JP2794200B2 - 金属触媒担体の製造法 - Google Patents
金属触媒担体の製造法Info
- Publication number
- JP2794200B2 JP2794200B2 JP1185250A JP18525089A JP2794200B2 JP 2794200 B2 JP2794200 B2 JP 2794200B2 JP 1185250 A JP1185250 A JP 1185250A JP 18525089 A JP18525089 A JP 18525089A JP 2794200 B2 JP2794200 B2 JP 2794200B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- brazing
- temperature
- metal catalyst
- vacuum
- binder
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 title claims description 17
- 239000002184 metal Substances 0.000 title claims description 17
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 title claims description 14
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims description 11
- 238000005219 brazing Methods 0.000 claims description 50
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 26
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 claims description 21
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 17
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims description 13
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 claims description 11
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims description 9
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 8
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 239000000956 alloy Substances 0.000 claims description 4
- 239000013078 crystal Substances 0.000 claims description 4
- 238000002425 crystallisation Methods 0.000 claims description 4
- 230000008025 crystallization Effects 0.000 claims description 4
- 239000011888 foil Substances 0.000 claims description 4
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 claims description 4
- 238000005304 joining Methods 0.000 claims description 4
- 238000002844 melting Methods 0.000 claims description 2
- 230000008018 melting Effects 0.000 claims description 2
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 10
- 229910018072 Al 2 O 3 Inorganic materials 0.000 description 6
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 6
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 5
- 238000009689 gas atomisation Methods 0.000 description 4
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 4
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 4
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 3
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 3
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 3
