(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面にセラミック層と触媒金属被膜を担持した平板状のメタル基体と、表面にセラミック層と触媒金属被膜を担持した波形状のメタル基体とを交互に重ね合わせ、これらを多重に巻き付けたハニカム構造の触媒管から成る排気ガス浄化用触媒を製造する方法において、平板状並びに波形状のメタル基体の表面にセラミック層と触媒金属被膜を形成担持する際、メタル基体の両端側に夫々5mm以内の部分をこれらの未担持部として、セラミック層と触媒金属被膜を形成担持し、各メタル基体の未担持部のみを接合してハニカム構造の触媒管に形成することを特徴とする排気ガス浄化用触媒の製造方法。
【請求項２】
表面にセラミック層と触媒金属被膜を形成担持したメタル基体を製造する装置において、真空容器内に連続したメタル基体を保持する１対のローラーを配置し、両ローラー間のメタル基体の両面の夫々に対向した位置に触媒金属のターゲットを備えたスパッタリングカソードを設け、該ターゲットとメタル基体との間であってメタル基体の前方にメタル基体の両端側の夫々に触媒金属被膜の未担持部を形成するマスキング板を配置したことを特徴とする排気ガス浄化用触媒の製造装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は排気ガス浄化用触媒の製造方法および製造装置に関し、更に詳しくは、自動車等の排気ガス浄化に用いるハニカム構造の触媒管の排気ガス浄化用触媒を製造する方法、およびこの触媒管に用いる排気ガス浄化用触媒の製造装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
最近の自動車等排気ガス触媒管構造としては、担持内部が平板状のメタル基体と、波形状のメタル基体とを交互に重ね合わせ、これを円周状に幾重にも積み重ねたハニカム構造の触媒管が用いられている。
そして平板状のメタル基体並びに波形状のメタル基体の表面には湿式法または乾式法によりセラミック層と触媒金属被膜が担持されている。
【０００３】
湿式法においては、メタル基体への触媒金属被膜の担持は、あらかじめハニカム構造の触媒管を作製し、その後、触媒管に溶液処理によって行なわれる。
その湿式法による触媒金属被膜の担持方法としては、例えば特公昭43-10049号公報で、ジニトロジアミノ白金[Pt(NH3)2(NO2)2]水溶液を用いて白金を担持する方法、また、特公昭61-33620号公報で、ジニトロジアミノ白金を硝酸水溶液に溶解し、熟成して得られる白金薬液を用いて白金を担持させる方法、が夫々提案されている。
【０００４】
また、乾式法においては、あらかじめハニカム構造に作製された触媒管の内部へのセラミック層と触媒金属被膜の担持は不可能であることから、ハニカム構造に組み立てる前の平板状のメタル基体および波形状（フイン形状）のメタル基体の夫々にセラミック層と触媒金属被膜を担持してから、これを図４に示すように平板状のメタル基体ａおよび波形状（フイン形状）のメタル基体ｂとを互いに重ね合わせ、これらを多重に巻き付け組み立てた後、両メタル基体の接合部分（接線部）ｃを線条に溶接加工して触媒管ｄを作製する方法が一般的である。
その乾式法による触媒金属被膜の担持方法としては、例えば特開平2-207842号公報で、フッ化白金およびフッ化ロジウムの混合気体を用いて、活性アルミナをコートした担体に、白金およびロジウムを担持させる方法、また、特開平4-187247号公報で、活性アルミナをコートしたメタル担体を1000℃以上に加熱し、物理的蒸着法（ＰＶＤ法）または化学的蒸着法（ＣＶＤ法）によりメタル担体に触媒金属を担持させる方法、また、特開平5-154381号公報で、金属帯基体の表面に、真空成膜法により0.2μｍ以上、2μｍ以下の貴金属触媒の混合層を設ける方法、が夫々提案されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
前記乾式法による表面にセラミック層と触媒金属の被膜を担持したメタル基体をハニカム構造の触媒管ｄの排気ガス浄化用触媒を製造する場合、溶接個所は平板状のメタル基体ａと波形状のメタル基体ｂの接合部分ｃにおいて線状で行なわれるが、以下の３点が問題点として挙げられる。
▲１▼  溶接個所が広面積にわたり、触媒被膜の担持面積が低下し、これに伴い浄化率性能が劣化する、
