JP3283285B2 - 自動車排ガス浄化触媒高耐熱型メタル担体用Ｆｅ−Ｃｒ−Ａｌ系合金箔 - Google Patents

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ガ
スの高温化に耐え得る自動車触媒用高耐熱型メタル担体
に使用される耐熱性に優れたフェライト系ステンレス鋼
箔に関する。さらに詳しくは、耐酸化性、製造性に優れ
るのみならず、高温耐力に優れるため、触媒のハニカム
体に使用した場合その構造上の耐久性を向上させる効果
の大きいＦｅ−Ｃｒ−Ａｌ系合金箔に関する。

【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
ス鋼箔製のメタル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。メタルハニカムの利点は、セラミックハニカム
に比較してエンジン始動時の温度上昇が速く、それだけ
早く触媒の浄化能が機能して有毒ガスの放出量を小さく
することができる、セラミックハニカムに比べて壁厚
が半分以下で、それだけ排気抵抗が小さくなってエンジ
ンの出力損失が少い、ハニカムの単位体積当りの表面
積が大きく、相対的に小型化が可能である、セラミッ
クハニカムではインコネル又は高級ステンレスのワイヤ
ー製のクッション材が外筒との間に必要で、その耐熱性
不足のため高温化に制約があったが、メタルハニカムで
は外筒に直接ハニカムを接合するのでクッション材は必
要なく、エンジンマニホールド直下のより高温部に配置
して浄化能の早期立ち上げが可能等である。メタルハニ
カムはセラミックハニカムに比べてより高温での使用が
可能ではあるが直近では、ＣＡＦＥや排ガス規制の強化
を背景として、自動車用エンジンはリーン・バーン、高
速低燃費のニーヅが高まり、自動車エンジンからの排気
温度はさらに上昇の傾向にあり、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。すなわち従
来のメタルハニカムはエンジンマニホールドの直下で使
われるものでも入りガスの温度は最高でも８５０℃程度
であったが、直近では入りガス温度が９００℃〜１００
０℃にも達するケースが出てきており、従来型のメタル
ハニカムではこれらの厳しい耐久試験に耐えられなくな
ってきた。

【０００３】従来は例えば「日経メカニカル」１９９１
年１月２０号の７０〜８０頁に記載されている通り、メ
タルハニカムの耐熱性の向上のためにはこれを構成する
ハニカム材の耐酸化性を向上させることが必要要件の第
一と考えられていた。このため、例えば特開昭５０−９
２２８６号、同５１−４８４７３号および同５７−７１
８９８号の各公報に開示されているごとく、メタルハニ
カム用箔材として耐酸化性および皮膜の密着性が注目さ
れ、それゆえその素材としては一般に耐酸化性、皮膜の
密着性に優れているために旧来より電熱線や暖房器具の
高温部材として広く使用されてきたＦｅ−Ｃｒ−Ａｌ系
合金をベースに、その耐酸化性あるいは触媒の直接担持
体である活性アルミナ（γ−Ａｌ₂ Ｏ₃ ）コート層との
密着性を改善した箔が用いられている。上記各公報に開
示された技術はいずれも素材の耐酸化性を改善する手段
としてＹを利用している。

【０００４】一方、特公平２−５８３４０号公報にはＦ
ｅ−Ｃｒ−Ａｌ系合金の主として酸化皮膜の剥離を防止
するために、０．００２〜０．０５重量％のＬａ，Ｃ
ｅ，Ｐｒ，Ｎｄからなる群の希土類元素（以下Ｌｎと称
す）を含む、総量０．０６重量％までの希土類元素を添
加した合金、および該合金の安定化のためにＺｒを、ま
た高温のクリープ強さの確保のためにＮｂをそれぞれ
Ｃ，Ｎ量との特定関係範囲内で添加した合金が提案され
ている。これらの公報では希土類元素の合計が０．０６
重量％を越えるような合金では、それ以下の場合に比べ
て耐酸化性がほとんど改善されないばかりか、通常の熱
間加工温度では加工することが不可能であると述べてい
る。

