JPH08193258A - 熱い廃棄ガスの流れを導くための排気システムに使用される要素を形成するための方法、及び、自動車用排気システムの要素を製造するための方法 - Google Patents
熱い廃棄ガスの流れを導くための排気システムに使用される要素を形成するための方法、及び、自動車用排気システムの要素を製造するための方法Info
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- JPH08193258A JPH08193258A JP7260282A JP26028295A JPH08193258A JP H08193258 A JPH08193258 A JP H08193258A JP 7260282 A JP7260282 A JP 7260282A JP 26028295 A JP26028295 A JP 26028295A JP H08193258 A JPH08193258 A JP H08193258A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 熱い廃棄ガスを導通させる排気システムの要
素の腐食抵抗を改善し、該要素の所要肉厚を減少させる
方法を提供する。 【解決手段】 自動車用触媒コンバータの如き排気シス
テムの要素を形成する本方法においては、ステンレス鋼
の如き合金鋼のシートを選択して、上記要素を形成す
る。気体混合物を熱分解することにより、要素にアルミ
ニウムをコーティングする。気体混合物は、トリエチル
アルミニウム及びトリエチルアルミニウムの如き、アル
ミニウム含有化合物と、アルゴン、窒素及びヘリウムの
如きキャリアガスとを含む。コーティングのアルミニウ
ムを加熱し、アルミニウムを酸化させてアルミナの層を
形成するか若しくはアルミニウムを上記鋼の中に拡散す
るか、又はその両方により、排気要素を腐食から保護す
る。
素の腐食抵抗を改善し、該要素の所要肉厚を減少させる
方法を提供する。 【解決手段】 自動車用触媒コンバータの如き排気シス
テムの要素を形成する本方法においては、ステンレス鋼
の如き合金鋼のシートを選択して、上記要素を形成す
る。気体混合物を熱分解することにより、要素にアルミ
ニウムをコーティングする。気体混合物は、トリエチル
アルミニウム及びトリエチルアルミニウムの如き、アル
ミニウム含有化合物と、アルゴン、窒素及びヘリウムの
如きキャリアガスとを含む。コーティングのアルミニウ
ムを加熱し、アルミニウムを酸化させてアルミナの層を
形成するか若しくはアルミニウムを上記鋼の中に拡散す
るか、又はその両方により、排気要素を腐食から保護す
る。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、廃棄される排気ガ
スを導くように高温で作動する金属構造体に対して、コ
ーティングを付与するための方法に関する。より詳細に
は、本発明は、触媒コンバータを形成するために使用さ
れる金属基材、及び、排気パイプを、気体混合物に接触
させて、そのような構造体の露出表面にアルミニウムコ
ーティングを形成し、該アルミニウムコーティングの表
面を酸化させてアルミナを形成するか、若しくは、熱処
理して上記金属基材の中にアルミナの層を形成するか、
又は、上述のアルミナの形成及びアルミナの層の形成の
両方を行う技術に関する。
スを導くように高温で作動する金属構造体に対して、コ
ーティングを付与するための方法に関する。より詳細に
は、本発明は、触媒コンバータを形成するために使用さ
れる金属基材、及び、排気パイプを、気体混合物に接触
させて、そのような構造体の露出表面にアルミニウムコ
ーティングを形成し、該アルミニウムコーティングの表
面を酸化させてアルミナを形成するか、若しくは、熱処
理して上記金属基材の中にアルミナの層を形成するか、
又は、上述のアルミナの形成及びアルミナの層の形成の
両方を行う技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】Ｆｅ−Ｃｒ−Ａｌ合金の箔又はシートの
恒温酸化抵抗は、該合金の中のバルクアルミニウムのレ
ベルによって、大きく（ｉｎ ｌａｒｇｅ ｍｅａｓｕ
ｒｅ）制御される。上記合金は、酸化生成物がα-（Ａ
ｌ，Ｃｒ）2Ｏ3である限り、保護されると考えられる。
この酸化物が成長する成長速度は、放物線状であり、こ
れに関連する単位面積当たりの重量増加速度は、時間の
平方根に比例して減少する。上記合金の中のアルミニウ
ムのレベルが、酸化成長によって、非保護性のとげ状突
起の（ｓｐｉｎａｌ）酸化物が形成される点まで減少す
なわち欠乏すると、大幅に促進された重量増大が測定さ
れる。この挙動は、「剥離酸化（ｂｒｅａｋａｗａｙ
ｏｘｉｄａｔｉｏｎ）」と呼ばれ、そのような挙動が始
まる時間は、「剥離時間（ｂｒｅａｋａｗａｙ ｔｉｍ
ｅ）」として知られている。Ａｌ2Ｏ3のある成長速度に
おいては、剥離時間は、バルクアルミニウムのレベルを
単に増大させることにより、長くなり、これにより、臨
界的なアルミニウムの欠乏を遅らせることができる。し
かしながら、クロムの濃度にも依存するあるレベル以上
においては、上記合金は、急速に脆くなり、その結果、
加工不可能となる。２０重量％のクロム合金に関して
は、製品を加工するためのアルミニウムの上限は、概ね
５．５重量パーセントである。
恒温酸化抵抗は、該合金の中のバルクアルミニウムのレ
ベルによって、大きく（ｉｎ ｌａｒｇｅ ｍｅａｓｕ
ｒｅ）制御される。上記合金は、酸化生成物がα-（Ａ
ｌ，Ｃｒ）2Ｏ3である限り、保護されると考えられる。
この酸化物が成長する成長速度は、放物線状であり、こ
れに関連する単位面積当たりの重量増加速度は、時間の
平方根に比例して減少する。上記合金の中のアルミニウ
ムのレベルが、酸化成長によって、非保護性のとげ状突
起の（ｓｐｉｎａｌ）酸化物が形成される点まで減少す
なわち欠乏すると、大幅に促進された重量増大が測定さ
れる。この挙動は、「剥離酸化（ｂｒｅａｋａｗａｙ
ｏｘｉｄａｔｉｏｎ）」と呼ばれ、そのような挙動が始
まる時間は、「剥離時間（ｂｒｅａｋａｗａｙ ｔｉｍ
ｅ）」として知られている。Ａｌ2Ｏ3のある成長速度に
おいては、剥離時間は、バルクアルミニウムのレベルを
単に増大させることにより、長くなり、これにより、臨
界的なアルミニウムの欠乏を遅らせることができる。し
かしながら、クロムの濃度にも依存するあるレベル以上
においては、上記合金は、急速に脆くなり、その結果、
加工不可能となる。２０重量％のクロム合金に関して
は、製品を加工するためのアルミニウムの上限は、概ね
５．５重量パーセントである。
【０００３】触媒コンバータ、並びに、これに付随する
ダクト及びガス導通パイプは、必要とされる作動温度、
並びに、上記構造体に接触する気体の腐食性のために、
深刻な使用寿命の制限を受ける。触媒構造体及びガス供
給ダクトの部品をアルミニウムでコーティングし、その
後、上記アルミニウムを酸化させる方法は、上記アセン
ブリの酸化挙動を改善するための良好な方法である。し
かしながら、コアを加工する前にコーティングを行うこ
とには、潜在的な問題があり、その理由は、金属のコル
ゲーティング、ラッピング、並びに、溶接／ろう付け
が、上記コーティングを部分的に損傷させたり除去する
ことがあるからである。より良い方法は、コアを加工
し、その後、総ての内側表面をアルミニウムでコーティ
ングすることである。イオン注入、プラズマ溶射、及
び、物理蒸着の如き、最も伝統的な表面処理方法は、見
通せる（ｌｉｎｅ−ｏｆ−ｓｉｇｈｔ）条件を必要と
し、従って、上記用途には適さない。金属−有機化学蒸
着（ＭＯＣＶＤ）の如き、見通しを必要としない他の方
法は、非常に高価な設備を必要とし、その理由の一つ
は、健康に関連する予防を極めて必要とするからであ
る。
ダクト及びガス導通パイプは、必要とされる作動温度、
並びに、上記構造体に接触する気体の腐食性のために、
深刻な使用寿命の制限を受ける。触媒構造体及びガス供
給ダクトの部品をアルミニウムでコーティングし、その
後、上記アルミニウムを酸化させる方法は、上記アセン
ブリの酸化挙動を改善するための良好な方法である。し
かしながら、コアを加工する前にコーティングを行うこ
とには、潜在的な問題があり、その理由は、金属のコル
ゲーティング、ラッピング、並びに、溶接／ろう付け
が、上記コーティングを部分的に損傷させたり除去する
ことがあるからである。より良い方法は、コアを加工
し、その後、総ての内側表面をアルミニウムでコーティ
ングすることである。イオン注入、プラズマ溶射、及
び、物理蒸着の如き、最も伝統的な表面処理方法は、見
通せる（ｌｉｎｅ−ｏｆ−ｓｉｇｈｔ）条件を必要と
し、従って、上記用途には適さない。金属−有機化学蒸
着（ＭＯＣＶＤ）の如き、見通しを必要としない他の方
法は、非常に高価な設備を必要とし、その理由の一つ
は、健康に関連する予防を極めて必要とするからであ
る。
【０００４】１９９２年に発行された、「高度コーティ
ング及び表面技術（”Ａｄｖａｎｃｅｄ Ｃｏａｔｉｎ
ｇｓ ＆ Ｓｕｒｆａｃｅ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ”」
には、トリメチルアルミニウム（ＴＭＡ）又はトリエチ
ルアルミニウム（ＴＥＡ）のいずれかを、かなり低い温
度（４００°Ｃ乃至８００°Ｃ）で、水素及びアルゴン
と反応させることにより、三成分系の気体混合物を用い
た、アルミニウムコーティングの付着方法が、簡単に記
載されている。この方法は、「金属の酸化（Ｏｘｉｄａ
ｔｉｏｎ ｏｆ Ｍｅｔａｌｓ，Ｖｏｌ． ３６， ｐ
ｐ． ２６５−２８０、 Ｎｏ．３／４， １９９１）
にカブレラ外（Ａ．Ｌ． Ｃａｂｒｅｒａ ｅｔ ａ
ｌ．）によって発表された、「アルミニウム・アルキル
で形成されたコーティングによる軟鋼の酸化物保護（”
Ｏｘｉｄａｔｉｏｎ Ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ ｏｆ Ｍ
ｉｌｄ Ｓｔｅｅｌ ｂｙ Ｃｏａｔｉｎｇｓ Ｍａｄ
ｅｗｉｔｈ Ａｌｕｍｉｎｕｍ Ａｌｋｙｌｓ”）」と
題する論文に、より詳細に説明されている。
ング及び表面技術（”Ａｄｖａｎｃｅｄ Ｃｏａｔｉｎ
ｇｓ ＆ Ｓｕｒｆａｃｅ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ”」
には、トリメチルアルミニウム（ＴＭＡ）又はトリエチ
ルアルミニウム（ＴＥＡ）のいずれかを、かなり低い温
度（４００°Ｃ乃至８００°Ｃ）で、水素及びアルゴン
と反応させることにより、三成分系の気体混合物を用い
た、アルミニウムコーティングの付着方法が、簡単に記
載されている。この方法は、「金属の酸化（Ｏｘｉｄａ
ｔｉｏｎ ｏｆ Ｍｅｔａｌｓ，Ｖｏｌ． ３６， ｐ
ｐ． ２６５−２８０、 Ｎｏ．３／４， １９９１）
にカブレラ外（Ａ．Ｌ． Ｃａｂｒｅｒａ ｅｔ ａ
ｌ．）によって発表された、「アルミニウム・アルキル
で形成されたコーティングによる軟鋼の酸化物保護（”
Ｏｘｉｄａｔｉｏｎ Ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ ｏｆ Ｍ
ｉｌｄ Ｓｔｅｅｌ ｂｙ Ｃｏａｔｉｎｇｓ Ｍａｄ
ｅｗｉｔｈ Ａｌｕｍｉｎｕｍ Ａｌｋｙｌｓ”）」と
題する論文に、より詳細に説明されている。
【０００５】気体混合物として、トリエチルアルミニウ
ム又はトリメチルアルミニウムを、水素及びアルゴンと
共に使用することは、例えば、触媒構造体の如き、自動
車用排気要素の酸化抵抗、並びに、これに関連するダク
ト作業を、アルミニウム含有金属を必要とすることな
く、あるいは、含まれていたとしても、金属合金のバル
クアルミニウムのレベルを増大させることなく、改善す
るために、本発明において提案される。気体混合物を使
用することは、最初の保護アルミナコーティングが形成
される限り、排気システムに使用される要素の形成に利
益を与える。これは、アルミニウム含有ベース金属から
アルミニウムを欠乏させることなく、また、バルクアル
ミニウム合金の含有量を実施に増大することに伴う問題
を生ずることなく、アセンブリのアルミニウム含有量を
増大させることになる。また、気体混合物によるコーテ
ィングは、合金を「ウィスカー化（”ｗｈｉｓｋｅｒｉ
ｎｇ”）」する必要性、並びに、貴金属の触媒コーティ
ングを付着させる前に、アルミナのウオッシュコートを
付与する必要性を取り除く。この利点は、排気要素の全
体的な製造コストを減少させ、また、触媒の効率を改善
するために、特に重要である。
ム又はトリメチルアルミニウムを、水素及びアルゴンと
共に使用することは、例えば、触媒構造体の如き、自動
車用排気要素の酸化抵抗、並びに、これに関連するダク
ト作業を、アルミニウム含有金属を必要とすることな
く、あるいは、含まれていたとしても、金属合金のバル
クアルミニウムのレベルを増大させることなく、改善す
るために、本発明において提案される。気体混合物を使
用することは、最初の保護アルミナコーティングが形成
される限り、排気システムに使用される要素の形成に利
益を与える。これは、アルミニウム含有ベース金属から
アルミニウムを欠乏させることなく、また、バルクアル
ミニウム合金の含有量を実施に増大することに伴う問題
を生ずることなく、アセンブリのアルミニウム含有量を
増大させることになる。また、気体混合物によるコーテ
ィングは、合金を「ウィスカー化（”ｗｈｉｓｋｅｒｉ
ｎｇ”）」する必要性、並びに、貴金属の触媒コーティ
ングを付着させる前に、アルミナのウオッシュコートを
付与する必要性を取り除く。この利点は、排気要素の全
体的な製造コストを減少させ、また、触媒の効率を改善
するために、特に重要である。
【０００６】アルミナのコーティング層に対して満足す
べき厚み制御を実施することにより、酸化抵抗が改善さ
れる結果、電気的に加熱される、着火型（ｌｉｇｈｔ−
ｏｆｆ）の自動車用触媒コンバータに対して、より薄い
ゲージのベース金属をより容易に用いることができる。
このようにして形成されるアルミナコーティングは、接
着性が極めて高く、これにより、表面処理が行われずに
現在使用されている通常の５％Ａｌ合金に比較して、バ
ルクアルミニウムのレベルが低い金属合金を、酸化抵抗
を損なわずに、使用することができる。このようにする
と、製品は、より低いコストで、より容易に製造するこ
とができる。上記方法は、着火型の自動車用コンバータ
コア材料の目標厚みとされてきた、例えば、０．０３８
ｍｍ（０．００１５インチ）の公称厚みの排気要素を製
造するための、経済的な方法を提供する。
べき厚み制御を実施することにより、酸化抵抗が改善さ
れる結果、電気的に加熱される、着火型（ｌｉｇｈｔ−
ｏｆｆ）の自動車用触媒コンバータに対して、より薄い
ゲージのベース金属をより容易に用いることができる。
このようにして形成されるアルミナコーティングは、接
着性が極めて高く、これにより、表面処理が行われずに
現在使用されている通常の５％Ａｌ合金に比較して、バ
ルクアルミニウムのレベルが低い金属合金を、酸化抵抗
を損なわずに、使用することができる。このようにする
と、製品は、より低いコストで、より容易に製造するこ
とができる。上記方法は、着火型の自動車用コンバータ
コア材料の目標厚みとされてきた、例えば、０．０３８
ｍｍ（０．００１５インチ）の公称厚みの排気要素を製
造するための、経済的な方法を提供する。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】従って、本発明の目的
は、熱い廃棄ガスを導通させるための排気システムにお
いて使用される要素に関して、腐食抵抗を改善し、及び
／又は、壁厚を減少させるための方法を提供することで
あり、この方法においては、上記要素、サブアセンブ
リ、又は、アセンブリが、アルミニウムのコーティング
を受け取り、該アルミニウムは、その後反応して表面に
アルミナを形成するか、あるいは、金属基材の中へ拡散
する。
は、熱い廃棄ガスを導通させるための排気システムにお
いて使用される要素に関して、腐食抵抗を改善し、及び
／又は、壁厚を減少させるための方法を提供することで
あり、この方法においては、上記要素、サブアセンブ
リ、又は、アセンブリが、アルミニウムのコーティング
を受け取り、該アルミニウムは、その後反応して表面に
アルミナを形成するか、あるいは、金属基材の中へ拡散
する。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、熱い廃
棄ガスの流れを導くための排気システムに使用される要
素を形成するための方法が提供され、この方法は、合金
鋼（アルミニウム合金元素を含んでもよい）シートを選
択する工程と、上記選択された合金鋼のシートから排気
要素を形成する工程と、キャリアガスと、トリメチルア
ルミニウム若しくはトリエチルアルミニウム又はトリメ
チルアルミニウムとトリエチルアルミニウムの混合物で
あるのが好ましい、アルミニウム含有化合物とを含む気
体混合物を熱分解することにより、上記排気要素をアル
ミニウムでコーティングする工程と、上記コーティング
のアルミニウムを加熱し、好ましくは、上記アルミニウ
ムを酸化させ、若しくは、アルミニウムを基礎金属の中
に拡散させ、又は、そのような酸化及び拡散の両方を用
いて、上記排気要素を、腐食から保護する工程とを備え
る。
棄ガスの流れを導くための排気システムに使用される要
素を形成するための方法が提供され、この方法は、合金
鋼（アルミニウム合金元素を含んでもよい）シートを選
択する工程と、上記選択された合金鋼のシートから排気
要素を形成する工程と、キャリアガスと、トリメチルア
ルミニウム若しくはトリエチルアルミニウム又はトリメ
チルアルミニウムとトリエチルアルミニウムの混合物で
あるのが好ましい、アルミニウム含有化合物とを含む気
体混合物を熱分解することにより、上記排気要素をアル
ミニウムでコーティングする工程と、上記コーティング
のアルミニウムを加熱し、好ましくは、上記アルミニウ
ムを酸化させ、若しくは、アルミニウムを基礎金属の中
に拡散させ、又は、そのような酸化及び拡散の両方を用
いて、上記排気要素を、腐食から保護する工程とを備え
る。
【０００９】
【発明の実施の形態】本発明は、図面を参照して以下の
記載を読むことにより、より完全に理解されよう。
記載を読むことにより、より完全に理解されよう。
【００１０】図１は、従来技術の形態の触媒コンバータ
１０を示している。この触媒コンバータは、外側ラップ
を備えており、該外側ラップは、流入開口１１と、反応
チャンバ１３を通る排気ガスを流すための排出開口１２
とを有している。上記反応チャンバにおいては、複数の
多孔シート１４が、その外周部を互いに接合されて、空
気プレナムを形成している。該空気プリナムは、入口ダ
クト１６から供給される空気を受け取る。空気は、シー
ト１４の開口を通って、保持シェル２０の中のシートの
両側に位置する触媒層１８の中に入る。上記保持シェル
は、コンバータシェル２２の中に収容されている。複数
の絶縁層２４が、コンバータシェル２２とシェルの外側
ラップ２６との間でサンドイッチ状に挟まれている。シ
ェルの外側ラップは、２つの半部として形成されてお
り、これら半部は、周辺ビードの周囲で互いに接続され
ている。充填プラグ２８が、シェルの外側ラップ２６、
コンバータシェル２２、及び、適正量の触媒を装着する
ためのリテーナ２０のそれぞれ整合された開口をシール
している。触媒コンバータの各要素は、ステンレス鋼の
如きシート素材を用いて、適宜な成形操作によって形成
されている。そのようなシート素材は、合金元素とし
て、鋼の中にアルミニウムを含むことができる。
１０を示している。この触媒コンバータは、外側ラップ
を備えており、該外側ラップは、流入開口１１と、反応
チャンバ１３を通る排気ガスを流すための排出開口１２
とを有している。上記反応チャンバにおいては、複数の
多孔シート１４が、その外周部を互いに接合されて、空
気プレナムを形成している。該空気プリナムは、入口ダ
クト１６から供給される空気を受け取る。空気は、シー
ト１４の開口を通って、保持シェル２０の中のシートの
両側に位置する触媒層１８の中に入る。上記保持シェル
は、コンバータシェル２２の中に収容されている。複数
の絶縁層２４が、コンバータシェル２２とシェルの外側
ラップ２６との間でサンドイッチ状に挟まれている。シ
ェルの外側ラップは、２つの半部として形成されてお
り、これら半部は、周辺ビードの周囲で互いに接続され
ている。充填プラグ２８が、シェルの外側ラップ２６、
コンバータシェル２２、及び、適正量の触媒を装着する
ためのリテーナ２０のそれぞれ整合された開口をシール
している。触媒コンバータの各要素は、ステンレス鋼の
如きシート素材を用いて、適宜な成形操作によって形成
されている。そのようなシート素材は、合金元素とし
て、鋼の中にアルミニウムを含むことができる。
【００１１】図２は、触媒コンバータ用の周知の金属触
媒コア２１を示している。このコアは、金属基材のシー
ト素材から形成されており、図１のペレットタイプの構
造の代わりに使用される。一般に、コア２１は、金属基
材としての金属箔のシート素材から形成された、ハニカ
ム構造１９を備えている。排気ガスは、触媒コンバータ
の中で使用された場合には、ハニカム１７を通って流
れ、該ハニカムは、排気汚染物を変換する、一次反応箇
所の役割を果たす。
媒コア２１を示している。このコアは、金属基材のシー
ト素材から形成されており、図１のペレットタイプの構
造の代わりに使用される。一般に、コア２１は、金属基
材としての金属箔のシート素材から形成された、ハニカ
ム構造１９を備えている。排気ガスは、触媒コンバータ
の中で使用された場合には、ハニカム１７を通って流
れ、該ハニカムは、排気汚染物を変換する、一次反応箇
所の役割を果たす。
【００１２】本発明は、道路を走行するあるいは道路以
外を走行する乗物、並びに、芝刈り機の如きツーサイク
ル内燃機関に使用されるその他の金属触媒コンバータ、
若しくは、発電プラント、コジェネレーションユニッ
ト、食品産業及び他の静止型の装置用の金属触媒コンバ
ータに対して、等しく応用することができる。本発明は
また、熱い廃棄ガスを上述の如き金属触媒コンバータへ
供給し、あるいは、該金属触媒コンバータから排出する
ために使用されるテールパイプ又はダクト配管の如き同
類の構造に応用される。本発明は、アルミニウム含有金
属をコーティングするのに有用であることが分かること
になるが、そのようなコーティングは、アルミニウムを
含まない金属が使用される場合、あるいは、例えば、要
素の部品を構成し、アルミニウムを含まない合金を有す
る溶接及びろう付け合金が使用される場合の、アセンブ
リ及びサブアセンブリに適用することができる。
外を走行する乗物、並びに、芝刈り機の如きツーサイク
ル内燃機関に使用されるその他の金属触媒コンバータ、
若しくは、発電プラント、コジェネレーションユニッ
ト、食品産業及び他の静止型の装置用の金属触媒コンバ
ータに対して、等しく応用することができる。本発明は
また、熱い廃棄ガスを上述の如き金属触媒コンバータへ
供給し、あるいは、該金属触媒コンバータから排出する
ために使用されるテールパイプ又はダクト配管の如き同
類の構造に応用される。本発明は、アルミニウム含有金
属をコーティングするのに有用であることが分かること
になるが、そのようなコーティングは、アルミニウムを
含まない金属が使用される場合、あるいは、例えば、要
素の部品を構成し、アルミニウムを含まない合金を有す
る溶接及びろう付け合金が使用される場合の、アセンブ
リ及びサブアセンブリに適用することができる。
【００１３】本発明の方法を実施する際には、気体混合
物が重要である。アルミニウムのコーティング層は、基
本的に、アルミニウムを含む化合物から得られる。その
ようなアルミニウムを含む化合物は、トリメチルアルミ
ニウム（ＴＭＡ）、及び、トリエチルアルミニウム（Ｔ
ＥＡ）であるのが好ましい。本発明に関しては、上記ア
ルミニウムを含む化合物は、ＴＭＡ及びＴＥＡから成る
群から、あるいは、ＴＭＡ及びＴＥＡの混合物から選択
される。キャリアガスは、アルゴン、窒素及びヘリウム
の如き非反応性ガスから成る群から選択されるが、アル
ゴンであるのが好ましい。また、気体混合物の湿分を制
御するために、水素の如き乾燥ガスを用いて、上記混合
物の露点を低下させる。好ましい実施例においては、上
記気体混合物は、ＴＭＡ若しくはＴＥＡ又はＴＭＡ及び
ＴＥＡの混合物からなるアルミニウム含有化合物とアル
ゴンから成るキャリアガスと乾燥水素ガスとを含む。
物が重要である。アルミニウムのコーティング層は、基
本的に、アルミニウムを含む化合物から得られる。その
ようなアルミニウムを含む化合物は、トリメチルアルミ
ニウム（ＴＭＡ）、及び、トリエチルアルミニウム（Ｔ
ＥＡ）であるのが好ましい。本発明に関しては、上記ア
ルミニウムを含む化合物は、ＴＭＡ及びＴＥＡから成る
群から、あるいは、ＴＭＡ及びＴＥＡの混合物から選択
される。キャリアガスは、アルゴン、窒素及びヘリウム
の如き非反応性ガスから成る群から選択されるが、アル
ゴンであるのが好ましい。また、気体混合物の湿分を制
御するために、水素の如き乾燥ガスを用いて、上記混合
物の露点を低下させる。好ましい実施例においては、上
記気体混合物は、ＴＭＡ若しくはＴＥＡ又はＴＭＡ及び
ＴＥＡの混合物からなるアルミニウム含有化合物とアル
ゴンから成るキャリアガスと乾燥水素ガスとを含む。
【００１４】図３には、バッチ式プロセスに適用された
本発明の方法が示されており、上記バッチ式プロセスに
おいては、炉４０が、電気又はガス燃焼によって、４０
０°Ｃ乃至８００°Ｃの温度まで加熱される。金属触媒
コンバータの要素、アセンブリ、及び／又は、サブアセ
ンブリが、トレイ又は他の適宜なサポート構造体に装填
され、タイマ４２によって制御することのできる必要な
処理時間にわたって、炉の中に置かれる。上記タイマ
は、流量弁４４を制御するために、オペレータが使用す
ることができ、上記流量弁は、炉チャンバまで伸長する
ライン（配管）４６の中に、気体混合物を供給する。上
記気体混合物は、トリメチルアルミニウム又はトリエチ
ルアルミニウムの浴５０を有する容器８の中に形成され
る。導管ライン５２が、バブルプレート又は他の装置
に、アルゴンガスを供給し、流入するガスを浴５０と次
々に混合する。乾燥した水素５３が、弁４４の手前で、
Ａｒ及びＴＭＡ又はＴＥＡの流れに導入され、これによ
り、気体混合物が、アルミニウムコーティング及びコー
ティングされた鋼を、熱力学的に還元する。
本発明の方法が示されており、上記バッチ式プロセスに
おいては、炉４０が、電気又はガス燃焼によって、４０
０°Ｃ乃至８００°Ｃの温度まで加熱される。金属触媒
コンバータの要素、アセンブリ、及び／又は、サブアセ
ンブリが、トレイ又は他の適宜なサポート構造体に装填
され、タイマ４２によって制御することのできる必要な
処理時間にわたって、炉の中に置かれる。上記タイマ
は、流量弁４４を制御するために、オペレータが使用す
ることができ、上記流量弁は、炉チャンバまで伸長する
ライン（配管）４６の中に、気体混合物を供給する。上
記気体混合物は、トリメチルアルミニウム又はトリエチ
ルアルミニウムの浴５０を有する容器８の中に形成され
る。導管ライン５２が、バブルプレート又は他の装置
に、アルゴンガスを供給し、流入するガスを浴５０と次
々に混合する。乾燥した水素５３が、弁４４の手前で、
Ａｒ及びＴＭＡ又はＴＥＡの流れに導入され、これによ
り、気体混合物が、アルミニウムコーティング及びコー
ティングされた鋼を、熱力学的に還元する。
【００１５】浴の上方の容器の体積は、アルゴン、及
び、ＴＭＡ又はＴＥＡのための供給領域を形成する。炉
の中の排気要素が気体混合物に露呈される時間を変化さ
せ、排気要素の金属表面に付着するアルミニウムに対し
て、所望の厚みを形成する。
び、ＴＭＡ又はＴＥＡのための供給領域を形成する。炉
の中の排気要素が気体混合物に露呈される時間を変化さ
せ、排気要素の金属表面に付着するアルミニウムに対し
て、所望の厚みを形成する。
【００１６】アルミニウムコーティングが、所望の厚み
になった後に、弁４４を作動させて、気体混合物の供給
を停止させる。必要であれば、ガスを燃焼させることに
より、あるいは、弁５６を作動させて、空気又は酸素の
如き酸化ガスを外部から供給ライン５４に供給すること
により、炉の中の雰囲気を制御し、コーティングのアル
ミニウムを酸化させて、アルミナの層を形成する。
になった後に、弁４４を作動させて、気体混合物の供給
を停止させる。必要であれば、ガスを燃焼させることに
より、あるいは、弁５６を作動させて、空気又は酸素の
如き酸化ガスを外部から供給ライン５４に供給すること
により、炉の中の雰囲気を制御し、コーティングのアル
ミニウムを酸化させて、アルミナの層を形成する。
【００１７】炉４０の中でコーティングのアルミニウム
表面を酸化させる代わりに、排気要素を収容するトレイ
を、反応炉５８の中に入れることができる。上記反応炉
には、酸化ガスを供給し、アルミニウムコーティングの
表面の酸化を実行するために適した雰囲気を維持する。
バッチ式プロセスにおいて反応炉を用いることにより、
炉４０における生産速度が増大する。
表面を酸化させる代わりに、排気要素を収容するトレイ
を、反応炉５８の中に入れることができる。上記反応炉
には、酸化ガスを供給し、アルミニウムコーティングの
表面の酸化を実行するために適した雰囲気を維持する。
バッチ式プロセスにおいて反応炉を用いることにより、
炉４０における生産速度が増大する。
【００１８】コーティングのアルミニウムを加熱する工
程を用いて、上記要素が形成されることになる鋼シート
のベース金属の中にアルミニウムを拡散させることがで
きる。これは、合金の中のバルクアルミニウムのレベル
を増大させることにより、Ｆｅ−Ｃｒ又はＣｒ−Ａｌの
合金箔の恒温酸化抵抗に利益を与える。更に、上記加熱
工程は、コーティングの中のアルミニウムの酸化及び拡
散を生じさせ、要素の腐食保護を向上させる。
程を用いて、上記要素が形成されることになる鋼シート
のベース金属の中にアルミニウムを拡散させることがで
きる。これは、合金の中のバルクアルミニウムのレベル
を増大させることにより、Ｆｅ−Ｃｒ又はＣｒ−Ａｌの
合金箔の恒温酸化抵抗に利益を与える。更に、上記加熱
工程は、コーティングの中のアルミニウムの酸化及び拡
散を生じさせ、要素の腐食保護を向上させる。
【００１９】より高い生産速度に関して、図４は、上記
技術を用いて、アルミニウムの層を付着させるための連
続プロセスを示している。モータ６１によって駆動され
るベルトコンベア６０が、ベルト６２の上に置かれて、
該ベルトにより、連続的に配列された各々の炉チャンバ
６３、６４を通って搬送される、排気要素の滞留時間を
制御する。炉チャンバ６３は、開口６５を有しており、
該開口にはダクト４６が固定されており、該ダクトは、
種々の量の気体混合物を排出し、ガス燃焼、又は、電気
的な加熱により、炉チャンバ６３の中の有効雰囲気を、
４００°Ｃ及び６００°Ｃの間の温度に維持している。
上述の条件の下で、排気要素が、該要素が隔離壁６６を
通って炉チャンバ６４の中に入る前に、該排気要素の露
出面には、所望の厚みのアルミニウムが形成される。
技術を用いて、アルミニウムの層を付着させるための連
続プロセスを示している。モータ６１によって駆動され
るベルトコンベア６０が、ベルト６２の上に置かれて、
該ベルトにより、連続的に配列された各々の炉チャンバ
６３、６４を通って搬送される、排気要素の滞留時間を
制御する。炉チャンバ６３は、開口６５を有しており、
該開口にはダクト４６が固定されており、該ダクトは、
種々の量の気体混合物を排出し、ガス燃焼、又は、電気
的な加熱により、炉チャンバ６３の中の有効雰囲気を、
４００°Ｃ及び６００°Ｃの間の温度に維持している。
上述の条件の下で、排気要素が、該要素が隔離壁６６を
通って炉チャンバ６４の中に入る前に、該排気要素の露
出面には、所望の厚みのアルミニウムが形成される。
【００２０】炉チャンバ６４は、アルミニウムを酸化及
び／又は拡散させるために必要な加熱を提供する。例え
ば、炉チャンバ６４には、大気、あるいは、導管６７を
通る他の酸化ガス源によって供給することのできる、酸
化雰囲気を維持することができる。
び／又は拡散させるために必要な加熱を提供する。例え
ば、炉チャンバ６４には、大気、あるいは、導管６７を
通る他の酸化ガス源によって供給することのできる、酸
化雰囲気を維持することができる。
【００２１】本発明の方法は、アルミニウム化合物を含
む気体混合物を導入する前に、あるいは、該気体混合物
の存在下で、要素を加熱することを意図している。例え
ば、要素は、炉の中で予備加熱するか、気体混合物の存
在下で加熱することができる。加熱は、抵抗加熱とする
ことができ、例えば、電線を用いて、触媒コンバータの
コアの如き排気要素を電気的に加熱することができる。
む気体混合物を導入する前に、あるいは、該気体混合物
の存在下で、要素を加熱することを意図している。例え
ば、要素は、炉の中で予備加熱するか、気体混合物の存
在下で加熱することができる。加熱は、抵抗加熱とする
ことができ、例えば、電線を用いて、触媒コンバータの
コアの如き排気要素を電気的に加熱することができる。
【００２２】排気要素にコーティングを付与するため
の、図５に示す更に改善された形態の装置を提供するこ
とも、本発明の範囲内である。完全に組み立てられた触
媒コンバータのアセンブリ又は触媒コンバータのサブア
センブリまで伸長するテールパイプ又はダクトの如きダ
クトが、参照符号７０によってその全体が示されてい
る。ダクト７０は、ヘッダ７１に接続されており、該ヘ
ッダは、４００°Ｃ乃至８００°Ｃの範囲の温度の熱ガ
スの流れを、ダクト７２から受け取る。上記ヘッダはま
た、開口を有しており、該開口には、図３に関して上に
説明した気体混合物を排出するためのダクト４６が接続
されている。また、ヘッダは、ラインすなわち配管７３
の中の空気の如き、酸化ガスを受け取ることができ、上
記ラインは、ヘッダからのガスに接触する露出面に対し
て、所望の厚みのアルミニウムコーティングが付与され
た後にだけ、酸化ガスを供給するように作動される弁７
４によって制御されている。
の、図５に示す更に改善された形態の装置を提供するこ
とも、本発明の範囲内である。完全に組み立てられた触
媒コンバータのアセンブリ又は触媒コンバータのサブア
センブリまで伸長するテールパイプ又はダクトの如きダ
クトが、参照符号７０によってその全体が示されてい
る。ダクト７０は、ヘッダ７１に接続されており、該ヘ
ッダは、４００°Ｃ乃至８００°Ｃの範囲の温度の熱ガ
スの流れを、ダクト７２から受け取る。上記ヘッダはま
た、開口を有しており、該開口には、図３に関して上に
説明した気体混合物を排出するためのダクト４６が接続
されている。また、ヘッダは、ラインすなわち配管７３
の中の空気の如き、酸化ガスを受け取ることができ、上
記ラインは、ヘッダからのガスに接触する露出面に対し
て、所望の厚みのアルミニウムコーティングが付与され
た後にだけ、酸化ガスを供給するように作動される弁７
４によって制御されている。
【００２３】本発明の方法は、機器の元々の製造者が、
新しい要素を製造する場合、あるいは、使用された機器
を改造する場合に、適している。本明細書においては、
触媒コンバータを例として説明したが、本方法は、テー
ルパイプ、マフラー、排気マニホールド及びパイプ、産
業用排気ガスの煙突、触媒コンバータの部品の如き、種
々の熱い廃棄ガス用の要素に使用されることを意図して
いる。
新しい要素を製造する場合、あるいは、使用された機器
を改造する場合に、適している。本明細書においては、
触媒コンバータを例として説明したが、本方法は、テー
ルパイプ、マフラー、排気マニホールド及びパイプ、産
業用排気ガスの煙突、触媒コンバータの部品の如き、種
々の熱い廃棄ガス用の要素に使用されることを意図して
いる。
【００２４】種々の図面に示す好ましい実施例に関して
本発明を説明したが、本発明の範囲から逸脱することな
く、他の同様な実施例を用いたり、あるいは、上に説明
した実施例に変更又は追加を行って、本発明と同様の機
能を果たすことができることは、理解する必要がある。
従って、本発明は、いずれかの実施例に限定されるもの
ではなく、請求の範囲の記載にしたがって解釈されるべ
きものである。
本発明を説明したが、本発明の範囲から逸脱することな
く、他の同様な実施例を用いたり、あるいは、上に説明
した実施例に変更又は追加を行って、本発明と同様の機
能を果たすことができることは、理解する必要がある。
従って、本発明は、いずれかの実施例に限定されるもの
ではなく、請求の範囲の記載にしたがって解釈されるべ
きものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】自動車用内燃機関の触媒コンバータの周知の構
造を一部断面で示す斜視図である。
造を一部断面で示す斜視図である。
【図２】触媒コンバータ用の周知の金属触媒コアの斜視
図である。
図である。
【図３】バッチ式のプロセスに応用された場合の本発明
の方法を概略的に示すブロックダイアグラムである。
の方法を概略的に示すブロックダイアグラムである。
【図４】本発明の方法を実施するための連続プロセスを
一部断面で示す立面図である。
一部断面で示す立面図である。
【図５】本発明の方法を実施するためのヘッダ装置の概
略図である。
略図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 アイバン・アンダース・フランソン アメリカ合衆国ペンシルバニア州16056, サクソンバーグ，メイン・ストリート 214，ピー・オー・ボックス 507 (72)発明者 ドミニク・アルフレッド・ソレース アメリカ合衆国ペンシルバニア州16055, サーバー，ディアー・リッジ・ロード 301
Claims (19)
- 【請求項１】 熱い廃棄ガスの流れを導くための排気シ
ステムに使用される要素を形成するための方法であっ
て、 合金鋼のシートを選択する選択工程と、 前記選択された合金鋼のシートから排気要素を形成する
形成工程と、 アルミニウム含有化合物及びキャリアガスを含む気体混
合物を熱分解することにより、前記排気要素をアルミニ
ウムでコーティングするコーティング工程と、 前記コーティングのアルミニウムを加熱して、前記排気
要素を、腐食から保護する加熱工程とを備えることを特
徴とする方法。 - 【請求項２】 請求項１の方法において、前記加熱工程
が、前記コーティングのアルミニウムを酸化させて、前
記要素にアルミナの層を形成することを特徴とする方
法。 - 【請求項３】 請求項２の方法において、前記アルミニ
ウムを酸化させる工程が、アルミニウムコーティングが
付着された前記排気要素を、前記コーティングの表面を
酸化させるに十分な温度にある酸化雰囲気を有する炉の
中に導入する工程を含むことを特徴とする方法。 - 【請求項４】 請求項１の方法において、前記加熱工程
が、前記要素のベース金属シートの中にアルミニウムを
拡散させることを特徴とする方法。 - 【請求項５】 請求項４の方法において、前記アルミニ
ウムコーティングを加熱してアルミニウムを酸化させ、
これにより、アルミナの層を形成する工程を更に備える
ことを特徴とする方法。 - 【請求項６】 請求項１の方法において、炉のチャンバ
の外側で、気体混合物を形成し、その後、該気体混合物
を炉に導入し、前記気体混合物を反応させて前記排気要
素の金属表面にアルミニウムを付着させるに十分な温度
に維持された前記排気要素に接触させる工程を更に備え
ることを特徴とする方法。 - 【請求項７】 請求項１の方法において、前記コーティ
ング工程が、前記排気要素を炉の中に導入し、前記排気
要素にアルミニウムをコーティングするように、前記炉
の中の雰囲気及び温度を制御する工程を含むことを特徴
とする方法。 - 【請求項８】 請求項１の方法において、前記アルミニ
ウム含有化合物が、トリメチルアルミニウムと、トリエ
チルアルミニウムと、トリメチルアルミニウム及びトリ
エチルアルミニウムの混合物とから成る群から選択され
ることを特徴とする方法。 - 【請求項９】 請求項１の方法において、前記キャリア
ガスが、アルゴンと、窒素と、ヘリウムとから成る群か
ら選択されることを特徴とする方法。 - 【請求項１０】 請求項１の方法において、前記気体混
合物が、乾燥ガスを更に含むことを特徴とする方法。 - 【請求項１１】 請求項１の方法において、前記コーテ
ィング工程が、４００°Ｃと８００°Ｃとの間の温度の
雰囲気中で実行されることを特徴とする方法。 - 【請求項１２】 請求項１の方法において、前記合金シ
ートが、アルミニウム合金元素を含むことを特徴とする
方法。 - 【請求項１３】 請求項１の方法において、前記合金の
シート金属が、ステンレス鋼からなることを特徴とする
方法。 - 【請求項１４】 請求項１の方法において、前記排気要
素が、自動車の排気システムの一部を構成することを特
徴とする方法。 - 【請求項１５】 請求項１の方法において、前記排気要
素を、コーティングチャンバ及び酸化チャンバを有する
端部開放型の炉の中に、連続的に搬送する工程を更に備
えることを特徴とする方法。 - 【請求項１６】 請求項１の方法において、前記排気要
素をコーティングする前記工程、並びに、前記コーティ
ングのアルミニウムを酸化させる前記工程に関して、前
記気体混合物を前記排気要素に通して流す工程を更に備
えることを特徴とする方法。 - 【請求項１７】 請求項１の方法において、前記排気要
素が、加工された触媒コンバータのサブアセンブリを備
え、該サブアセンブリが、外側のシールドハウジング用
及び触媒コンバータのサポート用の部材を有することを
特徴とする方法。 - 【請求項１８】 請求項１の方法において、前記排気要
素が、触媒コンバータのコアを電気的に加熱するための
電線を有する触媒コンバータを備え、当該方法が更に、
前記電線を用いて、前記気体混合物を分解するに十分な
温度まで、前記電気的なコアを加熱する工程を備えるこ
とを特徴とする方法。 - 【請求項１９】 自動車用の排気システム要素を製造す
るための方法であって、 シート又はストリップの形態のアルミニウム含有鋼を選
択する工程と、 前記鋼から排気要素を形成する工程
と、 トリメチルアルミニウム、トリエチルアルミニウム及び
これらの混合物からなる群から選択されたアルミニウム
含有化合物と、アルゴン、窒素、ヘリウム及び乾燥ガス
から成る群から選択されたキャリアガスとを含む気体混
合物を熱分解することにより、前記排気要素にアルミニ
ウムをコーティングする工程と、 前記コーティングのアルミニウムを加熱し、前記コーテ
ィングのアルミニウムを酸化させて前記排気要素にアル
ミナの層を形成することにより、若しくは、アルミニウ
ムを前記鋼の中に拡散させることにより、又は、前記ア
ルミナの層の形成及び前記アルミニウムの拡散の両方に
より、前記排気要素を腐食から保護する工程とを備える
ことを特徴とする方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US31920594A | 1994-10-06 | 1994-10-06 | |
| US319205 | 1994-10-06 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08193258A true JPH08193258A (ja) | 1996-07-30 |
Family
ID=23241291
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7260282A Pending JPH08193258A (ja) | 1994-10-06 | 1995-10-06 | 熱い廃棄ガスの流れを導くための排気システムに使用される要素を形成するための方法、及び、自動車用排気システムの要素を製造するための方法 |
Country Status (15)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP0705914A1 (ja) |
| JP (1) | JPH08193258A (ja) |
| KR (1) | KR960013447A (ja) |
| CN (1) | CN1128300A (ja) |
| AU (1) | AU3060795A (ja) |
| BR (1) | BR9504271A (ja) |
| CA (1) | CA2157741A1 (ja) |
| CZ (1) | CZ259895A3 (ja) |
| FI (1) | FI954733L (ja) |
| MX (1) | MX9504152A (ja) |
| NO (1) | NO953920L (ja) |
| PL (1) | PL310844A1 (ja) |
| SG (1) | SG34277A1 (ja) |
| TR (1) | TR199501218A2 (ja) |
| ZA (1) | ZA957647B (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2022535145A (ja) * | 2019-06-08 | 2022-08-04 | アプライド マテリアルズ インコーポレイテッド | 耐薬品性を有する表面を備えたｒｆ構成要素 |
| KR20230052220A (ko) | 2021-10-12 | 2023-04-19 | 도쿄엘렉트론가부시키가이샤 | 처리 방법 |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE10050009A1 (de) * | 2000-10-10 | 2002-04-18 | Forschungszentrum Juelich Gmbh | Keramischer Werkstoff als Korrosionsschutz |
| US6855212B2 (en) * | 2002-02-15 | 2005-02-15 | Honeywell International Inc. | Elevated temperature oxidation protection coatings for titanium alloys and methods of preparing the same |
| CN100449033C (zh) * | 2006-03-22 | 2009-01-07 | 浙江达峰汽车技术有限公司 | 一种金属材料的预处理工艺 |
| CN102471882A (zh) * | 2009-07-31 | 2012-05-23 | 阿克佐诺贝尔化学国际公司 | 制备涂覆基材的方法、涂覆的基材及其用途 |
| CN110004425B (zh) * | 2019-04-12 | 2020-05-15 | 肇庆市科润真空设备有限公司 | 卷绕式离子增强型磁控光学氧化硅镀膜装置及方法 |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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