DE112014004497T5

DE112014004497T5 - Aluminum-based porous body and process for its production

Info

Publication number: DE112014004497T5
Application number: DE112014004497.0T
Authority: DE
Inventors: Hiroyuki Koshita; Zenzo Ishijima; Kei Ishii
Original assignee: Hitachi Chemical Co Ltd
Current assignee: Showa Denko Materials Co ltd
Priority date: 2013-09-30
Filing date: 2014-09-26
Publication date: 2016-07-21
Also published as: WO2015046623A1; JPWO2015046623A1; US20160221078A1; KR20160067897A; CN105579167A; JP6132026B2; KR20170139688A

Abstract

Es werden ein aluminiumbasierter poröser Körper mit einer dreidimensionalen Netzstruktur mit ausreichender Festigkeit und ein Herstellverfahren dafür bereitgestellt. In der dreidimensionalen Netzstruktur werden Aluminiumpulverkörner oder Aluminiumlegierungspulverkörner verwendet, die anfangs eine starke Oxidschicht auf ihren Oberflächen aufweisen, und sie sind stark aneinander gebunden. Der poröse Körper wird wie folgt erhalten: ein Kunstharzkörper mit dreidimensionaler Netzstruktur wird als ein Träger verwendet, der ein Kunstharzgerüst aufweist, das dreidimensional verbunden ist, und das Verbindungslöcher enthält, die durch das Kunstharzgerüst derart ausgebildet sind, dass sie dreidimensional miteinander in Verbindung stehen. Dann wird mindestens eine Verbindung gewählt aus der Gruppe bestehend aus Aluminiumpulver und Aluminiumlegierungspulver an eine Oberfläche des Kunstharzgerüsts des Trägers geheftet und das angeheftete Pulver auf nicht weniger als seinen Schmelzpunkt in einer nicht oxidierenden Atmosphäre erwärmt, um den Träger zu beseitigen sowie zu entfernen und das angeheftete Pulver zu schmelzen. Der poröse Körper besteht aus Aluminium oder der Aluminiumlegierung und weist ein Gerüst mit einem Dichteverhältnis von nicht weniger als 90% auf, und Aluminiumoxid ist in einem inneren Teil des Gerüsts feinverteilt.An aluminum-based porous body having a three-dimensional mesh structure with sufficient strength and a manufacturing method therefor are provided. In the three-dimensional mesh structure, aluminum powder grains or aluminum alloy powder grains are used which initially have a thick oxide layer on their surfaces, and they are strongly bonded to each other. The porous body is obtained as follows: A synthetic resin body having a three-dimensional mesh structure is used as a substrate having a synthetic resin skeleton connected three-dimensionally and including communicating holes formed through the resin skeleton so as to communicate with each other three-dimensionally. Then, at least one compound selected from the group consisting of aluminum powder and aluminum alloy powder is adhered to a surface of the resin skeleton of the carrier and the adhered powder is heated to not less than its melting point in a non-oxidizing atmosphere to remove and remove the carrier and adhered thereto Melt powder. The porous body is made of aluminum or aluminum alloy and has a skeleton with a density ratio of not less than 90%, and alumina is finely dispersed in an inner part of the skeleton.

Description

Technisches GebietTechnical area

Die vorliegende Erfindung betrifft einen porösen Körper mit einem Gerüst, das dreidimensional verbunden ist und eine dreidimensionale Netzstruktur aufweist, die in Verbindung stehende Löcher bzw. Verbindungslöcher enthält, die durch das Gerüst so gebildet sind, dass sie dreidimensional miteinander in Verbindung stehen. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung einen aluminiumbasierten porösen Körper, der ein Gerüst aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung aufweist, und betrifft ein Herstellverfahren dafür.The present invention relates to a porous body having a framework which is three-dimensionally connected and has a three-dimensional network structure containing communicating holes formed by the skeleton so as to communicate with each other three-dimensionally. More particularly, the present invention relates to an aluminum-based porous body having a skeleton of aluminum or an aluminum alloy, and relates to a manufacturing method thereof.

Technischer HintergrundTechnical background

Poröse Körper mit einem Gerüst, das dreidimensional verbunden ist und eine dreidimensionale Netzstruktur aufweist, die in Verbindung stehende Löcher bzw. Verbindungslöcher enthält, die dreidimensional durch das Gerüst gebildet sind, können als Filter ( japanische ungeprüfte Patentanmeldungs-Offenlegungen Nr. 05-339605 (Patentschrift 1) und 08-020831 (Patentschrift 2)), als Katalysatorträger (Patentschrift 2) usw. verwendet werden. Das Filter ermöglicht ein Hindurchtreten eines Fluids, wie etwa eines Gases oder einer Flüssigkeit, durch die Verbindungslöcher und ein Filtern des Fluids. Der Katalysatorträger verändert das Fluid unter Verwendung eines auf der Oberfläche des Gerüsts getragenen Katalysators.Porous bodies having a framework that is three-dimensionally connected and has a three-dimensional mesh structure that contains communicating holes formed three-dimensionally by the framework may be used as filters (FIG. Japanese Unexamined Patent Application Laid-Open No. 05-339605 (Patent Document 1) and 08-020831 (Patent Document 2)), as a catalyst carrier (Patent Document 2), etc. can be used. The filter allows passage of a fluid, such as a gas or liquid, through the communication holes and filtering the fluid. The catalyst carrier alters the fluid using a catalyst carried on the surface of the scaffold.

Die porösen Körper mit einer solchen dreidimensionalen Netzstruktur können nach dem folgenden Verfahren hergestellt werden. Bei einem Verfahren ( japanische ungeprüfte Patentanmeldungs-Offenlegung Nr. 57-174484 (Patentschrift 3)) wird, nachdem die Oberfläche eines geschäumten Kunstharzgerüsts mit Verbindungslöchern leitfähig gemacht und galvanisiert wurde, das Kunstharz durch ein Erwärmen zersetzt, um entfernt zu werden. Bei einem weiteren Verfahren (Patentschriften 1 und 2 und japanische ungeprüfte Patentanmeldungs-Offenlegung Nr. 61-053417 (Patentschrift 4)) wird, nachdem ein Gemisch aus einem organischen Polymerbindemittel und metallenen Mikrokörpern auf ein geschäumtes Kunstharz mit Verbindungslöchern durch ein Tauchen, Besprühen oder dergleichen beschichtet wurde, das Kunstharz durch ein Erwärmen zersetzt, um entfernt zu werden, während die metallenen Mikrokörper gesintert werden. Bei einem weiteren Verfahren ( japanische ungeprüfte Patentanmeldungs-Offenlegung Nr. 06-235033 (Patentschrift 5)) wird, nachdem die Oberfläche eines geschäumten Kunstharzgerüsts mit Verbindungslöchern mit Klebrigkeit versehen und Pulver daran geheftet wurde, das Kunstharz durch ein Erwärmen zersetzt, um entfernt zu werden, während das Pulver gesintert wird.The porous bodies having such a three-dimensional network structure can be produced by the following method. In a method ( Japanese Unexamined Patent Application Publication No. 57-174484 (Patent Document 3)), after the surface of a foamed synthetic resin skeleton having conductive holes is made conductive and galvanized, the resin is decomposed by heating to be removed. In another method (patents 1 and 2 and Japanese Unexamined Patent Application Publication No. 61-053417 (Patent Document 4)) after a mixture of an organic polymer binder and metal microbodies is coated on a foamed synthetic resin with connecting holes by dipping, spraying or the like, the synthetic resin is decomposed by heating to be removed while sintering the metal microbodies become. In a further method ( Japanese Unexamined Patent Application Publication No. 06-235033 (Patent Document 5)), after the surface of a foamed synthetic resin skeleton is tackified with bonding holes and powder adhered thereto, the synthetic resin is decomposed by heating to be removed while the powder is being sintered.

Die porösen Körper mit einer solchen dreidimensionalen Netzstruktur weisen eine große Kontaktfläche mit einem Fluid auf, und daher wurde die Verwendung der porösen Körper als Wärmetauscherbauteil eines Wärmetauschers untersucht ( japanische ungeprüfte Patentanmeldungs-Offenlegung Nr. 06-089376 (Patentschrift 6)). Ein Wärmetauscher ist eine Vorrichtung, die zum Erwärmen oder Kühlen verwendet wird, um wirksam Wärme von einem Objekt mit höherer Temperatur zu einem Objekt mit niedrigerer Temperatur zu übertragen. Im Allgemeinen wird ein Fluid, wie etwa ein Gas oder eine Flüssigkeit, als ein Medium zum Wärmeaustausch verwendet, und der Wärmetauscher erwärmt oder kühlt, indem er das Fluid mit Wärme versorgt (Erwärmen) oder Wärme vom Fluid abzieht (Kühlen). In einem solchen Wärmetauscher ist die Kontaktfläche mit dem Fluid durch ein Vorsehen von Rippen oder dergleichen vergrößert, die aus einem Metallmaterial mit einer hohen Wärmeleitfähigkeit bestehen, wodurch die Wärmeaustauscheffizienz erhöht ist. Dennoch können alternativ poröse Körper mit einer dreidimensionalen Netzstruktur, die aus einem Metallwerkstoff mit hoher Wärmeleitfähigkeit hergestellt sind, anstelle der Rippen oder dergleichen verwendet werden, sodass ein Fluid durch deren Verbindungslöcher hindurchströmt. In diesem Fall kann die Kontaktfläche zwischen dem Metallmaterial mit hoher Wärmeleitfähigkeit und dem Fluid weiter erhöht werden, wodurch die Wärmeaustauscheffizienz stark erhöht werden kann.The porous bodies having such a three-dimensional mesh structure have a large contact area with a fluid, and therefore, the use of the porous bodies as a heat exchange component of a heat exchanger has been studied ( Japanese Unexamined Patent Application Publication No. 06-089376 (Patent 6)). A heat exchanger is a device used for heating or cooling to efficiently transfer heat from a higher temperature object to a lower temperature object. In general, a fluid such as a gas or a liquid is used as a medium for heat exchange, and the heat exchanger heats or cools by supplying heat to the fluid (heating) or removing heat from the fluid (cooling). In such a heat exchanger, the contact area with the fluid is increased by providing ribs or the like made of a metal material having a high heat conductivity, thereby increasing the heat exchange efficiency. Nevertheless, alternatively, porous bodies having a three-dimensional mesh structure made of a metal material having high heat conductivity may be used instead of the ribs or the like, so that a fluid flows through their communication holes. In this case, the contact area between the high thermal conductivity metal material and the fluid can be further increased, whereby the heat exchange efficiency can be greatly increased.

Angesichts dessen wurde, da Aluminium ein geringes Gewicht und eine hohe Wärmeleitfähigkeit aufweist, die Verwendung von Aluminium für einen porösen Körper mit einer dreidimensionalen Netzstruktur vorgeschlagen. Da Aluminium jedoch schwierig zu galvanisieren ist, ist eine Herstellung unter Verwendung des Galvanisierens, wie in der Patentschrift 3, schwierig durchzuführen.In view of this, since aluminum has a low weight and a high thermal conductivity, it has been proposed to use aluminum for a porous body having a three-dimensional network structure. However, since aluminum is difficult to be electroplated, fabrication using electroplating as in Patent Document 3 is difficult to perform.

