MXPA06001364A - Hoja delgada de aleacion de fecral para convertidores cataliticos a temperatura media alta y un metodo para producir el material - Google Patents

Abstract

Una aleación de FeCrAl para sustratos convertidores catalíticos que tienen excelente resistencia a la oxidación y estabilidad dimensional a temperatura media alta, e.g. la temperatura que se encuentra por sustratos convertidores catalíticos en motores diesel para camiones, sin la adición necesaria de extra Y, Hf, o metales de tierras raras más alláde los inherentemente presentes en acero inoxidable comercial. Se emplea un método de recocido de aleación con difusión y unión de rollo para producir dichos materiales con las siguientes dos rutas desviadas. Primero, material en donde capas de acero inoxidable ferrítico y aluminiose unen en conjunto metalúrgicamente de estado sólido formando un material compuesto de múltiples capas. Dicho material compuesto entonces se lamina adicionalmente a un calibre de hoja delgada intermedio y después se somete a una reacción térmica para formar un material de hoja delgada de solución sólida uniforme resultante, seguido por laminado al espesor de hoja final. En forma alterna, este material compuesto se lamina adicionalmente al espesor de hoja delgada final y después se somete a una reacción in-situ térmica en el material después que un convertidor catalítico tipo panal se elabora del material compuesto de hoja delgada. Ambos enfoques desviados resultan en un material de hoja delgada de solución sólida uniforme.

Description

HOJA DELGADA DE ALEACIÓN DE FeCrAI PARA CONVERTIDORES CATALÍTICOS A TEMPERATURA MEDIA ALTA Y UN MÉTODO PARA PRODUCIR EL MATERIAL Esta solicitud se refiere en general a un método para producir un material sustrato de hoja delgada en aleación para utilizar en sistemas de escape para motor diesel y otros sistemas de escape que operan a temperaturas de hasta al menos 800 grados C. Más específicamente, esta solicitud se refiere a un método para producir una hoja delgada de aleación hierro-cromo-aluminio (FeCrAI) para utilizar en convertidores catalíticos, sin necesidad por adición de extra itrio (Y) hafnio (Hf) o elementos de tierras raras, de manera tal que la resistencia a oxidación semi-cíclica y la estabilidad dimensional de la hoja delgada se mejoran a una temperatura de aproximadamente de 800 grados C. ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN Esta invención proporciona un material de aleación que tiene resistencia a corrosión a temperaturas medias-altas y a un método para su fabricación. Más particularmente, la invención que refiere a un material de aleación de hoja delgada de metal y a un método para producir un material de aleación de hoja delgada de metal para utilizar en convertidores catalíticos, especialmente para convertidores catalíticos que se emplean en motores de camiones diesel y otras aplicaciones de motor diesel que tienden a operar a menores temperaturas en comparación con motores de combustión con gasolina convencional. Como es bien conocido, los gases de escape descargados de vehículos motores pueden contener gases de halógeno, compuestos de halógeno y compuestos de plomo, por ejemplo Cl2, Br2, PbCI2, C2H2CI2, C2H2Br2, etc., además de gases nocivos no quemados, incluyendo monóxido de carbono, hidrocarburos y semejantes. Diversos componentes o partes del sistema de escape de vehículos motores que se elaboran de materiales de aleación base ferrosos, por ejemplo termo intercambiadores, ductos de aire, contenedores, etc., tienden a estar sujetos a corrosión por exposición a los compuestos nocivos descritos anteriormente. Aun más compuestos de halógeno, tales como sal del camino, típicamente empleados para evitar el congelamiento de las superficies de carreteras durante las temporadas frías, son susceptibles a entrar a estos compuestos de material de aleación base ferrosa, provocando corrosión ante exposición a gas halógeno que se produce cuando los compuestos de halógeno se descomponen a altas temperaturas, que están típicamente presentes en sistemas de escapes automotrices. En un punto en tiempo, sustratos de material cerámico se emplearon para formar los componentes en automóviles, sujetos a las altas temperaturas y gases corrosivos en los sistemas de escape. Además, se ha conocido el utilizar materiales de hoja delgada metálica como sustratos con revestimiento catalítico apropiado en lugar de sustratos de material cerámico. Este material de hoja delgada metálica se ha elaborado en el pasado por metalurgia de lingotes a partir de hojas de acero que contienen aluminio (Al) y también cromo (Cr), formando de esta manera aleaciones de FeCrAI, a fin de tener la resistencia a corrosión