催化剂承载用基材以及催化剂载体制造技术

本发明专利技术的目的在于，保护具有偏移结构的催化剂载体的进气口侧端面免受风蚀。一种催化剂承载用基材，用于废气的净化，并包括层叠了由金属制成的平箔和波纹箔的蜂窝体，其特征在于，在预定范围内形成有厚度为0.1μm以上且10μm以下的氧化膜，所述预定范围包括向进气口侧露出的露出端面，该氧化膜至少包括由α‑氧化铝形成的第一氧化铝和Fe氧化物，所述α‑氧化铝包括Fe固溶的α‑氧化铝和Fe未固溶的α‑氧化铝，在所述氧化膜中，所述第一氧化铝的含量为30重量％以上且99.5重量％以下，所述Fe氧化物的含量为0.5重量％以上且40重量％以下，Fe的含量为超过7重量％且35重量％以下，所述预定范围是从所述露出端面向气体的流动方向至少2mm的范围。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】催化剂承载用基材以及催化剂载体
本专利技术涉及用于净化废气的催化剂承载用基材等。
技术介绍
作为使柴油废气中所含的NOx无害化的装置之一，实际使用尿素SCR(SelectiveCatalyticReduction，选择性催化还原；以下简称为SCR)。SCR利用废气所持有的热量针对在SCR反应器的入口侧喷射的尿素水进行水解而生成氨，并利用SCR反应器内的SCR催化剂使废气中的氮氧化物(NOx)与氨进行还原反应，将其转化为氮和水，从而使其无害化。另外，在SCR的上游侧连接有用于捕获柴油颗粒物(Dieselparticulatematter，以下称为“PM”)的DPF(Dieselparticulatefilter，柴油微粒过滤器)、用于氧化未燃烧燃料的DOC(DieselOxidationCatalyst，柴油氧化催化剂)，通过SCR反应器的废气的温度在从低负荷时(发动机启动时等)的200℃到DPF再生时的600℃的宽范围内变化。于是，近年来探讨了将承载有催化剂的蜂窝结构的催化剂载体应用于SCR、DOC等中的情况。作为催化剂载体，已知有一种废气净化用的催化剂载体，其特征在于，以将带状的由金属制成的波纹箔和平箔卷绕成多层的方式形成的卷状的蜂窝结构体被插入到外筒内的同时，在该波纹箔和平箔上附着催化剂物质，该波纹箔在卷绕的轴向的前后上具有相位不同的多个鳍片(即，偏移结构)(例如，参照专利文献1)。在先技术文献专利文献专利文献1：日本专利第4719180号说明书；专利文献2：日本特开2007-14831号公报；专利文献3：日本特开2007-203256号公报。专利技术内容本专利技术人将具有上述偏移结构的催化剂载体应用于SCR、DOC进行废气净化试验的结果，结果发现了各鳍片的进气口侧端面缺损的情况。其可以考虑到如下情况：由于流入DOC的废气中含有PM，因此含有该PM的废气与各鳍片的进气口侧端面碰撞，从而使催化剂减损或剥落，并以该缺损部位为起点风蚀区域扩大。此外，在SCR的情况下，在被水解的氨中可能含有源自尿素的固体物质，含有该固体物质的废气与鳍片的入口侧端面碰撞，从而使催化剂减损或剥落，并以该缺损部位为起点风蚀区域扩大。在通过燃烧汽油来产生行驶能量的车辆的废气中也含有颗粒，在将具有上述偏移结构的催化剂载体应用于净化该废气的净化装置中的情况下，也出现了上述风蚀问题。在具有偏移结构的催化剂载体的情况下，由于多个鳍片的所有入口侧端面都被风蚀，因此与没有设置偏移结构的情况相比，催化剂载体更早劣化。