Andererseits wird in der Patentschrift 4 ein Gemisch eines organischen Polymerbindemittels und eines Aluminiumpulvers auf ein geschäumtes Kunstharz mit Verbindungslöchern durch ein Tauchen, Besprühen oder dergleichen beschichtet. Dann wird das Kunstharz durch ein Erwärmen bei 520°C über zwei Stunden in einem Wasserstoffstrom zersetzt, um entfernt zu werden, während die metallenen Mikrokörper gesintert werden. Bei diesem Verfahren wird, da die Aluminiumpulverkörner eine starke Oxidschicht (Aluminiumoxid: Al₂O₃) auf ihren Oberflächen aufweisen, sogar durch das Sintern nur ein kleiner Anteil der Aluminiumpulverkörner aneinander gebunden, und es können nur poröse Körper hergestellt werden, die spröde sind und sehr niedrige Festigkeit aufweisen.On the other hand, in Patent Document 4, a mixture of an organic polymer binder and an aluminum powder is coated on a foamed resin with communication holes by dipping, spraying or the like. Then, the resin is decomposed by heating at 520 ° C for two hours in a hydrogen stream to be removed while sintering the metal microbodies. In this process, since the aluminum powder grains a strong oxide layer (alumina: Al ₂ O ₃ ) on their Having surfaces have, even by sintering, only a small proportion of the aluminum powder grains bonded together, and it can only be produced porous bodies that are brittle and have very low strength.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Demgemäß ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen aluminiumbasierten porösen Körper mit einer dreidimensionalen Netzstruktur mit ausreichender Festigkeit und ein Herstellverfahren dafür zu schaffen. In dieser dreidimensionalen Netzstruktur sind Aluminiumpulverkörner oder Aluminiumlegierungspulverkörner verwendet, die anfangs eine starke Oxidschicht auf ihren Oberflächen aufweisen, und sie sind stark aneinander gebunden.Accordingly, it is an object of the present invention to provide an aluminum-based porous body having a three-dimensional mesh structure with sufficient strength and a manufacturing method thereof. In this three-dimensional mesh structure, aluminum powder grains or aluminum alloy powder grains are used, which initially have a strong oxide layer on their surfaces, and they are strongly bonded to each other.

Die vorliegende Erfindung schafft einen aluminiumbasierten porösen Körper mit einem Gerüst, das dreidimensional verbunden ist und eine dreidimensionale Netzstruktur aufweist, der in Verbindung stehende Löcher bzw. Verbindungslöcher enthält, die durch das Gerüst so gebildet sind, dass sie dreidimensional miteinander in Verbindung stehen. Das Gerüst besteht aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung mit einem Dichteverhältnis von nicht weniger als 90% und enthält ein Aluminiumoxid, das in einem inneren Teil davon feinverteilt ist. Es ist anzumerken, dass das „Aluminium” nach der vorliegenden Erfindung als Aluminium definiert ist, das nach Massenanteil aus nicht weniger als 95% Al und dem Rest an Fremdstoffen, wie etwa C und N, besteht und keine anderen Metallelemente enthält.The present invention provides an aluminum-based porous body having a skeleton connected three-dimensionally and having a three-dimensional network structure including communicating holes formed through the skeleton so as to communicate with each other three-dimensionally. The skeleton is made of aluminum or an aluminum alloy having a density ratio of not less than 90%, and contains an alumina finely dispersed in an inner part thereof. It is to be noted that the "aluminum" according to the present invention is defined as aluminum which consists by mass of not less than 95% Al and the balance of impurities such as C and N and contains no other metal elements.

In dem aluminiumbasierten porösen Körper nach der vorliegenden Erfindung weist das Gerüst, da das Dichteverhältnis des Gerüsts nicht weniger als 90% beträgt, eine hohe Festigkeit auf. Darüber hinaus ist, da das Aluminiumoxid (Al₂O₃) in dem Gerüst feinverteilt ist, die Aluminiummatrix gefestigt, wodurch das Gerüst eine noch höhere Festigkeit aufweist.In the aluminum-based porous body of the present invention, since the skeletal density ratio is not less than 90%, the skeleton has high strength. In addition, since the alumina (Al ₂ O ₃ ) is finely dispersed in the skeleton, the aluminum matrix is strengthened, whereby the skeleton has an even higher strength.

In dem aluminiumbasierten porösen Körper weisen vom Gesichtspunkt der Festigkeit des Gerüsts Poren im inneren Teil des Gerüsts vorzugsweise eine Größe von nicht mehr als 10 μm auf. Auch weist, da die Festigkeit des Gerüsts unerwünscht verringert ist, wenn das Aluminiumoxid (Al₂O₃) grobkörnig ist, obwohl es in der Erwartung verwendet wird, die Aluminiummatrix zu festigen, das Aluminiumoxid vorzugsweise eine Größe (einen äußersten Durchmesser) von nicht mehr als 10 μm auf. Außerdem ist das Aluminiumoxid wünschenswert in dem Gerüst bei einem Flächenverhältnis von 5 bis 20% im Querschnitt enthalten. Wenn das Flächenverhältnis des Aluminiumoxids weniger als 5% beträgt, ist die Wirkung des Festigens der Matrix nicht ausreichend erreicht. Wenn andererseits das Flächenverhältnis des Aluminiumoxids höher als 20% ist, ist das Gerüst schwierig herzustellen. Das Flächenverhältnis des Oxids im Querschnitt des Gerüsts kann unter Verwendung von Bildanalysesoftware (beispielsweise „WinROOF”, entwickelt durch die Mitani Corporation) derart gemessen werden, dass ein Schnittbild des Gerüsts automatisch binarisiert wird oder das Bild in ein Graustufenbild umgewandelt wird sowie ein geeigneter Schwellwert festgelegt wird. Der aluminiumbasierte poröse Körper nach der vorliegenden Erfindung kann in einer Ausführungsform ein Gerüst aufweisen, das hohl ist.In the aluminum-based porous body, pores in the inner part of the skeleton preferably have a size of not larger than 10 μm from the viewpoint of the strength of the skeleton. Also, since the strength of the skeleton is undesirably lowered when the alumina (Al ₂ O ₃ ) is coarse-grained, although it is used in the expectation of strengthening the aluminum matrix, the alumina preferably has a size (an outermost diameter) of not more than 10 microns. In addition, the alumina is desirably contained in the skeleton at an area ratio of 5 to 20% in cross section. When the area ratio of the alumina is less than 5%, the effect of setting the matrix is not sufficiently achieved. On the other hand, if the area ratio of the alumina is higher than 20%, the skeleton is difficult to produce. The area ratio of the oxide in the cross-section of the framework can be measured using image analysis software (e.g., "WinROOF" developed by Mitani Corporation) such that a cross-sectional image of the skeleton is automatically binarized or the image is converted to a grayscale image and an appropriate threshold is set becomes. The aluminum-based porous body of the present invention, in one embodiment, may have a skeleton that is hollow.

Die vorliegende Erfindung schafft auch einen aluminiumbasierten porösen Körper mit einem Gerüst, das dreidimensional verbunden ist und in Verbindung stehende Löcher bzw. Verbindungslöcher aufweist, die durch das Gerüst dreidimensional miteinander in Verbindung gebracht sind. Dieses Gerüst weist eine dreidimensionale Netzstruktur auf, die aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung besteht. Dieser aluminiumbasierte poröse Körper zeigt eine Spannungs-Verformungs-Kurve bzw. eine Spannungs-Dehnungs-Kurve, bei der sich ein Spannungsbetrag mit der Erhöhung eines Verformungs- bzw. Dehnungsbetrags erhöht, wenn eine Last beaufschlagt wird, und die Spannung wird ungefähr konstant aufgrund des Zerdrückens der Verbindungslöcher und erhöht sich dann.The present invention also provides an aluminum-based porous body having a framework that is three-dimensionally connected and has communicating holes that are interconnected by the framework three-dimensionally. This framework has a three-dimensional network structure consisting of aluminum or an aluminum alloy. This aluminum-based porous body exhibits a stress-strain curve in which a stress amount increases with increase in a strain amount when a load is applied, and the stress becomes approximately constant due to the strain Crushing the communication holes and then increases.

Beispielsweise bricht in dem porösen Aluminiumkörper, wie er in der Patentschrift 4 offenbart ist, da ein kleiner Anteil der Aluminiumpulverkörner aneinander gebunden ist, die Bindung zwischen den Aluminiumpulverkörnern auf, wenn eine Spannung beaufschlagt wird, und bricht weiter bei Erhöhung der Spannung. In diesem Fall werden aufgrund des Bruchs zahllose zerdrückte Teile aus dem porösen Aluminiumkörper erzeugt.For example, in the aluminum porous body as disclosed in Patent Document 4, since a small proportion of the aluminum powder grains are bonded to each other, the bond between the aluminum powder grains breaks when a voltage is applied, and further breaks when the voltage is increased. In this case, countless crushed parts are generated from the aluminum porous body due to the breakage.

Um diese Situation zu vermeiden, sollte das Gerüst so hergestellt sein, dass die Bindung zwischen den Aluminiumpulverkörnern nicht bricht und sich die Spannung gemäß dem Verformungs- bzw. Dehnungsbetrag erhöht, wenn eine Last beaufschlagt wird. Durch ein Ausbilden einer Struktur, in der ein solches Gerüst dreidimensional verbunden ist, ist es unwahrscheinlich, dass ein Bruch der Bindung zwischen den Aluminiumpulverkörnern auftritt, und das Erzeugen zahlreicher zerdrückter Teile ist vermieden.To avoid this situation, the skeleton should be made so that the bond between the aluminum powder grains does not break and the stress increases according to the amount of strain when a load is applied. By forming a structure in which such a skeleton is three-dimensionally connected, breakage of bonding between the aluminum powder grains is unlikely to occur, and generation of numerous crushed parts is avoided.

In dem aluminiumbasierten porösen Körper mit einem solchen Gerüst verformt sich das Gerüst elastisch, bis eine Verformung, mit der das Gerüst beaufschlagt ist, einen bestimmten Betrag erreicht und das Gerüst plastisch verformt wird und die Verbindungslöcher, die dreidimensional miteinander in Verbindung stehen, beginnen, zerdrückt zu werden, wenn der Verformungsbetrag den bestimmten Betrag übersteigt. Die Verformung des aluminiumbasierten porösen Körpers schreitet in einem Zustand fort, in dem sich die Spannung nicht stark erhöht (ungefähr konstant ist), sogar wenn der Verformungsbetrag weiter erhöht wird. Dann werden die Verbindungslöcher, die dreidimensional miteinander in Verbindung stehen, vollständig zusammengedrückt, wenn der Verformungsbetrag erhöht wird, mit dem der aluminiumbasierte poröse Körper beaufschlagt ist. Wenn danach der aluminiumbasierte poröse Körper weiter mit einer Verformung beaufschlagt wird, tritt eine Verformung in dem aluminiumbasierten porösen Körper auf, der die Verbindungslöcher enthält, die anfangs dreidimensional miteinander in Verbindung stehen, aber geschlossen sind, und die Spannung erhöht sich mit der Erhöhung des Verformungsbetrags. Hier beträgt die elastische Grenze der Verformung des Gerüsts wünschenswert nicht weniger als 0,5 MPa. In the aluminum-based porous body having such a skeleton, the skeleton deforms elastically until deformation applied to the skeleton reaches a certain amount and the skeleton is plastically deformed and the communicating holes which three-dimensionally communicate with each other begin to be crushed to become if the deformation amount exceeds the predetermined amount. The deformation of the aluminum-based porous body proceeds in a state where the stress is not greatly increased (approximately constant) even if the amount of deformation is further increased. Then, the communication holes which are three-dimensionally communicated with each other are completely compressed when the deformation amount applied to the aluminum-based porous body is increased. Thereafter, when deformation is further applied to the aluminum-based porous body, deformation occurs in the aluminum-based porous body containing the communication holes that are initially three-dimensionally connected to each other but closed, and the stress increases with the increase of the deformation amount , Here, the elastic limit of deformation of the skeleton is desirably not less than 0.5 MPa.

In dem aluminiumbasierten porösen Körper, der eine solche Spannungs-Verformungs-Kurve zeigt, bricht das Gerüst nicht leicht, und es verformt sich plastisch, wenn eine Verformung in einem bestimmten Betrag oder höher beaufschlagt wird, weil die Aluminiumpulverkörner stark aneinander gebunden sind.In the aluminum-based porous body exhibiting such a stress-strain curve, the skeleton does not break easily and plastically deforms when deformation is applied in a certain amount or higher because the aluminum powder grains are strongly bonded to each other.

Der aluminiumbasierte poröse Körper weist vom Gesichtspunkt der Festigkeit des Gerüsts vorzugsweise ein Dichteverhältnis des Gerüsts von nicht weniger als 90% auf. Die Poren im inneren Teil des Gerüsts weisen vorzugsweise eine Größe von nicht mehr als 10 μm auf.The aluminum-based porous body preferably has a skeletal density ratio of not less than 90% from the standpoint of strength of the skeleton. The pores in the inner part of the framework preferably have a size of not more than 10 μm.