deseada a las altas temperaturas que existen en los convertidores catalíticos. Estas aleaciones de FeCrAI, sin embargo son difíciles de producir por procesos de laminado y recocido convencionales. Para superar las dificultades de procesamiento, se ha sugerido, como en la solicitud EP 91115501.8, el producir la hoja delgada por un método de procesamiento de solidificación rápida. Sin embargo, este procesamiento es costoso y requiere controles muy precisos. También se ha sugerido el sumergir acero inoxidable en un baño fundido de aluminio o aleación de aluminio para aplicar revestimiento de fusión en la superficie del acero inoxidable (Patentes de los E.U.A. Nos. 3,907,611 , 3,394,659 y 4,079,157). Este acero inoxidable con el aluminio, después se somete a tratamiento térmico para formar una capa de aleación que tiene Fe y Al como los componentes principales. Aun más, capas superficiales de aluminio en materiales aglutinantes, como se escribe en la patente de los E.U.A. No. 4,228,203, también han sido sugeridas. Sin embargo, en todas estas aplicaciones, el control de los parámetros de procesamiento es complejo y costoso. Además, la hoja delgada final en muchos casos no ha demostrado tener la resistencia a corrosión/oxidación deseadas a temperaturas elevadas, según se requiere en la industria de convertidores catalíticos. Todavía otros dos enfoques son fabricar el material sustrato de convertidor catalítico al utilizar un material compuesto unido metalúrgicamente con capas de acero inoxidable ferrítico y aluminio como se escribe en la patente de los E.U.A. No. 5,366,139 y la patente de los E.U.A. No. 5,980,658, propiedades de la cesionaria de la presente solicitud. La hoja delgada de aleación de FeCrAI se ha empleado como un sustrato en convertidores catalíticos para control de emisiones. Los requerimientos normales de las hojas delgadas de aleación para aplicaciones de motores automotrices a base gasolina, son buenas resistencia a la oxidación y estabilidad dimensional a 1100 C. A fin de satisfacer los requerimientos, la química de la aleación normalmente debe contener 18-22% en peso de cromo y 4.5-6% en peso de aluminio y ciertas pequeñas cantidades de Y, Hf y/o elementos de tierras raras mas allá de los que normalmente están presentes en acero inoxidable. Esto hará a la hoja delgada de aleación más costosa debido a que Y, Hf, y los metales de tierras raras son bastante costosos y debido a la naturaleza de la aleación resultante y los procesos de la aleación. El costo se vuelve un aspecto de mayor consideración, ya que las aplicaciones de los convertidores catalíticos se han proyectado hacia los motores diesel de camiones, en donde las temperaturas de servicio máximas usualmente son de hasta 600 grados C aproximadamente. A estas temperaturas de operación, una hoja delgada con sustrato de FeCrAI que carece la adición de Y, Hf y/o elementos de tierras raras extra, más allá de las cantidades normalmente presentes en el acero inoxidable, ahora se ha encontrado que tiene resistencia a la oxidación y estabilidad dimensional aceptables. COMPENDIO DE LA INVENCIÓN De acuerdo con esto, la presente invención proporciona una aleación de hoja delgada innovadora que contiene Cr entre aproximadamente 9% en peso a aproximadamente 18% en peso, Al entre aproximadamente 4 % en peso y aproximadamente 9% en peso, sin adición extra de Y, Hf, y otros elementos de tierras raras. La invención también se refiere a un método para fabricar las aleaciones de hoja delgada anteriormente descritas, en donde las aleaciones de hoja delgada resultantes tienen excelentes resistencia a la oxidación y estabilidad dimensional dentro de un intervalo de temperatura comúnmente presente en convertidores catalíticos utilizados en motores de camiones diesel, y otros motores diesel, hasta de al menos aproximadamente de 800 grados C. El material de hoja delgada de esta manera se fabrica en forma mas fácil y mas económica para aplicaciones de alto volumen debido a la eliminación por la necesidad por Y, Hf y/o elementos de tierras raras extra. Las nuevas aleaciones de la invención contienen Cr entre aproximadamente 9% en peso a aproximadamente 18% en peso y Al entre aproximadamente 4 % en peso a 9% en peso. Las aleaciones de la invención se elaboraron al primero unir aceros inoxidables de hierro ferrítico-cromo (FeCr) comerciales comunes tales como 405SS, 430SS, 439SS y 409SS, con aluminio comercialmente puro y luego formar aleación por difusión. En breve, un compuesto de múltiples capas que comprende emparedado de AI/FeCr acero inoxidable/Al se elaboró primero al unir por laminado acero inoxidable FeCr entre capas de Al. El compuesto de múltiples capas AI/FeCr/AI se lamina