CN111801188A - 金属多孔体用坯料及金属多孔体 - Google Patents

金属多孔体用坯料及金属多孔体 Download PDF

Info

Publication number
CN111801188A
CN111801188A CN201980016767.4A CN201980016767A CN111801188A CN 111801188 A CN111801188 A CN 111801188A CN 201980016767 A CN201980016767 A CN 201980016767A CN 111801188 A CN111801188 A CN 111801188A
Authority
CN
China
Prior art keywords
porous
blank
coil
metal
porous metal
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201980016767.4A
Other languages
English (en)
Inventor
幸俊彦
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Materials Corp
Original Assignee
Mitsubishi Materials Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mitsubishi Materials Corp filed Critical Mitsubishi Materials Corp
Publication of CN111801188A publication Critical patent/CN111801188A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F3/00—Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the manner of compacting or sintering; Apparatus specially adapted therefor ; Presses and furnaces
    • B22F3/10—Sintering only
    • B22F3/11—Making porous workpieces or articles
    • B22F3/1103—Making porous workpieces or articles with particular physical characteristics
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F3/00—Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the manner of compacting or sintering; Apparatus specially adapted therefor ; Presses and furnaces
    • B22F3/10—Sintering only
    • B22F3/11—Making porous workpieces or articles
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F3/00—Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the manner of compacting or sintering; Apparatus specially adapted therefor ; Presses and furnaces
    • B22F3/002—Manufacture of articles essentially made from metallic fibres
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F3/00—Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the manner of compacting or sintering; Apparatus specially adapted therefor ; Presses and furnaces
    • B22F3/10—Sintering only
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F8/00—Manufacture of articles from scrap or waste metal particles
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C1/00—Making non-ferrous alloys
    • C22C1/08—Alloys with open or closed pores
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D07—ROPES; CABLES OTHER THAN ELECTRIC
    • D07B—ROPES OR CABLES IN GENERAL
    • D07B1/00—Constructional features of ropes or cables
    • D07B1/06—Ropes or cables built-up from metal wires, e.g. of section wires around a hemp core
    • D07B1/0693—Ropes or cables built-up from metal wires, e.g. of section wires around a hemp core having a strand configuration
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21C—MANUFACTURE OF METAL SHEETS, WIRE, RODS, TUBES OR PROFILES, OTHERWISE THAN BY ROLLING; AUXILIARY OPERATIONS USED IN CONNECTION WITH METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL
    • B21C47/00—Winding-up, coiling or winding-off metal wire, metal band or other flexible metal material characterised by features relevant to metal processing only
    • B21C47/02—Winding-up or coiling
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21F—WORKING OR PROCESSING OF METAL WIRE
    • B21F3/00—Coiling wire into particular forms
    • B21F3/02—Coiling wire into particular forms helically
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F5/00—Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the special shape of the product
    • B22F2005/004—Article comprising helical form elements
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F2301/00—Metallic composition of the powder or its coating
    • B22F2301/05—Light metals
    • B22F2301/052—Aluminium
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F2998/00—Supplementary information concerning processes or compositions relating to powder metallurgy
    • B22F2998/10—Processes characterised by the sequence of their steps
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B7/00—Insulated conductors or cables characterised by their form
    • H01B7/17—Protection against damage caused by external factors, e.g. sheaths or armouring
    • H01B7/18—Protection against damage caused by wear, mechanical force or pressure; Sheaths; Armouring
    • H01B7/22—Metal wires or tapes, e.g. made of steel
    • H01B7/226—Helicoidally wound metal wires or tapes
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02W—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
    • Y02W30/00—Technologies for solid waste management
    • Y02W30/50—Reuse, recycling or recovery technologies
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T428/00—Stock material or miscellaneous articles
    • Y10T428/12—All metal or with adjacent metals
    • Y10T428/12333—Helical or with helical component
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T428/00—Stock material or miscellaneous articles
    • Y10T428/29—Coated or structually defined flake, particle, cell, strand, strand portion, rod, filament, macroscopic fiber or mass thereof
    • Y10T428/2913—Rod, strand, filament or fiber
    • Y10T428/2922—Nonlinear [e.g., crimped, coiled, etc.]
    • Y10T428/2925—Helical or coiled

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Powder Metallurgy (AREA)
  • Filtering Materials (AREA)

Abstract

金属多孔体用坯料呈线圈形状，其由导热性良好且能够通过烧结而接合的金属材料构成的线材卷绕成螺旋状而成，所述线材的平均线径Dw为0.05mm以上且2.00mm以下，平均线圈外径Dc为0.5mm以上且10.0mm以下，线圈长度L为1mm以上且20mm以下，匝数N为1以上且10以下，所述金属多孔体用坯料构成具有多个气孔的金属多孔体，所述金属多孔体是将多个金属多孔体用坯料组合并进行烧结而成，使得该金属多孔体的气孔率的控制变得容易。

Description

金属多孔体用坯料及金属多孔体
技术领域
本发明涉及一种用于制造具有多个气孔的金属多孔体的金属多孔体用坯料及金属多孔体。
本申请根据2018年3月23日申请的日本专利申请2018-056167号主张优先权，并将其内容援用于此。
背景技术
为了制造具有各向同性、各向异性或梯度性的金属多孔体，提出了各种方法。
例如，在专利文献1中公开有一种烧结成型体，其具备具有5～50μm的平均当量直径和该直径的30～2000倍的平均长度的不锈钢纤维的随机分布和通过烧结而成型的多孔结构。具有这种纤维的随机分布的烧结成型体通常成为各向同性的金属多孔体。
在专利文献2中公开有一种多孔能量吸收部件，其是将金属纤维沿二维多方向(随机)或一方向取向并进行烧结而成。在该专利文献2中还记载有如下内容：多孔能量吸收部件的机械性质具有各向异性(方向性)，通过将外部应力的施加方向与纤维的取向面的方向及取向方向建立关联，即使是较少的体积含有率，平台应力也会增高，从而能够进行高效率的能量吸收。
在专利文献3中公开有多孔金属或多孔陶瓷用粘土组合物、和使用该多孔金属或该多孔陶瓷用粘土组合物来对气孔直径或气孔率赋予分布(例如梯度性分布)并对气孔赋予方向性的多孔材料的制造方法。在该专利文献3中，使用在浆料中加入了胶凝剂的粘土组合物，所述浆料含有粘合剂水溶液、金属粉或陶瓷粉及气孔形成材料，所述气孔形成材料由发泡树脂、空心树脂及实心树脂中的至少一种树脂构成。还记载有如下内容：对该粘土组合物进行成型，干燥之后进行烧结，并且消除气孔形成材料来制造多孔材料。并且，还记载有如下内容：通过将使气孔形成材料的含有比例设为不同的两种以上的粘土组合物层叠，以使气孔形成材料的含有比例在层叠方向上呈现梯度分布，由此制造在厚度方向上气孔率呈现梯度分布的多孔材料。
专利文献1：日本特开2010-236078号公报
专利文献2：日本特开2003-105407号公报
专利文献3：日本特开2006-307295号公报
但是，如专利文献1所记载，若延长纤维的长度，则纤维会平面地取向而层叠，难以获得各向同性的配置的气孔。通常，使用越长的纤维，气孔直径变得越大，且越容易成为扁平的形状，因此难以制造各向同性的金属多孔体。
如专利文献2中所记载，除非将纤维的长度与纤维的直径之比即纵横比设定在适当的范围内，否则无法获得规定的体积含有率(气孔率)或孔度(cell size)(纤维间隙、气孔直径)。
如专利文献3中所记载，在制作不同规格的粘土组合物之后，将这些粘土组合物重合并进行干燥、烧结的方法中，金属多孔体的制造非常花费劳力和时间。
发明内容
本发明是鉴于这种情况而完成的，其目的在于提供一种容易控制具有多个气孔的金属多孔体的方向性(各向同性、各向异性或梯度性)的金属多孔体用坯料及金属多孔体。
本发明的金属多孔体用坯料是构成具有多个气孔的金属多孔体的金属多孔体用坯料，并且是卷绕成螺旋状的线圈形状的线材。
由于金属多孔体用坯料形成为线圈形状，因此金属多孔体用坯料容易进行处理。因此，通过使用送料器或机械臂等在任意的位置及方向上层叠及填充多个金属多孔体用坯料而无需考虑任何细节，不仅能够容易地控制金属多孔体的气孔率或气孔直径，还能够容易地控制它们的分布。从而，能够容易地制造具有任意的方向性(各向同性、各向异性或梯度性)的金属多孔体。
作为本发明的金属多孔体用坯料的优选实施方式，所述线材的平均线径Dw为0.05mm以上且2.00mm以下，所述线圈形状的平均线圈外径Dc为0.5mm以上且10.0mm以下，线圈长度L为1mm以上且20mm以下，匝数N为1以上且10以下即可。
通过将金属多孔体用坯料的平均线圈外径Dc、线圈长度L、匝数N及平均线径Dw设在上述范围内，能够容易地制造多种多样的金属多孔体，从而能够提高金属多孔体用坯料的通用性。
若平均线圈外径Dc小于0.5mm，则对金属多孔体用坯料进行处理时，难以用机械臂等保持，难以在任意的位置及方向上进行配置。若平均线圈外径Dc超过10.0mm，则将各金属多孔体用坯料排列配置时，金属多孔体用坯料彼此接触时的间隙趋于变大，其与由金属多孔体用坯料的气孔率设想的金属多孔体的气孔率相差很大，气孔率的控制有可能变得不稳定。
若线圈长度L小于1mm则过短，在用送料器等输送时难以稳定地维持金属多孔体用坯料的姿势(位置及方向)进行输送。另一方面，即使线圈长度L超过20mm，在输送时金属多孔体用坯料的位置及方向也会变得不稳定，难以稳定地维持姿势进行输送。
若匝数N小于1，则难以获得立体的线圈形状，在配置金属多孔体用坯料时，难以确保足够的气孔直径或气孔率。若匝数N超过10，则线圈形状的制造难度增高，因此制造成本高，不适于批量生产性。
若线材的平均线径Dw小于0.05mm，则线材的线径细，线圈形状的制造难度增高，不适于批量生产性。若平均线径Dw为0.1mm以上，则生产率增高，因此平均线径Dw更优选为0.1mm以上。若线材的平均线径Dw超过2.00mm，则将各金属多孔体用坯料排列配置时，金属多孔体用坯料彼此接触时的间隙趋于变大，其与由金属多孔体用坯料的气孔率设想的金属多孔体的气孔率相差很大，气孔率的控制有可能变得不稳定。
作为本发明的金属多孔体用坯料的优选实施方式，使沿着所述线圈长度L的方向的一端悬臂时，若将由自重引起的另一端的挠曲量设为δ，则所述线圈长度L与所述挠曲量δ的挠曲比率(δ/L)为0.20以下即可。
若挠曲比率(δ/L)超过0.20(20％)，则在用机械臂等操作时容易变形，难以制造具有所期望的方向性的金属多孔体。
作为本发明的金属多孔体用坯料的优选实施方式，所述平均线圈外径Dc与所述线圈长度L的纵横比(L/Dc)为0.1以上且10.0以下即可。
若纵横比(L/Dc)小于0.1或超过10.0，则在配置金属多孔体用坯料时，根据位置及方向难以稳定地进行配置，难以制造具有所期望的方向性的金属多孔体。
作为本发明的金属多孔体用坯料的优选实施方式，在将{L×π×(Dc/2)2}设为占有体积Vc(mm3)、将[{π×(Dw/2)2}×(Dc-Dw)×π×N]设为坯料体积Vw(mm3)、将{1-(Vw/Vc)}×100设为所述金属多孔体用坯料的气孔率Q(％)时，所述气孔率Q为30.0％以上且99.9％以下即可。
当将金属多孔体用坯料的气孔率Q设定为小于30.0％时，线圈形状的内侧(线圈内径)小，难以制造具有足够的空隙的金属多孔体。若气孔率Q大于99.9％，则金属多孔体用坯料本身的强度低，在送料器等中的输送时有可能破损。
作为本发明的金属多孔体用坯料的优选实施方式，若将所述线圈长度L方向的每一卷的间隔设为间距P，则所述间距P与所述平均线径Dw的间距比率(P/Dw)为1以上且50以下即可。
若间距比率(P/Dw)小于1，则间距P小于平均线径Dw，线圈形状的口过于堵塞。因此，在将多个金属多孔体用坯料彼此组合时相互间的缠绕减少。从而，在制造金属多孔体时，金属多孔体用坯料彼此的结合部分少，强度低，因此形状的稳定性有可能降低。
若间距比率(P/Dw)超过50，则间距P过度扩开，其他金属多孔体用坯料的线圈形状容易进入金属多孔体用坯料的线圈形状之间，其与由金属多孔体用坯料的气孔率设想的金属多孔体的气孔率相差很大，气孔率的控制有可能变得不稳定。
作为本发明的金属多孔体用坯料的优选实施方式，所述线材的截面形状是角部为6个以下的多边形，所述角部的曲率半径(角R：角部的圆度)为0.1mm以下即可。
若在线材的截面形状中角部为6个以下，即线材的截面形状为具有六条边以下的形状，则线材中平坦面多，若角部的曲率半径为0.1mm以下，则平坦部分的面积大，因此能够增大金属多孔体用坯料彼此接触时的接触面积，从而能够增大金属多孔体中的各金属多孔体用坯料彼此的结合部分。从而，能够提高拉伸或压缩等金属多孔体的机械特性或导热率等热特性。
本发明的金属多孔体是组合多个所述金属多孔体用坯料并进行烧结而成。
在组合多个本发明的金属多孔体用坯料而制造的金属多孔体中，能够容易地进行方向性(各向同性、各向异性或梯度性)的控制。
根据本发明，能够提供通用性优异的金属多孔体用坯料，并且能够容易地进行金属多孔体的方向性(各向同性、各向异性或梯度性)的控制。
附图说明
图1为本发明的实施方式的金属多孔体用坯料的示意图。
图2为从轴向观察图1所示的金属多孔体用坯料的侧视图。
图3为沿图2所示的A-A线的金属多孔体用坯料的端面图。
图4为图1所示的线材的横向剖视图。
图5为说明重叠多个金属多孔体用坯料时所形成的间隙的示意图。
图6为说明金属多孔体用坯料的挠曲量的示意图。
图7为金属多孔体用坯料的照片。
图8为金属多孔体用坯料的横截面照片。
图9为说明组合多个图1所示的金属多孔体用坯料而构成的金属多孔体的示意图。
图10为说明其他实施方式的金属多孔体的示意图。
图11为说明其他实施方式的金属多孔体的示意图。
具体实施方式
以下，对本发明的实施方式进行说明。图1示出本发明的实施方式的金属多孔体用坯料10，图9示出使用金属多孔体用坯料10而制造出的金属多孔体101。如该图9的示意图所示，金属多孔体用坯料10通过组合多个而用于制造具有多个气孔的金属多孔体101。
[金属多孔体用坯料的结构]
如图1及图2的示意图所示，金属多孔体用坯料10是由金属材料构成的线状的线材11卷绕成螺旋状而成的线圈形状的小片。线材11由导热性良好且能够通过烧结而接合的金属材料构成，例如可以优选使用铝或铝合金。
构成金属多孔体用坯料10的线材11的截面形状(横截面)并不限于完整的圆形，例如图3及图4所示，也可以形成为三角形形状。如图4所示、线材11的截面形状是角部13为6个以下的多边形，优选外表面上的角部13的曲率半径R为0.1mm以下。若线材11的截面形状的角部13为6个以下，即线材11的截面形状为具有六条边以下的形状，则线材11中曲率半径2.5mm以上的平缓的曲面变大，因此能够增大金属多孔体用坯料10彼此接触时的接触面积，从而能够增大在制造金属多孔体101时各金属多孔体用坯料10彼此的结合部分。
本实施方式中的金属多孔体用坯料10并不是完整的线圈形状，而是形成为整体扭曲，但线材11的截面形状并不限于在总长上一概为相同的形状。因此，如图3所示，线材11的截面形状或其截面积S可以根据金属多孔体用坯料10的长度方向(轴向)的任意的位置而变化。
由于线材11的截面形状或截面积S根据金属多孔体用坯料10的测定部位而不同，因此在本实施方式中，根据规定位置处的线材11的截面积S计算出当量圆直径(具有与截面积S相同的面积的圆的直径)，将该值作为该位置处的线径。在线材11的评价中使用在金属多孔体用坯料10的任意的多个部位(例如10个部位)测定出的线径的平均值(平均线径Dw)。
线材11的平均线径Dw优选为0.05mm以上且2.00mm以下。若平均线径Dw为0.1mm以上，则容易形成线圈形状，金属多孔体用坯料10的生产率增高。因此，平均线径Dw更优选为0.1mm以上。若线材11的平均线径Dw小于0.05mm，则线材11细，金属多孔体用坯料10的线圈形状的制造难度增高，不适于批量生产。
若线材11的平均线径Dw超过2.00mm，则如图5中的示意图所示，在将多个金属多孔体用坯料10重叠配置时，金属多孔体用坯料10彼此接触时的间隙G趋于变大。因此，其与由金属多孔体用坯料10的气孔率Q(后述)设想的金属多孔体101的气孔率相差很大，气孔率的控制有可能变得不稳定。
如图1所示、由上述线材11构成的金属多孔体用坯料10具有多个线圈部12。若将线圈部12的数量(匝数)设为N，则各金属多孔体用坯料10中的匝数N设定为1以上且10以下。在图1中，金属多孔体用坯料10设定为线圈部12为2.5卷(N＝2.5)的长度。若匝数N小于1，则难以获得立体的线圈形状，在配置金属多孔体用坯料10时，难以确保足够的气孔直径或气孔率。若匝数N超过10，则线圈形状的制造难度增高，因此金属多孔体用坯料10的制造成本增高，不适于批量生产。
金属多孔体用坯料10的整体的线圈长度L(mm)优选为1mm以上且20mm以下。若线圈长度L小于1mm则过短，在用送料器等输送时难以稳定地维持金属多孔体用坯料10的姿势(位置及方向)来进行输送。另一方面，即使线圈长度L超过20mm，在输送时金属多孔体用坯料10的位置及方向也会变得不稳定，难以稳定地维持姿势进行输送。
由于难以将各线圈部12的外径D测定为圆的外径，因此将在与线圈部12的长度方向正交的方向上对大致1卷的线圈部12中配置于最外侧且180°对置的两个部位进行了测定时所获得的尺寸作为各线圈部12的线圈外径D。平均线圈外径Dc设为各线圈部12的外径D的总和除以匝数N的值。
金属多孔体用坯料10的平均线圈外径Dc(mm)优选设定为0.5mm以上且10.0mm以下。若平均线圈外径Dc小于0.5mm，则在对金属多孔体用坯料10进行处理时，难以用机械臂等保持，难以在任意的位置及方向上进行配置。若平均线圈外径Dc超过10.0mm，则在将各金属多孔体用坯料10排列配置时，金属多孔体用坯料10彼此接触时的间隙G趋于变大(参考图5)。因此，其与由金属多孔体用坯料10的气孔率Q设想的金属多孔体101的气孔率相差很大，气孔率的控制有可能变得不稳定。
如前所述，金属多孔体用坯料10形成为整体扭曲，因此各线圈部12的各线圈外径D在一端侧和另一端侧容易构成为不同的大小。但是，通过设为平均线圈外径Dc在上述范围0.5mm以上且10.0mm以下的金属多孔体用坯料10，能够将平均的线圈部12的形状形成为适于操作性或配置时的间隙G的管理的尺寸。
线圈部12不仅包含形成为严格的圆形的情况，椭圆或多边形形状等各种形状也包含于本发明的实施方式中。通过线圈部12的中心的轴向既有如图1所示的轴C那样设置为直线状的情况，也有成为圆弧状等弯曲的轴的情况。线圈部12的卷绕方向也有右向或左向等一概相同的情况，但方向也可以在线圈长度L方向的中途改变。
平均线圈外径Dc与线圈长度L的纵横比(L/Dc)优选设为0.1以上且10.0以下。若纵横比(L/Dc)小于0.1或超过10.0，则在配置金属多孔体用坯料10时，根据位置及方向难以稳定地进行配置。因此，难以制造具有所期望的方向性的金属多孔体101。
如图1及图3所示，若将金属多孔体用坯料10的线圈长度L方向上的每一卷的间隔设为间距P，则优选间距P与平均线径Dw的间距比率(P/Dw)成为1以上且50以下。间距P在每个线圈部12中不同的情况较多，但优选各个线圈部12中的间距比率(P/Dw)为1以上且50以下。
若间距比率(P/Dw)小于1，则间距P小于平均线径Dw，金属多孔体用坯料10的线圈形状的口过于堵塞。因此，在将多个金属多孔体用坯料10彼此组合时相互间的缠绕减少。从而，在制造金属多孔体101时，金属多孔体用坯料10彼此的结合部分减少，强度变低，因此形状的稳定性有可能降低。
若间距比率(P/Dw)超过50，则间距P过度扩开，其他金属多孔体用坯料10的线圈形状容易进入金属多孔体用坯料10的线圈形状之间。因此，其与由金属多孔体用坯料10的气孔率设想的金属多孔体101的气孔率相差很大，气孔率的控制有可能变得不稳定。
如图6所示，在金属多孔体用坯料10中，若使线圈长度L方向的一端14a悬臂时另一端14b因自重而挠曲的量设为挠曲量δ(mm)，则线圈长度L与挠曲量δ的挠曲比率(δ/L)优选为0.20以下。若挠曲比率(δ/L)超过0.20(20％)，则在用机械臂等操作时容易变形。
如下求出多孔质体用坯料10的气孔率Q。首先，将金属多孔体用坯料10的线圈长度设为L，将线圈匝数设为N，将平均线圈外径设为Dc，将线材11的平均线径设为Dw而将金属多孔体用坯料10的占有体积Vc(mm3)及坯料体积Vw(mm3)计算为
Vc＝L×π×(Dc/2)2
Vw＝{π×(Dw/2)2}×(Dc-Dw)×π×N。
根据如此计算出的占有体积Vc及坯料体积Vw，将多孔质体用坯料10的气孔率Q计算为
Q＝(1-Vw/Vc)×100。
金属多孔体用坯料10的气孔率Q优选成为30.0％以上且99.9％以下。
当将金属多孔体用坯料10的气孔率Q设定为小于30.0％时，线圈形状的内侧(线圈内径)变小。因此，难以制造具有足够的空隙的金属多孔体101。若气孔率Q大于99.9％，则金属多孔体用坯料10的强度降低，在送料器等中的输送时有可能破损。
构成金属多孔体用坯料10的线材11能够使用钢丝线材或通过使用铣床等的切削加工而形成的切削片。钢丝线材可以使用拉拔模等形成除圆形以外的截面形状。
在图7及图8中示出由切削片构成的金属多孔体用坯料10的照片。图7表示金属多孔体用坯料10整体，图8表示截面形状。由切削片构成的金属多孔体用坯料10能够根据切削工具的切削刃的形状、尤其切削刃中的后刀面的形状、或工件材料的切削特性、切削条件等确定线材11的截面形状(横截面)来形成。但是，其截面形状并不是固定的，而是不定形。
如该金属多孔体用坯料10那样，线材11的截面形状并不限于进行精密加工而获得的圆形等形状，也可以是具有多个角部13的不定形。此时，关于线材11的截面，各角部13之间的面除了可以由平面、弯曲面构成以外，还可以由具有轻微的凹凸的曲面等构成，在整体上成为具有6个以下的角部13的多边形。
[金属多孔体的结构]
接着，对由如此构成的金属多孔体用坯料10构成的金属多孔体101(图9)进行说明。如图9所示，金属多孔体101是组合多个金属多孔体用坯料10并进行烧结而成。
为了制造如图9所示的金属多孔体101，例如当金属多孔体用坯料10为铝时，使用模具(省略图示)等将多个金属多孔体用坯料10的线圈长度L方向(轴向)对齐而以相同的姿势排列成一排，并且将多个列并列(平行)地配置于一个平面。也可以在高度方向上立体地重叠多个列。
此时，由于金属多孔体用坯料10形成为线圈形状，因此容易进行处理。因此，能够使用送料器或机械臂等在任意的位置及方向上配置并层叠及填充多个金属多孔体用坯料10而无需考虑任何细节。从而，能够容易地控制模具内的金属多孔体用坯料10的分布。
虽然省略图示，但具体而言，能够通过使用零件送料器比较容易地输送各金属多孔体用坯料10。由于金属多孔体用坯料10形成为线圈形状，因此担心多个金属多孔体用坯料10彼此的缠结等，但能够使通常的解开弹簧(spring)的装置通过而容易地取出各个坯料。
在零件送料器中，沿着圆周状的输送路输送金属多孔体用坯料10，在该输送中，金属多孔体用坯料10在规定方向上整齐排列。从而，通过将从零件送料器供给的金属多孔体用坯料10排列成直线状并排成一列地保管，能够将金属多孔体用坯料10的姿势保持为固定，能够容易地对金属多孔体用坯料10进行处理。
如前所述，在使用送料器或机械臂等将金属多孔体用坯料10填充于模具内之后，将填充于该模具内的各金属多孔体用坯料10例如在非活性气氛中在600℃～660℃的温度下加热0.5分钟～60分钟。由此，使各金属多孔体用坯料10的相互间的接触点烧结，制造出金属多孔体用坯料10彼此经由烧结部(冶金的接合部)接合成一体的金属多孔体101。
各金属多孔体用坯料10也可以经由钎料等接合材料进行接合。当金属多孔体用坯料10由铝或铝合金、铜或铜合金等烧结性良好的金属材料构成时，无需使用辅助金属多孔体用坯料10彼此的烧结的添加物便能够燃烧。为了进一步提高烧结性，可以利用粘合剂使镁或硅粉末附着。在本发明的实施方式中，将烧结部和钎焊部等包括在内而称为冶金的接合部。
在如此构成的金属多孔体101中，由于在线圈长度L方向上对齐姿势而配置多个金属多孔体用坯料10，因此构成在线圈长度L方向上具有方向性的气孔。通过组合多个形成为线圈形状的金属多孔体用坯料10，能够容易地制造具有各向异性(方向性)的金属多孔体101。仅通过改变构成金属多孔体101的金属多孔体用坯料10的线材11的平均线径Dw等，便能够自如地控制气孔率的大小等，因此产品设计的自由度高。
在金属多孔体101中，由于各金属多孔体用坯料10经由烧结部接合，因此其接合界面处的热阻小，可顺畅地进行各金属多孔体用坯料10彼此的热传递。由于在形成为线圈形状的各金属多孔体用坯料10的内侧设置有空隙(气孔)，因此能够使热介质通过该空隙或使液体含浸于该空隙中。通过组合多个形成为线圈形状的金属多孔体用坯料10，能够控制金属多孔体101的气孔率、孔径、力学特性、热特性、吸声特性、流体通过特性及液体含浸性等。
在上述实施方式中，以具有各向异性(方向性)的金属多孔体101为例子进行了说明，但例如图10所示，通过在不同的方向配置并组合金属多孔体用坯料10，还能够容易地构成具有各向同性的(无方向性的)金属多孔体102。如图11所示，通过组合线圈形状的金属多孔体用坯料10，还容易地构成在流体的流通方向上具有梯度性的金属多孔体103。在图11所示的金属多孔体103中，通过随着朝向附图下方而将各金属多孔体用坯料10的线圈的轴从横向配置成纵向来赋予梯度性。
本发明并不限定于上述实施方式，在不脱离本发明的宗旨的范围内可以施加各种变更。
实施例
作为本发明的实施例，制作出(1)使用由铝制的钢丝线材构成的金属多孔体用坯料的金属多孔体的试样(No.1～12)和(2)使用通过切削加工而形成的铝制的金属多孔体用坯料的金属多孔体的试样(No.13～15)。各个金属多孔体用坯料及金属多孔体的尺寸等条件如表1及表2所示。
各金属多孔体通过在纵向和横向上交替地配置金属多孔体用坯料的线圈的轴向(参考图10)而赋予各向同性，并以长度50mm×宽度50mm×高度30mm的尺寸形成。试样No.1～12的由钢丝线材构成的金属多孔体用坯料(线材)的截面形状(横截面)为圆形，试样No.13～15的通过切削加工而形成的金属多孔体用坯料(线材)的截面形状为三角形。
[表1]
Figure BDA0002662498580000101
[表2]
Figure BDA0002662498580000102
如表1及表2所示，通过组合形成为线圈形状的金属多孔体用坯料，能够形成具有任意的气孔率的金属多孔体。
接着，使用试样No.13的金属多孔体用坯料制作出气孔的方向性得到了控制的金属多孔体的试样No.21～23。No.21～23的金属多孔体均以长度38mm×宽度55mm×高度6mm的尺寸、气孔率90％形成。
在试样No.21的金属多孔体中，与横(55mm)向平行地配置金属多孔体用坯料的线圈的轴向(线圈长度L方向)而对金属多孔体赋予了横向的方向性。在试样No.22的金属多孔体中，与纵(38mm)向平行地配置金属多孔体用坯料的线圈的轴向(线圈长度L方向)而对金属多孔体赋予了横向的纵向性。在No.23的金属多孔体中，在纵向和横向上交替配置金属多孔体用坯料的线圈的轴向(参考图10)而对金属多孔体赋予了各向同性。
对于这些试样No.21～23的金属多孔体，测定了使水从38mm×6mm的一端面向另一端面(横向)流动时的压力损失。将从一端面输入的水的流量设定为2.1(m/s)或4.3(m/s)并实施了压力损失的测定。测定输入侧的一端面的压力与输出侧的另一端面的压力的压力差，将其作为压力损失(kPa)。将结果示于表3。
[表3]
Figure BDA0002662498580000111
从表3的结果可知，在No.21中，将金属多孔体用坯料的轴向配置成与水的流动相同的朝向(横向)，因此在3个当中压力损失最小。在No.22中，将金属多孔体用坯料的轴向配置成与水的流动正交的朝向(纵向)，因此在3个当中压力损失最大。在No.23中，将纵向和横向混合而随机配置金属多孔体用坯料的轴向，因此压力损失成为No.21与No.23之间的值。由这些结果可知，通过使用多个金属多孔体用坯料并改变各自的排列而进行组合，能够形成取向(流体流通的方向性)不同的金属多孔体。
产业上的可利用性
能够提供通用性优异的金属多孔体用坯料，并且能够容易地控制金属多孔体的方向性(各向同性、各向异性或梯度性)。
符号说明
10-金属多孔体用坯料，11-线材，12-线圈部，13-角部，14a-一端，14b-另一端，101、102、103-金属多孔体，G-间隙，R-曲率半径，S-截面积，δ-挠曲量。

Claims (8)

1.一种金属多孔体用坯料，其特征在于，
所述金属多孔体用坯料是构成具有多个气孔的金属多孔体的金属多孔体用坯料，并且是卷绕成螺旋状的线圈形状的线材。
2.根据权利要求1所述的金属多孔体用坯料，其特征在于，
所述线材的平均线径Dw为0.05mm以上且2.00mm以下，
所述线圈形状的平均线圈外径Dc为0.5mm以上且10.0mm以下，线圈长度L为1mm以上且20mm以下，线圈匝数N为1以上且10以下。
3.根据权利要求2所述的金属多孔体用坯料，其特征在于，
使沿着所述线圈长度L的方向的一端悬臂时，若将由自重引起的另一端的挠曲量设为δ，则所述线圈长度L与所述挠曲量δ的挠曲比率δ/L为0.20以下。
4.根据权利要求2或3所述的金属多孔体用坯料，其特征在于，
所述平均线圈外径Dc与所述线圈长度L的纵横比L/Dc为0.1以上且10.0以下。
5.根据权利要求2至4中任一项所述的金属多孔体用坯料，其特征在于，
在将{L×π×(Dc/2)2}设为占有体积Vc、
将[{π×(Dw/2)2}×(Dc-Dw)×π×N]设为坯料体积Vw、
将{1-(Vw/Vc)}×100设为所述金属多孔体用坯料的气孔率Q％时，
所述气孔率Q为30.0％以上且99.9％以下，
其中，Vc和Vw的单位为mm3。
6.根据权利要求2至5中任一项所述的金属多孔体用坯料，其特征在于，
若将所述线圈长度L方向的每一卷的间隔设为间距P，则所述间距P与所述平均线径Dw的间距比率即P/Dw为1以上且50以下。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的金属多孔体用坯料，其特征在于，
所述线材的截面形状是角部为6个以下的多边形，所述角部的曲率半径为0.1mm以下。
8.一种金属多孔体，其特征在于，
所述金属多孔体是组合多个权利要求1至7中任一项所述的所述金属多孔体用坯料并进行烧结而成。
CN201980016767.4A 2018-03-23 2019-01-16 金属多孔体用坯料及金属多孔体 Pending CN111801188A (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2018-056167 2018-03-23
JP2018056167A JP7010105B2 (ja) 2018-03-23 2018-03-23 金属多孔体
PCT/JP2019/001073 WO2019181157A1 (ja) 2018-03-23 2019-01-16 金属多孔体用素材及び金属多孔体

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN111801188A true CN111801188A (zh) 2020-10-20

Family

ID=67987069

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201980016767.4A Pending CN111801188A (zh) 2018-03-23 2019-01-16 金属多孔体用坯料及金属多孔体

Country Status (5)

Country Link
US (1) US11590570B2 (zh)
EP (1) EP3769868A4 (zh)
JP (1) JP7010105B2 (zh)
CN (1) CN111801188A (zh)
WO (1) WO2019181157A1 (zh)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9994715B2 (en) 2016-02-16 2018-06-12 Sila Nanotechnologies Inc. Formation and modifications of ceramic nanowires and their use in functional materials

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3421658A1 (de) * 1984-06-09 1985-12-12 Friedrich 8000 München Unterreithmeier Koerper aus hochporoesem sintermaterial
JP2005031463A (ja) * 2003-07-07 2005-02-03 Watanabe Shoji:Kk 防音材
CN101020084A (zh) * 2007-03-15 2007-08-22 上海交通大学 生物陶瓷涂层钛丝烧结多孔钛人工骨的制备方法
US20090088039A1 (en) * 2006-02-20 2009-04-02 Thomas Freser-Wolzenburg Process for Producing a Sound-Insulation Part
JP2011015959A (ja) * 2009-06-10 2011-01-27 Hi-Lex Corporation スキャフォールド材料およびそれを用いた三次元構造体
CN103200902A (zh) * 2010-11-10 2013-07-10 三菱综合材料株式会社 多孔植入体材料

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB1263467A (en) * 1968-05-01 1972-02-09 Darchem Engineering Ltd Improvements in and relating to porous metal structures
JP2003105407A (ja) 2001-10-01 2003-04-09 Nissan Motor Co Ltd 多孔質エネルギ吸収部材および車体骨格用メンバ
JP4565155B2 (ja) 2005-04-28 2010-10-20 独立行政法人産業技術総合研究所 多孔質金属又は多孔質セラミックス用粘土組成物、それを用いた多孔質金属又は多孔質セラミックスの製造方法
JP5418885B2 (ja) 2009-03-30 2014-02-19 日本精線株式会社 高温用ステンレス鋼繊維焼結成形体、及び該成形体によるスターリング機関の熱再生器
JP6394339B2 (ja) 2014-12-08 2018-09-26 新日鐵住金株式会社 金属切削屑の油分分離方法および油分分離装置
JP2018056167A (ja) 2016-09-26 2018-04-05 ルネサスエレクトロニクス株式会社 半導体装置
JP7098954B2 (ja) 2018-02-21 2022-07-12 三菱マテリアル株式会社 ヒートシンク

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3421658A1 (de) * 1984-06-09 1985-12-12 Friedrich 8000 München Unterreithmeier Koerper aus hochporoesem sintermaterial
JP2005031463A (ja) * 2003-07-07 2005-02-03 Watanabe Shoji:Kk 防音材
US20090088039A1 (en) * 2006-02-20 2009-04-02 Thomas Freser-Wolzenburg Process for Producing a Sound-Insulation Part
CN101020084A (zh) * 2007-03-15 2007-08-22 上海交通大学 生物陶瓷涂层钛丝烧结多孔钛人工骨的制备方法
JP2011015959A (ja) * 2009-06-10 2011-01-27 Hi-Lex Corporation スキャフォールド材料およびそれを用いた三次元構造体
CN103200902A (zh) * 2010-11-10 2013-07-10 三菱综合材料株式会社 多孔植入体材料

Also Published As

Publication number Publication date
EP3769868A4 (en) 2021-10-06
US11590570B2 (en) 2023-02-28
WO2019181157A1 (ja) 2019-09-26
EP3769868A1 (en) 2021-01-27
US20210023623A1 (en) 2021-01-28
JP2019167580A (ja) 2019-10-03
JP7010105B2 (ja) 2022-01-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP3612765A1 (en) Apparatus for isotropic shell structure unit cells for structural lightweighting
KR101645735B1 (ko) 소결 섬유 필터
JP2019218261A (ja) セラミックス格子体
JP2011520740A (ja) 焼結多孔性構造物及びその製法
JP6778509B2 (ja) ワイヤーソー装置及びこの装置を用いた粉末成形体の切り出し方法
CN111801188A (zh) 金属多孔体用坯料及金属多孔体
TWI670166B (zh) 具備梯度變化孔隙之孔質材料的積層式製造方法
EP3210698A1 (en) Copper porous sintered body, copper porous composite member, method for manufacturing copper porous sintered body, and method for manufacturing copper porous composite member
EP3023723A1 (en) Raw setter, and firing method of honeycomb formed body
WO2006098433A1 (ja) ハニカム構造体成形用口金の製造方法及びハニカム構造体成形用口金
KR20180018494A (ko) 동 다공질체, 및, 동 다공질 복합 부재
KR20180016985A (ko) 동 다공질체, 동 다공질 복합 부재, 동 다공질체의 제조 방법, 및, 동 다공질 복합 부재의 제조 방법
KR20190108103A (ko) 구리 다공질체, 구리 다공질 복합 부재, 구리 다공질체의 제조 방법, 및 구리 다공질 복합 부재의 제조 방법
KR102518921B1 (ko) 펠릿 제조 방법, 펠릿, 촉매 충전물, 및 정적 혼합기
CN106808164B (zh) 拉口铜管的制造方法
KR20180051768A (ko) 미세기공을 갖는 다공성 금속 멤브레인의 제조방법
EP3758056A1 (en) Heat sink
JP7092835B2 (ja) モリブデンメッシュ
KR20140137614A (ko) 분말사출성형 방법
Asavavisithchai et al. Fabrication of open-cell silver foams using disaccharide as space holders
KR101947423B1 (ko) 대유량용 다공성 금속 멤브레인의 제조방법
CN115945700B (zh) 一种利用各向异性成形复杂构件的复合增材制造方法
KR100904646B1 (ko) 텅스텐 중합금 튜브의 제조방법
KR101745929B1 (ko) 금속제 다공체의 제조 방법 및 금속제 다공체
CN219656615U (zh) 一种陶瓷管材的烧结舟

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
AD01 Patent right deemed abandoned

Effective date of abandoning: 20230915

AD01 Patent right deemed abandoned