(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
組成（質量％で）Ｃｒ１６〜２５％、Ａｌ２〜６％、Ｓｉ０.５％未満、Ｍｎ最大０.５％、Ｚｒ０.１％未満、イットリウムとハフニウムの総和０．３％未満、他の希土類金属０．０１％未満、チタン０．０２％未満、Ｍｇ最大０.０１％、Ｃａ最大０.１％、この場合ＭｇとＣａの総和は、０．０３％未満であり、残りは鉄及び方法から生じる通常の不純物よりなる担体ストリップを有し、更にアルミニウム又はその合金からの片面又は両面の被覆を有する寸法安定な鉄-クロム-アルミニウム-シートを製造する方法において、この方法で、全被覆（質量％）が、長さ及び／又は幅での０.５％未満の収縮率を得るために、圧延過程又は後の仕上げ工程に引き続く均一拡散焼きなまし処理中に担体ストリップ質量の０．５〜５％の範囲内にあり、６００〜１２００℃の温度で、１０−４ミリバール未満の圧力の真空中で被覆を行うことを特徴とする、寸法安定な鉄-クロム-アルミニウム-シートの製法。
【請求項２】
組成（質量％で）Ｃｒ１６〜２５％、Ａｌ２〜６％、Ｓｉ０．５％未満、Ｍｎ最大０.５％、Ｚｒ０.１％未満、イットリウムとハフニウムの総和０．３％未満、他の希土類金属０．０１％未満、チタン０.０２％未満、Ｍｇ最大０.０１％、Ｃａ最大０.１％、この場合ＭｇとＣａからの総和は、０．０３％未満であり、残りは鉄及び方法から生じる通常の不純物よりなる担体ストリップを有し、更にアルミニウム又はその合金からの片面又は両面の被覆を有する寸法安定な鉄-クロム-アルミニウム-シートを製造する方法において、この方法で、全被覆（質量％）が、長さ及び／又は幅での０．５％未満の収縮率を得るために、圧延過程又は後の仕上げ工程に引き続く均一拡散焼きなまし処理中に担体ストリップ質量の０．５〜５％の範囲内にあり、６００〜１２００℃の温度で、水素又は-４０℃を下回る露点を有する水素/窒素混合物中で被覆を行うことを特徴とする、寸法安定な鉄-クロム-アルミニウム-シートの製法。
【請求項３】
被覆を炎アルミナイジングにより行う、請求項１または２記載の方法。
【請求項４】
被覆を圧延プレーテイングにより行う、請求項１から３までのいずれか１項に記載の方法。
【請求項５】
請求項１から４までのいずれか１項に記載の方法で製造された鉄-クロム-アルミニウム-シートの、触媒、殊に廃ガス触媒用の担体材料としての使用。
【請求項６】
請求項１から４までのいずれか１項に記載の方法で製造された鉄-クロム-アルミニウム-シートの、抵抗材料又は伝熱体としての使用。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
本発明は、寸法安定な鉄-クロム-アルミニウム-シートの製法に関する。
【０００２】
公知技術水準によれば、鉄-クロム-アルミニウム-合金がシートの製造のために使用され、このシートは成形体に加工され、次いで、この成形体が例えば自動車廃ガス触媒用の担体として又は料理プレート用の発熱体として使用される。
【０００３】
ＵＳ-Ａ４４１４０２３によれば、（質量％で）Ｃｒ８.０〜２５.０％、Ａｌ３.０〜８.０％、希土類金属０.００２〜０.０６％、Ｓｉ最大４.０％、Ｍｎ０.０６〜１.０％、Ｔｉ０.０３５〜０.０７％、Ｚｒ０.０３５〜０.０７％を有し、不可避の不純物をも含有する鋼が公知である。
【０００４】
ＥＰ-Ａ０３８７６７０は、（質量％で）Ｃｒ２０〜２５％、Ａｌ５〜８％、Ｐ最大０.０１％、Ｍｇ最大０.０１％、Ｍｎ最大０.５％、Ｓ最大０.００５％、残りが鉄で、不可避の不純物を含み、Ｙ０.０３％、Ｎ０.００４％、Ｃ０.０２〜０.０４％、Ｔｉ０.０３５〜０.０７％及びＺｒ０.０３５〜０.０７％を含有する合金を記載している。
【０００５】
双方の刊行物は、典型的な製造法、即ち合金の慣用の鋳造及び引き続く熱間-及び冷間成形から出発している。これらの方法は、高い破壊と結びついているので、近年は、反応性元素を含有するクロム-鋼をアルミニウム又はアルミニウム合金で被覆する代案が開発された。次いで、このような複合材料を圧延して最終厚さにし、引き続き拡散焼なましをすると、この際に適当な焼なましパラメータの調節の際に均一な材料が生じる。
【０００６】