adicionalmente ya sea a un espesor intermedio o a un espesor de hoja delgada final. En un aspecto de la invención, el compuesto de múltiples capas se lamina a un espesor intermedio como se mencionó previamente. El espesor intermedio es un espesor que está entre un espesor después de unión y un espesor final. El compuesto de múltiples capas de espesor intermedio posteriormente se termo-trata con difusión a una temperatura entre aproximadamente 900 grados a aproximadamente 1200 grados C por un periodo de tiempo que es suficiente para aleación con difusión para obtener un material de aleación en solución sólida uniforme y monolítico. Al material de aleación de solución sólida uniforme y monolítico luego se le da un acabado de laminación a un espesor de hoja delgada final. La hoja delgada final luego puede utilizarse para fabricación de convertidor catalítico, incluyendo formar el material en una estructura tipo panal. En otro aspecto de la invención, el compuesto de AI/FeCr/AI de múltiples capas unido por laminado, se forma en la misma manera que se escribió anteriormente pero se lamina a un espesor de hoja delgada final en lugar de a un espesor intermedio. Un convertidor catalítico, incluyendo aquel con una estructura tipo panal, puede entonces producirse directamente a partir de una hoja delgada compuesta de múltiples capas con espesor final a través de ciertos procesos, incluyendo ranurado, limpieza, corrugación de hoja delgada, bobinado o apilamiento de hojas delgadas corrugadas y planas. El cuerpo del convertidor catalítico luego se termo trata a una temperatura entre aproximadamente 900 grados y aproximadamente 1200 grados C, por un periodo de tiempo que es suficiente para provocar difusión de los diversos constituyentes en las capas del material compuesto a través de la hoja delgada. En ambos casos, como se escribió anteriormente (laminado especial ya sea a un espesor de hoja delgada intermedio o final), el compuesto forma un material final, después de calentar, que tiene la presencia completa de los constituyentes de la capa de aluminio y las capas de acero inoxidable dispersas íntimamente a través de todo el material de hoja delgada. La resistencia a oxidación semi-cíclica y estabilidad dimensional alcanzadas de este material son excelentes a temperaturas de hasta al menos 800 grados C. En un aspecto adicional de la invención, las capas pueden comprender Al emparedado entre capas de acero inoxidable FeCr. Este material luego puede procesarse de acuerdo a cualquier método (intermedio o final laminado de acabado) como se describió anteriormente. Los materiales elaborados con esta invención pueden producirse fácilmente a partir de materiales de partida que están comercialmente disponibles, tales como acero inoxidable grado común y aluminio. No es necesario que las aleaciones contengan Y, Hf, elementos de tierras raras costosos y adicionales, empleados normalmente en aleaciones para materiales de motor de gasolina convencionales, para obtener las excelentes resistencia a oxidación cíclica y estabilidad dimensional a una temperatura de hasta al menos 800 grados C, que es típica para aplicaciones de motores diesel.

Estos otros aspectos de la invención pueden lograr que partir de una lectura y comprensión de la descripción detallada y los dibujos. BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS La Figura 1 muestra una vista en elevación lateral que ilustra en forma diagramática el método de unión de esta invención; La Figura 2 muestra el material compuesto de esta invención después de unión. La Figura 3 en forma diagramática muestra el material de esta invención después de termo tratamiento de difusión. La Figura 4 muestra el material empleado en un convertidor catalítico. La Figura 5 muestra una microfotografía del material de la Figura 3. La Figura 6 es ganancia en peso por oxidación de material en las muestras por la primer ruta de perspectiva de fabricación desviada a una temperatura de 800 grados C en aire. En la Figura 7 es cambio de longitud de las muestras por la primer ruta de perspectiva de fabricación desviada. La Figura 8 representa ganancia de peso por oxidación de material en las muestras por la segunda ruta de perspectiva de fabricación desviada a 800 grados C de temperatura en aire. La Figura 9 representa cambio de longitud de las muestras por la segunda ruta de perspectiva de fabricación desviada. DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LAS MODALIDADES PREFERIDAS Algunos aspectos de esta invención se han descrito en la solicitud de patente provisional de los E.U.A. No. de Serie 60/457,079, ahora solicitud de patente de los E.U.A. No. de Serie 10/807,792, aquí incorporada por referencia.

