JP3282742B2 - 加熱処理製品製造用締付治具およびそれを用いた金属触媒担体の製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、金属部材を加圧状態で
加熱処理して製品を製造する際に使用する締付治具と、
この締付治具を使用して金属半製品を加圧し、その加圧
状態を保持したまま加熱処理して製品化する、金属製品
の製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、たとえば、自動車用触媒コンバー
タは、その担体に、金属薄鋼板からなる平板と波板とを
積層して一体化した積層ハニカム金属触媒担体が用いら
れてきた（実開平１−１７４５１２号公報参照）。

【０００３】この積層ハニカム金属触媒担体は、図７の
製造フローチャートに示すように、まず、Ｆｅ−Ｃｒ−
Ａｌ合金製金属薄鋼板からなる平板と波板とを相互に接
触させて積層し、積層ハニカム状半製品を形成する（工
程（ａ））。

【０００４】ついで、この半製品の外形形状と同様な内
形形状を有した締付治具を用意し、この締付治具に剥離
剤を塗布する（工程（ｂ））。ついで、この締付治具に
て、該半製品を、締付加圧し、その加圧状態を保持した
まま減圧加熱炉に搬送する（工程（ｃ））。

【０００５】ついで、この加圧状態を保持した半製品
を、減圧下で加熱することにより、その相互の接触部を
拡散接合させて一体化する（工程（ｄ））。そして、該
締付治具を取り外し（工程（ｅ））、製品を得る（工程
（ｆ））。

【０００６】前記締付治具は、繰り返し使用するので、
耐熱性が良好なたとえばＳＵＳ３１０Ｓのようなステン
レス鋼で作られている。ところで、この製造方法は、減
圧下で加熱して、積層ハニカム状半製品の、その相互の
接触部を拡散接合させるのであるが、この処理により、
相互に密着している積層ハニカム状半製品と締付治具と
に何も対策していないと、これらもまた拡散接合してし
まい、完成した積層ハニカム金属触媒担体を、締付治具
から取り出すことができなくなってしまう。

【０００７】そこで、締付治具に剥離剤を塗布すること
が必要となっている。この剥離剤は、グリーン・ストッ
プ（商品名）と称し、ロー付け時の不要箇所へのロー材
の流れ防止や、溶接時のスパッタ付着防止等にも用いら
れる無機物懸濁液で、従来は、積層ハニカム状半製品を
締付治具に組み付ける都度に、締付治具の内表面に塗布
して、両者が拡散接合するのを防止している。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】前述のように、加熱処
理の都度に、締付治具に剥離剤を塗布することは、工数
を増し好ましくない上に、この締付治具を再使用する際
には、剥離剤を効果的に作用させるために、締付治具の
内表面に付着した残留物を除去する必要があり、更に工
数がかかっていた。

【０００９】このため、積層ハニカム金属触媒担体の生
産工程が煩雑であった上に、生産コストが高いものとな
っていた。本発明者は、このような問題点を解決するた
めに鋭意研究の結果、締付治具をあらかじめ加熱処理す
ると、その表面が酸化物で覆われ、この酸化物が剥離作
用を有するという事実を見出した。

【００１０】本発明はこのような本発明者の知得に基づ
いてなされたもので、その目的は、剥離剤の塗布を必要
としない加熱処理製品製造用締付治具を提供すること
と、この締付治具を使用することにより生産工数が簡易
であると共に、生産コストが低廉な積層ハニカム金属触
媒担体の製造方法を提供することである。

【００１１】

【課題を解決するための手段】請求項１に係る本発明の
加熱処理製品製造用締付治具は、金属部材を加圧状態で
加熱処理して製造する製品の製造過程で、その加圧状態
を現出するために用いる加熱処理製品製造用締付治具に
おいて、前記金属部材を包囲して加圧する締付治具を、
耐熱性ステンレス鋼で形成すると共に、この締付治具を
あらかじめ加熱温度８００〜１２００℃、加熱時間３ｈ
ｒ〜２ｍｉｎ、大気圧〜１ｔｏｒｒで加熱処理してその
表面に膜厚０．１〜１０μｍの酸化物皮膜を形成せしめ
たものである。