此外，即使是没有设置偏移结构的催化剂载体，由于催化剂载体的入口侧端面被风蚀，因此担心因风蚀而劣化的问题。这里，在专利文献2中公开了一种具有优异的高温抗氧化性的废气净化用催化剂转换器，其特征在于，在通过加工不锈钢箔获得的金属蜂窝基材上形成催化剂层，所述不锈钢箔彼此的接合部由扩散接合形成，在所述不锈钢箔的表面上形成前驱膜，该前驱膜由氧化物构成，该氧化物按晶体结构分类包括α、γ、θ、χ、δ、η、κ氧化铝中的至少一种以上的氧化铝，催化剂层含有碱金属成分。然而，在该专利文献2中，以解决当催化剂层承载有含有碱金属成分的助催化剂时不锈钢箔的高温抗氧化性降低且高温下基材的耐久性降低的问题为课题，并没有考虑上述风蚀问题。另外，在专利文献3中公开了一种废气净化用催化剂转换器，其由通过加工不锈钢箔获得的金属蜂窝基材和形成于不锈钢箔上的催化剂层构成，其特征在于，所述不锈钢箔至少含有Fe、Cr和Al，在所述不锈钢箔表面上具有通过氧化不锈钢箔成分而形成的氧化物膜，该氧化物膜中所含的Fe的浓度相对于氧化物以重量％计为0.1％以上且7％以下。此外，在专利文献3的表1至表3中，作为氧化物膜公开了α-氧化铝、γ氧化铝，并且公开了Fe浓度。由此，在专利文献3中公开了α-氧化铝、γ氧化铝中固溶的Fe的浓度。然而，该专利文献3中，课题在于在超过900℃的环境下使用废气净化用催化剂转换器时抑制催化剂层的热劣化，与专利文献2同样，并没有考虑风蚀问题。此外，在专利文献3中，Fe浓度的上限被限制为7％，当超过7％时，移动到催化剂层中的Fe急剧增加，净化性能的劣化变大。另一方面，由于Fe是提高氧化膜的韧性和提高耐风蚀性时所需的元素，因此希望在不促进净化性能劣化的范围内增加其含量。因此，本专利技术的目的在于提供一种催化剂载体，其保护被设置在催化剂载体上的各进气口侧端面免受风蚀，并且能够抑制Fe的朝向催化剂层的移动。本专利技术人等对上述技术问题进行了深入探讨，发现通过用富含α-氧化铝且Fe浓度超过7重量％的氧化膜覆盖催化剂载体的入口侧端面，来能够满足耐风蚀性。另一方面，当Fe浓度超过7重量％时，移动到催化剂层中的Fe急剧增加，从而存在净化性能劣化的问题。于是，发现与α-氧化铝一起将Fe氧化物包含在氧化膜中。更具体而言，本专利技术的催化剂承载用基材的特征在于，(1)用于废气的净化，并包括层叠了由金属制成的平箔和波纹箔的蜂窝体，在预定范围内形成有厚度为0.1μm以上且10μm以下的氧化膜，所述预定范围包括向进气口侧露出的露出端面，该氧化膜至少包括由α-氧化铝形成的第一氧化铝和Fe氧化物，所述α-氧化铝包括Fe固溶的α-氧化铝和Fe未固溶的α-氧化铝，在所述氧化膜中，所述第一氧化铝的含量为30重量％以上且99.5重量％以下，所述Fe氧化物的含量为0.5重量％以上且40重量％以下，Fe的含量为超过7重量％且35重量％以下，所述预定范围是从所述露出端面向气体的流动方向至少2mm的范围。(2)根据(1)所述的催化剂承载用基材，其特征在于，所述氧化膜还包括第二氧化铝和Cr氧化物中的至少一种，所述第二氧化铝由γ、θ、χ、δ、η和κ氧化铝中的至少一种以上形成。(3)根据(1)或(2)所述的催化剂承载用基材，其特征在于，当将所述氧化膜的厚度设为T(μm)、且将所述氧化膜中的Fe的含量设为G(重量％)时，T(μm)和G(重量％)乘积超过4.0且20.0以下。