- 238000003466 welding Methods 0.000 description 3
- CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N Acetone Chemical compound CC(C)=O CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 description 2
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 2
- 238000010304 firing Methods 0.000 description 2
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000010030 laminating Methods 0.000 description 2
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 2
- 238000000746 purification Methods 0.000 description 2
- 238000007711 solidification Methods 0.000 description 2
- 230000008023 solidification Effects 0.000 description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 2
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000009736 wetting Methods 0.000 description 2
- 229910000838 Al alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 description 1
- 239000000969 carrier Substances 0.000 description 1
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- 229910052878 cordierite Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 1
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 1
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 1
- JSKIRARMQDRGJZ-UHFFFAOYSA-N dimagnesium dioxido-bis[(1-oxido-3-oxo-2,4,6,8,9-pentaoxa-1,3-disila-5,7-dialuminabicyclo[3.3.1]nonan-7-yl)oxy]silane Chemical compound [Mg++].[Mg++].[O-][Si]([O-])(O[Al]1O[Al]2O[Si](=O)O[Si]([O-])(O1)O2)O[Al]1O[Al]2O[Si](=O)O[Si]([O-])(O1)O2 JSKIRARMQDRGJZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000003628 erosive effect Effects 0.000 description 1
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 1
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 239000000945 filler Substances 0.000 description 1
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 1
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 1
- 229910000510 noble metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 description 1
- 229920006395 saturated elastomer Polymers 0.000 description 1
- 229910000679 solder Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 239000006104 solid solution Substances 0.000 description 1
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 1
- 230000008646 thermal stress Effects 0.000 description 1
- WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N tungsten Chemical compound [W] WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010937 tungsten Substances 0.000 description 1
