铁素体系不锈钢箔制造技术

本发明专利技术提供一种耐氧化性、高温下的形状稳定性、氧化被膜密合性和催化剂涂层密合性优异的铁素体系不锈钢箔。一种铁素体系不锈钢箔，具有以下组成：以质量％计，含有C:0.050％以下、Si:0.20％以下、Mn:0.20％以下、P:0.050％以下、S:0.0050％以下、Cr:10.5％～20.0％、Ni:0.01％～1.00％、Al:大于1.5％且小于3.0％、Cu:0.01％～1.00％、N:0.10％以下，进一步含有选自Ti:0.01％～1.00％、Zr:0.01％～0.20％、Hf:0.01％～0.20％中的1种或2种以上，剩余部分由Fe和不可避免的杂质构成，并且，在800℃以上的高温氧化环境下，在表面能够形成Al氧化被膜和Cr氧化被膜的混合被膜。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种耐氧化性、高温下的形状稳定性、氧化被膜密合性和催化剂涂层密合性优异的铁素体系不锈钢箔，特别涉及适合作为在汽车、农业机械、建筑机械、工业机械等中搭载的排气净化装置用催化剂载体的材料的铁素体系不锈钢箔。
技术介绍
作为汽车、农业机械、建筑机械、工业机械等排气净化装置所用的催化剂载体，蜂窝陶瓷和使用不锈钢箔的蜂窝金属正在普及。其中，蜂窝金属与蜂窝陶瓷相比能够取得大的开孔率，而且耐热冲击特性、耐振动特性优异，因此近年来使用的比例在增加。蜂窝金属例如是将平坦的不锈钢箔(平箔)和加工为波状的不锈钢箔(波箔)交替层叠制成蜂窝结构，进一步在不锈钢箔的表面担载催化剂物质后用于排气净化装置。作为在不锈钢箔的表面担载催化剂物质的方法，主要采用在不锈钢箔上涂布γ-Al2O3形成活化涂层(washcoatlayer)，在该活化涂层上担载Pt和Rh等催化剂物质的方法。图1表示蜂窝金属的一例。图1所示的蜂窝金属是将不锈钢箔制的平箔1和波箔2层叠后卷绕加工成辊状，将其外周利用不锈钢制的外筒3固定而制作的蜂窝金属4。此处，蜂窝金属由于暴露于高温的排气，因此要求成为其材料的不锈钢箔具有优异的耐氧化性。进一步，成为蜂窝金属的材料的不锈钢箔，也需要与催化剂涂层(担载催化剂物质的活化涂层)的密合性(催化剂涂层密合性)优异。基于以上理由，以往，在构成以蜂窝金属为首的排气净化装置用催化剂载体的不锈钢箔中，主要使用以20质量％Cr-5质量％Al系或18质量％Cr-3质量％Al系等为代表的高含Al的铁素体系不锈钢箔。不锈钢含有3质量％以上的Al时，由于其表面被Al2O3主体的Al氧化被膜保护，因此耐氧化性、高温耐蚀性显著提高。进一步，该Al氧化被膜与担载催化剂时广泛使用的γ-Al2O3层(活性层)的亲和性高，催化剂涂层密合性(氧化被膜与活性层的密合性)也优异。因此，3质量％以上高含Al的铁素体系不锈钢箔，催化剂涂层密合性极其良好。因此，高含Al的铁素体系不锈钢箔由于具有优异的耐氧化性、催化剂涂层密合性，广泛用于催化剂载体的用途。特别是排气的到达温度变为1000℃以上的汽油动力车的排气净化装置中使用耐氧化性非常良好的20质量％Cr-5质量％Al系铁素体系不锈钢箔制的催化剂载体或18质量％Cr-3质量％Al系铁素体系不锈钢箔制的催化剂载体。另一方面，柴油动力车的排气温度，没有汽油动力车的排气温度程度的高温，其到达温度通常为800℃左右。另外，农业机械、建筑机械、工业机械等或来自工厂的排气的情况，最高到达温度比柴油动力车的排气温度还低。因此，搭载于排气温度为比较低温的柴油动力车、工业机械等的排气净化装置用催化剂载体的材料不需要20质量％Cr-5质量％Al系铁素体系不锈钢箔或18质量％Cr-3质量％Al系铁素体系不锈钢箔这样的非常高的耐氧化性。另外，含有3质量％以上的Al的高含Al的铁素体系不锈钢箔，虽然耐氧化性、催化剂涂层密合性等优异，但是存在制造性差、制造成本高的缺点。向铁素体系不锈钢添加大量的Al时，韧性显著降低。因此，制造高含Al的铁素体系不锈钢箔时，铸造后板坯的冷却中产生裂痕，热轧钢板处理中或冷轧等中时常发生钢板断裂，制造变得困难，成品率降低。进一步，由于Al含量高的钢，氧化皮坚固，因此导致酸洗、研磨等的脱氧化皮工序中品质降低或工时增加。为了解决以上问题，关于作为蜂窝金属等催化剂载体的材料使用的铁素体系不锈钢箔，提出有通过极力减少Al含量改善制造性的技术。