JPH04128346A - メタル担体用ステンレス箔 - Google Patents
メタル担体用ステンレス箔Info
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- JPH04128346A JPH04128346A JP2248926A JP24892690A JPH04128346A JP H04128346 A JPH04128346 A JP H04128346A JP 2248926 A JP2248926 A JP 2248926A JP 24892690 A JP24892690 A JP 24892690A JP H04128346 A JPH04128346 A JP H04128346A
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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。
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、燃焼排ガス浄化装置用の触媒担体に使用され
る耐熱ステンレス箔に関わる。さらに詳しくは、50μ
程度の箔の状態で使用された場合、燃焼排ガス中での異
常酸化発生に対する抵抗力が高く、触媒担体のハニカム
体に用いた場合その構造上の耐久性を向上させる効果の
大きい耐熱ステンレス箔に関わる。
る耐熱ステンレス箔に関わる。さらに詳しくは、50μ
程度の箔の状態で使用された場合、燃焼排ガス中での異
常酸化発生に対する抵抗力が高く、触媒担体のハニカム
体に用いた場合その構造上の耐久性を向上させる効果の
大きい耐熱ステンレス箔に関わる。
自動車等の燃焼排ガス浄化装置には従来セラミック製ハ
ニカムが使用されてきたが、これを耐熱ステンレス箔に
代替することによりハニカム壁の肉厚を減することが可
能で、通気抵抗や熱容量の減少によりエンジン性能の向
上や高価な触媒貴金属の節約が実現できることから、例
えば特開昭50−92286号、同51−48473号
及び同57−71898号の各公報に開示されている如
く、このハニカム体をFe−Cr −Al系耐熱金属箔
で構成する技術が提案されている。
ニカムが使用されてきたが、これを耐熱ステンレス箔に
代替することによりハニカム壁の肉厚を減することが可
能で、通気抵抗や熱容量の減少によりエンジン性能の向
上や高価な触媒貴金属の節約が実現できることから、例
えば特開昭50−92286号、同51−48473号
及び同57−71898号の各公報に開示されている如
く、このハニカム体をFe−Cr −Al系耐熱金属箔
で構成する技術が提案されている。
この場合、該合金に要求される特性として、耐酸化性及
び皮膜の密着性が注目され、それゆえその素材としては
一般に耐酸化性、皮膜の密着性に優れているために旧来
より電熱線や暖房器具の高温部品として広く使用されて
きたFe−Cr−Al系合金をベースに、その耐酸化性
あるいは触媒の直接担持体である活性アルミナCT
A1103)コート層との密着性を改善した箔が用いら
れている。上記各公報に開示された技術はいずれも素材
の耐酸化性を改善する手段としてYを利用しているが、
Yは極めて高価な元素であるために利用範囲が限られる
。
び皮膜の密着性が注目され、それゆえその素材としては
一般に耐酸化性、皮膜の密着性に優れているために旧来
より電熱線や暖房器具の高温部品として広く使用されて
きたFe−Cr−Al系合金をベースに、その耐酸化性
あるいは触媒の直接担持体である活性アルミナCT
A1103)コート層との密着性を改善した箔が用いら
れている。上記各公報に開示された技術はいずれも素材
の耐酸化性を改善する手段としてYを利用しているが、
Yは極めて高価な元素であるために利用範囲が限られる
。
一方、特開昭58−177437号公報にはFe−Cr
−Al!、系合金の主として酸化皮膜の剥離を防止する
ために0.002〜0.05重量%のLa、Ce、Pr
、Ndからなる群の希土類元素を含む、総量0.06重
量%までの希土類元素を添加した合金、及び該合金の安
定化のためにZrを、また高温のクリープ強さ確保のた
めにNbをそれぞれC,N量との特定関係範囲内で添加
した合金が提案されている。この特許では希土類元素の
合計が0.06重量%を超えるような合金では、それ以
下の場合にくらべて耐酸化性が殆ど改善されないばかり
か、通常の熱間加工温度では加工することが不可能であ
ると述べている。
−Al!、系合金の主として酸化皮膜の剥離を防止する
ために0.002〜0.05重量%のLa、Ce、Pr
、Ndからなる群の希土類元素を含む、総量0.06重
量%までの希土類元素を添加した合金、及び該合金の安
定化のためにZrを、また高温のクリープ強さ確保のた
めにNbをそれぞれC,N量との特定関係範囲内で添加
した合金が提案されている。この特許では希土類元素の
合計が0.06重量%を超えるような合金では、それ以
下の場合にくらべて耐酸化性が殆ど改善されないばかり
か、通常の熱間加工温度では加工することが不可能であ
ると述べている。
特開昭63−45351号公報には、同じ<Fe−Cr
−Al系をベースとする合金においてYの添加は高価
なものになるとして、Ceを排除したLnまたはLaの
みを0.05〜0.2重量%の範囲で添加することが提
案されている。これはLnの添加による熱間加工性の低
下原因がCeの存在にあり、さらにCeには耐酸化性を
も低下させる作用があるためとしており、従ってCeだ
けを排除したLnを添加すれば熱間加工が可能となり耐
酸化性も向上するという知見に基づくと述べている。さ
らに特開昭63−42356号公報には、耐酸化性と酸
化スケールの耐剥離性に優れたFe−Cr−Al2系合
金としてLa、Ce、Pr及びNdを総和で0.01%
以上、0.30%以下を含む合金が開示されている。
−Al系をベースとする合金においてYの添加は高価
なものになるとして、Ceを排除したLnまたはLaの
みを0.05〜0.2重量%の範囲で添加することが提
案されている。これはLnの添加による熱間加工性の低
下原因がCeの存在にあり、さらにCeには耐酸化性を
も低下させる作用があるためとしており、従ってCeだ
けを排除したLnを添加すれば熱間加工が可能となり耐
酸化性も向上するという知見に基づくと述べている。さ
らに特開昭63−42356号公報には、耐酸化性と酸
化スケールの耐剥離性に優れたFe−Cr−Al2系合
金としてLa、Ce、Pr及びNdを総和で0.01%
以上、0.30%以下を含む合金が開示されている。
これらの従来技術はいずれも、主として触媒担体を構成
する箔の酸化皮膜の密着性や耐酸化性についての検討結
果から、これらの特性を改善する手段として、Yやラン
タノイドの添加を提案しているが、触媒のハニカム体を
構成する箔として実用上重要な要求特性である、ハニカ
ム体の構造上の耐久性に及ぼす箔素材の影響については
十分検討されていない。
する箔の酸化皮膜の密着性や耐酸化性についての検討結
果から、これらの特性を改善する手段として、Yやラン
タノイドの添加を提案しているが、触媒のハニカム体を
構成する箔として実用上重要な要求特性である、ハニカ
ム体の構造上の耐久性に及ぼす箔素材の影響については
十分検討されていない。
ところが、例えば自動車の触媒担体では、通常の使用環
境にあっては箔の耐酸化性が不足しているために触媒担
体が寿命に達することは希であり、むしろその構造的な
損傷のために寿命に達する方が普通である。
境にあっては箔の耐酸化性が不足しているために触媒担
体が寿命に達することは希であり、むしろその構造的な
損傷のために寿命に達する方が普通である。
この場合、構造的な損傷を引き起こす原因は以下の二つ
に代表される。即ち、第一のものは、ハニカム体を構成
する箔の板厚が薄いものであるため、これが高温の排ガ
ス中で使用されると、箔表面の酸化皮膜の成長に伴って
金属/酸化皮膜境界に発生する応力(以後、酸化皮膜の
成長応力と称す)のために箔がクリープ変形し、次第に
伸びる現象のためにハニカム体の変形が促進されるもの
である。
に代表される。即ち、第一のものは、ハニカム体を構成
する箔の板厚が薄いものであるため、これが高温の排ガ
ス中で使用されると、箔表面の酸化皮膜の成長に伴って
金属/酸化皮膜境界に発生する応力(以後、酸化皮膜の
成長応力と称す)のために箔がクリープ変形し、次第に
伸びる現象のためにハニカム体の変形が促進されるもの
である。
さらに、第二の主要な原因は自動車の走行状態に連動し
た加熱・冷却の繰り返しによる熱疲労によってハニカム
体の破損が進行することである。
た加熱・冷却の繰り返しによる熱疲労によってハニカム
体の破損が進行することである。
即ち、触媒担体のハニカム体はこうした高温環境下での
酸化に伴う表面酸化皮膜の成長応力による箔の伸びや、
加熱・冷却の繰り返しによってその内部に発生する熱歪
みの蓄積、あるいはこれらの複合作用が原因でセルの潰
れや極度な変形等の構造上の寿命に達する場合が殆どで
ある。
酸化に伴う表面酸化皮膜の成長応力による箔の伸びや、
加熱・冷却の繰り返しによってその内部に発生する熱歪
みの蓄積、あるいはこれらの複合作用が原因でセルの潰
れや極度な変形等の構造上の寿命に達する場合が殆どで
ある。
また、体積に対して表面積が著しく大きい箔の状態で高
温の排ガスに曝されるため、耐酸化性にも優れている必
要があることや、触媒の直接担持体のいわゆるウォッシ
ュコート層との密着性が確保されていなければならない
ことは当然であるが。
温の排ガスに曝されるため、耐酸化性にも優れている必
要があることや、触媒の直接担持体のいわゆるウォッシ
ュコート層との密着性が確保されていなければならない
ことは当然であるが。
こうした特性を付与する手段としてのYや他の希土類元
素の添加は、これらの元素が極めて活性に冨むものであ
るため、製鋼段階の添加方法やその装置に格別の配慮が
必要である。例えば希土類添加後の溶鋼が大気に触れる
と激しい酸化現象が起こり、希土類の歩留りが著しく低
下するのみならず、鋳造時の鋼塊に表面疵が多発したり
、深い割れが発生する等の問題がある。さらに、溶鋼を
こうした酸化雰囲気から遮断するためのスラグやあるい
は連続鋳造時に添加するいわゆる連中パウダー等が、溶
鋼中の希土類元素と反応して変質し、結果として上述し
たような鋼塊の疵が発生するという問題がある。
素の添加は、これらの元素が極めて活性に冨むものであ
るため、製鋼段階の添加方法やその装置に格別の配慮が
必要である。例えば希土類添加後の溶鋼が大気に触れる
と激しい酸化現象が起こり、希土類の歩留りが著しく低
下するのみならず、鋳造時の鋼塊に表面疵が多発したり
、深い割れが発生する等の問題がある。さらに、溶鋼を
こうした酸化雰囲気から遮断するためのスラグやあるい
は連続鋳造時に添加するいわゆる連中パウダー等が、溶
鋼中の希土類元素と反応して変質し、結果として上述し
たような鋼塊の疵が発生するという問題がある。
また、乗用車のように広く一般の使用に供するにあたっ
ては、安価でかつ安定供給可能であることも重要な要求
特性である。
ては、安価でかつ安定供給可能であることも重要な要求
特性である。
本発明者らは、このような現状の課題を踏まえ、触媒担
体としての構造上の耐久性向上に効果があり、かつ耐酸
化性や酸化皮膜の密着性も確保した上で、さらに上述し
たようなYやランタノイドの添加による製造上の問題点
を回避可能な箔を提供すべく種々検討の結果本発明に到
った。
体としての構造上の耐久性向上に効果があり、かつ耐酸
化性や酸化皮膜の密着性も確保した上で、さらに上述し
たようなYやランタノイドの添加による製造上の問題点
を回避可能な箔を提供すべく種々検討の結果本発明に到
った。
まず箔の耐酸化性について検討したところ、これまでの
技術のようなYや他の希土類元素を全く必要とせずにM
gの添加によって排ガス中での異常酸化の発生に対する
抵抗と酸化皮膜の密着性が改善でき、実際の触媒担体の
使用環境下にあっては十分な耐酸化性を有することが明
らかとなった。
技術のようなYや他の希土類元素を全く必要とせずにM
gの添加によって排ガス中での異常酸化の発生に対する
抵抗と酸化皮膜の密着性が改善でき、実際の触媒担体の
使用環境下にあっては十分な耐酸化性を有することが明
らかとなった。
さらに加えて、Mgには、酸化皮膜の成長に伴う箔の伸
びを著しく低下させる効果のあること、この効果はYや
他の希土類元素よりも大きいものであることも判明した
。このMgの効果は、前述したとおり実際の触媒担体の
寿命がその構造耐久性で決る場合が殆どであることから
、極めて重要な作用である。
びを著しく低下させる効果のあること、この効果はYや
他の希土類元素よりも大きいものであることも判明した
。このMgの効果は、前述したとおり実際の触媒担体の
寿命がその構造耐久性で決る場合が殆どであることから
、極めて重要な作用である。
一方、加熱・冷却に伴う触媒担体の熱疲労による損傷を
低減させるには、そのハニカム体を構成する箔の600
〜850°Cでの耐力の向上が重要であり、この目的か
らはN b + T a + M o及びWのそれぞれ
単独もしくは組合せ添加が有効である仁とが明らかとな
った。
低減させるには、そのハニカム体を構成する箔の600
〜850°Cでの耐力の向上が重要であり、この目的か
らはN b + T a + M o及びWのそれぞれ
単独もしくは組合せ添加が有効である仁とが明らかとな
った。
即ち、本発明は以上のような検討結果をもとに、高温の
排ガス中にあっても箔としての耐酸化性や皮膜の密着性
を十分確保すると同時にさらに、触媒担体の構造上の耐
久性向上に重要な箔の酸化に伴う伸びが小さいという性
質を有し、かつ製造が容易なため安価に供給可能な触媒
担体用ステンレスを供給することを目的として達成され
たものである。
排ガス中にあっても箔としての耐酸化性や皮膜の密着性
を十分確保すると同時にさらに、触媒担体の構造上の耐
久性向上に重要な箔の酸化に伴う伸びが小さいという性
質を有し、かつ製造が容易なため安価に供給可能な触媒
担体用ステンレスを供給することを目的として達成され
たものである。
さらに、このような箔の高温の耐力を向上させ、もって
過酷な加熱・冷却の繰り返し環境下での触媒担体の構造
上の耐久性を向上させることをもその目的としている。
過酷な加熱・冷却の繰り返し環境下での触媒担体の構造
上の耐久性を向上させることをもその目的としている。
しかして、その具体的手段の第一のものは重量%で、
1:4.5%以上6.5%以下
Cr:13%以上25%以下
C: 0.025%以下
N : 0.02%以下
C+N:0.03%以下
Mg :0.01%以上0.1%以下を含み、残部F
e及び不可避的不純物からなることを特徴とする燃焼排
ガス浄化触媒担体用耐熱ステンレス箔であり、これによ
り高温使用時の触媒担体の構造上の耐久性向上とともに
触媒担体として十分な耐酸化性と皮膜の密着性を確保で
きるのである。
e及び不可避的不純物からなることを特徴とする燃焼排
ガス浄化触媒担体用耐熱ステンレス箔であり、これによ
り高温使用時の触媒担体の構造上の耐久性向上とともに
触媒担体として十分な耐酸化性と皮膜の密着性を確保で
きるのである。
さらに第二のものは
重量%で
Al:4.5%以上6.5%以下
Cr:13%以上25%以下
C: 0.025%以下
N : 0.02%以下
C+N:0.03%以下
Mg : 0.01%以上0.1%以下を含み、さら
に加えて3%以下のNb、3%以下のTa、4%以下の
Mo及び4%以下のWの内から選ばれた少なくとも一種
を、Ta+Nb:3%以下、Mo+W:4%以下の範囲
で含むことを特徴とする燃焼排ガス浄化触媒用耐熱ステ
ンレス箔であって、これにより高温の耐力が著しく向上
するためとくに加熱・冷却の繰り返し環境下での触媒担
体の構造耐久性を改善できる。
に加えて3%以下のNb、3%以下のTa、4%以下の
Mo及び4%以下のWの内から選ばれた少なくとも一種
を、Ta+Nb:3%以下、Mo+W:4%以下の範囲
で含むことを特徴とする燃焼排ガス浄化触媒用耐熱ステ
ンレス箔であって、これにより高温の耐力が著しく向上
するためとくに加熱・冷却の繰り返し環境下での触媒担
体の構造耐久性を改善できる。
次に本発明における成分の限定理由並びにその作用につ
いて詳しく説明する。尚、本明細書中の化学組成はすべ
て重量%である。
いて詳しく説明する。尚、本明細書中の化学組成はすべ
て重量%である。
(1)Al:
Alは本発明にあっては耐酸化性を確保する基本元素で
あって、4.5%未満では箔の排ガス中での耐酸化性が
確保できず、たやすく異常酸化を発注するため、触媒の
担体としてその使用に耐えない。一方、6.5%を超え
て含まれても耐酸化性向上効果が飽和する一方で、熱延
板の靭性が極度に低下し製造性が損なわれることに加え
、箔の熱膨張係数が著しく大きくなり、触媒担体として
使用した場合に加熱・冷却の繰り返しによる熱疲労が大
きくなる。従って、本発明にあっては、lは4.5%以
上6.5%以下がその範囲となる。
あって、4.5%未満では箔の排ガス中での耐酸化性が
確保できず、たやすく異常酸化を発注するため、触媒の
担体としてその使用に耐えない。一方、6.5%を超え
て含まれても耐酸化性向上効果が飽和する一方で、熱延
板の靭性が極度に低下し製造性が損なわれることに加え
、箔の熱膨張係数が著しく大きくなり、触媒担体として
使用した場合に加熱・冷却の繰り返しによる熱疲労が大
きくなる。従って、本発明にあっては、lは4.5%以
上6.5%以下がその範囲となる。
(2)Cr :
Crはステンレス鋼の耐食性を確保する基本元素である
。本発明にあっては、耐酸化性の主体はA f 203
皮膜にあるが、Crが不足するとその密着性や保護性が
低下する。一方Crが過剰になると熱延板に靭性が低下
するため、その範囲は13%以上25%以下となる。
。本発明にあっては、耐酸化性の主体はA f 203
皮膜にあるが、Crが不足するとその密着性や保護性が
低下する。一方Crが過剰になると熱延板に靭性が低下
するため、その範囲は13%以上25%以下となる。
(3)C,N:
C,Nはともに本発明にあっては、熱延板の靭性を著し
く低下させるため低く抑える必要がある。
く低下させるため低く抑える必要がある。
また、この悪影響を高温強化元素として添加するNb、
Taの作用によってさらに低下させることができるが、
Cが0.025%を超える場合、またはNが0.02%
を超える場合、もしくはC+Nの合計量が0.03%を
超える場合には靭性を改善することが困難になる。従っ
て、この点から C: 0.025%以下 N : 0.02%以下でかつ C+N:0.03%以下がその範囲となる。
Taの作用によってさらに低下させることができるが、
Cが0.025%を超える場合、またはNが0.02%
を超える場合、もしくはC+Nの合計量が0.03%を
超える場合には靭性を改善することが困難になる。従っ
て、この点から C: 0.025%以下 N : 0.02%以下でかつ C+N:0.03%以下がその範囲となる。
(4)Mg:
Mgは本発明にあっては、箔の耐酸化性及び皮膜の密着
性を確保すると同時に、酸化皮膜の成長に伴う伸び変形
を抑制し触媒担体の高温使用時の構造上の耐久性を改善
することを目的として添加する最重要な元素である。
性を確保すると同時に、酸化皮膜の成長に伴う伸び変形
を抑制し触媒担体の高温使用時の構造上の耐久性を改善
することを目的として添加する最重要な元素である。
本発明にあって、前述したYや他の希土類元素の添加に
よって生じる製造上の問題点を回避するためにこれらの
元素を無添加とするのであるが、この際、触媒担体の構
成箔としての十分な耐酸化性と皮膜の密着性の確保はM
gの添加によって達成され、この点からMgは少なくと
も0.01%以上が必要である。一方Mgが過剰に添加
されると耐酸化性上の効果は飽和するのに対し、鋳造後
の鋼塊が割れやす(なり、また熱間加工性が低下する他
、Mgも活性元素であるためYや他の希土類元素と同様
の製造上の問題が生じる。従って、この点からMgの添
加量は0.1%以下に制限される。
よって生じる製造上の問題点を回避するためにこれらの
元素を無添加とするのであるが、この際、触媒担体の構
成箔としての十分な耐酸化性と皮膜の密着性の確保はM
gの添加によって達成され、この点からMgは少なくと
も0.01%以上が必要である。一方Mgが過剰に添加
されると耐酸化性上の効果は飽和するのに対し、鋳造後
の鋼塊が割れやす(なり、また熱間加工性が低下する他
、Mgも活性元素であるためYや他の希土類元素と同様
の製造上の問題が生じる。従って、この点からMgの添
加量は0.1%以下に制限される。
さらに、Mgには箔の酸化に伴う伸びを著しく小さくす
るという、触媒担体の高温使用時の構造上の耐久性を向
上させるうえで重要な作用効果があるため、本発明にあ
っては欠くべからざる添加元素である。この点からのM
gの添加量は、本発明者らの検討したところによると、
耐酸化性上の効果が現れる範囲と同一である。
るという、触媒担体の高温使用時の構造上の耐久性を向
上させるうえで重要な作用効果があるため、本発明にあ
っては欠くべからざる添加元素である。この点からのM
gの添加量は、本発明者らの検討したところによると、
耐酸化性上の効果が現れる範囲と同一である。
従って、Mgの添加範囲は0.01%以上0.1以下と
なる。なお、Y及び他の希土類元素の添加によってもM
gと同様、耐酸化性のみならず箔の酸化に伴う伸びも減
少するのであるが、この後者の効果はMg添加による場
合の方が大きいのである。
なる。なお、Y及び他の希土類元素の添加によってもM
gと同様、耐酸化性のみならず箔の酸化に伴う伸びも減
少するのであるが、この後者の効果はMg添加による場
合の方が大きいのである。
ところで、MgはYは他の希土類元素はどではないもの
の、いわゆる活性元素であり、溶鋼中での反応性が高い
のであるが、例えば1600°Cを超えるような高温の
場合、その反応性は本発明のような高Al含有鋼にあっ
てはAnと殆ど同程度かもしくはさらに高温側ではむし
ろAI!、の方が反応性に冨むようになるため、Yや他
の希土類元素添加の場合のような製造上の問題が発生し
難いのである。
の、いわゆる活性元素であり、溶鋼中での反応性が高い
のであるが、例えば1600°Cを超えるような高温の
場合、その反応性は本発明のような高Al含有鋼にあっ
てはAnと殆ど同程度かもしくはさらに高温側ではむし
ろAI!、の方が反応性に冨むようになるため、Yや他
の希土類元素添加の場合のような製造上の問題が発生し
難いのである。
(5) Nb、 Ta、 Mo、 W :Nb、Ta、
Mo及びWは本発明にあっては、特に箔の高温の耐力を
向上させ、もって担体の加熱・冷却の繰り返し時の耐熱
疲労性を向上させるために添加する。
Mo及びWは本発明にあっては、特に箔の高温の耐力を
向上させ、もって担体の加熱・冷却の繰り返し時の耐熱
疲労性を向上させるために添加する。
即ち、触媒担体のハニカム体が過酷な加熱・冷却の繰り
返しを受けると、熱疲労による損傷が発生する場合があ
るが、この際ハニカム体を構成する箔の600〜800
℃における耐力が高いとこうした熱疲労に対する抵抗力
が改善されるのであり、この点から上記四元素の添加が
有効である。
返しを受けると、熱疲労による損傷が発生する場合があ
るが、この際ハニカム体を構成する箔の600〜800
℃における耐力が高いとこうした熱疲労に対する抵抗力
が改善されるのであり、この点から上記四元素の添加が
有効である。
Nb及びTaの作用は鋼中のC及びNと結合して炭窒化
物を形成し、これがいわゆる析出強化作用を及ぼすこと
に加えて、さらに余剰の分は金属素地に固溶し、固溶強
化作用を及ぼすために高温の耐力が改善されるのである
。この観点から、Nb及びTaの添加量はそれぞれC及
びNとの量的関係で、少なくとも、Nb : (9
3・C%/12+93・N%/14) X 1.5以上
、またはTa :(181・C%/12+ 181・N
%/14) X 1.5以上の添加が望ましいが、過剰
の添加はこの種の鋼の鋳造後の冷却中に割れが発生し易
くなる他、熱間加工性や靭性あるいは耐酸化性をも低下
させるため上限値はNb、Ta並びにNb +Taとも
3%となる。なお、Nb及びTaの添加は、本発明のよ
うなFe−Cr−A1合金においては、その熱延板の靭
性をも向上させる好ましい作用効果を併せ持つものであ
り、上記添加範囲でこの効果も十分発揮される。
物を形成し、これがいわゆる析出強化作用を及ぼすこと
に加えて、さらに余剰の分は金属素地に固溶し、固溶強
化作用を及ぼすために高温の耐力が改善されるのである
。この観点から、Nb及びTaの添加量はそれぞれC及
びNとの量的関係で、少なくとも、Nb : (9
3・C%/12+93・N%/14) X 1.5以上
、またはTa :(181・C%/12+ 181・N
%/14) X 1.5以上の添加が望ましいが、過剰
の添加はこの種の鋼の鋳造後の冷却中に割れが発生し易
くなる他、熱間加工性や靭性あるいは耐酸化性をも低下
させるため上限値はNb、Ta並びにNb +Taとも
3%となる。なお、Nb及びTaの添加は、本発明のよ
うなFe−Cr−A1合金においては、その熱延板の靭
性をも向上させる好ましい作用効果を併せ持つものであ
り、上記添加範囲でこの効果も十分発揮される。
Mo及びWはNb、Taと同様高温の強度を向上させる
目的で添加でするものであるが、かなりの量まで析出相
を形成することなく固溶するため、特に高温側で比較的
大きな強化作用が安定的に得られ、高温長時間の加熱に
対しても金属組織変化が殆ど起こらないため、この強化
作用が経時的に低下することがほとんどない。
目的で添加でするものであるが、かなりの量まで析出相
を形成することなく固溶するため、特に高温側で比較的
大きな強化作用が安定的に得られ、高温長時間の加熱に
対しても金属組織変化が殆ど起こらないため、この強化
作用が経時的に低下することがほとんどない。
こうした観点からMo及び/またはWの添加量が決定さ
れ、本発明者らの検討結果では、十分な固溶強化作用を
得るためには少なくとも、Mo+Wの総量で2%以上の
添加が望ましい、一方、添加量が増えるにしたがって素
地は強化されるが、それにつれて熱間加工性や熱延板の
靭性が低下する傾向を示す、この点からMo、Wの添加
量はMo+Wで4%以下に制限される。
れ、本発明者らの検討結果では、十分な固溶強化作用を
得るためには少なくとも、Mo+Wの総量で2%以上の
添加が望ましい、一方、添加量が増えるにしたがって素
地は強化されるが、それにつれて熱間加工性や熱延板の
靭性が低下する傾向を示す、この点からMo、Wの添加
量はMo+Wで4%以下に制限される。
(6)その他の不純物:
Si:Siは本発明にあっては、Mgと同様とくに箔の
酸化に伴う伸びを抑制する効果があり、この点からは1
%以上の添加で効果が現れ始めるが、一方ではこの種の
合金の靭性を低下させる作用をも持つ。本発明あっては
、Mgの作用によって箔の酸化に伴う伸びを抑制し得る
ため、Siは製鋼上不可避的に含まれる範囲内とするこ
とが望ましい。
酸化に伴う伸びを抑制する効果があり、この点からは1
%以上の添加で効果が現れ始めるが、一方ではこの種の
合金の靭性を低下させる作用をも持つ。本発明あっては
、Mgの作用によって箔の酸化に伴う伸びを抑制し得る
ため、Siは製鋼上不可避的に含まれる範囲内とするこ
とが望ましい。
Mn:Mnは本発明にあっては、特に極初期の酸化皮膜
中に濃化し、以後のAl2O3皮膜の形成に害を及ぼし
、皮膜中に構造的欠陥を残存させる一因となるので0.
3%以下に制限することが望ましい。
中に濃化し、以後のAl2O3皮膜の形成に害を及ぼし
、皮膜中に構造的欠陥を残存させる一因となるので0.
3%以下に制限することが望ましい。
SO3は耐酸化性を低下させるため、本発明にあっては
0.003%以下に抑えることが望ましい。
0.003%以下に抑えることが望ましい。
FDPは、本発明にあっては多量に含まれると、材料の
靭性を低下させるため、通常の製鋼工程で不可避的に含
まれる量販内が望ましく、その量は、0.03%以下程
度である。
靭性を低下させるため、通常の製鋼工程で不可避的に含
まれる量販内が望ましく、その量は、0.03%以下程
度である。
このような構成をもつ本発明のFe−Cr−A1合金は
、通常のフェライトステンレス鋼の量産工程と同様の溶
解、熱間圧延、冷間圧延の工程に、必要に応じて適宜焼
鈍工程を組み合わせることによって50.1111程度
の箔にまで製造可能である。また、こうして製造された
箔、及びこの箔を用いて構成された排ガス浄化触媒担体
及び該触媒装置は、高温の燃焼排ガス雰囲気中でも異常
酸化の発生に対する抵抗が大きいのみならず、箔の酸化
に伴う伸び変形が非常に小さいために触媒担体として高
温で長時間使用した場合にもハニカム体の変形量が小さ
く、従って構造上の耐久性に優れたものである。
、通常のフェライトステンレス鋼の量産工程と同様の溶
解、熱間圧延、冷間圧延の工程に、必要に応じて適宜焼
鈍工程を組み合わせることによって50.1111程度
の箔にまで製造可能である。また、こうして製造された
箔、及びこの箔を用いて構成された排ガス浄化触媒担体
及び該触媒装置は、高温の燃焼排ガス雰囲気中でも異常
酸化の発生に対する抵抗が大きいのみならず、箔の酸化
に伴う伸び変形が非常に小さいために触媒担体として高
温で長時間使用した場合にもハニカム体の変形量が小さ
く、従って構造上の耐久性に優れたものである。
さらに加えて、Nb、Ta、Mo及びWのうちの少なく
とも一種以上の添加によって該箔の高温の耐力を向上さ
せた場合には、ハニカム体としての熱疲労に対する抵抗
が著しく大きくなるため、加熱冷却を繰り返す使用条件
下にあってもその構造上の耐久性がさらに優れたものと
なるのである。
とも一種以上の添加によって該箔の高温の耐力を向上さ
せた場合には、ハニカム体としての熱疲労に対する抵抗
が著しく大きくなるため、加熱冷却を繰り返す使用条件
下にあってもその構造上の耐久性がさらに優れたものと
なるのである。
次に、実施例により本発明の効果をさらに詳しく説明す
る。
る。
(実施例1)
第1表に本発明に関わる箔の耐酸化性、及び触媒担体と
して用いた際の高温で酸化に伴う伸びを調査した鋼の化
学成分を示す。尚、この際Mnはいずれの鋼も0.3%
以下、Sは0.003%以下であった。
して用いた際の高温で酸化に伴う伸びを調査した鋼の化
学成分を示す。尚、この際Mnはいずれの鋼も0.3%
以下、Sは0.003%以下であった。
これらの鋼はいずれも、真空中にて溶製し、熱延、冷延
に必要に応じて焼鈍とデスケール工程を組み合わせて、
約50nの箔に調整した。この際B5は熱延中に割れが
発生し、鋼塊が分断されたため以後の試験は行っていな
い。
に必要に応じて焼鈍とデスケール工程を組み合わせて、
約50nの箔に調整した。この際B5は熱延中に割れが
発生し、鋼塊が分断されたため以後の試験は行っていな
い。
こうして得られた箔をエンジン排ガスを導入した加熱炉
中で、1100°Cにて25時間加熱する操作を16回
(400時間)繰り返し、酸化状況を観察したところ、
B1は100時間の時点で箔に異常酸化が発生し、また
B2には150時間の時点で同様の異常酸化が認められ
たのに対し、他の箔はいずれも400時間経過後も銀白
色を呈し、健全であった。
中で、1100°Cにて25時間加熱する操作を16回
(400時間)繰り返し、酸化状況を観察したところ、
B1は100時間の時点で箔に異常酸化が発生し、また
B2には150時間の時点で同様の異常酸化が認められ
たのに対し、他の箔はいずれも400時間経過後も銀白
色を呈し、健全であった。
この結果を第1表中に併記する。
次に、各成分の箔に周期3.5鴎、振幅3.2 mの正
弦波状の波付は加工を施したもの(波板)と加工なしの
箔(平板)帯とを重ねて巻き込み、見掛けの外形35■
、長さ65腫のハニカム状円筒体を作製し、波板と平板
との接触部を市販のNi基ロウ材でロウ付けして固定し
た後、これらのハニカム体に通常の担持工程でいわゆる
ウォッシュコート処理を施し、触媒化した。
弦波状の波付は加工を施したもの(波板)と加工なしの
箔(平板)帯とを重ねて巻き込み、見掛けの外形35■
、長さ65腫のハニカム状円筒体を作製し、波板と平板
との接触部を市販のNi基ロウ材でロウ付けして固定し
た後、これらのハニカム体に通常の担持工程でいわゆる
ウォッシュコート処理を施し、触媒化した。
こうして得られた触媒を、ガソリンエンジンの排ガスを
導入した加熱炉中で1000℃にて延べ300時間加熱
し、この時のハニカム体の変形状況を観察した結果を第
2表に記す。
導入した加熱炉中で1000℃にて延べ300時間加熱
し、この時のハニカム体の変形状況を観察した結果を第
2表に記す。
本発明の範囲内のA1〜A5のハニカム体はいずれも長
手方向の伸び量も2%以下と小さいのに対し、比較例の
B1.B2は4%以上と太き(、B3及びB4も2%以
上とやや大きな伸びを示した。
手方向の伸び量も2%以下と小さいのに対し、比較例の
B1.B2は4%以上と太き(、B3及びB4も2%以
上とやや大きな伸びを示した。
以上のことから、本発明の範囲の鋼は、耐酸化性に優れ
、かつ触媒担体としての高温の使用中にもその伸び変形
が小さく、高温長時間使用中の構造上の耐久性に優れて
いることが明らかである。
、かつ触媒担体としての高温の使用中にもその伸び変形
が小さく、高温長時間使用中の構造上の耐久性に優れて
いることが明らかである。
以下余白
(実施例2)
次に、本発明の特許請求の範囲第2項に係わる箔の効果
を調査した結果を説明する。
を調査した結果を説明する。
第2表にこの除用いた鋼の化学組成を示す。これらの鋼
はいずれも真空溶製後、熱延及び冷延にて約50pの箔
に調整し実施例1と同様にして外形65mm、長さ10
0mmのハニカム体とした後、内径59.5mm、長さ
102mm厚さ1.0 llInの5US304製円筒
内に挿入し、各接触部を市販のNi基硬ロウにてロウ付
けし、触媒担体をとしてさらにこれをウォッシュコート
処理して触媒を作製した。これらの触媒を軽油バーナー
でガス塩1030℃にて12分間加熱したのち、直ちに
冷却空気を導入して、担体内部が60″C以下まで強制
空冷する操作を750回行い、各担体の入り側端面を中
心とした外観の損傷状況を目視観察した。この結果を第
3表に示す。
はいずれも真空溶製後、熱延及び冷延にて約50pの箔
に調整し実施例1と同様にして外形65mm、長さ10
0mmのハニカム体とした後、内径59.5mm、長さ
102mm厚さ1.0 llInの5US304製円筒
内に挿入し、各接触部を市販のNi基硬ロウにてロウ付
けし、触媒担体をとしてさらにこれをウォッシュコート
処理して触媒を作製した。これらの触媒を軽油バーナー
でガス塩1030℃にて12分間加熱したのち、直ちに
冷却空気を導入して、担体内部が60″C以下まで強制
空冷する操作を750回行い、各担体の入り側端面を中
心とした外観の損傷状況を目視観察した。この結果を第
3表に示す。
また、この試験の一方でこれらの鋼の冷延板から採取し
た板状の引張試験片を用いて600.700及び800
°Cにおける高温の耐力を測定した。これらの結果を第
3表にまとめて示す。尚、高温耐力の判断基準は、60
0’Cで20kg/cii以上700”Cで13kg/
cd以上、800℃で4.5 kg/cij以上とし、
コレラを満足するものを○印で、さらにこれ以上のもの
をX印で示した。
た板状の引張試験片を用いて600.700及び800
°Cにおける高温の耐力を測定した。これらの結果を第
3表にまとめて示す。尚、高温耐力の判断基準は、60
0’Cで20kg/cii以上700”Cで13kg/
cd以上、800℃で4.5 kg/cij以上とし、
コレラを満足するものを○印で、さらにこれ以上のもの
をX印で示した。
本発明の範囲内のA6〜Allまでの高温強度が高いも
のでは、上記加熱・冷却の繰り返し試験750回後も担
体に幾らかの変形や、若干の箔切れ及びセル変形が認め
られるものの、大きな損傷はなく、担体としての構造状
の耐久性が確保されていると判断できる。一方、比較例
の86 、B7では高温強度はA6〜Allと同程度で
はあるが箔の酸化に伴う伸びが大きいため、端面にフク
レ及び一部で段差が発生し、ハニカム体の外周側で大き
な変形によるセルの閉塞や箔切れが発生した。また、8
8〜Bllの高温強度が小さい箔で作製したハニカム体
ではいずれも600回以下で、外周側に激しいセル変形
やセルの潰れ及び箔切れが多発し、さらに一部のもので
は外周から数層の波板もしくは平板の箔切れがハニカム
体のほぼ全周にわたって発生し、この内側の円筒状の部
分が入り側に2〜3IIlI11飛び出す現象や、入り
側端面の一部が欠は落ちる現象が発生した。
のでは、上記加熱・冷却の繰り返し試験750回後も担
体に幾らかの変形や、若干の箔切れ及びセル変形が認め
られるものの、大きな損傷はなく、担体としての構造状
の耐久性が確保されていると判断できる。一方、比較例
の86 、B7では高温強度はA6〜Allと同程度で
はあるが箔の酸化に伴う伸びが大きいため、端面にフク
レ及び一部で段差が発生し、ハニカム体の外周側で大き
な変形によるセルの閉塞や箔切れが発生した。また、8
8〜Bllの高温強度が小さい箔で作製したハニカム体
ではいずれも600回以下で、外周側に激しいセル変形
やセルの潰れ及び箔切れが多発し、さらに一部のもので
は外周から数層の波板もしくは平板の箔切れがハニカム
体のほぼ全周にわたって発生し、この内側の円筒状の部
分が入り側に2〜3IIlI11飛び出す現象や、入り
側端面の一部が欠は落ちる現象が発生した。
これらの結果から、構造耐久性に優れていると判断され
たものにはO印を、構造耐久性の劣るものは×印を、第
4表中の冷熱試験後の損傷状況判定の欄に記した。
たものにはO印を、構造耐久性の劣るものは×印を、第
4表中の冷熱試験後の損傷状況判定の欄に記した。
以上のことから、Nb、Ta、Mo及びWの添加によっ
て高温の耐力を向上させた本発明の箔で構成した触媒担
体は、過酷な加熱・冷却の繰り返し環境下にあってもそ
の構造上の耐久性に優れていることが明らかである。
て高温の耐力を向上させた本発明の箔で構成した触媒担
体は、過酷な加熱・冷却の繰り返し環境下にあってもそ
の構造上の耐久性に優れていることが明らかである。
以下余白
第
表
〔発明の効果〕
実施例からも明らかな如く、本発明によるFeCr−A
jl!系ステンレス箔は、エンジン排ガス中の異常酸化
発生に対する抵抗力が高いのみならず、酸化に伴う箔の
伸びが小さいため、触媒担体のハニカム体として用いた
場合、高温使用時の構造上の耐久性にすぐれており、さ
らにこの箔材の高温強度を向上させたものでは、加熱・
冷却の繰り返し使用時のハニカム体の耐熱疲労性が向上
するため、構造耐久性がより一層改善できるのである。
jl!系ステンレス箔は、エンジン排ガス中の異常酸化
発生に対する抵抗力が高いのみならず、酸化に伴う箔の
伸びが小さいため、触媒担体のハニカム体として用いた
場合、高温使用時の構造上の耐久性にすぐれており、さ
らにこの箔材の高温強度を向上させたものでは、加熱・
冷却の繰り返し使用時のハニカム体の耐熱疲労性が向上
するため、構造耐久性がより一層改善できるのである。
従って、本発明による箔は触媒担体の構造上の耐久性を
向上させる効果が大きいものであり、こうした作用効果
により、本発明のステンレス箔は自動車等の触媒担体を
構成するのに好適である。
向上させる効果が大きいものであり、こうした作用効果
により、本発明のステンレス箔は自動車等の触媒担体を
構成するのに好適である。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1、重量%で、 Al:4.5%以上6.5%以下 Cr:13%以上25%以下 C:0.025%以下 N:0.02%以下 C+N:0.03%以下 Mg:0.01%以上0.1以下 を含み、残部Fe及び不可避的不純物からなることを特
徴とする燃焼排ガス浄化触媒担体用耐熱ステンレス箔。 2、重量%で Al:4.5%以上6.5%以下 Cr:13%以上25%以下 C:0.025%以下 N:0.02%以下 C+N:0.03%以下 Mg:0.01%以上0.1%以下 を含み、さらに3%以下のNb、3%以下のTa、4%
以下のMo及び4%以下のWの内から選ばれた少なくと
も一種を、Ta+Nb:3%以下、Mo+W:4%以下
の範囲で含み、かつ、残部Fe及び不可避的不純物から
なることを特徴とする燃焼排ガス浄化触媒用耐熱ステン
レス箔。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2248926A JPH04128346A (ja) | 1990-09-20 | 1990-09-20 | メタル担体用ステンレス箔 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2248926A JPH04128346A (ja) | 1990-09-20 | 1990-09-20 | メタル担体用ステンレス箔 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04128346A true JPH04128346A (ja) | 1992-04-28 |
Family
ID=17185475
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2248926A Pending JPH04128346A (ja) | 1990-09-20 | 1990-09-20 | メタル担体用ステンレス箔 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04128346A (ja) |
-
1990
- 1990-09-20 JP JP2248926A patent/JPH04128346A/ja active Pending
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