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JPH06389A - 自動車触媒用高耐熱型メタル担体 - Google Patents

自動車触媒用高耐熱型メタル担体

Info

Publication number
JPH06389A
JPH06389A JP4044790A JP4479092A JPH06389A JP H06389 A JPH06389 A JP H06389A JP 4044790 A JP4044790 A JP 4044790A JP 4479092 A JP4479092 A JP 4479092A JP H06389 A JPH06389 A JP H06389A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
honeycomb
metal carrier
temperature
kgf
test
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP4044790A
Other languages
English (en)
Inventor
Mikio Yamanaka
幹雄 山中
Keiichi Omura
圭一 大村
Masuhiro Fukaya
益啓 深谷
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nippon Steel Corp
Toyota Motor Corp
Original Assignee
Nippon Steel Corp
Toyota Motor Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nippon Steel Corp, Toyota Motor Corp filed Critical Nippon Steel Corp
Priority to JP4044790A priority Critical patent/JPH06389A/ja
Priority to PCT/JP1992/000399 priority patent/WO1993017789A1/ja
Priority to EP92907335A priority patent/EP0592667B1/en
Priority to US08/140,096 priority patent/US5426084A/en
Priority to DE69230688T priority patent/DE69230688T2/de
Priority to AU14349/92A priority patent/AU661839B2/en
Priority to CA002102193A priority patent/CA2102193C/en
Publication of JPH06389A publication Critical patent/JPH06389A/ja
Pending legal-status Critical Current

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    • B01J23/00—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00
    • B01J23/70—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of the iron group metals or copper
    • B01J23/76—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of the iron group metals or copper combined with metals, oxides or hydroxides provided for in groups B01J23/02 - B01J23/36
    • B01J23/84—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of the iron group metals or copper combined with metals, oxides or hydroxides provided for in groups B01J23/02 - B01J23/36 with arsenic, antimony, bismuth, vanadium, niobium, tantalum, polonium, chromium, molybdenum, tungsten, manganese, technetium or rhenium
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    • B01J23/86—Chromium
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 ９００℃以上の排気ガスに耐えられる高耐熱
型の自動車触媒用メタル担体を提供することを目的とす
る。 【構成】 焼鈍状態で歪速度を毎分０．１％として測定
した６００℃と７００℃での高温耐力が、夫々２２kgf
／mm2 以上、１１kgf ／mm2 以上のステンレス鋼箔材の
ハニカムで構成したメタル担体であって、９００〜１０
００℃の排気ガスによる冷熱試験に耐えうる耐熱性を有
する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、自動車エンジン排気の
高温化に耐え得る自動車触媒用高耐熱型メタル担体に関
する。
【０００２】
【従来の技術】自動車排気を無公害化するための触媒の
担体として、従来、コージオライトを主成分とするセラ
ミック・ハニカムが多用されてきたが、近年、ステンレ
ス鋼箔製ハニカムの利点が認識されて、一部の高級乗用
車から搭載が始まり徐々にその数が増加しつつある。さ
らに、直近では、環境公害規制の強化を背景として、自
動車用エンジンはリーン・バーン、高速低燃費の必要性
が高まり、自動車からの排気温度は上昇の傾向にあり、
従来のメタル・ハニカムでは耐熱性が不足する場合が生
じてきた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、自動車エン
ジン排気の高温化に伴って問題となる従来のメタル担体
の耐熱性の不足を解決すべくなされたもので、より高温
のエンジン排気（９００〜１０００℃）にも耐え得る高
耐熱型メタル担体を提供することを目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明の特徴とする処
は、焼鈍状態で、歪速度を０．１％／分として測定され
る６００℃および７００℃における高温耐力が、それぞ
れ２２ kgf／mm2 以上、１１ kgf／mm2 以上のステンレ
ス鋼箔材のハニカムで構成された自動車触媒用高耐熱型
メタル担体にある。
【０００５】以下、本発明を詳細に説明する。メタル担
体が用いられる環境は、エンジン排気の高温化とともに
厳しさを増してきた。本発明者等は、エンジンベンチで
メタル担体の耐久試験を行うに際し、従来におけるより
も１００℃だけ最高温度を高くして９５０℃〜１５０℃
の間を１２００回繰り返し上下させる冷熱試験を行っ
た。その結果、従来の８５０℃を最高温度とする冷熱試
験では十分に耐久性があったメタル担体も前記条件では
破壊に至ることが明らかとなった。破壊箇所は、ハニカ
ム最外周から数層内側で蝋付け部を外れた波板の母材部
が排気の流れ方向に破断してこの部分から内層のハニカ
ムが排気の流れ方向下流側にずれを生じていた。破壊の
原因は、定性的には急速な昇・降温過程でハニカムを保
持するステンレス鋼薄板製の外筒とハニカムの間に４０
℃以上の温度差が生じる時期があり、このときに前記温
度差による熱歪が弾性限を超えて塑性域に大きく入り込
む大きさとなり、この熱歪の消長がハニカムの熱疲労破
壊を惹起する点にある。
【０００６】さらに本発明者等は、単純化された熱弾塑
性モデルを用いて、外筒とハニカムの間に最大の温度差
が生じたときの熱歪の分布を解析した結果、エンジンベ
ンチテストで破壊に至るハニカム部分には、最大０．７
％以上の熱歪が熱サイクル毎に消長することが判明し
た。即ち、ハニカムの外周部から外筒にかけての温度勾
配が最も急峻な部分に隣接して、材料強度が急激な低下
を示す６００〜７００℃の温度域があり、ここに大きな
歪が集中するものであることが解明された。本発明者等
はさらに、６００〜７００℃の温度域における材料の高
温耐力を現使用ハニカム材料（２０Ｃｒ−５Ａｌ−０．
０５Ｔｉ−０．０８ＲＥＭ）よりも５０％高くした強度
プロファイルを想定し、前記熱弾塑性モデルによって熱
歪分布を計算した処、歪量は最大０．４％と現行材の半
分近くの大きさになることが判明した。これは、温度勾
配の急峻な部分から強度が急減する部分が離れるため
に、歪が分散するからである。６００〜７００℃の温度
域における材料の強度を高めることは、ハニカム材に
Ｖ，Ｎｂ，Ｍｏ，Ｔａ，Ｗ等の析出強化〜固溶強化元素
を添加することによって可能であり、実際にこのような
高強度箔材からなるメタル担体が、９５０℃を最高温度
とするエンジンベンチでの燃熱耐久試験に耐え得ること
が本発明者等による実験で証明された。
【０００７】なお、本発明において、高温強度を限定す
るのに高温引張試験での歪速度を０．１％／分と規定し
た理由は、高温強度は引張試験での歪速度に大きく依存
するから、ＪＩＳで規定されている引張試験法における
歪速度を尺度とした。また、この歪速度は、メタル担体
であるハニカム材が冷熱試験で受ける歪速度にオーダ的
に合っていてそれほどかけ離れたものではないので、実
際の現象を評価するのに適した尺度である。
【０００８】また、６００℃および７００℃における箔
材の強度をそれぞれ２１ kgf／mm2以上および１１ kgf
／mm2 以上と限定した理由は、この強度未満ではメタル
担体の９００℃以上の温度域における耐久性が不十分で
あるためである。
【０００９】
【実施例】表１に示す２０Ｃｒ−５Ａｌをベースに耐酸
化性を確保する目的でＹやＬｎ（ランタノイド：原子番
号５１〜７１）の希土類元素を添加しまた、高温強度を
高くする目的でＶ，Ｎｂ，Ｍｏ，Ｔａ，Ｗ等の元素を単
独または複合添加した各種の組成をもつ材料により５０
μｍ厚さの箔を作り、これらの箔を用いて１０００cc
（１１３mmφ×１００mm長さ）の容積をもつメタル担体
を製作した。また、比較材として強化元素無添加のも
の、またＴｉを添加したものも同様にしてメタル担体に
加工した。
【００１０】各箔材は、薄板段階（焼鈍後）で高温引張
試験片を採取してＪＩＳに従って高温引張試験を行い、
６００℃および７００℃における耐力を測定した。メタ
ル担体のエンジンベンチ試験は、９５０℃〜１５０℃の
間を１２００回上下する冷熱試験を行い、途中でずれを
生じたものはその時点で試験を中止した。得られた結果
を、表１に示す。表１から明らかなように、６００℃お
よび７００℃における強度が低いＡおよびＢの箔材を使
用したメタル担体は、高温型の冷熱耐久１２００回の試
験には耐えられなかったのに対し、６００℃および７０
０℃における強度が高いＣ〜Ｈの箔材を使用したメタル
担体は、何れも１２００回の冷熱耐久試験後もずれはな
く、高温型の冷熱耐久試験に合格した。
【００１１】
【表１】
【００１２】
【発明の効果】本発明の自動車排気処理触媒用高耐熱メ
タル担体は、９５０℃を最高温度とする冷熱試験にも耐
える高い耐熱特性を有する。而して本発明は、エンジン
排気の高温化に十分適応し得る優れたメタル担体を提供
することができ、産業上大きな効果を奏する。
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成４年５月８日
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００５
【補正方法】変更
【補正内容】
【０００５】以下、本発明を詳細に説明する。メタル担
体が用いられる環境は、エンジン排気の高温化とともに
厳しさを増してきた。本発明者等は、エンジンベンチで
メタル担体の耐久試験を行うに際し、従来におけるより
も１００℃だけ最高温度を高くして９５０℃〜１５０℃
の間を１２００回繰り返し上下させる冷熱試験を行っ
た。その結果、従来の８５０℃を最高温度とする冷熱試
験では十分に耐久性があったメタル担体も前記条件では
破壊に至ることが明らかとなった。破壊箇所は、ハニカ
ム最外周から数層内側で蝋付け部を外れた波板の母材部
が排気の流れ方向に破断してこの部分から内層のハニカ
ムが排気の流れ方向下流側にずれを生じていた。破壊の
原因は、定性的には急速な昇・降温過程でハニカムを保
持するステンレス鋼薄板製の外筒とハニカムの間に４０
０℃以上の温度差が生じる時期があり、このときに前記
温度差による熱歪が弾性限を超えて塑性域に大きく入り
込む大きさとなり、この熱歪の消長がハニカムの熱疲労
破壊を惹起する点にある。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (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

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 焼鈍状態で、歪速度を０．１％／分とし
    て測定される６００℃および７００℃における高温耐力
    が、それぞれ２２ kgf／mm2 以上、１１ kgf／mm2 以上
    のステンレス鋼箔材のハニカムで構成されていることを
    特徴とする自動車触媒用高耐熱型メタル担体。
JP4044790A 1992-03-02 1992-03-02 自動車触媒用高耐熱型メタル担体 Pending JPH06389A (ja)

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JP4044790A JPH06389A (ja) 1992-03-02 1992-03-02 自動車触媒用高耐熱型メタル担体
PCT/JP1992/000399 WO1993017789A1 (en) 1992-03-02 1992-03-31 Highly heat resistant metallic carrier for automobile catalyst
EP92907335A EP0592667B1 (en) 1992-03-02 1992-03-31 Highly heat resistant metallic carrier for automobile catalyst
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EP (1) EP0592667B1 (ja)
JP (1) JPH06389A (ja)
AU (1) AU661839B2 (ja)
CA (1) CA2102193C (ja)
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WO (1) WO1993017789A1 (ja)

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