铁素体系不锈钢箔的制作方法_4

文档序号:9672274阅读:来源:国知局
相比氧浓缩的a 点-c点之间定义为氧化被膜6。另一方面,将比c点的内部侧定义为基底钢5。
[0109] 另外,在铁素体系不锈钢箱的表面形成的氧化被膜是否是混合被膜(A1氧化被膜 和Cr氧化被膜的混合被膜)的确认通过以下方式进行,例如使用X射线衍射装置等已知装 置分析铁素体系不锈钢箱的表面,确定生成的氧化被膜的种类。
[0110] 进一步,混合被膜的最表面的A1氧化被膜的面积率,能够按照以下方式测定。
[0111] 首先,按照上述手法确定在铁素体系不锈钢箱的表面生成的氧化被膜的种类,进 而确认氧化被膜是A1氧化被膜和Cr氧化被膜的混合被膜。接下来,使用扫描型电子显微 镜(SEM)等将在铁素体系不锈钢箱的表面生成的氧化被膜进行摄影。进一步,根据需要通 过合用利用能量分散型X射线分光法(EDX)或电子探针显微分析方法(ΕΡΜΑ)等的氧化被 膜(混合被膜)的成分分析,对Α1氧化被膜和Cr氧化被膜各自确定(摄影图像下的)生 成位置或形状。混合被膜的表面中A1氧化被膜的面积率,通过以下方式求出,即,在摄影图 像中将A1氧化被膜生成的位置占据比例作为面积率算出。例如,观察到的氧化被膜为由A1 氧化被膜和Cr氧化被膜这2种被膜构成的混合被膜时,在得到的摄影图像中将不同的表面 被膜进行二值化处理,使用市售的图像处理软件等能够算出A1氧化被膜的面积率。应予说 明,对在铁素体系不锈钢箱的表面生成的氧化被膜摄影时的摄影面积,优选为在能够判断 氧化被膜的形状的范围内尽可能大的获取。以下示出具体例。
[0112] 图3是从本发明的铁素体系不锈钢箱采取试验片,对该试验片实施真空中1200°C 下保持30分钟的预备热处理后,实施大气中900°C下保持5小时的氧化处理(后述的实施 例的试验片A),对氧化处理后的试验片的表面利用SEM进行观察的结果(SEM图像)。根据 图3的SEM图像,能够确认2种形状的氧化被膜(针状的被膜7和不是针状的被膜8)。另 一方面,对于氧化处理后的试验片进行X射线衍射,最终确认表面的氧化被膜是由A1203和 Cr203这2种氧化物构成的混合被膜。
[0113] 接下来,对图3的SEM图像中存在的2种形状的氧化被膜,进行利用EDX或ΕΡΜΑ 等的成分分析,最终确认以针状生成的被膜7是Α1203被膜,其他被膜8是Cr 203被膜,在上 述氧化处理后的试验片的表面生成的氧化被膜是A1氧化被膜和Cr氧化被膜的混合被膜。 因此对得到的SEM图像中不同的表面被膜进行二值化处理,使用市售的图像处理软件(例 如,Adobe公司制Photoshop)算出A1氧化被膜的面积率。
[0114] 利用这样的方法计算的结果是图3所示的氧化被膜(A1203被膜和Cr 203被膜的混 合被膜)的最表面的A1203被膜(A1氧化被膜,图3中的被膜7)的面积率为43%。这一操 作在3种不同的视野中实施,将其平均值作为A1氧化被膜的面积率。
[0115] 接下来,对本发明的铁素体系不锈钢箱的优选的制造方法进行说明。
[0116] 本发明的铁素体系不锈钢箱的制造中,能够使用通常的不锈钢制造设备。例 如,将含有前述成分组成的不锈钢利用转炉或电炉等溶制,利用VOD (vacuum oxygen decarburization)或 A0D(argon_oxygen decarburization)进行二次精炼后,利用铸 锭-开坯法或连续铸造法制成板厚200~300_左右的钢板坯。将铸造后板坯装入加热炉, 加热至1150°C~1250°C后,提供给热乳工序,制成板厚2~4mm左右的热乳钢板。对该热乳 钢板可以在800°C~1050°C下进行热乳钢板退火。对由此得到的热乳钢板,利用喷丸处理、 酸洗、机械研磨等将表面氧化皮除去,通过多次重复进行冷乳和退火处理,制成箱厚200 μm 以下的不锈钢箱。
[0117] 应予说明,在冷乳导入的加工应变,对重结晶后的质地有影响,最终具有使在铁素 体系不锈钢箱的表面生成的混合被膜中的A1氧化被膜容易成长的效果。因此,多次重复冷 乳和退火处理制造箱时,优选将退火的中间材料加工为期望的厚度的最终的冷乳中的压下 率设定为50%~95%,制成大量导入加工应变的箱。另外,上述退火处理,优选在还原环境 中700°C~1050°C下保持30秒~5分钟的条件下进行。
[0118] 箱的厚度,根据箱的用途能够进行调整。例如,特别是作为要求耐振动特性或耐久 性这样的排气净化装置用催化剂载体的材料使用时,箱的厚度优选设定为大约大于50 μm 且200 μ m以下。另一方面,特别是作为需要高的单元密度或低背压的排气净化装置用催化 剂载体的材料使用时,箱的厚度优选设定为大约25 μ m~50 μ m。
[0119] 接下来,在本发明的铁素体系不锈钢箱的表面形成A1氧化被膜和Cr氧化被膜的 混合被膜(A1氧化被膜的面积率:20%以上)的方法进行说明。
[0120] 将本发明的铁素体系不锈钢箱暴露于氧化环境下高温时,在箱表面生成A1氧化 被膜和Cr氧化被膜的混合被膜,催化剂涂层密合性提高。为了在本发明的铁素体系不锈钢 箱的表面形成A1氧化被膜和Cr氧化被膜的混合被膜(A1氧化被膜的面积率:20%以上), 优选在氧浓度为〇. 5vo 1 %以上的氧化环境中,将箱加热至800°C~1100°C的温度范围,实 施将在该温度范围的滞留时间设定为1分钟~25小时的热处理(氧化处理)。应予说明, 上述氧浓度更优选设定为5vol%以上,更进一步优选设定为15vol%~21vol%。
[0121] 在上述氧化环境下的热处理(氧化处理)中,箱的加热温度小于800°C时,不生成 提高催化剂涂层密合性所必须的A1氧化被膜的面积率20%以上的氧化被膜或具有充分 的厚度的氧化被膜。另一方面,箱的加热温度大于ll〇〇°C时,箱的晶粒粗大化箱变脆。因 此,上述热处理(氧化处理)中箱的加热温度设定为800°C~1100°C的温度范围。优选为 850°C~950°C。另外,800°C~1100°C的温度范围下的箱的滞留时间小于1分钟时,不生成 用于确保催化剂涂层密合性的充分的厚度的氧化被膜。另一方面,上述滞留时间大于25小 时则氧化被膜自身变脆,容易剥离。因此,上述滞留时间优选设定为1分钟~25小时。更 优选为1小时~15小时。
[0122] 另外,为了更进一步提高本发明的铁素体系不锈钢箱的催化剂涂层密合性,在上 述氧化环境下的热处理(氧化处理)之前,优选在还原环境下或1. 0X 10 5Pa~1. OX 10Pa 的真空下,将箱加热至800°C~1250°C的温度范围,实施将该温度范围下的滞留时间设定 为10秒~2小时的预备热处理。通过该预备热处理,混合被膜中的A1系氧化被膜容易成 长,A1氧化被膜的面积率增大,箱的催化剂涂层密合性大幅提高。
[0123] 在还原环境下实施预备热处理时,作为环境气体,例如能够使用N2气、Η 2气等。另 外,在上述还原环境下或1. 0X10 5Pa~1. OXIOPa的真空下的预备热处理中,箱的加热温 度小于800°C或大于1250Γ时,不能充分得到促进A1氧化被膜的生成的效果。因此,上述预 备热处理中,箱的加热温度设定为800°C~1250°C的温度范围。另外,800°C~1250°C的温 度范围下的箱的滞留时间小于10秒时,不能充分得到促进A1氧化被膜的生成的效果。另 一方面,上述滞留时间大于2小时,不仅不能得到用于促进A1氧化被膜的生成的更好的效 果,而且导致制造工序中成品率降低。因此,上述滞留时间优选设定为10秒~2小时。更 优选为60秒~1小时。另外真空度大于1. OX 10Pa或小于1. 0X 10 5Pa时,由于不能得到 促进A1氧化被膜的生成的效果,因此真空度设定为1. 0X 10 5Pa~1. OX 10Pa。
[0124] 通过对本发明的铁素体系不锈钢箱,实施如上所述的氧化环境下的热处理(氧化 处理),形成混合被膜(A1氧化被膜和Cr氧化被膜的混合被膜)。将本发明的铁素体系不 锈钢箱应用于排气净化装置用催化剂载体时,箱表面形成的混合被膜的厚度,在箱表面的 单面当中优选设定为大于0. 5 μ m且10. 0 μ m以下,更优选设定为0. 7 μ m~5. 0 μ m,更进一 步好优选设定为Ι.Ομπι~3.0μπι。实施氧化环境下的热处理(氧化处理)时,通过调整 800 °C~1100 °C的温度范围下的滞留时间,能够将混合被膜的厚度调整为期望的厚度。
[0125] 应予说明,使用本发明的铁素体系不锈钢箱制造排气净化装置用催化剂载体时, 优选按照以下方法制造。
[0126] 排气净化装置用催化剂载体是通过将成为材料的铁素体系不锈钢箱成型和接合 为特定的形状而制造得到。例如对于图1所示的蜂窝金属的情形而言,通过将由铁素体系 不锈钢箱构成的平箱1和波箱2层叠卷绕加工成辊状,将其外周利用外筒3固定而制造得 到。另外,平箱1和波箱2的接触部分、波箱2与外筒3的接触部分,通过钎焊或扩散接合 等接合。
[0127] 此处,使用本发明的铁素体系不锈钢箱制造排气净化装置用催化剂载体时,制造 工序中,优选设置上述实施氧化处理的工序。实施氧化处理的工序,可以在将铁素体系不锈 钢箱成型和接合为特定的形状(例如蜂窝形状)之前,也可以在之后。即,可以在成型为特 定的形状之前对铁素体系不锈钢箱实施氧化处理,也可以在将铁素体系不锈钢箱成型和接 合为特定的形状(例如蜂窝形状)之后实施氧化处理。
[0128] 另外,更优选作为预备热处理设置实施上述的还原环境下或1. 0X 10 5Pa~ 1. OXIOPa的真空下的预备热处理的工序。通过设置这样的前工序,排气净化装置用催化剂 载体的催化剂涂层密合性更进一步提高。
[0129] 应予说明,将成为材料的铁素体系不锈钢箱成型和接合为特定的形状时,采用钎 焊或扩散接合等接合手段。此处,钎焊或扩散接合等通常伴有还原环境中或真空中保持在 800°C~1200°C的热处理。因此,可以将上述的预备热处理作为钎焊时或扩散接合时的热处 理。另外,在制造铁素体系不锈钢箱的工序中,将冷乳后以重结晶为目的的光亮退火处理工 序作为最终工序设置时,可以将上述预备热处理作为铁素体系不锈钢箱制造时的光亮退火 处理工序。
[0130] 通过以上,在以往的制造方法中没有追加新的工序就能够提高排气净化装置用催 化剂载体的催化剂涂层密合性。
[0131] 实施例
[0132] 将通过真空溶解制作的表1所示的化学成分的钢,加热至1200°C后,在900°C~ 1200°C的温度范围实施热乳制成板厚3_的热乳钢板。接下来,将热乳钢板在大气中退火 (退火温度:l〇〇〇°C,退火温度下的保持时间:1分钟),通过酸洗将氧化皮除去制成热乳退 火板,对该热乳退火板实施冷乳制成板厚1_的冷乳钢板。进一步,将冷乳钢板退火(环境 气体:队气,退火温度:900°C~1050°C,退火温度下的滞留时间:1分钟),然后,进行酸洗, 多次重复利用多辊乳机的冷乳和退火(环境气体:队气,退火温度:900°C~1050°C,退火 温度下
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