▲２▼  メタル基体にセラミック被膜（層）が形成されているので、接合部での溶接不良が生じる、
▲３▼  溶接加熱による接合部分近傍の触媒金属被膜へのダメージが発生する。
【０００６】
また、上記に述べたように自動車等排気ガス浄化のための触媒被膜の形成技術が現在では湿式法から乾式法に移行する中で、乾式法においては触媒金属被膜の担持に関し、メタル基体の両面への担持という必要性からスパッタリング法が広く使用されている。
【０００７】
ところで従来のスパッタリング法においては、被膜の担持分布の向上を図るためには、通常、ターゲットと基体の距離は長い程良いとされていた。
しかるにこの場合、メタル基体以外の真空容器内の部分にも多量のターゲット（金属）材料が被膜され、ターゲット材料の実質的消費が大きくなる。
【０００８】
本発明は前記問題点を解消する排気ガス浄化用触媒の製造方法および製造装置を提供することである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
▲１▼  本発明は平板状のメタル基体と波形状のメタル基体との溶接による接合において、メタル基体の両端側のみに点溶接を実施することで、接合面積を極力縮小し、従来技術で述べた▲１▼、▲２▼、▲３▼の問題点を回避する。
▲２▼  本発明は通常のスパッタリング法において、メタル基体以外の真空容器内の部分にも被膜形成がなされることによるターゲット材料の無駄な消費を極力減少させる。
【００１０】
上記課題を解決するための具体的な手段を以下に記述する。
【００１１】
本発明はメタル基体に触媒作用にかかわる触媒金属被膜を形成（担持）させることにおいて、メタル基体の両端側のおよそ5mm以下の部分を未担持部とし、両メタル基体の接合部分の溶接個所を図１のような平板状のメタル基体および波形状のメタル基体の双方の未被膜部分、即ち被膜の未担持部での接点で行い、ハニカム構造の触媒管から成る排気ガス浄化用触媒を製造するものである。
【００１２】
また、スパッタリング法による触媒金属被膜の形成担持において、ターゲット径を２インチ以下とし、メタル基体と触媒金属のターゲット間の距離を極力短小にし、触媒金属被膜の担持を行なうものである。
【００１３】
更に詳しくは、本発明の排気ガス浄化用触媒の製造方法は、表面にセラミック層と触媒金属被膜を担持した平板状のメタル基体と、表面にセラミック層と触媒金属被膜を担持した波形状のメタル基体とを交互に重ね合わせ、これらを多重に巻き付けたハニカム構造の触媒管から成る排気ガス浄化用触媒を製造する方法において、平板状並びに波形状のメタル基体の表面にセラミック層と触媒金属の被膜を担持する際、メタル基体の両端側に夫々5mm以内の部分をこれらの未担持部として、セラミック層と触媒金属被膜を担持し、各メタル基体の未担持部のみを接合してハニカム構造の触媒管に形成することを特徴とする。
【００１４】
また、本発明の排気ガス浄化用触媒の製造装置は、表面にセラミック層と触媒金属被膜を担持したメタル基体を製造する装置において、真空容器内に連続したメタル基体を保持する１対のローラーを配置し、両ローラー間のメタル基体の両面の夫々に対向した位置に触媒金属のターゲットを備えたスパッタリングカソードを設け、該ターゲットとメタル基体との間であってメタル基体の前方にメタル基体の両端側の夫々に触媒金属被膜の未担持部を形成するマスキング板を配置したことを特徴とする。
【００１５】
上記構成とすることにより、従来の図４に示すハニカム構造の触媒管における平板状のメタル基体と波形状メタル基体との線条による接合（溶接）を回避出来て、触媒金属被膜の担持の表面積の低下、セラミック層によるメタル基体間の接合（溶接）不良、触媒金属被膜のダメージが回避される。
【００１６】
また、ハニカム構造の触媒管を作製する際、接合を未担持部分（点接合）のみで行なうようにしたから両メタル基体の接合が簡素化される。
【００１７】
更に、触媒金属のターゲットの径を比較的小径化し、メタル基体と触媒金属のターゲット間の距離を極力短小化することで、メタル基体以外の部分における触媒金属被膜の形成を防止し、触媒金属被膜の担持における触媒金属である貴金属のターゲット材料の消費を減少させる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図面により説明する。
