JPH0970545A - メタル担体の製造法 - Google Patents
メタル担体の製造法Info
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- JPH0970545A JPH0970545A JP7226864A JP22686495A JPH0970545A JP H0970545 A JPH0970545 A JP H0970545A JP 7226864 A JP7226864 A JP 7226864A JP 22686495 A JP22686495 A JP 22686495A JP H0970545 A JPH0970545 A JP H0970545A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 本発明は、金属素材、箔の表面性状、ハニカ
ム接合方法によらず適用可能なメタル担体と触媒担持用
スラリーとの密着性を改善する表面処理技術を提供す
る。 【解決手段】 内燃機関排気ガス浄化装置に使用される
メタル担体の製造に際し、ハニカム構造を成形した後、
担体をSiO2 −CrO3 水溶液に浸漬処理し、乾燥さ
せた後に、触媒担持用スラリーを塗布することを特徴と
するメタル担体の製造法。さらに担体をSiO2 −Cr
O3 にHF、HNO3 の一種または二種を含有させると
さらに効果的である。この際、SiO2 −CrO3 の比
率は0.1〜10、HFは1〜15g/l、HNO3 は
3〜20g/lが好適である。浸漬条件は、水溶液温度
60〜100℃、浸漬時間3秒以上が良い。浸漬処理と
同時に超音波振動を印加するとさらに効果的である。
ム接合方法によらず適用可能なメタル担体と触媒担持用
スラリーとの密着性を改善する表面処理技術を提供す
る。 【解決手段】 内燃機関排気ガス浄化装置に使用される
メタル担体の製造に際し、ハニカム構造を成形した後、
担体をSiO2 −CrO3 水溶液に浸漬処理し、乾燥さ
せた後に、触媒担持用スラリーを塗布することを特徴と
するメタル担体の製造法。さらに担体をSiO2 −Cr
O3 にHF、HNO3 の一種または二種を含有させると
さらに効果的である。この際、SiO2 −CrO3 の比
率は0.1〜10、HFは1〜15g/l、HNO3 は
3〜20g/lが好適である。浸漬条件は、水溶液温度
60〜100℃、浸漬時間3秒以上が良い。浸漬処理と
同時に超音波振動を印加するとさらに効果的である。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は自動車等に主として
用いられる内燃機関において、その排気ガス中から、N
OX,SOX,HCなどの有害物を削減する用途に適用
される触媒を担持するメタル担体の製造法にかかわる。
用いられる内燃機関において、その排気ガス中から、N
OX,SOX,HCなどの有害物を削減する用途に適用
される触媒を担持するメタル担体の製造法にかかわる。
【0002】
【従来の技術】メタル担体は、耐熱性ステンレス鋼平箔
と同波箔とを重ねて巻回しハニカム構造とし、このハニ
カム構造を外筒に挿入固定して構成される。このメタル
担体を構成するハニカム体表面には、触媒担持用のスラ
リーが被覆される。
と同波箔とを重ねて巻回しハニカム構造とし、このハニ
カム構造を外筒に挿入固定して構成される。このメタル
担体を構成するハニカム体表面には、触媒担持用のスラ
リーが被覆される。
【0003】ステンレス鋼の箔を利用したこのメタル担
体は、従来その分野で使用されているセラミック担体よ
り、小形、低熱容量、低背圧などの長所を有するため、
需要が伸びつつある。メタル担体を低価格に抑えるた
め、素材成分、ハニカム接合技術、触媒担持用スラリー
成分等で技術改善がなされている。一方、金属表面とス
ラリーとの密着性についてはさらに改善されることが望
まれている。
体は、従来その分野で使用されているセラミック担体よ
り、小形、低熱容量、低背圧などの長所を有するため、
需要が伸びつつある。メタル担体を低価格に抑えるた
め、素材成分、ハニカム接合技術、触媒担持用スラリー
成分等で技術改善がなされている。一方、金属表面とス
ラリーとの密着性についてはさらに改善されることが望
まれている。
【0004】金属とスラリーとの密着性は元来劣性であ
るが、それを実用レベルまで向上させる技術はこれまで
に多く提案されている。例えば、金属母材に希土類金属
を添加する技術として「メタル担体用ステンレス箔」
(特開平4−128343号公報)金属箔表面に希土類
金属を付着させる技術として「排気ガス浄化用触媒」
(特開平1−15139号公報)などである。しかし、
これらはいずれもメタル担体の素材に対して、ハニカム
成型以前に施される施策であるため、例えば、特開平4
−94868号公報で「メタル担体のロウ付け方法」と
して提案されているような、メタル担体を製造する上で
重要な工程であるハニカム接合時に採用されるロウ付け
方法や工程に悪影響を及ぼしたり、例えば、特開平5−
131147号公報で「メタル担体の製造方法」として
提案されているような、高温での金属拡散を利用する拡
散接合の完全達成に悪影響を及ぼす。また、これら接着
条件に選択性を来し、経済的に不都合を生ずることがあ
る。
るが、それを実用レベルまで向上させる技術はこれまで
に多く提案されている。例えば、金属母材に希土類金属
を添加する技術として「メタル担体用ステンレス箔」
(特開平4−128343号公報)金属箔表面に希土類
金属を付着させる技術として「排気ガス浄化用触媒」
(特開平1−15139号公報)などである。しかし、
これらはいずれもメタル担体の素材に対して、ハニカム
成型以前に施される施策であるため、例えば、特開平4
−94868号公報で「メタル担体のロウ付け方法」と
して提案されているような、メタル担体を製造する上で
重要な工程であるハニカム接合時に採用されるロウ付け
方法や工程に悪影響を及ぼしたり、例えば、特開平5−
131147号公報で「メタル担体の製造方法」として
提案されているような、高温での金属拡散を利用する拡
散接合の完全達成に悪影響を及ぼす。また、これら接着
条件に選択性を来し、経済的に不都合を生ずることがあ
る。
【0005】また、ハニカム成型後処理する方法とし
て、アルミナを主成分とするプレコート層を700℃以
上、融点以下の温度で加熱処理して固着させる方法とし
て「排ガス浄化触媒用メタル担体」(特開平5−131
149号公報)も提案されているが処理の困難性、非経
済性は否めない。
て、アルミナを主成分とするプレコート層を700℃以
上、融点以下の温度で加熱処理して固着させる方法とし
て「排ガス浄化触媒用メタル担体」(特開平5−131
149号公報)も提案されているが処理の困難性、非経
済性は否めない。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】そこで本発明は、ハニ
カム成型の後、その表面とスラリーとの密着性を向上さ
せるメタル担体の製造法を提供することを目的とする。
カム成型の後、その表面とスラリーとの密着性を向上さ
せるメタル担体の製造法を提供することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明は、内燃機関排ガ
ス用浄化装置に使用されるメタル担体の製造に際し、ハ
ニカム構造に成型した後、担体をSiO2 −CrO3 水
溶液に浸漬処理し、乾燥させた後に、触媒担持用スラリ
ーを塗布することを特徴とするメタル担体の製造法であ
る。前記SiO2 −CrO3 水溶液は、SiO2 /Cr
O3 の比率として0.1〜10にすることが好適であ
る。また、前記SiO2 −CrO3 水溶液に、必要に応
じて、HF,HNO3 の一種または二種を含有させると
よい。その際に、HFは1〜15g/l(リットル)、
HNO3 は3〜20g/l(リットル)の含有量とする
ことが好適である。そして、前記水溶液中にメタル担体
を浸漬処理する条件としては、水溶液の温度を60〜1
00℃、浸漬処理時間を3秒以上にすることが好まし
い。
ス用浄化装置に使用されるメタル担体の製造に際し、ハ
ニカム構造に成型した後、担体をSiO2 −CrO3 水
溶液に浸漬処理し、乾燥させた後に、触媒担持用スラリ
ーを塗布することを特徴とするメタル担体の製造法であ
る。前記SiO2 −CrO3 水溶液は、SiO2 /Cr
O3 の比率として0.1〜10にすることが好適であ
る。また、前記SiO2 −CrO3 水溶液に、必要に応
じて、HF,HNO3 の一種または二種を含有させると
よい。その際に、HFは1〜15g/l(リットル)、
HNO3 は3〜20g/l(リットル)の含有量とする
ことが好適である。そして、前記水溶液中にメタル担体
を浸漬処理する条件としては、水溶液の温度を60〜1
00℃、浸漬処理時間を3秒以上にすることが好まし
い。
【0008】さらには、前記水溶液中にメタル担体を浸
漬処理する際に、超音波振動を印加することが好まし
い。そして、前記のような浸漬処理を施した後にハニカ
ム構造体金属表面上のCr付着量が11〜2200mg/
m2 、Si付着量が10〜2000mg/m2 であること
が好ましい。
漬処理する際に、超音波振動を印加することが好まし
い。そして、前記のような浸漬処理を施した後にハニカ
ム構造体金属表面上のCr付着量が11〜2200mg/
m2 、Si付着量が10〜2000mg/m2 であること
が好ましい。
【0009】
【発明の実施の形態】内燃機関の排ガス用触媒装置に利
用されるメタル担体は、自動車等の動力機に搭載された
後、排気ガスによる加熱・冷却の繰り返しや、排ガスか
らの衝撃波、走行による機械的振動による剥脱に耐える
ことが必須である。
用されるメタル担体は、自動車等の動力機に搭載された
後、排気ガスによる加熱・冷却の繰り返しや、排ガスか
らの衝撃波、走行による機械的振動による剥脱に耐える
ことが必須である。
【0010】セラミックスを担持基体にするセラミック
ス担体は、セラミックス本体にアルミナスラリーを反応
させるという、いわば同質物質同士の接着であるから密
着性の確保は容易であるが、メタル担体は金属とアルミ
ナという異質物質の接合を基本にしているため、接着性
に問題を生じやすい。
ス担体は、セラミックス本体にアルミナスラリーを反応
させるという、いわば同質物質同士の接着であるから密
着性の確保は容易であるが、メタル担体は金属とアルミ
ナという異質物質の接合を基本にしているため、接着性
に問題を生じやすい。
【0011】発明者等の研究によると、密着力を減じる
のは、鋼組成に起因した表面皮膜の性状、ハニカム担体
を製造する場合の雰囲気、温度、時間などの加熱条件、
接合工程で使用される薬剤による表面変質などが原因に
なる場合が多かった。これら表面変質が、γ−AL2 O
3 を主成分とするスラリーとの親和力を低下させたり、
甚だしい場合は、スラリーそのものがメタル担体の表面
になじまない、すなわち濡れない挙動さえ認められた。
のは、鋼組成に起因した表面皮膜の性状、ハニカム担体
を製造する場合の雰囲気、温度、時間などの加熱条件、
接合工程で使用される薬剤による表面変質などが原因に
なる場合が多かった。これら表面変質が、γ−AL2 O
3 を主成分とするスラリーとの親和力を低下させたり、
甚だしい場合は、スラリーそのものがメタル担体の表面
になじまない、すなわち濡れない挙動さえ認められた。
【0012】そこで、SiO2 −CrO3 水溶液で浸漬
処理する場合の水溶液の採用条件とスラリー密着性向上
効果の関係について種々調査した結果、次のことが明ら
かになった。まず、SiO2 とCrO3 の両者が共存す
ることが必須であった。いずれか片方のみを含む水溶液
で浸漬処理してもスラリー密着性向上効果はほとんど認
められない。SiO2 、CrO3 両者が一定の比率範囲
で存在することによってスラリー密着性の改善により効
果のあることが分かった。すなわちSiO2 が少なす
ぎ、SiO2 /CrO3 において比率が0.1未満では
スラリー密着性は顕著に改善されなかった。また、Si
O2 が多すぎ、上記比率が10を超えてもその効果が低
下した。
処理する場合の水溶液の採用条件とスラリー密着性向上
効果の関係について種々調査した結果、次のことが明ら
かになった。まず、SiO2 とCrO3 の両者が共存す
ることが必須であった。いずれか片方のみを含む水溶液
で浸漬処理してもスラリー密着性向上効果はほとんど認
められない。SiO2 、CrO3 両者が一定の比率範囲
で存在することによってスラリー密着性の改善により効
果のあることが分かった。すなわちSiO2 が少なす
ぎ、SiO2 /CrO3 において比率が0.1未満では
スラリー密着性は顕著に改善されなかった。また、Si
O2 が多すぎ、上記比率が10を超えてもその効果が低
下した。
【0013】前記SiO2 −CrO3 水溶液において、
ステンレス鋼箔の組成によってはさらにHF若しくはH
NO3 を添加すると、処理の時間を短縮したり、スラリ
ー密着性能をさらに向上させる効果が得られる。いずれ
の酸も、浸漬時の表面洗浄反応や粗度を高める面で効果
があるものと思われる。HFは添加量が15g/lを超
すと反応が強すぎたり、残留酸が多くなる影響でスラリ
ー密着性能が逆に低下する。一方1g/l未満ではその
効果が少ない。また、HNO3 は20g/lを超すと反
応が強すぎたり、残留酸が多くなる影響でスラリー密着
性能が逆に低下する。一方3g/l未満ではその効果が
少ない。
ステンレス鋼箔の組成によってはさらにHF若しくはH
NO3 を添加すると、処理の時間を短縮したり、スラリ
ー密着性能をさらに向上させる効果が得られる。いずれ
の酸も、浸漬時の表面洗浄反応や粗度を高める面で効果
があるものと思われる。HFは添加量が15g/lを超
すと反応が強すぎたり、残留酸が多くなる影響でスラリ
ー密着性能が逆に低下する。一方1g/l未満ではその
効果が少ない。また、HNO3 は20g/lを超すと反
応が強すぎたり、残留酸が多くなる影響でスラリー密着
性能が逆に低下する。一方3g/l未満ではその効果が
少ない。
【0014】前記水溶液の浸漬処理条件については、ま
ず、水溶液の温度は60℃未満ではスラリー密着性の改
善効果がほとんどなかった。しかし、100℃を超える
と、水溶液内の沸騰現象に起因すると思われる浸漬処理
効果のばらつきが認められた。
ず、水溶液の温度は60℃未満ではスラリー密着性の改
善効果がほとんどなかった。しかし、100℃を超える
と、水溶液内の沸騰現象に起因すると思われる浸漬処理
効果のばらつきが認められた。
【0015】浸漬処理によって表面に付着するSi,C
rの付着量も適正範囲に管理することが好ましい。Si
が10mg/m2 未満、もしくはCrが11mg/m2 未満
ではスラリーの密着性の好適な改善はなされなかった。
また、Siが2000mg/m2 を超え、もしくはCrが
2200mg/m2 を超えても密着性の改善効果は飽和
し、経済性の観点からそれ以上付着させることは無意味
であった。
rの付着量も適正範囲に管理することが好ましい。Si
が10mg/m2 未満、もしくはCrが11mg/m2 未満
ではスラリーの密着性の好適な改善はなされなかった。
また、Siが2000mg/m2 を超え、もしくはCrが
2200mg/m2 を超えても密着性の改善効果は飽和
し、経済性の観点からそれ以上付着させることは無意味
であった。
【0016】浸漬処理を超音波を印加しながら実施する
と、印加しない場合に比べてスラリーの密着性を改善す
る効果が大きい。これは、SiO2 −CrO3 処理の反
応が超音波によって促進されるためと思われる。
と、印加しない場合に比べてスラリーの密着性を改善す
る効果が大きい。これは、SiO2 −CrO3 処理の反
応が超音波によって促進されるためと思われる。
【0017】以上述べたように、本発明の製造法によっ
てメタル担体とスラリーとの密着性が向上するメカニズ
ムは、処理溶液中で超音波による振動が印加される環境
の中で、処理溶液がハニカム表面に付着したごく薄い皮
膜を化学反応によって排除したり、やはり表面に吸着し
たガス薄膜を排除することでスラリー自体のハニカム表
面でのコロイド凝集反応を促進すること、処理によって
表面に希薄に生成する含Siクロメート層が適度な吸水
性を有するため、スラリーがハニカム表面に物理的に濡
れる現象を高めることなどが考えられる。
てメタル担体とスラリーとの密着性が向上するメカニズ
ムは、処理溶液中で超音波による振動が印加される環境
の中で、処理溶液がハニカム表面に付着したごく薄い皮
膜を化学反応によって排除したり、やはり表面に吸着し
たガス薄膜を排除することでスラリー自体のハニカム表
面でのコロイド凝集反応を促進すること、処理によって
表面に希薄に生成する含Siクロメート層が適度な吸水
性を有するため、スラリーがハニカム表面に物理的に濡
れる現象を高めることなどが考えられる。
【0018】
【発明の実施の形態】液相接合法によって製造したフェ
ライト系ステンレス箔製メタル担体の表面を表1の条件
で浸漬処理し、ついでγ−Al2 O3 を主成分としたス
ラリーを塗布した。その後、500℃で60分間焼成
し、密着力を調査した。
ライト系ステンレス箔製メタル担体の表面を表1の条件
で浸漬処理し、ついでγ−Al2 O3 を主成分としたス
ラリーを塗布した。その後、500℃で60分間焼成
し、密着力を調査した。
【0019】密着試験方法は、ハニカム端面から7kg/
cm2 の圧縮空気を吹き付けてスラリーの剥脱状況を顕微
鏡で観察調査した。剥脱状況の判定は以下の通りとし
た。 ◎:全く剥脱無し ○:極僅かな剥脱が認められるのみでほとんど剥脱なし △:かなりの剥脱あり ×:非常に剥脱あり その調査結果を浸漬条件と共に表1に示す。この表より
明らかなように、浸漬処理を施さない従来の方法で製作
したメタル担体(No.20)と比較して、本発明によ
るものはスラリー密着性が大幅に改善された。なお、通
常の方法で触媒を担持した後、排ガス浄化能を測定した
が、本発明品の浄化能は従来品の浄化能と差はなかっ
た。
cm2 の圧縮空気を吹き付けてスラリーの剥脱状況を顕微
鏡で観察調査した。剥脱状況の判定は以下の通りとし
た。 ◎:全く剥脱無し ○:極僅かな剥脱が認められるのみでほとんど剥脱なし △:かなりの剥脱あり ×:非常に剥脱あり その調査結果を浸漬条件と共に表1に示す。この表より
明らかなように、浸漬処理を施さない従来の方法で製作
したメタル担体(No.20)と比較して、本発明によ
るものはスラリー密着性が大幅に改善された。なお、通
常の方法で触媒を担持した後、排ガス浄化能を測定した
が、本発明品の浄化能は従来品の浄化能と差はなかっ
た。
【0020】
【表1】
【0021】
【発明の効果】本発明は詳記したように、内燃機関の排
気ガス浄化触媒装置に使用されるメタル担体の製造法に
おいて、触媒担持用メタル担体をSiO2 −CrO3 水
溶液で浸漬処理することにより、メタル担体とアルミナ
スラリ−との密着性を恒常的に改善することができる。
そのため、排気ガス改善装置技術のうち、ステンレス鋼
成分、ハニカム接合技術、スラリー組成などの分野でコ
スト削減、品質改善、生産性向上などの目的で様々に試
みられる施策の選択幅を拡大させることができ、その技
術的効果、経済的効果は極めて大きい。
気ガス浄化触媒装置に使用されるメタル担体の製造法に
おいて、触媒担持用メタル担体をSiO2 −CrO3 水
溶液で浸漬処理することにより、メタル担体とアルミナ
スラリ−との密着性を恒常的に改善することができる。
そのため、排気ガス改善装置技術のうち、ステンレス鋼
成分、ハニカム接合技術、スラリー組成などの分野でコ
スト削減、品質改善、生産性向上などの目的で様々に試
みられる施策の選択幅を拡大させることができ、その技
術的効果、経済的効果は極めて大きい。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 岡田 秀彌 東京都中央区日本橋1−15−1 日本パー カライジング株式会社内 (72)発明者 深谷 益啓 千葉県富津市新富20−1 新日本製鐵株式 会社技術開発本部内 (72)発明者 山中 幹雄 千葉県富津市新富20−1 新日本製鐵株式 会社技術開発本部内
Claims (7)
- 【請求項1】 内燃機関排気ガス浄化装置に使用される
メタル担体の製造に際し、ハニカム構造体を支持した担
体をSiO2 −CrO3 水溶液に浸漬処理し、乾燥させ
た後に、触媒担持用スラリーを塗布することを特徴とす
るメタル担体の製造法。 - 【請求項2】 前記SiO2 −CrO3 水溶液に、さら
にHF、HNO3 の一種または二種を含有させることを
特徴とする請求項1記載のメタル担体の製造法。 - 【請求項3】 前記SiO2 −CrO3 水溶液中のSi
O2 /CrO3 の比率を0.1〜10にすることを特徴
とする請求項1または2記載のメタル担体の製造法。 - 【請求項4】 SiO2 −CrO3 水溶液中に含有する
HFが1〜15g/l、HNO3 が3〜20g/lの一
種または二種であることを特徴とする請求項2記載のメ
タル担体の製造法。 - 【請求項5】 請求項1,2,3、または4のいずれか
に記載の内燃機関排気ガス浄化装置に使用されるメタル
担体の製造法において、水溶液の温度を60〜100℃
に、浸漬処理時間を3秒以上にすることを特徴とするメ
タル担体の製造法。 - 【請求項6】 請求項1,2,3,4または5のいずれ
かに記載のメタル担体の製造法において、ハニカムを構
成する金属体表面に対して、Cr付着量を11〜220
0mg/m2 、Si付着量を10〜2000mg/m2 とす
ることを特徴とするメタル担体の製造法。 - 【請求項7】 請求項1,2,3,4,5または6のい
ずれかに記載のメタル担体の製造法において、担体を水
溶液に浸漬処理するに際し、超音波振動を印加すること
を特徴とするメタル担体の製造法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7226864A JPH0970545A (ja) | 1995-09-04 | 1995-09-04 | メタル担体の製造法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7226864A JPH0970545A (ja) | 1995-09-04 | 1995-09-04 | メタル担体の製造法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0970545A true JPH0970545A (ja) | 1997-03-18 |
Family
ID=16851774
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7226864A Withdrawn JPH0970545A (ja) | 1995-09-04 | 1995-09-04 | メタル担体の製造法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0970545A (ja) |
-
1995
- 1995-09-04 JP JP7226864A patent/JPH0970545A/ja not_active Withdrawn
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20021105 |