JPH11514929A - 異なって構成された２種の金属シートからハニカム本体を製造するためのプロセス - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 この発明は、層状に巻かれ、および／または積み重ねられ、流体が流れることができる通路を形成するための構造を少なくとも部分的に有する耐高温腐食性金属シート層（２、３）からハニカム本体、好ましくは触媒担体本体を製造するためのプロセスを提案する。ハニカム本体は異なって形成された種類の金属シートから積み重ねられるか巻かれる。金属シート層（２）の一部が少なくともクロミウムおよびアルミニウムを含有する実質的に均質的な鋼を含む。シート層（３）の別の部分は、少なくとも第１の層（４）のクロミウムを含有する鋼と、実質的にアルミニウムを含有する少なくとも第２の層（５、６）とを備えた層状構成である。金属シート層は熱処理によって互いに接続され、層状構成の金属シート層（３）は拡散によって均質化される。異なって構成された種類の金属シートを用いることによって、熱処理時の層状構成のシートの起こり得る体積減少にかかわらず、シート層間が良好に接続される。

Description

【発明の詳細な説明】 異なって構成された２種の金属シートから ハニカム本体を製造するためのプロセス この発明は、層状に巻かれ、および／または積み重ねられる耐高熱性金属シー ト層からハニカム本体を製造するためのプロセスに関する。 このようなハニカム本体は特に内燃機関の排気ガスシステムのための触媒担体 本体として用いられ、たとえばＷＯ ８９／０７ ４８８から公知である。排気 ガスの触媒担体本体して用いられるハニカム本体は自動車の排気ガスを清浄にす るための触媒的に活性したコーティングとともに用いられ、機械的にも熱的にも 大きな負荷をかけられる。熱的および機械的負荷の他に、ハニカム本体は排気ガ ス中に存在する腐食性の（attacking）気体成分にさらされる。特に、金属シー ト層についての高レベルの耐腐食性がこのようなハニカム本体の耐久性に関して 望まれる。 用いられるシート層が好ましくはアルミニウム含有量の高い鋼シートを含むこ とがＥＰ ０ １５９ ４６８ Ｂ１から既知である。しかしながら、このよう な材料は、アルミニウム比率の高い鋼の不十分な圧延可能性と、このようなシー トを製造する状況にかかわるコストとのために問題を生じる。ＵＳ第 ５ ３６ ６ １３９ Ａ号もまたこの問題に取り組む。この特許明細書はアルミニウムめ っきされた鋼を含むハニカム本体に用いるためのシートを提案する。このような シートはある範囲で安価に製造可能である。 この発明の目的は、層状に巻かれ、および／または積み重ねられ、流体が流れ ることができる通路を形成するための構造を少なくとも部分的に有する、層状の 構成の金属シート層を用いるハニカム本体の製造に特に適した、耐高温腐食性金 属シート層を含んだハニカム本体を製造するためのプロセスを提供することであ る。 この目的はクレーム１の特徴を有するハニカム本体を製造するためのプロセス によって達成される。有利な発展は従属クレームの内容である。 層状に巻かれ、および／または積み重ねられ、流体が流れることができる通路 を形成するための構造を少なくとも部分的に有する耐高温腐食性金属シートから ハニカム本体を製造するためのこの発明に従ったプロセスは、ハニカム本体が異 なって構成された２種の金属シートから巻かれ、および／または層状にされ、ま たは積み重ねられることを特徴とする。金属シート層の一部が少なくともクロミ ウムおよびアルミニウムを含む実質的に均質的な鋼からなる。金属シート層の別 の部分は、少なくとも第１の層のクロミウムを含有する鋼と少なくとも第２の実 質的にアルミニウムを含有する層とを有した層状の構成である。金属シート層は 熱処理によってともに接続され、層状構成の金属シート層は拡散によって均質化 される。 この発明に従うこのプロセスは特に、層状または積層構成であり、比較的断面 か大きい金属シート層を備えたハニカム本体が製造される可能性を与える。層状 構成の金属シート層のみから作製されたハニカム本体の製造において、金属シー ト層が互いにおよび／またはハニカム本体を囲むケーシングに接続されることを 確実にすることが必ずしも可能でないことがわかっている。ハニカム本体に与え られる熱処理に際して、層状構成の金属シート層の体積が減少することが理解さ れている。シート体積が減少するのは、金属シートの少なくとも外部層を形成す るアルミニウムが熱処理の間にクロミウム含有鋼の第１の層へと拡散するためで ある。ハニカム本体を製造するためのこの発明に従うプロセスの場合、層状構成 の金属シートの体積減少の影響は、異なった構成の２種の金属シートから巻かれ 、および／または層状にされるハニカム本体によって低減される。この発明に従 って、金属シート層の一部が少なくともクロミウムおよびアルミニウムを含有す る実質的に均質的な鋼を含み、金属シート層の別の部分が層状構成であることが 提案される。これはまた、製造プロセス中に積層シート層の粘性特性を高める。 さらなる有利な概念に従って、ハニカム本体が滑らかなシートと波型シートと の交互の層から製造されることが提案される。このようなハニカム本体の場合、 実質的に均質的な材料を含む滑らかなシートと層状構成である波型シートとが好 ましい。この配列により、材料の大部分が、低コストで製造でき、またうまく波 型にできる層状材料からなり得る。 しかしながら、ある用途および大きな直径に関して、逆の場合、すなわち層状 材料から滑らかなシートを製造することが利点を与え得る。 好ましくは、層状構成のシートは３つの層を含み、より具体的には、クロミウ ム鋼の内部層と、好ましくはそこに圧延されることによってその両側に与えられ るアルミニウムを実質的に含有する層とを含む。このようなシートによって、特 に熱処理において、隣接したシート層が接触場所で拡散によってともに接続され るという利点が与えられる。拡散によってシート層が接合される可能性の他に、 巻きまたは層状化動作の前または後に、シート層に少なくともその部分的な領域 でろう付け材料が与えられ、熱処理ステップでろう付けされることが提案される 。これによって、高レベルの機械的強度を有したハニカム本体が製造される。 シート層間の接触場所が熱処理の間に開かないことを確実とするため、プロセ スのさらなる有利な発展に従って、層状構成のシートの体積減少をシート層に関 する弾性スプリングバック効果によって埋め合わすことが提案される。この目的 のため、シート層は巻き動作時またはその後、プレストレシング効果で管状ケー シングへ嵌め込まれる。 好ましくは、シート層の一部に付加的な微細構造が設けられる。シート層の粘 性は付加的な微細構造を形成することによって高められ得る。他方、熱処理の間 に接触場所をそのままに保つのに必要なハニカム本体のプレストレシングは低減 され、これは微細構造によって与えられる接触場所がシート層間の線形の接触場 所よりも表面積が小さいためである。微細構造はまた、ハニカム本体中を流れる 気体に関して混合効果の向上をもたらす。微細構造は好ましくは巻きまたは層状 化動作の前にシート層内に形成される。このような微細構造は通路に対して横断 して延びる構造の形態であり、たとえばＥＰ ０ ４５４ ７１２ Ｂ１から公 知である。 さらなる有利な概念に従って、ハニカム本体が管状ケーシングへ嵌め込まれる 、ハニカム本体を製造するためのプロセスが提案され、ここでその少なくとも部 分的な領域の内側で管状ケーシングは実質的にアルミニウムを含む層を有する。 このような設計構成の管状ケーシングは、管状ケーシングと接触したシート層が その接触場所で管状ケーシングに拡散によって接続され得るという利点を有する 。 さらに、管状ケーシングは腐食性の排気ガスに対してより耐腐食性である。 この発明に従うプロセスのさらなる利点および特徴は図に示されるハニカム本 体を参照して説明される。ここで、 図１はハニカム本体の正面図であり、 図２は層状構成の金属シート層を示し、 図３は層状構成の金属シート層と実質的に均質的な鋼を含む金属シート層との 間の接触場所を示す。 図１はハニカム本体を示す。ハニカム本体１は、層状の態様で巻かれ、層状に され、または積み重ねられる耐高温腐食性金属シート層を含む。ハニカム本体１ は滑らかなシート２および波型シート３の交互の層から製造される。滑らかなシ ート２は少なくともクロミウムおよびアルミニウムを含有する実質的に均質的な 鋼を含む。波型シート３は層状または積層構成である。図２からわかるように、 波型で層状のシート３はクロミウム鋼の内部層４を含み、その両側には、本質的 にアルミニウムを含有する層５、６が与えられる。層状に巻かれ、積み重ねられ る金属シートから製造されるハニカム本体１は、流体が流れることができる通路 ７を形成するための構造を有する。シート層は管状ケーシング８内に配置される 。その内部の、少なくともその部分的な領域では、管状ケーシング８は本質的に アルミニウムを含む層を有する。 図３は滑らかなシート２と波型シート３との接触場所を示す。波型シート３は 図２に示すように層状または積層構成である。シート２、３が同時にその接触場 所で拡散によってともに接続される熱処理の間、波型シート３の内部層４に接す る層６はシート２へと溶融する。溶融した層３はシートの表面を湿らせ、この場 合、アルミニウムの一部が接触場所９での毛管作用により波型シート３と滑らか なシート２との間のギャップ１０へと流れ込む。熱処理ステップの間、アルミニ ウムは滑らかなシート２と波型シート３の内部層４とへ拡散する。ここで、アル ミニウム含有量が増加したゾーン１１、１２が生じる。アルミニウム鋼合金は鋼 よりも実質的に融点が低く、したがって、波型シート３の内部層４と滑らかなシ ート２とはゾーン１１、１２において一時的に液化し、接触場所９のまわりの領 域で密接な接続が生じる。これは事実上鋳造接続の特性を有する。濃度勾配によ って、アルミニウムは矢印によって示されるようにシート２、３へとさらに進み 、それによってゾーン１１、１２でアルミニウム含有量が減少し、結果としてゾ ーン１１、１２の融点が上がり、接続場所が固まる。 この発明に従うハニカム本体は安価に製造でき、同時に高品質であり、また特 に９０ｍｍよりも大きく、特に１０５ｍｍまたはさらには１２０ｍｍよりも大き い大きな直径である。 参照符号リスト １ ハニカム本体 ２ 滑らかなシート ３ 波型シート ４ 内部層 ５、６ アルミニウム層 ７ 通路 ８ 管状ケーシング ９ 接触場所 １０ ギャップ １１、１２ 拡散ゾーン

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 ＦＩ Ｆ０１Ｎ 3/28 ３０１ Ｂ０１Ｄ 53/36 Ｃ (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ， ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，Ｌ Ｕ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ， ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＫＥ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，Ｓ Ｚ，ＵＧ)，ＵＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＵ， ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＥ，Ｈ Ｕ，ＩＬ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ， ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，Ｒ Ｏ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＴＪ，ＴＭ ，ＴＲ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＳ，ＵＺ，ＶＮ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．層状に巻かれ、および／または積み重ねられ、流体が流れることができる通 路（７）を形成するための構造を少なくとも部分的に有する耐高温腐食性金属シ ート層（２、３）からハニカム本体（１）を製造するためのプロセスであって、 ハニカム本体（１）は異なって構成された２種の金属シート（２、３）から巻 かれるか積み重ねられ、 金属シート層（２）の一部が少なくともクロミウムおよびアルミニウムを含有 する実質的に均質的な鋼を含み、 金属シート層（３）の別の部分が、少なくとも第１の層（４）のクロミウムを 含有する鋼と実質的にアルミニウムを含有する少なくとも第２の層（５、６）と の層状構成であり、 金属シート層（２、３）は熱処理によってともに接続され、層状構成の金属シ ート層は拡散によって均質化される、プロセス。 ２．ハニカム本体（１）が滑らかなシートおよび波型シート（それぞれ２および ３）の交互の層から製造されることを特徴とし、滑らかなシート（２）は実質的 に均質的な材料を含み、波型シート（３）は層状構成である、請求項１に記載の プロセス。 ３．ハニカム本体（１）が滑らかなシートおよび波型シート（それぞれ２および ３）の交互の層から製造されることを特徴とし、波型シート（２）は実質的に均 質的な材料を含み、滑らかなシート（３）は層状構成である、請求項１に記載の プロセス。 ４．層状構成のシート（３）が３つの層、すなわち、クロミウム鋼の内部層（４ ）と、その両側に、好ましくはそこに圧延することによって与えられる、実質的 にアルミニウムを含有する層（５、６）とを含むことを特徴とする、請求項１、 請求項２または請求項３のプロセス。 ５．シート層（２、３）が巻きまたは積み重ね手順の前または後にその少なくと も部分的な領域においてろう付け材料を与えられ、熱処理がろう付け動作である ことを特徴とする、請求項１、請求項２、請求項３または請求項４に記載のプロ セス。 ６．熱処理において、同時にシート層（２、３）がその接続場所（９）で拡散に よってともに接続されることを特徴とする、請求項１、請求項２、請求項３また は請求項４に記載のプロセス。 ７．熱処理時の層状構成のシート（３）の体積減少がシート層（２）の弾性スプ リングバック効果によって埋め合わされ、かつシート層（２、３）間の接触場所 （９）が開かないようなプレストレシングを与えられ、シート層（２、３）が巻 き動作中またはその後に管状ケーシング（８）へ嵌め込まれることを特徴とする 、先行する請求項の１つに記載のプロセス。 ８．シート層の少なくとも一部に巻きまたは積み重ね動作の前に付加的な微細構 造が設けられることを特徴とする、先行する請求項の１つに記載のプロセス。 ９．微細構造が通路（７）に対して横断して延びる構造であることを特徴とする 、請求項８に記載のプロセス。 １０．微細構造が通路に対してほぼ平行に延びる構造であることを特徴とする、 請求項８に記載のプロセス。 １１．ハニカム本体（１）が管状ケーシング（８）へ嵌め込まれ、管状ケーシン グ（８）はその内部のその少なくとも部分的な領域で実質的にアルミニウムを含 む層を有することを特徴とする、先行する請求項の１つに記載のプロセス。