(57)【要約】      （修正有）【課  題】自動車排気ガス触媒コンバーター等に使用される金属箔帯、特に高温での耐酸化性に優れた金属箔帯を提供する。【解決手段】Ｃｒを１６質量％以上含むステンレス鋼帯と、Ａｌ帯を冷間圧延によって圧着し、さらに所望の厚みまで冷間圧延を施した後、焼鈍して製造する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｃｒを１６質量％以上含むステンレス鋼帯の片面もしくは両面にＡｌ帯を冷間圧延によって圧着し、さらに所望の厚みまで冷間圧延を施した後、焼鈍して製造したことを特徴とする金属箔帯。
【請求項２】
前記ステンレス鋼帯の厚みを０．０５〜１．０ｍｍ  とし、前記Ａｌ帯の厚みを０．０１〜０．２ｍｍ  として、前記ステンレス鋼帯の片面に前記Ａｌ帯を圧着したことを特徴とする請求項１に記載の金属箔帯。
【請求項３】
前記ステンレス鋼帯の厚みを０．０５〜１．０ｍｍ  とし、前記Ａｌ帯の厚みを０．０１〜０．２ｍｍ  として、前記ステンレス鋼帯の両面に前記Ａｌ帯を圧着したことを特徴とする請求項１に記載の金属箔帯。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動車排気ガス触媒コンバーター等に使用される金属箔帯に関し、  特に高温での耐酸化性に優れた金属箔帯に関する。
【０００２】
【従来の技術】
自動車排気ガス触媒コンバーターには、例えば図１にその全体的な構成（仮想的に２分割した断面図）、図２に部分拡大したようすを示すＡｌ含有ステンレス鋼箔をハニカム状に成形加工した構造体が用いられている。箔のように超極薄の金属素材を用いることでコンバーターの外形寸法や重量をコンパクトにすることができる。また、ハニカム状に成形加工することで表面積を大きくできるので、その表面の触媒と自動車排気ガスとが、よく接触するようになっている。
【０００３】
ところで自動車排気ガスは、セ氏１０００℃以上の高温になる場合もあり、このハニカム状構造体の素材には高温での耐酸化性が要求される。すぐに酸化してしまうものでは酸化物の剥片（スケール）がコンバータを目詰まりさせてしまうからである。そこでハニカム状構造体の素材は、ＣｒとＡｌを含有するＡｌ含有ステンレス鋼が用いられている。
【０００４】
Ａｌ含有ステンレス鋼は、高温の自動車排気ガスに曝されると、表面に地金との密着性の高い、ごく薄いＡｌ２  Ｏ３  皮膜ができて、鋼中内部までＦｅの酸化が浸透するのを抑制する性質がある。このためＦｅの酸化物がスケールとして剥離しにくくなる。
Ａｌ含有ステンレス鋼を製造する方法としては、Ｃｒを含有する溶鋼中にＡｌを添加する方法が一般的であるが、鋼中Ａｌ量が大きくなると靭性が低下して、  特に冷間圧延中に割れて破断しやすくなる。したがって、Ｃｒを含有する溶鋼中にＡｌを添加する場合には、Ａｌ含有量の上限は５質量％であった。
【０００５】
そこでＡｌを５質量％以上含有するＡｌ含有ステンレス鋼箔を製造するためには、Ｃｒを含有する溶鋼中にＡｌを添加する以外の方法をとる必要であり、そのためのいくつかの方法が開示されている。
特許文献１では、ステンレス鋼帯の両表面にＡｌあるいはＡｌ合金を圧延またはめっきで付加した複合箔をハニカム状構造体に形成した後、真空中あるいは還元雰囲気中で  ６００〜１３００℃の温度で熱処理してハニカム状構造体の各接合部分を接着することを特徴とする触媒基体の製造方法を開示している。
【０００６】
特許文献２では、厚み  １００μｍ以下の鋼、ステンレス合金、耐熱合金からなる圧延金属箔であって、厚み全体に拡散されたＡｌを含む耐酸化性金属箔を開示しており、その製造方法として、厚み  １００μｍ以下の鋼、ステンレス合金、耐熱合金からなる圧延金属箔を、Ａｌ粉末および焼結防止剤粉末を主体とする混合粉末中に埋設し、真空または不活性あるいは非酸化性雰囲気にて加熱処理する方法を開示している。
【０００７】
特許文献３では、Ａｌ帯の両面にフェライトステンレス鋼帯を配置して冷間クラッド圧延を行ない、次いで  ６００〜１３００℃の温度範囲に加熱して冷却後、その厚み方向の中央部において分割して２枚の高Ａｌ含有ステンレス鋼箔とするメタルハニカム用箔の製造方法を開示している。
【０００８】
【特許文献１】
特開昭６３−４４９４２号公報
【特許文献２】
特開平４−３１８１６０号公報
【特許文献３】
特開平５−２７７５０５号公報
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特許文献１で開示された技術では、まずステンレス鋼帯の両表面にＡｌあるいはＡｌ合金を圧延またはめっきで付加した複合箔をハニカム状構造体に成形する際、ステンレス鋼とＡｌあるいはＡｌ合金ではヤング率等の機械的性質が大きく異なるため、曲げ加工しようとした場合に、表層での割れの発生や境界部での剥離が生じ易いという問題がある。さらに、ハニカム状構造体に成形できたとしても、これを  ６００〜１３００℃の温度で熱処理する際には、ステンレス鋼とＡｌあるいはＡｌ合金では熱膨張係数が大きく異なるため、ハニカム状構造体が変形したり、接合部分がずれてしまう等の問題がある。
【００１０】
特許文献２で開示された技術では、圧延金属箔をＡｌ粉末および焼結防止剤粉末を主体とする混合粉末中に埋設させただけで圧延金属箔表面に粉末を付着させるわけであるが、このような方法ではＡｌの付着強度が不十分であるのは自明であり、粉末が剥がれ落ちたり、付着量が不均一になりやすいという問題がある。さらに、真空または不活性あるいは非酸化性雰囲気にて加熱処理する際にも、Ａｌ粉末が飛散してしまう等の問題がある。
【００１１】
特許文献３で開示された技術は、Ａｌ帯の両面にフェライト系ステンレス鋼帯を配置して冷間クラッド圧延を行なってから加熱して冷却し、その後、厚み方向の中央部において分割して２枚の箔にする方法であるが、圧延材を厚み方向の中央部において分割すること自体が極めて困難であり、生産性の著しい悪化を招くという問題がある。さらに、厚み方向の中央部において分割して得た箔は、穴があいてしまったり、厚みが均一でなかったり、表面粗さが不均一になったり、と品質上も問題が生じやすい。
【００１２】
本発明の目的は、かかる従来技術の種々の問題を解消することにあり、自動車排気ガス触媒コンバーター等に使用される金属箔帯、  特に高温での耐酸化性に優れた金属箔帯を提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
前記した課題を解決するために、本発明は、第一に、Ｃｒを１６質量％以上含むステンレス鋼帯の片面もしくは両面にＡｌ帯を冷間圧延によって圧着し、さらに所望の厚みまで冷間圧延を施した後、焼鈍して製造する金属箔帯とした。
また、第一の発明において、ステンレス鋼帯の厚みを０．０５〜１．０ｍｍ  とし、Ａｌ帯の厚みを０．０１〜０．２ｍｍ  とし、ステンレス鋼帯の片面にＡｌ帯を圧着することとした。
【００１４】
また、第一の発明において、ステンレス鋼帯の厚みを０．０５〜１．０ｍｍ  とし、Ａｌ帯の厚みを０．０１〜０．２ｍｍ  とし、ステンレス鋼帯の両面にＡｌ帯を圧着することとした。
【００１５】
【発明の実施の形態】
本発明では、高温での耐酸化性に優れた金属箔帯を製造するにあたって、Ｃｒを１６質量％以上含むステンレス鋼帯の片面もしくは両面にＡｌ帯を冷間圧延によって圧着し、さらに所望の厚みまで冷間圧延を施した後、焼鈍をして製造することとした。
【００１６】
本発明で使用するステンレス鋼帯は、通常のフェライト系ステンレス鋼と同等以上の耐食性，耐熱性を確保するためにＣｒを１６質量％以上含むステンレス鋼帯（以下、鋼帯）とした。また、高温での耐酸化性を得るために、Ａｌを使用するが、溶鋼中に多量のＡｌを添加することによって生じる冷間圧延上の問題を避けるため、鋼帯とＡｌ帯を冷間圧延によって圧着し、さらに所望の厚みまで冷間圧延を施した後、焼鈍して製造することとした。なおＣｒ含有量の上限は、特に規定するものではないが、ＪＩＳ等から見た世に一般的な用途からして２５質量％を上限とする。
【００１７】
