JP3217393B2 - メタル担体の製造方法 - Google Patents

メタル担体の製造方法

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【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、自動車エンジン等の内
燃機関から排出される排ガスを浄化するための触媒を担
持するメタル担体の製造方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】メタル担体は、耐熱金属よりなる平板
(箔)と、この平板を波形に加工した波板(箔)とを交
互に重ねて積層し、或いは渦巻き状に巻回してハニカム
体を作り、これをステンレス鋼等の耐食、耐熱性金属で
製造した外筒に収納固定して構成されている。
【0003】このメタル担体は、触媒を担持した後、例
えば自動車エンジンの排ガス系に搭載固定されるが、エ
ンジンの稼働中には振動と高温に晒されるために、ハニ
カム体自体は勿論のこと、外筒との接合も強固でなけれ
ばならない。一方この担体は、エンジンの始動時には急
速に加熱され、ブレーキ時や停車時には冷却されるとい
う急熱−急冷の熱サイクルを走行時には繰り返えし受け
るため、特に全体的にリッジッドに接合されている場合
には、外筒とハニカム体との接合部近傍には大きな応力
が発生し、熱疲労を起こしやすく、座屈や剥離が生じる
ようになる。
【0004】これを防止するためにハニカム体の平板−
波板の接触部を全面接合することなく、例えば特公昭6
3−44466号公報のようにハニカム体の少なくとも
一方の端面側近傍にのみロウ付け域を設ける方法や***
特許公開第3,312,944号明細書に開示されてい
るように、波板の一部と平板とを接合し柔軟な接合構造
としたもの、或いは更に実開昭62−194436号の
ように、ハニカム体と外筒を局部的に接合する構造等が
提案されている。しかしこれらの各例は、平板−波板の
特定接触部に適格にロウ材を供給付着させる手段が必要
であり、またロウ材の供給が過度になると接合部板の成
分を変化させ、耐食性や高温強度を劣化することにな
る。
【0005】そのためにロウ材を用いないで、特開昭5
4−13462号公報や同63−36843号公報に開
示しているような電子ビームやレーザ等の高密度エネル
ギーを利用するもの、特開昭54−13462号公報の
用に抵抗溶接によって平板−波板を接合することが提示
されているが、これらはいずれも接合速度が律速とな
り、高能率化に限界がある。
【0006】更に特開昭56−85514号公報には接
触部の結合を焼結することが、また特開平1−2186
36号公報では拡散接合することが記述されている。こ
の様な焼結や拡散接合により、前述したような特性上、
或いは作業上の問題は一応解消することは可能となる
が、これらの処理により大きな接触部の接合強度を得る
ためには、平板−波板の接触面にはかなりの面圧が必要
となる。この要求を満たすため特開平2−14747公
報には、ハニカム体を収納した外筒を絞って、平板−波
板の接触部及びハニカム体と外筒の接触部の密着性を向
上させた後拡散接合することを提案している。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】上記したように、拡散
接合について多くの提案が成されているが、通常の方法
で製作したハニカム体は勿論のこと、外筒を絞った場合
でもその絞り効果はハニカム体端面部においては小さ
く、端面部平板−波板を充分に接触させることができな
い。即ち、接合が十分に成されないままになってしまう
が、特に排ガス侵入側の端面がこのような状態になると
ハニカム体の耐久性に影響する。
【0008】一方、拡散接合では接触部全体が接合され
るため、全体的にリジッドな接合構造となる。従って、
熱疲労を起こしやすい構成となる。
【0009】本発明は、ハニカム体の拡散接合におい
て、上述したような問題点を解消するものであって、ハ
ニカム体を構成する平板−波板接触部に充分な面圧を付
与することは勿論のこと、接触部の所望部分を拡散接合
すると共に端面にも充分な接合部を形成し、優れた耐久
性を有するメタル担体の製造方法を提供するものであ
る。
【0010】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は以下の構成を要旨とする。すなわち、(1)
金属よりなる平板と波板とを交互に重ねて積層或いは
渦巻き状に巻回するに際し、平板或いは波板の所定部位
に接合防止剤を塗布してハニカム体を構成し、該ハニカ
ム体を金属製外筒に挿入した後非酸化性雰囲気で加熱し
て、前記平板と波板山部の接触部の一部または全部を拡
散接合せしめ、その後ハニカム体の少なくとも一端面を
レーサビームで照射して、該端面の板端を溶融し平板と
波板山部の接触部を接合することを特徴とするメタル担
体の製造方法であり、また、(2) 金属よりなる平板と
波板とを交互に重ねて積層或いは渦巻き状に巻回するに
際し、平板或いは波板の所定部位に接合防止剤を塗布し
てハニカム体を構成し、該ハニカム体の少なくとも一端
面にロウ材を供給してから金属製外筒に挿入し、その後
ハニカム体非酸化性雰囲気で加熱して、前記平板と波板
山部の接触部の一部または全部を拡散接合せしめること
を特徴とするメタル担体の製造方法である。 前項それ
ぞれを実施する場合には、ハニカム体の外周又は外筒の
内周にロウ剤を付着せしめた後ハニカム体を外筒に挿入
し、この状態で外筒を縮管せしめてハニカム体と一体的
にした後、非酸化性雰囲気で加熱して、前記拡散接合す
ることが好ましく、これによりハニカム体と外筒との密
接は勿論のこと、ハニカム体の平板−波箔接触部の面圧
を高める(ほぼ10kg/mm2 程度)ことができ短時間で
十分の拡散が可能となる。また平板と波板を重ねて積層
或いは渦巻き状に巻回する際に、波板の所用部分に拡散
接合防止剤を塗布するので、接合部を選択でき、熱疲労
緩和構造とすることができる。
【0011】以下に本発明を詳細に説明する。図1は本
発明の製造工程の概略を示す実施例である。(A)図は
ハニカム体1製造の一例を示すもので、ステンレス鋼等
の耐食、耐熱性金属箔よりなる平板2と、この平板に波
付け加工をした波板3とを重ね合わせて渦巻状に巻回
し、所定の大きさのハニカム体を構成するのであるが、
巻回しに先立って波板3の表裏面の山頂部、即ち平板に
波板が接触しようとする部分の特定部位に、爾後の拡散
処理で平板−波板が接合しないように接合防止剤4を塗
布する。図中5はハニカム体製造ラインに接離可能に設
けた接合防止剤の塗布装置であって、本例の場合ロール
転写塗布方式を採用しており、波板3に接触させる塗布
ロール51の位置を調整することにより、波板への接合
防止剤塗部位を選択できる。これにより、ハニカム体1
に接合部分と非接合部分を意図的に形成でき、目的とす
る応力緩和構造にすることができる。尚、接合防止剤の
塗布方法は上記方法に限らず、その他スプレイや刷毛塗
り等の手段を用いてもよい。接合防止剤としては例えば
Ti酸化物、或いはAl酸化物等があり、これらをコロ
イド状にして塗布する。
【0012】上記の様にして製造したハニカム体1に
は、(B)図に示すようにその外周の所定部位にロウ材
6を付着或いは塗布せしめ、別途用意した外筒7に該ハ
ニカム体1を挿入する。この場合ロウ材6はハニカム体
でなく外筒7の内周に付着或いは塗布せしめることがで
きる。外筒7は、耐食性金属(例えばSUS430のよ
うなステンレス鋼)からなり、内径をハニカム体1の外
径よりやや小さくするか、同等若しくはやや大きめにす
る。即ち前者の場合は、ハニカム体1を外筒7に強制的
に押込み(圧入)密着させる方法を採用する。又、後者
の場合には、ハニカム体1は外筒7に比較的容易に挿入
できるが、この儘では密着性に乏しいので(C)図に示
すように二分割ダイス8,8に外筒7を挟み込み、外周
より圧縮・縮径してハニカム体1と密接一体にさせると
共に平板−波板の接触も点であったものが線状若しくは
面状になって良好な接触状態になる。尚、外筒を縮径さ
せるには上記方法に限定されるものでなくローラプレス
等公知の手段を採用しても良い。
【0013】この様にハニカム体1と外筒7とが一体に
なり、また平板2と波板3が強固に密着したメタル担体
9は、図2の(D)図に示すように真空又は非酸化性雰
囲気に保った処理炉(以下真空炉という)10に装入
し、ここで約1000℃〜1300℃の温度に加熱し
て、ハニカム体の平板2と波板3の接触部を拡散接合さ
せる共にハニカム体と外筒とをロウ接合する。前記熱処
理に当たって接合防止剤の塗布されている接触部は拡散
接合されないことは勿論である。
【0014】上記所定部位を接合したメタル担体9にお
いて、その(ハニカム体)端面11においては平板と波
板の接触が十分に行われない場合もあり、その結果充分
な接合が成されていない場合もある。特に、排ガス入り
側における端面に非接触部分があると、その部分から剥
離が生じ更にこれが傳播して構造上の欠陥になる、従っ
て、本発明では図2の(E)図に示すように、ハニカム
体端面11の少なくとも一方にレーザビーム12を矢印
の方向に且つほぼ全面に照射し、充分な端面接合を行
う。図3はレーザビームを照射して接合した端面状況を
示すものであり、平板2と波板3の近接点は、レーザビ
ームにより溶融した溶着金属13で接合している。図中
14は拡散接合部であり、これを点線で図示している。
【0015】本発明は上記したレーザビーム使用せず、
これとは別に少なくとも一方の端面接合にロウ付け接合
する方法も包含する。(B′)図は外周にロウ付け6し
たハニカム体1の端面11に粉状のロウ材15を散布し
ている状況を示しており、これにより平板2と波板3の
近接点にロウ材を付着させた後、該ハニカム体を外筒に
前記した方法と同様に装入し、爾後同様な処理を施すこ
