JP2005002452A - Method and apparatus for producing metal porous body - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は金属多孔体の製造方法および装置に関し、詳しくは、電極基板、触媒担持体、フィルター、ピストンリング、金属複合材等に適用される金属多孔体の製造工程において、金属を含有したスラリーを発泡体に均一に充填するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来より、金属多孔体は、耐熱性を必要とするフィルターや電池用極板、さらには、触媒担持体、ピストンリング、金属複合材等の様々な用途に利用されている。
【0003】
従来の金属多孔体は、発泡樹脂等の表面に金属層を形成した後、樹脂の部分を焼成除去するとともに金属層を還元することによって得られる。例えば、特開平10−180166号公報(特許文献1)では、帯状発泡樹脂をロールに通過させて圧縮減圧し、ロール間の入り口に金属粉末を含んだスラリーを流し、帯状発泡樹脂が元の形状に戻る際にスラリーを塗着させる方法が開示されている。また、特開平6−227874号公報(特許文献2)では、合成樹脂発泡体の球状粒子に溶剤を塗布した後、硬化型樹脂と無機物粉体を含むスラリーを充填させることによって多孔質焼結体を得る製造方法が開示されている。
【0004】
【特許文献1】
特開平10−180166号公報
【0005】
【特許文献2】
特開平6−227874号公報
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特開平10−180166号公報(特許文献1)では、帯状発泡樹脂をロールを通過させることで圧縮減圧状態にし、そこから元の形状に戻る力でスラリーを塗着させるが、元の形状に戻る自然の力に委ねてスラリーを吸引させるため、吸着速度の調節等ができないことから、吸引できていない場合や不均一にしか吸引できていない場合が生じる。また、当該方法では、シール状の多孔質焼結体を製造できるが、複雑な3次元形状のものを製造することはできない。
【0007】
また、特開平6−227874号公報(特許文献2)では、製造する多孔質焼結体が厚みのある場合や異形状のものである場合には、合成樹脂発泡体の空隙が塞がれる場合やスラリーが空隙の深部まで充填できない場合などにより、スラリーが均一に充填されない場合も生じる。そのため、均一な多孔質焼結体ができないという問題がある。
【0008】
本発明は、上記した問題に鑑みてなされたもので、均一な金属多孔体を製造可能とすると共に、種々の形状の金属多孔体を形成可能で且つ装置が複雑にならず生産性およびコスト性を向上させることを課題としている。
【0009】
【発明が解決しようとする手段】
上記問題を解決するために、本発明は、下金型のキャビティ内に金属含有のスラリーを注入した後に樹脂製の発泡体を充填し、ついで、
上金型で上記発泡体を上面より押圧して圧縮して、該発泡体の空隙内の空気を除去し、ついで、
上記上金型を所要速度で引き上げて、該発泡体の空隙にスラリーを吸い込ませ、 その後、空隙にスラリーが充填された発泡体を下金型より取り出し、
焼成して樹脂を焼き飛ばしていることを特徴とする金属多孔体の製造方法を提供している。
【0010】
上記構成とすると、発泡体を上金型で押圧することにより、該発泡体の空隙内の空気を除去することができ、上金型を所要速度で引き上げることにより、該発泡体が圧縮された状態から元の形状に戻る際に空隙にスラリーを吸い込ませることができる。かつ、従来のように発泡体をロールに通過させて圧縮するのではなく、本発明では、上金型と下金型との間で発泡体を均一に押圧し、且つ、均一に除荷するようにしているので、発泡体にスラリーを均一に充填することが可能となる。よって、このスラリーが充填された発泡体を下金型から取り出して焼成することで細孔が均一に配置された金属多孔体を得ることができる。
【0011】
また、上記製造方法は上金型と下金型との間で押圧および除荷するだけであるので、金型のキャビティの形状および発泡体の形状を所望の形状にするだけで三次元の複雑な形状の金属多孔体の製造にも対応できることとなる。さらに、発泡体にスラリーを均一に吸着させ易く、スラリーをほぼ全量吸い込ませることができるため、スラリー等の材料に無駄がなくなりコスト低減を図ることもできる。また、押圧/引き上げを1回行うだけでスラリーを発泡体に充填できるため生産性にも優れている。
【0012】
上記上金型を引き上げる時の引き上げ速度を上記発泡体が元形状に復帰する速度以下に設定していることが好ましい。
【0013】
上記のように、引き上げる上金型の引き上げ速度を該発泡体が元形状に復帰する速度以下に設定することにより、発泡体が元形状に戻る際にスラリーを確実に吸い込ませることができるため、スラリーを均一に充填することができる。
また、上金型の引き上げ速度は、発泡体が元形状に復帰する間は復帰速度より遅い方が好ましいが、生産性を上げるためには復元率が3〜4割程度に至るまでは発泡体が復帰する速度より遅くし、その後は復帰する速度と同程度の速度とするのがより好ましい。これにより発泡体にスラリーをより均一に充填することができる。