- 238000009692 water atomization Methods 0.000 description 1
- 238000004804 winding Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
- F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
- F01N3/08—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
- F01N3/10—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust
- F01N3/24—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by constructional aspects of converting apparatus
- F01N3/28—Construction of catalytic reactors
- F01N3/2803—Construction of catalytic reactors characterised by structure, by material or by manufacturing of catalyst support
- F01N3/2807—Metal other than sintered metal
- F01N3/281—Metallic honeycomb monoliths made of stacked or rolled sheets, foils or plates
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Toxicology (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Catalysts (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は主として自動車の排気ガスなどの浄化装置に
使用される金属触媒担体の製造法に関するものである。
使用される金属触媒担体の製造法に関するものである。
近年、自動車の排気ガス規制が法制化され、乗用車は
排気ガス浄化装置を搭載するのが通例となった。自動車
排気ガス浄化装置としてはいくつかの方式があったが、
触媒コンバータによってHCとCOを酸化し、同時にNOxを
還元する型が現在主流になっている。触媒コンバータの
構造はコージライトを主成分とするセラミックスをハニ
カム状に焼成したものを担体とし、この担体にPt等の貴
金属触媒を担持させたγ−Al2O3粉を付着させることに
より浄化機能を付与せしめたものが現在多用されてい
る。しかし、このセラミックス・ハニカムには、機械的
衝撃に弱い、排気抵抗が大きい等の欠点がある。
排気ガス浄化装置を搭載するのが通例となった。自動車
排気ガス浄化装置としてはいくつかの方式があったが、
触媒コンバータによってHCとCOを酸化し、同時にNOxを
還元する型が現在主流になっている。触媒コンバータの
構造はコージライトを主成分とするセラミックスをハニ
カム状に焼成したものを担体とし、この担体にPt等の貴
金属触媒を担持させたγ−Al2O3粉を付着させることに
より浄化機能を付与せしめたものが現在多用されてい
る。しかし、このセラミックス・ハニカムには、機械的
衝撃に弱い、排気抵抗が大きい等の欠点がある。
最近、これに対処するために、10％以下のAlを含有す
るフェライト系ステンレス鋼を数十ミクロンの厚さの箔
に圧延し、この平板に、更にこれを波状板に成形したも
のを重ね合せ、これを積層するか、又はロール状に巻く
などしてハニカム状に成形し、ろう付け等で接合した
後、高温酸化によって、該ステンレス鋼表面にAl2O3皮
膜を生じせしめたものにγ−Al2O3をコーティングして
担体とするものが、特公昭54−15035号公報や、特公昭5
8−23138号公報に開示されている。
るフェライト系ステンレス鋼を数十ミクロンの厚さの箔
に圧延し、この平板に、更にこれを波状板に成形したも
のを重ね合せ、これを積層するか、又はロール状に巻く
などしてハニカム状に成形し、ろう付け等で接合した
後、高温酸化によって、該ステンレス鋼表面にAl2O3皮
膜を生じせしめたものにγ−Al2O3をコーティングして
担体とするものが、特公昭54−15035号公報や、特公昭5
8−23138号公報に開示されている。
この金属担体の接合には、一般に真空ろう付け法がと
られており、使用ろう材もNi基のＢNi−５（19Cr−10Si
−Ni残部）が一般的である。すでに述べたように、この
金属担体の特徴は、高Al含有フェライト系ステンレス鋼
の表面にγ−Al2O3の担持母体となるべきAl2O3皮膜を形
成せしめ、しかも、そのAl2O3皮膜が排気ガスと言う烈
悪な高温腐食環境を遮断するバリヤーとしても働くとこ
ろにある。しかし、この金属担体の接合にNi基ろう材を
使用すると、ろう材中のNiは使用中の高温下で容易に拡
散し、数十ミクロンの厚さの基材中のAlと反応してNi−
Al合金を形成し、高温酸化に耐えるAl2O3皮膜を形成す
るのに必要な固溶Alを消費してしまうという大きな問題