とによりレーザビーム使用の場合と同様な端面処理が可
能となる。ロウ粉15の散布時期はハニカム体を外筒に
装入した後であってもよく、それ以前であっても特別な
制限はない。又、ロウ粉散布前に、端面部に接着剤を塗
布しておくことが好ましい。尚、供給するロウ材は粉状
に限らず、液状或いは固形ロウ材を付着させてもよい。
【0016】
【実施例】図4の(A)に示す直径D=84mm、高さB
1 =100mmのメタル担体が、厚さt=2.0mmの外筒
および50μmの平板、高さ1.2mmの波板で構成さ
れ、更にその内部に直径D2 =73mm、高さB2 =90
mmの拡散接合しない部分を有する場合の実施例を示す。
【0017】図4の(B)に示す長さL1 =4.2mの
波板の両面に、長さL2 =3.5m、高さB2 =90mm
の範囲に拡散接合防止材を塗布し、同図の左側を中心に
してほぼ同じ長さの平板と共に巻回し、円筒状のハニカ
ム体を製作する。次に、その外面の必要箇所にロウ材6
を取付け、外筒7に挿入した後、外筒7とハニカム体1
を一体的に縮管する。次にその端面11全面にレーザビ
ームを照射し、平板と波板の接触部を溶融せしめた後、
真空炉に装入しハニカム体1の内部の平板と波板の接触
部を拡散接合し、メタル担体とする。これにより良好な
メタル担体を製造することができた。
【0018】
【発明の効果】以上説明したように、本発明方によれば
高い面圧の接触部を有するハニカム体となり、有効な拡
散接合が実施できると共に接合を所望の部位に選択する
ことによって耐熱疲労性の優れた構造体を得ることがで
き、しかも、ハニカム体端面も均一に接合するため、極
めて高い耐久性を有するメタル担体を製造することがで
きる。
【図面の簡単な説明】
【図1】(A)、(B)、(B′)、(C)、は図2の
(D)、(E)と共に本発明の製造工程の概略を示す図
である。
【図2】(D)、(E)は図1の(A)、(B)、
(C)と共に本発明の製造工程の概略を示す図である。
【図3】本発明のレーザビームを照射して接合した端面
状況を示す図である。
【図4】(A)、(B)は本発明の実施態様を示す図で
ある。
【符号の説明】
1:ハニカム体 2:平板 3:波板 4:接合防止剤 5:塗布装置 6:ロウ材 7:外筒 8:ダイス 9:メタル担体 10:処理炉 11:端面 12:レーザビーム 13:溶着金属 14:拡散接合部 15:粉状ロウ材
フロントページの続き (56)参考文献 特開 平3−118839(JP,A) 特開 平3−47540(JP,A) 特開 平2−268834(JP,A) 特開 平2−261550(JP,A) 特開 平2−174939(JP,A) 特開 平2−14747(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B01J 21/00 - 38/74 B01D 53/94

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 金属よりなる平板と波板とを交互に重ね
    て積層或いは渦巻き状に巻回するに際し、平板或いは波
    板の所定部位に接合防止剤を塗布してハニカム体を形成
    し、該ハニカム体を金属製外筒に挿入した後非酸化性雰
    囲気で加熱して、前記平板と波板山部の接触部の一部ま
    たは全部を拡散接合せしめ、その後ハニカム体の少なく
    とも一端面をレーサビームで照射して、該端面の板端を
    溶融し平板と波板山部の接触部を接合することを特徴と
    するメタル担体の製造方法。
  2. 【請求項2】 ハニカム体の外周又は外筒の内周にロウ
    剤を付着せしめた後ハニカム体を外筒に挿入し、この状
    態で外筒を縮管せしめてハニカム体と一体的にした後、
    非酸化性雰囲気で加熱して、前記拡散接合することを特
    徴とする請求項1記載のメタル担体の製造方法。
  3. 【請求項3】 金属よりなる平板と波板とを交互に重ね
    て積層或いは渦巻き状に巻回するに際し、平板或いは波
    板の所定部位に接合防止剤を塗布してハニカム体を形成
    し、該ハニカム体の少なくとも一端面にロウ材を供給し
    てから金属製外筒に挿入し、その後ハニカム体非酸化性
    雰囲気で加熱して、前記平板と波板山部の接触部の一部
    または全部を拡散接合せしめることを特徴とするメタル
    担体の製造方法。
  4. 【請求項4】 ハニカム体の少なくとも一端面にロウ材
    を供給すると共にハニカム体の外周又は外筒の内周にロ
    ウ剤を付着せしめた後ハニカム体を外筒に挿入し、この
    状態で外筒を縮管せしめてハニカム体と一体的にした
    後、非酸化性雰囲気で加熱して、前記拡散接合すること
    を特徴とする請求項3記載のメタル担体の製造方法。
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