CN105579167A - 铝系多孔质体及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供铝系多孔质体及其制造方法，所述铝系多孔质体使用表面具有氧化覆膜的铝粉末或铝合金粉末，具备这些粉末稳固结合而具有充分强度的三维网络状结构。以具有连结成三维状的树脂制骨架且形成有连通孔的树脂制三维网络状结构体作为基体，所述连通孔介由树脂制骨架而连通成三维状，使铝粉末和/或铝合金粉末附着于基体的树脂制骨架表面后，在非氧化性气氛中加热至铝粉末或铝合金粉末的熔点以上，使基体消失去除，并且将铝粉末或铝合金粉末熔融，从而得到多孔质体。所得多孔质体包含骨架的密度比为90%以上的铝或铝合金，并且在骨架的内部分散有铝的氧化物。

Description

铝系多孔质体及其制造方法
技术领域
本发明涉及具有三维网络状结构的多孔质体，所述三维网络状结构具有连结成三维状的骨架且形成有介由前述骨架而连通成三维状的连通孔，尤其涉及骨架由铝或铝合金构成的铝系多孔质体及其制造方法。
背景技术
具有三维网络状结构的多孔质体可以用于使气体或液体等流体穿过连通孔且对这些流体进行过滤处理的过滤器（专利文献1、2等）、利用负载于骨架表面的催化剂对这些流体进行改质的催化剂用载体等（专利文献2等），所述三维网络状结构具有连结成三维状的骨架，并且介由该骨架而三维状地形成有连通孔。
这种具有三维网络状结构的多孔质体通过如下方法来制造：对具有连通孔的发泡树脂骨架表面进行导电化处理而实施电镀后，加热而对树脂进行分解去除的方法（专利文献3等）；在具有连通孔的发泡树脂中浸渍、喷雾有机高分子粘合剂与金属微小体的混炼物等而涂覆后，加热而对树脂进行分解去除且对金属微小体进行烧结的方法（专利文献1、2、4等）；对具有连通孔的发泡树脂的骨架表面赋予粘合性而使粉体附着后，加热而对树脂进行分解去除且对粉体进行烧结的方法（专利文献5等）。
这种具有三维网络状结构的多孔质体与流体接触的面积大，因此研究将其应用于热交换器的热交换部品（专利文献6等）。热交换器是使热有效地从高温物体向低温物体移动而用于加热、冷却用途的机器，通常使用液体、气体等流体作为热交换介质，通过对流体施加热（加热）或者从流体夺取热（冷却）来进行加热、冷却。在这种热交换器中，设置由导热率高的金属材料构成的散热片等而使其与流体的接触面积增加，从而提高了热交换的效率，但可以认为：若使用由导热率高的金属材料构成的具有三维网络状结构的多孔质体来代替散热片等，并使流体穿过其连通孔，则能够进一步提高导热率高的金属材料与流体的接触面积，因此，热交换的效率进一步变大。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开平05-339605号公报
专利文献2：日本特开平08-020831号公报
专利文献3：日本特开昭57-174484号公报
专利文献4：日本特公昭61-053417号公报
专利文献5：日本特开平06-235033号公报
专利文献6：日本特公平06-089376号公报。
发明内容
发明要解决的课题
但是，铝的质量轻且导热率高，因此期望将其应用于三维网络状结构多孔质体。然而，铝无法进行电镀，难以利用专利文献3那样的电镀来进行制造。
另外，如专利文献4那样，在具有连通孔的发泡树脂中浸渍或喷雾有机高分子粘合剂与铝粉末的混炼物等而涂覆后，在氢气气流中以520℃加热2小时而对树脂进行分解去除且对金属微小体进行烧结，在该方法中，铝粉末的表面具有稳固的氧化覆膜（氧化铝：Al2O3），在上述方法中即使进行烧结，也只是铝粉末中的极少一部分进行结合，仅能制造脆且强度极低的产物。