が発生する。このためろう材の使用量をできる限り少な
くしなければならない。一方、実際の使用に際しては担
体内の温度分布や急激な温度変化に基づく大きな熱応力
が発生するので、ろう材の使用量を少なくしすぎると、
ろう付け部の接合強度が不十分になる。
られており、使用ろう材もNi基のＢNi−５（19Cr−10Si
−Ni残部）が一般的である。すでに述べたように、この
金属担体の特徴は、高Al含有フェライト系ステンレス鋼
の表面にγ−Al2O3の担持母体となるべきAl2O3皮膜を形
成せしめ、しかも、そのAl2O3皮膜が排気ガスと言う烈
悪な高温腐食環境を遮断するバリヤーとしても働くとこ
ろにある。しかし、この金属担体の接合にNi基ろう材を
使用すると、ろう材中のNiは使用中の高温下で容易に拡
散し、数十ミクロンの厚さの基材中のAlと反応してNi−
Al合金を形成し、高温酸化に耐えるAl2O3皮膜を形成す
るのに必要な固溶Alを消費してしまうという大きな問題
が発生する。このためろう材の使用量をできる限り少な
くしなければならない。一方、実際の使用に際しては担
体内の温度分布や急激な温度変化に基づく大きな熱応力
が発生するので、ろう材の使用量を少なくしすぎると、
ろう付け部の接合強度が不十分になる。
したがって本発明の目的は、必要最小限のろう材使用
量で十分な接合強度と耐熱性を有する金属触媒担体を製
造する方法を提供することである。
量で十分な接合強度と耐熱性を有する金属触媒担体を製
造する方法を提供することである。
本発明は好ましくは10％以下のAlを含有するフェライ
ト系ステンレス鋼からなる、一般的には厚さ数十ミクロ
ンの平板状箔に、更にこれを波状板に成形したものを重
ね合せ、粉末状ろうの付着を目的とするバイダーを介し
てこれらを積層するか、又はロール状に巻くなどしてハ
ニカム状に成形するか、ハニカム状に成形した後に端部
よりバインダーを供給し、次に付着バインダーに粉末状
ろう材を供給してろう材粉体を付着せしめ、真空ろう付
け法により接合を行う金属触媒担体の製造法において、
ろう材として、重量％において、18.0〜20.0％のCr、9.
75〜10.5％のSi、0.15％以下のＣ、残部Niからなる合金
（ＢNi−５に相当する）を、ガスアトマイズ法で粉末状
としたものを使用すること、バインダーにろう材粉体を
付着せしめた後に100℃以上600℃以下の温度で大気中加
熱処理を施し、その後に真空ろう付けを行なうことを特
徴とする金属触媒担体の製造法である。本発明の好まし
い実施態様においては真空度は10-4Torr以上であり、ろ
う付け温度は1180℃以上1230℃以下である。ろう付け時
間は特に制限はないが、ろう付け温度到達後、２時間以
内で十分である。
ト系ステンレス鋼からなる、一般的には厚さ数十ミクロ
ンの平板状箔に、更にこれを波状板に成形したものを重
ね合せ、粉末状ろうの付着を目的とするバイダーを介し
てこれらを積層するか、又はロール状に巻くなどしてハ
ニカム状に成形するか、ハニカム状に成形した後に端部
よりバインダーを供給し、次に付着バインダーに粉末状
ろう材を供給してろう材粉体を付着せしめ、真空ろう付
け法により接合を行う金属触媒担体の製造法において、
ろう材として、重量％において、18.0〜20.0％のCr、9.
75〜10.5％のSi、0.15％以下のＣ、残部Niからなる合金
（ＢNi−５に相当する）を、ガスアトマイズ法で粉末状
としたものを使用すること、バインダーにろう材粉体を
付着せしめた後に100℃以上600℃以下の温度で大気中加
熱処理を施し、その後に真空ろう付けを行なうことを特
徴とする金属触媒担体の製造法である。本発明の好まし
い実施態様においては真空度は10-4Torr以上であり、ろ
う付け温度は1180℃以上1230℃以下である。ろう付け時
間は特に制限はないが、ろう付け温度到達後、２時間以
内で十分である。
本発明の他の実施態様においては、ArやH2および両者
の混合ガスのような不活性ガスの連続供給により真空炉
内の圧力の0.1mmHgから100mmHgの間の圧力に制御しなが
ら真空ろう付けが行われる。
の混合ガスのような不活性ガスの連続供給により真空炉
内の圧力の0.1mmHgから100mmHgの間の圧力に制御しなが
ら真空ろう付けが行われる。
また本発明においては、ろう溶融後の冷却過程におい
て、ＢNi−５相当材の固相線温度から液相線温度である
1080℃から1135℃の間の温度域にたとえば、５〜120分
間保持し、初晶の晶出を促した後に再び冷却過程をたど
らせることが好ましい。
て、ＢNi−５相当材の固相線温度から液相線温度である
1080℃から1135℃の間の温度域にたとえば、５〜120分
間保持し、初晶の晶出を促した後に再び冷却過程をたど
らせることが好ましい。
以下に本発明を詳細に説明する。
前述したごとく、本発明は、市販のＢNi−５ろう粉を
用い、必要最小限のろう材使用量で最大の接合強度を有
する金属触媒担体を得るための、ろう付け条件を提供す
るものである。
用い、必要最小限のろう材使用量で最大の接合強度を有
する金属触媒担体を得るための、ろう付け条件を提供す
るものである。
本発明では、金属触媒担体の基材として耐酸化性の面
から含Alフェライト系ステンレス鋼を使用し、ろう材と
して耐酸化性に優れたＢNi−５合金を使用する。
から含Alフェライト系ステンレス鋼を使用し、ろう材と
して耐酸化性に優れたＢNi−５合金を使用する。
