KR930011710B1 - Metal bed producing method to contain catalyst for purifying exhaust gas - Google Patents
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Abstract
내용 없음.No content.
Description
제1도는 본 발명의 실시예에는 따른 적층구조의 금속제 담지모체의 사시도.1 is a perspective view of a metal support matrix having a laminated structure according to an embodiment of the present invention.
제2도는 금속 케이스 안에 수납된 상태의 금속제 담지모체를 나타내는 사시도.FIG. 2 is a perspective view showing a metal carrying matrix in a state stored in a metal case; FIG.
제3도는 본 발명의 다른 실시예에 다른 실시예에 따른 적층 구조의 금속제 담지모체가 금속 케이스 안에 수납된 상태의 사시도.3 is a perspective view of a metal support matrix having a laminated structure according to another embodiment of the present invention in a metal case;
제4도는 본 발명의 다른 실시예에 따른 적층구조의 금속제 담지모체가 케이스 안에 수납된 상태로서, 단면형상이 삼각형상의 것의 사시도.4 is a perspective view of a triangular cross-sectional shape in which a metal supporting matrix having a laminated structure according to another embodiment of the present invention is accommodated in a case.
본 발명은 자동차용 배기가스 촉매를 지지하는 금속제 담지모체에 관한 것이다. 일반적으로, 이것을 자동차의 배기가스 정화수단으로 배기관 중간에 설치하여 사용한다. 여기에서, "담지모체(carvier base material)"는 화학분야에서 사용하는 "담체(cattier)"와는 다르며, 이것은 담체로 지지되는 촉매를 유지하기 위한 기구를 의미한다.The present invention relates to a metal carrier supporting an automobile exhaust gas catalyst. Generally, this is used by installing in the middle of an exhaust pipe as a vehicle exhaust gas purification means. Here, "carvier base material" is different from the "cattier" used in the chemical field, which means a mechanism for holding a catalyst supported by a carrier.
단위 체적당 담체의 면적을 확대하기 위하여, 즉 단위 체적당 배기가스와 배기가스 정화촉매사이의 유효 접촉면적을 확장시키고, 또한 금속제 담지모체 자체를 경량화시킬 필요가 있다. 종래에는 배기가스 정화용 촉매를 지지하기 위한 금속제 담지모체는 일정한 방향으로 배기가스가 통과하는 다수의 망사상 통기공으로 된 나선형 또는 계층상의 척층체로 이루어져 왔다. 평판상 띠형재와 파형판상 띠형재는0.1mm 이하의 두께를 갖는 매우 얇은 내열성 강철띠로 만들어지고, 양자간에 접촉부를 갖게하기 위해 적층한다. 상기와 같은 적층체 물질로 이루어진 금속제 담지모체는 필요에 따라 양단이 열린 금속 케이스안에 수납될 수 있다. 적층체의 띠형재들 사이 또는 띠형재와 금속 케이스 사이의 접촉부 결합은 전자빔 용접 또는 레이저 용접으로 적층체를 구성한 후에 용접으로 만들어진다. 이러한 내용은 일본의 특개소 45-13462호, 특개소57-1585호, 특개소56-4373호등에 기술되어 있고, 분말 또는 보일타임(boil type)의 납땜 물질등으로 처리하여 두고, 적층체를 형성한 후에 납땜하여 고정한다.In order to enlarge the area of the carrier per unit volume, that is, it is necessary to expand the effective contact area between the exhaust gas and the exhaust gas purification catalyst per unit volume, and to reduce the weight of the metal carrier itself. Background Art Conventionally, a metal carrier for supporting an exhaust gas purification catalyst has been composed of a spiral or layered chuck layer composed of a plurality of mesh vents through which exhaust gas passes in a constant direction. Flat strips and corrugated strips are made of very thin heat-resistant steel strips with a thickness of 0.1 mm or less, and are laminated to have a contact therebetween. The metal support matrix made of the laminate material as described above may be accommodated in a metal case in which both ends are open. Contact bonding between the strips of the laminate or between the strips and the metal case is made by welding after forming the laminate by electron beam welding or laser welding. These contents are described in Japanese Patent Laid-Open Nos. 45-13462, 57-8585, 56-4373, and the like, and are treated with a powder or a boil-type soldering material, and the like. After formation, it is fixed by soldering.
