TWI286487B - Material for filter application - Google Patents

Description

1286487 . 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 - 本發明係關於用於過濾器之材料。具體言之，本發明係 • 關於用於移除來自燃機的有害組份之過濾器之材料。 【先前技術】 在現代社會中，内燃機之使用在（舉例而言）客車及商業 車輛中很普遍。因為環境之原因，減少來自引擎之燃燒氣 體的有害組份是十分令人感興趣的。因此，將大量努力花 ^ 費在減少自引擎發出、尤其自柴油機引擎發出之顆粒上， 因為來自柴油機引擎之顆粒（例如碳沈積物）被視為特定環 境問題。 現今可用於過濾來自柴油機引擎之顆粒的過濾器一般由 諸如碳化矽之陶瓷製成。在過濾器中捕獲之顆粒可藉由在 高溫下燃燒而移除。陶瓷過濾器所遇到的一個問題在於缺 乏熱及機械衝擊抗性。該等陶瓷過濾器在幾何學中亦具有 > 限制’意即，該過濾器之組態存在限制。 已知關於過濾器組態之許多不同過濾器，見（例如）美國 專利 5 215 724、5 405 423、5 204 067、5 240 485、 5 009 857。然而’其僅淺顯地討論該等㈣器之材料選擇 且未特別討論過濾器之化學組成。因此，（例如）在美國專 利5 266 279中提及可將由2〇%錄及25%絡（剩餘物為鐵及痕 量錳與鉬）組成之鋼用作過濾器支撐線之材料，該等支撐 線支撑可由金屬、陶竟材料、塑料或其混合物製成之燒於 材料。 111226.doc 1286487 過濾之壽命取決於經過過濾器之氣體的滲透性之減 少。當在高溫下暴露於氧化氣體時，氧化物在金屬填充物 表面生長。此意謂多孔性以及經過過濾器之氣體之滲透 f白降低因此，較少氧化物形成可導致過濾器之改良效 能及增加之壽命。 【發明内容】