鋼帯とＡｌ帯を冷間圧延によって圧着するには、公知のクラッド圧延法の技術、たとえば圧着予定面を金属ブラシによって粗面化して圧着する方法等を適用すればよい。そして自動車排気ガス触媒コンバーター等に使用される箔帯としての所望の厚み（１５〜１００  μｍ）まで冷間圧延を行なう。冷間圧延は通常の箔圧延に供されるリバース式圧延機により、複数パスの圧延によって所望の厚みになるまで減厚可能である。
【００１８】
さらに箔帯のままＡｌを鋼帯内部まで拡散させるための焼鈍を施すこととした。この焼鈍により、別々の成分の箔は融合して実質的に均質な合金成分の箔に変化する。ここで、Ａｌの拡散は、焼鈍温度が低くとも焼鈍時間が長ければ可能であり、また焼鈍時間が短くとも焼鈍温度が高ければ可能であることが知られているので、適宜焼鈍条件を定めればよい。適正範囲の一例としては、  ３００〜１２００℃で１分〜１２時間が好ましい。
【００１９】
また第二の発明は、第一の発明において、Ｃｒを１６質量％以上含む鋼帯の厚みを０．０５〜１．０ｍｍ  とし、Ａｌ帯の厚みを０．０１〜０．２ｍｍ  として、鋼帯の片面にＡｌ帯を圧着することとした。
鋼帯の厚みを０．０５ｍｍ以上およびＡｌ帯の厚みを０．０１ｍｍ以上としたのは、クラッド圧延においては、圧着予定面を粗面化する必要があるが、この厚み以下では粗面化処理の際に鋼帯またはＡｌ帯に穴あき等が発生する恐れがあるためである。
【００２０】
鋼帯の厚みを  １．０ｍｍ以下としたのは、Ｃｒを１６質量％以上含む鋼帯は総圧下率が大きくなると、加工硬化によって変形抵抗が大きくなり圧延しにくくなるため、自動車排気ガス触媒コンバーター等に使用される箔帯としての所望の厚み（  ０．０１５〜０．１ｍｍ  ）まで圧延するためには鋼帯の厚みを  １．０ｍｍ以下とするのが望ましいからである。
【００２１】
Ａｌ帯の厚みを  ０．２ｍｍ以下としたのは、鋼帯とＡｌ帯を圧着した後、所望の厚みまで冷間圧延する際に、Ｃｒを１６質量％以上含む鋼帯に比べてＡｌ帯の変形抵抗が小さいために、Ａｌ帯の伸びが相対的に大きくなることによるＣｒとＡｌの境界面での剥離を防止する観点からである。
また第三の発明は、第一の発明において、Ｃｒを１６質量％以上含む鋼帯の厚みを０．０５〜１．０ｍｍ  とし、Ａｌ帯の厚みを０．０１〜０．２ｍｍ  として、鋼帯の両面にＡｌ帯を圧着することとした。鋼帯およびＡｌ帯の厚みをこの範囲にしたのは、第二の発明と同じ理由である。本発明では、鋼帯の両面にＡｌ帯が圧着してあるので、焼鈍の際の焼鈍時間を短縮することが可能である。
【００２２】
本発明では、ステンレス鋼帯とＡｌ帯からなる複合箔をハニカム状構造体に成形してから熱処理するのではなく、焼鈍によりステンレス鋼帯とＡｌ帯が融合してできた箔をハニカム状構造体に加工するため、曲げ加工等しようとした場合に割れや剥離が生じることはない。また箔帯のまま焼鈍を行なうので、ハニカム状構造体に成形した後に熱処理する場合のように構造体の変形や構造体の接合部分のずれも生じることはない。
【００２３】
また本発明では、ステンレス鋼帯とＡｌ帯とを冷間圧延によって圧着するので、Ａｌ粉末を付着させる方法で問題となるような粉末の剥がれ落ちや、付着量の不均一は生じない。また焼鈍においてもＡｌ粉末が飛散してしまうような問題も生じない。
また、本発明では、クラッド圧延後に厚み方向の中央部において分割して２枚の箔にするような必要もないので、作業性や生産性の低下を招くこともなく、穴あきや厚み精度不良，表面粗さの不均一等の問題も生じない。
【００２４】
【実施例】
表１に発明例および比較例についてのステンレス鋼帯（鋼帯）の種類、厚み、実施条件、および評価を示す。ここで、圧着および所望の厚みまでの冷間圧延においては、一般的な箔帯の冷間圧延に供される条件に準じた条件に基づいて実施した。具体的にはワークロールとして直径６０ｍｍのハイスロールを用い、圧延潤滑油として粘度１０ｃＳｔ  （４０℃）の鉱油ベースのストレート油を使用した。
【００２５】
【表１】
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【００２６】