【０００５】特公平４−８５０２号公報には、同じくＦ
ｅ−Ｃｒ−Ａｌ系をベースとする合金においてＹの添加
は高価なものになるとして、Ｃｅを排除したＬｎまたは
Ｌａのみを０．０５〜０．２重量％の範囲で添加する事
が提案されている。これは、Ｌｎの添加による熱間加工
性の低下原因がＣｅの存在にあり、さらにＣｅには耐酸
化性をも低下させる作用があるためとしており、したが
ってＣｅだけを排除したＬｎを添加すれば熱間加工が可
能となり耐酸化性も向上するという知見に基づくと述べ
ている。しかしながら、Ｌｎは化学的に活性に富む元素
であり、かつ相互の化学的物質が類似しているために個
々の元素の分離は簡単ではなく、Ｌｎの一般的な混合物
であるミッシュメタルに対しては非常に高価なものとな
る。また、同様にＣｅのみを分離除去することも価格の
上昇を避け得ない。さらに、これと同一出願人による特
開昭６３−４２３５６号公報には、耐酸化性と酸化スケ
ールの耐剥離性に優れたＦｅ−Ｃｒ−Ａｌ系合金として
Ｃｅ，Ｌａ，ＰｒおよびＮｄを総和で０．０１％以上
０．３０％以下を含む合金が開示されているが、この合
金についての熱間加工性の検討は全く行われていない。

【０００６】これらの従来技術はメタル担体の高耐熱化
の技術として主に酸化皮膜の密着性や耐酸化性について
検討しているが、触媒のハニカム体を構成する箔として
実用上重要な要求特性であるハニカム体の構造上の耐久
性に及ぼす箔素材の影響、例えば高温耐力の影響につい
ては全く検討していない。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、自動車排気
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
タル担体用に使用される耐熱性に優れたフェライト系ス
テンレス鋼箔を提供することを目的とする。

【０００８】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ろう付け部
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４００℃以上の温度差を生じる時期が
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。

【０００９】この熱歪みはハニカム体の半径方向に均一
に分布するのではなく最外周から数層内側に集中する。
これは、ハニカム体半径方向の温度勾配が外層側に比較
し内層側で非常に大きいことと、箔材料の耐力の温度に
対する変化率が温度域によって大きく異なっていること
に由来している。すなわちハニカム体の半径方向に最も
急激な温度勾配が発生する外層側の温度域とハニカム体
を構成するフェライト系ステンレス箔の耐力が著しく低
下し始める６００〜７００℃の温度域とが、最外周から
数層の部分で合致するため、ここに大きなせん断歪みが
集中するからである。

【００１０】すなわち、自動車の触媒担体では、通常の
使用環境にあっては箔の耐酸化性が不足しているため触
媒担体が寿命に達することは希であり、むしろ走行状態
に連動した加熱・冷却の繰り返しによる熱疲労によって
破損し寿命に達することがほとんどである。こうした場
合には箔の高温での耐力が重要であり、とりわけ上述し
たようにハニカム体の中の急峻な温度勾配発生部分と合
致する温度領域、すなわち本発明者らの測定によると６
００〜７００℃の温度域の箔素材の耐力が高く、かつ６
００℃以上での温度による耐力の低下の度合が可能な限
り小さいことが、ハニカム体の構造上の寿命を向上させ
るのに有効であることが明らかになった。

【００１１】さらに、例えば、自動車のように広く一般
に供するにあたっては、まず第一に安価でかつ安定供給
可能であることが望まれ、従って素材としては成分コス
トが低いことはもとより、従来のステンレス鋼の大量生
産工程にて比較的容易に製造でき、製造コストを低く抑
えることが重要である。また、体積に対して表面積が著
しく大きい箔の状態で高温の排ガスに曝されるため、当
然耐酸化性にも優れていなければならない。

【００１２】本発明者らは、このような現状の課題を踏
まえ、上述した特性をすべて具備するような触媒担体の
構成箔を開発すべく種々検討し、本発明に至ったのであ
る。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明者等は研究の結
果、箔の耐酸化性を向上させるためには、Ｆｅ−Ｃｒ−
Ａｌ合金をベースにして０．０１％を越えるＹｍの添加
が有効で、特公平２−５８３４０号公報で開示されてい
るＬｎ（Ｌａ，Ｃｅ，ＰｒおよびＮｄの混合物）を添加
する場合に比べ、飛躍的にその耐酸化性が向上すること
を見い出した。

【００１４】さらに、上述したように加熱・冷却に伴う
触媒担体の構造上の耐久性向上にはそのハニカム体を構
成する箔の６００〜７００℃での耐力の向上が必要であ
り、この目的から種々検討の結果、Ｎｂおよび／または
Ｔａの添加あるいはＭｏおよび／またはＷの添加が有効
であり、さらにＴａおよび／またはＮｂの添加と同時に
Ｍｏおよび／またはＷを添加すると高温側の耐力がさら
に向上することを見いだした。

【００１５】さらに、この種のフェライト系ステンレス
鋼の製造上の問題点である熱延板の靱性を調査した結
果、ＴａあるいはＮｂを添加することで靱性を著しく改
善することが可能で、通常のステンレス鋼の製造工程で
十分大量生産可能なレベルにまでその性質を引き上げ得
ることが明らかとなった。なお、こうした種々の検討に
際し、Ｔｉ，ＺｒおよびＶについてもその影響を調査し
たが、Ｔｉは高温の耐力をほとんど増加させず、過剰の
添加はかえって熱延板の靱性を低下させることが明らか
となり、Ｚｒは比較的微量な範囲の添加で一旦は高温の
耐力を僅かに増加させるものの、箔の耐酸化性を著しく
低下させかつ熱延板の靱性をも損なうことが判明した。
さらに、Ｖには高温の耐力向上効果も熱延板の靱性向上
効果も認められないことが明らかになった。

【００１６】すなわち、本発明は以上のような検討結果
をもとに、高温の排ガス中にあっても箔の耐酸化性や皮
膜の密着性に優れることは当然として、これをさらに改
善するとともに、触媒担体の構造上の耐久性向上に効果
を持ち、併せて熱間加工性や熱延板の靱性等の製造性に
も優れ、かつ耐熱性にも優れたＦｅ−Ｃｒ−Ａｌ系合金
箔を提供するものである。

【００１７】しかして、その具体的な手段は以下のよう
なものである。すなわち、本発明は重量％で、 Ｙ：０．０１超０．５％以下 Ａｌ：４．５％以上６．５％以下 Ｃｒ：１３％以上２５％以下 Ｔｉ：０．０２％以上（０．０３＋４・Ｃ％＋２４・Ｎ
％／７）以下 Ｎｂ：（９３・Ｃ％／１２＋９３・Ｎ％／１４）超２．
０％以下 Ｃ：０．０２５％以下 Ｎ：０．０２％以下 Ｃ＋Ｎ：０．０３％以下 を含み、かつ残部Ｆｅおよび不可避的不純物からなるメ
タル担体用Ｆｅ−Ｃｒ−Ａｌ系合金箔であり、あるいは
重量％で、 Ｙｍ（イットリウムメッシュ）：０．０１超０．５％以
下 Ａｌ：４．５％以上６．５％以下 Ｃｒ：１３％以上２５％以下 Ｔｉ：０．０２％以上（０．０３＋４・Ｃ％＋２４・Ｎ
％／７）以下 Ｎｂ：（９３・Ｃ％／１２＋９３・Ｎ％／１４）超２．
０％以下 Ｃ：０．０２５％以下 Ｎ：０．０２％以下 Ｃ＋Ｎ：０．０３％以下 を含み、かつ残部Ｆｅおよび不可避的不純物からなるメ
タル担体用Ｆｅ−Ｃｒ−Ａｌ系合金箔である。

【００１８】

【作用】次に本発明における成分の限定理由並びにその
作用について詳しく説明する。なお、本明細書中の化学
組成はすべて重量％である。 （１）Ｙ，Ｙｍ Ｙは箔の異常酸化発生に対する抵抗を向上させる効果が
あり、箔の異常酸化発生までの寿命は、Ｙが０．０１％
を超えるとそれ以下の場合に比べて著しく向上するが、
０．５％を超えると再度低下し始める。従って、その範
囲は０．０１％超０．５％以下に限定される。

【００１９】次に、Ｙｍ（イットリウムメッシュ）と
は、希土類元素のうち周期律表中のＹとＬａ（原子番号
５７）以降Ｌｕ（原子番号７１）までの１５元素（Ｌ
ａ，Ｃｅ，Ｐｒ，Ｎｄ，Ｐｍ，Ｓｍ，Ｅｕ，Ｇｄ，Ｔ
ｂ，Ｄｙ，Ｈｏ，Ｅｒ，Ｔｍ，Ｙｂ，Ｌｕ）の混合物の
総称であり、本発明の場合、添加原料としてはより安価
なＹのミッシュメタルを用いることができる。このＹｍ
は、Ｙが６０％、重希土（希土類元素のうちＧｄ以下Ｌ
ｕまで）３５％、軽希土（希土類元素のうちＬａ〜Ｅ
ｕ）５％で構成されるものが一般的である。Ｙｍは、排
ガス中での箔の異常酸化発生に対する抵抗を向上させる
効果があり、箔の排ガス中での異常酸化発生までの寿命
は、Ｙｍが０．０１％を超えるとそれ以下の場合に比べ
て著しく向上するが、０．５％を超えると再度低下し始
める。従って、その範囲は０．０１％超０．５％以下に
限定される。

【００２０】一方、多量にＹｍを添加した場合であって
も熱間加工性は良好で、特公平４−８５０２号公報で述
べられているように、Ｌｎ（Ｌａ，Ｃｅ，ＰｒおよびＮ
ｄの混合物）を多量に添加した場合のように熱間加工性
を低下させることはない。この理由は、多量にＬｎを添
加した時には、低融点のＣｅ richな相を形成するのに
対し、多量にＹｍを添加した時には、Ｙｍ中のＹがＦｅ
との高融点金属間化合物を形成するためである。すなわ
ち、このような点からも偏析の大きい工場での量産規模
の大型鋼塊を前提にした場合、Ｙｍの添加は有効であ
る。 （２）Ａｌ：Ａｌは本発明にあっては耐酸化性を確保す
る基本元素であって、４．５％未満では箔の場合、排ガ
ス中での酸化皮膜の保護性が悪く、たやすく異常酸化を
発生するため、触媒の担体としてその使用に耐えない。
一方、６．５％を超えて含まれると、熱延板の靱性が極
度に低下し製造性が損なわれることに加え、箔の熱膨張
係数が大きくなり、触媒担体として使用した場合には加
熱・冷却の繰り返しによる熱疲労が大きくなる。したが
って、本発明にあってはＡｌは４．５％以上６．５％以
下がその範囲になる。 （３）Ｃｒ：Ｃｒはステンレス鋼の耐食性を確保する基
本元素である。本発明にあっては、耐酸化性の主体はＡ
ｌ₂ Ｏ₃ 皮膜にあるが、Ｃｒが不足するとその密着性や
保護性が低下する。一方、Ｃｒが過剰になると熱延板の
靱性が低下するため、その範囲は１３％以上２５％以下
となる。 （４）Ｔｉ，Ｎｂ：Ｔｉ及びＮｂは本発明にあっては、
特に箔の高温の耐力を向上させるための最重要な添加元
素である。