【0014】
上記金属含有のスラリーとして、金属粉末とバインダーとを混合して所要粘度としたものを用いるのが好ましく、上記発泡体としてウレタンフォームを用いるのが好ましい。
【0015】
上記金属粉末は、Fe、Cr、Ni、Mo、Al、P、B、Si、Tiから選択された少なくとも1種の粉末、あるいは/および、その金属酸化物粉末を用いるのが好ましい。上記バインダーはフェノール樹脂等の熱硬化性樹脂を用いるのが好ましく、上記粘度は4000〜16000cpsとするのが好ましい。また、上記発泡体はウレタンフォームを用いるのが好ましく、その他、ポリスチレンフォーム、エポキシフォーム、ポリ塩化ビニルフォーム、フェノール樹脂フォーム、シリコンフォーム、ポリアクリルフォーム等も用いることができる。
【0016】
また、上記発泡体を下金型より取り出した後に、乾燥および脱バインダーを経た後に上記焼成を行い、その後、成形金型内にセットしてプレス成形で所要形状に修正している。
【0017】
焼成して得られた金属多孔体の形状は熱膨張などにより必ずしも仕様通りにはなっていないため、要求される仕様の形状の整形金型に金属多孔体を挿入後プレスして形状を修正することにより、所望の形状の金属多孔体を得ることができる。
【0018】
上記発泡体を焼成する前に、70〜150℃に制御できる乾燥炉で乾燥し、500〜900℃に制御できる脱バインダ炉で熱処理し、400〜1300℃に制御できる焼成炉で焼成するのがよい。よって、発泡体を除去すると同時に、フェノール樹脂等の熱硬化性樹脂を炭化し、それを還元剤として金属酸化物を還元することができるので、スラリーを充填した発泡体を金属多孔体に製造することが可能となる。
【0019】
本発明は、第2に、所要量のスラリーおよび発泡体を充填できると共に該発泡体の空隙からの空気の逃げ用の空間容積を有する下金型と、
上記下金型に充填する上記発泡体の上面を押圧すると共に上記下金型の空間内を上下移動可とした上金型と、
上記上金型の上下駆動手段とを備えていることを特徴とする金属多孔体の製造装置を提供している。
【0020】
上記構成の装置とすると、上記下金型に必要な材料を載置し、上金型と下金型で上記材料を上下駆動手段により押圧することができ、装置が複雑にならないと共に作業が簡単であり生産性をあげることができる。
【0021】
上記下金型のキャビティの側壁間の幅を、上記上金型の凸部の幅より大きく設定し、該凸部と該キャビティとの隙間を空気逃げ部としている。
【0022】
上記構成とすると、上金型で押圧して発泡体内部の空気を除去する際に、除去した空気が上金型の凸部と下金型のキャビティとの間の隙間より外部に逃げることができ、発泡体内の空気を完全に除去することができる。また、該空気逃げ部である隙間をスラリーが埋めることにより、上金型を引き上げた際に発泡体の側面より空気を含まないでスラリーだけを吸い込むことができる。
【0023】
上記下金型の凹部の側壁に上記空気逃げ部より上方に向けて幅広となるテーパ部を設けている。
【0024】
上記構成とすると、上金型を押圧して発泡体を収縮させた際に、空気逃げ部より溢れるスラリーがテーパ部に逃げて溜めさせることができるので、スラリーが下金型の凹部より溢れ出てしまうの防止することができる。また、テーパ部の傾斜により、スラリーが下金型と発泡体との隙間の空気逃げ部に流れ込み塞いでしまうので、上金型を引き上げて、空気逃げ部に滞留するスラリーを発泡体に吸い込む際に、空気を吸い込んでしまうことも防止できる。よって、発泡体の空隙部に空気を含まないでスラリーだけを充填することが可能となる。
なお、テーパ部の傾斜角度は、スラリーの粘度を考慮してスラリーが空気逃げ部へと確実に流入するように設定するとよく、例えば、スラリーの粘度が高い場合には、テーパ部の傾斜角度を急傾斜にすればよい。
【0025】
上記装置において、上記下金型の空間内に着脱自在に取り付けられ、上記発泡体の少なくとも下面を外周側から保持する保持部と、該保持部に連結された持手部とを備えた取出治具を設けているのが好ましい。
【0026】
上記取出治具を設けることにより、スラリーを充填した発泡体を金型から取り出す際に、自重で形状が崩れるのを防止したり、下金型に接着するのを防止することが可能となる。形状が崩れると焼成後に大幅に形状修正しなければならず、その時に発泡体内部に損傷を与え強度が低下するため、上記取出治具を用いて、形状を保持したまま取り出すのが好ましい。
上記取出治具の素材は、スラリーを吸い込んだ発泡体を持ち上げることのできる剛性を有するものであれば限定されず、金属や樹脂等が用いられる。
【0027】
上記装置において、上記下金型へのスラリー注入量を制御できるスラリー注入機と、上記発泡体あるいは発泡体を保持する上記取出治具を下金型へセットすると共にスラリー充填後に下金型より取り出すロボットアームとを備えているものが好ましい。
【0028】
上記スラリーの注入機により、下金型のキャビティにスラリーを溜める際に、スラリー注入量を一定に保つことができ、下金型のキャビティに均一に注入することができる。
また、ロボットアームにより、自動的に下金型に発泡体をセットできると共に下金型よりスラリーを充填した発泡体を取り出すことができ、金属多孔体の自動連続生産を可能にできる。