金属触媒担体の場合は平板と波状板の接点近傍をろう
付けするわけであり、この接点近傍に種々の方法でバイ
ンダーを塗布し、このバインダーにろう粉末を付着させ
る方法が採られるのが一般的である。バインダーには水
系、油系、有機系と種々あるが、このバインダーの炭素
成分がろう溶融時に合金化され溶融ろうの濡れ性を阻害
する。具体的には表面張力を大きくする。
付けするわけであり、この接点近傍に種々の方法でバイ
ンダーを塗布し、このバインダーにろう粉末を付着させ
る方法が採られるのが一般的である。バインダーには水
系、油系、有機系と種々あるが、このバインダーの炭素
成分がろう溶融時に合金化され溶融ろうの濡れ性を阻害
する。具体的には表面張力を大きくする。
第１図はその一例として、ＢNi−５ろう粉にPVA（バ
インダー）を所定量添加して真空中1200℃で加熱、溶融
させた時のろう中の炭素濃度とろうの表面張力の関係を
示すものであり、炭素濃度が上昇するにつれて表面張力
が急激に増大して行く様子がよく分かる。すなわち、表
面張力を低下させるためには、バインダーを大気中で加
熱処理することにより、バインダーの炭素分を燃焼、飛
散させる必要があることを示すものである。適正な大気
加熱温度は水系バインダーでは低く、油系や有機系のバ
インダーでは高いが、100℃以下ではその効果は少な
く、600℃以上になると基材の酸化やろう粉の酸化が顕
著になるので好ましくない。第２図はバインダーとして
0.1％PVA水溶液を用い、ＢNi−５粉末に混合後に所定量
を厚さ50μｍの20Cr−5Alを主成分とするステンレス鋼
板に乗せ、大気中、150℃×30分焼成後、真空ろう付け
した場合の凝固接触角から判断した、濡れ性におよぼす
真空度と加熱温度の関係を示すものである。
インダー）を所定量添加して真空中1200℃で加熱、溶融
させた時のろう中の炭素濃度とろうの表面張力の関係を
示すものであり、炭素濃度が上昇するにつれて表面張力
が急激に増大して行く様子がよく分かる。すなわち、表
面張力を低下させるためには、バインダーを大気中で加
熱処理することにより、バインダーの炭素分を燃焼、飛
散させる必要があることを示すものである。適正な大気
加熱温度は水系バインダーでは低く、油系や有機系のバ
インダーでは高いが、100℃以下ではその効果は少な
く、600℃以上になると基材の酸化やろう粉の酸化が顕
著になるので好ましくない。第２図はバインダーとして
0.1％PVA水溶液を用い、ＢNi−５粉末に混合後に所定量
を厚さ50μｍの20Cr−5Alを主成分とするステンレス鋼
板に乗せ、大気中、150℃×30分焼成後、真空ろう付け
した場合の凝固接触角から判断した、濡れ性におよぼす
真空度と加熱温度の関係を示すものである。
第２図から良好なろう付けをするためには、真空度と
しては10-4Torr以上の高真空が必要であり、加熱温度と
しては1180℃以上の温度が必要であることがわかる。加
熱温度の上限は溶融ろうと基材の侵食の程度を考慮して
判断すべきであり、基材が50μｍの箔の場合には、1230
℃が上限となる。
しては10-4Torr以上の高真空が必要であり、加熱温度と
しては1180℃以上の温度が必要であることがわかる。加
熱温度の上限は溶融ろうと基材の侵食の程度を考慮して
判断すべきであり、基材が50μｍの箔の場合には、1230
℃が上限となる。
第３図はその実際例を示すものである。重量％におい
て20Cr−5Al−0.15Nb−0.04Ce−0.015（Ｃ＋Ｎ）の化学
組成からなるステンレス鋼を50μｍ厚さに圧延し、幅13
0mmに切断した平板と、この平板を波状に加工した波状
板とを各々アセトン脱脂後重ね合せて、外径69.5mmの円
筒に巻き上げ外端をスポット溶接して固定した。次いで
0.1％PVA水溶液を含む板状スポンジ上にこの円筒をたて
に置き、毛管現象を利用してバインダーを平板と波状板
の接点に供給した。この操作を円筒の両端面についてお
こなった後にＢNi−５のろう粉をふりかけ、所定量をバ
インダーに付着せしめた。次いで外筒となるSUS430の厚
さ1.5mm、内径70mm、外径73mmのパイプの縦方向1/2カッ
ト品の各々の内面に、前記バインダーを介して4gのＢNi
−５を内面全体に塗布し、前記円筒ハニカムを２分割外
筒でかしめた。次にこれを大気中、150℃×30分焼成し
て、10-4Torrのオーダーで真空ろう付けした。次に外筒
２分割位置をTIG溶接（タングステン不活性ガス溶接）
して担体を完成した。この担体の接合強度を次の方法で
評価した。
て20Cr−5Al−0.15Nb−0.04Ce−0.015（Ｃ＋Ｎ）の化学
組成からなるステンレス鋼を50μｍ厚さに圧延し、幅13
0mmに切断した平板と、この平板を波状に加工した波状
板とを各々アセトン脱脂後重ね合せて、外径69.5mmの円
筒に巻き上げ外端をスポット溶接して固定した。次いで
0.1％PVA水溶液を含む板状スポンジ上にこの円筒をたて
に置き、毛管現象を利用してバインダーを平板と波状板
の接点に供給した。この操作を円筒の両端面についてお
こなった後にＢNi−５のろう粉をふりかけ、所定量をバ
インダーに付着せしめた。次いで外筒となるSUS430の厚
さ1.5mm、内径70mm、外径73mmのパイプの縦方向1/2カッ
ト品の各々の内面に、前記バインダーを介して4gのＢNi
−５を内面全体に塗布し、前記円筒ハニカムを２分割外
筒でかしめた。次にこれを大気中、150℃×30分焼成し
て、10-4Torrのオーダーで真空ろう付けした。次に外筒