発明例１〜３は、鋼帯として  ０．３ｍｍ厚の２０Ｃｒ鋼を使用し、Ａｌ帯としてそれぞれ０．０４６ｍｍ厚、  ０．０６６ｍｍ厚、  ０．０８８ｍｍ厚の純アルミニウムＡ１０５０  を使用し、鋼帯の片面にＡｌ帯を冷間圧延によって圧着し、さらに０．０５ｍｍになるまで冷間圧延を施した。
発明例４〜６は、鋼帯として  ０．３ｍｍ厚の２０Ｃｒ鋼を使用し、Ａｌ帯としてそれぞれ０．０２３ｍｍ厚、  ０．０３３ｍｍ厚、  ０．０４４ｍｍ厚の純アルミニウムＡ１０５０  を使用し、鋼帯の両面にＡｌ帯を冷間圧延によって圧着し、さらに０．０５ｍｍになるまで冷間圧延を施した。
【００２７】
発明例７、８は、鋼帯として０．０５ｍｍ厚の２０Ｃｒ鋼を使用し、Ａｌ帯として  ０．０１０ｍｍ厚の純アルミニウムＡ１０５０  を使用し、発明例７は鋼帯の片面に、発明例８は鋼帯の両面にＡｌ帯を冷間圧延によって圧着し、さらに０．０２ｍｍになるまで冷間圧延を施した。
発明例９、１０は、鋼帯として  １．０ｍｍ厚の２０Ｃｒ鋼を使用し、Ａｌ帯として  ０．２００ｍｍ厚の純アルミニウムＡ１０５０  を使用し、発明例９は鋼帯の片面に、発明例１０は鋼帯の両面にＡｌ帯を冷間圧延によって圧着し、さらに０．０５ｍｍになるまで冷間圧延を施した。
【００２８】
発明例１１、１２は、鋼帯として  ０．３ｍｍ厚の２０Ｃｒ−３Ａｌ  鋼を使用し、Ａｌ帯として  ０．０３０ｍｍ厚の純アルミニウムＡ１０５０  を使用し、発明例１１は鋼帯の片面に、発明例１２は鋼帯の両面にＡｌ帯を冷間圧延によって圧着し、さらに０．０５ｍｍになるまで冷間圧延を施した。
発明例１３は、鋼帯として  １．０ｍｍ厚の１６Ｃｒ鋼を使用し、Ａｌ帯として  ０．２００ｍｍ厚の純アルミニウムＡ１０５０  を使用し、鋼帯の片面にＡｌ帯を冷間圧延によって圧着し、さらに０．０５ｍｍになるまで冷間圧延を施した。
【００２９】
発明例１４、１５は、鋼帯として０．０４ｍｍ厚の２０Ｃｒ鋼を使用し、Ａｌ帯として  ０．００９ｍｍ厚の純アルミニウムＡ１０５０  を使用し、発明例１４は鋼帯の片面に、発明例１５は鋼帯の両面にＡｌ帯を冷間圧延によって圧着し、さらに０．０２ｍｍになるまで冷間圧延を施した。
発明例１６、１７は、鋼帯として  １．１ｍｍ厚の２０Ｃｒ鋼を使用し、Ａｌ帯として  ０．２１０ｍｍ厚の純アルミニウムＡ１０５０  を使用し、発明例１６は鋼帯の片面に、発明例１７は鋼帯の両面にＡｌ帯を冷間圧延によって圧着し、さらに０．０５ｍｍになるまで冷間圧延を施した。なお板幅は、いずれも  ５００ｍｍとした。また発明例は、いずれも  ５００℃にて２０分焼鈍した。
【００３０】
一方、  比較例１〜４は、溶鋼中にＡｌを添加して製造した２０Ｃｒ−３Ａｌ  鋼、２０Ｃｒ−５Ａｌ  鋼、２０Ｃｒ−７Ａｌ  鋼、および２０Ｃｒ−９Ａｌ  鋼を、  ０．３ｍｍから０．０５ｍｍになるまで冷間圧延を施した。
比較例５〜８は、溶鋼中にＡｌを添加して製造した２０Ｃｒ−３Ａｌ  鋼、２０Ｃｒ−５Ａｌ  鋼、２０Ｃｒ−７Ａｌ  鋼、および２０Ｃｒ−９Ａｌ  鋼を、０．０５ｍｍから０．０２ｍｍになるまで冷間圧延を施した。
【００３１】
圧延性の評価として、鋼帯とＡｌ帯を圧着した後、仕上げ厚まで冷間圧延する際の圧下率で評価した。表２に各圧延スケジュール，表３に各圧下率を示す。
【００３２】
【表２】
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【００３３】
【表３】
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【００３４】
発明例および比較例では、各圧延パスの圧下率が１５％以上となるような圧下スケジュールを予定していたが、圧延材の変形抵抗が大きい場合には、ロール間隔を狭めてもロールが弾性内で偏平変形するだけで減厚しにくくなり、１５％以上の圧下率の確保が困難になりやすい。また、その圧下率を確保したとしても、圧延荷重が増大するため、圧延材の平坦度が悪化して板破断に至ったり、圧延不能となりやすい。そこで、全ての圧延パスで圧下率１５％以上を確保できた場合を良好（○）、圧下率５％以上〜１５％未満の圧延パスが含まれる場合をやや良好（△）、圧下率５％未満てなった圧延パスが含まれる場合、または破断のため圧延不能となった場合を不良（×）とした。また、一部に剥離等の品質上の問題が生じた場合には、圧延性の評価を１ランク下げることにした。
