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CN116669839A - 蜂窝型金属基底、催化转化器及蜂窝型金属基底的制造方法 - Google Patents

蜂窝型金属基底、催化转化器及蜂窝型金属基底的制造方法 Download PDF

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CN116669839A
CN116669839A CN202180086285.3A CN202180086285A CN116669839A CN 116669839 A CN116669839 A CN 116669839A CN 202180086285 A CN202180086285 A CN 202180086285A CN 116669839 A CN116669839 A CN 116669839A
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稲熊彻
绀谷省吾
野泽创平
村松启
后藤康秀
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Nippon Steel and Sumikin Chemical Co Ltd
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Abstract

本发明的课题在于，在蜂窝型金属基底中，抑制湍流的过度产生，并且提高净化性能。本发明的解决手段是一种金属平箔和金属波箔交替层叠而成的蜂窝型金属基底，在所述金属平箔和所述金属波箔上形成有多个孔，并且在各孔的边缘上形成有小高度的飞边，在将所述多个孔的平均孔径设为D、将开孔率设为R、将飞边的平均高度设为L时，满足1.1mm≤D≤4.0mm、5％≤R≤70％、0.1μm≤L≤30μm。

Description

蜂窝型金属基底、催化转化器及蜂窝型金属基底的制造方法
技术领域
本发明涉及金属平箔和金属波箔交替层叠的蜂窝型金属基底的技术。
背景技术
作为汽车等内燃机的废气净化用催化剂基底，已知有在耐热合金制造的外筒嵌入该合金制造的蜂窝体而成的催化转化器。在催化转化器中，特别是由金属制箔构成的金属基底中，蜂窝体使用将厚度50μm左右的金属制平箔与对该平箔进行了波纹加工而成的波箔交替地层叠而成的产品、将带状的平箔与波箔重叠而卷绕成螺旋状的产品等。
近年来，存在汽车废气限制变得非常严格的倾向，特别是废气测定模式下的冷启动时的一氧化碳、烃、氮氧化物等有害物质的排出占总排出量的相当大的比例，要求催化剂的早期激活。因此，提出了各种通过对构成金属基底的平箔和波箔实施开孔加工而生成湍流来提高净化性能的金属基底。
专利文献1中公开了以下技术：通过适当确定孔的个数、尺寸及分布，改善蜂窝体内部的流动特性和由此产生的流动与表面之间的物质交换，提高净化性能。
在专利文献2中公开了以形成有多个孔的金属箔为基础研究了钎焊位置的高温耐久性优异的催化转化器。在专利文献3中公开了以下技术：在波板和平板上形成有多个狭缝孔的金属制催化剂基底中，在狭缝孔的开口边缘部上形成从波板和平板的面突出的环状突起，使废气与环状突起碰撞而引起湍流，由此提高净化性能。
在专利文献4中公开了以下技术：一种催化剂基底，在波形或凹凸状的金属箔的峰部或谷部形成贯通孔，在贯通孔周边形成有轭状突起或毛刺，通过具有轭状突起或毛刺的贯通孔来有效地捕捉柴油颗粒。在专利文献5中公开了以下内容：一种具备金属箔的催化剂基底，所述金属箔具备周期性地重复峰部和谷部的波形结构部，所述波形结构部具有切开部和从所述切开部突出的突片，多个突片相对于所述一个切开部相互分离地突出，所述突片朝向所述波形结构部的内侧突出，其中，通过突片扰乱废气的流动等。
在先技术文献
专利文献
专利文献1：日本专利第4975969号；
专利文献2：日本专利第5199291号；
专利文献3：日本特开2005-313083号公报；
专利文献4：日本特开2015-157272号公报；
专利文献5：日本特开2017-148705号公报。
发明内容