【0029】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面を参照して説明する。
図1は本発明の第1実施形態の金属多孔体の製造装置10の概略図を示し、底壁16aと側壁16bとを有する台座16と、台座16の底壁16aに載置された下金型13と、台座16の側壁16bに回動自在に連結された上下駆動手段11と、上下駆動手段11より垂下された上金型12とを備えている。
上下駆動手段11は、台座16の側壁16bの上端に回転軸17を介して揺動部材18を連結し、揺動部材18の中央より垂下する支持部19の下端の水平板21の下面側に上金型12を取り付けて上金型12自体を凸部とし、揺動部材18の端部18aを上下させることで上金型12を昇降させている。
【0030】
上金型12は、図2(A)(B)に示すように、幅をW1とした円環形状としており、下金型13と対向する下面は、先端平坦面12aと、該先端平坦面12aの両側の傾斜部12b、12cとを設け、下方に向けて若干先細り形状としている。
下金型13は、図3(A)(B)に示すように、円環形状の凹部であるキャビティ23を有する円形状であり、該キャビティ23は、幅がW2である溝部23aと、溝部23aの両側壁から上方向に向けて幅広となるテーパ部23bとを備えている。
なお、上金型12の幅W1と、下金型13のキャビティ23の溝部23aの幅W2との大小関係は、W1<W2としている。
【0031】
また、後述する発泡体であるポリウレタンフォームPを下金型13から取り出し易くするために、下金型13のキャビティ23に設置する取出治具15を設けている。取出治具15は、図4に示すように、下金型13の外枠と略同一の形状の外枠15aと、外枠15aから下方に間隔をあけて突出したL字状の棒状の保持部15bと、外枠15aの一部に連結した持手部15cとを備えている。
取出治具15の持手部15cは、ロボットアーム30の先端部30aに取り付けられ、自動搬送可能としている。
また、スラリーSを下金型13のキャビティ23に注入するスラリー注入機14が設けられ、スラリー注入機14はシリンダ外面に目盛り14aを刻印しており、スラリーSの注入量を一定に保つことを可能としている。
【0032】
以下、上記製造装置10を用いた金属多孔体の製造方法を説明する。本発明の金属多孔体の製造方法は、スラリーを発泡体に充填する工程と、充填した発泡体を焼成する工程とで構成する。
ここでは、スラリーとしてFe2O3粉末50重量%、FeCr(Cr60%)合金粉末23質量%、熱硬化性樹脂として65%フェノール樹脂水溶液17質量%、分散剤としてCMC(カルボキシメチルセルロース)2質量%および水8質量%の配合比率で混合して作製したものを用い、発泡体として厚さ10mmのポリウレタンフォームPを用いて製造した。
【0033】
まず、スラリーSをポリウレタンフォームPに充填する工程について説明する。
次いで、図1および図5(A)に示すように、スラリー注入機14を用いて約30gのスラリーSをキャビティ23aに注入した後、円環状のポリウレタンフォームPを載置した取出治具15をロボットアーム30により自動搬送して保持部15bをキャビティ23内に位置決めする。なお、ポリウレタンフォームPの幅は、下金型13のキャビティ23の溝部23aの幅W2より狭幅としている。
【0034】
次に、揺動部材18の持手部18aを降下させることで、図5(B)に示すように、円環状の上金型12がポリウレタンフォームPの上面を押圧してポリウレタンフォームPの中の空気を取り除きながら、上金型12と下金型13の隙間Tが約1mmになるまで押し込んで、ポリウレタンフォームPを空気を除いた実体積にまで収縮させる。この際、ポリウレタンフォームPより取り出された空気は、上金型12と下金型13のキャビティ23との間の隙間ΔWを空気逃げ部として外部へ放出されると共に、スラリーSも隙間ΔWより上方に抜けて、スラリー溜り部であるテーパ部23bにスラリーSを滞留させる。なお、スラリー溜り部はテーパ部23bとしているので、スラリーSがキャビティ23より外部に溢れでることはない。
【0035】
この状態のまま約1秒間保持した後に、図5(C)に示すように、上金型12を上方に上げ、ポリウレタンフォームPが元の形状に復元するのを利用して内部の空隙部にスラリーSを吸収して、ポリウレタンフォームP内にスラリーSを充填する。
この際、ポリウレタンフォームPの高さが3〜4mm程度に復元するまでは、ポリウレタンフォームPが自己復元する速度と同じ、或いは、それより遅い速度にする。それ以降は、ポリウレタンフォームPが自己復元する速度と同一速度で上金型12を引き上げる。
【0036】
上記方法によれば、ポリウレタンフォームPが自己復元する速度以下で上金型12を引き上げているため、ポリウレタンフォームPの上面が上金型12が塞がれた状態が保たれるので、ポリウレタンフォームPの上面から空気を吸い込んでしまうことがない。また、テーパ部23aにスラリーSが滞留し、復元過程でポリウレタンフォームPの側面と下金型13のキャビティ23との間にできる隙間にはテーパ部23bに存在するスラリーSが傾斜面に沿って自重で流入し、該隙間には常にスラリーSが満たされて空気を存在させない。