【００３５】
発明例１〜１３では、いずれも圧延性は良好で、評価は○であった。発明例１４、１５では、全ての圧延パスで圧下率１５％以上を確保できたが、一部に剥離が生じたために評価はやや良好（△）であった。発明例１６、１７では、圧下率１５％未満の圧延パスがあったため、評価はやや良好（△）であった。
一方、  比較例１の２０Ｃｒ−３Ａｌ  鋼の圧延性は良好（○）であった。比較例２の２０Ｃｒ−５Ａｌ  鋼は圧延はできたものの圧下率が１５％未満の圧延パスがあったため、評価はやや良好（△）であった。
【００３６】
比較例３では、圧延性が極めて悪く、１パスあたりの圧下率が５％未満しか取れなかった圧延パスがあったため、評価は不良（×）であった。比較例４は、圧延途中で破断が発生し、圧延継続不可能となったため、仕上げ厚まで圧延することができなかった。このため、評価は不良（×）であった。
また比較例５の２０Ｃｒ−３Ａｌ  鋼の圧延性は良好（○）であった。比較例６の２０Ｃｒ−５Ａｌ  鋼では圧延はできたものの圧下率が１５％未満の圧延パスがあったため、評価はやや良好（△）であった。
【００３７】
比較例７では、圧延性が極めて悪く、１パスあたりの圧下率が５％未満しか取れなかった圧延パスがあったため、評価は不良（×）であった。比較例８は、圧延途中で破断が発生し、圧延継続不可能となったため、仕上げ厚まで圧延することができなかった。このため、評価は不良（×）であった。
大気酸化試験は、自動車排気ガス触媒コンバーターの使用環境と同等の大気雰囲気下で、温度条件のみ高温とした促進試験であり、今回は一般乗用車向けの排気ガス触媒コンバーターの酸化試験に適用される条件である１１００℃での試験を実施した。大気酸化試験では時間の経過毎に試験片の酸化増量を評価し、急激に酸化増量が進みだした時間を耐久時間と見なし、この耐久時間が長いほど耐酸化性は良好と見なされる。ここでは自動車排気ガス触媒コンバーターの用途において、耐酸化性が極めて良好とされる  ３００時間以上を◎、次いで良好な  ２００時間以上〜  ３００時間未満を○、標準的な  １００時間以上〜  ２００時間未満を△、不良とされる１００時間未満を×とした。また、冷間圧延の段階で破断等が発生したため、耐酸化性の評価ができなかったものを＊とした。
【００３８】
Ａｌ帯とステンレス鋼帯が完全に融合したものとみなした計算上のＡｌ含有量が５質量％である発明例１、４の耐酸化性は○、Ａｌ含有量が６質量％以上である発明例２、３、５〜１２の耐酸化性は◎であった。
一方、  比較例では、Ａｌ含有量が５質量％である比較例２の耐酸化性は○、Ａｌ含有量が７質量％以上である比較例３の耐酸化性は◎であったものの、Ａｌ含有量が３質量％である比較例１の耐酸化性は×であり、また比較例４〜６は冷間圧延の段階での問題のため耐酸化性の評価はできず、＊であった。
【００３９】
総合評価として、圧延性、耐酸化性とも○以上で、かつ◎を含むものを極めて良好（◎）、圧延性，耐酸化性とも○または△以上で、かつ◎を含むものを良好（○）、それ以外（総合評価が◎または○以外）のものを不良（×）とした。発明例の総合評価は、いずれも極めて良好（◎）または良好（○）であったが、比較例は、いずれも不良（×）であった。
【００４０】
【発明の効果】
本発明によれば、自動車排気ガス触媒コンバーター等に使用される金属箔帯、  特に高温での耐酸化性に優れた金属箔帯を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】自動車排気ガス触媒コンバーターの全体構成を示す図である。
【図２】自動車排気ガス触媒コンバーターの部分拡大図である。
【図１】
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【図２】
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