【００２１】前述したとおり触媒担体の構造上の耐久性
向上のためには、先ず箔の高温の耐力向上を図ることが
重要であるが、加えて、長時間加熱された後もなおその
耐力低下が抑制されることも重要である。例えば特公平
０２−５８３４０号公報に開示されているように、Ｔａ
あるいはＮｂの単独添加によって、箔材の高温での耐力
を向上し触媒担体の構造上の耐久性を確保している場合
があるが、ＴａあるいはＮｂの添加による高温耐力の向
上は、固溶強化作用による寄与とともにＣおよびＮと結
合して析出する炭窒化物の析出強化作用によってもたら
されるものである。このため、箔材を高温で長時間使用
した場合、こうした炭窒化物が次第に凝集粗大化し、そ
れに伴って強化作用が低下する場合がある。

【００２２】ところが、Ｔｉを微量添加した後、更にＮ
ｂをかなりの量を添加することにより、Ｃ，ＮをＴｉ系
炭窒化物として析出させるため、Ｎｂが炭窒化物をほと
んど形成することなく固溶できると考えられる。このた
め、特に高温側で比較的大きな強化作用が安定的に得ら
れると考えられる。また高温長時間の加熱に対しても金
属組織変化が殆ど起こらないため、この強化作用が経時
的に低下することがほとんどないのである。更に、Ｔｉ
は前述したように固溶Ｃ，Ｎを固定するため、熱延板の
靱性を向上させる。

【００２３】こうした観点からＴｉ及びＮｂの複合添加
量が決定され、本発明者らの検討結果では、十分な固溶
強化作用を得るためにはＴｉは０．０２％以上、かつＮ
ｂは（９３・Ｃ％／１２＋９３・Ｎ％／１４）を超える
添加量が必要である。しかしながら、Ｔｉは添加量が過
剰になると１０μｍを超えるような多数の粗大な角型の
Ｔｉ系析出物を形成し、ＮｂはＮｂ系金属間化合物を生
成するため、熱間加工性や熱延板の靱性が低下する。Ｔ
ｉ，Ｎｂの添加量はこの点から制限され、上限はそれぞ
れ（０．０３＋４・Ｃ％＋２４・Ｎ％／７）、２．０％
である。尚、Ｔｉ，Ｎｂのこのような範囲の添加量で
は、箔の耐酸化性に何ら悪影響を及ぼさない、また、Ｔ
ｉの添加は溶製の際Ｎｂより以前に添加することが望ま
しい。 （５）Ｃ，Ｎ：Ｃ，Ｎはともに本発明にあっては、熱延
板の靱性を著しく低下させるため低く抑える必要があ
る。また、この悪影響をＴｉの作用によってさらに抑え
ることが出来るが、Ｃが０．０２５％超える場合、また
はＮが０．０２％を超える場合、もしくはＣ＋Ｎの合計
量が０．０３％を超える場合には靱性を回復させること
が困難になる。

【００２４】したがって、この点からは、 Ｃ：０．０２５％以下、Ｎ：０．０２％以下、でかつ Ｃ＋Ｎ：０．０３％以下がその範囲となる。

【００２５】また、Ｃ，Ｎは炭窒化物として析出し、こ
れが析出強化作用により高温の耐力を向上するという望
ましい作用効果をも併せるものであるが、上述したよう
にこれは析出物が粗大化するとその効果が低下する。
Ｃ，Ｎが多量に含まれる場合には、たとえＴａおよび／
またはＮｂが上記下限値以上添加されていても、この析
出物の粗大化が促進され強化効果の減少速度が大きくな
る。すなわち、Ｃ，Ｎが多量に含まれる場合には、炭窒
化物の平均粒子サイズが大きくなるのであって、析出強
化に有効な均一微細な析出形態とはなり難いのである。
この点からＣ，Ｎの含有量は制限され、本発明にあって
は、Ｃ：０．０２５％以下、Ｎ：０．０２％以下でか
つ、Ｃ＋Ｎ：０．０３％以下程度である。以上の事情に
より、結局Ｃ，Ｎの範囲は、 Ｃ：０．０２５％以下、 Ｎ：０．０２％以下、でかつ Ｃ＋Ｎ：０．０３％以下、となる。 （６）Ｓｉ：Ｓｉは耐酸化性を向上させる一方、熱延板
の靱性を大きく低下させる元素である。本発明のような
高Ａｌフェライト系ステンレス鋼は本来耐酸化性に優れ
ているため、靱性の点からＳｉは少量に抑えることが望
ましく、その上限値は０．５％である。 （７）その他の不純物： Ｍｎ：Ｍｎは本発明にあっては、特に極初期の酸化皮膜
中に濃化し、以後のＡｌ₂ Ｏ ₃ 皮膜の形成に害を及ぼし
皮膜に構造的欠陥を残存させる一因となるので０．３％
以下に制限することが望ましい。 Ｓｉ：Ｓｉは耐酸化性を向上させる一方、熱延板の靱性
を大きく低下させる元素である。本発明のような高Ａｌ
フェライト系ステンレス鋼は本来耐酸化性に優れている
ため、靱性の点からＳｉは少量に抑えることが望まし
く、その上限値は０．５％である。 Ｐ：Ｐにはフェライト系ステンレス鋼の靱性を低下させ
る作用があるため、本来的な性質として靱性に劣るＦｅ
−Ｃｒ−Ａｌ系ステンレスにあってはこの点から添加量
は制限され、本発明にあってはその量は０．１％であ
る。また、このような範囲のＰの添加は、耐酸化性に対
し悪影響を及ぼさない。 Ｓ：Ｓは耐酸化性を低下させるため、本発明にあっては
０．００３％以下に抑えることが望ましい。

【００２６】このような構成をもつ本発明Ｆｅ−Ｃｒ−
Ａｌ系合金は、通常のフェライト系ステンレス鋼の量産
工程と同様の溶解、熱間圧延、冷間圧延の工程に、必要
に応じて適宜焼鈍工程を組み合わせることによって５０
μｍ程度の箔にまで製造可能である。また、こうして製
造された箔、およびこの箔を用いて構成された排ガス浄
化触媒担体および該触媒装置は、高温の燃焼排ガス雰囲
気中でも異常酸化の発生する抵抗が著しく大きいのみな
らず、箔の高温での耐力が高いためハニカム体としての
熱疲労に対する抵抗が大きく、加熱・冷却を繰り返す使
用条件にあってもその構造上の耐久性に優れているので
ある。

【００２７】

【実施例】次に、実施例により本発明の効果をさらに詳
しく説明する。 実施例１ 表１に本発明に関わる耐熱ステンレス鋼および比較材の
化学成分を示す。これらはいずれも２０Ｃｒ−５Ａｌを
ベースに耐酸化性を確保する目的でＹｍを添加しまた、
高温耐力を高くする目的でＴｉとＮｂを複合添加した成
分である。比較材としては、強化元素無添加のもの、Ｔ
ｉを添加したもの等を示す。

【００２８】

【表１】

【００２９】表１に示す成分の鋼を１００kg真空高周波
炉にて溶解、鋳造後、１２００℃に加熱し熱間にて３０
％の圧延後空冷し、さらに１１５０℃に１時間保定後直
ちに熱間圧延し、厚さ４mmまで仕上げて自然放冷した。
さらに、この熱延板をショットブラスト、酸洗等により
脱スケールし、冷間圧延（一部の合金は温間圧延し
た。）、焼鈍、脱スケールを繰り返し、板厚５０μｍ程
度の箔コイルを作製した。

【００３０】この際、比較例Ｍには圧延中割れの発生が
認められ、また比較例Ｌには仕上がり後の板の観察によ
って比較的軽微ではあるが、耳割れおよび表面割れが認
められた。他の鋼は実施例、比較例ともに熱間圧延にて
特に問題は発生しなかった。これらの結果を表２の熱間
圧延性の欄に熱延板に割れの発生したものは×印で、問
題のなかったものは○印でまとめて示す。

【００３１】

【表２】

【００３２】次に、これらの熱延板の靱性を調べた。結
果を表２に示す。靱性の評価は、ＪＩＳ規格に準拠した
サブサイズ（厚み：２．５mm）のＶノッチシャルピー試
験片を圧延方向と平行に採取し衝撃試験を行い、一試験
温度における衝撃吸収エネルギーの３点の平均値が３ k
gm／cm² を超える温度で評価した。ここで、この温度が
５０℃以下のものを◎印、５０℃超１００℃以下のもの
を○印、１００℃超のものを×印とした。◎印のものは
工場での大量生産時にも何ら特別な処置を要さずに、通
常のフェライト系ステンレス鋼と同様の通板製造が可能
であり、○印は若干の加熱処理を必要とする場合もある
が基本的には大量生産が十分可能なものである。一方、
×印は工場生産が全く不可能ではないものの、その際に
は板の温度管理や取り扱いに常に注意が必要であり、生
産性が極度に低下し生産コストが著しくアップすると判
断できるものである。

【００３３】本発明の合金は、いずれも熱間加工性およ
び熱延板の靱性に優れ、工場での大量生産が比較的容易
であると判断された。以上のように、本発明のステンレ
ス鋼は製造性に非常に優れたものである。 実施例２ 実施例１で作製した各箔材の耐酸化性の評価は、以下の
ようにした。箔コイルから板厚５０μｍ、幅２０mm、長
さ２５mmの試験片を採取し、ガソリンエンジンの排気ガ
スを導入した加熱炉中の雰囲気で酸化試験を行った。こ
の際、１１５０℃で２５時間加熱後放冷する試験を各箔
材に異常酸化が発生するまで行った。これらの結果を表
３の耐酸化性の欄に示す。異常酸化寿命が２００時間以
上の箔材を○印で、２００時間未満の箔材を×印で示
す。本実施例の各鋼箔はいずれも２００時間以上の長寿
命を示した。

【００３４】

【表３】

【００３５】実施例３ 実施例１の化学成分をもつ各箔材が、薄板段階で１２０
０℃で１５分間焼鈍された後、高温引張試験片として採
取され、この試験片にＪＩＳに従って高温引張試験が行
われ、６００℃および７００℃における耐力が測定され
た。その結果を表３の高温耐力の欄に示す。高耐力化の
達成判定基準は、６００℃での耐力が２２ kgf／mm² 以
上、７００℃での耐力が１１ kgf／mm² 以上とし、これ
らの基準を越えたものを○印で、越えなかったものを×
印で示した。なお、耐力は各３実験値の平均値とした。
実施例の合金はいずれも良好な高温耐力を示した。 実施例４ 次に、実施例１で作製した箔に波付け加工したもの（波
板）と、この加工なしの箔（平板）帯および板厚１．５
mmのフェライト系ステンレス円筒状外筒から、図１に示
すごとく、１リットルサイズ（１１３mmφ×１０００mm
長さ）の容積を持つメタル担体を製作した。さらに、こ
のようにして製作した担体に触媒を担持して、エンジン
ベンチ試験に供した。なお、図中１は外筒、２は平板、
３は波板、４はセルである。