したがって、上金型12をポリウレタンフォームPが自己復元する速度以下で引き上げることで、ポリウレタンフォームPはスラリーSだけを確実に吸い込むことができ、スラリーSが均一に充填されたポリウレタンフォームPを得ることが出来る。なお、テーパ部23bの傾斜角度は、粘度のあるスラリーSが上記隙間に流れ落ちることができる角度にしている。
【0037】
そして、ロボットアーム30により取出治具15の持手部15cを引き上げることにより、スラリーSを均一に充填したポリウレタンフォームP’を保持部15bに載せた状態で下金型13から取り出す。これにより、スラリーSを充填して重くなったポリウレタンフォームP’がキャビティ23に接着することもなく、形状を崩さずに取り出すことができる。
【0038】
なお、取出治具15の変形例として、ポリウレタンフォームPの下面を網状部で支えるようにしてもよい。詳しくは、図6(A)(B)に示すように、変形例の取出治具15’は、下金型13の外枠と略同一の形状の外枠15a’と、外枠15a’から下方に間隔をあけて突出した棒状の側部15b’と、外枠15aの一部に連結した持手部15c’と、側部15b’の下端より内方に突出した円環状に網で形成された底面部15d’とを備えている。こうすると、ポリウレタンフォームPを底面部15d’で安定して保持することができる。
【0039】
次に、上記のようにスラリーSを均一に充填したポリウレタンフォームP’を焼成する工程を説明する。
ポリウレタンフォームP’を120℃の乾燥炉で水分を取り除くため乾燥する。乾燥したポリウレタンフォームP’を600℃の脱バインダー炉においてポリウレタンフォームP’を焼却すると共にスラリーS中のフェノールを焼却して炭化する。1100℃の焼成炉において該炭化成分でFe、Crの金属酸化物を還元し、還元されたFe、Crの金属成分を合金化して焼成すると金属多孔体を得ることができる。最後に、別の整形金型内に該金属多孔体をセットしてプレス成形で所要形状に修正する。
上述した製造方法により、空孔が均一に分散された金属多孔体を得ることができる。
【0040】
【発明の効果】
上記した説明より明らかなように、本発明の製造方法によれば、発泡体を上金型で押圧することにより発泡体内の空気を取り除き、上金型を上げて除荷することにより発泡体が復元する際に、金属を含んだスラリーを発泡体の内部に吸収させるようにしているため、発泡体の形状を所望の仕様の形状にするだけで三次元の複雑な形状であっても発泡体にスラリーを均一に充填することができ、種々の形状の金属多孔体を製造することができる。さらに、上金型の持ち上げ速度を発泡体が自己復元する速度以下とすることで、発泡体により均一にスラリーを充填することができる。したがって、当該発泡体を焼成すると金属が均一に分散された金属多孔体を製造することができる。
【0041】
また、本発明の製造装置によれば、複雑な装置とならないため、当該装置を用いると簡単な操作でスラリーを均一に発泡体に充填することができるので、生産性に優れたものとなる。また、必要な量のスラリーを全て発泡体に充填することができるので、材料の無駄もなくコスト性にも優れたものとなる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施形態の製造装置の概略図である。
【図2】(A)は上金型の斜視図、(B)は断面図である
【図3】(A)は下金型の斜視図、(B)は断面図である。
【図4】(A)は取出治具の上面図、(B)は斜視図である。
【図5】(A)〜(C)は発泡体にスラリーを充填させる工程を示す断面図である。
【図6】(A)は変形例の取出治具の上面図、(B)は斜視図である。
【符号の簡単な説明】
10 製造装置
11 上下駆動手段
12 上金型
13 下金型
14 スラリー注入機
15 取出治具
23 キャビティ
23a 溝部
23b テーパ部
S スラリー
P ポリウレタンフォーム(発泡体)[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a method and apparatus for producing a metal porous body, and more specifically, in a metal porous body production process applied to an electrode substrate, a catalyst carrier, a filter, a piston ring, a metal composite material, etc., a slurry containing metal is used. The foam is uniformly filled.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, metal porous bodies have been used for various applications such as filters and battery electrode plates that require heat resistance, as well as catalyst carriers, piston rings, and metal composite materials.