目前’已驚奇地發現可獲得具有改良壽命之燒結過濾材 料’只要該材料包含經仔細控制之量的錳。具體言之，錳 含量應在燒結鋼之0.5與3重量％之間。藉由添加此範圍内 之猛’將在較長使用時間内維持滲透性，此歸因於燒結鋼 之較少氧化作用。燒結鋼之其它元素為10-30重量％鉻、5-25重量％鎳、1β4重量％矽及〇_3重量％鉬。不可避免之雜質 之量通常小於2重量％，較佳小於〇·5重量％。 该過濾器亦可具有小於完全密度之70%之密度。該密度 較佳在完全密度之25與60%之間。更高之密度會不能提供 足夠的氣體滲透性，而更低之密度會有低過濾效率及低機 械強度。在此密度範圍内，過濾器之滲透性將是足夠的。 此外，該過濾器可包含增強過濾器強度之增強物。該增 強物可為纖維、線或網袼之形式。 【實施方式】 用於製備根據本發明之燒結材料之粉末為具有經增加、 經控制的錳含量之不銹鋼粉末。具體言之，此等粉末包括 Η)-3〇。/。絡、5-25%鎳、〇·5-3% 猛、η% 石夕及 〇_3重量％銦。 根據美國專利3 980 444與4 964 909，已知具有相似化學 111226.doc 1286487 組成之粉末。然而，雖然此等已知粉末用於粉末冶金領 域，但與根據本發明之粉末形成對比，該等已知粉末經壓 實並燒結至高密度。 至於矽含量，此含量應保持在丨重量❶/❶以上以限制粉末 之氧含量並保持在4重量❶/。以下，因為較高的矽含量不能 進一步降低氧含量。 根據本發明之粉末可與黏合劑及/或潤滑劑材料一起混 合以促進（例如）凝固。 在一實施例中，可將粉末塗佈於支撐物上以形成過濾材 料。Ik後，可燒結該過濾材料。在另一實施例中，在增強 物存在或不存在下，使粉末在一模具中凝固以形成一過濾 元件。 在過濾材料製造期間，可將增強物提供給粉末金屬。該 增強物可為纖維、線或網格，例如擴張金屬。在一實施例 中’該增強物可由不銹鋼材料製造。 可在1120 C至1350C之溫度下於氫氣或真空氣氛中進行 70 °在本文中，燒結亦可包含黏合劑之汽化。亦可將燒 結與汽化作為個別處理來進行。 不又任何特定理論限制，咸信根據本發明之量的錳將在 Γ7 Μ下減少過濾器之氧化並因此延長過濾器之壽命。氧化 將V致過濾益之較低滲透性，並因此使過濾器之效能在較 短時期内惡化。 本發明藉由以下非限制性實例來說明： 實例1 111226.doc 1286487 由根據本發明基於鐵之粉末且由基於鐵之參考粉末製造 過濾器樣本。該等過濾器樣本為具有10 mm直徑及〇 5 厚度之圓形樣本。所製造之過濾器樣本具有完全密度之 40%之密度。在i250°C下進行燒結，歷經3〇分鐘。表1表 現不同粉末之重量百分比之化學分析。參考粉末為31〇B， 其可獲自 H5ganSs AB，Sweden 〇 表1 材料 %Cr°/〇 %Ni %Mn %Si REF 24.9 20.8 0.0 2.67 A 22.4 20.4 1.03 2.44 B 24.4 19.7 2.03 2.01 C Γ 24.6 20.2 3.03 2.45 D 24.8 20.0 4.02 2.86 隨後，將其中之過濾器樣品在空氣中於800〇c之預定溫 度下加熱2分鐘，並隨後使其冷卻至室溫歷經3〇秒鐘。隨 後重複此循環，歷經20小時時期。每到第15個循環，記錄 該等樣品之重量以量測氧化物累積。此測試之目的在於引 起並塁測該專樣品之氧化作用。圖丨表現每一經測試材料 之時間與重量增加之依賴性。特定含量之錳之效果很明 顯。根據圖1，可見藉由添加約2重量％含量之錳而達成重 里增加之顯著減小。猛含量之較佳範圍在1 %與3 %之間。 實例2 進行壓降量測以評估特定使用時間之後過濾器之效能。 藉由將0·5巴壓縮空氣施加於過濾器固定裝置中之入口上 而進行量測。隨後，量測過濾器引起的壓力損失。所有過 滤器均在氧化之前與之後進行測定。隨後，將壓降計算為 111226.doc 1286487 · · 經氧化過濾器與未經氧化過濾器之間之差異。表2表現壓 降量測之結果。實例1中之重量增加對應於表現於實例2中 • 之壓降。因此，重量增加說明壓降。 . 表2 材料 REF B 樣本 1 2 3 4 5 6 壓降(％) 11 11 17 3 3 5 111226.doc -10-

Claims (1)

1286487 ., 十、申請專利範圍： i. 一種包括多孔燒結不銹鋼之過濾器，其包含10_30重量％ • 鉻、5_25重量％鎳、〇.5-3重量％錳、1-4重量％矽、〇-3重 . 量％鉬，剩餘物為鐵及不可避免之雜質，該燒結鋼具有 小於完全密度之80%之一密度。 2·如請求項1之過濾器，其包括1-3%之錳。 3·如請求項1之過濾器，其具有小於完全密度之70%之一密 度。 货 4.如請求項1之過濾器，其具有在完全密度之25%與6〇%之 間之一密度。 5 ·如請求項1之過濾器，其進一步包括一增強物。 6.如請求項5之過濾器，其中該增強物為纖維、線或網格 之形式。 7· 種將鋼粉末用於製備一過濾、器之用途，該過滤器在高 溫下使用時具有改良滲透性，其中該鋼粉末由i 〇_3〇重量 %鉻、5-25重量％鎳、〇·5_3重量％錳、1β4重量％矽組 成，剩餘物為鐵及不可避免之雜質。 8. 一種金屬粉末，其包括1〇-30重量％鉻、％25重量％鎳、 0.5-3重量％錳、1-4重量。/❶矽、〇_3重量％鉬，剩餘物為鐵 及不可避免之雜質。 111226.doc