このような方法は、例えばＵＳ-Ａ５３６６１３９により公知であり、これは、廃ガス触媒用の金属シート及びその製造を内容としている。フェライト不銹鋼が圧延プレーテイング（Walzplattieren)により両面がアルミニウムで被覆され、熱処理することなしに圧延されて最終厚さにされ、引き続き高い耐酸化性の一様形状の材料を得る目的で熱処理される。
【０００７】
ＵＳ-Ａ４０４６３０４は類似の方法を提案している。この圧延プレーテイングを炎アルミナイジング（Feueraluminieren)で交換することは、なおコスト的に好適であり、これは被覆がアルミニウム-珪素-合金から成っていてよい付加的な利点を提供し、この際、珪素は、屡々拡散焼なましの利点を提供し、特定の用途、例えば前触媒（Vorkatalysator)のために望ましい材料の比電気抵抗を高める。
ＤＥ-Ａ１９６４２４９７には、鉄-クロム-アルミニウム-シートの製法及びその使用が記載されており、ここでは、担体材料としての冷間圧延され及び軟化焼きなましされた鋼ストリップから出発され、これは鉄に加えてＣｒ１６〜２５質量％及び希土類又はＹ又はＺｒ０.０１〜０.１質量％並びに方法で生じる通常の不純物から成る。０.５〜２.５ｍｍの厚さの鋼ストリップは片面被覆により０.０８〜０.５ｍｍの厚さのアルミニウム層を備えさせられる。引き続き、このように被覆されたストリップは、３０〜１５０μｍの厚さまで冷間圧延される。最後にこの被覆されたストリップは７００〜１０００℃の温度範囲での均一拡散焼きなましに付される。この文献中では、可能な最大アルミニウム含有率は６％が挙げられている。
【０００８】
このような方法は、例えばＤＥ１９７４３７２０に記載されている。ここでは、鉄-クロム-担体ストリップが、Ａｌ−Ｓｉ-合金を用いる炎アルミナイジングにより得られ、この際、表面に被覆された金属シートの全アルミニウム含有率は、少なくとも７％であり、内側に向かって３％より下に低下しない。この場合に、このシートは次の組成（質量％で）を有する：Ｃｒ１８〜２５％、Ａｌ４〜１０％、Ｙ０.０３〜０.０８％、Ｔｉ最大０.０１％、Ｚｒ０.０１〜０.０５％、Ｈｆ０.０１〜０.０５％、Ｓｉ０.５〜１.５％。差し当たり、成形体が得られ、これが、引き続き約１１００℃で拡散焼きなましされる。この金属シートは、有利に伝熱体抵抗を得るため及び廃ガス触媒用の担体を得るために使用可能である。ここでは、既に６％より多いＡｌ含有率が考えられるが、この際には、この製造の方式は所望の収縮状態をもたらさず、従って、高いきず物を見積もらなければならない。
【０００９】
記載の方法は、慣用の製造法に比べてコスト的な利点を提供するが、拡散焼きなましの際の最終生成物は、長さ及び／又は幅で１％まで収縮し、このことは、伝熱体要素の製造の際にも触媒担体の製造の際にも負に作用することが明らかである。
【００１０】
前記の用途において、シートは要素（Element）に加工され、終端は、例えばＤＥ-Ａ１９５３０８５０に記載のように固定される。引き続く拡散焼きなましの際に、過度な収縮は、固定点に欠陥、即ち亀裂をもたらすはずである。
【００１１】
この作用は、ストリップをＵＳ-Ａ５３６６１３９に記載の方法とは反対に、ＤＥ-Ａ１９７４３７２０に記載のように、冷間圧延の間に最終厚さに中間焼きなましをすることにより回避することができ、これにより拡散プロセスが部分的又は完全に予め処理され、複合体中の張力は減少される。この場合に、この特有の不所望の熱処理の高いコスト及び表面での酸化物層（これは、最終生成物にとっては望ましいが、冷間圧延を妨害し、ローラを汚染する）の生じる危険性は欠点である。
【００１２】
ＥＰ-Ｂ０６４０３９０によれば、次の工程を包含するシート基材の製法が公知である：
クロム含有鉄合金及びアルミニウム及びアルミニウム合金からなる第１の材料の１層を第２の材料の２層の間に入れ結合させる。後者はクロム含有鉄合金及びアルミニウム及びアルミニウム合金の範囲から選択されるが、第１の材料とは異なっている。この３層は複合体の厚さを減少することにより冶金学的に相互に結合される。所望の最終厚さで、この材料は、その場で９００〜１２００℃の温度で、記載の層の種々の成分の拡散を可能とし、かつ一様形状の混晶-合金をシート基材として提供するために充分な時間をかけて焼なましされる。