【００１２】また、請求項２に係る本発明の積層ハニカ
ム金属触媒担体の製造方法は、Ｆｅ−Ｃｒ−Ａｌ合金製
金属薄鋼板からなる平板と波板とを相互を接触させて積
層した積層ハニカム状半製品を、その相互の接触部を拡
散接合させて一体化した積層ハニカム金属触媒担体の製
造方法において、前記積層ハニカム状半製品を、その半
製品の外形形状と同様な内形形状を有し、かつ、あらか
じめ加熱温度８００〜１２００℃、加熱時間３ｈｒ〜２
ｍｉｎ、大気圧〜１ｔｏｒｒで加熱処理してその表面に
膜厚０．１〜１０μｍの酸化物皮膜を形成せしめてなる
耐熱性ステンレス鋼製加熱処理製品製造用締付治具にて
加圧し、その加圧状態を保持したまま減圧加熱炉に搬送
し、減圧下で加熱し、その相互の接触部を拡散接合させ
て一体化するものである。

【００１３】

【作用】請求項１に係る本発明の加熱処理製品製造用締
付治具は、あらかじめ加熱温度８００〜１２００℃、加
熱時間３ｈｒ〜２ｍｉｎ、大気圧〜１ｔｏｒｒで加熱処
理してその表面に膜厚０．１〜１０μｍの酸化皮膜の剥
離性により、この締付治具で加圧した金属部材を、加圧
状態保持しながら加熱処理してを行っても、両者が固着
することがなく、金属部材を締付治具から容易に取り出
すことができる。

【００１４】また、請求項２に係る本発明の積層ハニカ
ム金属触媒担体の製造方法は、あらかじめ加熱温度８０
０〜１２００℃、加熱時間３ｈｒ〜２ｍｉｎ、大気圧〜
１ｔｏｒｒで加熱処理してその表面に膜厚０．１〜１０
μｍの酸化物皮膜を形成せしめてなる耐熱性ステンレス
鋼製加熱処理製品製造用締付治具を用いているので、剥
離剤の塗布が不要で生産工数が簡易になると共に、生産
コストを低く抑えることができる。

【００１５】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。図１〜図６は、請求項１に係る本発明の加熱処理
製品製造用締付治具と、この締付治具を用いた請求項２
に係る本発明の積層ハニカム金属触媒担体の製造方法の
第１実施例の説明図で、この実施例は、自動車用触媒コ
ンバータの積層ハニカム金属触媒担体の製造方法に適用
したものである。

【００１６】図１は、この締付治具の斜視図で、図２
は、同治具の一部の正面図である。図３は、この第１実
施例の製造フローチャートを示し、図４は、積層ハニカ
ム状半製品を該締付治具にセットした状態の正面図を示
す。

【００１７】本実施例の加熱処理製品製造用締付治具１
は、レーシングトラック形状に形成する積層ハニカム金
属触媒担体の製造に用いるもので、該担体の積層ハニカ
ム半製品を上下から締め付けて加圧するものである。

【００１８】そして、この締付治具１は、図１に示すよ
うに、第１締付型２と、第２締付型３とからなる。この
第１締付型２は、半レーシングトラック形状の湾曲部４
と、その両側端部からそれぞれの外方に張り出したフラ
ンジ５，５と、湾曲部４から両フランジ５，５に亘って
立設した２本の補強体６，６とからなる。

【００１９】フランジ５，５には、締付ボルト挿入孔７
が、それぞれに３個設けてある。第２締付型３は、第１
締付型２と、全く同じ対称形を成しており、これらを組
み合わせると、これらの内形形状は、積層ハニカム金属
触媒担体の外形形状と同様な形状、すなわち、レーシン
グトラック形状になる。

【００２０】この締付治具１は、耐熱性が良好なステン
レス鋼であるＳＵＳ３１０Ｓ（２５Ｃｒ−２０Ｎｉ）で
作られている。このＳＵＳ３１０Ｓは、約８００℃以上
の高温で加熱するとその表面に主としてＦｅおよびＣｒ
の酸化物が形成される。

【００２１】そして、この酸化物が、密着配置した二つ
の金属間に介在すると、二つの金属間の金属拡散を著し
く疎外する。したがって、このＳＵＳ３１０Ｓ製の締付
治具１は、あらかじめ１１００℃で１時間大気中で加熱
し、その表面に、図２に示すような、厚さ８〜１０μｍ
の酸化物皮膜８を形成している。

【００２２】なお、図２は、酸化物皮膜８の概念図であ
り、寸法関係は誇張してあると共に必要箇所のみにしか
描かれていないが、実際は、この酸化物皮膜８は、該締
付治具１の全表面に形成されている。

【００２３】すなわち、この締付治具１の酸化物皮膜８
が金属拡散を著しく疎外するので、この締付治具１に、
積層ハニカム状半製品をセットして減圧加熱処理を行っ
ても、酸化物皮膜８が剥離材として作用し、両者が拡散
接合して分割不能になるということはない。

