JPH0480746B2 - - Google Patents
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- JPH0480746B2 JPH0480746B2 JP62185548A JP18554887A JPH0480746B2 JP H0480746 B2 JPH0480746 B2 JP H0480746B2 JP 62185548 A JP62185548 A JP 62185548A JP 18554887 A JP18554887 A JP 18554887A JP H0480746 B2 JPH0480746 B2 JP H0480746B2
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- less
- steel plate
- thickness
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Description
【発明の詳細な説明】
(産業上の利用分野)
本発明は排気ガス中に含まれる有害ガス成分を
分解するために使用する触媒の担体の製造法に関
するものである。
分解するために使用する触媒の担体の製造法に関
するものである。
(従来の技術)
従来から自動車の排気ガスの有害成分を分解す
るための触媒担体の製造法は数多く知られてお
り、特に近年排気ガスの規制が厳しくなり、軽量
で効率が高く、耐久性に優れた触媒担体が必要に
なつてきている。耐熱性の点から触媒担体として
はセラミツクが使用されたが、耐久性、排気ガス
の通気性の悪さ等からメタル担体が提唱された。
メタル基体を特殊成分として、メタル表面にアル
ミナを生成させる方法として特公昭58−1971、表
面にウイスカーを生成させる方法としては特開昭
57−71898等があるが、前者は加工性が悪く生産
性が良くない、後者は耐熱性とくに900℃以上の
高温になると酸化が激しく使用に耐えない。
るための触媒担体の製造法は数多く知られてお
り、特に近年排気ガスの規制が厳しくなり、軽量
で効率が高く、耐久性に優れた触媒担体が必要に
なつてきている。耐熱性の点から触媒担体として
はセラミツクが使用されたが、耐久性、排気ガス
の通気性の悪さ等からメタル担体が提唱された。
メタル基体を特殊成分として、メタル表面にアル
ミナを生成させる方法として特公昭58−1971、表
面にウイスカーを生成させる方法としては特開昭
57−71898等があるが、前者は加工性が悪く生産
性が良くない、後者は耐熱性とくに900℃以上の
高温になると酸化が激しく使用に耐えない。
また特公昭51−47157号の公報に記載の技術は
鉄を基質とする基材にAl被覆して、熱処理によ
り鉄・アルミニウムの化合物を基質とする粗面層
を形成させて触媒の担持を容易ならしめたもので
ある。しかしながらこのようにして作られた鉄・
アルミニウムの化合物は固くて脆い性質のため、
高温使用中にクラツクが多数発生し、こゝから酸
素が浸入して基材を酸化するため該化合物と基材
との間に酸化層が生じて該化合物が剥離するなど
の不都合が生じる。
鉄を基質とする基材にAl被覆して、熱処理によ
り鉄・アルミニウムの化合物を基質とする粗面層
を形成させて触媒の担持を容易ならしめたもので
ある。しかしながらこのようにして作られた鉄・
アルミニウムの化合物は固くて脆い性質のため、
高温使用中にクラツクが多数発生し、こゝから酸
素が浸入して基材を酸化するため該化合物と基材
との間に酸化層が生じて該化合物が剥離するなど
の不都合が生じる。
また、鉄を主成分とする基板にアルミニウム、
アルミニウム合金を被覆してメタル担体とする方
法は従来から種々提案されている。例えば特開昭
50−66492、特開昭54−97593等である。しかしこ
の様な方法において、先ず鋼の成分が明記されて
なく、単に鉄にアルミを被覆したのみでは、耐熱
性はせいぜい600〜700℃であり、自動車の排気ガ
スの温度900℃〜1100℃には全く耐えられない。
又、基板にSUS430、303、316を用いアルミめつ
きを施す方法として特開昭58−55815があるが、
アルミニウムのめつきが通常の方法では困難であ
ること、なんらかの特殊処理が必要であること、
又めつきがうまく付いてもこのステンレス成分で
は耐熱性は800℃までであること、等の問題点が
ある。
アルミニウム合金を被覆してメタル担体とする方
法は従来から種々提案されている。例えば特開昭
50−66492、特開昭54−97593等である。しかしこ
の様な方法において、先ず鋼の成分が明記されて
なく、単に鉄にアルミを被覆したのみでは、耐熱
性はせいぜい600〜700℃であり、自動車の排気ガ
スの温度900℃〜1100℃には全く耐えられない。
又、基板にSUS430、303、316を用いアルミめつ
きを施す方法として特開昭58−55815があるが、
アルミニウムのめつきが通常の方法では困難であ
ること、なんらかの特殊処理が必要であること、
又めつきがうまく付いてもこのステンレス成分で
は耐熱性は800℃までであること、等の問題点が
ある。
さらに鉄にクロム及び他の金属を配合した成分
の鋼板をメタル担体の基板として用いる例として
特開昭53−122693に、Cr3〜40、Al1〜10%、Co0
〜5%、Ni0〜72%の組成例が、特開昭52−
126692にCr0〜20%、Al0.5〜12%、イツトリウ
ム0〜3%の組成例が開示されている。これらの
成分での問題は高価な金属成分であるイツトリウ
ム、Co等の添加が必要であること、高価な金属
を添加しない成分でも、耐酸化性のすぐれた高
Al成分のものでは硬質で圧延、加工等に耐えら
