하므로 위스커의 경우와 같은 악 영향은 없다. 또한, 제3도로부터 알 수 있는 바와같이 산화속도는 위스커상의 경우보다 느리고, 위스커상인 것의 약 50% 정도로서 내산화성이 우수하다.

다음으로 실시예에 의해 본 발명을 더욱 구체적으로 설명한다.

[실시예 1]

20%Cr-5%Al의 페라이트 스텐레스강의 압연재를 정제공기의 분위기하에서 산화시켰다. 산화에 사용한 가열로의 용적은 20ℓ이고, 산화조건은 900℃에서 16시간이며, 정제공기는 순수 산소 21%, 순수질소 79%를 혼합해서 사용한 것이고 이슬점은 -70℃였다.

산화 후의 페라니트 스텐레스강의 표면을 주사형 전자현미경 사진으로 관찰한 결과, 그 산화물은 블레이드상이었다.

비교 목적으로, 상기에서 사용한 것과 동일한 230%Cr-5%Al의 페라이트 스텐레스강을 진공상태에서 900℃로 1분간 가열한 후 대기 분위기하에서 상기와 같은 조건으로 산화를 행하고 그 표면을 주사형 전자현미경으로 관찰하였는데, 그 결과 산화물은 위스커상이었다. 다음으로 이들 산화물을 대기중에서 900℃로 제3도에 나타난 시간 연속 산화를 행하고 산화증량을 측정하였다. 그 결과를 제3도에 표시하였다. 이 결과로부터 블레이드상 산화물이 위스커상 산화물에 비해 선화성장이 느리다는 것을 알 수 있다.

이상 설명한 바와같이, 본 발명에서는 블레이드상 산화물을 사용함으로써 촉매와의 밀착성을 증진시켰고, 또한 산화조건에 있어서도 산화속도가 매우 느려서 내산화성이 뛰어났다.

Claims (2)

1. 블레이드상 알루미나 산화물로 표면이 피복되어 있음을 특징으로 하는 페라이트계 스텐레스강.
2. 표면에 Al을 함유하는 페라이트계 스텐레스강을 이슬점 -30℃이하의 산소포텐샬로 제한된 상태에서 850 내지 975℃의 온도로 4시간 이상 가열함을 특징으로 하여, 블레이드상 알루미나 산화물로 표면이 피복된 페라이트계 스텐레스강을 제조하는 방법.

Images