(4)根据(1)至(3)中任一个所述的催化剂承载用基材，其特征在于，所述波纹箔具有偏移部，所述偏移部在所述蜂窝体的轴向前后，波的相位彼此不同，所述预定范围内的氧化膜被形成在所述偏移部。(5)根据(1)至(4)中任一个所述的催化剂承载用基材，其特征在于，所述波纹箔是不锈钢箔，至少含有Fe、Cr和Al，在所述波纹箔和形成于所述波纹箔上的所述氧化膜中，Fe为60重量％以上且85重量％以下、Cr为9重量％以上且30重量％以下、Al为1.5重量％以上且13重量％以下。(6)一种催化剂载体，其特征在于，包括：(1)至(5)中任一个所述的催化剂承载用基材；以及催化剂，承载于所述平箔和所述波纹箔。(7)根据(6)所述的催化剂载体，其特征在于，所述催化剂载体用于净化装置中，该净化装置净化柴油废气。(8)根据(6)所述的催化剂载体，其特征在于，所述催化剂载体用于净化装置中，该净化装置净化汽油的燃烧废气。根据本专利技术，通过在包括向催化剂载体的进气口侧露出的露出端面的预定范围内形成含有30重量％以上的α-氧化铝且Fe浓度超过7重量％的氧化膜，能够保护催化剂载体免受风蚀。此外，通过使氧化膜包含α-氧化铝和Fe氧化物，能够难以发生Fe浓度增加引起的净化性能的劣化。附图说明图1是催化剂载体的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种催化剂承载用基材，其特征在于，用于废气的净化，并包括层叠了由金属制成的平箔和波纹箔的蜂窝体，在预定范围内形成有厚度为0.1μm以上且10μm以下的氧化膜，所述预定范围包括向进气口侧露出的露出端面，该氧化膜至少包括由α‑氧化铝形成的第一氧化铝和Fe氧化物，所述α‑氧化铝包括Fe固溶的α‑氧化铝和Fe未固溶的α‑氧化铝，在所述氧化膜中，所述第一氧化铝的含量为30重量％以上且99.5重量％以下，所述Fe氧化物的含量为0.5重量％以上且40重量％以下，Fe的含量为超过7重量％且35重量％以下，所述预定范围是从所述露出端面向气体的流动方向至少2mm的范围。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2017.02.28 JP 2017-0366121.一种催化剂承载用基材，其特征在于，用于废气的净化，并包括层叠了由金属制成的平箔和波纹箔的蜂窝体，在预定范围内形成有厚度为0.1μm以上且10μm以下的氧化膜，所述预定范围包括向进气口侧露出的露出端面，该氧化膜至少包括由α-氧化铝形成的第一氧化铝和Fe氧化物，所述α-氧化铝包括Fe固溶的α-氧化铝和Fe未固溶的α-氧化铝，在所述氧化膜中，所述第一氧化铝的含量为30重量％以上且99.5重量％以下，所述Fe氧化物的含量为0.5重量％以上且40重量％以下，Fe的含量为超过7重量％且35重量％以下，所述预定范围是从所述露出端面向气体的流动方向至少2mm的范围。2.根据权利要求1所述的催化剂承载用基材，其特征在于，所述氧化膜还包括第二氧化铝和Cr氧化物中的至少一种，所述第二氧化铝由γ、θ、χ、δ、η和κ氧化铝中的至少一种以上形成。3.根据权利要求1或2所述的催化剂承载用基材，其特征在于，当将所述氧化膜的厚度...

【专利技术属性】
技术研发人员：稻熊徹，川副慎治，津村康浩，绀谷省吾，糟谷雅幸，加古卓三，大水昌文，
申请(专利权)人：新日铁住金高新材料股份有限公司，
类型：发明
国别省市：日本,JP