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JPS63266044A - 触媒担体用高Ａｌ圧延金属箔 - Google Patents

触媒担体用高Ａｌ圧延金属箔

Info

Publication number
JPS63266044A
JPS63266044A JP62100017A JP10001787A JPS63266044A JP S63266044 A JPS63266044 A JP S63266044A JP 62100017 A JP62100017 A JP 62100017A JP 10001787 A JP10001787 A JP 10001787A JP S63266044 A JPS63266044 A JP S63266044A
Authority
JP
Japan
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foil
rolling
rolled
catalyst carrier
less
Prior art date
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Pending
Application number
JP62100017A
Other languages
English (en)
Inventor
Shinichi Matsumoto
伸一 松本
Shinji Shibata
新次 柴田
Mikio Yamanaka
幹雄 山中
Keiichi Omura
圭一 大村
Toshiyuki Yashiro
八代　利之
Teruhiko Kasahara
笠原　照彦
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
Nippon Kinzoku Co Ltd
Toyota Motor Corp
Original Assignee
Nippon Steel Corp
Nippon Kinzoku Co Ltd
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, Nippon Kinzoku Co Ltd, Toyota Motor Corp filed Critical Nippon Steel Corp
Priority to JP62100017A priority Critical patent/JPS63266044A/ja
Priority to US07/184,332 priority patent/US4870046A/en
Priority to DE3813685A priority patent/DE3813685A1/de
Publication of JPS63266044A publication Critical patent/JPS63266044A/ja
Pending legal-status Critical Current

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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/34—Chemical or biological purification of waste gases
    • B01D53/92—Chemical or biological purification of waste gases of engine exhaust gases
    • B01D53/94—Chemical or biological purification of waste gases of engine exhaust gases by catalytic processes
    • B01D53/9445—Simultaneously removing carbon monoxide, hydrocarbons or nitrogen oxides making use of three-way catalysts [TWC] or four-way-catalysts [FWC]
    • B01D53/945—Simultaneously removing carbon monoxide, hydrocarbons or nitrogen oxides making use of three-way catalysts [TWC] or four-way-catalysts [FWC] characterised by a specific catalyst
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • 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
    • B01J23/85—Chromium, molybdenum or tungsten
    • B01J23/86—Chromium
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/18—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
    • C22C38/26—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with niobium or tantalum
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
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    • C22C38/18—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
    • C22C38/28—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with titanium or zirconium
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/08—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
    • F01N3/10—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust
    • F01N3/24—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by constructional aspects of converting apparatus
    • F01N3/28—Construction of catalytic reactors
    • F01N3/2803—Construction of catalytic reactors characterised by structure, by material or by manufacturing of catalyst support
    • F01N3/2807—Metal other than sintered metal
    • F01N3/281—Metallic honeycomb monoliths made of stacked or rolled sheets, foils or plates
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B1/00—Engines characterised by fuel-air mixture compression
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は主として自動車の排気ガスなどの浄化装置に使
用される触媒の担体として使用される圧延金属箔に関す
る。
〔従来の技術〕
近年自動車の排気ガス規制が法制化され、乗用車は排気
ガス浄化装置を搭載するのが通例となった。自動車排気
ガス浄化装置としてはいくつかの方式があったが、現在
では触媒コンバーターによってＨＣとＣＯを酸化し、同
時にＮＯｘを還元するものが主流となっている。触媒コ
ンバーターの構造はコージライトを主成分とするセラミ
ックをハニカム状に焼成したものを担体として、これを
金属筒内に収めたものを基体として、担体にｐｔ等の貴
金属触媒を担持させたγ−Ａ　１２０．粉を付着させる
ことにより浄化装置としての機能を付与せしめたハニカ
ム方式のものが現在多用されている。
しかしながらこのセラミックハニカムは機械的な衝撃力
に弱いことや排気抵抗が大きいこと等の欠点がある。最
近ではこれに対処するために、１０％以下のＡｌを含有
するフェライト系ステンレス鋼を数十ミクロンの厚さの
箔に圧延して更にこれを波板状に成形したものと平板を
重ね合せ、これを積層したもの又はロール状に巻（など
してハニカム状に成形した後、該ステンレス鋼の高温酸
