JPS6057426B2 - 接触反応促進金属酸化物を被覆し金属ケ−ス中に配置した機械的に安定な単一マトリックスの製造法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、金属からなり接触反応促進金属酸化物を被覆
した機械的に安定な単一マトリックスの製造法に関する
。

゜“単一体゛の金属成分を、自動車の廃ガスを浄化する
触媒の補強材として使用することは公知である。

このようにして、多くの文献（米国特許第３９２０５８
３号明細書、ドイツ公開特許第２３０２７４６号明細書
、ドイツ公開特許第２４５０６６４号明細書）には、ス
ケールに安定な鋼鉄からなる触媒のマトリックスが記載
されており、この触媒のマトリックスは、一定の厚さの
鋼鉄プレートが平滑及び波形又は折れまがつたプレート
として形成され、交互に層をなして配置されている延伸
金属単体からなり、この場合層は重なつてバックになつ
ているか又はらせん状に巻かれていてもよい。最近の内
燃機関では、かかる金属性触媒補強材の機械的安定性に
対する要求は著しく大きいので（ピストン機関の点火に
よつて廃ガス中で著しく強い脈動が生じるので）、既に
重なり合つて存在する平滑及び波形又は折れまがつた鋼
鉄プレートを適当な方法で相互に固く結合することが屡
々提案された。

このようにして、ドイツ公開特許第２７２０３２３号明
細書には、金属シートを相互に電子放射溶接によつて結
合して固い挿入物にし、ケース中に固定されていること
からなる触媒が記載されている。

この機械的に安定にする方法は、費用のかかる装！置と
共に高真空下での作業を必要とする。ドイツ公開特許第
２７２７９６７号明細書では、金属シート相互の補強並
びにレーザ放射溶接によるケースとの結合を作ることも
提案される。

この方法は費用のかかる高能率のレーザの入手と共に、
レっーザ放射での作業の危険を伴なう。ところで、簡単
な装置で、大きい費用を有しないでプレート相互の溶接
及びケース中の固定を行なうことができる方法が判明し
た。

これによれば、単一金属補強材を１方の端面で、例えば
銅からなる電極プレート上にのせる。

そこでこのプレートにアーク溶接装置の極を結合する。
金属補強材の上方方の第２の端面上に同じようにして電
極プレートを置き、これにアーク溶接装置の他の極を結
合する。電流回路を約２〜３秒間接続して、電流の強さ
約２４０Ａで下部端面に対するシートの端の溶接を行な
う。この溶接工程は数回くり返すことがてきる。下部端
面の溶接後フに、金属補強材を逆に回し、同じ方法で第
２の端面に対するプレートの端の溶接をなう。金属補強
材を金属ケース、例えは筒中に挿入した後、補強材とケ
ースとの間の堅い溶接結合を同じ装置で行゛なうことが
できる。

このためには、金；属補強材を有する金属ケースを、ア
ーク溶接装置の１方の極と結合しかつアーク溶接装置の
他方の極と結合した電極と結合している接触プレート上
にのせ、溶接継目を設け、この溶接継目はケースを少く
とも一番外側のプレート層を含めて取囲ノみ、これによ
つて単一体とケースとの間の機械的に安定な溶接結合が
得られる。この場合、保護ガス下での操作が好ましいか
又は材料によつてはむしろ必要なことが判明した。端面
にプレートの端を溶接するためには、下部電極プレート
にみぞを有する銅プレートの使用が特に好ましいことが
立証された。

みぞは、平滑でうねのある金属プレートの端の接触点が
それぞれ電極プレートの凸起上に存在するようにつくる
。凸起の間隔は平均して金属性単一補強材の平滑層間の
間隔に正確に相応するように仕上げなければならない。
しかしながら、両電極プレートにかかるみぞのパタンを
備えるのが好ましい。更に溶接によつて製造した金属性
触媒補強材は、触媒の常用の担体材料を被覆し、これに
対して活性触媒金属の溶液で処理することができる。

この場合個々の層はその表面に、例えばウオシユコーチ
ングによつて接触反応促進担体材料は、多くは大きい表
面積の金属酸化物、例えば活性Ａｅ２Ｏ３を被覆する。
添加剤としては、この金属酸化物ではなおセリウム、ジ
ルコニウム、鉄、ニッケル、希土類又はこれらからなる
組合せ物をその酸化物の形で添加することができる。そ
れ故、本発明の課題はスケールに安定な高耐熱性金属か
らなり交互に重なり合つて配置された平滑及び波形又は
折れまがつたプレート（この場合プレートはバックにな
つているか又はらせん状に巻かれている）から、接触反
応促進金属酸化物を被覆し金属ケース中に配置した機械
的な安定な単一マトリックスを製造する方法である。