发明要解决的问题
如上所述，以往，从开口部的边缘延伸的突起引起湍流，用于提高净化性能。然而，指出了由于过度地生成湍流而引起压力损失，导致内燃机的功率降低、燃油效率恶化的问题。因此，需要一种在抑制湍流过度产生的同时提高净化性能的技术。
解决问题的手段
为了解决上述问题，本申请发明涉及的蜂窝型金属基底如下：
(A)一种金属平箔和金属波箔交替层叠而成的蜂窝型金属基底，其特征在于，在所述金属平箔和所述金属波箔上形成有多个孔，并且在各孔的边缘上形成有小高度的飞边(burr)，在将所述多个孔的平均孔径设为D、将开孔率设为R、将飞边的平均高度设为L时，满足以下的式(1)～式(3)，
1.1mm≤D≤4.0mm…(1)；
5％≤R≤70％…(2)；
0.1μm≤L≤30μm…(3)。
(B)根据上述(A)所述的蜂窝型金属基底，其特征在于，所述小高度的飞边是前端面在与飞边突出方向正交的方向上延伸的形状。
(C)根据上述(B)所述的蜂窝型金属基底，其特征在于，所述飞边具有宽度比所述前端面小的拉延形状部。
(D)根据上述(A)至(C)中任一项所述的蜂窝型金属基底，其特征在于，飞边的平均高度L满足以下式(4)，
0.5μm≤L≤20μm…(4)。
(E)根据上述(A)至(D)中任一项所述的蜂窝型金属基底，其特征在于，所述多个孔的孔径的标准偏差σ为0.001mm以上且0.5mm以下。
(F)一种催化转化器，其特征在于，包括：上述(A)至(C)中任一项所述的蜂窝型金属基底；以及催化层，担载于所述金属平箔和所述金属波箔，所述飞边的平均高度L小于所述催化层的厚度、或者比所述催化层仅大规定量，所述规定量为10μm以下。
(G)一种催化转化器，其特征在于，包括：上述(D)所述的蜂窝型金属基底；以及催化层，担载于所述金属平箔和所述金属波箔，所述飞边的平均高度L小于所述催化层的厚度。
(H)一种金属平箔和金属波箔交替层叠而成的蜂窝型金属基底的制造方法，其特征在于，包括：开孔工序，在金属平箔和母材金属平箔上分别形成多个孔，其中，所述母材金属平箔是所述金属波箔的母材；高度调整工序，在所述开孔工序中，将形成于各孔边缘的飞边压扁，调整飞边的高度；冲压工序，对所述母材金属平箔进行冲压，形成金属波箔；以及将金属平箔和金属波箔层叠的工序，在将所述多个孔的平均孔径设为D、将开孔率设为R时，实施所述开孔工序以使得满足以下的式(1)和式(2)，并且，在将飞边的平均高度设为L时，实施所述高度调整工序以使得满足以下的式(3)，
1.1mm≤D≤4.0mm…(1)；
5％≤R≤70％…(2)；
0.1μm≤L≤30μm…(3)。
(I)根据上述(H)所述的蜂窝型金属基底的制造方法，其特征在于，实施所述高度调整工序以使得飞边的平均高度L满足以下的式(4)，
0.5μm≤L≤20μm…(4)。
(J)根据上述(H)或(I)所述的蜂窝型金属基底的制造方法，其特征在于，实施所述开孔工序以使得所述多个孔的孔径的标准偏差σ满足0.001mm以上且0.5mm以下。
发明效果
根据本发明，能够提供一种用于催化转化器的蜂窝型金属基底，其通过在各孔的边缘上形成小高度的飞边，净化性能优异，并且能够抑制过度的湍流。
附图说明
图1是催化转化器的立体图。
图2是蜂窝体的一部分的剖视图。
图3是形状调整前的飞边的截面照片。
图4是形状调整后的飞边的截面照片。
图5是在孔的周围延伸的飞边的前端面的示意图。
图6是用于说明平均飞边高度L的计算方法的催化转化器的俯视图。
图7是形状调整装置的概略图。
图8是用于说明开口率R的图。
图9是形状调整后的飞边(变形例)的截面照片。
图10是蜂窝体的一部分的剖视图(第二实施方式)。
具体实施方式
(第一实施方式)
参照附图，对本发明的合适的实施方式进行详细说明。图1是催化转化器1的立体图，用双箭头表示催化转化器1的轴向。催化转化器1具有将平箔2和波箔3卷绕成螺旋状而制成卷绕体的蜂窝体(相当于蜂窝型金属基底)4和包围该蜂窝体4的外周面的外筒5。然而，蜂窝体4也可以是将平箔2和波箔3交替重叠而成的层叠体。无论是卷绕体还是层叠体，在剖面观察时也会成为平箔2和波箔3层叠的结构。因此，权利要求所记载的蜂窝型金属基底中，层叠体自不必说，也包括卷绕体。