상기 내열성 강철 띠형재로서 예를 들면, 크롬15-25중량%와 알루미늄2-5중량%를 함유한 크롬-알루미늄-철 타입의 내열성 강철이 사용되는데, 이러한 형태의 강철띠를 사용함으로써 압면 및 열처리의 공정을 통하여 담지모체의 재료를 요구하는 두께까지 적당히 얇아지도록 반복적으로 통과시키는 것이 필요하기때문에 재료를 만드는 비용이 많이 소요된다.As the heat-resistant steel strip, for example, a chromium-aluminum-iron type heat-resistant steel containing 15-25% by weight of chromium and 2-5% by weight of aluminum is used. The cost of making the material is high because it is necessary to repeatedly pass the material of the supported parent material to the required thickness through the process of.
또한, 특개소62-11547호 공보에 개시되어 있는 바와 같이 특정한 조성의 기저 금속(base metal)에 실질적으로 순수한 알루미늄으로 피복한 층을 제공하는 것이 제안되었지만, 이러한 기저금속을 쉽게 얻어지지 않는다.In addition, although it is proposed to provide a layer coated with substantially pure aluminum on a base metal of a specific composition as disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 62-11547, such a base metal is not easily obtained.
한편,종래의 전자빔 용접 또는 레이저 용접은 적층체를 조립 및 고정하기 위해 특수하고 비용이 많이 요구되는 설비장치가 필요하며, 좁은 접촉부 또는 내부의 접촉부등의 용접이 곤란하고 복잡하게 되기 때문에 결과적으로 생산성의 저하를 가져온다.On the other hand, conventional electron beam welding or laser welding requires special and expensive equipment for assembling and fixing the laminate, and as a result, welding such as narrow contacts or internal contacts becomes difficult and complicated, resulting in productivity. Brings down.
그러므로 용접으로 고정시키는 방법에 있어서, 용접물질의 형태 및 배열 방법 또는 가열조건등을 특히 고래해야 한다.Therefore, in the method of fixing by welding, the shape and arrangement method of the welding material or the heating conditions, etc. should be particularly whaled.
본 발명의 목적은 압연이 용이한 특정한 강철띠를 얇은 띠형채로 사용하여 금속제 담지모체를 형성하는 것으로, 이런 얇은 재료는 생산 비용이 절감되고,내열성 및 내고온 부식성을 가지며, 동시에 적층체 재료 상호간이나 혹은 띠형재와 케이스가 확실히 고정되어 있는 배기가스 정화용 촉매를 유지시키기 위한 금속제 담지모체를 제공하는 것을 목적으로 한다.An object of the present invention is to form a metal support matrix by using a specific steel strip, which is easy to roll, in a thin strip, which reduces the production cost, has heat resistance and high temperature corrosion resistance, and at the same time, Another object of the present invention is to provide a metal support matrix for holding a catalyst for exhaust gas purification in which a belt member and a case are fixed.
본 발명을 개괄적으로 설명하면, 첫번째 발명은 적층체구조의 배기가스 정화용 촉매를 지지하는 금속제 담지모체의 제조방법에 관한 것이다. 얇은 강철띠로 된 평판상 띠형재와 파형판상 띠형재를 접촉부를 갖도록 번갈아 쌓아서 축방향에 다수의 망사상 통기공을 갖는 적층체를 형성하고, 다음에 상기 적층체를 용융 알루미늄조에 넣어 침지처리한다.Briefly, the present invention relates to a method for producing a metal carrier, which supports a catalyst for purifying exhaust gas of a laminated structure. A flat strip of thin steel strips and a corrugated strip of strips are piled up alternately to have a contact portion to form a stack having a plurality of mesh vents in the axial direction, and the stack is then immersed in a molten aluminum bath.
그리고, 두번째 발명 또한 적층체를 사용하여 배기가스 정화용 촉매를 지지하는 금속제 담지모체의 제조방법에 관한 것으로, 얇은 강철띠로 된 평판상 띠형재와 파형판상 띠형재를 접촉부를 갖도록 번갈아 쌓아서 축방향에 다수의 망사상 통기공을 갖는 적층체를 형성하고, 다음에 상기 적층체를 원통형 금속 케이스 안에 수납한 후에 용융 알루미늄조에 넣어 침지처리한다.In addition, the second invention also relates to a method of manufacturing a metal carrier supporting a catalyst for exhaust gas purification using a laminate, wherein a plurality of thin steel strips and a corrugated strip are stacked alternately so as to have contact portions. A laminate having a mesh vent hole of was formed, and then the laminate was placed in a cylindrical metal case and then immersed in a molten aluminum bath.