れないことである。
の鋼板をメタル担体の基板として用いる例として
特開昭53−122693に、Cr3〜40、Al1〜10%、Co0
〜5%、Ni0〜72%の組成例が、特開昭52−
126692にCr0〜20%、Al0.5〜12%、イツトリウ
ム0〜3%の組成例が開示されている。これらの
成分での問題は高価な金属成分であるイツトリウ
ム、Co等の添加が必要であること、高価な金属
を添加しない成分でも、耐酸化性のすぐれた高
Al成分のものでは硬質で圧延、加工等に耐えら
れないことである。
メタル担体の最大の問題は如何にして表面積を
拡大し、触媒を如何に多く担持させ触媒効果をあ
げるか、しかもその触媒が高温、振動等に耐え触
媒効果を如何に長く保持できるかと言うことであ
る。これらの成分系は硬質で脆く割れ易いため、
網、箔等へ加工し触媒効果を最大にすることは困
難であり、触媒としての実用化は困難であること
が明らかになつた。
拡大し、触媒を如何に多く担持させ触媒効果をあ
げるか、しかもその触媒が高温、振動等に耐え触
媒効果を如何に長く保持できるかと言うことであ
る。これらの成分系は硬質で脆く割れ易いため、
網、箔等へ加工し触媒効果を最大にすることは困
難であり、触媒としての実用化は困難であること
が明らかになつた。
(発明が解決しようとする問題点)
本発明の目的は従来のメタル担体が有する問題
点を解決して、耐熱性と加工性が共にすぐれたメ
タル担体を効率良く安価に製造する方法を提供す
ることにある。
点を解決して、耐熱性と加工性が共にすぐれたメ
タル担体を効率良く安価に製造する方法を提供す
ることにある。
(問題点を解決するための手段及び作用)
本発明は前記の目的を達成するためにクロムと
アルミニウムを基本とした特定の鋼成分を有する
鋼板を基板として用い、前処理後に溶融Al、又
は溶融Al合金をめつきし、その際、鋼板中とめ
つき被膜中に含まれるアルミニウムの合計量を一
定以上に維持すると共に、鋼板面に形成される合
金層の厚みを抑制し、次いで冷間圧延、加工後に
加熱処理することにより、めつきしたAlを金属
間化合物のままにとどめないで積極的に基板中に
固溶させることを特徴とし、その要旨は (1) 重量%でC0.1%以下、Si2.0%以下、Mn2.0%
以下、Cr9.0%〜25.0%、Al0.01〜6.0%を含み
残部が鉄、および不可避的不純物よりなる鋼板
表面にNiを0.3〜5.0g/m2(片面当り)めつき
し、次いで、下記の(1)式で規定する量の溶融
Al、または溶融Al合金めつきを施すとともに、
めつき時に鋼板面に形成されるAlと鉄の合金
厚みを7μm以下に抑制し、めつき後の鋼板を冷
間圧延により0.1mm以下に圧延した後、ガスと
の接触面積を大きくするための加工を行い、次
いで加熱処理することを特徴とするメタル担体
の製造法と (2) 重量比でC0.1%以下、Si2.0%以下、Mn2.0%
以下、Cr9.0%〜25.0%、Al0.01〜6.0%を含み、
且つ(A):合計で2.0%以下のTi、Zr、Nb、Hf
の1種又は2種以上、(B):合計で0.01%以下の
Mg、Ca、Baの1種又は2種以上、(C):合計
で0.5%以下のY、希土類元素の1種又は2種、
(D):合計で5%以下のMo、Wの1種又は2
種、の(A)、(B)、(C)、(D)の各群のいずれか1種又
は2種以上を含み、残部が鉄、および不可避的
不純物よりなる鋼板表面にNiを0.3〜5.0g/m2
(片面当り)めつきし、次いで、下記の(1)式で
規定する量の溶融Al、または溶融Al合金めつ
きを施すとともに、めつき時に鋼板面に形成さ
れるAlと鉄の合金厚みを7μm以下に抑制し、
めつき後の鋼板を冷間圧延により0.1mm以下に
圧延した後、ガスとの接触面積を大きくするた
めの加工を行い、次いで加熱処理することを特
徴とするメタル担体の製造法である。
アルミニウムを基本とした特定の鋼成分を有する
鋼板を基板として用い、前処理後に溶融Al、又
は溶融Al合金をめつきし、その際、鋼板中とめ
つき被膜中に含まれるアルミニウムの合計量を一
定以上に維持すると共に、鋼板面に形成される合
金層の厚みを抑制し、次いで冷間圧延、加工後に
加熱処理することにより、めつきしたAlを金属
間化合物のままにとどめないで積極的に基板中に
固溶させることを特徴とし、その要旨は (1) 重量%でC0.1%以下、Si2.0%以下、Mn2.0%
以下、Cr9.0%〜25.0%、Al0.01〜6.0%を含み
残部が鉄、および不可避的不純物よりなる鋼板
表面にNiを0.3〜5.0g/m2(片面当り)めつき
し、次いで、下記の(1)式で規定する量の溶融
Al、または溶融Al合金めつきを施すとともに、
めつき時に鋼板面に形成されるAlと鉄の合金
厚みを7μm以下に抑制し、めつき後の鋼板を冷
間圧延により0.1mm以下に圧延した後、ガスと
の接触面積を大きくするための加工を行い、次
いで加熱処理することを特徴とするメタル担体
の製造法と (2) 重量比でC0.1%以下、Si2.0%以下、Mn2.0%
以下、Cr9.0%〜25.0%、Al0.01〜6.0%を含み、
且つ(A):合計で2.0%以下のTi、Zr、Nb、Hf
の1種又は2種以上、(B):合計で0.01%以下の
Mg、Ca、Baの1種又は2種以上、(C):合計
で0.5%以下のY、希土類元素の1種又は2種、
(D):合計で5%以下のMo、Wの1種又は2
種、の(A)、(B)、(C)、(D)の各群のいずれか1種又
は2種以上を含み、残部が鉄、および不可避的
不純物よりなる鋼板表面にNiを0.3〜5.0g/m2
(片面当り)めつきし、次いで、下記の(1)式で
規定する量の溶融Al、または溶融Al合金めつ
きを施すとともに、めつき時に鋼板面に形成さ
れるAlと鉄の合金厚みを7μm以下に抑制し、
めつき後の鋼板を冷間圧延により0.1mm以下に
圧延した後、ガスとの接触面積を大きくするた
めの加工を行い、次いで加熱処理することを特
徴とするメタル担体の製造法である。
溶融めつき目付量(μm:片面)
>T×f(1780/t−Crb−2a)/G(4b+2Crm−3560
/t)…(1) T:めつき用鋼板の板厚(μm) t:圧延予定の箔の板厚(μm) Crb:めつき用鋼板のCr含有量(wt%) Crm:めつき浴中のCr含有量(wt%) a:めつき用鋼板のAl含有量(wt%) b:めつき浴中のAl含有量(wt%) f:めつき用鋼板の比重 G:めつき浴の比重 以下、本発明をさらに詳細に説明する。
/t)…(1) T:めつき用鋼板の板厚(μm) t:圧延予定の箔の板厚(μm) Crb:めつき用鋼板のCr含有量(wt%) Crm:めつき浴中のCr含有量(wt%) a:めつき用鋼板のAl含有量(wt%) b:めつき浴中のAl含有量(wt%) f:めつき用鋼板の比重 G:めつき浴の比重 以下、本発明をさらに詳細に説明する。
自動車の排ガス浄化用の触媒担体は、長期にわ
たり高温の排ガスにさらされ、またこれらが数十
ミクロンの厚さの金属箔で構成されるため、これ
らに長期にわたり充分な耐酸化性を付与する必要
がある。一般に耐熱ステンレス鋼も数十ミクロン
の箔になると箔中に保有されるCr、Alの絶対量
が少なくなるため耐酸化性が劣化するので、メタ
ル担体用の箔には通常より多くのCr、Alを添加
しておく必要がある。
たり高温の排ガスにさらされ、またこれらが数十
ミクロンの厚さの金属箔で構成されるため、これ
らに長期にわたり充分な耐酸化性を付与する必要
がある。一般に耐熱ステンレス鋼も数十ミクロン
の箔になると箔中に保有されるCr、Alの絶対量
が少なくなるため耐酸化性が劣化するので、メタ
ル担体用の箔には通常より多くのCr、Alを添加
しておく必要がある。
本発明者らはCrとAl量を種々変化させたステ
ンレス鋼を小規模溶解し、50μm厚の箔に圧延し
たうえ自動車排ガス中において耐酸化性の評価を
試みた。第1図はそれらのCr、Al量と1200℃の
排気ガス中での耐酸化性を示す図で、黒丸は1200
℃の排気ガス中で70時間以内に異常酸化を生じた
箔の成分を示し、白丸は70時間後も健全酸化状態
であつた箔の成分を示す。この排ガス中1200℃×
70時間という試験は促進試験であるが、本発明者
らはいくつかの成分系の50μmの箔でメタル担体
を試作し、最長1000時間にわたる各種のエンジン
ベンチテストに供したところ、排ガス中1200℃×
70時間の耐酸化性試験に耐えた成分系のものでは
どのベンチテストにも合格したが、前記の促進試
験に耐えなかつたものはすくなくともひとつ以上
のベントチテストにて耐酸化性不足によるトラブ
ルを生じたことを確認している。したがつてこの
排ガス中1200℃×70時間の促進試験はメタル担体
としての実使用に耐え得るかどうかを正当に評価
するものである。
ンレス鋼を小規模溶解し、50μm厚の箔に圧延し
たうえ自動車排ガス中において耐酸化性の評価を
試みた。第1図はそれらのCr、Al量と1200℃の
排気ガス中での耐酸化性を示す図で、黒丸は1200
℃の排気ガス中で70時間以内に異常酸化を生じた
箔の成分を示し、白丸は70時間後も健全酸化状態
であつた箔の成分を示す。この排ガス中1200℃×
70時間という試験は促進試験であるが、本発明者
らはいくつかの成分系の50μmの箔でメタル担体
を試作し、最長1000時間にわたる各種のエンジン
ベンチテストに供したところ、排ガス中1200℃×
70時間の耐酸化性試験に耐えた成分系のものでは
どのベンチテストにも合格したが、前記の促進試
験に耐えなかつたものはすくなくともひとつ以上
のベントチテストにて耐酸化性不足によるトラブ
ルを生じたことを確認している。したがつてこの
排ガス中1200℃×70時間の促進試験はメタル担体
としての実使用に耐え得るかどうかを正当に評価
するものである。
第1図の評価結果は50μmの箔に対するもので
あるが、前記の如く箔の耐酸化性は箔中に保持さ
れるCr、Alの絶対量に依存する。したがつて
40μmの箔では50μmの箔と同等の耐酸化性を示す
ためには20%増しのCr、Al濃度が必要である。
すなわちメタル担体用箔として必要なCr、Al含
有量(wt%)は箔の板厚をtμmとして (2Al+Cr)t/50>32 を満足する必要がある。
あるが、前記の如く箔の耐酸化性は箔中に保持さ
れるCr、Alの絶対量に依存する。したがつて
40μmの箔では50μmの箔と同等の耐酸化性を示す
ためには20%増しのCr、Al濃度が必要である。
すなわちメタル担体用箔として必要なCr、Al含
有量(wt%)は箔の板厚をtμmとして (2Al+Cr)t/50>32 を満足する必要がある。
しかしながら20〜80μmの箔で上式を満足する
ためにはなりの高Cr−高Alとしなければならず、
これらは小規模での溶解〜圧延はかろうじて可能
なるも大量生産を目的とする大規模溶解〜圧延は
ほとんど不可能である。
ためにはなりの高Cr−高Alとしなければならず、
これらは小規模での溶解〜圧延はかろうじて可能
なるも大量生産を目的とする大規模溶解〜圧延は
ほとんど不可能である。
本発明者らはメタル担体用として充分な耐酸化
性を長期にわたり維持する高Cr−高Alの箔を得
る方法として、大規模溶解〜圧延が可能な程度の
Cr−Al量(Cr≧9%)を含有する薄板にあらか
じめNiを0.3〜5.0g/m2(片面当り)めつきし、
このうえにAlめつきを行つてから箔に圧延する
と、Alめつき層の密着性が良好で、圧延中のAl
層の剥離もなく、圧延後のAlめつき層と母材と
の厚み比は圧延前とほとんど変らないことを知見
した。またこの箔を非酸化性かつ真空中で加熱す
ると、めつきしたAlは鉄・アルミニウムの金属
間化合物を作らずにその90%以上の量が母材内部
へ拡散することを知見した。
性を長期にわたり維持する高Cr−高Alの箔を得
る方法として、大規模溶解〜圧延が可能な程度の
Cr−Al量(Cr≧9%)を含有する薄板にあらか
じめNiを0.3〜5.0g/m2(片面当り)めつきし、
このうえにAlめつきを行つてから箔に圧延する
と、Alめつき層の密着性が良好で、圧延中のAl
層の剥離もなく、圧延後のAlめつき層と母材と
の厚み比は圧延前とほとんど変らないことを知見
した。またこの箔を非酸化性かつ真空中で加熱す
ると、めつきしたAlは鉄・アルミニウムの金属
間化合物を作らずにその90%以上の量が母材内部
へ拡散することを知見した。
従つて、被めつき材中のAl量とめつき被膜層
中のAl量の合計量をコントロールして、加工性
と耐熱性を維持するために必要なAl、又はAl合
金めつきの目付量は上式と前述した知見を基に計
算すると、 溶融めつき目付量(片面当りμm) >T×f(1780/t−Crb−2a)/G(4b+2Crm−3560
/t) T:母材の板厚(μm) t:圧延後の箔の板厚(μm) Crb:母材のCr含有量(wt%) Crm:めつき浴中のCr含有量(wt%) a:母材のAl含有量(wt%) b:めつき浴中のCr含有量(wt%) f:めつき用鋼板の比重 G:めつき浴の比重 の関係が得られる。上式で右辺が5μm以下になる
ときは最低5μmの厚さのAlめつきを行うものと
する。またこゝにおいて非酸化性雰囲気とは、
Arなどの不活性ガス、N2、N2−H2系ガスなど
が適当である。
中のAl量の合計量をコントロールして、加工性
と耐熱性を維持するために必要なAl、又はAl合
金めつきの目付量は上式と前述した知見を基に計
算すると、 溶融めつき目付量(片面当りμm) >T×f(1780/t−Crb−2a)/G(4b+2Crm−3560
/t) T:母材の板厚(μm) t:圧延後の箔の板厚(μm) Crb:母材のCr含有量(wt%) Crm:めつき浴中のCr含有量(wt%) a:母材のAl含有量(wt%) b:めつき浴中のCr含有量(wt%) f:めつき用鋼板の比重 G:めつき浴の比重 の関係が得られる。上式で右辺が5μm以下になる
ときは最低5μmの厚さのAlめつきを行うものと
する。またこゝにおいて非酸化性雰囲気とは、
Arなどの不活性ガス、N2、N2−H2系ガスなど
が適当である。
本発明ではメタル担体用基板としてクロムとア
ルミニウムを基本とした時定成分の鋼板を用いる
が、ここで鋼板の成分を限定した理由を説明す
る。
ルミニウムを基本とした時定成分の鋼板を用いる
が、ここで鋼板の成分を限定した理由を説明す
る。
Cは不可避的に混入し鋼材の靭性、延性、耐酸
化性に悪影響するので低い方が望ましいが、本発
明に於いては0.1%以下であれば実害が許容でき
るので、上限を0.1%とした。
化性に悪影響するので低い方が望ましいが、本発
明に於いては0.1%以下であれば実害が許容でき
るので、上限を0.1%とした。
Siも不可避的に混入し、鋼材の靭性、延性を低
下させ、一般には耐酸化性を向上させるが、本発
明のようにAl2O3で耐酸化性を保持するものでは
Siが高いとAl2O3皮膜の密着性を悪くするのでSi
は低いほうが望ましい。しかしながら本発明にお
いては2%以下であれば実害も少ないのでその上
限を2%とした。
下させ、一般には耐酸化性を向上させるが、本発
明のようにAl2O3で耐酸化性を保持するものでは
Siが高いとAl2O3皮膜の密着性を悪くするのでSi
は低いほうが望ましい。しかしながら本発明にお
いては2%以下であれば実害も少ないのでその上
限を2%とした。
Mnも不可避的に混入し、これが2%を超えて
含有すると鋼材の耐酸化性が劣化するのでその上
限を2%とした。(しかしながらMnは一方にお
いて鋼材のメツキ性を改善するのでその最も望ま
しい範囲は0.5〜1.0%である。) Crは本発明においてAlめつき後の熱処理によ
つてめつきしたAlをFeとの金属間化合物を作る
ことなく積極的に基板中に固溶させ、且つAl2O3
皮膜を安定にして耐酸化性を向上させるために添
加するが、9%未満ではその効果不充分で、また
25%を超えると鋼が脆くなり冷延や加工に耐えな
くなるので、その範囲を9〜25%とした。
含有すると鋼材の耐酸化性が劣化するのでその上
限を2%とした。(しかしながらMnは一方にお
いて鋼材のメツキ性を改善するのでその最も望ま
しい範囲は0.5〜1.0%である。) Crは本発明においてAlめつき後の熱処理によ
つてめつきしたAlをFeとの金属間化合物を作る
ことなく積極的に基板中に固溶させ、且つAl2O3
皮膜を安定にして耐酸化性を向上させるために添
加するが、9%未満ではその効果不充分で、また
25%を超えると鋼が脆くなり冷延や加工に耐えな
くなるので、その範囲を9〜25%とした。
Alは製鋼時に鋼材の酸素レベルを下げるため、
脱硫反応を促進して鋼材の純度を高め、靭・延性
を改善するので鋼材にすくなくとも0.01%以上残
留するように添加する。また特に本発明において
は鋼材中のAlはめつきされるAlの鋼材内部への
拡散を促進する。このためには0.5%以上の添加
が望ましい。さりながら6%超えて添加すると鋼
材が脆化して冷延や加工に耐えなくなるのでその
上限を6%とした。
脱硫反応を促進して鋼材の純度を高め、靭・延性
を改善するので鋼材にすくなくとも0.01%以上残
留するように添加する。また特に本発明において
は鋼材中のAlはめつきされるAlの鋼材内部への
拡散を促進する。このためには0.5%以上の添加
が望ましい。さりながら6%超えて添加すると鋼
材が脆化して冷延や加工に耐えなくなるのでその
上限を6%とした。
Ti、Zr、Nb、Hfは鋼中のC、Nを粒内で固定
して実質的にマトリツクスを高純化するため加工
性を改善し、またAl2O3皮膜を安定化して耐酸化
性を向上させる。しかしながら合計で2%を超え
ると鋼材中に金属間化合物の析出が増えて鋼材を
脆くするためそれらの合計での上限を2%とし
た。
して実質的にマトリツクスを高純化するため加工
性を改善し、またAl2O3皮膜を安定化して耐酸化
性を向上させる。しかしながら合計で2%を超え
ると鋼材中に金属間化合物の析出が増えて鋼材を
脆くするためそれらの合計での上限を2%とし
た。
Mg、Ca、Baは強脱酸材で、製鋼中の酸素レ
ベルを下げ、また脱硫反応にも直接関与して高純
化するため、鋼材の靭・延性を改善するほか、耐
酸化性の向上にも寄与する。しかしながら合計で
0.01%を超えると鋼材の靭性をかえつて悪くする
ため、その合計での上限を0.01%とした。
ベルを下げ、また脱硫反応にも直接関与して高純
化するため、鋼材の靭・延性を改善するほか、耐
酸化性の向上にも寄与する。しかしながら合計で
0.01%を超えると鋼材の靭性をかえつて悪くする
ため、その合計での上限を0.01%とした。
Y、希土類元素も上記のMg、Ca、Baと同様
な効果があり、特にSを粒内で固定して耐酸化性
に有害なSの効果を消滅させ、CrやArの拡散を
促進させるため皮膜の密着性を改善する等耐酸化
性の改善効果が著しい。但し合計で0.5%を超え
るこれらの金属間化合物の析出が増加して鋼材の
脆化が激しくなるため、これらの合計での上限を
0.5%とした。
な効果があり、特にSを粒内で固定して耐酸化性
に有害なSの効果を消滅させ、CrやArの拡散を
促進させるため皮膜の密着性を改善する等耐酸化
性の改善効果が著しい。但し合計で0.5%を超え
るこれらの金属間化合物の析出が増加して鋼材の
脆化が激しくなるため、これらの合計での上限を
0.5%とした。
Mo、Wはいずれも鋼材の高温、強度の改善に
効果がある。しかしながら合計で5%を超えて添
加してもその効果があまり増すことなく種々の析
出相を増やして脆化をきたすためそれらの合計で
の上限を5%とした。
効果がある。しかしながら合計で5%を超えて添
加してもその効果があまり増すことなく種々の析
出相を増やして脆化をきたすためそれらの合計で
の上限を5%とした。
このようなめつき用鋼板を用いてアルミニウ
ム、又はアルミニウム合金めつきを行うにあたつ
ては溶融法であればいずれの方法を採用しても良
いが、できれば大量生産に適した無酸化炉
(NOF)加熱→還元炉加熱→浸漬(Al溶融浴)に
よるゼンジマー法が最も良い。溶融めつきはアル
ミニウムが非常に酸化し易い金属であるため、通
常の方法ではめつきが非常に困難である。それは
原板にアルミニウムが添加されているために、非
常に原板が酸化され易く通常のめつきではこの酸
化物を還元できないからである。本発明者等はめ
つき前の処理として、Niをめつきする方法を見
いだした。Ni量とめつき性の関係は第2図に示
す様に、最低0.3g/m2以上が必要で、5g/m2
を超えても効果が変らず、コスト高になるので5
g/m2以下が好ましい。Ni目付量が0.3〜2.0g/
m2の場合は、若干の不めつきが発生する。しか
し、引き続くAlめつき層拡散工程で、箔の成分
としては均一になるため、実用上問題ない。Al
含有鋼板の表面は非常に酸化し易く、無酸化炉で
加熱中に表面が酸化され還元炉でその酸化皮膜を
還元することが非常に困難であるため、この不め
つき防止法として、ニツケルをめつきする方法を
採用する。ニツケルはアルミニウムとめつき母材
との合金化を促進すると共にニツケル自身が容易
に還元されるためにアルミニウムを完全にめつき
母材の上に被覆する事が出来る。
ム、又はアルミニウム合金めつきを行うにあたつ
ては溶融法であればいずれの方法を採用しても良
いが、できれば大量生産に適した無酸化炉
(NOF)加熱→還元炉加熱→浸漬(Al溶融浴)に
よるゼンジマー法が最も良い。溶融めつきはアル
ミニウムが非常に酸化し易い金属であるため、通
常の方法ではめつきが非常に困難である。それは
原板にアルミニウムが添加されているために、非
常に原板が酸化され易く通常のめつきではこの酸
化物を還元できないからである。本発明者等はめ
つき前の処理として、Niをめつきする方法を見
いだした。Ni量とめつき性の関係は第2図に示
す様に、最低0.3g/m2以上が必要で、5g/m2
を超えても効果が変らず、コスト高になるので5
g/m2以下が好ましい。Ni目付量が0.3〜2.0g/
m2の場合は、若干の不めつきが発生する。しか
し、引き続くAlめつき層拡散工程で、箔の成分
としては均一になるため、実用上問題ない。Al
含有鋼板の表面は非常に酸化し易く、無酸化炉で
加熱中に表面が酸化され還元炉でその酸化皮膜を
還元することが非常に困難であるため、この不め
つき防止法として、ニツケルをめつきする方法を
採用する。ニツケルはアルミニウムとめつき母材
との合金化を促進すると共にニツケル自身が容易
に還元されるためにアルミニウムを完全にめつき
母材の上に被覆する事が出来る。
一方、めつきに際してはアルミニウムと鉄との
合金量を一定以下におさえる事が次の加工工程、
メタル担体としての加工でのめつき剥離防止のた
めに必ず必要である。フラツクスを用いる溶融ア
ルミめつき法においても同様にニツケルをめつき
しなくては完全な被覆は得られない。完全に被覆
されないとメタル担体として使用時に酸化が進行
し、ガスの流通が不良となり本来の機能を発揮し
なくなる。特にメタル担体としてハニカム構造の
最終製品となつた段階でこの様な不めつきは致命
傷となる。この不めつき部の酸化が進行しその部
分のガスの流れが乱流となり、酸化が益々増長し
穴が閉塞する状態になる。従つて不めつきは完全
に除去しなくてはならない。
合金量を一定以下におさえる事が次の加工工程、
メタル担体としての加工でのめつき剥離防止のた
めに必ず必要である。フラツクスを用いる溶融ア
ルミめつき法においても同様にニツケルをめつき
しなくては完全な被覆は得られない。完全に被覆
されないとメタル担体として使用時に酸化が進行
し、ガスの流通が不良となり本来の機能を発揮し
なくなる。特にメタル担体としてハニカム構造の
最終製品となつた段階でこの様な不めつきは致命
傷となる。この不めつき部の酸化が進行しその部
分のガスの流れが乱流となり、酸化が益々増長し
穴が閉塞する状態になる。従つて不めつきは完全
に除去しなくてはならない。
この様にして得られためつき後の不完全鋼板を
次に圧延によつて、箔にするためには前述の様に
アルミニウム−鉄の合金を抑える必要がある。第
3図にこの合金厚みと箔への圧延時のめつき剥離
との関係を示す。合金層を7μm以下に抑えないと
めつき層が剥離し、目的のめつき被覆が得られな
い。合金層は通常純アルミニウム浴で溶融浸漬め
つきを行うと非常に厚い合金層が成長し、前述の
NOF−RFによるめつき方式でもめつき時間10秒
で合金層は20μm以上となる。
次に圧延によつて、箔にするためには前述の様に
アルミニウム−鉄の合金を抑える必要がある。第
3図にこの合金厚みと箔への圧延時のめつき剥離
との関係を示す。合金層を7μm以下に抑えないと
めつき層が剥離し、目的のめつき被覆が得られな
い。合金層は通常純アルミニウム浴で溶融浸漬め
つきを行うと非常に厚い合金層が成長し、前述の
NOF−RFによるめつき方式でもめつき時間10秒
で合金層は20μm以上となる。
従つて、めつき浴温度と浸漬時間をうまくコン
トロールして合金層を抑制することが必要であ
る。この合金層成長を抑制のためにはアルミニウ
ム浴へシリコンを10%添加することによつて、
7μm片面以下に抑制することができる。このシリ
コンの添加量は少ない方がよいが、合金層を抑制
するための最小量を添加する必要がある。通常7
%〜10%の添加が望ましい。Siの他にめつき浴に
Cu、またはBeを添加することによつても合金層
を抑制できる。
トロールして合金層を抑制することが必要であ
る。この合金層成長を抑制のためにはアルミニウ
ム浴へシリコンを10%添加することによつて、
7μm片面以下に抑制することができる。このシリ
コンの添加量は少ない方がよいが、合金層を抑制
するための最小量を添加する必要がある。通常7
%〜10%の添加が望ましい。Siの他にめつき浴に
Cu、またはBeを添加することによつても合金層
を抑制できる。
本発明ではめつき被膜としてAlをベースとす
る組成を採用するか、純アルミニウムの他にアル
ミニウム合金を用いる。合金組成としてはアルミ
ニウムに前記の合金抑制金属を添加した合金、あ
るいはアルミニウムにマグネシウムを単独、若し
くは合金抑制金属と同時に配合した合金を用いる
こともできる。
る組成を採用するか、純アルミニウムの他にアル
ミニウム合金を用いる。合金組成としてはアルミ
ニウムに前記の合金抑制金属を添加した合金、あ
るいはアルミニウムにマグネシウムを単独、若し
くは合金抑制金属と同時に配合した合金を用いる
こともできる。
この様にして製造されたアルミニウム、又はア
ルミニウム合金めつき鋼板は次に箔へ圧延する。
この圧延は通常の方法によつておこなえば良い。
めつき皮覆が均一でないと、圧延工程で板の圧延
ができない。均一でない場合は圧延に入る前に軽
くめつき層を均一化する圧延を行う必要がある。
めつき原板は通常0.2〜0.7mmの物を採用し、
100μm以下、好ましくは20〜80μmの箔に圧延さ
れる。箔は第4図に示す様な種々の形状を持つた
構造の加工をうけ、触媒として最大の効果を発揮
する様なものとする。これを渦巻き状に巻き第5
図に示す様なメタル担体とする。このメタル担体
は真空、アルゴン、ヘリウムなどの中和雰囲気、
水素、水素−窒素系ガスなどの還元性雰囲気中で
500〜1300℃の温度で拡散処理をすると、めつき
されたAlは母材中にほとんど拡散してFe−Cr−
Alの固溶体を作り、普通鋼にAlめつきした場合
にみられる鉄・アルミの金属間化合物は残存しな
い。なおこの拡散処理はハニカムを固定するため
のろう付け処理を兼ねて行うことも可能である。
Alの拡散のみを目的とした処理時間は温度との
関係で決まる。表層にアルミニウムが残らない状
態まで加熱する必要がある。従つてアルミニウム
の付着量、地鉄の成分箔への圧延量によつて加熱
時間は変えなくてはならない。温度と時間の関係
の例を第6図に示す。これは15%Cr−4.5%Alの
0.4mmの原板にAl−10%Siを40μm片面あたり被覆
したその後50μmの箔へ圧延したものの結果であ
る。
ルミニウム合金めつき鋼板は次に箔へ圧延する。
この圧延は通常の方法によつておこなえば良い。
めつき皮覆が均一でないと、圧延工程で板の圧延
ができない。均一でない場合は圧延に入る前に軽
くめつき層を均一化する圧延を行う必要がある。
めつき原板は通常0.2〜0.7mmの物を採用し、
100μm以下、好ましくは20〜80μmの箔に圧延さ
れる。箔は第4図に示す様な種々の形状を持つた
構造の加工をうけ、触媒として最大の効果を発揮
する様なものとする。これを渦巻き状に巻き第5
図に示す様なメタル担体とする。このメタル担体
は真空、アルゴン、ヘリウムなどの中和雰囲気、
水素、水素−窒素系ガスなどの還元性雰囲気中で
500〜1300℃の温度で拡散処理をすると、めつき
されたAlは母材中にほとんど拡散してFe−Cr−
Alの固溶体を作り、普通鋼にAlめつきした場合
にみられる鉄・アルミの金属間化合物は残存しな
い。なおこの拡散処理はハニカムを固定するため
のろう付け処理を兼ねて行うことも可能である。
Alの拡散のみを目的とした処理時間は温度との
関係で決まる。表層にアルミニウムが残らない状
態まで加熱する必要がある。従つてアルミニウム
の付着量、地鉄の成分箔への圧延量によつて加熱
時間は変えなくてはならない。温度と時間の関係
の例を第6図に示す。これは15%Cr−4.5%Alの
0.4mmの原板にAl−10%Siを40μm片面あたり被覆
したその後50μmの箔へ圧延したものの結果であ
る。
実施例 1
連続鋳造法によつてC=0.004%、Cr=15.0%、
Ti=0.15%、Al=4.5%その他不可避的不純物を
含む成分の鋼を製造し、熱間圧延、冷間圧延によ
つて0.4mmの板厚の帯鋼を製造しこれを脱脂、酸
洗後、ニツケルめつきを2g/m2片面当り行い、
ゼンジマー方式によつてAl−10Si溶融めつき浴
を用いてアルミニウムを45μm片面当りめつきし
冷間圧延で50μmまで圧延し箔とした。これを第
4図イに示す様なハニカム構造に加工しその後
900℃で30分加熱処理した。
Ti=0.15%、Al=4.5%その他不可避的不純物を
含む成分の鋼を製造し、熱間圧延、冷間圧延によ
つて0.4mmの板厚の帯鋼を製造しこれを脱脂、酸
洗後、ニツケルめつきを2g/m2片面当り行い、
ゼンジマー方式によつてAl−10Si溶融めつき浴
を用いてアルミニウムを45μm片面当りめつきし
冷間圧延で50μmまで圧延し箔とした。これを第
4図イに示す様なハニカム構造に加工しその後
900℃で30分加熱処理した。
この様にして得られたメタル担体を耐熱テスト
1200℃×300時間、空気中で試験したが、表面は
全く変化なく耐熱性良好であり、その上に白金、
アルミナ系触媒を担持させたものは自動車の排ガ
ス分解テストに用いたが、1000時間のテストでも
異常なかつた。
1200℃×300時間、空気中で試験したが、表面は
全く変化なく耐熱性良好であり、その上に白金、
アルミナ系触媒を担持させたものは自動車の排ガ
ス分解テストに用いたが、1000時間のテストでも
異常なかつた。
実施例 2
連続鋳造法によつてC=0.006%、Cr=17.0%、
Ti=0.15%、Al=4.0%その他不可避的不純物を
含む成分の鋼を製造し、熱間圧延、冷間圧延によ
つて0.3mmの板厚を帯鋼を製造しこれを脱脂、酸
洗後、ニツケルめつきを1g/m2片面当り行い、
ゼンジマー方式でAl−7%Si溶融めつき浴を用
いてアルミニウムを30μm片面当りめつきし冷間
圧延によつて45μmまで圧延し箔とした。これを
ハニカム構造に加工しその後850℃で20分間熱処
理した。これを担体として自動車の排気ガスの浄
化用触媒をコーテイングしたものは、1200℃の排
気ガス中で100時間のテストでも全く異常なかつ
た。比較として行つたアルミニウムめつきなしの
同成分の鋼は3時間で異常酸化を起こしテストを
中止した。
Ti=0.15%、Al=4.0%その他不可避的不純物を
含む成分の鋼を製造し、熱間圧延、冷間圧延によ
つて0.3mmの板厚を帯鋼を製造しこれを脱脂、酸
洗後、ニツケルめつきを1g/m2片面当り行い、
ゼンジマー方式でAl−7%Si溶融めつき浴を用
いてアルミニウムを30μm片面当りめつきし冷間
圧延によつて45μmまで圧延し箔とした。これを
ハニカム構造に加工しその後850℃で20分間熱処
理した。これを担体として自動車の排気ガスの浄
化用触媒をコーテイングしたものは、1200℃の排
気ガス中で100時間のテストでも全く異常なかつ
た。比較として行つたアルミニウムめつきなしの
同成分の鋼は3時間で異常酸化を起こしテストを
中止した。
(発明の効果)
本発明によれば加工性と耐熱性が優れたメタル
担体を効率良く、安価に製造することが可能とな
つた。
担体を効率良く、安価に製造することが可能とな
つた。
第1図は鋼板中のCr、及びAl含有量と耐酸化
性の関係を示す図、第2図はNiのプレめつき量
と、その表面に溶融Alめつきを行つた後のめつ
きの均一性の関係を示す図、第3図は鋼板に溶融
Alめつきを行つた際に鋼板面に形成されたFe−
Al合金層の厚みと冷間圧延後のめつき被膜の剥
離の状況の関係を示す図、第4図イ,ロ及びハ,
ニは冷間圧延で製造しためつき鋼箔の加工例を示
す図、第5図は加工箔を渦巻き状に巻いて製造し
たメタル担体を示す図、第6図はメタル担体の加
熱温度と加熱時間の例を示す図である。
性の関係を示す図、第2図はNiのプレめつき量
と、その表面に溶融Alめつきを行つた後のめつ
きの均一性の関係を示す図、第3図は鋼板に溶融
Alめつきを行つた際に鋼板面に形成されたFe−
Al合金層の厚みと冷間圧延後のめつき被膜の剥
離の状況の関係を示す図、第4図イ,ロ及びハ,
ニは冷間圧延で製造しためつき鋼箔の加工例を示
す図、第5図は加工箔を渦巻き状に巻いて製造し
たメタル担体を示す図、第6図はメタル担体の加
熱温度と加熱時間の例を示す図である。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1 重量%でC0.1%以下、 Si2.0%以下、 Mn2.0%以下、 Cr9.0%〜25.0%、 Al0.01〜6.0% を含み残部が鉄、および不可避的不純物よりなる
鋼板表面にNiを0.3〜5.0g/m2(片面当り)めつ
きし、次いで、下記の(1)式で規定する量の溶融
Al、または溶融Al合金めつきを施すとともに、
めつき時に鋼板面に形成されるAlと鉄の合金厚
みを7μm以下に抑制し、めつき後の鋼板を冷間圧
延により0.1mm以下に圧延した後、ガスとの接触
面積を大きくするための加工を行い、次いで加熱
処理することを特徴とするメタル担体の製造法。 溶融めつき目付量(μm:片面) >T×f(1780/t−Crb−2a)/G(4b+2Crm−3560
/t)…(1) T:めつき用鋼板の板厚(μm) t:圧延予定の箔の板厚(μm) Crb:めつき用鋼板のCr含有量(wt%) Crm:めつき浴中のCr含有量(wt%) a:めつき用鋼板のAl含有量(wt%) b:めつき浴中のAl含有量(wt%) f:めつき用鋼板の比重 G:めつき浴中の比重 2 重量比でC0.1%以下、 Si2.0%以下、 Mn2.0%以下、 Cr:9.0%〜25.0%、 Al:0.01〜6.0% を含み、且つ (A):合計で2.0%以下のTi、Zr、Nb、Hfの1種
又は2種以上、 (B):合計で0.01%以下のMg、Ca、Baの1種又は
2種以上、 (C):合計で0.5%以下のY、希土類元素の1種又
は2種、 (D):合計で5%以下のMo、Wの1種又は2種、 の(A)、(B)、(C)、(D)の各群のいずれか1種又は2種
以上を含み、残部が鉄、および不可避的不純物よ
りなる鋼板表面にNiを0.3〜5.0g/m2(片面当
り)めつきし、次いで、下記の(1)式で規定する量
の溶融Al、または溶融Al合金めつきを施すとと
もに、めつき時に鋼板面に形成されるAlと鉄の
合金厚みを7μm以下に抑制し、めつき後の鋼板を
冷間圧延により0.1mm以下に圧延した後、ガスと
の接触面積を大きくするための加工を行い、次い
で加熱処理することも特徴とするメタル担体の製
造法。 溶融めつき目付量(μm:片面) >T×f(1780/t−Crb−2a)/G(4b+2Crm−3560
/t)…(1) T:めつき用鋼板の板厚(μm) t:圧延予定の箔の板厚(μm) Crb:めつき用鋼板のCr含有量(wt%) Crm:めつき浴中のCr含有量(wt%) a:めつき用鋼板のAl含有量(wt%) b:めつき浴中のAl含有量(wt%) f:めつき用鋼板の比重 G:めつき浴の比重。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62185548A JPS6430653A (en) | 1987-07-27 | 1987-07-27 | Production of metallic carrier |
| DE3825247A DE3825247A1 (de) | 1987-07-27 | 1988-07-25 | Verfahren und herstellung eines metallischen katalysatortraegers und einer katalytischen komponente |
| DE3844601A DE3844601C2 (ja) | 1987-07-27 | 1988-07-25 | |
| US07/225,068 US4867811A (en) | 1987-07-27 | 1988-07-27 | Processes for production of metallic catalyst-carrier and catalytic component |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62185548A JPS6430653A (en) | 1987-07-27 | 1987-07-27 | Production of metallic carrier |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6430653A JPS6430653A (en) | 1989-02-01 |
| JPH0480746B2 true JPH0480746B2 (ja) | 1992-12-21 |
Family
ID=16172734
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62185548A Granted JPS6430653A (en) | 1987-07-27 | 1987-07-27 | Production of metallic carrier |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6430653A (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0483298U (ja) * | 1990-11-30 | 1992-07-20 | ||
| JPH06389A (ja) * | 1992-03-02 | 1994-01-11 | Nippon Steel Corp | 自動車触媒用高耐熱型メタル担体 |
| JP5062985B2 (ja) | 2004-10-21 | 2012-10-31 | 新日鉄マテリアルズ株式会社 | 加工性に優れた高Al含有鋼板及びその製造方法 |
-
1987
- 1987-07-27 JP JP62185548A patent/JPS6430653A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6430653A (en) | 1989-02-01 |
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