De acuerdo con la invención, una primera capa central 10 de material ferroso tal como acero inoxidable, se empareda entre dos capas exteriores 12 a 14 de aluminio o material de aleación de aluminio. Las tres capas se pasan entre un par de rodillos de presión 16 en un molino de laminado convencional 18 como se muestra en la Figura 1. Las capas se comprimen en conjunto, con fuerza suficiente para reducirse en espesor y ser unidas metalúrgicamente sobre las interfases 20 y 22 entre las capas de metal, en donde se forma un material de metal con múltiples capas compuesto 24, como se ilustra en la Figura 2. El material luego se lamina continuamente a un espesor de hoja delgada deseado (que ya puede ser un espesor intermedio o final) y reaccionan térmicamente en una hoja delgada 50 ilustrada en la Figura 3, como se explicara con mayor detalle a continuación. Típicamente, la primera capa central 10 comprende un acero inoxidable ferrítico comercial común, con entre aproximadamente 10.5% en peso a aproximadamente 18.0% en peso de Cr y el resto de Fe con otros elementos residuales inevitables. Ejemplos de estos aceros inoxidables ferríticos son aceros inoxidables 405, 409, 430 y 439. De preferencia, las capas superior y de fondo 12 y 14 son del mismo espesor y material y comprenden aluminio esencialmente puro, aunque también pueden utilizarse aleaciones de aluminio. Habrá de entenderse que la invención puede ser igualmente practicada con una capa relativamente más delgada central de aluminio o aleaciones de aluminio, y capas superior y de fondo del material de acero inoxidable ferrítico. La invención se describirá a continuación utilizando la configuración de AI/FeCr acero inoxidable/Al como ejemplo. En una modalidad preferida que tiene excelente resistencia a corrosión de oxígeno con temperatura media-alta, se ha encontrado conveniente el tener una química final en el material final 50 después de reacción térmica (que se explicará en detalle a continuación) de entre aproximadamente 9% en peso a aproximadamente 18% en peso de Cr, al menos aproximadamente 4% en peso y hasta 9% en peso de Al y el resto Fe. Adicionalmente, pequeñas cantidades de zirconio (Zr), niobio (Nb) o titanio (Ti), pueden agregarse a cualquiera de los metales que forman el compuesto para constituir nitruro o carburo con carbón y nitrógeno para reducir la cantidad de estos elementos intersticiales libres en una solución sólida. Habrá de señalarse que se requiere incluir pequeñas cantidades de Y, Hf o u elementos de metales de tierras raras tal como lantanio (La), cerio (Ce), praseodimio (Pr), neodimio (Nd), etc. más allá de aquellas que normalmente están presentes en forma inherente en acero inoxidable, se elimina cuando se forma el compuesto de la presente invención. La presencia de exceso de Y, Hf o un elemento de metales de tierra rara, se ha encontrado que no se requiere en las aleaciones de la invención para la resistencia a oxidación con temperatura mediáalta y estabilidad dimensional requeridas para aplicaciones diesel, a diferencia de la aplicación automotriz típica. Un ejemplo de esta modalidad es cuando una capa de acero inoxidable 430 que tiene un espesor típicamente entre 1.27 y 1.905 mm (.050 y .075 pulgada) se une el rollo a capas superior e inferior de aluminio esencialmente puro que tienen un espesor típicamente entre 0.1016 y 0.228 mm (.004 y .009 pulgada) de esta manera produciendo un compuesto unido de aproximadamente 0.0281 a 1.6 mm (.015 a .040 pulgada) como se muestra en la Figura 3. Los espesores de partida iniciales de las capas se han seleccionado para determinar la química final del compuesto final después de reacción térmica.

Hay dos rutas de perspectiva desviadas para formar el producto final después de unión en rollo como se describió anteriormente: En el primer caso como el compuesto 24 como se ilustra en la Figura 2, se lamina en frío por medios convencionales desde el espesor de unión a un espesor intermedio preseleccionado. El espesor intermedio se encuentra entre el espesor de unión y el espesor de hoja delgada final. El espesor intermedio se elige de acuerdo con la patente de los E.U.A. No. 5,980,658, aquí incorporada por referencia, de manera tal que el por ciento de reducción del espesor intermedio al espesor de hoja delgada final, será de aproximadamente 50% a aproximadamente 75%. En este espesor intermedio, la hoja delgada laminada después se reacciona internamente o termotratada a una temperatura entre aproximadamente 900 grados C y aproximadamente 1200 grados C y de potencia a aproximadamente 1000 grados C entre 1 minuto y 60 minutos o más como se requiera para permitir difusión de los diversos constituyentes en el compuesto a través del material de hoja delgada. Esto es, después de esta operación de termotratamiento, también referida como recocido por difusión, con la microestructura de la hoja delgada no será la estructura de tres capas originales; por el contrario se creará una aleación de solución sólida monolítica, uniforme o casi uniforme, como se muestra en la Figura 5. Se prefiere que el termotratamiento sea por un periodo de tiempo suficiente para disolver cualesquiera compuestos intermetálicos formados. Este termotratamiento se realiza de preferencia a una temperatura que no permite la formación de una fase sigma frágil de CrFe u otros compuestos frágiles. El termotratamiento puede realizarse al vacío, con atmósfera reductora o en una atmósfera inerte o en aire. La hoja delgada laminada, termo tratada que tiene el espesor intermedio posteriormente se lamina para acabado a un espesor de hoja delgada final. Esta hoja delgada de aleación con espesor de hoja delgada final puede utilizarse para fabricación de convertidores catalíticos, incluyendo componentes tipo panal empleados en convertidores catalíticos. En el segundo caso, el compuesto 24 se lamina en frío por medios convencionales, a partir del calibre de unión al espesor de hoja delgada final, típicamente de 0.0508 mm (0.002 pulgada) aproximadamente, de esta manera formando una hoja delgada laminada terminada. Esta hoja delgada laminada terminada luego se procesa a un ancho adecuado, se limpia y corruga o forma en estructuras tipo onduladas. La hoja delgada compuesta corrugada y/o las estructuras tipo onduladas luego se bobinan o apilan con la hoja delgada compuesta plana, para producir un cuerpo convertidor catalítico tipo panal con ciertos medios de restricción en su exterior, como se ilustra en la Figura 4. El cuerpo de convertidor catalítico tipo panal y de esta manera la hoja delgada compuesta después se reaccionan térmicamente o termotratan a una temperatura entre aproximadamente 900 grados C y aproximadamente 1200 grados C y de preferencia aproximadamente o sobre 1000 grados C, por entre 1 minuto y 60 minutos o más para permitir la difusión de los diversos constituyentes en el compuesto a través del material de hoja delgada. Esto es, después esta operación de termotratamiento, también referida como recocido de difusión, la micro-estructura de la hoja delgada no será la estructura de tres capas original; por el contrario una aleación de solución sólida, monolítica, uniforme o casi uniforme. Es preferible que el termotratamiento sea por un periodo de tiempo suficiente para disolver cualesquiera compuestos intermetálicos formados. Este termotratamiento de preferencia se realiza a una temperatura que no permite la formación de la fase sigma frágil de CrFe u otros compuestos frágiles. El termotratamiento puede realizarse al vacío, en una atmósfera reductora o en una atmósfera inerte o en aire. Para dar una mayor apreciación de las ventajas de la invención se dan los siguientes ejemplos: Ejemplo I Una tira continua de acero inoxidable 430 comercial reCOcido que contiene 17% de Cr a un espesor de 1.956 mm (0.077 pulgada), se emparedó entre dos tiras continuas de hoja delgada de Al en una sola operación, para dar un compuesto de tres capas unido metalúrgicamente en estado sólido, como se describe en la patente de los E.U.A. No. 5,366,139. Esta tira continua se lamina en frío en un molino de laminado convencional en múltiples pasos hasta que se logra un espesor intermedio de 1.016 mm (.004 pulgada). Este material de hoja delgada luego se limpia y calienta a 1000 grados C al vació por 90 minutos, para difundir todo el aluminio en la base de acero inoxidable, de esta manera formando un material de hoja delgada en aleación de solución sólida uniforme. El material de hoja delgada luego se lamina en frío en un molino de laminación convencional en múltiples pasos a un espesor final de 0.0508 mm (.002 pulgada). El material de hoja delgada muestra una composición química nominal (en por ciento en peso) de: Cr: 16.4% Al: 5.2% C: 0.05% Ni: 0.2% Mn: 0.5% S: 0.001 % La: < 0.001% Ce: < 0.002% Pr: 0.003% Y: < 0.0005% Hf: < 0.002% Zr: 0.003% Ti: 0.004% Ejemplo II Este ejemplo se lleva a cabo idéntico al ejemplo I anterior, excepto porque el espesor de partida de la tira central de acero inoxidable 430 empleada fue de 0.1524 mm (.060 pulgada). Por lo tanto, el material de hoja delgada con aleación de solución sólida, uniforme, terminado tiene 15.2% de Cr y 7.2% de Al, con las cantidades de la composición química menor virtualmente ¡guales al ejemplo I. Ejemplo III Este ejemplo se lleva a cabo idéntico al ejemplo I anterior, excepto porque el acero inoxidable 430 en la tira central se reemplaza por un acero inoxidable 409 comercial que nominalmente contiene aproximadamente 12% de Cr con cantidad menor de Ti, a un espesor de 1.905 mm (.075 pulgada). Después del procesamiento, el material de hoja delgada de aleación de solución sólida uniforme terminado, muestra una composición química, en por ciento en peso, de: Cr : 11.3%. Al : 5.8% C: 0.05% Ni: 0.2% Mn: 0.4% S: 0.001% La: < 0.001 % Ce: < 0.002% Pr: < 0.005% Y: < 0.0005% Hf: < 0.002% Zr: 0.004% Ti: 0.32%# Nb: 0.01% Ejemplo IV Este ejemplo se lleva a cabo idéntico al ejemplo III anterior, excepto porque el espesor de partida de la tira central de acero inoxidable 409 fue de 1.575 mm (.062 pulgada). Por lo tanto, el material de hoja delgada de aleación en solución sólida uniforme terminado tiene 11.2% de Cr y 6.6% de Al, con las cantidades de la composición química menor, que son visualmente las mismas que en el ejemplo III. La Tabla 1 cita composiciones químicas nominales de los materiales en los ejemplos I a IV en por ciento en peso. Tabla 1. Composición Química de los Materiales (por ciento en peso).

Ejemplo V El material de hoja delgada laminado final tiene un espesor de 0.0508 mm (.002 pulgada) elaborado en los ejemplos I, II, III y IV, fue corrugado y bobinado con una hoja plana del mismo material, respectivamente, después de procesar para adecuados ancho de hoja delgada y limpieza superficial, para producir una muestra de prueba de rollo para convertidor catalítico tipo panal. Las muestras de prueba para convertidor catalítico tipo panal se recocieron a 1150 grados C por 30 minutos al vacío. Después, las muestras de prueba del convertidor catalítico tipo panal se probaron al aire para resistencia a oxidación y estabilidad dimensional, como se describe a continuación. Las muestras se calentaron de una atmósfera a temperatura ambiente a la temperatura de prueba 800 grados C en dos horas y se mantienen por un cierto tiempo y luego enfrían a la temperatura ambiente en seis horas en un horno de termotratamiento al aire abierto convencional. El tiempo retención de un ciclo fue 5 horas 20 horas, 25 horas, 50 horas, 50 horas,..., 50 horas, hasta que un tiempo acumulado total alcanzó 950 horas. La ganancia en peso debida a oxidación y cambio de longitud entre dos extremos de la muestra de prueba del rollo tipo panal se midió, al final de cada ciclo. Las Figuras 6 y 7 muestran los resultados de prueba de peso de oxidación y cambio de longitud, respectivamente.

Los resultados como se ilustra en las Figuras 6 y 7, demuestran que los materiales tiene buena resistencia a oxidación y estabilidad dimensional a 800 grados C en aire, y bien por debajo de un criterio aceptable en ganancia máxima de peso y cambio de longitud. Uno de los criterios de ganancia de peso máximo es de 6% al espesor dado de 0.0508 mm (0.002 pulgada) y un cambio de longitud máximo de 2%. En las mismas figuras, un ^material de referencia DF también se prueba e ¡lustra. Tiene una composición química nominal (en por ciento en peso) de: Cr: 21% Al: 6.3% C: 0.013% Ni: 0.13% Mn: 0.29% S: 0.0003% La: 0.0099% Ce: 0.031% Este material de referencia tiene una cantidad de cromo superior, incluye los elementos de cierras raras lantano y serio, y es relativamente costoso de procesar al espesor de hoja delgada con aproximadamente 6% de aluminio. Normalmente se emplea como material substrato para los convertidores catalíticos que se utilizan para motores automotrices a gasolina que alcanzan temperaturas hasta de 1100 grados C. Deberá señalarse que los materiales innovadores en esta invención tienen similares resistencia a oxidación y estabilidad dimensional a 800 grados C que el material de referencia pero son mucho menos costosos de fabricar debido a la ausencia de los elementos de tierras raras. EJEMPLO VI Este ejemplo se lleva a cabo idéntico a los Ejemplos I a IV anteriores excepto por adicional laminado en frío después de unión de rollo continua al espesor final de 0.0508 mm (0.002 pulgada) antes del tratamiento térmico. En esta etapa, se produjeron cuatro combinaciones diferentes de materiales de hoja delgada compuestos de múltiples capas, correspondientes a los Ejemplos I, II, III y IV, respectivamente. El material de hoja delgada compuesto se corrugó entonces y embobinó con un material de hoja delgada compuesto plano del mismo tipo, después de ciertos procesos para un adecuado ancho de hoja delgada y limpieza de superficie, para producir una muestra de rollo para convertidor catalítico tipo panal. La muestra fue restringida con un cierto enfoque en su envoltura externa. Las muestras para prueba del rollo para convertidor catalítico tipo panal se calentaron a 1150 grados C y mantuvieron por 30 minutos seguido por enfriamiento al vacío.

Esta operación de termo tratamiento hizo que el aluminio junto con todos los otros diversos constituyentes en el compuesto de la muestra de convertidor tipo panal, se difundieran uniformemente a través del material de hoja delgada formando de esta manera un material de solución sólida uniforme, completo para la muestra de convertidor tipo panal. Las composiciones químicas nominales de los cuatro materiales de solución sólida uniforme completa final son visualmente iguales que los materiales correspondientes en los Ejemplos I, II, III y IV, respectivamente. EJEMPLO Vil Las muestras de rollo convertidor catalítico tipo panal del Ejemplo VI se probaron entonces al aire a 800 grados C, para medición de resistencia a la oxidación y estabilidad dimensión, como se describe en el Ejemplo V. Los resultados de prueba, como se ve en las Figuras 8 y 9, mostraron que los materiales tiene buena resistencia a la oxidación (baja ganancia de peso por oxidación) y estabilidad dimensional (bajo cambio de longitud). Tanto la ganancia en peso por oxidación como el cambio de longitud, están por debajo de los criterios aceptables en máxima ganancia en peso y cambio de longitud. El criterio para máxima ganancia en peso es de 6% a un espesor determinado de 0.0508 mm (0.002 pulgada) y el criterio para máximo cambio de longitud es de 2%. De nuevo, la resistencia a la oxidación y estabilidad dimensional de los materiales están en un intervalo similar al del material de referencia DF (que tiene superior por ciento de cromo y contienen elementos de tierras raras La y Ce) a 800 grados C. La Tabla 2 resume los resultados de prueba de ganancia de peso por oxidación y por ciento cambio de longitud, después un total acumulado de 950 horas probadas a 800 grados C en aire. Tabla 2 Compendio de Resultados de prueba Los novedosos procesos y articulo producido por el método de la presente invención, proporcionan un material de hoja delgada para utilizar en convertidores catalíticos con buena resistencia de corrosión a elevadas temperaturas de aproximadamente cuando menos 800 grados C, en donde se elimina la necesidad por inclusión de adicionales elementos Y, Hf y/o tierras raras, más allá de lo que inherentemente está presente en los aceros inoxidables comercialmente disponibles. El material se fabrica fácil y económicamente con una composición química deseada predeterminada selectivamente. La composición química es uniforme a través de la hoja delgada. La invención se ha descrito previamente utilizando ejemplos específicos. Sin embargo, se entenderá por aquellos con destreza en la técnica que pueden emplearse diversas alternativas y pueden substituirse equivalentes por los elementos o etapas descritos aquí, sin desviarse del alcance de la invención.

Pueden ser necesarias modificaciones para adaptar la invención a una situación particular o a necesidades particulares, sin apartarse del alcance de la invención.

Se pretende que la invención no se limite a la ¡mplementación particular aquí descrita, sino que a las reivindicaciones se les de la más amplia interpretación para cubrir todas las modalidades, de esta manera cubiertas en forma literal o equivalente.

Claims (22)

1. REIVINDICACIONES 1. Método para producir un material substrato para hoja delgada para convertidores catalíticos, que operan a temperaturas de hasta aproximadamente 800 grados C, caracterizado porque comprende las etapas de: a) proporcionar una primera capa del primer material seleccionado de metales FeCr, aluminio y aleaciones de aluminio; b) emparedar la primera capa de el primer material entre una primera y segunda capa de uno o más segundos materiales, que es diferente al primer material y se elige de metales FeCr, aluminio y aleaciones aluminio, de esta manera produciendo un compuesto de múltiples capas; c) laminado por compactación del compuesto de múltiples capas para formar una hoja delgada compuesta de espesor intermedio; d) calentar la hoja delgada compuesta de espesor intermedio a una temperatura de entre aproximadamente 900 grados C a aproximadamente 1200 grados C, por un periodo de tiempo que es suficiente para provocar difusión de el uno o más segundos material de metal en los primeros materiales de metal, para producir una hoja delgada de aleación de solución sólida uniforme; e) enfriar a temperatura ambiente la hoja delgada de aleación de solución sólida uniforme; f) laminar a un espesor de acabado la hoja delgada de aleación de solución sólida uniforme.
2. 2. El método de acuerdo con la reivindicación 1 , caracterizado porque el primer material es acero inoxidable FeCr y el segundo material es aluminio o aleación de aluminio.
3. 3. El método de acuerdo con la reivindicación 2, caracterizado porque el acero inoxidable FeCr se elige de acero inoxidable 405, 430, 439 y 409.
4. 4. El método de acuerdo con la reivindicación 1 , caracterizado porque la etapa de calentamiento d) además comprende mantener entre aproximadamente 1 y aproximadamente 60 minutos al material compuesto de múltiples capas a una temperatura máxima.