【００３６】メタル担体のエンジンベンチ試験は、メタ
ル担体触媒をエンジンの排気ガス経路に装着した後、入
り側排ガスの最高温度を９５０℃、最低温度を１５０℃
以下とする加熱・冷却のサイクルを１２００回繰り返す
冷熱試験を行い、途中でズレを生じたものはその時点で
試験を中止した。ここで、ズレとは、箔切れがハニカム
体の全周に渡り、外筒よりハニカム体が排ガス流方向へ
後退したものをいう。得られた結果を表３に示す。冷熱
試験に合格したものを○印で、不合格のものを×印で示
した。試験後、実施例のハニカム体においても、わずか
なセル変形は生じたが、その他の激しい損傷は生じなか
ったのに対し、比較例においては排ガス流方向へのハニ
カム体のズレの他、セルの潰れ、箔切れ等大きな損傷を
受けていた。また、実施例のハニカム体のフクレ（カニ
カム体が元の長さより伸びたもの。）は、いずれも３％
以下であった。

【００３７】表３から明らかなように、６００℃および
７００℃における耐力の低い比較例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７００℃にお
ける耐力が高い実施例の箔材を使用したメタル担体は、
いずれも１２００回の冷熱耐久試験後もズレはなく、高
温型の冷熱耐久試験に合格した。６００℃および７００
℃の耐力を高くした実施例の箔材からなるメタル担体
は、ハニカム体の構造上の耐久性に優れている。

【００３８】

【発明の効果】実施例からも明らかなごとく、本発明に
おけるＦｅ−Ｃｒ−Ａｌ系合金は、熱間での加工性およ
び熱延板靱性が良好で箔等の製造性に優れていると共に
耐酸化性及び異常酸化発生に対する抵抗力に優れてお
り、更に、特に注目すべきは高温域における耐久が高い
ことから優れた耐熱疲労性を有している。従って該合金
箔を用いたメタル担体はハニカム構造体として排ガス中
での耐酸化性および形状変化破壊等の不具合発生に対す
る構造耐久性に特に優れている。

【００３９】以上により、本発明の合金箔を使用した自
動車排気処理触媒用高耐熱型メタル担体は、９５０℃を
最高温度とするエンジン冷熱試験にも耐える高い耐熱特
性を有するのでエンジン排気の高温化に十分適応し得る
ものであり、従ってその産業上の効果は極めて大きいも
のである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の合金箔で造られたメタル担体を示す斜
視図である。

【符号の説明】

１…外筒 ２…平板 ３…波板 ４…セル

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) C22C 38/00 - 38/60 B01D 53/86 B01D 53/94 B01J 21/00 - 38/74

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 重量％で Ｙ：０．０１％超０．５％以下 Ａｌ：４．５％以上６．５％以下 Ｃｒ：１３％以上２５％以下 Ｔｉ：０．０２％以上（０．０３＋４・Ｃ％＋２４・Ｎ
   ％／７）以下 Ｎｂ：（９３・Ｃ％／１２＋９３・Ｎ％／１４）超２．
   ０％以下 Ｃ：０．０２５％以下 Ｎ：０．０２％以下 Ｃ＋Ｎ：０．０３％以下を含み、かつ残部Ｆｅおよび不
   可避的不純物からなることを特徴とする自動車排ガス浄
   化触媒高耐熱型メタル担体用Ｆｅ−Ｃｒ−Ａｌ系合金
   箔。
2. 【請求項２】 重量％で、 Ｙｍ（イットリウムメッシュ）：０．０１超０．５％以
   下 Ａｌ：４．５％以上６．５％以下 Ｃｒ：１３％以上２５％以下 Ｔｉ：０．０２％以上（０．０３＋４・Ｃ％＋２４・Ｎ
   ％／７）以下 Ｎｂ：（９３・Ｃ％／１２＋９３・Ｎ％／１４）超２．
   ０％以下 Ｃ：０．０２５％以下 Ｎ：０．０２％以下 Ｃ + Ｎ：０．０３％以下 を含み、かつ残部Ｆｅおよび不可避的不純物からなるこ
   とを特徴とする自動車排ガス浄化触媒高耐熱型メタル担
   体用Ｆｅ−Ｃｒ−Ａｌ系合金箔。