【００１９】
図１は例えばステンレス板の表面に例えばα型アルミナのセラミック層１と、例えば白金・ロジウムから成る合金の触媒金属被膜２を担持したメタル基体３を示し、そして、メタル基体３は、その両端側に夫々幅5mm程度のセラミック層１と触媒金属被膜２が担持されていない未担持部４を有する。
【００２０】
図２は本発明の排気ガス浄化用触媒の製造装置の１実施例を示すものであり、図中、１１は真空容器を示す。該真空容器１１内を真空ポンプ等の真空排気系１２にバルブ１３を介して接続し、真空容器１１内を所定の圧力に設定出来るようにすると共に、該真空容器１１内にガス導入系１４を介してガス供給源１５を接続し、該ガス導入系１４より希ガス、例えばアルゴンガスを導入出来るようにした。
【００２１】
また、真空容器１１内に触媒金属被膜２を担持すべき連続したメタル基体３の送出ローラー１６と、表面に触媒金属被膜２が担持されたメタル基体３の巻取ローラー１７から成る１対のローラー（１６、１７）を配置した。
【００２２】
また、送出ローラー１６と、巻取ローラー１７間のメタル基体３の両面側の夫々に対向した位置に触媒金属のターゲットを備えたスパッタリングカソード１８、１９を配置した。
尚、図示例ではスパッタリングカソード１８、１９の配置位置を上下とした。
【００２３】
また、上方のスパッタリングカソード１８に所定の高周波電力を印加してスパッタリングを行なうためのＲＦ電源２０を配置すると共に、下方のスパッタリングカソード１９に所定の高周波電力を印加してスパッタリングを行なうためのＲＦ電源２１を配置した。
【００２４】
また、各スパッタリングカソード１８、１９の各触媒金属のターゲット面にメタル基体３が近接するようにガイドローラー２２、２３を配置した。
そして、上方のスパッタリングカソード１８の触媒金属のターゲットとメタル基体３との間であって、メタル基体３の前方にメタル基体３の両端側の夫々に触媒金属被膜の未担持部４を形成するマスキング板２４を配置すると共に、下方のスパッタリングカソード１９の触媒金属のターゲットとメタル基体３の間であって、メタル基体３の前方にメタル基体３の両端側の夫々に触媒金属被膜の未担持部４を形成するマスキング２５板を配置した。
【００２５】
【実施例】
本発明の具体的実施例を比較例と共に説明する。
【００２６】
実施例１
本実施例は前記図２に示す製造装置を用いて、図１に示す表面にセラミック層１と金属触媒被膜２を担持したメタル基体３を製造する１例である。
【００２７】
スパッタリングカソード１８、１９には大きさ直径50mm、厚さ5mmの白金・ロジウム（組成5:1wt％）の合金が、夫々触媒金属のターゲットとして備えられており、夫々のターゲット面とメタル基体３との間隔（距離）は20mmとした。
また、メタル基体３の両端側に夫々幅5mmの未担持部を形成するマスキング板２４、２５をメタル基体３の夫々の面に近接させて配置した。
【００２８】
先ず、メタル基体３として市販の幅100mm、厚さ0.05〜0.1mmの巻状のステンレス板R20-5SRを用い、これを大気雰囲気炉内に設置し、温度1000℃で、1時間加熱し、メタル基体３の表面にα型アルミナの針状結晶から成るセラミック層１を形成したものを触媒金属被膜の担持用のメタル基体３とした。
【００２９】
次に、この熱処理を施した巻状のメタル基体３（セラミック層を備えるステンレス板）を真空容器１内の送出ローラー１６に取り付けると共に、該メタル基体３をガイドローラー２２、２３を経て巻取ローラー１７側に搬送出来るようにした。
【００３０】
続いて、真空容器１１内を真空排気系１２により真空排気した後、ガス供給源１５よりガス導入系１４を介して真空容器１１内にアルゴンガスを導入し、圧力を0.13Pa(1.0mTorr)に設定した。
【００３１】
そして、メタル基体３を送出ローラー１６よりガイドローラー２２、２３を経て巻取ローラー１７側に搬送させながら、各スパッタリングカソード１８、１９にＲＦ電源２０、２１より出力10W／cm2以下を印加してスパッタリング法により各ターゲットをスパッタリングして、メタル基体３の両面のセラミック層１面に膜厚0.01μｍ（100Å）の触媒金属被膜２を形成すると共に、メタル基体３の両端側に夫々幅5mmの未担持部４を有する図１に示すメタル基体３を作製し、これを巻取ローラー１７に巻き取るようにした。
【００３２】
次に、真空容器１１内の巻取ローラー１７に巻き取られたメタル基体３を該ローラー１７より取り外し、真空容器１１外に取出した。
【００３３】
メタル基体３を真空容器１１外に取り出した後、真空容器１１内を調べたところ、マスキング板２４、２５を除いた真空容器１１内の内壁等にはターゲット材料の被膜付着が認められず、ターゲット材料の実質的な消費効率が向上していることが分かる。
【００３４】
実施例２
本実施例は前記実施例１にて作製された表面にセラミック層１と触媒金属被膜２を担持したメタル基体３を用い、図３に示すハニカム構造の触媒管から成る排気ガス浄化用触媒Ａを製造する１実施例である。
【００３５】
先ず、真空容器１１内より取り出された連続状のメタル基体３のうち一部をそのままにして平板状のメタル基体５とし、他の一部をフィン加工器により加工して波形状のメタル基体６とした。
【００３６】
次に、平板状のメタル基体５と波形状のメタル基体６とを交互に重ね合わせ、これらを多重に巻き付け、組み合わせて図３に示すように両メタル基体３の両端側の未担持部４のみに溶接を行なって接合（点状接合）７し、図３に示す外径60mm、長さ100mmのハニカム構造の触媒管８を作製した。
【００３７】
このハニカム構造の触媒管８の排気ガス（炭化水素：ＣＨ、一酸化炭素：ＣＯ、酸化窒素：ＮＯx）の浄化率を浄化前後の各ガスの赤外線吸収スペクトル強度差から換算し、求めた。その結果を表１に示す。
【００３８】
比較例１
従来の乾式法により表面全面に亘ってセラミック層（セラミック層は前記実施例１と同じ）と、触媒金属被膜（被膜材料、膜厚は前記実施例１と同じ）を担持した平板状のメタル基体ａと波形状のメタル基体ｂ（メタル基体は未担持部を有しない以外は前記実施例１と同じ）を用いて、平板状のメタル基体ａと波形状のメタル基体ｂとを交互に重ね合わせ、これらを多重に巻き付け組合せて、両メタル基体ａ、ｂの接合部分ｃを線条による溶接を行なって接合し、図４に示す外径60mm、長さ100mmのハニカム構造の触媒管ｄを作製した。
【００３９】
このハニカム構造の触媒管ｄの排気ガス（炭化水素：ＣＨ、一酸化炭素：ＣＯ、酸化窒素：ＮＯx）の浄化率を前記実施例２と同様の方法で調べ、その結果を表１に示す。
【００４０】
【表１】
0003772201.tif 000002
【００４１】
表１から明らかなように、実施例２（本発明）は比較例１（従来法）に比して浄化率が向上していることが分かる。
【００４２】
【発明の効果】
本発明の製造方法によるときは、メタル基体のセラミック層と触媒金属の被膜の未担持部のみを接合するようにしたので、排気ガスに接する触媒金属被膜の担持面積が増加するため、従来の乾式法により作製されたハニカム構造の触媒管よりも優れた触媒性能を有する自動車等のハニカム構造の触媒管から成る排気ガス浄化用触媒を容易に製造することが出来る効果がある。
【００４３】
また、本発明の製造装置によるときは、表面にセラミック層と触媒金属被膜の未担持部を有するメタル基体からなり、優れた触媒性能を有する排気ガス浄化用触媒を極めて容易に製造することが出来る製造装置を提供することが出来る効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の排気ガス浄化用触媒の１実施例の平面図、
【図２】  本発明の排気ガス浄化用触媒の製造装置の１実施例の概略截断面図、
【図３】  本発明のハニカム構造の触媒管から成る排気ガス浄化用触媒の１実施例の斜視図、
【図４】  従来のハニカム構造の触媒管から成る排気ガス浄化用触媒の斜視図。
【符号の説明】
１    セラミック層、    ２    触媒金属被膜、    ３    メタル基体、
４    未担持部、    ５    平板状のメタル基体、
６    波形条のメタル基体、    ８    触媒管、    １１    真空容器、
１２    真空排気系、    １４    ガス導入系、
１６、１７    ローラー、    １８、１９    スパッタリングカソード、
２４、２５    マスキング板。
【図１】
0003772201.tif 000003
【図２】
0003772201.tif 000004
【図３】
0003772201.tif 000005
【図４】
0003772201.tif 000006