化によってへβ２０３皮膜を生じせしめたものにγ−Ａ
　Ｊ　２０．をコーテングして担体とするものが特公昭
５４−１５０３５号公報や特公昭５８−２３１３８号公
報に開示されている。これらの金属担体に使用される箔
は４０〜５０−であるため、高温使用中にＡ　ｌ　ｚＯ
ｓ皮膜が成長して箔内部のｐ、　１９１４度は低下して
行く。
このため使用温度で充分に保護的な厚さのＡ　Ａ　２０
゜皮膜を金属担体上に形成する以前に、筒中のＡｌが消
費されつくすと、以後はＣｒやＦｅが酸化されて酸化速
度は急に早くなり、遂には箔全体が酸化されることにな
る。この意味から金属担体に使用される箔のＡＩ！含有
量は極力高いことが望ましいが、前記の１０％以下のＡ
ｌを含有するフェライト系ステンレス鋼の４０〜５０ｍ
の笛は１１５０℃以上のエンジン排ガス中では比較的短
時間のうちに筒中のＡｌが消費されて長時間の酸化に耐
えられず、耐熱性が充分とは言い難い。実際にエンジン
排ガスの温度が１１５０℃もの高温になることはまれで
あるが、触媒表面の反応が局部的に促進されてヒートス
ポットと呼ぶ局部高温域が生じることがあり、こ＼から
ハニカムの破壊が始まることが懸念されることがあるた
め、１１５０℃以上の耐熱性を確保しておくことはハニ
カムの信頬性のうえから必要である。
さらに従来開示されている高Ａｎの触媒担体用フェライ
ト系ステンレス鋼はＹをや＼多量に含むものが多いが、
ＹはＦｅとの大型の金属間化合物を作り易く、これが特
に板厚の薄い箔に圧延するときに割れの起点となり易い
ため箔圧延は困難をきわめた。
〔発明が解決しようとする問題点〕
本発明はこれらの箔の欠点に鑑み種々検討の結果なされ
たもので、１１５０℃以上の排ガス中で長時間にわたっ
て充分な耐酸化性を維持し、且つ箔圧延も従来のＹ入り
高Ａｌ材より容易に行い得る触媒担体用圧延金属箔を提
供することを目的とするものである。
Ｃ問題点を解決するための手段〕 本発明の第１のものはＡｌ１２％超２０％以下、Ｃｒ５
〜２５％、を含み更に、Ｔ　Ｌ　Ｎ　ｂ＋　Ｚ　ｒｌ　
Ｈｆの１種又は２種以上を合計で０．０５％以上２％以
下含み、残部が実質的にＦｅよりなることを特徴とする
触媒担体用高１圧延金属箔である。更に第２の発明は第
１の組成のものに加えて（Ａ）合計で０．５％以下のＲ
ＥＭ、ＣＢ）合計で０．０５％以下のＣａ、Ｍｇ、Ｂａ
のいずれか１種又は２種以上の（Ａ）、ＣＢ）のうちい
ずれか１種又は２種以上を含有する触媒担体用高Ａｌ圧
延金属箔である。
以下に本発明の詳細な説明する。
〔作　用〕
最初に本発明による触媒担体用圧延金属箔は１１５０℃
以上の高温排気ガス中において長期にわたり優れた耐酸
化性を維持するために１２％を超える多量のＡｌを含有
することを最大の特徴とする。
すなわち前記の如く、板厚が数十−の箔にあっては高温
使用中にＡ　ｊ？　ｚＯｚの表面皮膜の成長により筒中
のＡｌ濃度が低下する。一方Ａｊ！ｚ（ｈの表面皮膜は
下地金属の酸化を抑制する効果も強く、その膜厚が使用
雰囲気組成と温度で決る所定の厚さに達すると下地金属
の酸化速度はきわめて小さくなり、Ａ　Ｉ　２０３表面
皮膜の成長もその時点ではＸ゛停止る。しかしながら箔
においてはＡ　ｌ　ｔａ３皮膜の成長に伴って下地金属
のＡｔ２　ｆ１度も低下するため、ＡｊｌＪｉ皮膜が前
記の如（充分な保護性を発揮する膜厚に達する前に筒中
のＡｌ．濃度が２％を下まわるとＡ　４　ｚｏｚ皮膜は
Ｃｒ”ＰＦｅの酸化物を含むようになり、皮膜の保護性
が低下して酸化速度が増し、遂には箔全体が酸化される
ことになる。しかして本発明者らは、４０〜６０−厚の
含Ａｅ鋼が１１５０℃以上のエンジン排ガス中において
前記の如く充分な保護性のある厚さのＡ　ｊ！　ｚＯ＊
皮膜を形成して長期にわたって耐酸化性を維持するため
に必要なＡｌの含有量を検討した結果、１２％を超える
Ａｌを含有する必要のあることを知見し、本発明をなし
たものである。さりながら多量のＡｌの添加は一方にお
いて鋼の融点を下げ、２０％を超えて／ｌ’を添加する
と鋼の融点が使用温度に近づいて高温強度が著しく低下
するためＡｌ含有量の上限を２０％とした。
さらに本発明箔においてＡ　ｌ　２（ｈ皮膜を安定に生
成させるためには少なくとも５％のＣｒの含有が必要で
あるが、２５％を超えるＣｒの含有は高濃度のＡＮと相
まって異相の析出を助長するのでＣｒの含有量の範囲を
５〜２５％とした。
Ｔｉ、Ｎｂ、Ｚｒ、Ｈｆは、高／ｌのためとかく脆くな
りがちなマトリックスの固溶ＣとＮを固定して、その靭
性の回復に効果があり、箔圧延を容易にし、且つＡ　１
　ｔ０３皮膜の安定化に寄与するため添加するが、合計
で０．０５％未満では効果不充分でありま。
た２％を超えると金属間化合物を析出して材料の靭延性
を阻害するため、その範囲を合計で０．０５〜２％とし
た。
また、本発明鋼の耐酸化性を更に改善するために（Ａ）
合計で０．５％以下の十ＲＥＭ、（Ｂ）合計で０．０５
％以下のＣａ、Ｍｇ、Ｂａのいずれか１種又は２種以上
、のうちの（Ａ）、（Ｂ）のいずれか１種又は２種以上
を添加することができるが、これらの添加量の上限はい
ずれもそれらを超えて添加しても耐酸化性を改善する効
果が増すことなく、逆に有害な析出相をもたらす等のた
め設定されたものである。
なお本発明金属箔には製鋼上の不可避元素として通常０
．１％以下のＣ，２％以下の３１％２％以下のＭｎ、０
．５％以下のＰ、０．１％以下のＳを含む。また材料の
高温強度を増すために必要に応じて７０％以下のＮｉ　
％夫々５％以下のＭｏ、Ｗ。
Ｃｏを添加し得る。
本発明箔を製造する方法は通常の溶製法で溶製された後
、インゴット又は連続鋳造スラブにされるが、高ＡＩの
ためこれらのスラブやインゴットの常温靭性は低（熱間
圧延が終るまでは材料温度をその脆性〜延性の遷移温度
以上に保つ等の配慮が必要である。また熱間圧延におい
て耳割れが激しい場合は圧延性の優れた炭素鋼等で被覆
してから熱延を行い、焼鈍後酸洗によって炭素鋼の被覆
を除去する等の工夫を要する。また次の冷間圧延におい
ても熱延板のシャルピーの遷移温度以上に加熱して圧延
を開始する等の工夫が必要である。
これらの箔は通常の方法によって触媒担体構造例えばハ