【００２４】また、この締付治具１は、高温で酸化物を
生成する材質であることが必要であると共に、繰り返し
使用に耐えるように耐熱性が良好であることが必要であ
るが、このＳＵＳ３１０Ｓに限られるわけではなく、同
様な性質を有するＣｒ：１０〜４０、Ｎｉ：１０〜４
０、Ａｌ：０〜１０の範囲の種々のステンレス鋼を用い
ることができる。

【００２５】そして、前記酸化物皮膜８は、０．１〜１
０μｍの膜厚が適当であり、この膜厚を得るためには、
材質により条件は異なるが、温度：８００〜１２００
℃、時間：３ｈｒ〜２ｍｉｎ、圧力：大気圧〜１ｔｏｒ
ｒの範囲の条件が適当に決められる。

【００２６】なお、酸化物皮膜８は、０．１μｍ以下で
あると、剥離作用が不十分で好ましくなく、１０μｍ以
上であっても剥離作用は変わらず、これ以上は不要であ
る。つぎに、この加熱処理製品製造用締付治具１を用い
た積層ハニカム金属触媒担体の製造方法を説明する。

【００２７】この積層ハニカム金属触媒担体は、自動車
の床下に設置される自動車用触媒コンバ−タの触媒担体
で、その外形はレーシングトラック形状をしている。こ
の積層ハニカム金属触媒担体の製造方法は、図３の製造
フローチャートに示すように、まず、Ｆｅ−Ｃｒ−Ａｌ
合金製金属薄鋼板からなる平板９と波板１０とを、相互
を接触させて積層し、積層ハニカム状半製品１１を形成
する（工程（ａ））。

【００２８】ついで、前記締付治具１を用意し、この半
製品１１を該締付治具１にセットし、この締付治具１に
て、該半製品１１を、締付加圧し、その加圧状態を保持
したまま減圧加熱炉に搬送する（工程（ｂ））。

【００２９】なお、該半製品１１の締付加圧は、半製品
１１を前記治具１にセットした状態で、上下より規定圧
で加圧し、その状態で維持されるように、締付ボルト挿
入孔７に挿入した締付ボルト１２を螺合固定することに
より行う。締付圧は、通常１０〜２０ｋｇ／ｃｍ2 に調
整される。

【００３０】この締付状態は、図５に示す通りである。
ただし、半製品１１の締付加圧によっては、図５のよう
に、フランジ５，５間が密着せず、隙間が生じる場合も
ある。

【００３１】ついで、この加圧状態を保持した該半製品
１１を、減圧下で加熱することにより、その相互の接触
部を拡散接合させて一体化する（工程（ｃ））。そし
て、該締付治具１を取り外し（工程（ｄ））、積層ハニ
カム金属触媒担体製品を得る（工程（ｅ））。

【００３２】前記工程（ｃ）において、この締付治具１
の酸化物皮膜８が金属拡散を著しく疎外するので、この
締付治具１に、積層ハニカム状半製品１１をセットして
減圧加熱処理を行っても、酸化物皮膜８が剥離材として
作用し、両者が拡散接合して分割不能になるということ
はない。

【００３３】したがって、従来のように、積層ハニカム
状半製品を締付治具に組み付ける都度に、締付治具の内
表面に、剥離剤を塗布する必要がない。また、従来は、
完成した積層ハニカム金属触媒担体の表面に付着した、
剥離剤を除去することが必要であったが、本発明は剥離
剤を用いないので、その必要もない。

【００３４】このために、生産工数が低減し、生産コス
トを低く抑えることができる。図５は、請求項１に係る
本発明の加熱処理製品製造用締付治具と、この締付治具
を用いた請求項２に係る本発明の積層ハニカム金属触媒
担体の製造方法の第２実施例の第１実施例工程（ｂ）相
当図である。

【００３５】この実施例は、第１実施例と同様自動車用
触媒コンバータの積層ハニカム金属触媒担体の製造方法
に適用したものであるが、エンジンに連設した排気マニ
ホールドの直下に置かれる触媒コンバータ（いわゆるマ
ニホールドコンバータ）に適用すると好ましものであ
る。

【００３６】この実施例の加熱処理製品製造用締付治具
１３は、図５に示すように、単なる円筒であり、その表
面は第１実施例と同様に酸化物皮膜８で覆われている。
そして、この締付治具１３の材質及び製造方法は、第１
実施例と同様である。

