CN111886092B

CN111886092B - 钛基多孔体及其制造方法

Info

Publication number: CN111886092B
Application number: CN201880090535.9A
Authority: CN
Inventors: 早川昌志; 津曲昭吾
Original assignee: Toho Titanium Co Ltd
Current assignee: Toho Titanium Co Ltd
Priority date: 2018-03-19
Filing date: 2018-03-19
Publication date: 2022-10-18
Anticipated expiration: 2038-03-19
Also published as: WO2019180797A1; CN111886092A; KR20200106970A; EP3718664A4; US20210066723A1; US11502305B2; EP3718664A1; EP3718664B1

Abstract

提供一种钛基多孔体，该钛基多孔体具有较高的空隙率以保证作为电极和过滤器实际使用所需要的透气性和透水性，具有较大的比表面积以保证导电性以及与反应溶液或反应气体的足够的反应位点，从而显示出优异的反应效率，并且由于不使用有机物，所以含有较少的污染物。将平均粒径为10～50μm的不规则形钛基粉末不使用粘合剂在干燥体系中填充至厚度为4.0×10^‑1～1.6mm，在800～1100℃下烧结，获得具有特定的空隙率和高比表面积的钛基多孔体。

Description

钛基多孔体及其制造方法

技术领域

本发明涉及一种用钛基粉末作为原料制造的钛基多孔体，该多孔体用于二次电池或燃料电池的电极或过滤器等中，并且还涉及一种制造该多孔体的方法。

背景技术

最近，钛基多孔体被考虑用在二次电池的电极和燃料电池的电极中。希望有一种方法用于制造具有高空隙率和电导率的钛基多孔体，这些是电池电极所需的特性。

以往，已知一种方法，其中烧结钛纤维以制造具有高空隙率的钛基多孔体(例如，参照专利文献1)。然而，通过烧结纤维制造的钛基多孔体虽然具有70～90％的高空隙率，但其比表面积小，且纤维相互烧结的面积小。因此，此类钛基多孔体存在电导率低的问题。例如，当此类钛基多孔体在其上承载催化剂并用作载体使气体或液体在钛基多孔体的表面附近进行反应时，这样的小比表面积导致由于钛基多孔体与反应溶液或反应气体之间的反应位点减少因而降低了反应效率的问题。

此外，已知一种方法，其中将糊状粘合剂混炼入钛粉中，然后将其烧结，以制造具有通孔并能使液体物质从一侧流到另一侧的钛基多孔体(例如，参照专利文献2)。然而，在混炼粘合剂后再进行烧结的方法中，制造步骤复杂，烧结体中的碳含量可能增加。此外，空隙率低至10～50％，这导致透气性和透水性恶化的问题。

此外，已知一种钛基多孔体，其不使用糊状物，通过烧结气体雾化的钛粉制造(例如，参照专利文献3)。然而，由于使用了具有高体积密度的钛粉，因此不能制造出空隙率为55％或以上的钛基多孔体，并且因此，存在透气性和透水性恶化的问题。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：JP-A-2012-172179

专利文献2：JP-A-2011-99146

专利文献3：JP-A-2004-68112

发明内容

发明所要解决的技术问题

本发明是鉴于上述情况而提出的。本发明所要解决的问题在于，提供一种钛基多孔体，该钛基多孔体具有较高的比表面积以显示出优异的反应效率，并且具有高空隙率以保证透气性和透水性。

解决问题所采用的技术手段

为解决上述问题，本发明人经过深入研究，完成了以下发明。

[1]一种片状钛基多孔体，其特征为，比表面积为4.5×10^-2～1.5×10^-1m²/g，空隙率为50～70％，厚度为4.0×10^-1～1.6mm，至少一个表面的表面粗糙度为8.0μm以下。

[2]一种制造片状钛基多孔体的方法，其特征为，将平均粒径为10～50μm、D90不到75μm、平均圆度为0.50～0.90的不规则形钛基粉末在干燥体系中不加压地置于定位器上，在800～1100℃下烧结不规则形钛基粉末。

[3]如[2]所述的制造片状钛基多孔体的方法，其特征为，定位器的材料为石英。

[4]一种电极，包含如[1]所述的片状钛基多孔体。

发明效果

本发明通过控制钛基多孔体的比表面积和空隙率，可以提供一种钛基多孔体，该钛基多孔体可以在保持实际使用所需的弯曲强度的同时，保持良好的导电性、透气性和透水性。

具体实施方式

下面将详细介绍本发明的具体实施方式。

<比表面积、空隙率、表面粗糙度>

本发明的钛基多孔体的比表面积为4.5×10^-2～1.5×10^-1m²/g，空隙率为50～70％，一个表面的表面粗糙度为8.0μm以下。

首先，钛基多孔体优选比表面积为5.0×10^-2～1.3×10^-1m²/g且空隙率为55～68％，更优选比表面积为7.0×10^-2～1.1×10^-1m²/g且空隙率为60～66％。通过将数值设定在上述范围内，可以在保持实际使用所需的弯曲强度的同时，保持良好的导电性、透气性和透水性。本发明的比表面积是由根据JIS Z8831:2013的BET法所测定的。使用氪作为测量气体。

其次，至少一个表面的表面粗糙度为8.0μm以下。表面粗糙度的下限不受限制，但优选为0.1μm以上。本发明中的表面粗糙度是根据JIS B0601-2001测定的算术平均粗糙度Ra。

此外，本发明中的空隙率是指钛基多孔体的单位体积的空隙比率，以百分比表示。空隙率可以基于钛基多孔体的体积V(cm³)、钛基多孔体的质量M(g)和钛基材料的真密度D(g/cm³)(例如，在纯钛的情况下，真密度为4.51g/cm³)，按照下列公式计算。

空隙率(％)＝((1-M/V)/D)×100 (A)

<碳浓度>

本发明的钛基多孔体的碳浓度为0.05重量％以下，优选0.03重量％以下。由于多孔体中如此的低碳浓度，本发明的钛基多孔体有利地摆脱了由于杂质污染的影响而可能引起的强度降低和电阻增加。

<厚度>

本发明的钛基多孔体的厚度为4.0×10^-1～1.6mm。厚度更优选为4.0×10^-1～1.0mm，进一步优选为4.0×10^-1～6.0×10^-1mm。在此范围内，可以在保持实际使用所需的弯曲强度的同时，减小最终产品的尺寸。当钛基多孔体的厚度不到4.0×10^-1mm时，钛基多孔体中空隙的均匀性降低，导致钛基多孔体的弯曲强度降低。当钛基多孔体的厚度比1.6mm更厚时，该多孔体难以用于越来越小型化的二次电池中。

<材料>

本发明的钛基多孔体由纯钛、钛合金、涂覆有氮化钛或硅化钛的纯钛或钛合金、或其组合的复合材料等构成。纯钛是由金属钛和其他不可避免的杂质所构成的钛。钛合金是钛和任何金属(例如Fe、Sn、Cr、Al、V、Mn、Zr或Mo等)的合金，其具体例包括：Ti-6-4(Ti-6Al-4V)、Ti-5Al-2.5Sn、Ti-8-1-1(Ti-8Al-1Mo-1V)、Ti-6-2-4-2(Ti-6Al-2Sn-4Zr-2Mo-0.1Si)、Ti-6-6-2(Ti-6Al-6V-2Sn-0.7Fe-0.7Cu)、Ti-6-2-4-6(Ti-6Al-2Sn-4Zr-6Mo)、SP700(Ti-4.5Al-3V-2Fe-2Mo)、Ti-17(Ti-5Al-2Sn-2Zr-4Mo-4Cr)、β-CEZ(Ti-5Al-2Sn-4Zr-4Mo-2Cr-1Fe)、TIMETAL 555、Ti-5553(Ti-5Al-5Mo-5V-3Cr-0.5Fe)、TIMETAL 21S(Ti-15Mo-2.7Nb-3Al-0.2Si)、TIMETAL LCB(Ti-4.5Fe-6.8Mo-1.5Al)、10-2-3(Ti-10V-2Fe-3Al)、Beta C(Ti-3Al-8V-6Cr-4Mo-4Cr)、Ti-8823(Ti-8Mo-8V-2Fe-3Al)、15-3(Ti-15V-3Cr-3Al-3Sn)、Beta III(Ti-11.5Mo-6Zr-4.5Sn)和Ti-13V-11Cr-3Al。

特别地，由于在电极中使用时可以降低电阻，因此优选由纯钛、涂覆有氮化钛或硅化钛的纯钛、或其组合的复合材料构成的钛基多孔体，进一步优选由纯钛构成的钛基多孔体。

<钛基多孔体的制造方法>

<钛粉末的性质>

用于制造本发明的钛基多孔体的钛基粉末是一种不规则形钛基粉末，其(1)平均粒径(D50，按体积计)为10～50μm，(2)D90不到75μm，(3)平均圆度为0.50～0.90。这些特性将在下面描述。

(1)平均粒径(D50)

当平均粒径比50μm更大时，烧结体的比表面积不到4.5×10^-2m²/g。另一方面，当平均粒径不到10μm时，钛基粉末难以处理。这里使用的平均粒径是指通过激光衍射散射法得到的粒径分布(按体积计)的粒径D50(中值粒径)。

(2)D90

优选粒径分布(按体积计)的粒径D90不到75μm的不规则形钛基粉末。在D90不到75μm的情况下，可以制造高强度的烧结体。

此外，钛基多孔体的表面粗糙度取决于粒径D90，D90越小，表面粗糙度越低，钛基多孔体的强度越高。D90指的是通过激光衍射散射法测量粒径分布时，体积分布的积分值达90％时所对应的粒径。

(3)平均圆度为0.50～0.90的不规则形钛基粉末

不规则形钛基粉末是指含有不具有完美球形或完美球类形状且平均圆度为0.50～0.90的初级粒子的钛基粉末。不规则形钛基粉末的例子包括由HDH法制造的钛基粉末和用研磨法制造的钛基粉末，以及为其共混物的钛基粉末。通过上述制造方法获得的钛基粉末的形状是不规则的、非球形的。当使用初级粒子平均圆度比0.90更大的钛基粉末时，片状钛基多孔体的比表面积不到4.5×10^-2m²/g并且空隙率不到50％。

本文所述的圆度定义如下：当用电子显微镜或原子显微镜测量粒子的投影面积的周向长度(A)，并取面积与投影面积相同的圆的周向长度为(B)时，计算B/A作为圆度。此外，平均圆度例如如以下获得：使粒子与载液一起流过单元，用CCD照相机拍摄大量粒子的图像，在1000～1500个粒子的图像中测量每个粒子的投影面积的周向长度(A)和面积与投影面积相同的圆的周向长度(B)以计算圆度，计算出粒子的平均圆度作为粒子的圆度。粒子的形状离完美球形越近，圆度值就越大，并且具有完美球形的粒子的圆度为1。相反，粒子的形状离完美球形越远，圆度就越小。

本发明中所使用的钛基粉末是纯钛粉末、钛合金粉末、氢化的纯钛粉末或钛合金粉末、或涂覆有氮化钛或硅化钛的纯钛粉末或钛合金粉末。纯钛粉末是由金属钛和其他不可避免的杂质所构成的钛粉末。钛合金粉末的钛合金也可以适用上述相同的例子。特别地，优选纯钛粉末、氢化的纯钛粉末、涂覆有氮化钛或硅化钛的纯钛粉末、或其组合的复合材料，特别优选纯钛粉末。

本发明的制造钛基多孔体的方法中，将平均粒径为10～50μm、D90不到75μm、平均圆度为0.50～0.90的不规则形钛基粉末在干燥体系中不加压地置于定位器上。由于粉体与仅有自重的情况相比被更密实地填充，所以难以制造出空隙率比70％更大的钛基多孔体。

定位器可以由几乎不与钛基多孔体发生反应的任何材料制成，例如石英或BN。关于形状，可以使用平面板形定位器或设有扩孔的平面板形定位器，特别优选设有扩孔的平面板形定位器。本文所使用的扩孔，是指具有在其周围有边缘且不贯穿板的孔的部分，或者是被分隔件所包围的部分。扩孔的底部可以是平的，并且扩孔的形状更优选与最终产品的形状相同。

当使用平面板形定位器时，钛基不规则形粉末的放置方法包括以下(1)和(2)等。

(1)将不规则形钛基粉末从定位器上方自然落下以将粉末置于定位器上的方法；以及

(2)在定位器上放置产品尺寸的框架状粉末填充用夹具，从定位器上方自然落下不规则形钛基粉末，并且在不对不规则形钛基粉末加压的情况下，用不规则形钛基粉末将粉末填充用夹具刚好充满的方法。

当使用设有扩孔的定位器时，存在

(3)将钛基不规则形粉末通过自然落下的方式放入扩孔中，在不对钛基不规则形粉末加压的情况下，用板状夹具将扩孔上溢出粉末抹平的方法。

特别地，优选(2)和(3)的方法，因为留在夹具中或扩孔中的粉末本身定义了产品的尺寸。

在其上放置钛基不规则形粉末的部位(定位器的表面或扩孔的底面)优选具有为1.5μm以下的表面粗糙度。在此范围内，片状钛基多孔体的至少一个表面的表面粗糙度可以为8.0μm以下。

<钛基粉末的放置>

通过在不施加压力(不加压)的情况下放置钛基粉末，钛基粉末内部的桥接以自然状态发生，并且可以获得空隙率为50～70％的钛基多孔体的烧结体。本文所使用的“不加压”是指不刻意地对填充后的钛粉末的表面施加任何应力的状态，在粉末填充过程中对钛粉末的表面施加的应力只有与在与定位器平行方向上将粉末抹平有关的应力。此外，本文中所使用的“桥接”是指由粉末形成拱形空隙。

此外，用钛基粉末进行填充优选在干燥体系中进行。在干燥体系中用粉末填充可以导致在自然状态下粉末内的桥接，以提供具有高空隙率的烧结体。本文所使用的“在干燥体系中”是指不刻意地将粉末与水或有机溶剂混合的状态。当在湿体系中填充钛基粉末时，钛基粉末受流体的阻力而各向异性地堆积，难以达到高空隙率。另外，当使用有机溶剂时，碳浓度变得高达0.1％重量以上，并且由于受到杂质的污染，钛基多孔体的烧结体的强度可能会降低，电阻可能会增加。

<钛基粉末的烧结>

将所得到的钛基粉末堆积体在800～1100℃下进行烧结。如果使用石英定位器，则优选在800～1000℃下进行烧结。通过在此范围内的温度下进行烧结，可以制造出具有实际使用所需强度且表面光滑的烧结体。烧结的时间优选1～3小时。

当将氢化的纯钛粉末或钛合金粉末用作不规则形钛基粉末原料时，可以提出一种方法，其中，在烧结步骤之前，将粉末暂时在400～600℃下保持，以进行用于消除粉末中所含有的氢的脱氢步骤，从而制造出具有更高弯曲强度的与HDH粉末用作原料所制造的多孔体相当的多孔体。

<钛基粉末制造方法总结>

如上所述，可以使用具有特定平均粒径和形状的钛基粉末，并在特定条件下进行成形和煅烧，从而获得本发明的片状钛基多孔体。

例如，随着钛基粉末的平均粒径增大，片状钛基多孔体的比表面积减小且空隙率增大。此外，随着钛基粉末的圆度增加，片状钛基多孔体的空隙率减小。钛基粉末的圆度相对于片状钛基多孔体的比表面积的趋势，呈现出在某一数值上具有峰值的变化。随着烧结温度升高，片状钛基多孔体的比表面积和空隙率降低。通过控制这些参数，可以调整片状钛基多孔体的比表面积和空隙率。

片状钛基多孔体的厚度可以通过所放置的钛基不规则形粉末的厚度、夹具的高度或扩孔的深度来调整。此外，片状钛基多孔体的一个表面的表面粗糙度可以通过其上放置有钛基粉末的夹具或扩孔底面的表面粗糙度来调整。

实施例

下面将就实施例和比较例对本发明进行更具体的描述，但本发明不限于实施例。

实施例中所使用的设备和条件如下所示。

1.原料钛基粉末

1)制造方法：氢化脱氢法

2)平均粒径和粒径分布的测定方法：根据JIS Z 8825:2013，使用LMS-350(Seishin企业株式会社制造)进行测定。根据所获得的粒径分布(按体积计)，得到体积分布中积分值为50％和90％所对应的粒径D50和D90。

3)平均圆度的测量方法：使用Seishin企业株式会社制造的PITA3进行测量。具体地，使粒子与载液一起流过单元，用CCD相机拍摄大量粒子的图像。从每个粒子图像中，测量粒子的投影面积的周向长度(A)和面积与投影面积相同的圆的周向长度(B)，并且根据投影区域的周向长度(A)和面积与投影面积相同的圆的周向长度(B)，计算B/A作为圆度。对每1000～1500个颗粒分别测量圆度，取其平均值作为平均圆度。

2.烧结条件

1)定位器：带扩孔的石英定位器(扩孔尺寸：60×60×0.5tmm，扩孔底面的表面粗糙度：0.76μm)

2)真空度：3.0×10^-3Pa

3)升温速度：15℃/min

4)终点温度：900℃(保留时间：1小时)

5)冷却方法：炉内从900℃冷却至100℃。

3.分析方法

1)空隙率：按上式(A)计算。

2)比表面积：使用ASAP 2460(麦克默瑞提克(Micromeritics)公司制造)，用按照JIS Z 8831:2013的BET法进行测量。

吸附气体：氪，预处理条件：N₂流动法(120℃×1小时)，测量温度：-196℃。

3)电导率：使用MCP-T610(三菱化学公司制造)按照JIS K 7194测定。

4)表面粗糙度：使用Surftest SJ-310(三丰公司制造)按照JIS B 0601-2001测量。

5)弯曲强度：使用5582型万能试验机(英斯特朗(Instron)公司制造)按照JIS Z248测量。在柱塞直径为5mm、支撑件为3R边缘、外部支点间距为40mm、测试速度为4mm/min的测试条件下，根据测得的最大载荷(N)进行评价。

6)碳浓度的测量方法：用堀场株式会社生产的EMIA-920V2，燃烧后用红外吸收法测定。将0.5g样品、金属锡和金属钨放入氧化铝坩埚中，在氧气流下用高频电流加热燃烧，用红外线检测并定量所产生的CO₂，从而测定样品中的碳浓度。

A.原料粉末(不规则形钛基粉末)性能的影响。

根据本发明的片状钛基多孔体的制造方法中，将具有特定粒径分布和圆度的不规则形钛基粉末用作原料粉末。改变粒径分布和圆度以研究其影响。

[实施例1]

将平均粒径(D50)为30μm(D90:47μm)、平均圆度为0.78的HDH钛粉末填充到带扩孔的石英定位器上，扩孔具有为0.50mm的深度和为0.76μm的底面的表面粗糙度，将所填充的HDH钛粉末在上述烧结条件下进行烧结，从而制造出钛基多孔体。

所得钛基多孔体的厚度为0.47mm，空隙率为64％，比表面积为8.4×10^-2m²/g，与带扩孔的石英定位器接触的表面的表面粗糙度(以下实施例也是如此)为3.7μm，电导率为2.96×10³S/cm，弯曲试验测得的最大载荷为5.9N。此外，钛基多孔体中的碳浓度为0.02％。

[实施例2]

除了将平均粒径(D50)为12μm(D90：19μm)、平均圆度为0.88的HDH钛粉末用作原料外，在与实施例1相同的条件下制造了钛基多孔体。

所得钛基多孔体的厚度为0.45mm，空隙率为58％，比表面积为1.1×10^-1m²/g，表面粗糙度为2.4μm，电导率为3.15×10³S/cm，经弯曲试验测得的最大载荷为14.7N。

此外，钛基多孔体中的碳浓度为0.01％。

[实施例3]

除了将平均粒径(D50)为50μm(D90：74μm)、平均圆度为0.82的HDH钛粉末用作原料外，在与实施例1相同的条件下制造了钛基多孔体。

所得钛基多孔体的厚度为0.52mm，空隙率为59％，比表面积为4.9×10^-2m²/g，表面粗糙度为6.0μm，电导率为2.02×10³S/cm，经弯曲试验测得的最大载荷为4.6N。

此外，钛基多孔体中的碳浓度为0.03％。

[比较例1]

除了将平均粒径(D50)为32μm(D90：48μm)、平均圆度为0.94的球形钛粉末用作原料外，在与实施例1相同的条件下制造了钛基多孔体。

所得钛基多孔体的厚度为0.49mm，空隙率为44％，比表面积为4.3×10^-2m²/g，表面粗糙度为3.3μm，电导率为5.28×10³S/cm，经弯曲试验测得的最大载荷为22.2N。

[比较例2]

除了将平均粒径(D50)为90μm(D90：107μm)、平均圆度为0.80的HDH钛粉末用作原料外，在与实施例1相同的条件下制造了钛基多孔体。

所得钛基多孔体的厚度为0.47mm，空隙率为63％，比表面积为3.3×10^-2m²/g，表面粗糙度为8.4μm，电导率为1.31×10³S/cm，经弯曲试验测得的最大载荷为1.6N。

[比较例3]

除了将尺寸为

的钛纤维(平均圆度无法测量)用作原料外，在与实施例1相同的条件下制造了钛基多孔体。

所得钛基多孔体的厚度为0.51mm，空隙率为80％，比表面积为5.4×10^-2m²/g，表面粗糙度为18μm，电导率为1.27×10³S/cm，经弯曲试验测得的最大载荷为3.4N。

将上述结果整理成表格，得到如下表1(原料粉末的性质)和表2(钛基多孔体的性质)。

[表1]

原料粉末的性质

[表2]

钛基多孔体的性质

从表1和表2的结果可以清楚地看出，根据本发明的制造片状钛基多孔体的方法中，通过将如权利要求2所定义的D50为10～50μm、D90不到75μm、平均圆度为0.50～0.90的无规则形钛基粉末用作原料，可以制造出如权利要求1所定义的具有优选的比表面积、空隙率、厚度和表面粗糙度的片状钛基多孔体，该片状钛基多孔体在导电性和强度性能方面是优异的。

使用平均圆度在上述范围之外的钛基粉末的情况(比较例1)、使用D50和D90在上述范围之外的钛基粉末的情况(比较例2)、使用钛纤维作为原料的情况(比较例3)都没有得到良好的片状钛基多孔体。

B.烧结温度的影响

根据本发明的制造片状钛基多孔体的方法中，烧结时的终点温度为800～1100℃。研究了其效果。

[比较例4]

除了升温速度为12℃/mim且终点温度为700℃外，在与实施例1相同的条件下制造了钛基多孔体。

所得钛基多孔体的厚度为0.49mm，空隙率为73％，比表面积为1.1×10^-1m²/g，表面粗糙度为4.5μm，电导率为4.76×10²S/cm，经弯曲试验测得的最大载荷为0.5N。

[实施例4]

用距BN定位器(表面粗糙度1.1μm)表面高度约为0.50mm的框架状粉末填充用夹具，在BN定位器上填充实施例1的HDH钛粉末。在真空度为3.0×10^-3Pa的气氛下，以10℃/mim的速度升温，并在1100℃的终点温度下保持1小时，然后在炉内冷却，从而制得钛基多孔体。

所得钛基多孔体的厚度为0.46mm，空隙率为57％，比表面积为6.7×10^-2m²/g，表面粗糙度为4.3μm，电导率为3.55×10³S/cm，经弯曲试验测得的最大载荷为9.8N。

此外，钛基多孔体中的碳浓度为0.03％。

[比较例5]

除了将终点温度从1100℃改为1200℃外，尝试用与实施例4相同的方法制造钛基多孔体。然而，粉末和定位器发生反应，所产生的钛基多孔体无法从定位器上剥离，因而未能制造出钛基多孔体。

将上述结果整理成表格，得到如下表3(片状钛基多孔体的性质与烧结温度的关系)。

[表3]

片状钛基多孔体的性质与烧结温度的关系

从表3的结果可以清楚地看出，根据本发明的制造片状钛基多孔体的方法中，当烧结温度的终点温度在800～1100℃的范围之外时，在导电性和强度(最大荷载)方面，不能获得优选的片状钛基多孔体。

C.片状钛基多孔体厚度的影响

关于根据本发明的片状钛基多孔体，其厚度规定为4.0×10^-1～1.6mm。改变该值，并且研究了特定的片厚度对片性质的影响。

[实施例5]

除了将带扩孔的石英定位器的扩孔深度改为1.50mm外，在与实施例1相同的条件下制造了钛基多孔体。

所得钛基多孔体的厚度为1.5mm，空隙率为62％，比表面积为7.3×10^-2m²/g，表面粗糙度为4.2μm，电导率为3.09×10³S/cm，经弯曲试验测得的最大载荷为50.2N。

此外，钛基多孔体中的碳浓度为0.01％。

[比较例6]

除了用距BN定位器表面高度约为0.30mm的框架状粉末填充用夹具在BN定位器上填充粉末外，在与实施例1相同的条件下制造了钛基多孔体。

所得钛基多孔体的厚度为0.30mm，空隙率为74％，比表面积为7.4×10^-2m²/g，表面粗糙度为9.0μm，电导率为1.22×10³S/cm，经弯曲试验测得的最大载荷为0.8N。

将上述结果整理成表格，得到如下表4(片状钛基多孔体的性质与多孔体厚度的关系)。

[表4]

片状钛基多孔体的性质与多孔体厚度的关系

从表4的结果可以清楚地看出，根据本发明的片状钛基多孔体中，随着多孔体厚度的增加，强度呈增加趋势。此外，发现厚度不到4.0×10^-1mm的片状钛基多孔体(比较例6)无法具有足够的强度。

Claims

1.一种片状钛基多孔体，其特征为，比表面积为4.5×10^-2～1.5×10^-1m²/g，空隙率为50～70％，厚度为4.0×10^-1～1.6mm，至少一个表面的表面粗糙度为8.0μm以下，

其中，碳浓度为0.05重量％以下，

其中，比表面积由根据JIS Z 8831:2013的BET法所测定，

其中，空隙率是片状钛基多孔体的单位体积的空隙比率，以百分比表示，并且基于钛基多孔体的体积V(cm³)、钛基多孔体的质量M(g)和钛基材料的真密度D(g/cm³)，按照下列公式计算：

空隙率(％)＝((1-M/V)/D)×100％，

其中，表面粗糙度是根据JIS B 0601-2001测定的算术平均粗糙度Ra。

2.如权利要求1所述的片状钛基多孔体，其中，比表面积为5.0×10^-2～1.3×10^-1m²/g，且

其中，空隙率为55～68％。

3.如权利要求1所述的片状钛基多孔体，其中，比表面积为7.0×10^-2～1.1×10^-1m²/g，且

其中，空隙率为60～66％。

4.如权利要求1所述的片状钛基多孔体，其中，至少一个表面的表面粗糙度为0.1μm以上。

5.如权利要求1所述的片状钛基多孔体，其中，厚度为4.0×10^-1～1.0mm。

6.如权利要求1所述的片状钛基多孔体，其中，钛基多孔体由纯钛、涂覆有氮化钛或硅化钛的纯钛、或其组合的复合材料构成。

7.如权利要求1所述的片状钛基多孔体，其中，片状钛基多孔体的弯曲强度以根据JISZ 248测得的最大载荷表示为4.6N以上。

8.如权利要求1所述的片状钛基多孔体，其中，片状钛基多孔体的弯曲强度以根据JISZ 248测得的最大载荷表示为14.7N以上。

9.制造权利要求1所述的片状钛基多孔体的方法，其特征为：

将平均粒径为10～50μm、D90不到75μm、平均圆度为0.50～0.90的不规则形钛基粉末在干燥体系中不加压地置于定位器上，且

在800～1100℃下烧结不规则形钛基粉末，

其中，其上放置钛基不规则形粉末的部位的表面粗糙度为1.5μm以下，

其中，平均粒径是指通过激光衍射散射法得到的按体积计的粒径分布的粒径D50，

其中，圆度定义如下：当用电子显微镜或原子显微镜测量粒子的投影面积的周向长度A，并取面积与投影面积相同的圆的周向长度为B时，计算B/A作为圆度，

平均圆度如下获得：使粒子与载液一起流过单元，用CCD照相机拍摄大量粒子的图像，在1000～1500个粒子的图像中测量每个粒子的投影面积的周向长度A和面积与投影面积相同的圆的周向长度B以计算圆度，计算出粒子的平均圆度作为粒子的圆度。

10.如权利要求9所述的制造片状钛基多孔体的方法，其特征为，定位器的材料为石英。

11.如权利要求9所述的制造片状钛基多孔体的方法，其中，不规则形钛基粉末为纯钛粉末、氢化的纯钛粉末、涂覆有氮化钛或硅化钛的纯钛粉末、或其组合的复合材料。

12.如权利要求9所述的制造片状钛基多孔体的方法，其中，定位器为设有扩孔的平面板形定位器。

13.如权利要求9所述的制造片状钛基多孔体的方法，其中，定位器为平面板形定位器，且

其中，放置步骤包含下列步骤：

在定位器上放置产品尺寸的框架状粉末填充用夹具，

从定位器上方自然落下不规则形钛基粉末，以及

在不对不规则形钛基粉末加压的情况下，用不规则形钛基粉末将粉末填充用夹具刚好充满。

14.如权利要求9所述的制造片状钛基多孔体的方法，其中，定位器为设有扩孔的定位器，且

其中，放置步骤包含下列步骤：

将钛基不规则形粉末通过自然落下的方式放入扩孔中，以及

在不对钛基不规则形粉末加压的情况下，用板状夹具将扩孔上溢出粉末抹平。

15.如权利要求9所述的制造片状钛基多孔体的方法，其中，烧结的时间为1～3小时。

16.一种电极，包含如权利要求1所述的片状钛基多孔体。