[0003]
A conventional porous metal body is obtained by forming a metal layer on the surface of a foamed resin or the like, and then baking and removing the resin portion and reducing the metal layer. For example, in Japanese Patent Laid-Open No. 10-180166 (Patent Document 1), a band-shaped foamed resin is passed through rolls and compressed and depressurized, and a slurry containing metal powder is allowed to flow at the entrance between the rolls. A method of applying a slurry upon returning to the above is disclosed. In JP-A-6-227874 (Patent Document 2), a porous sintered body is formed by applying a solvent to spherical particles of a synthetic resin foam and then filling a slurry containing a curable resin and an inorganic powder. A manufacturing method is disclosed.
[0004]
[Patent Document 1]
Japanese Patent Laid-Open No. 10-180166
[Patent Document 2]
JP-A-6-227874 [0006]
[Problems to be solved by the invention]
However, in Japanese Patent Application Laid-Open No. 10-180166 (Patent Document 1), the strip-shaped foamed resin is compressed and decompressed by passing through a roll, and the slurry is applied with a force to return to the original shape from there. Since the slurry is sucked by the natural force that returns to step S2, the suction speed cannot be adjusted, and therefore suction may not be possible or may be suctioned only unevenly. Moreover, in this method, a seal-like porous sintered body can be manufactured, but a complicated three-dimensional shape cannot be manufactured.
[0007]
Further, in JP-A-6-227874 (Patent Document 2), when the porous sintered body to be produced is thick or has an irregular shape, the gap in the synthetic resin foam is blocked. In some cases, the slurry may not be uniformly filled, for example, when the slurry cannot be filled to the deep part of the gap. Therefore, there is a problem that a uniform porous sintered body cannot be formed.
[0008]
The present invention has been made in view of the above-described problems, and enables the production of a uniform porous metal body, the formation of various shapes of the porous metal body, and the complexity and productivity of the apparatus. It is a problem to improve.