【００３７】この加熱処理製品製造用締付治具１３を用
いた積層ハニカム金属触媒担体の製造方法は、第１実施
例と図３の工程（ｂ）が異なるのみである。すなわち、
円柱状に形成した積層ハニカム状半製品１４を、該締付
治具１３の内径よりわずかに大きく形成し、この半製品
１４を該締付治具１３に、図５の矢印の方向から押圧し
て挿入し、この半製品１４を加圧状態に保持する。

【００３８】この半製品１４は、平板９と波板１０との
接触部が、押圧により変形した状態で該締付治具１３に
挿入される。ついで、第１実施例の工程（ｃ）を行い、
その相互の接触部を拡散接合させて一体化する。

【００３９】ついで、該締付治具１３から取り出し、積
層ハニカム金属触媒担体製品を得る（工程（ｅ））。こ
の実施例では、図６に示すように、第１締付型２と、第
２締付型３との組み付け時に、積層ハニカム状半製品の
かみ込み部１５が生ずる虞がないので、特に円柱状の積
層ハニカム金属触媒担体を生産する場合に都合が良い。

【００４０】前記実施例はいずれも金属触媒担体を生産
する場合に適用したものであるが、請求項１に係る本発
明の加熱処理製品製造用締付治具は、これに限らず、金
属部材を加圧状態で加熱処理して製造する種々のもの
に、適用可能である。

【００４１】

【発明の効果】前述のように、請求項１に係る本発明の
加熱処理製品製造用締付治具は、剥離剤の塗布が不要に
なり、それに伴い金属部材を加圧状態で加熱処理して製
品を製造する際の製造過程が、簡易である。

【００４２】また、この締付治具を用いた請求項２に係
る本発明の積層ハニカム金属触媒担体の製造方法は、剥
離剤の塗布が不要になったので、生産工数が簡易である
と共に、生産コストが低廉である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例に係る加熱処理製品製造用
締付治具の斜視図である。

【図２】同締付治具の一部の正面図である。

【図３】本発明の第１実施例に係る積層ハニカム金属触
媒担体の製造方法の製造フローチャートである。

【図４】同製造方法の積層ハニカム状半製品を該締付治
具にセットした状態の正面図である。

【図５】本発明の第２実施例における、第１実施例の図
３工程（ｂ）に相当する図である。

【図６】本発明の第２実施例の効果を説明するための説
明図である。

【図７】従来の積層ハニカム金属触媒担体の製造方法の
製造フローチャートである。

【符号の説明】

１，１３ 加熱処理製品製造用締付治具 ８ 酸化物皮膜 ９ 平板 １０ 波板 １１，１４ 積層ハニカム状半製品

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平４−169074（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−139045（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−187151（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−202799（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F01N 3/28 B01J 35/04 B30B 15/00

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 金属部材を加圧状態で加熱処理して製造
   する製品の製造過程で、その加圧状態を現出するために
   用いる加熱処理製品製造用締付治具において、 前記金属部材を包囲して加圧する締付治具（１、１３）
   を、耐熱性ステンレス鋼で形成すると共に、この締付治
   具をあらかじめ加熱温度８００〜１２００℃、加熱時間
   ３ｈｒ〜２ｍｉｎ、大気圧〜１ｔｏｒｒで加熱処理して
   その表面に膜厚０．１〜１０μｍの酸化物皮膜（８）を
   形成せしめてなる ことを特徴とする加熱処理製品製造用締付治具。
2. 【請求項２】 Ｆｅ−Ｃｒ−Ａｌ合金製金属薄鋼板から
   なる平板（９）と波板（１０）とを相互を接触させて積
   層した積層ハニカム状半製品（１１、１４）を、その相
   互の接触部を拡散接合させて一体化した積層ハニカム金
   属触媒担体の製造方法において、 前記積層ハニカム状半製品（１１、１４）を、その半製
   品の外形形状と同様な内形形状を有し、かつ、あらかじ
   め加熱温度８００〜１２００℃、加熱時間３ｈｒ〜２ｍ
   ｉｎ、大気圧〜１ｔｏｒｒで加熱処理してその表面に膜
   厚０．１〜１０μｍの酸化物皮膜を形成せしめてなる耐
   熱性ステンレス鋼製加熱処理製品製造用締付治具（１、
   １３）にて加圧し、その加圧状態を保持したまま減圧加
   熱炉に搬送し、減圧下で加熱し、その相互の接触部を拡
   散接合させて一体化する ことを特徴とする積層ハニカム金属触媒担体の製造方
   法。