２分割位置をTIG溶接（タングステン不活性ガス溶接）
して担体を完成した。この担体の接合強度を次の方法で
評価した。
すなわち、完成した担体の下端部に外筒と同寸法の高
さ50mmのパイプをTIG溶接し、担体の上端面には外径40m
m、高さ50mmの丸棒ブロックを置いて、全体を800℃に大
気中にて加熱し、この状態で担体の両端面間に圧縮荷重
を付加して、圧壊荷重を測定し、接合強度とした。第３
図はこの圧壊荷重におよぼす、使用ろう量とろう付け条
件（温度及び時間）ならびにＢNi−５ろう材の製法の影
響（ガスアトマイズ法または水アトマイズ法）を示すも
のである。限界の圧壊荷重を1000kgとするとろう付け温
度は1180℃以上でより高温側の方が使用ろう量も少なく
て、より高い接合強度が得られることが分る。また、Ｂ
Ni−５ろう粉末の製法の影響も顕著であり、ガスアトマ
イズ法による方がより有利であることもわかる。
さ50mmのパイプをTIG溶接し、担体の上端面には外径40m
m、高さ50mmの丸棒ブロックを置いて、全体を800℃に大
気中にて加熱し、この状態で担体の両端面間に圧縮荷重
を付加して、圧壊荷重を測定し、接合強度とした。第３
図はこの圧壊荷重におよぼす、使用ろう量とろう付け条
件（温度及び時間）ならびにＢNi−５ろう材の製法の影
響（ガスアトマイズ法または水アトマイズ法）を示すも
のである。限界の圧壊荷重を1000kgとするとろう付け温
度は1180℃以上でより高温側の方が使用ろう量も少なく
て、より高い接合強度が得られることが分る。また、Ｂ
Ni−５ろう粉末の製法の影響も顕著であり、ガスアトマ
イズ法による方がより有利であることもわかる。
本発明者は、ろうの濡れ、特に拡張濡れには溶融ろう
の表面張力の他にもう１つの重大な因子があることを発
見した。それは初晶の晶出先端の前進により濡れ界面が
拡張するということである。したがって、本発明の好ま
しい実施態様によれば初晶の晶出を十分うながして後に
冷却が行われる。ＢNi−５組成の場合はろう付けの冷却
過程において、固相線温度と液相線温度である1080℃か
ら1135℃の温度域にたとえば５分〜120分間程度保持
し、初晶の晶出を促した後に、通常の冷却が行われる。
の表面張力の他にもう１つの重大な因子があることを発
見した。それは初晶の晶出先端の前進により濡れ界面が
拡張するということである。したがって、本発明の好ま
しい実施態様によれば初晶の晶出を十分うながして後に
冷却が行われる。ＢNi−５組成の場合はろう付けの冷却
過程において、固相線温度と液相線温度である1080℃か
ら1135℃の温度域にたとえば５分〜120分間程度保持
し、初晶の晶出を促した後に、通常の冷却が行われる。
ろう付けの最高加熱温度が1200℃の場合、通常の冷却
を行ったもの（ｅ）と、冷却過程で1120℃×30分の保持
を付加したもの（ｆ）とでは、接合強度に大きな差が生
じており、後者の方が格段に優れていることがわかる。
を行ったもの（ｅ）と、冷却過程で1120℃×30分の保持
を付加したもの（ｆ）とでは、接合強度に大きな差が生
じており、後者の方が格段に優れていることがわかる。
一方、高真空下で高温加熱する場合には基材の合金成
分の一部、例えば蒸気圧の高いCrやAl等の元素が蒸発飛
散する場合があり、基材表皮の化学組成が変化すること
がある。このような現象を回避するためには真空炉チャ
ンバー内を高真空レベルに排気しながら、雰囲気ガスを
導入して、チャンバー内圧力を高めればよい。含Alフェ
ライト系ステンレス鋼（20Cr−5Al−0.15Nb−0.04Ce−
0.015（Ｃ＋Ｎ））を基材としてＢNi−５のろうの濡れ
性におよぼす炉内圧力の影響を調査したところ、表１に
示すような結果が得られた。
分の一部、例えば蒸気圧の高いCrやAl等の元素が蒸発飛
散する場合があり、基材表皮の化学組成が変化すること
がある。このような現象を回避するためには真空炉チャ
ンバー内を高真空レベルに排気しながら、雰囲気ガスを
導入して、チャンバー内圧力を高めればよい。含Alフェ
ライト系ステンレス鋼（20Cr−5Al−0.15Nb−0.04Ce−
0.015（Ｃ＋Ｎ））を基材としてＢNi−５のろうの濡れ
性におよぼす炉内圧力の影響を調査したところ、表１に
示すような結果が得られた。
表１の実験は50μｍ厚の含Alフェライト系ステンレス
板（20Cr−5Al−0.15Nb−0.04Ce−0.015（Ｃ＋Ｎ））上
に、１％PVA水溶液を重量比で２％混合した、ガスアト
マイズ法で製作したＢNi−５粉末を所定量置き、150℃
×30分の焼成の後、種々の雰囲気と圧力のもとで1180℃
に30分加熱し、冷却後の凝固接触を目視で判断したもの
である。雰囲気ガスとしては、水素と不活性ガスである
アルゴンガスおよび両者の混合ガスを使用した。真空炉
内圧力が100mmHg以上になると急激にろうの濡れ性が劣
化する。また、下限はろうの濡れ性ではなく含有成分の
内、最も飽和蒸気圧が高い元素の蒸発程度から決められ
るべきであり、1180℃におけるAlの蒸気圧7.8×10-3mmH
gの約10倍の圧力、すなわち0.1mmHgが好ましい下限値で
ある。
板（20Cr−5Al−0.15Nb−0.04Ce−0.015（Ｃ＋Ｎ））上
に、１％PVA水溶液を重量比で２％混合した、ガスアト
マイズ法で製作したＢNi−５粉末を所定量置き、150℃
×30分の焼成の後、種々の雰囲気と圧力のもとで1180℃