[0009]
Means to be Solved by the Invention
In order to solve the above problem, the present invention fills the resin foam after injecting the metal-containing slurry into the cavity of the lower mold,
The foam is pressed from above with a top mold and compressed to remove air in the voids of the foam,
The upper mold is pulled up at a required speed, the slurry is sucked into the voids of the foam, and then the foam filled with the slurry is taken out from the lower mold,
There is provided a method for producing a porous metal body characterized in that the resin is burned off by firing.
[0010]
With the above configuration, by pressing the foam with the upper mold, air in the voids of the foam can be removed, and the foam is compressed by pulling up the upper mold at a required speed. When returning from the state to the original shape, the slurry can be sucked into the gap. In addition, instead of compressing the foam by passing it through a roll as in the prior art, in the present invention, the foam is uniformly pressed between the upper mold and the lower mold and is unloaded uniformly. As a result, the slurry can be uniformly filled in the foam. Therefore, a metal porous body in which the pores are uniformly arranged can be obtained by removing the foam filled with the slurry from the lower mold and baking it.
[0011]
In addition, since the above manufacturing method only presses and unloads between the upper mold and the lower mold, a three-dimensional complex just by changing the shape of the mold cavity and the shape of the foam to the desired shape. Therefore, it is possible to cope with the production of a porous metal body having a different shape. Furthermore, since the slurry can be easily adsorbed uniformly to the foam and almost all of the slurry can be sucked in, the material such as the slurry is not wasted and the cost can be reduced. In addition, since the slurry can be filled into the foam only by pressing / pulling once, the productivity is excellent.
[0012]
It is preferable that the pulling speed when pulling up the upper mold is set to be equal to or lower than the speed at which the foam returns to the original shape.
[0013]
As described above, by setting the pulling speed of the upper mold to be pulled up to the speed at which the foam returns to the original shape, the slurry can be surely sucked when the foam returns to the original shape. The slurry can be filled uniformly.
Also, the pulling speed of the upper mold is preferably slower than the returning speed while the foam returns to the original shape, but the foam is required until the restoration rate reaches about 30 to 40% in order to increase productivity. It is more preferable that the speed is slower than the speed at which the speed returns, and then the speed is about the same as the speed at which the speed returns. Thereby, a slurry can be filled more uniformly into a foam.
[0014]
As the metal-containing slurry, it is preferable to use a metal powder and a binder to obtain a required viscosity, and it is preferable to use urethane foam as the foam.
[0015]
As the metal powder, it is preferable to use at least one powder selected from Fe, Cr, Ni, Mo, Al, P, B, Si, and / or a metal oxide powder thereof. The binder is preferably a thermosetting resin such as a phenol resin, and the viscosity is preferably 4000 to 16000 cps. In addition, urethane foam is preferably used as the foam, and polystyrene foam, epoxy foam, polyvinyl chloride foam, phenol resin foam, silicon foam, polyacrylic foam, and the like can also be used.
[0016]
Moreover, after taking out the said foam from a lower metal mold | die, after passing through drying and a binder removal, the said baking is performed, and after that, it sets in a shaping | molding metal mold | die and correct | amends to a required shape by press molding.
[0017]
Since the shape of the metal porous body obtained by firing is not necessarily in accordance with the specifications due to thermal expansion, etc., the metal porous body is inserted into a shaping mold having the required specifications and then pressed to correct the shape. Thus, a metal porous body having a desired shape can be obtained.
[0018]
Before firing the foam, it is dried in a drying furnace that can be controlled at 70 to 150 ° C., heat-treated in a binder removal furnace that can be controlled at 500 to 900 ° C., and fired in a firing furnace that can be controlled at 400 to 1300 ° C. Good. Therefore, at the same time as removing the foam, it is possible to carbonize a thermosetting resin such as phenol resin and reduce the metal oxide using it as a reducing agent, so that the foam filled with the slurry is made into a metal porous body. It becomes possible.
[0019]
Secondly, the present invention provides a lower mold which can be filled with a required amount of slurry and foam and has a space volume for air escape from the voids of the foam,
An upper mold that presses the upper surface of the foam filling the lower mold and is movable up and down in the space of the lower mold;
There is provided an apparatus for producing a porous metal body, comprising the upper mold up-and-down driving means.