この方法は、マトリックスを、その１方の端面で電源の
１つの極と結合した台電極プレート上に置き、相対する
上部端面に電源の他の極と結合した第２の蓋電極プレー
トをのせ、溶接電流を装置に１回以上通じ、続いてマト
リックスの向きを変え、まだ溶接されていない上部端面
を台電極プレート上に置き、溶接工程をくり返し、次い
でマトリックスを金属ケース中に挿入し、マトリックス
を金属ケースと、この上に所望の溶接継目に相応して通
じたアークを用いて少くともその一番外側のプレート層
を含めて溶接し、最後に得られた結合体の内部に接触反
応促進金属酸化物を被覆することからなる。本発明方法
の好ましい実施形式によれば、台電極プレートとしては
みぞを備えたプレートを使用する。

場合によつてはみぞを備えた蓋電極プレートを使用して
もりよい。最良の溶接成果は、みぞを分ける凸起の間の
間隔が、マトリックスの平滑プレート間の間隔に相応す
る場合に得られる。

端面の溶接の均一性は、この溶接方法で溶接電流を装置
に数回通じ、それぞれの間に台電極プレート上に存在す
るマトリックスをその垂直軸の周りで若干ねじることに
よつて高めることができる。

端面の溶接並びにケースの溶接の際、使用した材料が保
護ガスを必要とする場合には、これを共用することがで
きる。

溶接した装置に接触反応促進金属酸化物を被覆する場合
には、殊に端面及ひケースを溶接しまだ被覆されていな
い結合体に接触反応促進金属酸化物の分散液を被覆し、
分散剤を乾燥して除去し、続いて被覆物体を熱処理する
ようにして行なう。

少くともマトリックスには、アルミニウムを含有しスケ
ールに安定な高耐熱性クロム／鋼鉄合金を使用するのが
好ましいことが立証された。この場合結合体を、金属酸
化物を被覆する前に酸素含有雰囲気中て温度６００〜１
２００℃で予熱処理するのが好ましい。本発明によつて
、簡単な装置で単一補強剤マトリックスの交互に波形又
は折れまがつた及び平滑な金属プレートの溶接及びこの
マトリックスの金属ケース中での固定が得られる。

これは従来使用した方法よりも著しくわずかな時間及び
わすかな装置を要する。これに対しては、本発明方法は
安全性の危険を有しない。本発明によりケース中に配置
され接触反応促進金属酸化物を被覆したマトリックスは
、公知マトリックスに比して予期されない大きい機械的
安定性を有し、これは層結合物の端面の押付けに要する
力を測定して立証することができる。次に添付図面につ
き本発明を説明する。

第１図では、１は電極保持体及び２は給電線を示す。

金属マトリックス３は、平滑又はみぞを備えている銅か
らなる２つの電極プレート４の間に配置されている。両
銅プレートを有するマトリックスは台プレート５、上に
存在する。電極保持体１は電流計６を介して台プレート
は直接に電源７と結合している。第２図では、２″は溶
接電極及び３″は保護ガス導管を示す。マトリックスを
有するケース９は接触プレート５″土に存在し、これは
電源７と直接に結合している。第３図では、Ａは平滑プ
レート及びＢは波状プレートを示す。第４ａ−ｂ図は触
媒の補強材と金属ケースとの種々の溶接形式を示し、８
は補強材及び９はケースである。次に実施例につき本発
明を説明する。

例１（比較例） クロム１５％、アルミニウム４％、残部鉄からなる合金
からなりセル４６／ｄを有する直径６ｈ及び長さ７６．
２朋の金属補強材（平滑及び波形の層をらせん状に巻い
て作製）を、金属ケース中に挿入した後に端面を電子放
射によつて溶接する。

マトリックスとケースとの間の結合は、同じようにして
電子放射溶接によつて第４ａ図のような形で行なう。

固定に好ましい表面を得るためには、補強材を有するケ
ースを酸素含有ガス中て９５０℃で３時間ノ加熱する。

冷却後、活性Ａ′２０３の被覆をウオシユコーチング法
によつて行なう。続いて分散剤を、乾燥して除去し、被
覆物体を熱処理する。例２〜例６（本発明による）それ
ぞれ例１に記載のようにして製造したマトソックス（交
互に平滑及び波形の層を巻いた後）を、本発明方法によ
つて第１図の装置を用いて端面で溶接する。