例如，专利文献1提出了以下技术，即，使用将Al含量限定为以重量比计杂质水平～0.8％，且将Nb含量设定为0.1～0.6％的铁素体系不锈钢箔，将该铁素体系不锈钢箔的平板和波板相互扩散接合或液相接合制成蜂窝金属。而且，根据专利文献1提出的技术，认为可确保铁素体系不锈钢箔的耐氧化性的同时改善制造性，而且能够抑制进行扩散接合、液相接合时的高温热处理时成为接合的障碍的氧化铝被膜，能够提供低成本的蜂窝金属。专利文献2提出了以下技术，即，使用将Al含量限定为以重量比计杂质水平～0.8％，且将Mo含量设定为0.3～3％的铁素体系不锈钢箔，将该铁素体系不锈钢箔的平板和波板相互扩散接合或液相接合制成蜂窝金属。而且，根据专利文献2提出的技术，认为可确保铁素体系不锈钢箔的耐氧化性和耐硫酸腐蚀性同时改善制造性，而且能够抑制进行扩散接合或液相接合时的高温热处理时成为接合障碍的氧化铝被膜，能够提供低成本的蜂窝金属。另外，与涉及不锈钢箔的技术不同，专利文献3涉及一种催化剂担载部件中使用的板厚0.6～1.5mm左右的含Al的铁素体系不锈钢板，提出了以下技术，即，18质量％Cr钢中以质量％计添加1.0～小于3.0％的Al，在钢板表面形成Al量为15％以上厚度为0.03～0.5μm的氧化被膜。而且，根据专利文献3提出的技术，认为能够得到兼顾加工性和耐氧化性的含Al耐热铁素体系不锈钢板。现有技术文献专利文献专利文献1:日本特开平7-213918号公报专利文献2:日本特开平7-275715号公报专利文献3:日本特开2004-307918号公报
技术实现思路
但是，专利文献1和2提出的技术中，由于铁素体系不锈钢箔的Al含量以重量比计减少至0.8％以下，所以高温下在箔表面不生成Al氧化被膜，取而代之生成Cr氧化被膜。代替Al氧化被膜生成Cr氧化被膜时，铁素体系不锈钢箔的耐氧化性降低。另外，代替Al氧化被膜生成Cr氧化被膜时，铁素体系不锈钢箔的高温下的形状稳定性、氧化被膜密合性(基底钢与氧化被膜的密合性)降低，催化剂涂层密合性(氧化被膜与活性层的密合性)也降低。在箔表面生成的氧化被膜仅为Cr氧化被膜时，与Al氧化被膜的情形相比氧化被膜与基底钢的热膨胀率差变大。因此，存在高温下产生蠕变变形，产生箔的形状变化、氧化被膜剥离的情形。进一步，在这样的铁素体系不锈钢箔的表面担载催化剂物质时，伴随高温下的形状变化、氧化被膜的剥离，在表面担载的催化剂涂层脱落。因此，引用文献1和引用文献2中提出的技术，无法得到满足作为催化剂载体的必要特性的蜂窝金属。另外，专利文献3中提出的技术是将1mm厚的冷轧钢板作为对象，即使将该技术应用于箔材，也未必能够得到适合于催化剂载体材料的箔材。由于箔材非常薄，箔材的基底钢的高温强度比板材低，高温下容易变形。因此，将专利文献3中提出的技术应用于箔材时，箔本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种铁素体系不锈钢箔，其特征在于，具有以下组成：以质量％计，含有C:0.050％以下、Si:0.20％以下、Mn:0.20％以下、P:0.050％以下、S:0.0050％以下、Cr:10.5％～20.0％、Ni:0.01％～1.00％、Al:大于1.5％且小于3.0％、Cu:0.01％～1.00％、N:0.10％以下，进一步含有选自Ti:0.01％～1.00％、Zr:0.01％～0.20％、Hf:0.01％～0.20％中的1种或2种以上，剩余部分由Fe和不可避免的杂质构成。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2013.07.30 JP 2013-1575371.一种铁素体系不锈钢箔，其特征在于，具有以下组成：以质量％
计，含有C:0.050％以下、Si:0.20％以下、Mn:0.20％以下、P:0.050％以
下、S:0.0050％以下、Cr:10.5％～20.0％、Ni:0.01％～1.00％、Al:大于
1.5％且小于3.0％、Cu:0.01％～1.00％、N:0.10％以下，进一步含有选
自Ti:0.01％～1.00％、Zr:0.01％～0.20％、Hf:0.01％～0.20％中的1种
或2种以上，剩余部分由Fe和不可避免的杂质构成。
2.根据权利要求1所述的铁素体系不锈钢箔，其特征...

【专利技术属性】
技术研发人员：水谷映斗，藤泽光幸，尾形浩行，
申请(专利权)人：杰富意钢铁株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP