JPH01218636A

JPH01218636A - 触媒及びその製造方法

Info

Publication number: JPH01218636A
Application number: JP63043030A
Authority: JP
Inventors: Eikichi Kawai; 河合　栄吉
Original assignee: Aichi Steel Corp
Current assignee: Aichi Steel Corp
Priority date: 1988-02-25
Filing date: 1988-02-25
Publication date: 1989-08-31

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野］本発明は、内燃機関などの排気の浄化等に用いられる触
媒及びその製造方法に関する。

〔従来技術〕

排気浄化等に用いられる触媒は２通常、触媒機能を発揮
させる触媒成分と、該触媒成分を担持させるだめの多孔
質担体とよりなる。

しかして、該多孔質担体の構造としては、多くの表面積
を得るためにハニカム構造体が多用されてきている。ま
た、近年においては、このハニカム構造体を金属により
作製し、その上にアルミナ粉末等の多孔質担体を形成し
、該多孔質担体中に触媒成分を担持させたものが提案さ
れている。何故なら、金属は熱伝導率が高いため、担体
及び触媒層の温度が早く上昇するためである。そのため
。

これを特に排気浄化用として用いる場合には、内燃機関
の運転初期においても、この触媒層が排気ガスの温度と
殆ど同温度に上昇していき、運転初期より排気浄化を行
わせることができる。

このように、金属ハニカム構造体を用いた触媒は優れた
機能を有するが、一方排気ガス中で使用されるために高
温における耐酸化性、耐食性が要求される。

しかして、かかる金属製のハニカム構造体としては、従
来、　ＡＮ　（アルミニウム）を含有する金属９例えば
Ｆｅ（鉄）　−１５Ｃｒ　（クロム）−５Ａｌ綱で作製
したものが提案されている。このものは３上記材質の薄
い平板と波板とを交互に重ね。

又はロール状に重ねて巻き１両者の接触部分をロウ材に
より接合したものである。

また、該ハニカム構造体上への多孔質担体の付着形成は
、該金属ハニカム構造体を酸化雰囲気中で加熱してその
表面に酸化アルミニウムの被膜を形成し、該被膜上に多
孔質担体用の粉末を付着させることによって行っている
（特公昭４８−２３１３８号公報）。

なお、上記ハニカム構造体は、第１図、第２図に例示す
るごとく、平板と波板とを交互に積層。

固着してなるもので、その表面に上記多孔質担体及び触
媒成分を担持して触媒となし１両板の間隙に排気ガス等
を流入するものである。

〔解決しようとする課題〕

しかしながら、従来のハニカム構造体は上記のごとく平
板と波板とを接合するに当たってロウ材を用いているた
め、耐食性に劣っている。即ち。

従来は上記の接合に当たって、ロウ付は用の材料を被覆
したプレージングシートを、平板と波板との間に介在さ
せ、加熱し２両者を接合していた。

しかし、かかるロウ付げによるハニカム構造体は。

これにより作製した触媒を使用している間に、該ロウ付
は部分が腐食し易い。例えば、１０００℃ｌ２Ｏ時間で
腐食を生ずる。これは、上記排気ガスが水蒸気を含む高
温ガスであるためと考えられる。

しかして、上記ロウ付は部分の腐食は上記平板と波板と
の接合が剥離する原因となり、触媒自体の使用を不可能
にする。

また、従来は、前記のごとく、ハニカム構造体上に多孔
質担体を担持するに当たってハニカム構造体の表面を酸
化している。つまり、多孔質担体の担持に先立って酸化
雰囲気中でハニカム構造体を加熱する必要がある。また
、かかる酸化工程はそれが高温酸化雰囲気であることか
らしても、その設備を耐酸化性のものとする必要がある
。

本発明はかかる問題点に鑑み、ロウ付けを用いることな
く平板と波板とを接合すること、及び酸化工程を用いる
ことなく多孔質担体を担持することにつき鋭意研究を重
ねた結果なされたもので。