平箔2和波箔3可以使用由耐热合金制成的金属箔。金属箔的板厚优选为20μm以上且100μm以下。金属箔的板宽优选为10mm以上且500mm以下。金属箔的尺寸可以根据催化转化器1的用途适当变更。波箔3能够通过对金属制平箔进行例如波纹加工来制造。
在此，作为耐热合金最适合的材料，可以使用Cr：20质量％、Al：5质量％、余量由Fe和不可避免的杂质构成的铁素体类不锈钢(换言之，Fe-20Cr-5Al合金)。另外，也可以使用通过耐热性高的Ni基焊料接合该铁素体类不锈钢而成的材料。然而，能够应用于本发明的耐热合金不限于所述铁素体类不锈钢，能够广泛使用合金组成中包含Al的各种耐热性不锈钢。即，通常蜂窝体4中使用的金属箔含有15～25质量％的Cr、2～8质量％的Al，Fe-18Cr-3Al合金、Fe-20Cr-8Al合金等也能够用作耐热合金。
催化剂可以通过在蜂窝体4的金属箔表面上涂布规定的洗涂液(wash-coatliquid)、将其干燥、烧成，来担载于金属箔。作为洗涂液，例如可以使用将γ氧化铝粉末、镧氧化物、锆氧化物、铈氧化物在硝酸钯的水溶液内搅拌而制成的浆料状的物质。
外筒5例如能够使用不锈钢。外筒5的壁厚优选为0.5mm以上且3mm以下。蜂窝体4的孔密度(cell density)优选为每平方英寸100孔至600孔。
催化转化器1设置于未图示的车辆废气管中，以便能够使废气从轴向的一端侧流入，将该流入的废气从另一端侧排出。通过担载于催化转化器1的催化剂与废气反应，能够净化流入到催化转化器1的废气。
图2是沿径向切断的蜂窝体4的一部分的剖视图。在平箔2和波箔3上分别形成有在厚度方向上贯通的多个孔8。孔8的配置不受到特别限定，例如，在制成蜂窝体4之前的展开状态下，可以使用以棋盘格状或锯齿状形成有孔8的金属箔。通常，用未开孔的平箔和波箔构成的金属基底的气流为层流。然而，若在金属箔开孔，则在孔的部分上雷诺数局部变大，容易生成湍流，其结果是净化性能提高。然而，过度的湍流会导致压力损失的增大，因此不优选。本发明通过将孔8的孔径和开口率限制在规定范围内、或将飞边的高度限制为小高度，来抑制过度的湍流，通过飞边的火种效果来弥补因抑制湍流而导致的净化性能的降低。关于这一点，将在后面详细叙述。
在平箔2的各孔8的边缘上沿周向延伸地形成有埋入于催化层20的飞边2A。在波箔3的各孔8的边缘上沿周向延伸地形成有埋入于催化层20的飞边3A。飞边2A、3A是使用开孔工具在金属箔上开孔时自然形成的突起，也称为毛刺。飞边一般是不需要的突起物，因此在去毛刺工序中被除去，但在本发明中，通过实施形状调整工序，作为用于提高净化性能的构造物而留存。开孔工具的种类不受到特别限定，可以使用冲孔冲压机、旋转冲孔机等模具进行连续加工。
参照图3、图4和图5，对飞边2A、3A的结构进行详细说明。图3是形状调整前的飞边(换言之，刚冲孔后的飞边)的截面照片。图4是形状调整后的飞边的截面照片。图5是示意性示出在孔周围延伸的飞边的前端面的示意图。
参照图3，形状调整前的飞边的前端保持尖锐，因此若在平箔(波箔)形成催化层，则飞边从催化层过度突出。在该情况下，废气与从催化层突出的飞边碰撞，从而产生过度的湍流，压力损失变大。
参照图4，飞边2A、3A的前端面在与飞边突出方向(金属箔的厚度方向)正交的方向上延伸。如图5中的阴影线所示，“延伸”是指“飞边2A、3A的前端面从孔8的边缘朝向径向扩展地存在”的意思，各周向位置的扩展程度不一定相同。另外，飞边2A、3A的前端面可以平坦，也可以形成微小的凹凸。
另外，如图4所示，在飞边2A、3A形成有拉延形状部50，在将前端面的宽度设为P1、将拉延形状部50的宽度设为P2时，P1和P2的大小关系为P1＞P2。宽度是孔8的径向上的宽度。在本实施方式中，由于符号50的形状与通过拉延加工形成的形状相似，因此标注了拉延形状部这样的名称，但并不是将拉延形状部的加工工序设为拉延加工的意思。拉延形状部50能够换言之为“狭窄形状部”。
通过设置小高度的飞边2A、3A，能够提高催化转化器1的净化性能。其理由尚未明确，但推测如下。小高度的飞边2A、3A热容量小，废气流入时温度容易上升，另一方面由于埋入于催化层20，因此积聚的热难以被空气散热。因此，以飞边为起点的催化反应区域的扩展被低温化，作为蜂窝体4整体的催化反应被激活。
即，飞边及其周边所担载的催化剂成为决定催化反应的开始、结束的火种的催化剂，能够通过火种的产生、消灭的低温化而使催化反应尽早激活。此外，在以下的说明中，也将该飞边2A、3A带来的效果称为火种效果。通过将飞边2A、3A的前端面形成为沿与飞边突出方向正交的方向延伸的形状，与飞边高度相同且前端锐利的飞边(包括后述的第二实施方式的飞边)相比，由于与催化剂的接触面积增大，因此能够提高上述火种效果。
形状调整后的飞边2A、3A的平均高度(以下，也称为平均飞边高度L)为0.1μm以上且30μm以下，优选为0.5μm以上且20μm以下。通过将飞边2A、3A调整为0.1μm以上且30μm以下的高度，能够表现出火种效果。
平均飞边高度L若降低至小于0.1μm，则蓄积于飞边2A、3A的热能过少，无法充分表现火种效果。若平均飞边高度L超过30μm，则穿透催化层20的飞边2A、3A的前端部分与空气接触而被散热，因此难以体现火种效果，并且通过废气与飞边2A、3A接触而生成湍流，压力损失增大。通过将平均飞边高度L限制为0.5μm以上且20μm以下，更容易得到上述火种效果等。
图6是从轴向观察催化转化器1的俯视图。参照该图，平均飞边高度L可以通过用包含中心轴的面(虚线所示的“CS”)切断催化转化器1，通过图像解析测定出现在该切断面上的各个飞边的高度后，将这些测定值相加，将该总值进一步除以测定次数来求出。另外，在进行测定处理时，优选预先利用树脂填埋蜂窝体4的气体流路(空隙)。飞边高度可以根据金属箔的箔厚与从金属箔的箔厚方向一端到飞边前端为止的长度之间的差值求出。
另外，作为其他测定方法，也可以在将蜂窝体4展开后，通过具备拍摄元件(CMOS传感器等)的图像尺寸测定器对金属箔(平箔2或波箔3的母材)进行拍摄，取得沿着孔8周向的图像，由此求出各个孔8的飞边高度。在该情况下，通过将测定出的飞边高度的总值除以测定次数，能够求出平均飞边高度L。
另外，也可以在将蜂窝体4展开后，使用千分尺来求出形成于金属箔(平箔2或波箔3的母材)的各孔8的飞边高度。在该情况下，也能够通过将测定出的飞边高度的总值除以测定次数来求出平均飞边高度L。
参照图7，对调整飞边2A、3A的形状的调整方法进行说明。图7是从金属箔的入侧观察的形状调整装置的概略图。形状调整装置100包括驱动辊101、从动辊102、驱动马达103、传递机构104、固定台105、液压机构106、数字指示器107。驱动马达103经由传递机构104与驱动辊101连接，当驱动马达103工作时，驱动马达103的驱动力经由传递机构104传递到驱动辊101，驱动辊101绕旋转轴L1旋转动作。
从动辊102配设于驱动辊101的正上方，被液压机构106向接近驱动辊101的一侧按压。因此，从动辊102与驱动辊101一起旋转。能够使金属箔滑入驱动辊101与从动辊102之间(即，夹持部)。
通过液压机构106，能够调整驱动辊101和从动辊102的夹持压力。夹持压力能够由指示器107测定。在驱动辊101和从动辊102的上游侧配设有未图示的导向辊。液压机构106、传递机构104的齿轮箱以及驱动马达103相对于固定台105固定。
在上述的结构中，准备通过冲孔装置形成有带有飞边的孔的金属箔，将其经由未图示的导向辊送入驱动辊101和从动辊102的夹持部。当从驱动马达103侧观察驱动辊101沿顺时针方向旋转时，金属箔被引入驱动辊101和从动辊102的夹持部，驱动辊101(从动辊102)与金属箔的飞边接触。
当使驱动辊101和从动辊102进一步旋转时，飞边被这些辊压扁，形成具有拉延形状部50的飞边2A、3A。期望预先通过实验等求出用于形成期望的飞边2A、3A的夹持压力。另外，用于波箔3的金属箔在形状调整装置100的形状调整后被移送到波箔形成工序。在波箔形成工序中，例如，使与波箔的形状对应的齿轮与金属箔抵接，使金属箔塑性变形，由此能够制造波箔3。
飞边2A、3A的形状调整方法不限于形状调整装置100，例如，在对金属箔进行冲孔时，也可以通过设置抑制飞边突出的挡板来进行形状调整。在该情况下，冲孔时形成的飞边与挡板抵接而塑性变形，由此能够在孔8的边缘上形成图2所示的飞边2A、3A。
催化层20的厚度可以根据与平均飞边高度L的关系适当设定。即，如上所述，若从催化层20突出的飞边2A、3A的突出量增大，则火种效果的降低和湍流生成变得显著。因此，在将催化层20的厚度设定为平均飞边高度L以上、或者在平均飞边高度L大于催化层20的情况下，优选将平均飞边高度L和催化层20的厚度的差值(相当于规定量)限制在10μm以下。
在此，在将孔8的平均孔径定义为D时，平均孔径D为1.1mm以上且4.0mm以下。另外，孔8的孔径为直径。若将平均孔径D降低至低于1.1mm，则由于催化剂而使孔8闭塞，湍流过度减少，因此，仅通过基于飞边2A、3A的火种效果，无法将净化性能维持在所期望的水平。若使平均孔径D超过4.0mm，则孔8的边缘长度的总和量(即，蜂窝体4整体中的孔8的边缘的总长度)变小，即使赋予飞边，飞边的总长度也短，因此无法充分提高净化性能。
在上述的实施方式中，将孔8的形状设为圆形，但也可以是其他形状。其他形状可以包括椭圆、矩形等各种形状。无论是哪种形状，都能够从面积通过圆换算求出孔径。
孔8的孔径可以通过模具的冲头直径和模具直径来控制。各孔8的孔径不限于相同，但从加工容易性等观点来看，优选以标准偏差σ为0.001mm以上且0.5mm以下的方式制造。
若将孔8的开口率定义为R，则开口率R为5％以上且70％以下，优选为20％以上且70％以下。在此，开口率R是指，如图8所示，作为涂黑的孔部的面积的总和相对于由三角形包围的整体面积之比而计算出的值。即，若将相邻的三个孔8的中心用线连结而描绘三角形，并且将该三角形的内侧的面积定义为整体面积，将该三角形与孔8重叠的部分的面积定义为孔面积，则将孔面积相对于整体面积之比定义为开口率R。
若开口率R降低至小于5％，则孔8的边缘长度的总和量变小，即使赋予飞边，也无法充分提高净化性能。若开口率R超过70％，则蜂窝体4的刚性下降，有可能因平箔2和波箔3的龟裂、断裂而无法尽早使用催化转化器1。
(变形例)
对本发明的变形例进行说明。在本变形例的催化转化器1中，在飞边2A、3A中包含不具有拉延形状部的飞边。在本变形例中，为了方便，将具有拉延形状部的飞边(即，图4所示的飞边)称作飞边V1，将不具有拉延形状部的飞边(即，图9所示的飞边)称作飞边V2。本发明人等确认到辊冲压的压力升高时，飞边V1相对减少，飞边V2相对增大。即使是飞边V1和V2混合存在的催化转化器1，通过满足规定的数值条件，也能够得到火种效果等与第一实施方式相同的效果。
规定的数值条件在第一实施方式中进行了说明，但若重复说明，则为1.1mm≤D≤4.0mm、5％≤R≤70％、0.1μm≤L≤30μm。
图9是飞边V2的照片。参照该图，飞边V2在前端面在与飞边突出方向正交的方向上延伸这一点上与飞边V1相同，在不具有拉延形状部50这一点上与飞边V1不同。推测这是因为，在提高了液压机构106的液压的状态下，若利用形状调整装置100对针状的飞边进行冲压，则最初形成如飞边V1那样的狭窄部分，若进一步升高压力，则狭窄部分压扁而形成图9所示那样的不具有拉延形状部50的阶梯状的飞边。
在如本实施方式那样混合存在飞边V1和V2的情况下，可以不区分它们而求出飞边高度，计算出平均飞边高度L。
(第二实施方式)
参照图10，对本发明的第二实施方式进行说明。图10与图2对应，是蜂窝体的一部分的剖视图。对功能与第一实施方式相同的结构要素标注相同符号。本实施方式的飞边2A、3A不实施形状调整工序，而将飞边2A的平均高度L设定为0.1μm以上且30μm以下。具体而言，通过使冲孔冲压的拔出速度增速，能够抑制飞边2A的高度，能够将飞边2A的平均高度L抑制为0.1μm以上且30μm以下。冲孔冲压的拔出速度优选为100mm/sec以上。
因此，本实施方式的飞边2A的前端呈锐利(即，前端为针状)的一般的飞边的形状，前端面与沿与飞边突出方向正交的方向延伸的第一实施方式的飞边的形状不同。其他结构与第一实施方式相同，因此省略详细的说明，但概括如下所述。
构成平箔2和波箔3的金属箔的板厚和材料、催化剂、外筒5与第一实施方式相同。
飞边2A、3A的平均飞边高度L优选为0.5μm以上且20μm以下这一点也与第一实施方式相同。平均飞边高度L的测定方法也与第一实施方式相同。
若从催化层20突出的飞边2A、3A的突出量增大，则火种效果的降低和湍流生成变得显著。因此，在将催化层20的厚度设定为平均飞边高度L以上、或者在平均飞边高度L大于催化层20的情况下，优选将平均飞边高度L和催化层20的厚度的差值(相当于规定量)限制在10μm以下。
平均孔径D为1.1mm以上且4.0mm以下的这点也与第一实施方式相同。孔8的形状不限于圆形，这一点也与第一实施方式相同。优选以孔8的孔径的标准偏差σ为0.001mm以上且0.5mm以下的方式制造，这一点也与第一实施方式相同。孔8的开口率R为5％以上且70％以下，优选为20％以上且70％以下，这一点也与第一实施方式相同。
如以上说明的那样，通过具备本实施方式的飞边2A、3A，能够得到与第一实施方式相同的效果。
实施例
以下，示出实施例对本发明进行详细说明。
(实施例1)
实施例1对应于第一实施方式的结构。
在本实施例中，对平均飞边高度L进行各种变更，评价净化性能和压损性能。作为用于波箔和平箔的金属箔，使用了由Cr：20质量％、Al：5质量％、余量由Fe和不可避免的杂质构成的铁素体类不锈钢。金属箔的板厚为50μm，板宽为80mm。使用冲孔冲压，在除了蜂窝体的端部(距入口侧、出口侧端面分别为5mm的范围)以外的区域形成孔。通过形状调整装置调整了平均飞边高度L。平均飞边高度L通过参照图6说明的实施方式记载的方法测定(后述的其他实施例也相同)。
对于编号1～2，不进行基于形状调整装置的形状调整，而实施去毛刺工序。对于编号3～5，3成左右观察到飞边V2，其他是有拉延的飞边V1。对于编号6～13，具有拉延的飞边V1是主导性的。
调整平均飞边高度L后，从金属箔的箔厚方向拍摄金属箔中开孔的区域，将孔的轮廓数据化后，通过计算机处理使用圆换算求出孔径。开口率R通过上述实施方式中记载的方法求出。
将通过上述处理得到的金属箔通过波纹加工制成波箔后，将在适当的位置涂布有钎料的波箔和平箔重叠卷绕，实施加热处理(钎焊处理)，由此制造蜂窝体。蜂窝体的芯直径为39mm，芯高度为80mm。在此，孔密度为400cpsi。将所制造的蜂窝体装入SUS(StainlessSteel，不锈钢)制成的外筒，通过钎焊处理进行固定。外筒的板厚设定为1.0mm。
以氧化铈-氧化锆-氧化镧-氧化铝为主成分，使每100g含有1.25g钯的洗涂液通过蜂窝体，除去多余的洗涂液后，在180℃干燥1小时，接着在500℃烧成2小时，由此形成厚度20μm的催化层。
净化性能通过T80进行评价。T80是基于CO转化率-温度曲线计算出的CO转化率(％)达到80％时的温度。CO转化率-温度曲线通过以SV(空间速度)：100,000h-1使模拟气体流入蜂窝体，使用加热器从常温缓缓加热模拟气体，测定各温度下的CO转化率(％)而取得。使用THC(丙烷，C3H6)：550ppm(1650ppmC)、NO：500ppm、CO：0.5％、O2：1.5％、H2O：10％、N2：平衡气体，模拟柴油废气。压力损失通过使流量调整为规定流量的常温空气流向该催化转化器并测定催化转化器前后的压力差来进行评价。
压损性能是将25℃的干燥后N2气体以流量0.12Nm3/min流动来进行测定。
在表1中示出了使平均飞边高度L发生各种变化时的净化性能和压损性能。
[表1]
参照比较例1和2，平均飞边高度L低，火种效果不充分，因此净化性能降低。在发明例8、9中，由于飞边从催化层稍微突出，因此推测压损增加，并且火种效果稍微减少。根据这些发明例8、9可知，若平均飞边高度L与催化层厚度的差值为10μm以下，则压力损失的增加和火种效果的减少被抑制在一定水平。推测比较例3和4由于飞边从催化层过度突出，因此压力损失大幅增大，火种效果也大幅减少。
(实施例2)
实施例2对应于第一实施方式。
在本实施例中，评价了使平均孔径D发生各种变化时的净化性能和压损性能。
作为用于波箔和平箔的金属箔，使用了由Cr：20质量％、Al：5质量％、余量由Fe和不可避免的杂质构成的铁素体类不锈钢。金属箔的板厚为30μm，板宽为115mm。使用冲孔冲压，在除了蜂窝体的端部(距入口侧、出口侧端面分别为3mm的范围)以外的区域形成孔。通过形状调整装置调整了平均飞边高度L。
对于编号14～19，不提供至形状调整装置，通过去毛刺工序去除毛刺。对于编号20～25，3成左右观察到了飞边V2，其他是有拉延的飞边V1。对于编号26～31，具有拉延的飞边V1是主导性的。调整平均飞边高度L后，拍摄金属箔中开孔的区域，将孔的轮廓数据化后，通过计算机处理使用圆换算求出孔径。开口率R通过上述实施方式中记载的方法求出。
将通过上述处理得到的金属箔通过波纹加工制成波箔后，将在适当的位置涂布有钎料的波箔和平箔重叠卷绕，实施加热处理(钎焊处理)，由此制造蜂窝体。蜂窝体的芯直径为51mm，芯高度为115mm。在此，孔密度为400cpsi。将所制造的蜂窝体装入SUS制成的外筒，通过钎焊处理进行固定。外筒的板厚为1.5mm。
以氧化铈-氧化锆-氧化镧-氧化铝为主成分，使每100g含有1.25g钯的洗涂液通过蜂窝体，除去多余的洗涂液后，在180℃干燥1小时，接着在500℃烧成2小时，由此形成厚度20μm的催化层。净化性能和压损性能在与实施例1相同的条件下进行评价。表2中示出使平均孔径D发生各种变化时的净化性能和压损性能。
[表2]
在比较例5、比较例11和比较例13中，平均孔径D过小，孔8被催化剂堵塞，因此即使赋予飞边，净化性能也几乎没有提高。在比较例12、14中，平均孔径D过大，飞边的总长度变短，因此无法提高净化性能。
比较参照发明例10～13可知，通过赋予飞边，即使平均孔径D小，也能够确保期望的净化性能。同样地，比较参照发明例14～17可知，通过赋予飞边，即使平均孔径D小，也能够确保期望的净化性能。
(实施例3)
实施例3对应于第一实施方式。
对使开口率R发生各种变化时的净化性能和压损性能进行了评价。作为用于波箔和平箔的金属箔，使用了由Cr：20质量％、Al：5质量％、余量由Fe和不可避免的杂质构成的铁素体类不锈钢。金属箔的板厚为40μm，板宽为60mm。使用冲孔冲压，在除了蜂窝体的端部(距入口侧、出口侧端面分别为5mm的范围)以外的区域形成孔。通过形状调整装置调整了平均飞边高度L。
在编号32～44中，不提供至形状调整装置，而实施去毛刺工序。对于编号45～57，2成左右观察到飞边V2，其他是有拉延的飞边V1。对于编号58～70，具有拉延的飞边V1是主导性的。调整平均飞边高度L后，拍摄金属箔中开孔的区域，将孔的轮廓数据化后，通过计算机处理使用圆换算求出孔径。开口率R通过上述实施方式中记载的方法求出。
将通过上述处理得到的金属箔通过波纹加工制成波箔后，将在适当的位置涂布有钎料的波箔和平箔重叠卷绕，实施加热处理(钎焊处理)，由此制造蜂窝体。蜂窝体的芯直径为51mm，芯高度为115mm。在此，孔密度为400cpsi。将所制造的蜂窝体装入SUS制成的外筒，通过钎焊处理进行固定。外筒的板厚为1.0mm。以氧化铈-氧化锆-氧化镧-氧化铝为主成分，使每100g含有1.25g钯的洗涂液通过蜂窝体，除去多余的洗涂液后，在180℃干燥1小时，接着在500℃烧成2小时，由此形成厚度20μm的催化层。
净化性能在与实施例1相同的条件下进行评价。压损性能是将25℃的干燥后N2气体以流量0.20Nm3/min流动来进行测定。
在表3中示出使开口率R发生各种变化时的净化性能和压损性能。
[表3]
推测通过提高开口率，飞边的总长度增加，净化性能提高。另外，编号44、57、70的试样的开口率超过70％，结构脆弱，因此作为比较例。
(实施例4)
实施例4对应于第二实施方式。在本实施例中，对平均飞边高度L进行各种变更，评价净化性能和压损性能。表4是其结果。另外，表4中的比较例1～4是表1的再次披露。金属箔的组成和尺寸与实施例1相同。然而，不进行基于形状调整装置的高度调整，而是通过调整冲孔冲压的拔出速度来变更平均飞边高度L。
[表4]
参照比较例1和2，平均飞边高度L低，火种效果不充分，因此净化性能降低。在发明例47、48中，由于飞边从催化层稍微突出，因此推测压损增加，并且火种效果稍微减少。根据这些发明例47、48可知，若平均飞边高度L与催化层厚度的差值为10μm以下，则压力损失的增加和火种效果的减少被抑制在一定水平。推测比较例3和4由于飞边从催化层过度突出，因此压力损失大幅增大，火种效果也大幅减少。
(实施例5)