Der Massenanteil der Menge der zerdrückten Teile, die erzeugt werden, wenn eine Last beaufschlagt wird, bis sich die Spannung erhöht, nachdem die Spannung in der Spannungs-Verformungs-Kurve ungefähr konstant war, beträgt vorzugsweise nicht mehr als 5% des aluminiumbasierten porösen Körpers.The mass fraction of the amount of the crushed parts generated when a load is applied until the stress increases after the stress in the stress-strain curve is approximately constant is preferably not more than 5% of the aluminum-based porous body.

Der aluminiumbasierte poröse Körper gemäß der vorliegenden Erfindung kann nach einem Herstellverfahren für einen aluminiumbasierten porösen Körper nach der vorliegenden Erfindung erhalten werden. Dieses Herstellverfahren enthält: Verwenden eines Kunstharzkörpers mit dreidimensionaler Netzstruktur als einen Träger, der ein Kunstharzgerüst aufweist, das dreidimensional verbunden ist, und das in Verbindung stehende Löcher bzw. Verbindungslöcher enthält, die durch das Kunstharzgerüst derart ausgebildet sind, dass sie dreidimensional miteinander in Verbindung stehen, Heften mindestens eines aus Aluminiumpulver und Aluminiumlegierungspulver bzw. mindestens einer Verbindung gewählt aus der Gruppe bestehend aus dem Aluminiumpulver und dem Aluminiumlegierungspulver an eine Oberfläche des Kunstharzgerüsts des Trägers und Erwärmen des angehefteten Pulvers auf nicht weniger als seinen Schmelzpunkt in einer nicht oxidierenden Atmosphäre, um den Träger zu beseitigen und zu entfernen und das angeheftete Pulver zu schmelzen.The aluminum-based porous body according to the present invention can be obtained by a production process for an aluminum-based porous body according to the present invention. This manufacturing method includes: using a synthetic resin body having a three-dimensional mesh structure as a support having a synthetic resin skeleton connected three-dimensionally and containing communicating holes formed through the synthetic resin skeleton so as to communicate with each other three-dimensionally Stapling at least one of aluminum powder and aluminum alloy powder and at least one compound selected from the group consisting of the aluminum powder and the aluminum alloy powder to a surface of the resin skeleton of the carrier and heating the attached powder to not less than its melting point in a non-oxidizing atmosphere to prevent the Remove carrier and remove and melt the attached powder.

Bei dem Herstellungsverfahren für den aluminiumbasierten porösen Körper nach der vorliegenden Erfindung wird der Träger mit einem Kunstharzgerüst verwendet, das dreidimensional verbunden ist und eine dreidimensionale Kunstharz-Netzstruktur aufweist, die Verbindungslöcher enthält, die durch das Kunstharzgerüst so ausgebildet sind, dass sie dreidimensional miteinander in Verbindung stehen. Dann wird mindestens eine Verbindung gewählt aus der Gruppe bestehend aus dem Aluminiumpulver und dem Aluminiumlegierungspulver an die Oberfläche des Kunstharzgerüsts des Trägers geheftet, und der Kunstharzträger wird dann durch ein Erwärmen in der nicht oxidierenden Atmosphäre entfernt. Diese Schritte sind dieselben wie in dem in der Patentschrift 4 offenbarten Verfahren. Jedoch wird in der vorliegenden Erfindung das angeheftete Pulver auf nicht weniger als seinen Schmelzpunkt erwärmt, um geschmolzen zu werden. In der vorliegenden Erfindung weisen das Aluminiumpulver und das Aluminiumlegierungspulver vorzugsweise einen durchschnittlichen Korn- bzw. Partikeldurchmesser von 1 bis 50 μm auf. Die Erwärmungstemperatur ist vorzugsweise in einem Bereich vom Schmelzpunkt bis nicht höher als der Schmelzpunkt +100°C eingestellt.In the aluminum-based porous body manufacturing method of the present invention, the support is used with a synthetic resin skeleton which is three-dimensionally connected and has a three-dimensional synthetic resin mesh structure including communicating holes formed through the resin skeleton so as to communicate with each other three-dimensionally stand. Then, at least one compound selected from the group consisting of the aluminum powder and the aluminum alloy powder is adhered to the surface of the resin skeleton of the carrier, and the resin carrier is then removed by heating in the non-oxidizing atmosphere. These steps are the same as in the method disclosed in Patent Document 4. However, in the present invention, the attached powder is heated to not less than its melting point to be melted. In the present invention, the aluminum powder and the aluminum alloy powder preferably have an average particle diameter of 1 to 50 μm. The heating temperature is preferably set in a range from the melting point to not higher than the melting point + 100 ° C.

In dem Zustand, in dem mindestens eine Verbindung gewählt aus der Gruppe bestehend aus dem Aluminiumpulver und dem Aluminiumlegierungspulver vor dem Erwärmen an der Oberfläche des Kunstharzgerüsts des Trägers haftet, sind die Oberflächen der Pulverkörner durch eine Oxidschicht bedeckt, und jedes der Pulverkörner berührt das andere Pulverkorn über die Oxidschicht. Dann wird im Erwärmungsschritt durch das Erwärmen des Trägers, bei dem mindestens eine Verbindung gewählt aus der Gruppe bestehend aus dem Aluminiumpulver und dem Aluminiumlegierungspulver an der Oberfläche des Gerüsts haftet, auf den Schmelzpunkt des Pulvers der Kunstharzträger zersetzt und beseitigt, und die geschmolzenen Pulverkörner brechen die Oxidschicht auf, die auf ihrer Oberfläche ausgebildet ist, und benetzen sowie bedecken ihre Pulverkorn-Oberflächen. Dabei wird die Oxidschicht, die auf den Oberflächen der Pulverkörner ausgebildet ist, anstelle des Kunstharzgerüsts zu einem Gerüst des aluminiumbasierten porösen Körpers, und die geschmolzenen Pulverkörner benetzen das Äußere dieses Gerüsts, wodurch benachbarte Pulverkörner mit den geschmolzenen Pulverkörnern gebunden werden. Daher weist der aluminiumbasierte poröse Körper, der nach dem Erwärmen erhalten ist, eine starke metallurgische Bindung auf, und eine ausreichende Bindungsfestigkeit wird erhalten. Als die Erfinder der vorliegenden Erfindung andererseits einen Versuch durch ein Verwenden eines Kupferpulvers in derselben Weise durchführten wie bei dem Herstellungsverfahren nach der vorliegenden Erfindung, fielen die Kupferpulverkörner ab, als sie geschmolzen wurden, und ein poröser Körper konnte nicht ausgebildet werden. Demgemäß ist die Fähigkeit, die Form beizubehalten, sogar wenn das Pulver geschmolzen wird, eine besondere Wirkung von Aluminium und der Aluminiumlegierung mit der Oxidschicht.In the state where at least one compound selected from the group consisting of the aluminum powder and the aluminum alloy powder adheres to the surface of the resin skeleton of the carrier before heating, the surfaces of the powder grains are covered by an oxide layer, and each of the powder grains contacts the other powder grain over the oxide layer. Then, in the heating step, by heating the carrier in which at least one compound selected from the group consisting of the aluminum powder and the aluminum alloy powder adheres to the surface of the skeleton, the resin carrier is decomposed and removed to the melting point of the powder, and the molten powder grains break Oxide layer formed on its surface, and wet and cover their powder grain surfaces. At this time, the oxide film formed on the surfaces of the powder grains instead of the resin skeleton becomes a skeleton of the aluminum-based porous body, and the molten ones Powder grains wet the exterior of this scaffold, thereby bonding adjacent powder grains to the molten powder grains. Therefore, the aluminum-based porous body obtained after the heating has a strong metallurgical bond, and a sufficient bonding strength is obtained. On the other hand, when the inventors of the present invention carried out an experiment by using a copper powder in the same manner as in the production method of the present invention, the copper powder grains dropped off when they were melted, and a porous body could not be formed. Accordingly, the ability to maintain the shape, even when the powder is melted, has a particular effect of aluminum and the aluminum alloy with the oxide layer.

Das so erhaltene Gerüst des aluminiumbasierten porösen Körpers weist ein Dichteverhältnis von beispielsweise 90% oder mehr auf und besteht in seinem inneren Teil aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung, das/die die Oxidschicht, das heißt, Aluminiumoxid (Al₂O₃) enthält, die auf den Oberflächen der ursprünglichen Pulverkörner ausgebildet ist. Das Aluminiumoxid ist hart und ist in der Matrix des Aluminiums oder der Aluminiumlegierung feinverteilt und festigt die Matrix, wodurch das Aluminium oder die Aluminiumlegierung eine hohe Festigkeit aufweist. Es ist anzumerken, dass das Dichteverhältnis des Gerüsts nicht nach dem archimedischen Verfahren gemessen werden kann, und daher wird das Dichteverhältnis durch ein Betrachten des Querschnitts des Gerüsts als eine Differenz zwischen einer Fläche (Matrixanteil außer hohlen Anteilen) im Querschnitt des Gerüsts und einem Flächenverhältnis von Poren berechnet, die im Matrixanteil im Querschnitt des Gerüsts feinverteilt sind. Die Fläche im Querschnitt des Gerüsts und das Flächenverhältnis der Poren des Gerüsts können unter Verwendung von Bildanalysesoftware (beispielsweise „WinROOF”, entwickelt durch die Mitani Corporation) derart gemessen werden, dass ein Schnittbild des Gerüsts automatisch binarisiert wird oder das Bild in ein Graustufenbild umgewandelt wird und ein geeigneter Schwellwert festgelegt wird.The thus obtained skeleton of the aluminum-based porous body has a density ratio of, for example, 90% or more, and consists in its inner part of aluminum or an aluminum alloy containing the oxide layer, that is, alumina (Al ₂ O ₃ ) formed on the surfaces of the original powder grains. The alumina is hard and finely dispersed in the matrix of aluminum or aluminum alloy and strengthens the matrix, whereby the aluminum or aluminum alloy has high strength. It is to be noted that the density ratio of the skeleton can not be measured by the Archimedean method, and therefore the density ratio is determined by considering the cross section of the skeleton as a difference between an area (matrix portion other than hollow portions) in the cross section of the skeleton and an area ratio of Calculated pores, which are finely distributed in the matrix portion in the cross section of the framework. The area in the cross-section of the framework and the area ratio of the pores of the framework can be measured using image analysis software (e.g., "WinROOF", developed by Mitani Corporation) such that a cross-sectional image of the skeleton is automatically binarized or the image is converted to a grayscale image and an appropriate threshold is set.

Die endgültige dreidimensionale Netzstruktur des aluminiumbasierten porösen Körper wird erhalten durch ein Schmelzen des Pulvers, das mindestens eine Verbindung gewählt aus der Gruppe bestehend aus dem Aluminiumpulver und dem Aluminiumlegierungspulver ist und an der Oberfläche des Gerüsts des Trägers haftet und von ihr gehalten ist. Daher wirkt sich die dreidimensionale Netzstruktur des Trägers auf die endgültige dreidimensionale Netzstruktur des aluminiumbasierten porösen Körpers aus. Demgemäß kann durch ein Verändern der dreidimensionalen Netzstruktur des Trägers ein aluminiumbasierter poröser Körper mit einer gewünschten dreidimensionalen Netzstruktur erhalten werden.The final three-dimensional network structure of the aluminum-based porous body is obtained by melting the powder which is at least one compound selected from the group consisting of the aluminum powder and the aluminum alloy powder and adhered to and held by the surface of the support skeleton. Therefore, the three-dimensional network structure of the carrier affects the final three-dimensional network structure of the aluminum-based porous body. Accordingly, by changing the three-dimensional network structure of the carrier, an aluminum-based porous body having a desired three-dimensional network structure can be obtained.

Wenn das Gerüst des aluminiumbasierten porösen Körpers mit der dreidimensionalen Netzstruktur zu dünn ist, ist die Festigkeit des aluminiumbasierten porösen Körpers verringert. Wenn andererseits das Gerüst des aluminiumbasierten porösen Körpers zu dick ist, wird das Strömen des Fluids durch die Verbindungslöcher behindert, und der Druckverlust ist erhöht. Bei Betrachtung der Verwendung des aluminiumbasierten porösen Körpers in einem Wärmetauscher ist die Dicke des Gerüsts vorzugsweise auf 50 bis 500 μm festgelegt.If the framework of the aluminum-based porous body having the three-dimensional mesh structure is too thin, the strength of the aluminum-based porous body is lowered. On the other hand, if the skeleton of the aluminum-based porous body is too thick, the flow of the fluid through the communication holes is hindered, and the pressure loss is increased. Considering the use of the aluminum-based porous body in a heat exchanger, the thickness of the skeleton is preferably set to 50 to 500 μm.

Das Gerüst des aluminiumbasierten porösen Körpers wird ausgebildet durch ein Heften mindestens einer Verbindung gewählt aus der Gruppe bestehend aus dem Aluminiumpulver und dem Aluminiumlegierungspulver an die Oberfläche des Kunstharzgerüsts des Trägers und durch ein Schmelzen des Pulvers. Wenn in diesem Fall die Menge des Pulvers groß ist, das an der Oberfläche des Kunstharzgerüsts des Trägers haftet, wird eine zu große Menge des geschmolzenen anhaftenden Pulvers erzeugt, wodurch die Form des Gerüsts, das durch das geschmolzene anhaftende Pulver gebildet ist, durch die Oberflächenspannung schwierig aufrecht zu erhalten ist und dazu neigt, sich zu verschlechtern. Angesichts dessen ist es vorzuziehen, das Pulver aus mindestens einer Verbindung gewählt aus der Gruppe bestehend aus dem Aluminiumpulver und dem Aluminiumlegierungspulver so an die Oberfläche des Kunstharzgerüsts zu heften, dass die Dicke 100 bis 1000 μm von der Oberfläche des Kunstharzgerüsts beträgt. In diesem Fall besteht das Gerüst nach dem Schmelzen aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung mit einer vorzuziehenden Dicke von 50 bis 500 μm.The skeleton of the aluminum-based porous body is formed by tacking at least one compound selected from the group consisting of the aluminum powder and the aluminum alloy powder to the surface of the resin skeleton of the carrier and melting the powder. In this case, when the amount of the powder adhering to the surface of the resin skeleton of the carrier is large, an excessive amount of the molten adhering powder is generated, whereby the shape of the skeleton formed by the molten adhering powder is affected by the surface tension is difficult to sustain and tends to worsen. In view of this, it is preferable to attach the powder of at least one compound selected from the group consisting of the aluminum powder and the aluminum alloy powder to the surface of the resin skeleton so that the thickness is 100 to 1000 μm from the surface of the resin skeleton. In this case, the skeleton after melting is made of aluminum or an aluminum alloy having a preferable thickness of 50 to 500 μm.

Das Verfahren zum Heften mindestens einer Verbindung gewählt aus der Gruppe bestehend aus dem Aluminiumpulver und dem Aluminiumlegierungspulver an die Oberfläche des Kunstharzgerüsts des Trägers ist nachstehend beispielhaft erläutert. Das heißt, mindestens eines aus dem Aluminiumpulver und dem Aluminiumlegierungspulver bzw. mindestens einer Verbindung gewählt aus der Gruppe bestehend aus dem Aluminiumpulver und dem Aluminiumlegierungspulver wird in einem Dispersionsmedium dispergiert und dann so eingestellt, dass die Viskosität 50 bis 1000 Pas unter einer Temperaturbedingung von 25°C beträgt, wodurch eine Dispersionsflüssigkeit erhalten wird. Dann wird, nachdem ein Träger in die Dispersionsflüssigkeit getaucht wurde, der Träger getrocknet, wodurch mindestens eine Verbindung gewählt aus der Gruppe bestehend aus dem Aluminiumpulver und dem Aluminiumlegierungspulver an die Oberfläche des Kunstharzgerüsts des Trägers geheftet wird.The method of tacking at least one compound selected from the group consisting of the aluminum powder and the aluminum alloy powder to the surface of the resin skeleton of the carrier is exemplified below. That is, at least one of the aluminum powder and the aluminum alloy powder or at least one compound selected from the group consisting of the aluminum powder and the aluminum alloy powder is dispersed in a dispersion medium and then adjusted so that the viscosity is 50 to 1,000 Pas under a temperature condition of 25 ° C, whereby a dispersion liquid is obtained. Then, after a carrier is immersed in the dispersion liquid, the carrier is dried, whereby at least one compound selected from the group consisting of the aluminum powder and the aluminum alloy powder is adhered to the surface of the resin skeleton of the carrier.

Wirkungen der Erfindung Effects of the invention

Gemäß der vorliegenden Erfindung weist der aluminiumbasierte poröse Körper nach der vorliegenden Erfindung eine hohe Festigkeit auf, und der aluminiumbasierte poröse Körper mit einer solch hohen Festigkeit wird nach dem Herstellverfahren für den aluminiumbasierten porösen Körper nach der vorliegenden Erfindung auf einfache Weise und zu niedrigen Kosten hergestellt und ist ausgezeichnet bei der Massenproduktivität.According to the present invention, the aluminum-based porous body according to the present invention has a high strength, and the aluminum-based porous body having such a high strength is produced according to the manufacturing method for the aluminum-based porous body according to the present invention in a simple manner and at a low cost is excellent at mass productivity.

Kurze Beschreibung der ZeichnungShort description of the drawing

1 ist eine schematische Ansicht, die einen Bindungszustand zwischen Pulverkörnern gemäß dem Herstellverfahren für den aluminiumbasierten porösen Körper nach der vorliegenden Erfindung zeigt. 1 FIG. 12 is a schematic view showing a bonding state between powder grains according to the production process for the aluminum-based porous body according to the present invention. FIG.

2 ist eine schematische Ansicht, die einen Bindungszustand zwischen Pulverkörnern gemäß einem herkömmlichen Herstellverfahren für einen aluminiumbasierten porösen Körper zeigt. 2 Fig. 10 is a schematic view showing a bonding state between powder grains according to a conventional aluminum-based porous body manufacturing method.

3 ist eine Ansicht, die einen aluminiumbasierten porösen Körper eines Beispiels der vorliegenden Erfindung zeigt. 3 Fig. 10 is a view showing an aluminum-based porous body of an example of the present invention.

4 ist eine Ansicht eines REM-Bildes und einer Verteilung jedes Elements eines Gerüsts eines aluminiumbasierten porösen Körpers eines Beispiels der vorliegenden Erfindung, der durch einen ESMA betrachtet wurde. 4 Fig. 12 is a view of an SEM image and a distribution of each element of a skeleton of an aluminum-based porous body of an example of the present invention, which was considered by an ESMA.

5 ist eine Ansicht, die einen aluminiumbasierten porösen Körper eines Vergleichsbeispiels zeigt. 5 FIG. 12 is a view showing an aluminum-based porous body of a comparative example. FIG.

6 stellt Spannungs-Verformungs-Kurven eines aluminiumbasierten porösen Körpers sowohl eines Beispiels der vorliegenden Erfindung als auch eines Vergleichsbeispiels dar. 6 FIG. 12 illustrates stress-strain curves of an aluminum-based porous body of both an example of the present invention and a comparative example. FIG.

Beste Ausführungsweise der ErfindungBest mode of implementation of the invention

Nachstehend ist eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben.Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described.

(Träger)(Carrier)

Als Träger ist ein Körper mit dreidimensionaler Netzstruktur verwendet, der ein Gerüst aufweist, das dreidimensional verbunden ist und durch das Gerüst derart gebildete Löcher aufweist, dass sie dreidimensional miteinander in Verbindung stehen. Da der Träger zum Tragen mindestens eines aus dem Aluminiumpulver und dem Aluminiumlegierungspulver bzw. mindestens einer Verbindung gewählt aus der Gruppe bestehend aus dem Aluminiumpulver und dem Aluminiumlegierungspulver verwendet ist, das an der Oberfläche des Gerüsts haftet, und der Träger durch ein Erwärmen zersetzt und beseitigt werden sollte, besteht der Träger aus Kunstharz. Genauer kann im Allgemeinen Polyurethanschaum als der Träger verwendet werden, aber auch ein Schaum aus Silikonharz oder Polyesterharz kann verwendet werden.As the support, a body having a three-dimensional network structure is used which has a skeleton which is three-dimensionally connected and has holes formed through the skeleton so as to communicate with each other three-dimensionally. Since the carrier is used for carrying at least one of the aluminum powder and the aluminum alloy powder or at least one compound selected from the group consisting of the aluminum powder and the aluminum alloy powder adhering to the surface of the skeleton, and the carrier is decomposed and eliminated by heating should the support be made of synthetic resin. More specifically, polyurethane foam may generally be used as the carrier, but a foam of silicone resin or polyester resin may also be used.

(Aluminiumpulver oder Aluminiumlegierungspulver)(Aluminum powder or aluminum alloy powder)

Wie oben beschrieben, wird ein Aluminiumpulver als das an das Kunstharzgerüst des Trägers zu heftende Pulver im Hinblick auf die Ausgewogenheit der Wärmeleitfähigkeit und des spezifischen Gewichts verwendet. Jedoch kann statt des Aluminiumpulvers ein Aluminiumlegierungspulver verwendet werden, in dem vorab Aluminium mit einem Bestandteil zum Festigen des Aluminiums legiert ist. Beispielsweise besteht, wenn ein Aluminiumlegierungspulver verwendet wird, in dem Al vorab mit einem Legierungselement, wie etwa Cu, Mn, Mg, Si oder dergleichen, legiert wird, das Gerüst des aluminiumbasierten porösen Körpers aus der Aluminiumlegierung, und die Festigkeit des aluminiumbasierten porösen Körpers wird verbessert. Obwohl durch das Hinzufügen des Legierungselements, wie etwa Cu, Mn, Mg, Si oder dergleichen, zu Al die Wärmeleitfähigkeit verringert wird im Vergleich zu dem Fall, in dem nur Al verwendet wird, ist die Wärmeleitfähigkeit immer noch ausreichend hoch, weil das Grundmetall Al ist. Als das Aluminiumpulver und das Aluminiumlegierungspulver ist ein allgemein verwendetes Pulver verwendet, das heißt, ein Pulver mit einer Oxidschicht (Aluminiumoxid: Al₂O₃) von ungefähr 10 Å auf den Oberflächen der Pulverkörner.As described above, an aluminum powder is used as the powder to be tacked to the resin skeleton of the carrier in view of the balance of thermal conductivity and specific gravity. However, instead of the aluminum powder, an aluminum alloy powder in which aluminum is preliminarily alloyed with a component for strengthening the aluminum may be used. For example, when an aluminum alloy powder in which Al is preliminarily alloyed with an alloying element such as Cu, Mn, Mg, Si, or the like, the skeleton of the aluminum-based porous body is made of the aluminum alloy, and the strength of the aluminum-based porous body becomes improved. Although the addition of the alloying element such as Cu, Mn, Mg, Si or the like to Al reduces the thermal conductivity as compared with the case where only Al is used, the thermal conductivity is still sufficiently high because the base metal Al is. As the aluminum powder and the aluminum alloy powder, a commonly used powder is used, that is, a powder having an oxide layer (alumina: Al ₂ O ₃ ) of about 10 Å on the surfaces of the powder grains.

Das an das Kunstharzgerüst des Trägers anzuheftende Pulver aus mindestens einer Verbindung gewählt aus der Gruppe bestehend aus dem Aluminiumpulver und dem Aluminiumlegierungspulver ist vorzugsweise ein feines Pulver, weil das feine Pulver dichtgelagert an die Oberfläche des dünnen Kunstharzgerüsts des Trägers geheftet werden kann. Wenn die Pulverkörner groß sind, ist es schwierig, das Pulver dichtgelagert an die Oberfläche des Kunstharzgerüsts des Trägers zu heften. Da darüber hinaus die Masse des Pulvers erhöht ist, ist es schwierig für das Pulver, an der Oberfläche des Kunstharzgerüsts des Trägers zu haften, und es neigt leicht dazu abzublättern. In dieser Hinsicht ist ein Pulver mit einem durchschnittlichen Korndurchmesser von nicht mehr als 50 μm vorzugsweise als das Aluminiumpulver und das Aluminiumlegierungspulver verwendet. Darüber hinaus ist es eher vorzuziehen, ein Pulver zu verwenden, das einen durchschnittlichen Korn- bzw. Partikeldurchmesser von nicht mehr als 50 μm aufweist und keine Pulverkörner mit einem Korndurchmesser von mehr als 100 μm enthält. Es ist anzumerken, dass zu feines Pulver schwierig zu handhaben ist, weil Al ein aktives Metall ist. In dieser Hinsicht ist ein Pulver mit einem durchschnittlichen Korndurchmesser von nicht weniger als 1 μm vorzugsweise als das Aluminiumpulver und das Aluminiumlegierungspulver verwendet.The powder of at least one compound selected from the group consisting of the aluminum powder and the aluminum alloy powder to be adhered to the resin skeleton of the support is preferably a fine powder because the fine powder is densely supported on the surface of the thin synthetic resin skeleton the carrier can be stapled. When the powder grains are large, it is difficult to tightly attach the powder to the surface of the resin skeleton of the carrier. In addition, since the mass of the powder is increased, it is difficult for the powder to adhere to the surface of the resin skeleton of the carrier, and it is liable to peel off. In this regard, a powder having an average grain diameter of not more than 50 μm is preferably used as the aluminum powder and the aluminum alloy powder. Moreover, it is more preferable to use a powder having an average particle diameter of not more than 50 μm and containing no powder grains having a grain diameter of more than 100 μm. It should be noted that too fine a powder is difficult to handle because Al is an active metal. In this regard, a powder having an average grain diameter of not less than 1 μm is preferably used as the aluminum powder and the aluminum alloy powder.

(Anheftschritt)(Tacking)

Um mindestens eine Verbindung gewählt aus der Gruppe bestehend aus dem Aluminiumpulver und dem Aluminiumlegierungspulver an das Kunstharzgerüst des Trägers zu heften, kann jede Art der Verfahren angewendet werden, die herkömmlich verwendet werden. Typische Verfahren sind nachstehend beschrieben.In order to attach at least one compound selected from the group consisting of the aluminum powder and the aluminum alloy powder to the resin skeleton of the carrier, any of the methods conventionally used can be employed. Typical procedures are described below.

(1) Nassverfahren(1) wet process

Das Nassverfahren ist in den Patentschriften 1, 2, 4 und dergleichen zu finden und wird so durchgeführt, dass eine Dispersionsflüssigkeit angesetzt wird, indem mindestens eine Verbindung gewählt aus der Gruppe bestehend aus dem Aluminiumpulver und dem Aluminiumlegierungspulver in einem Dispersionsmedium dispergiert wird, und dass ein Träger in die Dispersionsflüssigkeit getaucht und dann getrocknet wird. Als das Dispersionsmedium kann eine Flüssigkeit verwendet werden, die eine flüchtige Flüssigkeit, wie etwa Alkohol, oder Wasser als Lösungsmittel enthält, und ein Bindemittel enthält, das in dem Lösungsmittel gelöst ist. In diesem Fall kann ein Dispersionsmittel dem Dispersionsmedium zugefügt werden, um zu verhindern, dass die Pulverkörner ausfallen. Außerdem kann eine Lösung eines organischen Polymers, wie etwa Phenolharz, als das Dispersionsmedium verwendet werden.The wet method can be found in patents 1, 2, 4, and the like, and is carried out so that a dispersion liquid is prepared by dispersing at least one compound selected from the group consisting of the aluminum powder and the aluminum alloy powder in a dispersion medium, and that Carrier is dipped in the dispersion liquid and then dried. As the dispersion medium, there may be used a liquid containing a volatile liquid such as alcohol or water as a solvent and a binder dissolved in the solvent. In this case, a dispersing agent may be added to the dispersion medium to prevent the powder grains from precipitating. In addition, a solution of an organic polymer such as phenolic resin may be used as the dispersion medium.

Dabei kann die Menge des an die Oberfläche des Kunstharzgerüsts des Trägers anzuheftenden Pulvers aus mindestens einer Verbindung gewählt aus der Gruppe bestehend aus dem Aluminiumpulver und dem Aluminiumlegierungspulver über die Viskosität der Dispersionsflüssigkeit gesteuert werden. Das heißt, wenn die Viskosität der Dispersionsflüssigkeit hoch ist, ist die Menge des Pulvers groß, die an die Oberfläche des Kunstharzgerüsts des Trägers angeheftet wird, und wenn dagegen die Viskosität der Dispersionsflüssigkeit niedrig ist, ist die Menge des Pulvers klein, die an die Oberfläche des Kunstharzgerüsts des Trägers angeheftet wird. Es ist anzumerken, dass, wenn die Viskosität der Dispersionsflüssigkeit zu hoch ist, die Menge des Pulvers zu stark erhöht wird, die an die Oberfläche des Kunstharzgerüsts des Trägers angeheftet wird, und die Dicke von der Oberfläche des Kunstharzgerüsts 1000 μm überschreitet, wodurch die Form des Gerüsts dazu neigt, beim Erwärmungsschritt verschlechtert zu werden, der weiter unten beschrieben wird. In Anbetracht dessen wird die Viskosität der Dispersionsflüssigkeit vorzugsweise auf nicht mehr als 1000 Pa·s unter einer Temperaturbedingung von 25°C eingestellt. Wenn andererseits die Viskosität der Dispersionsflüssigkeit zu niedrig ist, ist die Menge des Pulvers unzureichend, die an die Oberfläche des Kunstharzgerüsts des Trägers angeheftet wird, wodurch nach dem Erwärmungsschritt ein aluminiumbasierter poröser Körper mit einer dreidimensionalen Netzstruktur mit einem dünnen Gerüst erhalten wird, und die Festigkeit des aluminiumbasierten porösen Körpers verringert ist. In Anbetracht dessen wird die Viskosität der Dispersionsflüssigkeit vorzugsweise auf nicht weniger als 50 Pa·s unter einer Temperaturbedingung von 25°C eingestellt. Die Viskosität kann unter Verwendung eines Viskosimeters, Modell TVB10, hergestellt durch die TOKI SANGYO CO., LTD., oder dergleichen gemessen werden, wobei ein Torsionswinkel zweier Schlitzscheiben aufgrund eines viskosen Drehmoments gemessen und in die Viskosität umgewandelt wird.At this time, the amount of the powder to be adhered to the surface of the resin skeleton of the support can be controlled from at least one compound selected from the group consisting of the aluminum powder and the aluminum alloy powder via the viscosity of the dispersion liquid. That is, when the viscosity of the dispersion liquid is high, the amount of powder adhered to the surface of the resin skeleton of the carrier is large, and on the other hand, when the viscosity of the dispersion liquid is low, the amount of the powder to the surface is small the synthetic resin skeleton of the carrier is attached. It should be noted that when the viscosity of the dispersion liquid is too high, the amount of the powder adhered to the surface of the resin skeleton of the support is increased too much, and the thickness of the surface of the resin skeleton exceeds 1000 μm, whereby the shape of the skeleton tends to deteriorate in the heating step which will be described later. In view of this, the viscosity of the dispersion liquid is preferably set to not more than 1000 Pa · s under a temperature condition of 25 ° C. On the other hand, when the viscosity of the dispersion liquid is too low, the amount of the powder adhered to the surface of the resin skeleton of the support is insufficient, whereby after the heating step, an aluminum-based porous body having a three-dimensional network structure with a thin skeleton is obtained, and the strength of the aluminum-based porous body is reduced. In view of this, the viscosity of the dispersion liquid is preferably set to not lower than 50 Pa · s under a temperature condition of 25 ° C. The viscosity can be measured by using a viscometer Model TVB10 manufactured by TOKI SANGYO CO., LTD., Or the like, wherein a torsion angle of two slit discs is measured due to a viscous torque and converted into the viscosity.

(2) Trockenverfahren(2) dry process

Das Trockenverfahren ist in der Patentschrift 5 zu finden und wird wie folgt durchgeführt. Das heißt, eine Klebstofflösung, wie etwa vom Acryltyp oder vom Kautschuktyp, oder eine Klebharzlösung, wie etwa aus Phenolharz, Epoxidharz oder Furanharz, wird auf die Oberfläche des Trägers geschichtet, um Klebrigkeit vorzusehen. Dann wird der Träger in Pulver gerüttelt oder wird mit dem Pulver bestäubt, sodass das Pulver an der Oberfläche des Gerüsts haftet.The dry process can be found in the patent specification 5 and is carried out as follows. That is, an adhesive solution such as acrylic type or rubber type or an adhesive resin solution such as phenol resin, epoxy resin or furan resin is coated on the surface of the support to provide tackiness. Then the carrier is shaken in powder or dusted with the powder so that the powder adheres to the surface of the framework.

(Erwärmungsschritt) (Heating step)

Nachdem mindestens eine Verbindung gewählt aus der Gruppe bestehend aus dem Aluminiumpulver und dem Aluminiumlegierungspulver an die Oberfläche des Gerüsts geheftet wurde, wird der Träger in einer nicht oxidierenden Atmosphäre auf nicht weniger als den Schmelzpunkt des anhaftenden Pulvers erwärmt. Der Kunstharzträger wird zersetzt und entfernt, während die Temperatur auf den Schmelzpunkt erhöht wird.After at least one compound selected from the group consisting of the aluminum powder and the aluminum alloy powder is adhered to the surface of the skeleton, the support is heated in a non-oxidizing atmosphere to not less than the melting point of the adhering powder. The resin carrier is decomposed and removed while the temperature is raised to the melting point.

Wenn die Erwärmungstemperatur den Schmelzpunkt von Aluminium (Schmelzpunkt: 660,4°C) oder der Aluminiumlegierung überschreitet, werden die inneren Teile der Aluminiumpulverkörner oder der Aluminiumlegierungspulverkörner geschmolzen. Das heißt, da die Oberflächen jeweils der Aluminiumpulverkörner und der Aluminiumlegierungspulverkörner mit einer Oxidschicht (Aluminiumoxid: Al₂O₃) bedeckt sind und der Schmelzpunkt von Aluminiumoxid bei einer so hohen Temperatur wie 2072°C liegt, wird die Oxidschicht auf den Oberflächen jeweils der Aluminiumpulverkörner und der Aluminiumlegierungspulverkörner nicht geschmolzen, aber der innere Teil dieser Pulverkörner wird geschmolzen. Das Aluminium oder die Aluminiumlegierung, das/die somit im inneren Teil der Pulverkörner geschmolzen wird, bricht die Oxidschicht der Oberflächen der Pulverkörner auf und benetzt und bedeckt die Oberflächen der Pulverkörner, und das geschmolzene Aluminium oder die geschmolzene Aluminiumlegierung, das/die aus jeweiligen Pulverkörnern erzeugt ist, wird gemischt und aneinander gebunden, wie in 1 gezeigt. Dabei wird die Oxidschicht, die auf den Oberflächen der Pulverkörner ausgebildet ist, anstelle des Kunstharzgerüsts zu einem Gerüst des aluminiumbasierten porösen Körpers und behält die Form des Kunstharzgerüsts bei. Die Oberfläche dieses Gerüsts ist relativ glatt aufgrund der Oberflächenspannung des geschmolzenen Aluminiums oder der geschmolzenen Aluminiumlegierung, das/die aneinander gebunden ist, und ist auch eine durchgehende Metallfläche, weil Halsbereiche beseitigt sind.When the heating temperature exceeds the melting point of aluminum (melting point: 660.4 ° C) or the aluminum alloy, the inner parts of the aluminum powder grains or the aluminum alloy powder grains are melted. That is, since the surfaces of each of the aluminum powder grains and the aluminum alloy powder grains are covered with an oxide layer (alumina: Al ₂ O ₃ ) and the melting point of alumina is as high as 2072 ° C., the oxide layer on the surfaces of each of the aluminum powder grains becomes and the aluminum alloy powder grains are not melted, but the inner part of these powder grains is melted. The aluminum or aluminum alloy thus melted in the inner part of the powder grains breaks up the oxide layer of the surfaces of the powder grains, and wets and covers the surfaces of the powder grains, and the molten aluminum or the molten aluminum alloy consisting of respective powder grains is mixed and bound together as in 1 shown. At this time, the oxide film formed on the surfaces of the powder grains instead of the resin skeleton becomes a skeleton of the aluminum-based porous body and maintains the shape of the resin skeleton. The surface of this skeleton is relatively smooth due to the surface tension of the molten aluminum or molten aluminum alloy bonded to each other, and is also a continuous metal surface because neck portions are eliminated.

Das so erhaltene Gerüst des aluminiumbasierten porösen Körpers besteht in seinem inneren Teil aus Aluminium oder der Aluminiumlegierung, das/die die Oxidschicht, das heißt, Aluminiumoxid (Al₂O₃) enthält, die auf den Oberflächen der ursprünglichen Pulverkörner gebildet ist. Das Aluminiumoxid ist hart und in der Matrix des Aluminiums oder der Aluminiumlegierung feinverteilt und festigt dadurch die Matrix. Darüber hinaus enthält das Gerüst Hohlräume an den Bereichen, wo das Kunstharzgerüst vorhanden war, und daher kann dieses Gerüst wirksam in Fällen verwendet werden, die eine Gewichtsreduktion erfordern.The skeleton of the aluminum-based porous body thus obtained consists in its inner part of aluminum or aluminum alloy containing the oxide layer, that is, alumina (Al ₂ O ₃ ) formed on the surfaces of the original powder grains. The alumina is hard and finely dispersed in the matrix of aluminum or aluminum alloy, thereby strengthening the matrix. In addition, the skeleton contains voids at the areas where the synthetic resin skeleton was present, and therefore, this skeleton can be effectively used in cases requiring weight reduction.

Wenn dagegen die Erwärmungstemperatur niedriger ist als der Schmelzpunkt von Aluminium oder der Aluminiumlegierung, wie in 2 gezeigt, wirkt die starke Oxidschicht als Barriere, die auf den Oberflächen der Aluminiumpulverkörner oder der Aluminiumlegierungspulverkörner ausgebildet ist. Daher ist verhindert, dass die Aluminiumpulverkörner oder die Aluminiumlegierungspulverkörner aneinander diffusionsgebunden werden, wodurch das Sintern schwierig durchzuführen ist.On the contrary, when the heating temperature is lower than the melting point of aluminum or the aluminum alloy as in 2 As shown, the thick oxide film acts as a barrier formed on the surfaces of the aluminum powder grains or the aluminum alloy powder grains. Therefore, the aluminum powder grains or the aluminum alloy powder grains are prevented from being diffusion-bonded to each other, whereby the sintering is difficult to perform.

Wenn der Erwärmungsschritt in einer oxidierenden Atmosphäre, wie etwa Luft, durchgeführt wird, wird das geschmolzene Aluminium oder die geschmolzene Aluminiumlegierung, das/die die Oxidschicht der Oberflächen der Pulverkörner durchbricht und dadurch freiliegt, sofort oxidiert. Daher wird das geschmolzene Aluminium oder die geschmolzene Aluminiumlegierung gehindert, die Oberflächen der Pulverkörner zu benetzen und zu bedecken und auch miteinander gemischt zu werden, wodurch das Binden zwischen den Pulverkörnern verhindert wird. Demgemäß wird der Erwärmungsschritt wünschenswert in einer nicht oxidierenden Atmosphäre durchgeführt, wie etwa Stickstoffgas, Edelgas oder dergleichen. Es ist beim Erwärmungsschritt nicht notwendig, eine reduzierende Atmosphäre zu verwenden, wie etwa Wasserstoffgas, Wasserstoff-Mischgas oder dergleichen, weil die Oxidschicht auf den Oberflächen der Aluminiumpulverkörner oder der Aluminiumlegierungspulverkörner nicht entfernt werden sollte. Dennoch kann, da die reduzierende Atmosphäre eine nicht oxidierende Atmosphäre ist, die reduzierende Atmosphäre verwendet werden. Alternativ kann eine Atmosphäre mit verringertem Druck (Unterdruckatmosphäre) verwendet werden, in der der Druck nicht höher ist als 10^–3 Pa.When the heating step is carried out in an oxidizing atmosphere such as air, the molten aluminum or the molten aluminum alloy which breaks the oxide layer of the surfaces of the powder grains and thereby is exposed is immediately oxidized. Therefore, the molten aluminum or the molten aluminum alloy is prevented from wetting and covering the surfaces of the powder grains and also mixed with each other, thereby preventing the bonding between the powder grains. Accordingly, the heating step is desirably carried out in a non-oxidizing atmosphere such as nitrogen gas, rare gas or the like. It is not necessary in the heating step to use a reducing atmosphere such as hydrogen gas, hydrogen mixed gas or the like because the oxide layer on the surfaces of the aluminum powder grains or the aluminum alloy powder grains should not be removed. Nevertheless, since the reducing atmosphere is a non-oxidizing atmosphere, the reducing atmosphere can be used. Alternatively, a reduced pressure atmosphere (negative pressure atmosphere) may be used in which the pressure is not higher than 10 ^-3 Pa.

Das Aluminiumpulver oder das Aluminiumlegierungspulver, das am Träger haftet, kann bei einer Erwärmungstemperatur geschmolzen werden, die höher ist als sein Schmelzpunkt. Wenn jedoch das Erwärmen bei einer Temperatur durchgeführt wird, die viel höher ist als der Schmelzpunkt, ist entsprechend zusätzliche Energie erforderlich, und die Form des Gerüsts neigt dazu, sich aufgrund der Verringerung der Viskosität des geschmolzenen Aluminiums oder der geschmolzenen Aluminiumlegierung zu verschlechtern. Daher ist die Erwärmungstemperatur vorzugsweise in einem Bereich vom Schmelzpunkt bis zum Schmelzpunkt +100°C eingestellt.The aluminum powder or the aluminum alloy powder adhering to the carrier may be melted at a heating temperature higher than its melting point. However, when the heating is conducted at a temperature much higher than the melting point, additional energy is accordingly required, and the shape of the skeleton tends to deteriorate due to the decrease in the viscosity of the molten aluminum or the molten aluminum alloy. Therefore, the heating temperature is preferably set in a range from the melting point to the melting point + 100 ° C.

Wenn das Gerüst des aluminiumbasierten porösen Körpers mit der dreidimensionalen Netzstruktur zu dünn ist, ist die Festigkeit des aluminiumbasierten porösen Körpers verringert. Wenn andererseits das Gerüst des aluminiumbasierten porösen Körpers zu dick ist, wird das Strömen des Fluids durch die in Verbindung stehenden Löcher bzw. die Verbindungslöcher behindert, und der Druckverlust ist erhöht. Das Gerüst des aluminiumbasierten porösen Körpers wird ausgebildet durch ein Heften mindestens einer Verbindung gewählt aus der Gruppe bestehend aus dem Aluminiumpulver und dem Aluminiumlegierungspulver an die Oberfläche des Kunstharzgerüsts des Trägers und durch ein Schmelzen des Pulvers. Wenn in diesem Fall die Menge des Pulvers erhöht wird, die an die Oberfläche des Kunstharzgerüsts des Trägers geheftet wird, erhöht sich die Menge des geschmolzenen anhaftenden Pulvers. Wenn das geschmolzene anhaftende Pulver übermäßig erzeugt wird, ist es schwierig, die Form des Gerüsts durch die Oberflächenspannung beizubehalten, das durch das geschmolzene anhaftende Pulver gebildet ist, und sie neigt dazu, sich zu verschlechtern. Daher wird die Dicke des Gerüsts des aluminiumbasierten porösen Körpers vorzugsweise auf 50 bis 500 μm eingestellt. Darüber hinaus ist es vorzuziehen, mindestens eine Verbindung gewählt aus der Gruppe bestehend aus dem Aluminiumpulver und dem Aluminiumlegierungspulver so an die Oberfläche des Kunstharzgerüsts zu heften, dass die Dicke 100 bis 1000 μm von der Oberfläche des Kunstharzgerüsts beträgt. In diesem Fall besteht das Gerüst nach dem Schmelzen aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung mit einer vorzuziehenden Dicke von 50 bis 500 μm.If the framework of the aluminum-based porous body having the three-dimensional mesh structure is too thin, the strength of the aluminum-based porous body is lowered. On the other hand, if the skeleton of the aluminum-based porous body is too thick, the flow of the fluid through them will occur standing holes or the communication holes obstructed, and the pressure loss is increased. The skeleton of the aluminum-based porous body is formed by tacking at least one compound selected from the group consisting of the aluminum powder and the aluminum alloy powder to the surface of the resin skeleton of the carrier and melting the powder. In this case, if the amount of the powder adhered to the surface of the resin skeleton of the carrier is increased, the amount of the molten adhering powder increases. When the molten adhering powder is excessively generated, it is difficult to maintain the shape of the skeleton by the surface tension formed by the molten adhering powder, and it tends to deteriorate. Therefore, the thickness of the skeleton of the aluminum-based porous body is preferably set to 50 to 500 μm. Moreover, it is preferable to attach at least one compound selected from the group consisting of the aluminum powder and the aluminum alloy powder to the surface of the resin skeleton so that the thickness is 100 to 1000 μm from the surface of the resin skeleton. In this case, the skeleton after melting is made of aluminum or an aluminum alloy having a preferable thickness of 50 to 500 μm.

Die dreidimensionale Netzstruktur des aluminiumbasierten porösen Körpers, der nach dem obigen Herstellverfahren hergestellt ist, behält die dreidimensionale Netzstruktur des Kunstharzträgers wie gegeben bei. Daher kann durch ein Verändern der dreidimensionalen Netzstruktur des Kunstharzträgers die dreidimensionale Netzstruktur des aluminiumbasierten porösen Körpers verändert werden, und das Lochverhältnis des gesamten aluminiumbasierten porösen Körpers und die Größe der Löcher können nach Wunsch eingestellt werden. Genauer kann der aluminiumbasierte poröse Körper so hergestellt sein, dass er ein Lochverhältnis von 80 bis 95% aufweist, vorzugsweise 85 bis 95%, und dass er die Löcher mit Größen von 30 bis 4000 μm enthält, und ein poröser Körper von 6 bis 80 ppi (Zellen/25,4 mm) ist leicht hergestellt.The three-dimensional network structure of the aluminum-based porous body produced by the above manufacturing method maintains the three-dimensional network structure of the resin carrier as stated. Therefore, by changing the three-dimensional network structure of the resin carrier, the three-dimensional network structure of the aluminum-based porous body can be changed, and the hole ratio of the entire aluminum-based porous body and the size of the holes can be set as desired. More specifically, the aluminum-based porous body may be made to have a hole ratio of 80 to 95%, preferably 85 to 95%, and containing the holes having sizes of 30 to 4000 μm, and a porous body of 6 to 80 ppi (Cells / 25.4 mm) is easily made.

Im Falle des Ausbildens des aluminiumbasierten porösen Körpers unter Verwendung der Aluminiumlegierung kann der folgende Gedanke aufkommen. Das heißt, ein Bestandteil, wie etwa Cu, Mg oder dergleichen, der eine flüssige Phase einer eutektischen Zusammensetzung in Kombination mit Al erzeugt, kann als Rohpulver in der Form eines Einzelpulvers oder eines Aluminiumlegierungspulvers verwendet werden. Dieses Rohpulver kann in das Aluminiumpulver gegeben werden. wodurch ein aluminiumbasiertes Mischpulver angesetzt werden kann. Dann kann das aluminiumbasierte Mischpulver an die Oberfläche des Kunstharzträgers mit der dreidimensionalen Netzstruktur geheftet werden und bei einer Temperatur gesintert werden, bei der die flüssige Phase der eutektischen Zusammensetzung erzeugt wird. Bei dieser Idee neigen die Verteilungen der Bestandteilselemente des aluminiumbasierten porösen Körpers dazu, nicht gleichmäßig zu sein, und das Aluminiumoxid wird nicht im inneren Teil des Gerüsts feinverteilt, wodurch eine gewünschte Festigkeit schwierig zu erhalten ist.In the case of forming the aluminum-based porous body using the aluminum alloy, the following idea may arise. That is, a component such as Cu, Mg or the like which forms a liquid phase of a eutectic composition in combination with Al may be used as a raw powder in the form of a single powder or an aluminum alloy powder. This raw powder can be added to the aluminum powder. whereby an aluminum-based mixed powder can be applied. Then, the aluminum-based mixed powder may be adhered to the surface of the synthetic resin carrier having the three-dimensional mesh structure and sintered at a temperature at which the liquid phase of the eutectic composition is produced. In this idea, the distributions of the constituent elements of the aluminum-based porous body tend not to be uniform, and the alumina is not finely divided in the inner part of the skeleton, whereby a desired strength is difficult to obtain.

Dagegen werden durch Verwendung des vorlegierten Aluminiumpulvers, bei dem Al vorab mit dem Bestandteilselement legiert ist, wie oben beschrieben, die Verteilungen der Bestandteilselemente des aluminiumbasierten porösen Körpers gleichmäßig gemacht. Außerdem wird das Aluminiumoxid, das aufgrund des Herstellverfahrens erzeugt wird, im inneren Teil des Gerüsts feinverteilt. Daher kann eine hohe Festigkeit erhalten werden, verglichen mit dem Fall des Durchführens des Gedankens der Verwendung des aluminiumbasierten Mischpulvers und Sinterns durch ein Erzeugen einer flüssigen Phase der eutektischen Zusammensetzung.In contrast, by using the pre-alloyed aluminum powder in which Al is preliminarily alloyed with the constituent element as described above, the distributions of the constituent elements of the aluminum-based porous body are made uniform. In addition, the alumina, which is produced due to the manufacturing process, finely distributed in the inner part of the framework. Therefore, high strength can be obtained as compared with the case of carrying out the idea of using the aluminum-based mixed powder and sintering by generating a liquid phase of the eutectic composition.

BeispieleExamples

Als Kunstharzträger mit einer dreidimensionalen Netzstruktur wurde Polyurethanschaum (Produktname: Everlight SF, hergestellt durch die Bridgestone Corporation) mit einer Länge von 10 mm, einer Breite von 20 mm und einer Dicke von 10 mm erstellt. Der Polyurethanschaum wies ein Lochverhältnis (Verhältnis des Volumens der Verbindungslöcher zum Gesamtvolumen) von 95% auf und wies Verbindungslöcher mit einem kreisäquivalenten Durchmesser von 3000 μm auf. Dann wurde Polyvinylalkohol (Produktname: GOHSENOL GH-23, hergestellt durch The Nippon Synthetic Chemical Industry Co., Ltd.), enthaltend Kunstharz mit einem Massenanteil von 1%, als Dispersionsmedium angesetzt. Das Dispersionsmedium und ein Aluminiumpulver mit einem durchschnittlichen Korndurchmesser von 6 μm wurden in einem Massenverhältnis von 1:1 gemischt, wodurch eine Flüssigkeit mit dispergiertem Aluminiumpulver erhalten wurde (Viskosität bei 25°C: 50 bis 75 Pa·s, gemessen mit einem Viskosimeter, Modell TVB10, hergestellt durch die TOKI SANGYO CO., LTD.). Nachdem der Träger in die Flüssigkeit mit dispergiertem Aluminiumpulver getaucht worden war, wurde überschüssiger Schlicker mit einer Walze entfernt, und der Träger wurde bei 100°C 120 Minuten lang getrocknet, wodurch der Träger, an den das Aluminiumpulver angeheftet war, erstellt wurde. Der so erhaltene Träger, an dem das Aluminiumpulver haftete, wurde 210 Minuten lang bei einer in Tabelle 1 gezeigten Erwärmungstemperatur in einer Atmosphäre mit verringertem Druck (Unterdruckatmosphäre) bei einem Druck von 10^–3 Pa erwärmt, wodurch die porösen Muster Nr. 01 bis 07 ausgebildet wurden.As a resin carrier having a three-dimensional mesh structure, polyurethane foam (product name: Everlight SF, manufactured by Bridgestone Corporation) having a length of 10 mm, a width of 20 mm and a thickness of 10 mm was prepared. The polyurethane foam had a hole ratio (ratio of the volume of the communication holes to the total volume) of 95% and had communication holes of a circle equivalent diameter of 3000 μm. Then, polyvinyl alcohol (product name: GOHSENOL GH-23, manufactured by The Nippon Synthetic Chemical Industry Co., Ltd.) containing 1% by weight of the synthetic resin was used as a dispersion medium. The dispersion medium and an aluminum powder having an average grain diameter of 6 μm were mixed in a mass ratio of 1: 1, whereby a liquid containing dispersed aluminum powder was obtained (viscosity at 25 ° C: 50 to 75 Pa · s, measured by a viscometer Model TVB10, manufactured by TOKI SANGYO CO., LTD.). After the carrier was dipped in the liquid containing dispersed aluminum powder, excess slurry was removed with a roller, and the carrier was dried at 100 ° C for 120 minutes, whereby the support to which the aluminum powder was attached was prepared. The thus-obtained support to which the aluminum powder adhered was blended at a temperature shown in Table 1 for 210 minutes Heating temperature in a reduced pressure (negative pressure) atmosphere at a pressure of 10 ^-3 Pa heated, whereby the porous pattern Nos. 01 to 07 were formed.

Das Lochverhältnis jedes dieser porösen Muster wurde nach dem archimedischen Verfahren gemessen. Außerdem wurden die Größe der Poren und der kreisäquivalente Durchmesser der Löcher (in Verbindung stehenden Löcher bzw. Verbindungslöcher) der dreidimensionalen Netzstruktur durch ein Betrachten mit einem optischen Mikroskop und unter Verwendung einer Bildanalysesoftware („WinROOF”, entwickelt durch die Mitani Corporation) gemessen, und jeweils ein Durchschnittswert der Größe der Poren und des kreisäquivalenten Durchmessers der Löcher wurde berechnet.The hole ratio of each of these porous patterns was measured by the Archimedean method. In addition, the size of the pores and the circle-equivalent diameter of the holes (communicating holes) of the three-dimensional network structure were measured by observation with an optical microscope and image analysis software ("WinROOF", developed by Mitani Corporation), and in each case an average value of the size of the pores and of the circle-equivalent diameter of the holes was calculated.

Darüber hinaus wurden die porösen Muster in Kunstharz eingebettet, und die porösen Muster wurden spiegelpoliert und mit Keller-Reagenz (Salzsäure: 0,5 ml, Salpetersäure: 2,5 ml, Flusssäure: 1,5 ml, destilliertes Wasser: 95 ml) geätzt. Dann wurde die metallische Struktur des Gerüstanteils betrachtet. In diesem Fall wurde das Bild unter Verwendung der Bildanalysesoftware („WinROOF”, entwickelt durch die Mitani Corporation) binarisiert, und ein Flächenverhältnis des Gerüstanteils (Matrixanteil außer den hohlen Anteilen) und ein Flächenverhältnis im Querschnitt der Poren, die im Gerüstanteil (Matrixanteil außer den hohlen Anteilen) feinverteilt waren, wurden gemessen, wodurch ein Dichteverhältnis des Gerüstanteils berechnet wurde. Indessen wurde die metallische Struktur des Matrixanteils außer den hohlen Anteilen im Querschnitt des Gerüstanteils durch einen ESMA bei einer 5000-fachen Vergrößerung betrachtet. Dann wurden, ebenfalls unter Verwendung der Bildanalysesoftware („WinROOF”, entwickelt durch die Mitani Corporation), die Flächen der Bereiche von 180 oder größer (180 bis 255) durch ein Einstellen eines Schwellwerts bei 180 nach einer Talmethode gemessen, wodurch die Größe und das Flächenverhältnis im Querschnitt der Oxide gemessen wurden, die im Querschnitt des Gerüstanteils feinverteilt waren. Diese Ergebnisse sind in Tabelle 1 angegeben.In addition, the porous patterns were embedded in synthetic resin, and the porous patterns were mirror-polished and etched with cellar reagent (hydrochloric acid: 0.5 ml, nitric acid: 2.5 ml, hydrofluoric acid: 1.5 ml, distilled water: 95 ml) , Then the metallic structure of the framework part was considered. In this case, the image was binarized using the image analysis software ("WinROOF" developed by Mitani Corporation) and an area ratio of the skeleton portion (matrix portion except for the hollow portions) and an area ratio in the cross section of the pores included in the skeleton portion (matrix portion except hollow portions) were measured, whereby a density ratio of the framework portion was calculated. Meanwhile, the metallic structure of the matrix portion other than the hollow portions in the cross section of the skeleton portion was considered by an ESMA at a magnification of 5000 times. Then, also using the image analysis software ("WinROOF", developed by Mitani Corporation), the areas of the areas of 180 or larger (180 to 255) were measured by setting a threshold at 180 by a valley method, whereby the size and the Area ratio in the cross section of the oxides were measured, which were finely distributed in the cross section of the framework portion. These results are shown in Table 1.

Weiter wurde jeder der aluminiumbasierten porösen Musterkörper aus den Mustern Nr. 01 bis 07 einer Quetschprüfung unterworfen, und ein Verformungsbetrag sowie eine Spannung wurden gemessen, während eine Drucklast erhöht wurde, wodurch eine Spannungs-Verformungs-Kurve bzw. Spannungs-Dehnungs-Kurve gebildet wurde. Dann wurde die Spannung beim Eintritt in einen Plateaubereich, in dem die Spannung ungefähr konstant war, aus der Spannungs-Verformungs-Kurve berechnet, und das Ergebnis ist ebenfalls in Tabelle 1 gezeigt. Tabelle 1

Further, each of the aluminum-based porous pattern bodies of samples Nos. 01 to 07 was subjected to a crush test, and a deformation amount and a tension were measured while a compression load was increased, thereby forming a stress-strain curve , Then, the stress on entering a plateau region where the stress was approximately constant was calculated from the stress-strain curve, and the result is also shown in Table 1. Table 1

Wie in Tabelle 1 gezeigt, war bei jedem der porösen Muster aus den Mustern Nr. 01 bis 07 das Lochverhältnis ungefähr dasselbe wie das des Urethanschaums, der als Träger benutzt wurde, und die Größe der Verbindungslöcher war ungefähr dieselbe wie die des Urethanschaums des Trägers. Gemäß diesem Ergebnis sind das Lochverhältnis und die Größe der Verbindungslöcher des Urethanschaums des Trägers in den porösen Mustern wie gehabt beibehalten.As shown in Table 1, in each of the porous patterns of Samples Nos. 01 to 07, the hole ratio was approximately the same as that of the urethane foam used as a support, and the size of the connection holes was approximately the same as that of the wearer's urethane foam. According to this result, the hole ratio and the size of the connecting holes of the urethane foam of the carrier in the porous patterns are maintained as usual.

Andererseits ging in den Mustern Nr. 01 bis 03, in denen die Erwärmungstemperatur niedriger war als der Schmelzpunkt (660°C) von Aluminium, das Sintern nicht ausreichend vonstatten, und das Dichteverhältnis des Gerüstanteils war niedrig.On the other hand, in samples Nos. 01 to 03, in which the heating temperature was lower than the melting point (660 ° C) of aluminum, the sintering did not sufficiently proceed, and the density ratio of the skeleton portion was low.

Dagegen betrug in den Mustern Nr. 04 bis 07, in denen die Erwärmungstemperatur höher war als der Schmelzpunkt (660°C) von Aluminium, das Dichteverhältnis des Gerüstanteils nicht weniger als 90% und war hoch. In den Mustern Nr. 04 bis 07 waren die Poren des Gerüstanteils klein, 2 bis 10 μm. In den Mustern Nr. 04 bis 07 waren Oxide im inneren Teil des Gerüstanteils feinverteilt, und die Oxide wiesen eine Größe von 10 μm und ein Flächenverhältnis von 8% im Querschnitt auf. Andererseits war in den Mustern Nr. 01 bis 03, die Vergleichsbeispiele sind, nur ein kleiner Anteil der Aluminiumpulverkörner gebunden, und die Oxide waren nur an den Oberflächen der Aluminiumpulverkörner vorhanden und nicht im inneren Teil der Matrix feinverteilt.In contrast, in the samples Nos. 04 to 07, in which the heating temperature was higher than the melting point (660 ° C) of aluminum, the density ratio of the skeleton portion was not less than 90% and was high. In samples Nos. 04 to 07, the pores of the framework portion were small, 2 to 10 μm. In the samples Nos. 04 to 07, oxides in the inner part of the framework part were finely divided, and the oxides were 10 μm in size and 8% area ratio in cross section. On the other hand, in the samples Nos. 01 to 03 which are comparative examples, only a small proportion of the aluminum powder grains were bonded, and the oxides were present only on the surfaces of the aluminum powder grains and not finely dispersed in the inner part of the matrix.

3 zeigt eine Ansicht, in der der Zustand von Poren im porösen Muster des Musters Nr. 04 des Beispiels der vorliegenden Erfindung betrachtet wurde. Wie in 3 gezeigt, band im porösen Muster des Beispiels der vorliegenden Erfindung das geschmolzene Aluminium die benachbarten Pulverkörner, und die Oberfläche des Gerüsts war aufgrund der Oberflächenspannung des geschmolzenen Aluminiums relativ glatt und wies eine durchgehende Metalloberfläche auf, weil Halsbereiche beseitigt waren. 3 Fig. 14 is a view in which the state of pores in the porous pattern of the sample No. 04 of the example of the present invention was considered. As in 3 For example, in the porous pattern of the example of the present invention, the molten aluminum bound the adjacent powder grains, and the surface of the skeleton was relatively smooth due to the surface tension of the molten aluminum and had a continuous metal surface because neck portions were eliminated.

4 zeigt eine Ansicht eines REM-Fotos (Rasterelektronenmikroskop-Fotos) eines Querschnitts des Gerüstanteils des aluminiumbasierten porösen Körpers des Beispiels der vorliegenden Erfindung, der mit einem ESMA (Elektronenstrahlmikroanalysator) betrachtet wurde. 4 zeigt auch ein Zuordnungsbild, das die Verteilung jedes der Bestandteile Al und O (Sauerstoff) zeigt. Wie in 4 gezeigt, war in dem aluminiumbasierten porösen Körper des Beispiels der vorliegenden Erfindung Al₂O₃ (Aluminiumoxid) in der Aluminiummatrix feinverteilt. 4 FIG. 12 is a view of an SEM (Scanning Electron Microscope) photograph of a cross section of the skeletal portion of the aluminum-based porous body of the example of the present invention observed with an ESMA (electron beam microanalyzer). 4 also shows an assignment image showing the distribution of each of the components Al and O (oxygen). As in 4 In the aluminum-based porous body of the example of the present invention, Al ₂ O ₃ (alumina) was finely dispersed in the aluminum matrix.

Andererseits zeigt 5 eine Ansicht, in der der Zustand von Poren im porösen Muster des Musters Nr. 03 des Beispiels betrachtet wurde, das ein Vergleichsbeispiel ist. Wie in 5 gezeigt, war in dem porösen Muster des Vergleichsbeispiels nur ein Teil der Aluminiumpulverkörner durch Festphasendiffusion gebunden, und Halsbereiche (gebundene Bereiche der Pulverkörner) wuchsen nicht. Daher wurden die Formen der ursprünglichen Pulverkörner betrachtet.On the other hand shows 5 a view in which the state of pores in the porous pattern of the sample No. 03 of the example was considered, which is a comparative example. As in 5 In the porous sample of the comparative example, only part of the aluminum powder grains was bound by solid-phase diffusion, and neck portions (bonded portions of the powder grains) did not grow. Therefore, the shapes of the original powder grains were considered.

In den aluminiumbasierten porösen Musterkörpern der Muster Nr. 04 bis 07 betrug die Elastizitätsgrenze 0,5 MPa oder höher, bis die Spannung den Plateaubereich erreichte. Die Elastizitätsgrenze erhöhte sich auf 1,7 MPa gemäß der Erhöhung des Dichteverhältnisses. Das Ergebnis der Quetschprüfung wurde mit Bezug auf 6 genau beschrieben. Der aluminiumbasierte poröse Musterkörper des Musters Nr. 04, das das Beispiel der vorliegenden Erfindung ist, wurde im Anfangsstadium der Verformung elastisch verformt, und die Spannung erhöhte sich mit der Erhöhung des Verformungsbetrags. Dann wurde die Spannung konstant, obwohl der Verformungsbetrag erhöht wurde. In diesem Zustand ging die Verformung voran, während die Verbindungslöcher des aluminiumbasierten porösen Körpers zusammengedrückt und geschlossen wurden. Nachdem der Verformungsbetrag erhöht wurde und das aluminiumbasierte poröse Körpermuster durch ein weiteres Erhöhen der Last verdichtet wurde, erhöhte sich die Spannung gemäß der Erhöhung des Verformungsbetrags, während die Last erhöht wurde, wie im Fall eines gewöhnlichen Metallmusters. Ein solches Verformungsverhalten ist typisch für das aluminiumbasierte poröse Körpermuster. Als das aluminiumbasierte poröse Körpermuster nach der Prüfung betrachtet wurde, waren die Verbindungslöcher zerdrückt, aber das Gerüst war nicht zerbrochen.In the aluminum-based porous pattern bodies of the pattern Nos. 04 to 07, the elastic limit was 0.5 MPa or higher until the stress reached the plateau region. The elastic limit increased to 1.7 MPa in accordance with the increase in the density ratio. The result of the crush test was related to 6 exactly described. The aluminum-based porous pattern body of the pattern No. 04, which is the example of the present invention, was elastically deformed in the initial stage of the deformation, and the stress increased with the increase of the deformation amount. Then the tension became constant although the amount of deformation was increased. In this state, the deformation proceeded while the communication holes of the aluminum-based porous body were compressed and closed. After the deformation amount was increased and the aluminum-based porous body pattern was densified by further increasing the load, the stress increased according to the increase of the deformation amount while the load was increased, as in the case of an ordinary metal pattern. Such a deformation behavior is typical of the aluminum-based porous body pattern. When the aluminum-based porous body pattern was observed after the test, the communication holes were crushed, but the skeleton was not broken.

Dagegen wurde in den aluminiumbasierten porösen Körpermustern der Muster Nr. 01 bis 03 der Plateaubereich nicht beobachtet. Wie in 6 gezeigt, brach bei dem aluminiumbasierten porösen Körpermuster des Vergleichsbeispiels von Muster Nr. 3, da die Bindefestigkeit zwischen den Pulverkörnern unzureichend war, das Muster im Anfangsstadium der Verformung, wenn die Drucklast beaufschlagt wurde, und das Muster wurde zu Stücken zerdrückt und befand sich nach der Prüfung im Pulverzustand.In contrast, in the aluminum-based porous body patterns of the pattern Nos. 01 to 03, the plateau region was not observed. As in 6 As shown in the aluminum-based porous body pattern of the comparative example of Sample No. 3, since the bonding strength between the powder grains was insufficient, the pattern broke in the initial stage of deformation when the compressive load was applied and the pattern was crushed into pieces and was after Test in the powder state.

Wie oben beschrieben, zeigte das aluminiumbasierte poröse Körpermuster nach der vorliegenden Erfindung eine Spannungs-Verformungs-Kurve, in der sich der Spannungsbetrag mit der Erhöhung des Verformungsbetrags erhöht, wenn die Last beaufschlagt wird, und die Spannung wird aufgrund des Zerdrückens der Verbindungslöcher annähernd konstant und erhöht sich dann. Dieses aluminiumbasierte poröse Körpermuster wies eine höhere Festigkeit auf als das herkömmliche aluminiumbasierte poröse Körpermuster.As described above, the aluminum-based porous body pattern of the present invention exhibited a stress-strain curve in which the amount of stress increases with the increase of the deformation amount when the load is applied, and the stress becomes approximately constant due to crushing of the communication holes then increases. This aluminum-based porous body pattern had higher strength than the conventional aluminum-based porous body pattern.

Gewerbliche AnwendbarkeitIndustrial Applicability

Der aluminiumbasierte poröse Körper nach der vorliegenden Erfindung weist eine hohe Festigkeit auf und ist daher vorzugsweise für verschiedene Arten von porösen Elementen verwendet.The aluminum-based porous body according to the present invention has high strength and is therefore preferably used for various types of porous elements.

Claims

Aluminum-based porous body, comprising: a framework connected in three dimensions; and a three-dimensional network structure containing communication holes formed by the skeleton so as to be three-dimensionally connected with each other, wherein the skeleton is made of aluminum or an aluminum alloy having a density ratio of not less than 90% and contains an alumina finely dispersed in an inner part of the skeleton.

The aluminum-based porous body according to claim 1, wherein the skeleton has pores in its inner part and the pores have sizes of not more than 10 μm.

The aluminum-based porous body according to claim 1 or 2, wherein the alumina has a size of not larger than 10 μm.

The aluminum-based porous body according to any one of claims 1 to 3, wherein the skeleton is hollow.

An aluminum-based porous body comprising: a framework connected three-dimensionally; and Connecting holes interconnected by the framework three-dimensionally, the framework having a three-dimensional network structure made of aluminum or an aluminum alloy, and the aluminum-based porous body exhibiting a stress-strain curve in which a magnitude of stress increases of a deformation amount increases when a load is applied, and the tension due to the crushing of the communication holes is approximately constant and then increases.

The aluminum-based porous body according to claim 5, wherein the skeleton has a density ratio of 90% or more.

The aluminum-based porous body according to claim 6, wherein the skeleton has pores in an inner part thereof and the pores have sizes of not more than 10 μm.

The aluminum-based porous body according to any one of claims 5 to 7, wherein crushed parts are generated when the load is applied until the stress increases after the stress in the stress-strain curve is approximately constant, and the mass fraction of the crushed amount Parts is not more than 5% of the aluminum-based porous body.

A manufacturing method of the aluminum-based porous body, comprising: Using a synthetic resin body having a three-dimensional mesh structure as a support having a synthetic resin skeleton connected three-dimensionally and including communicating holes formed through the synthetic resin skeleton so as to communicate with each other three-dimensionally; Adhering at least one compound selected from the group consisting of aluminum powder and aluminum alloy powder to a surface of the resin skeleton of the carrier; and Heating the attached powder to not less than the melting point of the attached powder in a non-oxidizing atmosphere to remove and remove the carrier and to melt the attached powder.

A production method of the aluminum-based porous body according to claim 9, wherein the heating is carried out at a temperature from the melting point to the melting point + 100 ° C.

The production method of the aluminum-based porous body according to claim 9 or 10, wherein the powder of at least one compound selected from the group consisting of the aluminum powder and the aluminum alloy powder has an average particle diameter of 1 to 50 μm.

A manufacturing method of the aluminum-based porous body according to any one of claims 9 to 11, wherein the powder of at least one compound selected from the group consisting of the aluminum powder and the aluminum alloy powder is adhered to the surface of the synthetic resin skeleton such that the thickness is 100 to 1000 μm.

A manufacturing method of the aluminum-based porous body according to any one of claims 9 to 12, wherein adhering at least one compound selected from the group consisting of the aluminum powder and the aluminum alloy powder to the surface of the resin skeleton of the carrier is performed by: Preparing a dispersion liquid by dispersing at least one compound selected from the group consisting of the aluminum powder and the aluminum alloy powder in a dispersion medium and adjusting the dispersion liquid such that the viscosity is 50 to 1,000 Pas under a temperature condition of 25 ° C; Dipping the carrier in the dispersion liquid; and then Drying the carrier.

The aluminum-based porous body according to any one of claims 1 to 12, which is obtained by the production method according to any one of claims 9 to 13.