상술한 목적 및 본 발명의 유용한 점을 첨부된 도면에 의하여 고려될때 명백히 이해할 수 있다.The above-mentioned objects and useful points of the present invention can be clearly understood when considered with the accompanying drawings.
제1도는 및 제2도의 적층구조는 나선형으로 감겨져 있는 반면에, 제3도의 적층구조는 계층상으로 쌓여져있다.The laminations of Figs. 1 and 2 are wound spirally, while the laminations of Fig. 3 are stacked hierarchically.
일반적으로 자동차용 배기가스 촉매 컨버터를 자동차의 밑판터널부에 장착한다. 이런 밑판 터널부의 형상은 차의 실내바닥의 돌출부를 적게하기 위하여 보통 삼각형 또는 사다리꼴 형이며,제4도에 도시된 단면이 삼각형상의 경우가 이런 터널속의 복잡한 형태로 특히 알맞다. 그러므로, 이 경우에 터널의 공간을 효과적으로 사용하는 것이 가능하다.In general, an automobile exhaust gas catalytic converter is mounted on the undercarriage of a vehicle. The shape of the base tunnel is usually triangular or trapezoidal in order to reduce the protrusion of the interior floor of the car, and the cross section shown in FIG. 4 is particularly suitable for the complicated shape in the tunnel. In this case, therefore, it is possible to effectively use the space of the tunnel.
본 발명에 따른 금속제 담지모체의 형상이 이들 도면에 도시한 정확한 세부구성에 한정되지 않는 다는 것을 이해하여야 한다.It is to be understood that the shape of the metal support matrix according to the present invention is not limited to the exact details shown in these figures.
본 발명에서 사용한 얇은 강철 스트립으로 만든 평판상 띠형재는, 예를들면 약0.15중량%이하의 탄소를 함유한 저탄소강 또는0.15중량%이하의 탄소와0.15-30중량%이하의 크롬을 함유한 크롬강으로된 내열성 강판재나 급냉시킨 호일등을 열간 압연 또는 냉간 압연하여 두께를 약0.03-0.1mm정도로 얇게해서 제작한다.Flat strips made from thin steel strips used in the present invention are, for example, low carbon steels containing less than about 0.15% by weight of carbon or chromium steels containing less than 0.15% by weight of carbon and 0.15-30% by weight of chromium. The heat-resistant steel sheet or quenched foil is hot rolled or cold rolled to produce a thickness of about 0.03-0.1 mm.
본 발명에서 사용한 파형판상 띠형재를 포밍기어(forming gear)들 사이에 띠형재를 통과시켜 제작한다. 이렇게 제작한 평판상 띠형제(1)및 파형판상 띠형재(2)를 번갈아 적층하거나 나선형으로 감고, 축방향에 다수의 망사상 통기공(4)를 갖는 적층체(5)를 형성한다. 적층체(5)는 띠형재(1)및 (2)를 일정한 길이로 자르고 계층적 형태로 그들은 번갈아 쌓아서 제작한다.The corrugated strip-shaped member used in the present invention is produced by passing the strip member between forming gears. The plate-shaped band member 1 and the corrugated plate-
이렇게 제작한 적층체(5)는 배기가스 정화용 촉매를 지지하기 위한 금속제 담지모체가 된다. 적층체(5),즉 배기가스 정화용 촉매를 지지하기 위한 금속제 담지모체는 필요하면 점용접으로 고정할 수 있고, 양단이 열린 원통형 금속 케이스(3)안에 수납할 수 있다.The laminated
적층체(5)는 탈지 및 산세척등 청정화 처리를 하고, 플럭스(flux)처리후에 즉시 용융 알루미늄조에 넣어 침지처리한다. 알루미늄조로부터 꺼낸후에 잔여 알루미늄을 공기 블라스팅(airblasting)으로 적층체(5)로부터 제거한 다음 뜨거운 물로 세척한다.The
용융 알루미늄조 안에서 침지공정을 일반적으로 약700-800℃의 온도에서 약60초 이내에 수행한다. 더욱 바람직하게는 알루미늄조의 온도를 약720-760 로 하고 처리시간을 30초 이내로 한다.The immersion process in the molten aluminum bath is generally performed within about 60 seconds at a temperature of about 700-800 ° C. More preferably, the temperature of the aluminum bath is about 720-760 and the treatment time is within 30 seconds.
용융 알루미늄조에서 적층체(5)의 침지 공정에서 알루미늄 코팅층은 적층체로 이루어진 띠형재(1)및(2)의 상하 양면에 형성된다. 동시에,알루미늄을 처리하는 동안에 가열시켜 철속에 확산시켜서 금속간 화합물을 형성한다.In the immersion process of the laminated
이러한 철-알루미늄 합금층의 형성은 금속제 담지모체의 내열성 및 내고온 부식성을 향상시키는 성질에 있어서 극히 중요하다.The formation of such an iron-aluminum alloy layer is extremely important in the property of improving the heat resistance and high temperature corrosion resistance of the metal carrier.
더우기,띠형재(1)과(2)사이의 접촉부는 용융 알루미늄조에서 적층체(5)의 침지공정으로 서로 견고하게 결합된다. 상술한 바와 같은 이러한 현상은 띠형재의 표면에 형성된 알루미늄 층들 사이의 결합 뿐만 아니라, 용융 알루미늄조에서 침지처리로 형성된 철-알루미늄 합금층과 또한 띠형재의 크롬 합금으로된 크롬-알루미늄 합금층에 의해 초래된다.Moreover, the contact portions between the
본 발명에 따라, 상술한 철-알루미늄 합금층은 필요하면 진공 또는 염조(salt bath)에서 상기 합금층을 그 내부에 확장시키기 위하여, 환원성 또는 비산화성 물질의 가스 중에 계속하여 가열시켜 2차적으로 확산된다. 금속제 담지모체의 내열성 및 내고온 부식성을 개선시키는 것이 가능하다.According to the present invention, the above-described iron-aluminum alloy layer is continuously diffused by continuously heating in a gas of a reducing or non-oxidizing substance to expand the alloy layer therein in a vacuum or salt bath if necessary. do. It is possible to improve the heat resistance and high temperature corrosion resistance of the metal carrier.
본 발명에 따른 배기가스 정화용 촉매를 지지하기 위한 금속제 담지모체는 상술된 바와 같이,용융 알루미늄조안에서 적층체(5)를 침지처리로 하여 제조된다. 침지 처리는 적층체(5)자체 뿐만 아니라, 원통형 금속케이스(3)안에 수납된 적층체(5)에서도 수행될 수 있다.The metal carrier for supporting the exhaust gas purifying catalyst according to the present invention is manufactured by immersing the
이 경우에, 적층체(5)의 띠형재들 사이와 적층체(5)와 금속케이스(3)사이의 접촉부를 알루미늄층들 사이와 철-일루미늄합금 층들 사이에서 서로 견고하게 결합된다.In this case, the contacts between the strips of the
이하, 본 발명을 실시예 의하여 상세하게 기술하지만 본 발명은 이들 실시예에만 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, although an Example demonstrates this invention in detail, this invention is not limited only to these Examples.
[실시예 1]Example 1
저 탄소강[일본 공업규격(JIS)G314 SPCC]으로된 두께0.05mm,폭74.5mm의 얇은 강판재와,그것을 다시 포밍 기어 사이를 통과시켜 세로 방향산과 산사이가5.0mm피치와 산의 높이가2,5mm인 파형으로 가공한 파형판상의 띠형재와를 서로 번갈아 중첩시키거나 나선형으로 감고,중요점을 점용접으로 고정시킨다. 그러므로 축방향에 다수의 망사상 콩기공이 있는 외경70mm인 적층체를 형성한다.A thin steel plate with a thickness of 0.05 mm and a width of 74.5 mm made of low carbon steel [JIS G314 SPCC], and it is passed between the forming gears again. The strips on the corrugated plate processed into a 5 mm wave are alternately superimposed or spirally wound together, and the important points are fixed by spot welding. Therefore, a laminate having an outer diameter of 70 mm having a plurality of mesh bean pores in the axial direction is formed.
이런 적층체를 탈지, 산세척등으로 청정화 처리하고, 염화라튬, 염화칼륨, 염화나트륨 및 불화나트륨으로 구성된 호합용융염조중에서 침지시키고 플럭스 공정으로 처리한다. 다음에, 이것을740℃ 용융 알루미늄조에서 15초 동안 침지시키고 잔여 알루미늄을 공기 블라스팅으로 제거한 다음에 뜨거운 물로 세척하면 내열성 및 내부식성 피복층을 갖는 금속제 담지모체가 얻어진다.The laminate is cleaned by degreasing, pickling, etc., immersed in a molten salt bath composed of lithium chloride, potassium chloride, sodium chloride and sodium fluoride and treated by a flux process. Next, this was immersed in a 740 ° C. molten aluminum bath for 15 seconds, the remaining aluminum was removed by air blasting, and then washed with hot water to obtain a metal carrier having a heat resistant and corrosion resistant coating layer.
[실시예 2]Example 2
크롬강(JIS G 4305 SUS 410 L)(크롬13%)으로된 두께0.04mm,폭38mm의 얇은 강판재로 평판상 띠형재와, 그것의 띠형재를 다시 포밍기어 사이를 통하여 세로방향 산과 산의 사이가3.5mm, 산의 높이가1.8mm로 파형 가공한 파형판상 띠형재를 실시예 1과 동일한 방법으로 나선형으로 적층체를 형성시킨다. 이런 적층구조의 금속제 담지모체는 내경이 약70mm인 원통형 케이스 안에 위치한다. 실시예 1에서 서술한 바와 같이, 용융 알루미늄조안에서 12초 동안 침지처리하면 표면에 내열성 및 내부식 피복층을 갖는 금속제 담지모체가 얻어진다.A thin steel plate of 0.04 mm thickness and 38 mm width made of chrome steel (JIS G 4305 SUS 410 L) (13% chromium). A corrugated strip-shaped member having a wave length of 3.5 mm and a height of 1.8 mm was spirally formed in the same manner as in Example 1. The metal carrier of such a laminated structure is located in a cylindrical case having an inner diameter of about 70 mm. As described in Example 1, immersion treatment in a molten aluminum bath for 12 seconds yields a metal carrier having a heat resistant and corrosion resistant coating layer on its surface.
실시예 1에서 얻어진 금속에 담지모체의 통기공의 표면과 실시예 2에서 얻어진 금속제 담지모체의 통기공의 표면에 활성 알루미늄(감마 알루미늄)분말과 알루미나졸로 배합한 슬러리를 도포하고, 이것을600℃로 가열하여 촉매 담체층을 금속제 담지모체의 통기공의 표면에 부착시킨다. 이렇게 얻어진 샘플을 상온-700℃ 사이에50싸이클로 급열,급냉의 진동을 가하여 시험한 결과 샘플의 접합부와 피복층에 균열이나 박리를 관찰할 수 없었다. 이 시험으로 본 발명에 다른 금속제 담지모체가 우수한 내열성 및 내충격성을 갖는 것을 확인할 수 있었다.On the metal obtained in Example 1, the slurry of the active aluminum (gamma aluminum) powder and alumina sol was applied to the surface of the vent of the supported parent and the surface of the vent of the metal supported parent obtained in Example 2. By heating, the catalyst carrier layer is attached to the surface of the vent hole of the metal carrier. The sample thus obtained was subjected to rapid cycles of rapid quenching and quenching at 50 cycles between room temperature and -700 ° C. As a result, no cracks or peelings were observed at the joints and coating layers of the samples. This test confirmed that the metal carrier according to the present invention had excellent heat resistance and impact resistance.
본 발명에서 금속제 담지모체를 구성하는 띠형재는 저탄소강 또는 크롬강의 강철디로, 이 물질을 쉽게 압연할 수 있고 비교적 저렴한 값으로 얻을 수 있다.In the present invention, the strip member constituting the support carrier made of metal is a low carbon steel or chromium steel die, which can be easily rolled and obtained at a relatively low value.
본 발명의 금속제 담지모체를 이루는 띠형재의 표면에 알루미늄으로, 용융 알루미늄조에서 침지 처리로 분산 및 피복한다. 동시에, 철-알루미늄 중간 화합물과 같은 알루미늄 합금을 함유한 합금층들이 형성된다. 이런 피복층들은 우수한 내열성 및 내고온 부식성을 갖게된다. 적층 띠형재들 사이 또는 띠형재와 금속케이스 사이의 접촉부를 이러한 피복 합금층으로 서로 견고하게 고정시킨다.따라서, 별도의 용접 또는 납땜의 공정을 생략할 수 있다.It disperse | distributes and coat | covers with aluminum on the surface of the strip | belt-shaped material which comprises the metal carrier matrix of this invention by immersion treatment in a molten aluminum bath. At the same time, alloy layers containing an aluminum alloy such as iron-aluminum intermediate compound are formed. Such coating layers have excellent heat resistance and high temperature corrosion resistance. The contacts between the laminated strips or between the strips and the metal case are firmly fixed to each other with this coating alloy layer. Thus, a separate welding or soldering process can be omitted.
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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KR1019880005978A KR930011710B1 (en) | 1988-05-20 | 1988-05-20 | Metal bed producing method to contain catalyst for purifying exhaust gas |
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1988
- 1988-05-20 KR KR1019880005978A patent/KR930011710B1/en not_active IP Right Cessation
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