实施例5对应于第二实施方式。在本实施例中，评价了使平均孔径D发生各种变化时的净化性能和压损性能。表5是其结果。另外，表5中的比较例是表2的再次披露。金属箔的组成和尺寸与实施例2相同。然而，不进行基于形状调整装置的高度调整，而是通过调整冲孔冲压的拔出速度来变更平均飞边高度L。
[表5]
在比较例5、比较例11和比较例13中，平均孔径D过小，孔8被催化剂堵塞，因此即使赋予飞边，净化性能也几乎没有提高。在比较例12、14中，平均孔径D过大，飞边的总长度变短，因此无法提高净化性能。
比较参照发明例49～52可知，通过赋予飞边，即使平均孔径D小，也能够确保期望的净化性能。同样地，比较参照发明例53～56可知，通过赋予飞边，即使平均孔径D小，也能够确保期望的净化性能。
(实施例6)
实施例6对应于第二实施方式。在本实施例中，对使开口率R发生各种变化时的净化性能和压损性能进行了评价。表6是其结果。另外，表6的比较例是表3的再次披露。金属箔的组成和尺寸与实施例3相同。然而，不进行基于形状调整装置的高度调整，而是通过调整冲孔冲压的拔出速度来变更平均飞边高度L。
[表6]
推测通过提高开口率，飞边的总长度增加，净化性能提高。
符号说明
1：催化转化器；
2：平箔；
3：波箔；
4：蜂窝体。

Claims (10)

1.一种金属平箔和金属波箔交替层叠而成的蜂窝型金属基底，其特征在于，
在所述金属平箔和所述金属波箔上形成有多个孔，并且在各孔的边缘上形成有小高度的飞边，
在将所述多个孔的平均孔径设为D、将开孔率设为R、将飞边的平均高度设为L时，满足以下的式(1)～式(3)，
1.1mm≤D≤4.0mm…(1)；
5％≤R≤70％…(2)；
0.1μm≤L≤30μm…(3)。
2.根据权利要求1所述的蜂窝型金属基底，其特征在于，所述小高度的飞边是前端面在与飞边突出方向正交的方向上延伸的形状。
3.根据权利要求2所述的蜂窝型金属基底，其特征在于，所述飞边具有宽度比所述前端面小的拉延形状部。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的蜂窝型金属基底，其特征在于，飞边的平均高度L满足以下式(4)，
0.5μm≤L≤20μm…(4)。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的蜂窝型金属基底，其特征在于，所述多个孔的孔径的标准偏差σ为0.001mm以上且0.5mm以下。
6.一种催化转化器，其特征在于，包括：
权利要求1至3中任一项所述的蜂窝型金属基底；以及
催化层，担载于所述金属平箔和所述金属波箔，
所述飞边的平均高度L小于所述催化层的厚度、或者比所述催化层仅大规定量，
所述规定量为10μm以下。
7.一种催化转化器，其特征在于，包括：
权利要求4所述的蜂窝型金属基底；以及
催化层，担载于所述金属平箔和所述金属波箔，
所述飞边的平均高度L小于所述催化层的厚度。
8.一种金属平箔和金属波箔交替层叠而成的蜂窝型金属基底的制造方法，其特征在于，包括：
开孔工序，在金属平箔和母材金属平箔上分别形成多个孔，其中，所述母材金属平箔是所述金属波箔的母材；
高度调整工序，在所述开孔工序中，将形成于各孔边缘的飞边压扁，调整飞边的高度；
冲压工序，对所述母材金属平箔进行冲压，形成金属波箔；以及
将金属平箔和金属波箔层叠的工序，
在将所述多个孔的平均孔径设为D、将开孔率设为R时，实施所述开孔工序以使得满足以下的式(1)和式(2)，并且，在将飞边的平均高度设为L时，实施所述高度调整工序以使得满足以下的式(3)，
1.1mm≤D≤4.0mm…(1)；
5％≤R≤70％…(2)；
0.1μm≤L≤30μm…(3)。
9.根据权利要求8所述的蜂窝型金属基底的制造方法，其特征在于，实施所述高度调整工序以使得飞边的平均高度L满足以下的式(4)，
0.5μm≤L≤20μm…(4)。
10.根据权利要求8或9所述的蜂窝型金属基底的制造方法，其特征在于，实施所述开孔工序以使得所述多个孔的孔径的标准偏差σ满足0.001mm以上且0.5mm以下。
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