使用中における耐酸化性、耐食性にも優れた触媒及びそ
の製造方法を提供しようとするものである。

（課題の解決手段］本発明にかかる触媒は、金属ハニカム構造体とその表面
に固着形成した多孔質担体と該担体に担持した触媒成分
とよりなる触媒であって、」二部ハニカム構造体は金属
の平板と波板とを交互に積層して成ると共に該平板と波
板との接触部分は相互に拡散接合してなることを特徴と
する触媒にある（第１発明）。

本発明において、触媒の骨格としての金属ハニカム構造
体を構成する金属板は、平板及び波板ともに高温におけ
る耐酸化性、耐熱性に優れた金属を用いる。かかる金属
としてはフェライト系又はオーステナイト系のステンレ
ス鋼がある。また。

ニッケル系、コバルト系の金属がある。また、平板及び
波板の厚みは、その加工性、ハニカム構造体の軽量化及
び多数のセル形成上から、０．０３〜１．０ｍｍとする
ことが好ましい。

また２本発明において重要なことは、平板と波板とはそ
の接触部分が互いに拡散接合によって強固に接合されて
いることである。この点に関して。

第３図により説明すれば、平板２と波板３とは符号２１
で示す部分（画板の前記接触部分）において互いに拡散
接合している。かかる拡散接合は。

主として原子の拡散とクリープ変形を利用して接触面の
接合を図ったものである。この接合手段については後述
する第２発明において述べる。なお。

同図において、符号４はハニカム構造体上に設けられた
多孔質担体、５は該多孔質担体に担持された触媒成分を
示す。

また９本発明に関するハニカム構造体は、後述する第１
図に示すごとく、平板と波板とを交互に積み重ねて積層
体としたもの、或いは第２図に示すごとく長い平板と長
い波板とを重ね合わせながらロール状に巻いて積層体と
したものなどがある。

次に、　Ｊ−記ハニカム構造体における平板と波板の表
面には、多γ１．質７Ｕ４体がイリ着形成されている（
第３図参照）。該多孔質担体は、触媒成分を担持させる
ための層であり、−１゛としてセラミンクス粉末の多孔
質焼成体によって構成される。かかる多孔質担体として
は、アルミナ、シリカ、アルミナ−シリカ、チタニア、
ジルコニア、コーディエライトの１種又は２種以上を用
いることが好ましい。これらは、その粉末自体が多孔質
であるため。

触媒に必要な大きな表面積を有し、また耐熱性にも優れ
、耐久性に優れた担体である。

また、上記多孔質担体に担持する触媒成分としては、触
媒の使用目的１例えば、内燃機関からの排気、ディーゼ
ルエンジンの排気中のディーゼルパティキュレート（未
燃焼炭素微粒子）、硝酸工場等からの排気、煙道ガスな
どの各種排気の浄化に合致したものを用いる。例えば、
内燃機関の排気浄化用の場合には、その触媒成分として
は、白金（ｐｔ）、パラジウム（Ｐｄ）、　ロジウム（
Ｒｈ）、ルテニウム（Ｒｕ）の１種又は２種以上を用い
ることが好ましい。

次に、上記触媒を製造する方法としては、金属の平板と
波板とを交互に積層して積層体を作り。

該積層体をその平板と波板との接触部分を接触させた状
態に保持して非酸化雰囲気中において高温に加熱し、上
記平板と波板との接触部分を拡散接合させて金属ハニカ
ム構造体となし９次いで該金属ハニカム構造体の表面に
無機質の粉末層を付着させ、加熱して多孔質担体を固着
形成し、然る後該多孔質担体に触媒成分を担持すること
を特徴とする触媒の製造方法がある（第２発明）。

本方法においては、まず金属の平板と波板とを交互に積
層して積層体を作り、該積層体をその平板と波板との接
触部分を接触させた状態に保持して非酸化雰囲気中Ｃ，
：おいで加熱する。これにより。

上記平板と波板との接触部分を拡散接合により接合ｊ−
でなるハニカム構造体を作製する。

上記において、平板および波板は、拡散接合させるため
に、その表面ができるだけ清浄で、また平滑なほど良い
。特に冷間圧延によって作製した薄板は１表面が清浄性
、平滑性に優れ、拡散接合性に優れている。なお、上記
平板及び波板は積層するに先立って、その表面を脱脂処
理しておくことが好ましい。ごれは表面を清浄にするた
めである。

上記加熱の際の非酸化雰囲気としては、真空中或いは窒
素、水素、不活性ガス等のガス中がある。

加熱温度は、８５０〜１４００℃とすることが好ましい
。８５０℃未満では両金属板の原子の拡散速度およびク
リープ変形が充分でなく、接合が充分でない。一方１４
００　’Ｃを越えると積層体の形状が変形するおそれが
ある。また、その加熱時間は３０分〜８時間とすること
が好ましい。３０分未満では、引っ張りに対して充分な
強度を得難く。

８時間を越えてもそれ以上の強度を得難い。

また、上記加熱の際には、平板と波板との拡散接合を充
分とするために３画板の接触部分を充分に接触させる。

また、平板と波板とを第２図に示すごとく、ロール状に
巻き込んだ積層体の場合には、この巻き込みによって波
板が変形を受け５その反発力によって画板の接触部分が
適度の圧力で密着している。

また、上記において１画板の材質、その厚み。

上記加熱によって形成された拡散接合の状態等は前記ハ
ニカム構造体について説明したものと同様である。また
、ハニカム構造体の断面通路は六角形、四角形、三角形
など任意である。

次に、上記ハニカム構造体には、その平板及び波板の表
面に多孔質担体を形成するため、無機質の粉末を付着さ
せ、加熱する。かかる粉末としては、アルミナ、シリカ
、アルミナ−シリカ、チタニア、ジルコニア、コーディ
エライトの１種又２種以」二を用いる。また、この粉末
の平均粒径は５〜２０μｍであることが好ましい。更に
、上記付着に当たっては、上記粉末をカルボキシメチル
セルローズ（ＣＭＣ）等の糊料及び水と混合してスラリ
ー状となし、この中に上記ハニカム構造体を浸漬するこ
となどにより行う。この浸漬に当たっては、浸漬、乾燥
を繰り返し、上記粉末の付着量を増すこともできる。

そして、上記粉末を付着させたハニカム構造体は、これ
を６００〜７００　’Ｃに加熱し、上記粉末を焼成する
と共に該ハニカム構造体上に固着させる。６００　’Ｃ
未満では焼成、固着に長時間を要し。

一方７００℃以上ではそれに見合う効果が少ない。

以上により、ハニカム構造体上に多孔質担体を形成する
。

次に、上記ハニカム構造体上の多孔質担体に対して、触
媒成分を担持して触媒となす。ここに。

触媒成分としては、前記のごとく、触媒の使用目的に応
じた触媒成分を用いる。しかして、触媒成分を多孔質担
体に担持させる方法としては、浸漬法がある。例えば、
Ｐｔ−Ｒｈを担持する場合には、これらの塩化物（塩化
白金、塩化ロジウム）２硝酸化合物（硝酸白金、硝酸ロ
ジウム）等の水溶液中に、上記多孔質担体を設けたハニ
カム構造体を浸漬し、上記水溶液を多孔質担体中に吸着
させ。

乾燥、加熱し、Ｐｔ、Ｒｈとする。

〔作用及び効果］本発明にかかる触媒においては、その骨格としての金属
ハニカム構造体が、平板と波板との接触部を拡散接合に
より接合している。そのため、該触媒は内燃機関の排気
ガス等酸素を含む高温ガスに対する耐酸化性及び耐食性
に優れている。また。

機械的強度にも優れている。かかる効果は、上記拡散接
合による接合のために画板が直接接合し。

前記従来のごとく画板間にロウ材等の接着層を介在して
いないためである。

しかして、該触媒は、」１記金属ハニカム構造体の表面
に多孔質担体を、そして該多孔質担体に触媒成分を担持
している。そのため、該触媒をエンジンの排気浄化用等
に用いる場合、触媒の骨格たる金属ハニカム構造体に排
気の熱が早く伝わり。

触媒全体が早く排気温度に達し、エンジンの運転初期よ
り浄化を行わせることができる。

したがって２本発明によれば、耐酸化性、耐食性に優れ
、かつ低温活性にも優れた触媒を提供することができる
。

また、前記第２発明に関する製造方法によれば。

上記のごとき優れた性能を有する触媒を製造することが
できる。また２本方法においては、平板と波板との拡散
接合を非酸化雰囲気中で行い、その後その表面に無機質
粉末を付着、焼成させて多孔質担体を形成している。そ
のため２本方法は、前記従来技術のごとくハニカム構造
体の平板及び波板上に酸化被膜を形成させる酸化加熱工
程を必要としない。

したがって９本発明方法は、上記効果の外１触媒の製造
工程を簡略化できるという効果も併せ有する。

〔実施例〕

第１実施例平板及び波板の金属材として、フェライト系ステンレス
鋼である２０Ｃｒ−６Ａｌ鋼を用い１画板を重ねて積層
体となし、これを非酸化雰囲気中で加熱して第１図に示
すごとき金属ハニカム構造体１を製造した。次いで、そ
の表面に、アルミナ粉末による多孔質担体を形成し、該
多孔質担体にＰｔ−Ｒｈを担持して本発明にかかる触媒
を製造した。

即ち、素材として、冷間圧延により成形した上記２０Ｃ
ｒ−６Ａｆｆ鋼、厚み０１０４ｍｍ、幅１３０ｍｍの薄
板を準備した。そして該薄板をコルゲートロールにより
２．４５ｍｍピッチのコルゲート状に成形し、波板とし
た。次いで、上記の薄板である平板と上記波板とに脱脂
処理を施した後２箱体内に平板と波板とを交互に積層し
て積層体を製造した。そして、これら積層体において平
板と波板との接触部分が互いに接触するように上方より
荷重をかけて全体を拘束し１次いで該積層体を窒素ガス
雰囲気中、１１００’Ｃで２時間加熱し１画板を拡散接
合した。

上記により製造したハニカム構造体１は、第１図及び第
３図に示すごとく１箱体１０の中に平板２と波板３とを
上下方向に交互に積層してなり。

両板２，３の接触部分２１は拡散接合されてなるもので
ある。なお、同図に示す符号４．５は次工程で形成され
る多孔質担体及び触媒成分である。

次に、上記ハニカム構造体１を、平均粒径５〜２０μｍ
のαアルミナ粉末と少量のＣＭＣと水とからなるスラリ
ー液中に浸漬し、乾燥する操作を３回繰り返し、平板及
び波板上にアルミナ粉末を付着させた。更に、このもの
を６５０℃に２時間加熱し、上記粉末を平板及び波板上
に固着させると共に焼成させ、多孔質担体を形成した。

次いで、塩化白金酸溶液と塩化ロジウム溶液の中に、上
記多孔質担体を形成したハニカム構造体を、一方の液に
浸漬、乾燥し次いで他方の液に浸漬、乾燥し、該操作を
２回繰り返し１次いで２００℃に加熱し、多孔質担体上
に触媒成分としてのＰｔ−Ｒｈを担持させた。得られた
触媒は、第１図及び第３図に示すごとく、平板２と波板
３とは接触部分２１において拡散接合され、また平板２
及び波板３の表面にはアルミナ粉末の多孔質担体４が形
成され１該多孔質担体４中には触媒成分としてのＰｔ−
Ｒｈが担持されたものである。

このようにして１作製した触媒は、エンジン排気の浄化
触媒として充分に使用しうるものであった。

次に、上記触媒についてその耐酸化性を評価した。この
評価においては、大気中、１１００℃で所定時間、加熱
した後、その触媒の耐酸化性状況を測定した。また、比
較のため、前記拡散接合によらず１前記ハニ力ム構造体
を作る際に平板と波板との間にＮｉ主体のロウ材のプレ
ージングシートを介在させ、加熱して２両者をロウ付け
したハニカム構造体を作製し、これに上記と同様に多孔
質担体、触媒成分を形成担持した触媒についても測定し
た。上記両板の材質、厚み等は本実施例と同じである。

その結果１本発明にかかる触媒は上記条件下で５００時
間の加熱によっても何らの障害もなく。

耐酸化、耐食性に優れていた。これに比して、上記比較
触媒は、３０時間の加熱により、酸化腐食が見られた。

第２実施例平板及び波板の金属材としてフェライト系ステンレス鋼
である２５Ｃｒ−７Ａｊｌ！ｍを用い、長尺の平板とコ
ルゲート状にしだ長尺とを巻き重ね。

これを外筒内に入れ非酸化雰囲気中で加熱して第２図に
示すごとき、ロール状の金属ハニカム構造体１１を製造
した。

即ち、厚み０．０５ｍｍ、幅１３０ｍｍの上記金属の薄
板を準備し、これを第１実施例と同様にして４ｍｍピッ
チの波板とした。次いで、該波板と上記薄板（平板）と
を重ねて巻き（第２図参照）、得られた積層体を円筒状
の外筒内に挿入し、第１実施例と同様の条件で加熱し２
画板を拡散接合させた。なお２重ね巻きに先立って上記
画板の表面を脱脂処理した。

上記により得られたハニカム構造体１１は、第２図に示
すごとく、平板２５と波板３５とを巻いたものを外筒６
内に配設してなり９両板２５，３５の接触部２６は拡散
接合により接合され１強固に結合していた。

次いで、上記ハニカム構造体１１に第１実施例と同様に
して、アルミナ粉末による多孔質担体を形成し１次いで
Ｐｔ−Ｐｄを担持させた。Ｐｄ担持に当たっては塩化パ
ラジウムを用いた。その他は第１実施例と同様である。

このようにして、得られた触媒はエンジンの排気浄化用
触媒として充分使用しうるものであった。

次に、上記触媒について、第１実施例と同様の耐酸化性
評価試験を行った。その結果この触媒も第１実施例の触
媒と同様に５００時間の加熱に対しても何らの支障を生
ぜず、優れた耐酸化性、耐食性を示した。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は、第１実施例及び第２実施例にかか
る金属ハニカム構造体の斜視図、第３図は平板及び波板
の接合状態及び触媒の状態を説明するだめの図である。１．１１．、、金属ハニカム構造体。２，２５．、、平板。２１．２６．、、接触部分。３．３５．、、波板。４０１．多孔質担体。５１３．触媒成分。６９１．外筒。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）金属ハニカム構造体とその表面に固着形成した多
孔質担体と該担体に担持した触媒成分とよりなる触媒で
あって、上記ハニカム構造体は金属の平板と波板とを交
互に積層して成ると共に該平板と波板との接触部分は相
互に拡散接合してなることを特徴とする触媒。
（２）金属の平板と波板とを交互に積層して積層体を作
り、該積層体をその平板と波板との接触部分を接触させ
た状態に保持して非酸化雰囲気中において高温に加熱し
、上記平板と波板との接触部分を拡散接合させて金属ハ
ニカム構造体となし、次いで該金属ハニカム構造体の表
面に無機質の粉末層を付着させ、加熱して多孔質担体を
固着形成し、然る後該多孔質担体に触媒成分を担持する
ことを特徴とする触媒の製造方法。
（３）第１請求項に記載の触媒の製造方法において、積
層体は８５０〜１４００℃において加熱することを特徴
とする触媒の製造方法。