[0020]
With the apparatus having the above-described configuration, the necessary material can be placed on the lower mold, and the material can be pressed by the upper and lower molds by the vertical drive means, so that the apparatus is not complicated and the operation is simple. And can increase productivity.
[0021]
The width between the side walls of the cavity of the lower mold is set to be larger than the width of the convex part of the upper mold, and the gap between the convex part and the cavity serves as an air escape part.
[0022]
With the above configuration, when the air inside the foam is removed by pressing with the upper mold, the removed air may escape to the outside through the gap between the convex part of the upper mold and the cavity of the lower mold. And the air inside the foam can be completely removed. Further, the slurry fills the gap as the air escape portion, so that when the upper mold is pulled up, only the slurry can be sucked from the side surface of the foam without containing air.
[0023]
A taper portion that is wider toward the upper side than the air escape portion is provided on the side wall of the recess of the lower mold.
[0024]
With the above configuration, when the foam is contracted by pressing the upper die, the slurry overflowing from the air escape portion can escape to the taper portion and accumulate, so that the slurry overflows from the concave portion of the lower die. Can be prevented. In addition, the slant of the taper part causes the slurry to flow into the air escape part of the gap between the lower mold and the foam and close it. Therefore, when the upper mold is pulled up and the slurry staying in the air escape part is sucked into the foam In addition, air can be prevented from being inhaled. Therefore, it becomes possible to fill only the slurry without containing air in the voids of the foam.
The inclination angle of the taper portion is preferably set so that the slurry surely flows into the air escape portion in consideration of the viscosity of the slurry. For example, when the viscosity of the slurry is high, the inclination angle of the taper portion is set. A steep slope may be used.
[0025]
In the above apparatus, a take-out treatment provided with a holding part that is detachably attached in the space of the lower mold and holds at least the lower surface of the foam from the outer peripheral side, and a handle part connected to the holding part. It is preferable to provide a tool.
[0026]
By providing the take-out jig, when taking out the foam filled with the slurry from the mold, it is possible to prevent the shape from being deformed by its own weight or to adhere to the lower mold. If the shape breaks down, the shape must be significantly corrected after firing, and at that time, the foam is damaged and the strength is lowered. Therefore, it is preferable to take out the shape while maintaining the shape by using the above-mentioned extraction jig.
The material of the take-out jig is not limited as long as it has rigidity capable of lifting the foam that has sucked the slurry, and metal, resin, or the like is used.
[0027]
In the above apparatus, the slurry injection machine capable of controlling the amount of slurry injected into the lower mold, and the foam or the take-out jig holding the foam are set in the lower mold and are taken out from the lower mold after slurry filling. What comprises a robot arm is preferable.
[0028]
When the slurry is stored in the cavity of the lower mold, the slurry injection amount can be kept constant and can be uniformly injected into the cavity of the lower mold.
In addition, the robot arm can automatically set the foam in the lower mold and take out the foam filled with the slurry from the lower mold, enabling automatic continuous production of the metal porous body.
[0029]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 shows a schematic view of a metal porous
The vertical drive means 11 connects the
[0030]
As shown in FIGS. 2A and 2B, the
As shown in FIGS. 3A and 3B, the
The magnitude relationship between the width W1 of the
[0031]
Further, in order to make it easy to take out the polyurethane foam P, which will be described later, from the
The
Further, a
[0032]
Hereinafter, the manufacturing method of the metal porous body using the said
Here, 50% by weight of Fe 2 O 3 powder as slurry, 23% by weight of FeCr (Cr60%) alloy powder, 17% by weight of 65% aqueous phenol resin solution as thermosetting resin, and 2% by weight of CMC (carboxymethylcellulose) as dispersant Using a polyurethane foam P having a thickness of 10 mm as a foam, a mixture prepared by mixing at a blending ratio of 8% by mass of water and water was used.
[0033]
First, the process of filling the polyurethane foam P with the slurry S will be described.
Next, as shown in FIG. 1 and FIG. 5 (A), about 30 g of slurry S is injected into the
[0034]
Next, by lowering the
[0035]
After holding in this state for about 1 second, as shown in FIG. 5 (C), the
At this time, until the height of the polyurethane foam P is restored to about 3 to 4 mm, the speed is the same as or slower than the speed at which the polyurethane foam P self-restores. Thereafter, the
[0036]
According to the above method, since the
Therefore, by pulling up the
[0037]
Then, by pulling up the
[0038]
As a modification of the take-out
[0039]
Next, the process of baking the polyurethane foam P ′ uniformly filled with the slurry S as described above will be described.