に30分加熱し、冷却後の凝固接触を目視で判断したもの
である。雰囲気ガスとしては、水素と不活性ガスである
アルゴンガスおよび両者の混合ガスを使用した。真空炉
内圧力が100mmHg以上になると急激にろうの濡れ性が劣
化する。また、下限はろうの濡れ性ではなく含有成分の
内、最も飽和蒸気圧が高い元素の蒸発程度から決められ
るべきであり、1180℃におけるAlの蒸気圧7.8×10-3mmH
gの約10倍の圧力、すなわち0.1mmHgが好ましい下限値で
ある。
〔発明の効果〕 本発明によれば、ろう材の使用量を少なくし、しかも
十分な接合強度と耐熱性を有する金属触媒担体を製造す
ることができる。
十分な接合強度と耐熱性を有する金属触媒担体を製造す
ることができる。
第１図は、ＢNi−５の、1200℃における表面張力と炭素
濃度の関係を示すグラフである。 第２図は、含Alフェライト系ステンレス鋼とＢNi−５の
濡れ性に及ぼす、真空度とろう付け温度の影響を示すグ
ラフである。 第３図は、金属触媒担体の熱間圧壊荷重に及ぼす、ろう
付け条件（温度及び時間）とろう材塗布量及びろう材の
製法の影響を示すグラフである。
濃度の関係を示すグラフである。 第２図は、含Alフェライト系ステンレス鋼とＢNi−５の
濡れ性に及ぼす、真空度とろう付け温度の影響を示すグ
ラフである。 第３図は、金属触媒担体の熱間圧壊荷重に及ぼす、ろう
付け条件（温度及び時間）とろう材塗布量及びろう材の
製法の影響を示すグラフである。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 笠原 昭彦 東京都板橋区舟渡４丁目10番１号 株式 会社日金総研内 (72)発明者 田中 隆 神奈川県相模原市淵野辺５―10―１ 新 日本製鐵株式會社第二技術研究所内 (72)発明者 森本 裕 神奈川県相模原市淵野辺５―10―１ 新 日本製鐵株式會社第二技術研究所内 (72)発明者 青柳 光 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自 動車株式会社内 (72)発明者 柴田 新次 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自 動車株式会社内
Claims (4)
- 【請求項１】含Alフェライト系ステンレス鋼平板状箔
に、更にこれを波状板に成形したものを重ね合せ、バイ
ンダーを介してハニカム状に成形するか、ハニカム状に
成形した後に端部よりバインダーを供給し、次に付着バ
インダーに粉末状ろう材を供給してろう材粉体を付着せ
しめ、真空ろう付け法により接合を行う金属触媒担体の
製造法において、ろう材として、重量％において、18.0
〜20.0％のCr、9.75〜10.5％のSi、0.15％以下のＣ、残
部Niからなる合金を、粉末状としたものを使用するこ
と、バインダーにろう材粉体を付着せしめた後に100℃
以上600℃以下の温度で大気中加熱処理を施し、その後
に真空ろう付けを行うことを特徴とする金属触媒担体の
製造法。 - 【請求項２】真空度が10-4Torr以上であり、ろう付け温
度が1180℃以上1230℃以下であることを特徴とする請求
項（１）記載の金属触媒担体の製造法。 - 【請求項３】真空ろう付けを、不活性ガスを供給しなが
ら0.1mmHg〜100mmHgの圧力下で行うことを特徴とする請
求項（１）記載の金属触媒担体の製造法。 - 【請求項４】ろう溶融後の冷却過程において、1080℃〜
1135℃の間の温度域に保持し、初晶の晶出を促すことを
特徴とする請求項（１）または（２）または（３）記載
の金属触媒担体の製造法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1185250A JP2794200B2 (ja) | 1989-07-18 | 1989-07-18 | 金属触媒担体の製造法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1185250A JP2794200B2 (ja) | 1989-07-18 | 1989-07-18 | 金属触媒担体の製造法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0352646A JPH0352646A (ja) | 1991-03-06 |
| JP2794200B2 true JP2794200B2 (ja) | 1998-09-03 |
Family
ID=16167522
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1185250A Expired - Fee Related JP2794200B2 (ja) | 1989-07-18 | 1989-07-18 | 金属触媒担体の製造法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2794200B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE4432730A1 (de) * | 1994-09-14 | 1996-03-21 | Emitec Emissionstechnologie | Verfahren zur Herstellung einer metallischen Struktur |