このためには、マトリックスに、電圧２２０Ｖで約２４
０Ａの交流を約２〜３秒間通じる。この工程を、場合に
より溶接すべき物体を円筒の軸の周りで回転して数回く
り返す。これによつて、下部端面の溶接が行なわれる。
マトリックスの向きを変えた後に、同じようにして第２
の端面にこの工程を行なう。両端面を溶接する場合には
、マトリックスを適当な金属ケース中に挿入することが
できる。

次いでケースとの結合を、第２図に図示されるようない
わゆるＷＩＧ法（タングステンー不活性ガスー溶接）で
第４図の継目の別形によつて行なう。溶接は、電流の強
さ４０Ａで２２０■の交流又は直流で行なう。次いでＡ
ｅ２Ｏ３での被覆を例１のようにして行なう。例３ 例１及び例２〜例６によつて製造した触媒担体から、試
験機〔インストロン（ＩｒｌｓｔｒＯｎ）〕で押型一を
用いて固定層の位置を変えるのに要する押付け力を測定
した。

結果は次表に記載されている。例から明らかなように、
本発明方法によつてわずかな費用で金属補強材とウォッ
シュ被膜とからなる結合体を製造することができ、これ
は少くとも常用の結合体と同じ押付け力を有する。比較
例又は他の方法と同じ実施形式で、１００％までの大き
い押付け力が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は金属プレートの端面の溶接装置である。 第２図はマトリックスとケースとの間の溶接装置である
。第３図はみぞを有する電極プレートの横断面図である
。第４ａ図、第４ｂ図、第４ｃ図、第４ｄ図、第４ｅ図
、第４ｆ図は触媒の補強材とケースとの種々の溶接形式
である。１・・・電極保持体、２・・・給電線、２Ｚ・
溶接電極、３・・・金属マトリックス、３″・・・保護
ガス導管、４・・・電極プレート、５・・・台プレート
、５″・・接触プレート、６・・・電流計、７・・・電
源、８・・・補強材、９・・・ケース、Ａ・・・平滑シ
ート、Ｂ・・・波状シート。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ スケールに安定な高耐熱性金属からなり交互に重な
   り合つて配置された平滑及び波形又は折れまがつたプレ
   ート（この場合プレートはパックになつているか又はら
   せん状に巻かれている）から、接触反応促進金属酸化物
   を被覆し金属ケース中に配置した機械的に安定な単一マ
   トリックスを製造する方法において、マトリックスを、
   その１方の端面で電源の１つの極と結合した台電極プレ
   ート上に置き、相対する上部端面に電源の他の極と結合
   した第２の蓋電極プレートをのせ、溶接電流を装置に１
   回以上通じ、続いてマトリックスの向きを変え、まだ溶
   接されていない上部端面を台電極プレート上に置き、溶
   接工程をくり返し、その際溶接電流を装置に数回通じ、
   それぞれの間に台電極プレート上に存在するマトリック
   スをその垂直軸の周りで若干ねじり、次いでマトリック
   スを金属ケース中に挿入し、マトリックスを金属ケース
   と、この上に所望の溶接継目に相応して通じたアークを
   用いて少くともその一番外側のプレート層を含めて溶接
   し、最後に得られた結合体の内部の接触反応促進金属酸
   化物を被覆することを特徴とする単一マトリックスの製
   造法。 ２ みぞを備えた台電極プレートを使用する、特許請求
   の範囲第１項記載の方法。 ３ みぞを備えた蓋電極プレートを使用する、特許請求
   の範囲第１項又は第２項記載の方法。 ３ みぞを分ける凸起の間の間隔は、マトリックスの平
   滑なプレート間の間隔に相応応する、特許請求の範囲第
   ２項又は第３項記載の方法。 ５ 溶接工程の際、保護ガスを共用する、特許請求の範
   囲第１項記載の方法。 ６ 端面及びケースを溶接し、まだ被覆されていない結
   合体に接触反応促進金属酸化物の分散液を被覆し、分散
   剤を乾燥して除去し、続いて被覆物体を熱処理する、特
   許請求の範囲第１項から第５項までのいずれか１項記載
   の方法。 ７ 少くともマトリックスに、アルミニウムを含有しス
   ケールに安定な高耐熱性クロム／鋼鉄合金を使用する、
   特許請求の範囲第６項記載の方法。 ８ 結合体を、金属酸化物を被覆する前に酸素含有雰囲
   気中で温度６００〜１２００℃で予熱処理する、特許請
   求の範囲第７項記載の方法。