ニカム等に成形される。ハニカムを成形する場合これら
の箔を波板に加工したものと元の平板を重ね合せてこれ
をロール状に巻くか又は積層して所定の断面形状のもの
を作り、それらを耐熱鋼の外筒内に圧入してから一部又
は全体にわたってろう付けを行いハニカム加工を終了す
る。
以下に実施例により本発明を具体的に説明する。
〔実施例−１〕 第１表に化学組成（％）を示す゛各月を２５ｋｇ真空溶
解炉で溶製した。ｌを７％以上含有するＤ〜Ｑの鋼塊に
ついては鋳型に詩人後直ちに鋳型からぬき取り、温度を
３００℃以上に保ちながらグラインダーで表面手入れを
し、あらかじめ鋼塊寸法に合せて作っておいた５　ｍｍ
厚の５ＰＨＣ（熱延炭素調板）の箱に入れ、ふたを溶接
でふさぎ最後に真空封入をした。これらにＡ−Ｃの鋼塊
を加えて１２００℃に加熱した後熱間圧延を行い厚さ２
ｆｌの熱延鋼板を得た。更にＮｉを含有する熱延板は１
２００℃、他のものは８５０℃で焼鈍をした後酸洗を行
いＡ。
Ｂ、Ｃの板についてはデスケール、Ｄ−Ｑについては表
面の炭素鋼の部分を溶剤して除去した。次にこれら板の
表面を全面研摩して手入れを行い、Ａ、Ｃ以外の鋼板に
ついては３００℃以上に加熱してＡ、Ｃを含めて冷延を
行い、０．３鶴厚で焼鈍を入れ、以後はコイル圧延によ
り５０ｎの厚さの箔を得た。
但し、Ｙを含有するＢ、Ｄ、Ｈの材料ではＹの金属間化
合物に起因するとみられる微小割れが発生し、特にり、
Ｅの材料は圧延中に微小割れを生じ５０μ厚の箔は得ら
れなかった。これらの箔を２０　Ｘ　５０の大きさに切
断し、脱脂後ガソリンエンジンの排気ガスを雰囲気とす
る１１５０℃の電気炉中で６時間づつ最高で５０回（合
計３００時間）加熱した。その結果加熱回数が少い間は
各月とも灰色〜茶色を呈してＡ　１　ｚｏｓを主体とし
た皮膜を形成していたが、Ａ−Ｈの比較鋼箔については
１６〜３７回の加熱で周辺部から黒いスケールを発生し
、異常酸化を生じた。これに対してＦ−Ｑの本発明鋼箔
は５０回の加熱後も異常酸化が発生しなかった。
更にに−Ｑの箔については同様にして１２００℃の加熱
を５０回行ったが、いずれも異常酸化を発生させること
なく茶褐色を呈していた。
〔実施例−２〕 第１表のＢ、Ｇ、に、Ｍ、Ｎの５種の箔を用いて夫々４
００メツシュ／平方インチのハニカム（１００φＸ１０
０１）を上述の方法のうちのロール巻き方式で作成した
。外筒については１５Ｃｒ　−４ＡＩ！の１，２ｔの鋼
板を溶接して作成し、またろう付けについては特に耐酸
化性を考慮してＮｉ　−Ａｌ系のろう材を使用し、ハニ
カムの両端約１０龍の部分と外筒との接触面の全てにつ
いて行った。
これら５種のハニカムをＴ　　ＡｌｔＯｘウォシュコー
トをせずにそのま″”−１８００ｃｃのガソリンエンジ
ンのマニホールド直下の触媒槽に入れ、エンジン回転数
５００Ｏｒｐｍにして台上テストを行った。この場合エ
ンジンの点火進角をずらして排ガス温を１０００〜１０
３５℃になるようにし、６時間づつ１０回の試験を行い
、ハニカムを取り出して損傷状況を調べた。
この試験では排気ガスの流速が非常に大きく、静止雰囲
気に近い実施例−１の試験方法に比較して温度の割には
厳しい試験条件になっている。試験の結果、Ｂのハニカ
ムは全面が黒色になり、ハニカムの一部が完全酸化され
てなくなっていた。これに対し本発明箔Ｇ、に、Ｍ、Ｎ
を用いたハニカムは茶褐色を呈し、異常酸化や一部消失
などの損傷はみられなかった。
〔発明の効果〕
以上の如く、本発明は１１５０°Ｃ以上のエンジン排ガ
スによる酸化にも耐えしかも箔への圧延が可能な触媒担
体用高Ａｌ金属箔を提供するもので、自動車の触媒コン
バーターの通気抵抗の低減や軽量化が可能で、自動車の
高性能化に貢献し産業上の利益はきわめて大きい。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １、Ａｌ１２％超２０％以下、Ｃｒ５〜２５％を含み、
    更にＴｉ、Ｎｂ、Ｚｒ、Ｈｆの１種又は２種以上を合計
    で０．０５％以上２％以下含み、残部が実質的にＦｅよ
    りなることを特徴とする触媒担体用高Ａｌ圧延金属箔。 ２、Ａｌ１２％超２０％以下、Ｃｒ５〜２５％を含み、
    更にＴｉ、Ｎｂ、Ｚｒ、Ｈｆの１種又は２種以上を合計
    で０．０５％以上２％以下含み、更に（Ａ）合計で０．
    ５％以下のＲＥＭ、（Ｂ）合計で０．０５％以下のＣａ
    、Ｍｇ、Ｂａの１種又は２種以上の（Ａ）、（Ｂ）のう
    ちいずれか１種又は２種を含み、残部が実質的にＦｅよ
    りなることを特徴とする触媒担体用高Ａｌ圧延金属箔。
JP62100017A 1987-04-24 1987-04-24 触媒担体用高Ａｌ圧延金属箔 Pending JPS63266044A (ja)

Priority Applications (3)

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JP62100017A JPS63266044A (ja) 1987-04-24 1987-04-24 触媒担体用高Ａｌ圧延金属箔
US07/184,332 US4870046A (en) 1987-04-24 1988-04-21 Rolled high aluminum stainless steel foil for use as a substrate for a catalyst carrier
DE3813685A DE3813685A1 (de) 1987-04-24 1988-04-22 Gewalzte, rostfreie stahlfolie mit hohem aluminium-gehalt zur verwendung als substrat eines katalysator-traegers

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JP62100017A JPS63266044A (ja) 1987-04-24 1987-04-24 触媒担体用高Ａｌ圧延金属箔

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