The polyurethane foam P ′ is dried in a drying oven at 120 ° C. to remove moisture. The dried polyurethane foam P ′ is carbonized by incinerating the polyurethane foam P ′ in a debinding furnace at 600 ° C. and incinerating the phenol in the slurry S. When a metal oxide of Fe and Cr is reduced with the carbonized component in a firing furnace at 1100 ° C., and the reduced metal component of Fe and Cr is alloyed and fired, a porous metal body can be obtained. Finally, the metal porous body is set in another shaping mold and corrected to a required shape by press molding.
By the manufacturing method described above, a porous metal body in which pores are uniformly dispersed can be obtained.
[0040]
【The invention's effect】
As is clear from the above description, according to the manufacturing method of the present invention, the foam is removed by pressing the foam with the upper mold to remove the air in the foam and raising the upper mold to unload. When restoring, the metal-containing slurry is absorbed into the inside of the foam, so even if it is a three-dimensional complicated shape by simply changing the shape of the foam to the shape of the desired specification It is possible to uniformly fill the slurry, and it is possible to produce metal porous bodies having various shapes. Furthermore, the slurry can be uniformly filled with the foam by setting the lifting speed of the upper die below the speed at which the foam self-restores. Therefore, when the foam is fired, a porous metal body in which the metal is uniformly dispersed can be produced.
[0041]
Further, according to the production apparatus of the present invention, since the apparatus is not complicated, the slurry can be uniformly filled into the foam by a simple operation when the apparatus is used, and thus the productivity is excellent. In addition, since all the necessary amount of slurry can be filled in the foam, the material is not wasted and the cost is excellent.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic view of a manufacturing apparatus according to a first embodiment of the present invention.
2A is a perspective view of an upper mold, FIG. 2B is a cross-sectional view thereof, and FIG. 3A is a perspective view of a lower mold, and FIG.
4A is a top view of the take-out jig, and FIG. 4B is a perspective view.
FIGS. 5A to 5C are cross-sectional views showing a process of filling a foam with slurry. FIGS.
6A is a top view of a take-out jig according to a modification, and FIG. 6B is a perspective view.
[Brief description of symbols]
DESCRIPTION OF
Claims (9)
上金型で上記発泡体を上面より押圧して圧縮して、該発泡体の空隙内の空気を除去し、ついで、
上記上金型を所要速度で引き上げて、該発泡体の空隙にスラリーを吸い込ませ、 その後、空隙にスラリーが充填された発泡体を下金型より取り出し、
焼成して樹脂を焼き飛ばしていることを特徴とする金属多孔体の製造方法。After injecting a metal-containing slurry into the cavity of the lower mold, it is filled with a resin foam,
The foam is pressed from above with a top mold and compressed to remove air in the voids of the foam,
The upper mold is pulled up at a required speed, the slurry is sucked into the voids of the foam, and then the foam filled with the slurry is taken out from the lower mold,
A method for producing a porous metal body, characterized in that the resin is burned off by firing.
上記下金型に充填する上記発泡体の上面を押圧すると共に上記下金型の空間内を上下移動可とした上金型と、
上記上金型の上下駆動手段とを備えていることを特徴とする金属多孔体の製造装置。A lower mold which can be filled with a required amount of slurry and foam and has a space volume for air escape from the voids of the foam;
An upper mold that presses the upper surface of the foam filling the lower mold and is movable up and down in the space of the lower mold;
An apparatus for producing a porous metal body, comprising: an upper / lower drive means for the upper mold.
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DE102016113170A1 (en) * | 2016-07-18 | 2018-01-18 | Abb Turbo Systems Ag | Piston ring, turbocharger with piston ring and method of manufacturing a piston ring and a turbocharger |
KR101841234B1 (en) * | 2016-02-25 | 2018-03-22 | 몬트롤 주식회사 | Hydraulic press for forming a product using metal powder |
CN109482867A (en) * | 2018-11-24 | 2019-03-19 | 泰州市华诚钨钼制品有限公司 | A kind of efficiently molding tungsten-molybdenum alloy particular manufacturing craft |
-
2003
- 2003-06-13 JP JP2003169487A patent/JP2005002452A/en not_active Withdrawn
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