5. 5. El método de acuerdo con la reivindicación 1 , caracterizado porque una composición química de la hoja delgada de aleación de solución sólida uniforme de la etapa f) está entre aproximadamente 9 por ciento en peso y 18 por ciento en peso de Cr, cuando menos aproximadamente 4 por ciento en peso entre aproximadamente 9 por ciento en peso Al, y el resto Fe.
6. 6. El método de acuerdo con la reivindicación 1 , caracterizado porque el espesor intermedio está entre aproximadamente 0.0508 mm (0.002 pulgada) y aproximadamente 0.2032 mm (0.008 pulgada).
7. 7. El método de acuerdo con la reivindicación 6, caracterizado porque el espesor de acabado está entre aproximadamente 0.0254 mm (0.0010 pulgada) y aproximadamente 0.0762 mm (0.003 pulgada).
8. 8. El método de acuerdo con la reivindicación 1 , caracterizado porque una reducción en espesor del espesor intermedio y el espesor de acabado está entre aproximadamente 50% y 75%.
9. 9. El método de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque además incluye recocer la hoja delgada de aleación con espesor de acabado de solución sólida uniforme, formada en la etapa f).
10. 10. Método para producir convertidores catalíticos que operan a temperaturas de hasta aproximadamente 800 grados C, en donde el convertidor catalítico contiene estructuras que comprenden un material substrato de hoja delgada, que comprende las etapas de: a) proporciona una primera capa de un primer material seleccionado de metales FeCr, aluminio y aleaciones de aluminio; b) emparedar la primera capa del primer material entre una primera y segunda capas de uno o más segundos materiales que es diferente del primer material y se elige de metales FeCr, aluminio y aleaciones de aluminio, de esta manera produciendo un compuesto de múltiples capas; c) laminar con compactación del compuesto de múltiples capas para formar una hoja delgada compuesta de espesor de acabado; d) formar la hoja delgada compuesta de espesor de acabado en estructuras empleadas en convertidores catalíticos, incluyendo estructuras corrugadas o tipo onduladas y estructuras planas, e incorporar las estructuras en un cuerpo de convertidor catalítico tipo panal formando de esta manera un convertidor catalítico con canales de flujo de aire; e) calentar el convertidor catalítico que contiene las estructuras formadas de la hoja delgada compuesta con espesor de acabado a una temperatura de entre aproximadamente 900 grados C a aproximadamente 1200 grados C por un periodo de tiempo que es suficiente para provocar difusión de uno o más segundos materiales de metal en los primeros materiales de metal contenidos en el material compuesto con espesor de acabado, para producir una hoja delgada de aleación de solución sólida uniforme que contiene un convertidor catalítico; f) enfriar a temperatura ambiente la hoja delgada de aleación de solución sólida uniforme que contiene el convertidor catalítico.
11. 11. El método de acuerdo con la reivindicación 10, caracterizado porque el primer material es un acero inoxidable FeCr y el segundo material es aluminio o aleación de aluminio.
12. 12. El método de acuerdo con la reivindicación 11 , caracterizada porque el acero inoxidable FeCr se elige de acero inoxidable 405, 430, 439 y 409.
13. 13. El método de acuerdo con la reivindicación 10, caracterizada porque la etapa de calentamiento e) además comprende mantener el convertidor catalítico a una temperatura máxima por entre aproximadamente 1 y aproximadamente 60 minutos.
14. 14. El método de acuerdo con la reivindicación 10, caracterizado porque una composición química de la hoja delgada de aleación de solución sólida uniforme está entre aproximadamente 9 por ciento en peso y 18 por ciento en peso Cr, cuando menos aproximadamente 4 por ciento en peso hasta aproximadamente 9 por ciento en peso Al, y el resto Fe.
15. 15. El método de acuerdo con la reivindicación 10, caracterizado porque la hoja delgada compuesta con espesor de acabado está entre aproximadamente 0.0254 mm (0.0010 pulgada) y aproximadamente 0.0762 mm (0.003 pulgada).
16. 16. El método de acuerdo con la reivindicación 10, caracterizado porque además incluye recocer la hoja delgada de aleación con espesor de acabado a base de solución sólida uniforme que contiene el convertidor catalítico formado en la etapa f).
17. 17. Un producto producido de conformidad con el proceso de la reivindicación 1.
18. 18. Un producto producido de conformidad con el proceso de la reivindicación 2.
19. 19. Un producto producido de conformidad con el proceso de la reivindicación 10.
20. 20. Un producto producido de conformidad con el proceso de la reivindicación 11.
21. 21. Un convertidor catalítico que comprende un producto de la reivindicación 17.
22. 22. Un convertidor catalítico que comprende un producto de la reivindicación 18.