| JP3816974B2 (ja) * | 1995-10-04 | 2006-08-30 | 新日本製鐵株式会社 | 強固な接合強度を有する拡散接合された触媒用メタル担体およびその製造方法 |
| DE10011286B4 (de) * | 2000-03-08 | 2007-08-02 | Emitec Gesellschaft Für Emissionstechnologie Mbh | Verwendung eines Lötmaterials zum Verlöten von Metallblechen |
| CN114571024B (zh) * | 2022-03-29 | 2023-03-17 | 北京科技大学 | 一种减少gh3536蜂窝与gh4738环件组合件溶蚀的真空钎焊工艺 |
-
1989
- 1989-07-18 JP JP1185250A patent/JP2794200B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0352646A (ja) | 1991-03-06 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP2688577B2 (ja) | 触媒物質担持マトリックスの製造方法 | |
| JP2931362B2 (ja) | 抵抗調節型ヒーター及び触媒コンバーター | |
| US5648176A (en) | Metallic honeycomb body for supporting catalyst for automobiles and process for producing the same | |
| EP1580288B1 (en) | High al stainless steel sheet, honeycomb bodies employing the steel sheet and use of the steel sheet for a honeycomb body | |
| JPH0463737B2 (ja) | ||
| WO1994026455A1 (en) | Method of soldering heat resisting alloy having insulating oxide film on its surface, and preheated type exhaust gas cleaning metal support and method of manufacturing the same | |
| JP2794200B2 (ja) | 金属触媒担体の製造法 | |
| JPH0250945A (ja) | 薄肉鋼板及びその製造方 | |
| JP3953944B2 (ja) | 金属箔及びハニカム構造体 | |
| JP6082020B2 (ja) | 排気処理装置の拡散ブロック層 | |
| JP5053496B2 (ja) | ろう材を含む金属箔複合体 | |
| JP3318470B2 (ja) | 金属箔のろう付けおよびハニカム体のろう付け方法 | |
| JPH0751581A (ja) | 耐熱疲労性、耐振性に優れた排ガス浄化用メタル担体及びその製造方法 | |
| JP2755487B2 (ja) | 自動車触媒用金属製ハニカム体及びその製造方法 | |
| JP2523701B2 (ja) | 自動車排ガス浄化装置用ハニカム基体の製造方法 | |
| JP3315742B2 (ja) | メタル担体の製造方法 | |
| JP2933392B2 (ja) | 表面に絶縁酸化皮膜を有する耐熱合金のろう付け方法ならびに予加熱型排ガス浄化用メタル担体およびその製造方法 | |
| WO1993002792A1 (en) | Metal carrier for carrying catalyst and method of making said carrier | |
| JP4198448B2 (ja) | 金属箔及び触媒担体用のハニカム構造体並びに排気ガス浄化用のメタル触媒担体 | |
| JPH08196916A (ja) | 拡散接合によるハニカム体の製造方法 | |
| JP2640989B2 (ja) | 触媒担持用メタル担体及びその製造方法 | |
| JPH0463736B2 (ja) | ||
| JPH03296437A (ja) | 金属触媒担体用基体の製造方法 | |
| JPH0451225B2 (ja) | ||
| JPH02214545A (ja) | アルミナウィスカーを有する触媒反応器用担持母体の製造方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| S111 | Request for change of ownership or part of ownership |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313115 |
|
| R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080626 Year of fee payment: 10 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090626 Year of fee payment: 11 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |