JPH1161348A

JPH1161348A - Ｆｅ−Ｃｒ−Ａｌ−Ｗ系急冷合金箔

Info

Publication number: JPH1161348A
Application number: JP9220422A
Authority: JP
Inventors: Kazuhide Ishii; 和秀石井; Susumu Sato; 佐藤　　進; Masao Yukimoto; 正雄行本; Fumio Kogiku; 史男小菊; Kanenori Matsuki; 謙典松木
Original assignee: Kawasaki Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 1997-08-15
Filing date: 1997-08-15
Publication date: 1999-03-05

Abstract

(57)【要約】【課題】耐酸化性及び高温クリープ特性に優れ、し
かも穴開き欠陥の少ないFe−Cr−Al系急冷合金箔を提供
する。【解決手段】 Cr：５〜30wt％、Al：２〜15wt％、Ｗ：
4.5 〜12.5wt％、Si：３wt％以下、ＲＥＭ（Ｙ，Ce，L
a，Pr，Nd，Smの１種または２種以上）：0.03〜1.0 wt
％を含有し、必要に応じてさらに、Ti，Ｖ，Zr，Nb，Hf
の１種または２種以上：0.001 〜0.5 wt％、及び／又
は、Mo：0.1 〜5.0 wt％を含有し、残部がFe及び不可避
的不純物からなることを特徴とするFe−Cr−Al−Ｗ系急
冷合金箔。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、Fe−Cr−Al−Ｗ系
急冷合金箔に関し、詳しくは、自動車排ガス浄化装置用
触媒コンバータの触媒担体としてのハニカム材に好まし
く適用できるFe−Cr−Al−Ｗ系急冷合金箔に関する。

【０００２】

【従来の技術】排ガス浄化装置用触媒コンバータは、燃
料と空気を混合し燃焼させた時に生成するＮＯ_x，Ｃ
Ｏ，ＨＣなどの有害ガスを触媒反応により無害化するた
めに使用されている。自動車でも各種形式の触媒コンバ
ータが用いられているが、その中で、排気抵抗が少ない
等の利点からFe−Cr−Al系合金箔をハニカム形状にしこ
れに触媒を担持させた形式のものが多く採用されるよう
になってきた。

【０００３】触媒コンバータ担体に適したFe−Cr−Al系
合金として、特開昭56−96726 号公報に、耐酸化性改善
のためにＹ（イットリウム）を添加したもの（Cr：15〜
25wt％，Al：３〜６wt％，Ｙ：0.3 〜1.0 wt％）が開示
されているが、Ｙは希少元素のため高価で且つ供給量確
保に不安があり、一般の自動車に用いるのは経済性の点
から困難であった。

【０００４】一方、特開昭58−177437号公報には、Cr：
８〜25wt％，Al：３〜８wt％，ＲＥＭ（希土類元素）：
0.002 〜0.06wt％を含有するFe−Cr−Al系合金が開示さ
れている。これは、Ｙに代えてより安価なＲＥＭ（特に
CeおよびLa）を添加して、スケール剥離を抑制しようと
するものであるが、熱間加工性を維持するために添加量
に上限があり、触媒担体箔とした際に、最も重要な特性
である耐酸化性に劣る問題があった。

【０００５】これに対し、特公平４−8502号公報、特開
昭63−7685号公報には、Fe−Cr−Al系合金にLa、Ndを0.
05wt％以上添加し同時にCeを積極的に除去してＹ添加材
並の耐酸化性と熱間圧延性を付与したこと、また、特開
平５−202449号公報には、LaとZrの複合添加により耐酸
化性をさらに向上させたことが開示されている。しか
し、これらの高Cr−高Al箔は、通常の圧延法による製造
が難しく、熱処理、冷間圧延の繰り返しが必要となるた
めにコストアップとなる。

【０００６】このような通常圧延法によらない箔製造方
法として、溶融金属をノズルから高速回転させた冷却ロ
ール面上に連続供給し順次急冷凝固させて薄帯とする急
冷薄帯法があり、この急冷薄帯法（以下、「急冷法」と
略記）で高Cr−高Al難加工材を容易に薄板化できれば大
幅なコストダウンと飛躍的な耐酸化性の向上が期待でき
ることから、Fe−Cr−Al系合金の急冷法による製造技術
が幾つか提案されている。

【０００７】例えば、特開昭63−42347 号公報には、酸
化被膜の剥離性向上のためにＲＥＭを0.06〜0.30wt％と
大量に添加し急冷法により圧延を経ずして製箔された急
冷箔が、また、特開昭63−42356 号公報には、耐酸化性
向上のためにAlを８〜15wt％含有させた急冷箔がそれぞ
れ開示され、さらに、特許第2579393 号公報には、ノズ
ル詰まりなく安定して急冷箔にできる（すなわち製箔性
に優れる）耐酸化性の優れたFe−Cr−Al系急冷合金箔
（Cr：５〜30wt％、Al：２〜15wt％、Si：1.5 〜３wt
％、ＲＥＭ（Ｙ，Ce，La，Pr，Nd）：0.07〜2.0 wt％、
結晶粒径10μｍ以下）が開示されている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】ところが、最近の自動
車排ガス規制強化に伴い、触媒コンバータ設置場所をエ
ンジンにより近づけることが要請されるようになり、そ
の結果、より厳しい高温環境に曝されることになった触
媒担体としてのFe−Cr−Al系合金箔には、高い耐酸化性
に加え、高い高温クリープ特性が要求されるようになっ
た。また、従来、急冷箔には直径１mm程度の穴開き欠陥
が存在し、これが異常酸化や亀裂発生の起点となる問題
があった。

【０００９】そこで、本発明は、耐酸化性及び高温クリ
ープ特性に優れ、しかも穴開き欠陥の少ないFe−Cr−Al
系急冷合金箔を提供することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、鋭意研究
を重ねた結果、特定組成範囲に成分調整したFe−Cr−Al
系合金にＷを4.5 〜12.5wt％添加して急冷法により製箔
すれば上記目的を達成できるという重要な知見を得た。
かかる知見に立脚して完成された本発明は、Cr：５〜30
wt％、 Al：２〜15wt％、Ｗ：4.5 〜12.5wt％、
Si：３wt％以下、ＲＥＭ：0.03〜1.0 wt％を含有し、残
部がFe及び不可避的不純物からなることを特徴とするFe
−Cr−Al−Ｗ系急冷合金箔である。

【００１１】前記Fe−Cr−Al−Ｗ系急冷合金箔は、必要
に応じてさらに、Ti，Ｖ，Zr，Nb，Hfの１種または２種
以上：0.001 〜0.5 wt％、及び／又は、Mo：0.1 〜5.0
wt％を含有するものである。

【００１２】

【発明の実施の形態】本発明のFe−Cr−Al−Ｗ系急冷合
金箔の成分組成限定理由は以下のとおりである。 Cr：５〜30wt％ Crが５wt％より少ないと耐酸化性が失われ、一方30wt％
より多いと脆化し加工性が劣化して 180°曲げが不可能
となるほか急冷時にノズル詰まりが発生しやすいため、
Crは５〜30wt％の範囲に限定される。

【００１３】Al：２〜15wt％ Alが２wt％より少ないと耐酸化性が確保できず、一方15
wt％を超えると加工性が低下すると共に急冷時にノズル
詰まりを起こしやすいため、Alは２〜15wt％の範囲に限
定される。特に、触媒コンバータ用箔の厚みが20〜80μ
ｍの場合、２〜８wt％のAl添加が望ましい。

【００１４】Ｗ：4.5 〜12.5wt％Ｗは本発明において合金の高温クリープ特性を向上させ
穴開き欠陥を減少させるために必要不可欠な元素であ
る。Ｗは、Fe−Cr−Al系合金に固溶して高温クリープ特
性を高める効果を有し、同時に、溶融金属の濡れ性を高
めて急冷凝固時に溶融金属をロール面にむらなく接触さ
せ（溶融金属とロールとの接触面積を拡げ）、穴開き欠
陥を発生し難くする効果を有する。これらの効果は、Ｗ
が4.5 wt％未満では得られず、また、12.5wt％を超える
と加工性特に曲げ性を低下させるので、Ｗは4.5 wt％以
上、12.5wt％以下の範囲に限定される。

【００１５】Si：３wt％以下 Siは、急冷時のノズル詰まりを改善する効果があるが、
加工性特に曲げ性を低下させるので、上限を３wt％とす
る。なお、ノズル詰まり改善の観点から、Siは1.5 wt％
以上添加するのが好ましい。ＲＥＭ：0.03〜1.0 wt％ＲＥＭは、Ｙ，Ce，La，Pr，Nd，Smのうちから選ばれる
１種または２種以上の希土類元素を指す。

【００１６】ＲＥＭが0.03wt％未満では高温環境下で生
成する酸化被膜の耐剥離性に乏しく、十分な耐酸化性が
得られない。また、1.0 wt％を超えてＲＥＭを添加する
と、急冷時にノズル詰まりが起こりやすくなる。このた
め、ＲＥＭは0.03〜1.0 wt％の範囲に限定される。 Ti，Ｖ，Zr，Nb，Hfの１種または２種以上：0.001 〜0.
5 wt％これらの元素はいずれも高温環境下で生成する酸化被膜
の生成速度（酸化速度）を遅くし、且つ耐剥離性を向上
させるので、耐酸化性を更に向上させる必要に応じて添
加される。しかし、それぞれ0.001 wt％未満ではその効
果が現れず、逆に、これらの総量が0.5 wt％を超えると
酸化速度が速くなるため、0.001 〜0.5wt％の範囲に限
定される。

【００１７】Mo：0.1 〜5.0 wt％ Moは耐食性を更に向上させる必要に応じて添加される。
特に0.1 wt％以上の添加で、触媒コンバータ用箔に触媒
を担持させる時に用いる酸あるいは使用時に排ガスが凝
集して生成する酸によるFe−Cr−Al系合金箔の腐食を防
止する効果が発揮されるが、5.0 wt％を超えて添加する
と曲げ性を低下させるので、Moは0.1 〜5.0 wt％の範囲
に限定される。

【００１８】

【実施例】

（実施例１）実施例１として、表１に示す組成の母合金
（発明例Ａ１〜Ａ５、比較例Ｂ１〜Ｂ10）を、アルゴン
雰囲気中でロール周速18m/s で回転する直径280mm の単
ロールに噴射し急冷凝固させて、厚さ30μｍ、幅20mmの
急冷箔とし、これら急冷箔に対して、Ｒ＝２mmの 180°
曲げ試験を行い、この曲げ試験に合格したもののみ、20
mm×30mmの試験片に対し大気雰囲気中で1100℃で500hの
酸化試験を行い、さらにこの酸化試験に合格したものの
み、１mm×100mm の試験片に対し 900℃で30MPa の荷重
をかけてクリープ試験を行った。

【００１９】180°曲げ試験では割れ発生の有無により
合否を判定し、酸化試験では酸化増量が1.0mg/cm²以下
で且つ箔形状に変化がなかったものを合格、それ以外の
もの（酸化増量が1.0mg/cm²を超え或いは厚み方向に貫
通して酸化したもの）を不合格とした。また、クリープ
試験では、加荷重開始から100h経過しても破断しなかっ
たものを合格、100h到達前に破断したものを不合格とし
た。表１の○、×は各試験結果の合格、不合格を表す。

【００２０】表１より明らかなように、比較例のうちＢ
１（Cr超過）、Ｂ２（Al超過）、Ｂ３（Ｗ超過）、Ｂ４
（Si超過）、およびＢ５（Mo超過）は 180°曲げ試験で
不合格となり、Ｂ６（Cr不足）、Ｂ７（Al不足）、Ｂ８
（ＲＥＭ不足）は酸化試験で不合格となり、これら両試
験に合格したＢ９、Ｂ10もＷ不足のためクリープ試験で
不合格となったのに対し、本発明組成範囲を満たす発明
例Ａ１〜Ａ５は３種の試験にすべて合格し、本発明によ
る急冷箔の耐酸化性及び高温クリープ特性の改善効果が
顕現した。

【００２１】

【表１】

【００２２】（実施例２）実施例２として、表２に示す
組成の母合金（発明例Ｃ１、Ｃ２、比較例Ｄ１、Ｄ２）
を、アルゴン雰囲気中でロール周速20m/s で回転する直
径500mm の単ロールに噴射し急冷凝固させて、厚さ30μ
ｍ、幅50mmの急冷箔とし、これら急冷箔に対して、前記
実施例１と同一要領で試験を、同一基準で合否判定を行
うと共に、直径１mm以上の穴開き欠陥の個数をカウント
し箔長１ｍ当たりの値に正規化した。試験結果の合否
（○×）と正規化した穴開き欠陥数を表２に示す。

【００２３】表２より明らかなように、Ｗ不足のＤ１、
Ｄ２では高温クリープ試験に合格せず且つ穴開き欠陥数
が35、23と多いのに対し、本発明組成範囲を満たす発明
例Ｃ１、Ｃ２は３種の試験にすべて合格すると共に穴開
き欠陥数が８、３と激減し、本発明による急冷箔の耐酸
化性及び高温クリープ特性の改善効果並びに穴開き欠陥
低減効果が顕現した。

【００２４】

【表２】

【００２５】

【発明の効果】本発明のFe−Cr−Al−Ｗ系急冷合金箔
は、耐酸化性、高温クリープ特性、および製箔性に優
れ、自動車排ガス浄化装置用触媒コンバータの触媒担体
材として好適であり、自動車公害対策の推進に寄与する
ところが大きい。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者行本正雄東京都千代田区内幸町２丁目２番３号川崎製鉄株式会社内 (72)発明者小菊史男千葉県千葉市中央区川崎町１番地川崎製鉄株式会社技術研究所内 (72)発明者松木謙典千葉県千葉市中央区川崎町１番地川崎製鉄株式会社技術研究所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】 Cr：５〜30wt％、 Al：２〜15wt
％、Ｗ：4.5 〜12.5wt％、 Si：３wt％以下、ＲＥＭ：0.03〜1.0 wt％を含有し、残部がFe及び不可避的不純物からなることを
特徴とするFe−Cr−Al−Ｗ系急冷合金箔。
【請求項２】 Ti，Ｖ，Zr，Nb，Hfの１種または２種以
上：0.001 〜0.5 wt％をさらに含有する請求項１記載の
Fe−Cr−Al−Ｗ系急冷合金箔。
【請求項３】 Mo：0.1 〜5.0 wt％をさらに含有する請
求項１又は２記載のFe−Cr−Al−Ｗ系急冷合金箔。