综上所述，本发明的目的在于提供铝系多孔质体及其制造方法，所述铝系多孔质体使用表面具有稳固的氧化覆膜的铝粉末和铝合金粉末，具备这些粉末稳固结合而具有充分强度的三维网络状结构。
用于解决问题的手段
本发明的铝系多孔质体的特征在于，其是具有连结成三维状的骨架且具有连通孔的三维网络状结构体，所述连通孔介由前述骨架而连通成三维状，前述骨架包含密度比为90%以上的铝或铝合金，并且铝的氧化物分散在前述骨架的内部。需要说明的是，本发明中的“铝”的定义是：Al为95质量%以上且余量由C、N等杂质组成，不含其它金属元素。
本发明的铝系多孔质体中，由于骨架内部的密度比为90%以上，因此，骨架的强度高，另外，通过向该骨架中分散铝的氧化物（氧化铝：Al2O3）而对铝基底进行强化，结果显示出更高的强度。
上述铝系多孔质体中，从骨架强度的观点出发，骨架内部的气孔尺寸优选为10μm以下。另外，关于对铝基底进行强化的铝的氧化物（氧化铝：Al2O3），其若粗大则骨架的强度反而降低，因此，铝的氧化物的尺寸（最外径）优选为10μm以下。另外，铝的氧化物以骨架截面的面积率计期望为5~20%。铝的氧化物不足5%时，强化基底的效果贫乏，另一方面，铝的氧化物超过20%时无法制造。关于该氧化物在骨架截面中的面积率的测定，通过使用图像分析软件（三谷产业株式会社制造的WinRoof等），对骨架截面的图像进行自动二值化处理、或者将该图像转换成灰度级并设定适当的阈值，从而能够进行测定。另外，本发明的铝系多孔质体包括上述骨架呈现中空状的形态。
另外，本发明的铝系多孔质体的特征在于，其为三维网络状结构体，所述三维网络状结构体具有连结成三维状的骨架、且具有介由前述骨架而连通成三维状的连通孔，前述骨架包含铝或铝合金，并显示如下应力-应变线图：在施加载荷时，应力量随着应变量的增加而增加后，随着骨架的压坏，应力基本变得平稳，其后应力增加。
即，专利文献4那样的铝多孔质体中，铝粉末彼此的结合较为微少，因此施加应力时，铝粉末彼此的结合断裂，随着应力的增加，铝粉末之间的结合逐渐断裂。另外，随着该断裂，由铝多孔质体而产生大量的破碎颗粒。
为了防止该现象，需要的是，施加应力时铝粉末之间的结合不会断裂且应力随着应变量的增加而增加那样的骨架。若制成这种骨架连结成三维状而得到的结构，则铝粉末彼此的结合不会发生断裂，防止产生大量破碎颗粒。
对于具有这种骨架的铝系多孔质体而言，至对其负载的应变量达到一定程度为止，骨架会发生弹性变形，但超过一定的应变量时，骨架会发生塑性变形而使连通成三维状的连通孔被压坏，即使应变量进一步增加，应力也会基本平稳（恒定），在该状态下，铝系多孔质体的变形会加剧。进而，对铝系多孔质体施加的应变量增加，连通成三维状的连通孔的压坏结束后，进一步对铝系多孔质体施加应变时，连通成三维状的连通孔发生了闭塞的铝系多孔质体会产生应变，应力随着应变量的增加而增加。需要说明的是，骨架发生变形的弹性极限期望为0.5MPa以上。
显示这种应力-应变线图的铝系多孔质体在负载了一定程度以上的应变量时，铝粉末彼此的结合稳固，因此骨架会发生塑性变形但不会断裂。
上述铝系多孔质体中，从骨架强度的观点出发，骨架内部的密度比优选为90%以上。另外，骨架内部的气孔尺寸优选为10μm以下。