【００１３】
本発明は、その方法を用いて、例えばＤＥ-Ａ１９７４３７２０に記載されているような有用な合金を、拡散焼きなましの間の長さ及び／又は幅での収縮が敏感な建材の用途を妨げることなしにコスト的に好適に製造することができる方法を提供する課題を有する。更に、この開発は、環境保護の要求が高まり、これに伴いこのような構築材料用のこの合金の更なる開発を必要とすることを考慮すべきである。これは、特にシート厚さを減少し、かつ耐酸化性は、アルミニウム含有率を６％（質量％で）より高く高めることによってのみ確保できることを本質としている。
【００１４】
この課題は、組成（質量％で）Ｃｒ１６〜２５％、Ａｌ２〜６％、Ｓｉ０.５％未満、Ｍｎ最大０.５％、Ｚｒ０.１％未満、イットリウムとハフニウムの総和０．３％未満、他の希土類金属０．０１％未満、チタン０.０２％未満、Ｍｇ最大０.０１％、Ｃａ最大０.１％、この場合Ｍｇ＋Ｃａの総和は、０．０３％未満であり、残りは鉄及び方法から生じる通常の不純物よりなる担体ストリップを有し、更にアルミニウム又はその合金からの片面又は両面の被覆を有する寸法安定な鉄-クロム-アルミニウム-シートの製法によって解決され、この方法では、全被覆（質量％で）は、長さ及び／又は幅での０．５％未満の収縮率を得るために、圧延過程又は後の仕上げ工程に引き続く均一拡散焼なまし（Homogenisierungsglueh)処理中に担体ストリップ質量の０.５〜５％の範囲内にあり、６００〜１２００℃の温度で１０−４ミリバール未満の圧力の真空中で被覆を行う。
【００１５】
この課題は、組成（質量％で）Ｃｒ１６〜２５％、Ａｌ２〜６％、Ｓｉ０.５％未満、Ｍｎ最大０.５％、Ｚｒ０.１％未満、イットリウムとハフニウムの総和０．３％未満、他の希土類金属０．０１％未満、チタン０.０２％未満、Ｍｇ最大０.０１％、Ｃａ最大０.１％、この場合Ｍｇ＋Ｃａの総和は、０．０３％未満であり、残りは鉄及び方法から生じる通常の不純物よりなる担体ストリップを有し、更にアルミニウム又はその合金からの片面又は両面の被覆を有する寸法安定な鉄-クロム-アルミニウム-シートの製法によっても解決され、この方法では、全被覆（質量％で）は、長さ及び／又は幅での０.５％未満の収縮率を得るために、圧延過程又は後の仕上げ工程に引き続く均一拡散焼なまし処理中に担体ストリップ質量の０.５〜５％の範囲内にあり、６００〜１２００℃の温度で、水素または−４０℃を下回る露点を有する水素／窒素混合物中で被覆を行う。
【００１６】
本発明の課題の有利な更なる構成は、従属請求項に記載されている。
本発明の方法で製造された鉄-クロム-アルミニウム-シートの使用のための有利な用途分野は、
-触媒、殊に廃ガス触媒用の担体要素、
-抵抗材料又は伝熱体である。
【００１７】
担体ストリップのアルミニウム含有率を最大６％に限定することにより、慣用の方法での製造は損なわれない。従って、（質量％で）Ｃｒ１６〜２５％、Ａｌ２〜６％、Ｓｉ０.５％未満、Ｍｎ最大０.５％、Ｚｒ０.１％未満、イットリウムとハフニウムの総和０．３％未満、他の希土類金属０．０１％未満、チタン０.０２質量％未満、Ｍｇ最大０.０１％、Ｃａ最大０.１％、この場合Ｍｇ＋Ｃａの総和は、０．０３％未満であり、残りは主として鉄及び方法から生じる不純物よりなる厚さ０.５〜２.５ｍｍのストリップは、インゴット鋳造（Blockguss)によりコスト的に好適に製造できるが、連続鋳造（Strangguss)及び引き続く熱間-及び冷間圧延によりなお好適に製造できる。
【００１８】
当初に恐れられていた製造破壊は現れない。このベース材料のこのアルミニウム含有率により生じるもう一つの利点は、薄い被覆でも耐酸化性の確保のために充分であることである。このことは、例えば炎アルミナイジング又はプレーテイング(Plattiren)のプロセスにとって重要であり、この際、付加的になお一様な層厚を必要とする場合には、この層厚は方法限定的に限定される。しかしながら、ベース材料が既にアルミニウムを含有する場合には、炎アルミナイジングによって直ちに最終生成物で７％を越えるアルミニウム含有率に調節することもできる。担体ストリップは、例えば６％の全質量含有率を得るために、今や、なお３％のみのアルミニウムで被覆すべきである。それというのも、クロム-鋼は既にアルミニウム３％を持っているからである。この被覆の後に、この複合体は２０μｍまでの最終厚さまで冷間圧延されるか又は触媒担体、抵抗体又は伝熱体に加工される。次いで、均一拡散焼なましがシートで又は最終生成物で行われる。表面上のアルミニウム含有担体材料及びこれと結びつく層厚は、意外にもこの複合体が拡散焼きなましの間に０.５％より僅かに収縮し、従って、充分に寸法安定であるように作用する。
【００１９】
本発明の利点を次の実施例で詳述する：
例１    炎アルミナイジングされた鋳造塊
担体材料は、次の組成を有する（質量％）
【００２０】
【表１】
0003885108.tif 000002
【００２１】
担体材料を鋳込んで鋳塊とし、加熱してスラブにし、引き続き３.５ｍｍ厚さの温ストリップに加工する。引き続きこれを冷間圧延により０.６ｍｍの厚さまで更に成形し、軟化焼きなましを行い、次いで炎アルミナイジングにより０.０３ｍｍの被覆で被った。この被覆されたストリップを更なる熱処理なしに圧延して５０μｍの薄いシートにした。空気に接して１１００℃で１５分間の均一拡散焼きなまし処理の後に、このシートは、約０.２％だけ収縮した。この値は、触媒担体及び伝熱体としての使用を妨げない。
【００２２】
酸化状態を、１１００℃での貯蔵の後に検査した。４００時間後に、試料の質量は４.３％だけ変化した。この値は、高い耐酸化性を示唆している。
【００２３】
例２    圧延プレーテイングされた鋳造塊
担体材料は次の組成を有する（質量％）
【００２４】
【表２】
0003885108.tif 000003
【００２５】
担体材料を鋳込んで鋳塊とし、加熱してスラブにし、引き続き３.５ｍｍ厚さの温ストリップに加工した。引き続き、これを冷間圧延により１.０ｍｍの厚さまで更に成形し、軟化焼きなましを行い、次いで圧延プレーテイングにより０.０６ｍｍの被覆で両面を被った。この被覆されたストリップを更なる熱処理なしに圧延して５０μｍの薄いシートにした。空気に接して１１００℃で１５分間の均一拡散焼きなまし処理の後に、このシートは、約０.４％だけ収縮した。この値は、触媒担体及び伝熱体としての使用を妨げない。
【００２６】
酸化状態を、１１００℃での貯蔵の後に検査した。４００時間後に、試料の質量は３.８％だけ変化した。この値は、高い耐酸化性を示唆している。
【００２７】
例３    炎アルミナイジングされた連続鋳造品
担体材料は次の組成を有する（質量％）
【００２８】
【表３】
0003885108.tif 000004
【００２９】
担体材料を連続鋳造で鋳込み、引き続き３.０ｍｍ厚さの温ストリップに加工した。引き続き、これを冷間圧延により０.６０ｍｍの厚さまで更に成形し、軟化焼きなましを行い、次いで炎アルミナイジングにより０.０４ｍｍの被覆で被った。
【００３０】
この被覆されたストリップを更なる熱処理なしに圧延して５０μｍの薄いシートにした。真空中、１１００℃で１５分間の均一拡散焼きなまし処理の後に、このシートは、約０.３％だけ収縮した。この値は、触媒担体及び伝熱体としての使用を妨げない。
【００３１】
酸化状態を、１１００℃での貯蔵の後に検査した。４００時間後に、試料の質量は３.６％だけ変化した。この値は、高い耐酸化性を示唆している。
【００３２】
例４    圧延プレーテイングされた連続鋳造品
担体材料は次の組成を有する（質量％）
【００３３】
【表４】
0003885108.tif 000005
【００３４】
担体材料を連続鋳造で鋳込み、引き続き３.０ｍｍ厚さの温ストリップに加工した。引き続き、これを冷間圧延により１.４ｍｍの厚さまで更に成形し、軟化焼きなましを行い、次いで圧延プレーテイングにより０.０５ｍｍの合計被覆で両面を被った。
【００３５】
この被覆されたストリップを更なる熱処理なしに圧延して５０μｍの薄いシートにした。真空中、１１００℃で１５分間の均一拡散焼きなまし処理の後に、このシートは、約０.３％だけ収縮した。この値は、触媒担体及び伝熱体としての使用を妨げない。
【００３６】
酸化状態を、１１００℃での貯蔵の後に検査した。４００時間後に、試料の質量は３.９％だけ変化した。この値は、高い耐酸化性を示唆している。