进而，在上述应力-应变线图中，应力基本达到平稳后，至应力增加为止，施加应力后产生的破碎颗粒的产生量优选为铝系多孔质体的5质量%以下。
上述本发明所述的铝系多孔质体可通过本发明的铝系多孔质体的制造方法来获得。即，该制造方法的特征在于，以具有连结成三维状的树脂制骨架且形成有连通孔的树脂制三维网络状结构体作为基体，所述连通孔介由前述树脂制骨架而连通成三维状，使铝粉末和/或铝合金粉末附着于前述基体的树脂制骨架表面后，在非氧化性气氛中加热至前述铝粉末和/或前述铝合金粉末的熔点以上，使前述基体消失去除，并且将前述铝粉末和/或前述铝合金粉末熔融。
本发明的铝系多孔质体的制造方法中，以具有连结成三维状的树脂制骨架且形成有连通孔的树脂制三维网络状结构作为基体，所述连通孔介由树脂制骨架而连通成三维状，使铝粉末和/或铝合金粉末附着于该基体的树脂制骨架表面后，在非氧化性气氛中进行加热，使树脂制的基体消失去除，这一点与专利文献4是相同的，本发明的特征在于，将加热温度设为铝粉末和/或铝合金粉末的熔点以上而使铝粉末和/或铝合金粉末熔融。本发明中，优选的方式是铝粉末或铝合金粉末的平均粒径为1~50μm。另外，优选的方式是上述加热温度为上述熔点+100℃以下。
使铝粉末和/或铝合金粉末附着于加热前的基体的树脂制骨架表面的状态下，铝粉末和/或铝合金粉末的表面被氧化覆膜覆盖，各粉末颗粒介由氧化覆膜而接触。并且，将使铝粉末和/或铝合金粉末附着于骨架表面而成的基体加热至熔点以上时，在升温过程中，树脂制基体发生分解而消失，并且，已熔融的铝和/或铝合金弄破粉末表面的氧化覆膜而润湿并覆盖粉末表面。此时，形成于粉末表面的氧化覆膜成为替代用骨架，已熔融的铝和/或铝合金在该替代用骨架的外侧湿润，相邻的粉末彼此因熔融的铝和/或铝合金而结合。因此，加热后得到的铝系多孔质体稳固地进行金属结合，能够实现充分的结合。需要说明的是，本发明者等使用铜粉末进行相同的实验时，铜粉末熔融而掉落，无法形成多孔质体。因此，即使粉末熔融也能够保持形态可以说是具有氧化覆膜的铝和铝合金特有的效果。
这样操作而得到的铝系多孔质体的骨架作为密度比例如为90%以上且原本的粉末表面上形成的氧化覆膜即氧化铝（Al2O3）分散在内部的铝或铝合金来形成。氧化铝的质地硬，分散在成为基底的铝或铝合金中而对基底进行强化的结果，铝或铝合金显示出高强度。需要说明的是，骨架的密度比无法用阿基米德法进行测定，因此，观察骨架的截面，以骨架截面的面积（不包括中空部在内的基底部分）与分散于骨架截面的基底部分的气孔面积率之差的形式进行计算。关于骨架的截面面积和骨架的气孔面积率的测定，通过使用图像分析软件（三谷产业株式会社制造的WinRoof等），对骨架截面的图像进行自动二值化处理、或者将该图像转换成灰度级并设定适当的阈值，从而能够进行这些面积率的测定。
最终的铝系多孔质体的三维网络状结构通过对附着并负载于基体骨架表面的铝粉末和/或铝合金粉末进行熔融来构成。因此，基体的三维网络状结构影响最终的铝系多孔质体的三维网络状结构。因此，通过变更基体的三维网络状结构，能够获得具有期望的三维网络状结构的铝系多孔质体。
三维网络状结构的铝系多孔质体的骨架过细时，铝系多孔质体的强度降低。另一方面，骨架过粗时，会阻碍要穿过连通气孔的流体的流动而导致压力损失变大。考虑到铝系多孔质体在热交换机中的应用时，骨架的粗度优选为50~500μm。
另外，铝系多孔质体的骨架通过使铝粉末和/或铝合金粉末附着于基体的树脂制骨架表面并熔融来形成，但附着于基体的树脂制骨架表面的铝粉末和/或铝合金粉末的量变多时，熔融的铝和/或铝合金的量变得过多，因表面张力而难以保持形状，容易产生形状崩塌。从该观点出发，附着于树脂制骨架表面的铝粉末和/或铝合金粉末以距离树脂制骨架表面的厚度达到100~1000μm的方式进行附着时，熔融后形成的铝和/或铝合金的骨架的粗度会形成至上述50~500μm，故而优选。
如上所述，作为使铝粉末和/或铝合金粉末附着于基体的树脂制骨架表面的方法，可列举出如下方式：制作使铝粉末和/或铝合金粉末分散在分散介质中并且将25℃的温度条件下的粘度调整至50~1000Pa·s的分散液，在该分散液中浸渍基体后，使基体干燥，从而使铝粉末和/或铝合金粉末附着于基体的树脂制骨架表面。
发明的效果
本发明的铝系多孔质体显示高强度，并且，通过本发明的铝系多孔质体的制造方法，会起到能够利用简便的方法以丰富的量产性且廉价地制造这种显示高强度的铝系多孔质体的效果。
附图说明
图1是表示本发明的铝系多孔质体的制造方法中的粉末之间的结合状态的示意图。
图2是表示以往的铝系多孔质体的制造方法中的粉末之间的结合状态的示意图。
图3是表示本发明例的铝系多孔质体的附图替代照片。
图4是表示本发明例的铝系多孔质体的骨架的利用EPMA装置观察的SEM图像和各种元素的分布的附图替代照片。
图5是表示比较例的铝系多孔质体的附图替代照片。
图6是本发明例的铝系多孔质体与比较例的铝系多孔质体的应力-应变线图。
具体实施方式
以下，说明本发明的一个实施方式。
[基体]
基体使用具有连结成三维状的骨架且形成有介由其骨架而连结成三维状的气孔的三维网络状结构体。该基体使铝粉末和/或铝合金粉末附着并负载于骨架表面，是经加热而应该分解、消失的物质，因此由树脂构成。具体而言，作为基体，最普遍使用聚氨酯泡沫，除此之外，也可以使用有机硅树脂、聚酯树脂的泡沫等。
[铝粉末或铝合金粉末]
如上所述，基体的树脂骨架上附着的粉末因导热率和比重的平衡而使用铝粉末，但也可以使用将用于强化铝的成分预先进行了合金化的铝合金粉末来代替铝粉末。例如，使用了在Al中预先合金化Cu、Mn、Mg、Si等合金化元素而得到的铝合金粉末时，铝系多孔质体的骨架由铝合金形成，能够提高铝系多孔质体的强度。通过向Al中添加Cu、Mn、Mg、Si等合金化元素，导热率与Al单质的情况相比降低，但由于基质金属为Al，因此能够充分维持高导热率。铝粉末或铝合金粉末使用通常的物质、即表面具有10Å左右的氧化覆膜（氧化铝：Al2O3）的物质。
为了能够密实地附着于微细基体的树脂骨架表面，基体的树脂骨架上附着的铝粉末和/或铝合金粉末优选为微细的粉末。粉末变大时，难以密实地附着于基体的树脂骨架表面，并且，由于粉末质量的增加，导致难以附着于基体的树脂骨架表面或者容易脱落。从该观点出发，铝粉末和/或铝合金粉末优选使用平均粒径为50μm以下的粉末。进而，优选不含平均粒径为50μm以下或粒径超过100μm的粉末。其中，Al为活性金属，过于微细的粉末难以进行处理。从该观点出发，铝粉末和/或铝合金粉末优选使用平均粒径为1μm以上的粉末。
[附着工序]
使铝粉末和/或铝合金粉末附着于基体的树脂骨架时，可以应用以往进行的各种方法。以下记载代表性的方法。
（1）湿式法
是专利文献1、2、4等中记载的方法，是制作使铝粉末和/或铝合金粉末分散于分散介质中而得到的分散液，将基体浸渍在该分散液中后，使基体干燥的方法。作为分散介质，可以使用以醇等具有挥发性的液体、水作为溶剂且向其中溶解粘接剂而得到的液体。此时，为了不使粉末沉降，可以向分散介质中添加分散剂。另外，作为分散介质，可以使用酚醛树脂等高分子有机物的溶液。
此时，可以利用分散液的粘度来控制基体的树脂骨架表面上附着的铝粉末和/或铝合金粉末。即，若分散液的粘度高，则基体的树脂骨架表面上附着的铝粉末和/或铝合金粉末的量变多，反之，若分散液的粘度低，则基体的树脂骨架表面上附着的铝粉末和/或铝合金粉末的量变少。其中，分散液的粘度变得过多时，基体的树脂骨架表面上附着的铝粉末和/或铝合金粉末的量变得过多，距离树脂制骨架表面的厚度超过1000μm，在后述加热工序中容易发生形状崩塌。从该观点出发，分散液的粘度在25℃的温度条件下优选为1000Pa·s以下。另一方面，分散液的粘度过低时，基体的树脂骨架表面上附着的铝粉末和/或铝合金粉末的量变得贫乏，加热工序后得到的三维网络状结构的铝系多孔质体的骨架变细，铝系多孔质体的强度降低。从该观点出发，分散液的粘度在25℃的温度条件下优选为50Pa·s以上。需要说明的是，关于粘度的测定，可以使用东机产业株式会社制造的TVB10形粘度计等，利用粘性扭矩检出2片狭缝圆板的扭转角，并换算成粘度，由此进行测定。
（2）干式法
是专利文献5中记载的方法，是通过向基体表面涂布丙烯酸系、橡胶系等粘结剂溶液或酚醛树脂、环氧树脂、呋喃树脂等粘接性树脂溶液来赋予粘结性，并使基体在粉体中摇动，或者对基体喷雾粉体等的方法使粉体披覆于骨架表面的方法。
[加热工序]
使铝粉末或铝合金粉末附着于骨架表面的基体在非氧化性气氛中被加热至铝粉末和/或铝合金粉末的熔点以上。在升温至其熔点为止的升温过程中，树脂制基体发生分解而被去除消失。
加热温度超过铝（熔点：660.4℃）或铝合金的熔点时，铝粉末或铝合金粉末在内部发生熔融。即，铝粉末或铝合金粉末的表面被氧化覆膜（氧化铝：Al2O3）覆盖，氧化铝的熔点高达2072℃，因此，铝粉末或铝合金粉末的表面的氧化覆膜不会熔融，这些粉末的内部发生熔融。这样操作而在内部熔融了的铝或铝合金如图1所示那样，粉末表面的氧化覆膜破碎而润湿覆盖于粉末表面，并且由各粉末产生的熔融铝或熔融铝合金混合而结合。此时，形成于粉末表面的氧化覆膜成为替代骨架，维持骨架的形状，并且由于相互结合的熔融铝或熔融铝合金的表面张力，骨架表面变得比较平滑，颈部消失而成为连续的金属表面。
这样操作而得到的铝系多孔质体的骨架以形成于原有粉末表面的氧化覆膜即氧化铝（Al2O3）分散至内部的铝或铝合金的形式来形成。该氧化铝的质地硬，分散在成为基底的铝或铝合金中，有助于基底的强化。另外，骨架呈现在存在有树脂制骨架的部分具有空洞的中空状，因此在要求轻量化的用途中是有效的。
另一方面，加热温度不足铝或铝合金的熔点时，如图2所示那样，形成于铝粉末或铝合金粉末表面的稳固氧化覆膜成为阻隔，铝粉末彼此的扩散或铝合金粉末彼此的扩散会阻碍接合，烧结不会推进。
加热工序中的气氛为大气等氧化性气氛时，从而防止粉末表面的氧化覆膜破碎而露出的熔融铝或熔融铝合金立即被氧化且润湿并覆盖于粉末表面、或者由各粉末产生的熔融铝或熔融铝合金发生混合，阻碍粉末彼此的结合。因此，加热工序中的气氛期望制成氮气、不活性气体等非氧化性气氛。需要说明的是，上述加热工序的目的不是去除铝粉末或铝合金粉末表面的氧化覆膜，因此无需是氢气或氢气混合气体等还原性气氛，但由于还原性气氛为非氧化性气氛，也可以制成还原性气氛。另外，压力也可以制成10-3Pa以下的减压气氛（真空气氛）。
需要说明的是，加热温度只要是超过基体上附着的铝粉末或铝合金粉末的熔点的温度，就能够使粉末熔融，以大幅超过熔点的温度进行加热时，则需要与该温度相应的多于的能量，并且已熔融的铝或铝合金的粘度降低而容易发生形状崩塌，因此，加热温度优选至熔点+100℃为止。
三维网络状结构的铝系多孔质体的骨架过细时，铝系多孔质体的强度降低。另一方面，骨架过粗时，阻碍穿过连通气孔的流体的流动而使压力损失变大。另外，铝系多孔质体的骨架通过使铝粉末或铝合金粉末附着于基体的树脂制骨架表面并熔融来形成，但附着于基体的树脂制骨架表面的铝粉末或铝合金粉末的量变多时，熔融的铝或铝合的量变多，但已熔融的铝或铝合金的量变得过多时，因表面张力而难以保持形状，容易产生形状崩塌。因此，铝系多孔质体的骨架粗度优选为50~500μm。另外，附着于树脂制骨架表面的铝粉末或铝合金粉末的量以距离树脂制骨架表面的厚度达到100~1000μm的方式进行附着时，熔融后形成的铝和/或铝合金的骨架粗度会形成至上述50~500μm，故而优选。
利用上述制造方法制造的铝系多孔质体的三维网络状结构会直接维持树脂制基体的三维网络状结构。因此，通过变更树脂制基体的三维网络状结构，能够变更铝系多孔质体的三维网络状结构，能够将铝系多孔质体整体的气孔率、气孔尺寸调整至期望的值。具体而言，气孔率可以设为80~95%、优选设为85~95%，气孔尺寸可以设为30~4000μm，可容易地制造6~80ppi（小泡数/25.4mm）的多孔质体。
需要说明的是，由铝合金构成铝系多孔质体时，可以考虑如下方法：作为原料粉末，使用将与Al产生共晶液相的成分（Cu、Mg等）制成单一粉末或铝合金粉末并添加至铝粉末而得到的铝系混合粉末，使铝系混合粉末附着于具有三维网络状结构的树脂制基体表面，在产生共晶液相的温度下进行烧结，在该方法中，铝系多孔质体中的成分元素的分布变得不均匀，并且铝的氧化物不会分散在骨架内部，难以获得期望的强度。
与此相对，如上所述，通过使用预先使成分元素合金化至Al中而得到的铝预合金粉末，铝系多孔质体中的成分元素的分布变得均匀。另外，起因于制造方法的铝的氧化物分散在骨架内部。因此，与使用铝系混合粉末利用共晶液相进行烧结的方法相比，能够获得高强度。
实施例
作为具有三维网络状结构的树脂制基体，准备了纵10mm、横20mm、厚度10mm的聚氨酯泡沫（商品名エバーライトSF、Bridgestone Corporation制）。该聚氨酯泡沫的气孔率（连通孔的体积相对于整体体积的比例）为95%，连通孔的尺寸以圆相当直径计为3000μm。接着，作为分散介质，准备树脂成分为1质量%的聚乙烯醇（商品名：ゴーセノールGH-23、日本合成化学工业株式会社制），将平均粒径为6μm的铝粉末以1:1的质量比混合在所准备的分散介质中，从而制作铝粉末分散液（25℃下的粘度：50~75Pa·s：利用东机产业株式会社制造的TVB10形粘度计进行测定）。将所准备的基体浸渍在所制作的铝粉末分散液中后，用辊去除多余的浆料后，以100℃使其干燥120分钟，从而准备了附着有铝粉末的基体。将这样操作而制作的附着有铝粉末的基体在压力为10-3Pa的减压气氛（真空气氛）下以表1所示的加热温度加热210分钟，从而制作试样编号为01~07的多孔质试样。
针对这些多孔质试样，利用阿基米德法测定气孔率。另外，利用光学显微镜进行观察，使用图像分析软件（三谷产业株式会社制造的WinRoof），对气孔尺寸进行测定，并且对三维网络结构的气孔（连通孔）的圆相当直径进行计算，求出其平均值。
另外，将多孔质试样埋入树脂中，进行镜面研磨，利用凯勒氏液（盐酸0.5ml，硝酸2.5ml，氢氟酸1.5ml，蒸馏水95ml）进行腐蚀，观察骨架部的金属组织，使用图像分析软件（三谷产业株式会社制造的WinRoof），对图像进行二值化，测定骨架部（不包括中空部在内的基底部分）的面积率和骨架部（不包括中空部在内的基底部分）中分散的气孔的截面面积率，从而求出骨架部的密度比。另外，利用EPMA装置以5000倍观察骨架部截面之中不包括中空部在内的基底部分的金属组织，针对分散至骨架部截面的氧化物的尺寸，同样操作，使用图像分析软件（三谷产业株式会社制造的WinRoof），利用谷法以180作为阈值来测定达到180以上的区域（180~255）的面积，从而测定氧化物的尺寸和截面面积率。将它们的结果示于表1。
进而，针对试样编号01~07的铝系多孔质体试样，进行压缩屈服试验，测定使压缩载荷增加时的应变量和应力，制作应力-应变线图。并且，由所制作的应力-应变线图求出应力基本达到平稳的区域（平顶区域）时的应力，将其结果合并记载于表1。
根据表1，试样编号01~07中任一多孔质试样的气孔率均与用作基体的氨基甲酸酯泡沫大致相同，另外，连通孔的尺寸也达到与基体氨基甲酸酯泡沫大致相同的尺寸。由该结果可确认：基体氨基甲酸酯泡沫的气孔率和连通孔的尺寸直接成为多孔质试样的气孔率和连通孔的尺寸。
然而，加热温度不足铝熔点（660℃）的试样编号01~03的试样中，烧结不会推进，骨架部的密度比成为低值。
另一方面，加热温度超过铝熔点（660℃）的04~07的试样时，骨架部的密度比达到90%以上，显示高密度比。另外，04~07的试样中，骨架部的气孔尺寸小至2~10μm。进而，04~07的试样中，骨架部的内部可确认到氧化物的分散，氧化物的尺寸为10μm、截面面积率为8面积%。另一方面，比较例01~03的试样中，铝粉末仅极少部分产生结合，仅在铝粉末表面确认到氧化物，未确认到分散至基底内部的氧化物。
将观察作为本发明例的试样编号04的多孔质试样的气孔状态的照片示于图3。如图3所示那样，本发明例的多孔质试样中，熔融铝结合相邻的粉末，并且，骨架表面因熔融铝的表面张力而变得比较平滑，颈部消失而成为连续的金属表面。
关于本发明例的铝系多孔质体，利用电子探针微量分析仪（EPMA：Electron Probe MicroAnalyser）观察骨架部截面时的扫描型电子显微镜（SEM：Scanning Electron Microscope）照片以及表示Al和O（氧）的成分分布的映射示于图4。由图4确认：本发明例的铝系多孔质体中，Al2O3（氧化铝）分散在铝基底中。
另一方面，将观察作为比较例的试样编号03的多孔质试样的气孔状态的照片示于图5。如图5所示那样，比较例的多孔质试样中，仅一部分铝粉末通过固相扩散而结合，颈部（粉末的结合部）未生长，可确认到原有粉末的形状。
另外，试样编号04~07的铝系多孔质体试样中，至达到评定区域为止，显示出0.5MPa以上的弹性极限。该弹性极限随着密度比的增加而达到1.7MPa。参照图6详细说明压缩屈服试验的结果。试样编号04的本发明例的铝系多孔质体试样中，变形初期进行弹性变形，应力随着应变量的增加而增加，其后，即使应变量增加，应力也达到恒定。这是铝系多孔质体试样的连通孔被压缩而崩溃并且进行变形的状态。载荷进一步增加而应变量增加从而使铝系多孔质体试样变得致密时，与通常的金属试样的情况同样地显示出增加载荷时应变量增加且应力增加的倾向。该变形行为是铝系多孔质体试样的典型的变形行为。观察试验后的铝系多孔质体试样时，连通孔被压坏，但未确认到骨架的断裂。
与此相对，试样编号01~03的铝系多孔质体试样中，不存在平顶区域。如图6所示那样，试样编号03的比较例的铝系多孔质体试样中，粉末之间的结合不充分，因此施加压缩载荷时，在变形初期被破坏，试验后的试样呈现零乱的粉末状态。
综上所述，可确认：显示出施加载荷时应力量随着应变量的增加而增加后、应力随着骨架的压坏而基本达到平稳、其后应力增加的应力-应变线图的本发明的铝系多孔质体试样具有高于以往的铝系多孔质体试样的强度。
产业利用性
本发明的铝系多孔质体显示出高强度，因此适合用于各种多孔质部件。

Claims (14)

1. 铝系多孔质体，其特征在于，其是具有连结成三维状的骨架且具有连通孔的三维网络状结构体，所述连通孔介由所述骨架而连通成三维状，所述骨架包含密度比为90%以上的铝或铝合金，并且铝的氧化物分散在所述骨架的内部。
2. 根据权利要求1所述的铝系多孔质体，其特征在于，所述骨架内部的气孔尺寸为10μm以下。
3. 根据权利要求1或2所述的铝系多孔质体，其特征在于，所述铝的氧化物的尺寸为10μm以下。
4. 根据权利要求1~3中任一项所述的铝系多孔质体，其特征在于，所述骨架呈现中空状。
5. 铝系多孔质体，其特征在于，其为三维网络状结构体，所述三维网络状结构体具有连结成三维状的骨架、且具有介由所述骨架连通成三维状的连通孔，所述骨架包含铝或铝合金，
并显示如下应力-应变线图：在施加载荷时，应力量随着应变量的增加而增加后，随着骨架的压坏，应力基本变得平稳，其后应力增加。
6. 根据权利要求5所述的铝系多孔质体，其特征在于，所述骨架的密度比为90%以上。
7. 根据权利要求6所述的铝系多孔质体，其特征在于，所述骨架内部的气孔尺寸为10μm以下。
8. 根据权利要求5~7中任一项所述的铝系多孔质体，其特征在于，在所述应力-应变线图中，所述应力基本变得平稳后，至应力增加为止，施加应力后产生的破碎颗粒的产生量为铝系多孔质体的5质量%以下。
9. 铝系多孔质体的制造方法，其特征在于，其以具有连结成三维状的树脂制骨架且形成有连通孔的树脂制三维网络状结构体作为基体，所述连通孔介由所述树脂制骨架而连通成三维状，使铝粉末和/或铝合金粉末附着于所述基体的树脂制骨架表面后，在非氧化性气氛中加热至所述铝粉末和/或所述铝合金粉末的熔点以上，使所述基体消失去除，并且将所述铝粉末和/或所述铝合金粉末熔融。
10. 根据权利要求9所述的铝系多孔质体的制造方法，其特征在于，所述加热温度为熔点+100℃以下。
11. 根据权利要求9或10所述的铝系多孔质体的制造方法，其特征在于，所述铝粉末或铝合金粉末的平均粒径为1~50μm。
12. 根据权利要求9~11中任一项所述的铝系多孔质体的制造方法，其特征在于，要附着于所述树脂制骨架表面的铝粉末或铝合金粉末的厚度为100~1000μm。
13. 根据权利要求9~12中任一项所述的铝系多孔质体的制造方法，其特征在于，制作使铝粉末和/或铝合金粉末分散于分散介质中并且将25℃的温度条件下的粘度调整至50~1000Pa·s的分散液，在该分散液中浸渍所述基体后，使基体干燥，从而使铝粉末和/或铝合金粉末附着于所述基体的树脂制骨架表面。
14. 根据权利要求1~12中任一项所述的铝系多孔质体，其是利用权利要求9~13中任一项所述的制造方法而得到的。
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