JP2008007811A - Method for manufacturing metal porous body - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for manufacturing a metal porous body for producing a metal porous body having high porosity and uniform skeletal structure with high productivity. <P>SOLUTION: This manufacturing method comprises: a slurry preparation step; a skeletal structure forming step; a step of forming a multilayer construction of skeletal structure; a precursor heating step; and a sintering step. The metal porous body can be obtained by preparing a slurry where metal powder of ≤15μm average particle size and insoluble thermoplastic resin powder are contained in a dispersion medium, applying the slurry to the periphery of a resin foam, evaporating the dispersion medium to allow a fusion layer composed of the thermoplastic resin powder to bridge mutual particles of the metal powder so as to form a skeletal structure around the resin foam, applying the slurry again to the periphery of the resultant skeletal structure to form a multilayer construction of skeletal structure, heating a subsequently obtained precursor and then sintering the metal powder. The multilayer construction of skeletal structure can be attained by repeating the above step of forming the multilayer construction of skeletal structure. As the metal powder, that of stainless steel material is preferred. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、例えば、自動車等のディーゼルエンジンの排気ガスに含まれる煤の除去用フィルタや下水や工業用水等の水処理用フィルタ等の各種フィルタ、燃料電池の触媒担体用部品等に利用できる金属多孔質体の製造方法に関する。   The present invention is, for example, a metal that can be used for various filters such as a filter for removing soot contained in exhaust gas of diesel engines such as automobiles, a water treatment filter such as sewage and industrial water, and a catalyst carrier part for fuel cells. The present invention relates to a method for producing a porous body.

発泡樹脂フォームを基材に製造した金属多孔質体は、金属による骨格部と空間である空孔部により構成され、一連の骨格とそれに囲まれた1個の空孔部をセルともいう。例えば、流体、つまり気体や液体を金属多孔質体に通すと、流体に混在する異物粒子等は骨格部で吸着または捕集されて除去され、異物粒子等が除去された流体はセル部を通過していく。この場合、除去したい異物粒子等の大きさに応じてセルのサイズを選択する。このような機能を有する金属多孔質体は各種フィルタ部材として利用されている。
また、例えば、燃料電池等の触媒担体用部品に金属多孔質体を用いる場合には、骨格部の表面に触媒を担持させて反応物質との接触面積を増やし、これにより反応を増大させるために使用される。また、金属多孔質体は、非金属に比べて延性、靭性、耐衝撃性に優れており、壊れやすい触媒を保護する効果もある。
A metal porous body manufactured using a foamed resin foam as a base material is composed of a skeleton portion made of metal and a void portion which is a space, and a series of skeletons and one void portion surrounded by the skeleton portion are also called cells. For example, when a fluid, that is, a gas or liquid is passed through a porous metal body, foreign particles mixed in the fluid are adsorbed or collected by the skeleton and removed, and the fluid from which foreign particles have been removed passes through the cell. I will do it. In this case, the size of the cell is selected according to the size of the foreign particle to be removed. Metal porous bodies having such functions are used as various filter members.
For example, when using a metal porous body for catalyst carrier parts such as a fuel cell, the catalyst is supported on the surface of the skeleton to increase the contact area with the reactants, thereby increasing the reaction. used. In addition, the metal porous body is excellent in ductility, toughness, and impact resistance as compared with nonmetals, and has an effect of protecting a fragile catalyst.

従来、上述のような金属多孔質体を形成する方法のひとつとして、例えば特許文献1が開示する、多孔質の発泡樹脂フォームに導電処理を施し、NiやCrを電気メッキした後に熱処理して発泡樹脂フォームを除去し、金属多孔質体を得る方法が知られている。このような電気メッキによる方法では、電気メッキ可能なNiやCr等の成分に限られてしまう不便さはあるものの、電気的な反応を行う部品やある程度の耐食性が望まれる部品等の場合には適する方法である。   Conventionally, as one of the methods for forming a metal porous body as described above, for example, a porous foamed resin foam disclosed in Patent Document 1 is subjected to conductive treatment, electroplated with Ni or Cr, and then heat-treated to foam. A method for removing a resin foam and obtaining a metal porous body is known. Such electroplating methods have the inconvenience of being limited to components such as Ni and Cr that can be electroplated, but in the case of parts that react electrically or parts that require a certain degree of corrosion resistance, etc. It is a suitable method.

また、上述の電気メッキによって金属多孔質体を得る方法とは別に、例えば特許文献2が開示する、分散媒と、金属粉末と、ゲル化セルロース、ポリビニルアルコール、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂等の分散媒に可溶性の結合剤とを含むスラリーを、多孔質の発泡樹脂フォームに含浸させて乾燥させ、次いで発泡樹脂フォームを除去して金属粉末を焼結させ、金属多孔質体を得る方法が知られている。   In addition to the above-described method for obtaining a metal porous body by electroplating, for example, Patent Document 2 discloses a dispersion medium, a metal powder, a dispersion medium such as gelled cellulose, polyvinyl alcohol, epoxy resin, and silicone resin. It is known that a porous foamed resin foam is impregnated with a slurry containing a soluble binder and dried, and then the foamed resin foam is removed to sinter metal powder to obtain a porous metal body. Yes.

特開昭57−174484号公報JP-A-57-174484 特開昭38−17554号公報JP-A-38-17554

しかしながら、上述の電気メッキによる方法の場合、Ni純度の高い金属多孔質体では機械強度が低くなり、構造部品としては使用できないことがある。また、機械強度を向上させるためにNiの上にCrをメッキした金属多孔質体もあるが、一般的にはCrのメッキの環境負荷等が問題とされ、Crのメッキを行わない技術開発が望まれている。   However, in the case of the above-described electroplating method, a metal porous body having a high Ni purity has a low mechanical strength and may not be used as a structural component. In addition, there are metal porous bodies in which Cr is plated on Ni in order to improve mechanical strength. However, in general, the environmental load of Cr plating is a problem, and technical development that does not perform Cr plating has been conducted. It is desired.

また、上述のスラリーを発泡樹脂フォームに浸透させる方法の場合、上述の電気メッキによる方法による金属多孔質体と比べ、一般的には機械強度が低いために構造部品としては使用できなかった。このため、金属多孔質体の骨格を肉厚にして機械強度を向上させることを検討した。例えば、金属粉末の配合割合の多いスラリーを発泡樹脂フォームに浸透させて肉厚の骨格を形成することを検討し、スラリーが発泡樹脂フォームに十分に浸透できる粘度の上限になるように金属粉末を多量に配合したスラリーを用いた。しかしながら、僅かな強度の向上は認められたものの、所望する強度に達する肉厚の骨格を形成できなかった。また、例えば、適量のスラリーを定着させた骨格を一旦形成し、この骨格に対して再びスラリーを上乗せして肉厚の骨格を形成することを試みたところ、一旦形成しておいた骨格が軟化して溶け落ちたために健全な骨格を形成できなかった。   Further, in the case of the method in which the above-mentioned slurry is infiltrated into the foamed resin foam, the mechanical strength is generally low as compared with the metal porous body obtained by the above-described electroplating method, and thus it cannot be used as a structural component. For this reason, it was studied to increase the mechanical strength by increasing the thickness of the metal porous body. For example, we considered the formation of a thick skeleton by infiltrating a slurry having a high blending ratio of metal powder into the foamed resin foam, and the metal powder was adjusted to the upper limit of the viscosity at which the slurry can sufficiently penetrate into the foamed resin foam. A slurry blended in a large amount was used. However, although a slight improvement in strength was observed, a thick skeleton reaching the desired strength could not be formed. Also, for example, when a skeleton once fixed with an appropriate amount of slurry was formed and an attempt was made to form a thick skeleton by adding a slurry to this skeleton again, the skeleton once formed was softened. A healthy skeleton could not be formed because it melted away.

本発明の目的は、上述の問題点を解決し、空孔率が大きく、機械強度に優れた金属多孔質体を生産性よく製造するための金属多孔質体の製造方法を提供することである。   An object of the present invention is to solve the above-described problems and to provide a method for producing a metal porous body for producing a metal porous body having a high porosity and excellent mechanical strength with high productivity. .

本発明者は、分散媒に不溶性の熱可塑性樹脂粉末を添加したスラリーを発泡樹脂フォームの周りに塗布した後に乾燥させて骨格を形成し、この骨格の周りにスラリーを再び塗布した後に乾燥させて骨格を多層に形成することにより、上述の問題点を解決できることを見出し本発明に想到した。   The present inventor applied a slurry added with an insoluble thermoplastic resin powder to a dispersion medium around a foamed resin foam and then dried to form a skeleton. After applying the slurry around the skeleton again, the slurry was dried. The inventors have found that the above-mentioned problems can be solved by forming a skeleton in multiple layers, and have arrived at the present invention.

すなわち本発明は、分散媒と、平均粒径15μm以下の金属粉末と、前記分散媒に不溶性の平均粒径10μm以下の熱可塑性樹脂粉末とを含むスラリーを製造するスラリー製造工程と、該スラリーを、空孔率が90%以上で長さ25mmの任意方向の直線と交差する空孔の平均個数であるセル数が5〜30個の発泡樹脂フォームの周りに塗布した後、前記塗布したスラリーから分散媒を蒸発させ、該蒸発により前記熱可塑性樹脂粉末を融着させて融着層を形成し、該融着層を前記金属粉末の相互に架橋させて該発泡樹脂フォームの周りに骨格を形成する骨格形成工程と、得られた骨格の周りに前記スラリーを再塗布した後、前記再塗布したスラリーから分散媒を蒸発させ、該蒸発により前記熱可塑性樹脂粉末を融着させて融着層を形成し、該融着層を前記金属粉末の相互に架橋させて前記骨格を多層化する骨格多層化工程と、該骨格多層化工程後得られた前駆体を加熱して前記発泡樹脂フォームおよび前記融着層を除去する前駆体加熱工程と、該前駆体加熱工程の後に金属粉末を焼結させて金属多孔質体を形成する焼結工程と、を有する金属多孔質体の製造方法である。   That is, the present invention provides a slurry production process for producing a slurry comprising a dispersion medium, a metal powder having an average particle diameter of 15 μm or less, and a thermoplastic resin powder insoluble in the dispersion medium and having an average particle diameter of 10 μm or less, From the applied slurry after coating around a foamed resin foam having a porosity of 90% or more and an average number of pores intersecting with a straight line in an arbitrary direction having a length of 25 mm and having a cell number of 5 to 30 The dispersion medium is evaporated, the thermoplastic resin powder is fused by the evaporation to form a fused layer, and the fused layer is cross-linked with the metal powder to form a skeleton around the foamed resin foam. A skeleton forming step, and after re-coating the slurry around the obtained skeleton, the dispersion medium is evaporated from the re-coated slurry, and the thermoplastic resin powder is fused by the evaporation to form a fused layer. Formed and melted A skeleton multilayering process in which the metal powder is cross-linked with each other to multilayer the skeleton, and the precursor obtained after the skeleton multilayering process is heated to remove the foamed resin foam and the fusion layer And a sintering step of forming a metal porous body by sintering metal powder after the precursor heating step.

本発明の製造方法においては、前記骨格多層化工程を繰り返して骨格をさらに多層化することが望ましい。また、金属粉末にはステンレス材を用いることが望ましい。   In the production method of the present invention, it is desirable to further stratify the skeleton by repeating the skeleton multilayering step. Further, it is desirable to use a stainless material for the metal powder.

本発明によれば、金属多孔質体の機械強度を格段に向上させることができる。したがって、金属多孔質体の有するフィルタ機能や担持機能を利用し、高い機械強度が望まれる、例えば排気ガス用や水処理用のフィルタ部材や、燃料電池等の各種部材を実用化する上で有用な技術となる。   According to the present invention, the mechanical strength of the metal porous body can be remarkably improved. Therefore, it is useful for putting various members such as exhaust gas and water treatment filter members and fuel cells into practical use where high mechanical strength is desired by utilizing the filter function and support function of the metal porous body. Technology.

本発明の金属多孔質体の製造方法における重要な特徴のひとつは骨格形成工程にある。骨格形成工程で使用するスラリーに含まれる熱可塑性樹脂粉末は、分散媒に混在し、この分散媒が蒸発することにより樹脂粒子同士が融着し、分散媒に対して不溶性の融着層を形成する。本発明においては、上述のように熱可塑性樹脂粉末が融着して形成される融着層を金属粉末の相互に架橋させることで、分散媒に不溶性の骨格を形成することができる。これにより、一旦形成された骨格は分散媒に不溶性となり、この骨格に対して再びスラリーを塗布しても、一旦形成された骨格が軟化して溶け落ちるといった不具合はなくなる。   One of the important features in the method for producing a porous metal body of the present invention is the skeleton formation step. The thermoplastic resin powder contained in the slurry used in the skeleton forming process is mixed in the dispersion medium, and the dispersion medium evaporates to fuse the resin particles together, forming an insoluble fused layer with respect to the dispersion medium. To do. In the present invention, an insoluble skeleton can be formed in the dispersion medium by cross-linking the fused layers formed by fusing the thermoplastic resin powder as described above with the metal powders. As a result, the skeleton once formed becomes insoluble in the dispersion medium, and even if the slurry is applied to the skeleton again, there is no problem that the skeleton once formed is softened and melted down.

また、本発明の製造方法における上述とは別の重要な特徴は、骨格多層化工程にある。具体的には、骨格多層化工程では、骨格形成工程で形成した骨格の周りに、上述の熱可塑性樹脂粉末を含むスラリーを再塗布した後、再塗布したスラリーから分散媒を蒸発させる。この分散媒の蒸発により、熱可塑性樹脂粉末を融着させて融着層を形成し、この融着層を金属粉末の相互に架橋させて骨格形成工程で形成した骨格を多層化して前駆体を形成する。これにより、先に形成しておいた既存の骨格の上にさらに骨格を形成することとなり、骨格が多層化された前駆体となる。前駆体は、金属粉末を焼結させて金属多孔質体とするための素材となり、多層化された前駆体は、従来の単層の骨格からなる前駆体に比べ、機械強度を格段に向上させることができる。また、本発明においては、骨格多層化工程で形成した骨格も分散媒に不溶性であるため、骨格多層化工程を繰り返して骨格を多層化することにより、前駆体の機械強度をさらに向上することができる。   In addition, an important feature different from the above in the production method of the present invention is the skeleton multilayering step. Specifically, in the skeleton multilayering step, the slurry containing the thermoplastic resin powder is re-applied around the skeleton formed in the skeleton formation step, and then the dispersion medium is evaporated from the re-applied slurry. By evaporating the dispersion medium, the thermoplastic resin powder is fused to form a fused layer, and the fused layer is cross-linked with the metal powder, and the skeleton formed in the skeleton forming step is multilayered to obtain a precursor. Form. As a result, a skeleton is further formed on the existing skeleton previously formed, and a precursor in which the skeleton is multilayered is obtained. The precursor becomes a material for sintering a metal powder to form a metal porous body, and the multilayered precursor significantly improves the mechanical strength compared to a conventional precursor composed of a single layer skeleton. be able to. In the present invention, since the skeleton formed in the skeleton multilayering process is also insoluble in the dispersion medium, the mechanical strength of the precursor can be further improved by multilayering the skeleton by repeating the skeleton multilayering process. it can.

本発明の金属多孔質体の製造方法について、以下、製造工程別に説明する。
本発明におけるスラリー製造工程は、分散媒と、平均粒径15μm以下の金属粉末と、分散媒に不溶性の平均粒径10μm以下の熱可塑性樹脂粉末とを含むスラリーを製造する工程とする。具体的には、基準量の分散媒を適当な攪拌槽に入れ、上述の金属粉末と熱可塑性樹脂粉末とを、分散媒に対して各々所要量を添加混合して攪拌し、ほぼ均一に分散させ、スラリーとする等の手段で製造できる。
Hereinafter, the manufacturing method of the metal porous body of the present invention will be described for each manufacturing process.
The slurry production step in the present invention is a step of producing a slurry containing a dispersion medium, a metal powder having an average particle size of 15 μm or less, and a thermoplastic resin powder insoluble in the dispersion medium and having an average particle size of 10 μm or less. Specifically, a reference amount of the dispersion medium is put in a suitable stirring tank, and the above-mentioned metal powder and thermoplastic resin powder are added to the dispersion medium, mixed and stirred, and dispersed almost uniformly. And can be produced by means such as slurry.

スラリーとは、液体に微細な固体を分散させた懸濁液のことで、一般にポンプ移送できる程度の流動性を有する混合体の呼称である。本発明におけるスラリーは、分散媒と、平均粒径15μm以下の金属粉末と、分散媒に不溶性の平均粒径10μm以下の熱可塑性樹脂粉末とを含むものである。スラリーに含まれる分散媒は、分散の対象となる金属粉末や熱可塑性樹脂粉末を浮遊させて分散させ、また、スラリーに適度な流動性を付加する機能を有するものである。 The slurry is a suspension in which a fine solid is dispersed in a liquid, and is generally called a mixture having fluidity that can be pumped. The slurry in the present invention contains a dispersion medium, a metal powder having an average particle diameter of 15 μm or less, and a thermoplastic resin powder insoluble in the dispersion medium and having an average particle diameter of 10 μm or less. The dispersion medium contained in the slurry has a function of suspending and dispersing the metal powder or thermoplastic resin powder to be dispersed and adding appropriate fluidity to the slurry.

スラリーに含まれる熱可塑性樹脂粉末は、スラリーから分散媒を蒸発させたときに樹脂粉末同士が融着して融着層を形成し、この融着層によって金属粉末を相互に架橋させることができる、すなわち金属粉末を相互に結合させるバインダである。本発明においては、分散媒に不溶性の平均粒径10μm以下の熱可塑性樹脂粉末を使用する。分散媒に不溶性とすることにより、一旦形成した骨格の周りに再びスラリーを塗布してもその骨格は軟化して溶け落ちることがない。このため、上述した骨格が多層化された前駆体を形成することが可能となる。また、使用する熱可塑性樹脂粉末を平均粒径10μm以下とすることにより、分散媒に対して浮上させずに分散させることができ、金属粉末の相互に融着層を架橋させるために十分な量を金属粉末の間に供給することができるが、平均粒径0.01μm以上の熱可塑性樹脂粉末が入手しやすいので好ましい。   When the dispersion medium is evaporated from the slurry, the thermoplastic resin powder contained in the slurry can be fused together to form a fused layer, and the fused powder can crosslink the metal powder to each other. That is, it is a binder for bonding metal powders to each other. In the present invention, a thermoplastic resin powder having an average particle size of 10 μm or less that is insoluble in the dispersion medium is used. By making it insoluble in the dispersion medium, even if the slurry is applied again around the skeleton once formed, the skeleton does not soften and melt down. For this reason, it becomes possible to form a precursor in which the skeleton described above is multilayered. Further, by making the thermoplastic resin powder to be used have an average particle size of 10 μm or less, it is possible to disperse the resin powder without floating with respect to the dispersion medium, and an amount sufficient to crosslink the fusion layer between the metal powders. Can be supplied between the metal powders, but a thermoplastic resin powder having an average particle size of 0.01 μm or more is easily available, which is preferable.

スラリーに含まれる金属粉末は、金属多孔質体の骨格を形成する素材となる。金属粉末は、分散媒に比べて密度が極めて大きく、スラリー内での沈降が速いため、本発明においては平均粒径15μm以下のものを使用する。使用する金属粉末の平均粒径が15μmを超えると、スラリーを発泡樹脂フォームに塗布して乾燥させる間に、金属粉末が沈降して分離してしまうことがある。また、金属粉末の平均粒径は、例えば10μm以下、5μm以下、3μm以下と微細になるほど、焼結後の金属多孔質体の骨格部を緻密に形成することができるが、平均粒径1μm以上の金属粉末が入手しやすく取り扱いも容易であって好ましい。   The metal powder contained in the slurry is a material that forms the skeleton of the metal porous body. A metal powder having an average particle size of 15 μm or less is used in the present invention because the metal powder has an extremely large density compared to the dispersion medium and fast sedimentation in the slurry. When the average particle diameter of the metal powder used exceeds 15 μm, the metal powder may settle and separate while the slurry is applied to the foamed resin foam and dried. Further, the average particle size of the metal powder can be densely formed as a skeleton part of the sintered metal porous body as the particle size becomes finer, for example, 10 μm or less, 5 μm or less, 3 μm or less, but the average particle size is 1 μm or more. These metal powders are preferred because they are readily available and easy to handle.

本発明における骨格形成工程は、上述のスラリー製造工程で製造したスラリーを、空孔率が90%以上で長さ25mmの任意方向の直線と交差する空孔の平均個数であるセル数が5〜30個の発泡樹脂フォームの周りに塗布した後、塗布したスラリーから分散媒を蒸発させ、この蒸発により熱可塑性樹脂粉末を融着させて融着層を形成し、この融着層を金属粉末の相互に架橋させて発泡樹脂フォームの周りに骨格を形成する工程とする。   In the skeleton formation step in the present invention, the slurry produced in the above-described slurry production step has a porosity of 90% or more and the number of cells which is an average number of pores intersecting a straight line in an arbitrary direction having a length of 25 mm is 5 to 5 After coating around 30 foamed resin foams, the dispersion medium is evaporated from the applied slurry, and by this evaporation, the thermoplastic resin powder is fused to form a fused layer. It is set as the process of mutually cross-linking and forming frame | skeleton around a foamed resin foam.

具体的には、まず発泡樹脂フォームの周りにスラリー製造工程で製造したスラリーを塗布する。その手段としては、例えば、発泡樹脂フォームをスラリーに浸漬させる、あるいは発泡樹脂フォームにスラリーを含浸または直接スプレー塗布する等が使用できる。これにより、発泡樹脂フォームの周りに金属粉末と熱可塑性樹脂粉末とを含むスラリーを付着させる。   Specifically, first, the slurry produced in the slurry production process is applied around the foamed resin foam. For example, the foamed resin foam may be immersed in the slurry, or the foamed resin foam may be impregnated with the slurry or directly sprayed. Thereby, the slurry containing the metal powder and the thermoplastic resin powder is adhered around the foamed resin foam.

次いで、スラリーを付着させた発泡樹脂フォームを、例えば40〜100℃の温風雰囲気内でワレや剥離を生じないように乾燥させ、発泡樹脂フォームの周りに金属粉末を含む骨格を形成する。この乾燥により、上述したように発泡樹脂フォームの周りに塗布したスラリーから分散媒が蒸発し、熱可塑性樹脂粉末が融着して融着層を形成し、この融着層が金属粉末の相互に架橋して骨格を形成する。   Next, the foamed resin foam to which the slurry is attached is dried, for example, in a warm air atmosphere of 40 to 100 ° C. so as not to cause cracking or peeling, and a skeleton containing metal powder is formed around the foamed resin foam. As a result of the drying, the dispersion medium evaporates from the slurry applied around the foamed resin foam as described above, and the thermoplastic resin powder is fused to form a fused layer. Crosslink to form a skeleton.

骨格形成工程で使用する発泡樹脂フォームは、例えばスポンジ状の表面および内部に多数の空孔を有する樹脂製固体である。発泡樹脂フォームにおけるセルは、金属多孔質体の空孔の大きさを決めるものであり、金属多孔質体の機械強度に影響する。セルは、一連の骨格とそれに囲まれた1個の空孔部である。また、セル数は、一般に、発泡樹脂フォームの空孔数を示す指標であって発泡樹脂フォームの構造を識別するために使用され、発泡樹脂フォームにおいて任意方向に長さ25mmの直線を仮想し、この直線と交差する空孔の平均個数として定義される。   The foamed resin foam used in the skeleton forming step is, for example, a resinous solid having a sponge-like surface and a large number of pores inside. The cell in the foamed resin foam determines the size of the pores of the metal porous body, and affects the mechanical strength of the metal porous body. A cell is a series of skeletons and a single hole surrounded by them. Further, the number of cells is generally an index indicating the number of pores of the foamed resin foam and is used to identify the structure of the foamed resin foam. In the foamed resin foam, a straight line having a length of 25 mm is assumed in an arbitrary direction. It is defined as the average number of holes that intersect this straight line.

本発明においては、発泡樹脂フォームのセル数を5〜30個とする。セル数が5未満では空孔の大きさが過大となり、例えば金属多孔質体をフィルタ用途に使用する場合、過大なフィルタメッシュでは異物の除去ができないことがある。また、例えば金属多孔質体を触媒担体用途に使用する場合、骨格部の総表面積が狭すぎて十分な量の触媒を担持できないことがある。一方、セル数が30個を超えると空孔の大きさが過小となり、スラリーを塗布浸透させ難くなるばかりか、空孔の目詰まりを生じやすくなる。なお、上述のセル数を空孔の平均直径に換算すると、セル数が5個ならば4.2〜6.2mm、セル数が30個ならば0.81〜0.86mmとなる。   In the present invention, the number of cells of the foamed resin foam is 5 to 30. When the number of cells is less than 5, the size of the pores becomes excessive. For example, when a metal porous body is used for a filter, foreign matters may not be removed with an excessive filter mesh. For example, when a metal porous body is used for a catalyst carrier, the total surface area of the skeleton may be too narrow to support a sufficient amount of catalyst. On the other hand, if the number of cells exceeds 30, the size of the pores becomes too small, and it becomes difficult to apply and infiltrate the slurry, and the pores are easily clogged. In addition, when the above-mentioned number of cells is converted into the average diameter of the holes, it is 4.2 to 6.2 mm if the number of cells is 5, and 0.81 to 0.86 mm if the number of cells is 30.

また、本発明においては、発泡樹脂フォームの空孔率を90%以上とする。空孔率は、発泡樹脂フォームの密度(質量/体積)と発泡樹脂フォームを形成する材料の比重とで決まり、発泡樹脂フォームにおける空間部分の構成比を示す指標である。発泡樹脂フォームの空孔率が90%未満のものでは、骨格を多層化するときにスラリーが十分に浸透せず、多層化された骨格の肉厚にばらつきを生じ、形成した前駆体の機械強度を損ねることがある。また、形成した金属多孔質体の空孔部分が過少となって、例えばフィルタ、触媒担体といった用途では使用できないことがある。なお、空孔率と上述のセル数とは、例えばセル数が同一の場合、空孔率が小さくなると骨格部分が太くなるといった関係となる。   In the present invention, the foamed resin foam has a porosity of 90% or more. The porosity is determined by the density (mass / volume) of the foamed resin foam and the specific gravity of the material forming the foamed resin foam, and is an index indicating the composition ratio of the space portion in the foamed resin foam. When the porosity of the foamed resin foam is less than 90%, the slurry does not sufficiently permeate when the skeleton is multilayered, causing variations in the thickness of the multilayered skeleton, and the mechanical strength of the formed precursor May be damaged. Further, the formed porous metal body has a small number of pores, and may not be used in applications such as filters and catalyst carriers. Note that the porosity and the number of cells described above have a relationship in which, for example, when the number of cells is the same, the skeleton portion becomes thicker as the porosity decreases.

次に、本発明における骨格多層化工程は、上述の骨格形成工程で形成した骨格の周りにスラリーを再塗布した後、再塗布したスラリーから分散媒を蒸発させ、この蒸発により熱可塑性樹脂粉末を融着させて融着層を形成し、この融着層を金属粉末の相互に架橋させて骨格を多層化して前駆体を形成する工程とする。   Next, in the skeleton multilayering step in the present invention, the slurry is re-applied around the skeleton formed in the above-described skeleton formation step, and then the dispersion medium is evaporated from the re-applied slurry. A fusion layer is formed by fusing, and the fusion layer is cross-linked with metal powders to form a precursor by multilayering the skeleton.

具体的には、骨格形成工程と同様な手段を使用し、既存の骨格の周りにスラリーを再塗布し、金属粉末と熱可塑性樹脂粉末とを含むスラリーを付着させる。この後、骨格形成工程と同様な手段を使用し、再付着させたスラリーを乾燥させる。これにより、発泡樹脂フォームの周りに形成した既存の骨格の周りに新たに金属粉末を含む骨格を形成し、骨格を多層化して金属多孔質体の素材となる前駆体を得る。前駆体として好ましくは、骨格多層化工程を繰り返し、その骨格を多層化することであり、これにより金属多孔質体の機械強度を格段に向上させることができる。   Specifically, using the same means as in the skeleton formation step, the slurry is re-applied around the existing skeleton, and the slurry containing the metal powder and the thermoplastic resin powder is adhered. Thereafter, using the same means as in the skeleton formation step, the reattached slurry is dried. As a result, a new skeleton containing metal powder is formed around the existing skeleton formed around the foamed resin foam, and the skeleton is multilayered to obtain a precursor that becomes a material for the metal porous body. Preferably, as the precursor, the skeleton multilayering step is repeated to multilayer the skeleton, whereby the mechanical strength of the metal porous body can be remarkably improved.

次に、骨格多層化工程において形成した前駆体を加熱して発泡樹脂フォームおよび融着層を除去し、金属粉末を焼結させて金属多孔質体を形成する。発泡樹脂フォームおよび融着層を除去する手段としては、例えば焼結炉を用い、金属粉末の焼結に含めて実施すればよい。このような金属粉末の焼結手段としては、例えば、真空または不活性ガス雰囲気中の焼結炉内に前駆体を静置して昇温し、まず発泡樹脂フォームや融着層を気化あるいは分解して除去する。そして、この後に焼結温度に昇温し、金属紛末を焼結させる手段とすることができる。また、昇温速度や保持温度等の諸条件は、前駆体の骨格に割れや剥離を生じることのない条件を選定すればよい。   Next, the precursor formed in the skeleton multilayering step is heated to remove the foamed resin foam and the fusion layer, and the metal powder is sintered to form a metal porous body. As a means for removing the foamed resin foam and the fused layer, for example, a sintering furnace may be used and included in the sintering of the metal powder. As a means for sintering such a metal powder, for example, the precursor is left standing in a sintering furnace in a vacuum or an inert gas atmosphere and the temperature is raised. First, the foamed resin foam or the fused layer is vaporized or decomposed. And remove. Then, after this, the temperature can be raised to the sintering temperature to sinter the metal powder. Moreover, what is necessary is just to select conditions which do not produce a crack and peeling in frame | skeleton of a precursor about various conditions, such as a temperature increase rate and holding temperature.

また、(タップ密度/真密度)が0.5程度の値の金属粉末を焼結させるとき、一般には概ね2%〜20%の収縮を生じる。このため、焼結された金属多孔質体の形状寸法は、使用した発泡樹脂フォームの形状寸法よりも縮小される。具体的には、空孔は縮小し、セル数は増加することとなる。例えば、セル数30の発泡樹脂フォームを使用し、焼結時に20%の収縮を生じた場合、セル数が37〜38個である金属多孔質体となる。   Further, when a metal powder having a value of (tap density / true density) of about 0.5 is sintered, generally shrinkage of approximately 2% to 20% occurs. For this reason, the shape dimension of the sintered metal porous body is reduced more than the shape dimension of the used foamed resin foam. Specifically, the holes are reduced and the number of cells is increased. For example, when a foamed resin foam having 30 cells is used and shrinkage of 20% occurs during sintering, a porous metal body having 37 to 38 cells is obtained.

次いで、本発明において好ましい構成について説明する。
分散媒としては、コンタミなどの異物や不純物の混入が極めて少ない超純水や純水が好ましい。ここでいう純水とは、実質的に不純物を検出できない純度の水のことで、含有イオンを除去した水をさらに蒸留する等の方法で製造できるものである。超純水や純水以外でも、含有イオンや不純物の点で純水よりもやや不利なイオン交換水、蒸留水、上水等も使用できる。あるいは、エタノール等のアルコール類や、純水とエタノール等の混合液等も使用できる。
Next, a preferable configuration in the present invention will be described.
As the dispersion medium, ultrapure water or pure water containing very little foreign matter such as contamination and impurities is preferable. The pure water here is water having a purity that substantially cannot detect impurities, and can be produced by a method such as further distillation of water from which contained ions have been removed. In addition to ultrapure water and pure water, ion exchange water, distilled water, clean water, etc., which are slightly disadvantageous compared to pure water in terms of contained ions and impurities, can also be used. Alternatively, alcohols such as ethanol or a mixed solution of pure water and ethanol can be used.

熱可塑性樹脂粉末としては、上述した各種の水やアルコールに不溶性のアクリル酸エステル共重合体や酢酸ビニール重合体、酢酸ビニールとアクリル酸エステルの共重合体、スチレンとアクリル酸エステルの共重合体等の単体、またはこれらを組合せた樹脂粉末を使用することができる。そして、スラリーにおいて質量%で5〜15%添加することが好ましい。また、分散媒として上述の水を使用する場合、水に不溶性のアクリル樹脂等の粉末を上述の水に分散させたエマルジョンを使用してもよく、樹脂固形分50%の場合にはエマルジョンを10〜30%添加することが好ましい。熱可塑性樹脂粉末は、一般に平均粒径が小さいほど融着層を形成させやすいため、好ましくは5μm以下、より好ましくは1μm以下の平均粒径とする。   Examples of the thermoplastic resin powder include the above-mentioned various water and alcohol-insoluble acrylate copolymers, vinyl acetate polymers, vinyl acetate and acrylate copolymers, styrene and acrylate copolymers, and the like. The resin powder which combined these, or these can be used. And it is preferable to add 5 to 15% by mass% in the slurry. Moreover, when using the above-mentioned water as a dispersion medium, you may use the emulsion which disperse | distributed powders, such as an acrylic resin insoluble in water, to the above-mentioned water, and when the resin solid content is 50%, the emulsion is 10%. It is preferable to add ~ 30%. In general, the smaller the average particle size, the easier the thermoplastic resin powder forms a fused layer. Therefore, the average particle size is preferably 5 μm or less, more preferably 1 μm or less.

スラリーとしては、発泡樹脂フォームに均一に塗布することができるように、金属粉末が沈降したり流れ落ちたりしない程度に粘度が低く流動性の良いスラリーが好ましい。例えば、B型粘度計で測定した粘度が0.2〜5Pa・sであることが好ましく、粘度が0.2Pa・s未満では金属粉末を発泡樹脂フォームに付着させ難くなり、粘度が5Pa・sを超えるとスラリーの流動性が不足してスラリーを発泡樹脂フォームに塗布し難くなる。また、スラリーに各種の添加剤を加えることも好ましい。例えば、発泡樹脂フォームの周りに付着した金属粉末の接着強度の向上効果等を発現するポリビニルアルコール、水溶性アラビアガム、金属粉末の凝集を防止する各種分散剤、界面活性剤等を添加してもよい。   The slurry is preferably a slurry having a low viscosity and good fluidity so that the metal powder does not settle or flow down so that it can be uniformly applied to the foamed resin foam. For example, the viscosity measured with a B-type viscometer is preferably 0.2 to 5 Pa · s. If the viscosity is less than 0.2 Pa · s, it becomes difficult to attach the metal powder to the foamed resin foam, and the viscosity is 5 Pa · s. If it exceeds 1, the fluidity of the slurry is insufficient and it becomes difficult to apply the slurry to the foamed resin foam. It is also preferable to add various additives to the slurry. For example, polyvinyl alcohol, water-soluble gum arabic that expresses the effect of improving the adhesive strength of the metal powder attached around the foamed resin foam, various dispersants that prevent aggregation of the metal powder, surfactants, etc. Good.

金属粉末は、スラリーの質量を100%とした場合に質量%で60〜80%添加することが好ましく、これによりスラリーに好適な流動性を付与することができる。スラリーの流動性は、主に、分散媒と、使用する金属粉末の形状、粒度分布、タップ密度(T/D)等によって決まり、上述の範囲で金属粉末を添加することにより、発泡樹脂フォームへのスラリーの塗布を好適に実施できる。また、金属粉末の材質は、焼結可能であればどのような材質でも使用可能であるが、例えば、Fe、Ni、Al、Cu、Ti等の金属やこれらからなる合金を使用できる。SUS310SやSUS316L等、耐熱性や耐酸化性に優れるステンレス鋼の使用も好ましい。また、環境負荷等の問題はあるもののCrを含むNi−Cr系やNi−Cr−Al系の合金粉末も使用できる。   The metal powder is preferably added in an amount of 60 to 80% in terms of mass% when the mass of the slurry is 100%, thereby imparting suitable fluidity to the slurry. The fluidity of the slurry is mainly determined by the dispersion medium and the shape, particle size distribution, tap density (T / D), etc. of the metal powder to be used. By adding the metal powder within the above range, the foamed resin foam can be obtained. The slurry can be suitably applied. The metal powder can be made of any material as long as it can be sintered. For example, a metal such as Fe, Ni, Al, Cu, Ti, or an alloy made of these can be used. The use of stainless steel excellent in heat resistance and oxidation resistance such as SUS310S and SUS316L is also preferable. In addition, although there are problems such as environmental load, Ni—Cr-based or Ni—Cr—Al-based alloy powder containing Cr can also be used.

例えば、水処理用途では、耐食性を考慮し、質量%でNiが12.0%以上、Crが16.0%以上、Moが2.0%以上含有されるSUS316L等のオーステナイト系ステンレス鋼を使用することが好ましい。また、例えばディーゼルエンジンの排ガス処理用途では、耐熱性や耐酸化性を考慮し、質量%でNiが19.0%以上、Crが24.0%以上含有されるSUS310S等のオーステナイト系ステンレス鋼を使用することが好ましい。また、例えば電池の電極や反応基盤材料に用いられる質量%でNiが99.0%以上含有される純Niの多孔質体用途には、カーボニルNi等を使用できる。   For example, in water treatment applications, austenitic stainless steel such as SUS316L containing 12.0% or more of Ni, 16.0% or more of Cr, and 2.0% or more of Mo is used in consideration of corrosion resistance. It is preferable to do. Further, for example, in exhaust gas treatment applications of diesel engines, austenitic stainless steel such as SUS310S containing 19.0% or more of Ni and 24.0% or more of Cr in mass% is considered in consideration of heat resistance and oxidation resistance. It is preferable to use it. For example, carbonyl Ni can be used for a pure Ni porous body containing 99.0% or more of Ni by mass% used for battery electrodes and reaction base materials.

発泡樹脂フォームとしては、例えば、入手しやすい発泡ウレタンフォームや、熱可塑性樹脂であるポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン等、あるいは熱硬化性樹脂であるフェノール樹脂等が好ましい。これらの発泡樹脂フォームを採用することにより、スラリー塗布時や発泡樹脂フォームのハンドリング時に損壊し難く、金属粉末の焼結時にカーボン等の残留により金属多孔質体の機械強度を劣化させるといった不具合を抑制できる。   As the foamed resin foam, for example, an easily available foamed urethane foam, a thermoplastic resin such as polyethylene, polypropylene, polystyrene, or a phenol resin that is a thermosetting resin is preferable. By adopting these foamed resin foams, it is difficult to break during slurry application or handling of foamed resin foams, and suppresses problems such as deterioration of the mechanical strength of the metal porous body due to residual carbon etc. during sintering of the metal powder. it can.

また、発泡樹脂フォームの周りや既存の骨格の周りにスラリーを塗布するとき、付着するスラリー層の厚さが均一になるように調整することが好ましく、これにより焼結後の金属多孔質体の骨格を健全に形成することができる。具体的には、例えば、発泡樹脂フォームの空間部にスラリーを充満させた後に減圧雰囲気とし、発泡樹脂フォームの内部に残留する気泡を除去する等の手段を採用することが好ましい。例えば、加圧空気を吹き付ける等によって発泡樹脂フォームの表面の余剰スラリーを除去する手段を採用することもできる。また、骨格形成工程においては、発泡樹脂フォームに付着したスラリーが乾燥しない間に、例えば、発泡樹脂フォームを平板で挟み込んだり、あるいは平行ロール間を通過させたりといった加圧手段によって発泡樹脂フォームを圧縮処理する等の手段を採用することもできる。   Moreover, when applying the slurry around the foamed resin foam or around the existing skeleton, it is preferable to adjust the thickness of the adhered slurry layer to be uniform. A skeleton can be formed healthy. Specifically, for example, it is preferable to adopt means such as filling the slurry in the space of the foamed resin foam and then reducing the atmosphere to remove bubbles remaining inside the foamed resin foam. For example, means for removing excess slurry on the surface of the foamed resin foam by blowing pressurized air or the like may be employed. In the skeleton formation process, while the slurry adhering to the foamed resin foam is not dried, the foamed resin foam is compressed by a pressing means such as sandwiching the foamed resin foam between flat plates or passing between parallel rolls. It is also possible to adopt means such as processing.

本発明における骨格の多層化に関わる実施例として、以下の製造手順により製造した表1に示す本発明の実施例である金属多孔質体P1を一例に挙げて説明する。
スラリー製造工程:
分散媒として超純水を、金属粉末として平均粒径7μmのSUS310Sを、熱可塑性樹脂粉末として平均粒径0.25μmのアクリル酸エステル共重合体を分散させたエマルジョン液であるLDM7512(ニチゴー・モビニール株式会社製、樹脂固形分50%)を使用し、各々の配合比率を質量%で7%、71%、21%として容器内に投入した。そして、十分に混合して攪拌し、金属粉末および熱可塑性樹脂粉末が分散媒にほぼ均一に分散するスラリー(以下、スラリーAという)を得た。
As an example related to the multilayering of the skeleton in the present invention, a metal porous body P1 which is an example of the present invention shown in Table 1 manufactured by the following manufacturing procedure will be described as an example.
Slurry manufacturing process:
LDM7512 (Nichigo Mobile) is an emulsion liquid in which ultrapure water is dispersed as a dispersion medium, SUS310S having an average particle diameter of 7 μm as a metal powder, and an acrylate copolymer having an average particle diameter of 0.25 μm is dispersed as a thermoplastic resin powder. (Made by Co., Ltd., resin solid content 50%) was used, and the respective blending ratios were 7%, 71%, and 21% by mass% and put into the container. Then, the mixture was sufficiently mixed and stirred to obtain a slurry (hereinafter referred to as slurry A) in which the metal powder and the thermoplastic resin powder were dispersed almost uniformly in the dispersion medium.

骨格形成工程:
スラリーAと、発泡樹脂フォームとして空孔率97%、セル数8、長さ130mm、幅130mm、厚さ20mmの発泡ウレタンフォーム(以下、発泡ウレタンUという)を使用し、発泡ウレタンUの周りにSUS310S粉末の相互にアクリル酸エステル共重合体からなる融着層が架橋した骨格を形成した。使用した発泡ウレタンUの構造の一例を図3に示す。具体的には以下の手順で実施した。まず、容器内でスラリーAを攪拌しながら発泡ウレタンUを浸漬し、スラリーAを発泡ウレタンUの内側にも十分に浸透させた。この後に発泡ウレタンUを取り出し、発泡ウレタンUの周りに付着したスラリーAから超純水が蒸発する前に、平行ローラーを用いた加圧装置によって余剰のスラリーAを発泡ウレタンUから加圧除去した。そして、スラリーAが付着した発泡ウレタンUを槽内温度80℃の温風循環式乾燥機内に20分間静置して超純水を蒸発させた。これにより、アクリル酸エステル共重合体粉末が融着して粘着層が形成され、この粘着層がSUS310S粉末の相互に架橋して発泡ウレタンUの周りに1層の骨格が形成された。
Framework formation process:
Using slurry A and foamed urethane foam as foamed resin foam with a porosity of 97%, 8 cells, 130 mm in length, 130 mm in width, and 20 mm in thickness (hereinafter referred to as urethane foam U), A skeleton in which a fusion layer made of an acrylate copolymer was cross-linked with each other of SUS310S powder was formed. An example of the structure of the used urethane foam U is shown in FIG. Specifically, the procedure was as follows. First, the urethane foam U was immersed in the container while stirring the slurry A, and the slurry A was sufficiently permeated into the inside of the urethane foam U. After this, the urethane foam U is taken out, and before the ultrapure water evaporates from the slurry A attached around the urethane foam U, the excess slurry A is removed from the urethane foam U by a pressure device using a parallel roller. . Then, the urethane foam U to which the slurry A was adhered was allowed to stand for 20 minutes in a hot-air circulating drier having a tank internal temperature of 80 ° C. to evaporate ultrapure water. As a result, the acrylic ester copolymer powder was fused to form an adhesive layer, and this adhesive layer was cross-linked with each other of the SUS310S powder to form a single layer skeleton around the urethane foam U.

骨格多層化工程:
上述のスラリーAと、1層の骨格を有する発泡ウレタンUを使用し、既存の1層の骨格の周りに、SUS310S粉末の相互にアクリル酸エステル共重合体からなる融着層が架橋した新たな骨格を形成し、骨格を2層とした。具体的には以下の手順で実施した。まず、容器内でスラリーAを攪拌しながら1層の骨格を有する発泡ウレタンUを浸漬し、スラリーAを発泡ウレタンUの内側に形成された骨格の周りにも十分に浸透させた。この後に1層の骨格を有する発泡ウレタンUを取り出し、既存の骨格の周りに付着したスラリーAから超純水が蒸発する前に、加圧空気を吹き付けて余剰のスラリーAを除去した。そして、スラリーAが付着した骨格を有する発泡ウレタンUを槽内温度80℃の温風循環式乾燥機内に20分間静置して超純水を蒸発させた。これにより、アクリル酸エステル共重合体粉末が融着して粘着層が形成され、この粘着層がSUS310S粉末の相互に架橋して既存の骨格の周りに新たな骨格が形成され、骨格が2層となった前駆体を得た。
Skeleton multilayering process:
Using the above-mentioned slurry A and foamed urethane U having a single layer skeleton, a new fusion layer in which an acrylate copolymer copolymer of SUS310S powder is cross-linked around the existing single layer skeleton. A skeleton was formed, and the skeleton had two layers. Specifically, the procedure was as follows. First, the urethane foam U having a single layer skeleton was immersed in the container while stirring the slurry A, and the slurry A was sufficiently infiltrated around the skeleton formed inside the urethane foam U. Thereafter, foamed urethane U having a single layer skeleton was taken out, and excess slurry A was removed by blowing pressurized air before the ultrapure water evaporated from the slurry A attached around the existing skeleton. Then, the urethane foam U having a skeleton with the slurry A attached thereto was allowed to stand for 20 minutes in a hot-air circulating dryer having a tank temperature of 80 ° C. to evaporate ultrapure water. As a result, the acrylic ester copolymer powder is fused to form an adhesive layer, and this adhesive layer is cross-linked with the SUS310S powder to form a new skeleton around the existing skeleton. A precursor was obtained.

前駆体加熱工程:
得られた2層の骨格を有する前駆体を水素ガス雰囲気中の焼結炉に静置し、昇温速度60℃/hで600℃に昇温して加熱し、2h保持し、発泡ウレタンUおよびアクリル酸エステル共重合体からなる粘着層を気化あるいは分解して除去した。
Precursor heating process:
The obtained precursor having a two-layer skeleton was left standing in a sintering furnace in a hydrogen gas atmosphere, heated to 600 ° C. at a heating rate of 60 ° C./h, heated, held for 2 h, and urethane foam U The pressure-sensitive adhesive layer made of an acrylic ester copolymer was removed by vaporization or decomposition.

焼結工程:
前駆体加熱工程に引き続いて真空雰囲気中の焼結炉を使用し、昇温速度150℃/hで1250℃に昇温して加熱し、2h保持し、SUS310S粉末を焼結させて金属多孔質体P1を得た。
Sintering process:
Subsequent to the precursor heating step, using a sintering furnace in a vacuum atmosphere, heated to 1250 ° C. at a heating rate of 150 ° C./h, heated, held for 2 h, SUS310S powder was sintered and porous metal A body P1 was obtained.

上述の製造手順によって得られた金属多孔質体P1は、空孔率97.7%、セル数9、長さ111mm、幅110mm、厚さ17.2mmで、目視によって金属骨格の欠損や割れ、空孔の目詰まり等の不具合が確認できない良好な金属多孔質体であった。
以上、上述の通り、スラリー製造工程、骨格形成工程、骨格多層化工程、前駆体加熱工程、および焼結工程を経て、本発明の実施例となる金属多孔質体P1を製造することができた。
The metal porous body P1 obtained by the above-described production procedure has a porosity of 97.7%, a cell number of 9, a length of 111 mm, a width of 110 mm, and a thickness of 17.2 mm. It was a good metal porous body in which defects such as pore clogging could not be confirmed.
As described above, the metal porous body P1 serving as an example of the present invention could be manufactured through the slurry manufacturing process, the skeleton forming process, the skeleton multilayering process, the precursor heating process, and the sintering process. .

次に、本発明の実施例である表1に示す金属多孔質体P2〜P4を、金属多孔質体P1を製造した場合と同様に、スラリーAと発泡ウレタンUを使用し、スラリー製造工程、骨格形成工程、骨格多層化工程、前駆体加熱工程、および焼結工程を経ることにより製造した。なお、金属多孔質体P2、P3、P4は、各々4層、6層、7層の骨格を有する前駆体を用いて製造したものであり、このために骨格多層化工程を各々3回、5回、6回だけ繰り返した。得られたいずれの金属多孔質体P2〜P4とも、目視によって金属骨格の欠損や割れ、空孔の目詰まり等の不具合が確認できない良好な金属多孔質体であった。骨格を6層とした前駆体から得た金属多孔質体P3の構造の一例を図1に、骨格を2層とした前駆体から得た金属多孔質体P1の構造の一例を図2に示す。   Next, the metal porous bodies P2 to P4 shown in Table 1, which are examples of the present invention, use the slurry A and the urethane foam U in the same manner as when the metal porous body P1 is manufactured. It was manufactured through a skeleton formation step, a skeleton multilayering step, a precursor heating step, and a sintering step. The metal porous bodies P2, P3, and P4 are manufactured using precursors having skeletons of 4 layers, 6 layers, and 7 layers, respectively. Repeated 6 times. Any of the obtained metal porous bodies P2 to P4 were good metal porous bodies in which defects such as metal skeleton defects and cracks and pore clogging could not be confirmed by visual observation. An example of the structure of a porous metal body P3 obtained from a precursor having a skeleton having six layers is shown in FIG. 1, and an example of the structure of a porous metal body P1 obtained from a precursor having a skeleton having two layers is shown in FIG. .

また、比較例として、表1に示す金属多孔質体Q1を製造した。金属多孔質体Q1は、表1に示すように水溶性樹脂のポリビニルアルコールをベースにしたスラリーと発泡ウレタンUを使用し、スラリー製造工程と骨格形成工程を経て1層の骨格を有する前駆体を形成し、次いで前駆体加熱工程と焼結工程を経て製造した。得られた金属多孔質体Q1は、上述の骨格を2層とした金属多孔質体P1と同等の空孔率を有し、目視によって金属骨格の欠損や割れ、空孔の目詰まり等の不具合が確認できない良好な金属多孔質体であった。   Moreover, the metal porous body Q1 shown in Table 1 was manufactured as a comparative example. As shown in Table 1, the metal porous body Q1 uses a slurry based on polyvinyl alcohol, which is a water-soluble resin, and urethane foam U, and a precursor having a skeleton of one layer through a slurry manufacturing process and a skeleton formation process. Then, it was manufactured through a precursor heating step and a sintering step. The obtained metal porous body Q1 has a porosity equivalent to that of the metal porous body P1 having the above-mentioned skeleton in two layers, and defects such as metal skeleton defects and cracks and clogging of the pores are visually observed. It was a favorable metal porous body which cannot be confirmed.

上述の製造方法によって得た本発明の実施例である金属多孔質体P1〜P4と、比較例である金属多孔質体Q1を用い、各々から直径50mmの円板形状の試験体を切り出して圧縮強度を測定した。測定結果を表2に示す。
本発明の実施例である2層、4層、6層および7層の骨格を有する前駆体から得た金属多孔質体P1〜P4の圧縮強度は、比較例である金属多孔質体Q1に比べ、金属多孔質体P1では1.6倍、他の金属多孔質体P2〜P4では2.6倍、4.4倍、8.6倍となっており、明らかに優位であった。また、前駆体において形成した骨格の層数が増すとともに圧縮強度が増大していた。これにより、前駆体の骨格を多層化する特徴を有する本発明の金属多孔質体の製造方法は、空孔率が大きく、機械強度に優れた金属多孔質体を生産性よく製造するために有効であることが確認できた。
Using metal porous bodies P1 to P4, which are examples of the present invention obtained by the above-described manufacturing method, and metal porous body Q1, which is a comparative example, a disk-shaped test body having a diameter of 50 mm is cut out and compressed from each. The strength was measured. The measurement results are shown in Table 2.
The compressive strength of the metal porous bodies P1 to P4 obtained from the precursors having the skeletons of 2, 4, 6, and 7 layers, which are examples of the present invention, is higher than that of the metal porous body Q1 that is a comparative example. The metal porous body P1 was 1.6 times, and the other metal porous bodies P2 to P4 were 2.6 times, 4.4 times, and 8.6 times. Also, the compressive strength increased as the number of skeleton layers formed in the precursor increased. As a result, the method for producing a metal porous body of the present invention having the feature of multilayering the precursor skeleton is effective for producing a metal porous body having a high porosity and excellent mechanical strength with high productivity. It was confirmed that.

本発明における金属粉末の材質に関わる実施例として、以下の製造手順により製造した空孔率88.5%、セル数9、長さ104mm、幅104mm、厚さ30.5mmの金属多孔質体P5と、この金属多孔質体P5と同じ6層の骨格を有する前駆体から得た上述の金属多孔質体P3とを比較して説明する。
本発明の実施例である金属多孔質体P5は、上述したスラリーAにおいて、使用する金属粉末の材質をSUS316Lに替えたスラリー(以下、スラリーBという)を使用した。すなわち、スラリーBは、分散媒として超純水を、金属粉末として平均粒径7μmのSUS316Lを、熱可塑性樹脂粉末として平均粒径0.25μmのアクリル酸エステル共重合体を分散させたエマルジョン液であるLDM7512(ニチゴー・モビニール株式会社製、樹脂固形分50%)を使用し、各々の配合比率を質量%で7%、71%、21%としたものである。
As an example relating to the material of the metal powder in the present invention, a metal porous body P5 having a porosity of 88.5%, a cell number of 9, a length of 104 mm, a width of 104 mm, and a thickness of 30.5 mm manufactured by the following manufacturing procedure. And the above-described metal porous body P3 obtained from a precursor having the same six-layer skeleton as the metal porous body P5 will be described.
For the metal porous body P5 that is an example of the present invention, a slurry (hereinafter referred to as slurry B) in which the material of the metal powder to be used is replaced with SUS316L in the slurry A described above. That is, the slurry B is an emulsion liquid in which ultrapure water is dispersed as a dispersion medium, SUS316L having an average particle diameter of 7 μm is dispersed as a metal powder, and an acrylic acid ester copolymer having an average particle diameter of 0.25 μm is dispersed as a thermoplastic resin powder. A certain LDM7512 (manufactured by Nichigo Movinyl Co., Ltd., resin solid content: 50%) was used, and the blending ratios thereof were 7%, 71%, and 21% by mass%.

そして、スラリーBを使用し、金属多孔質体P3を製造した場合と同様に発泡ウレタンUを使用し、スラリー製造工程、骨格形成工程、骨格多層化工程、前駆体加熱工程、および焼結工程を経ることにより製造した。なお、金属多孔質体P5は6層の骨格を有する前駆体を用い、骨格多層化工程を5回繰り返した。得られた金属多孔質体P5は、目視によって金属骨格の欠損や割れ、空孔の目詰まり等の不具合が確認できない良好な金属多孔質体であった。   And the slurry B is used, and the urethane foam U is used similarly to the case where the metal porous body P3 is manufactured, and the slurry manufacturing process, the skeleton forming process, the skeleton multilayering process, the precursor heating process, and the sintering process are performed. Produced by going through. In addition, the metal porous body P5 used the precursor which has 6 frame | skeleton, and repeated the frame | skeleton multilayering process 5 times. The obtained metal porous body P5 was a good metal porous body in which defects such as metal skeleton defects and cracks and pore clogging could not be confirmed by visual observation.

上述の製造方法によって得た金属多孔質体P5から直径50mmの円板形状の試験体を切り出して圧縮強度を測定した。測定結果を金属多孔質体P3とともに表3に示す。
金属粉末にSUS316Lを使用した金属多孔質体P5は、その圧縮強度が6.3MPaであった。これに比べ、前駆体の骨格を同じ6層化し、金属粉末にSUS310Sを使用した金属多孔質体P3の圧縮強度は2.2MPaであり、その差は2.8倍であった。この結果より、使用する金属粉末の材質を適宜選定することにより、得られる金属多孔質体の圧縮強度が調整可能であることがわかった。
A test specimen having a disk shape with a diameter of 50 mm was cut out from the metal porous body P5 obtained by the above-described manufacturing method, and the compressive strength was measured. The measurement results are shown in Table 3 together with the metal porous body P3.
The metal porous body P5 using SUS316L as the metal powder had a compressive strength of 6.3 MPa. Compared to this, the compression strength of the porous metal body P3 using the same six-layered precursor skeleton and using SUS310S as the metal powder was 2.2 MPa, and the difference was 2.8 times. From this result, it was found that the compressive strength of the obtained metal porous body can be adjusted by appropriately selecting the material of the metal powder to be used.

また、金属多孔質体P5は、残留C値、すなわち含有される炭素量が高く、これはSUS316LにMoが含まれることと関係すると考えられる。このため、圧縮強度は高いものの、座屈強度としては金属多孔質体P3よりも劣ると考えられる。このことより、金属多孔質体の用途に応じて金属粉末の材質を選定することが好ましいことがわかった。   In addition, the metal porous body P5 has a high residual C value, that is, the amount of carbon contained, which is considered to be related to the fact that Mo is contained in SUS316L. For this reason, although compressive strength is high, it is thought that it is inferior to metal porous body P3 as buckling strength. From this, it was found that it is preferable to select the material of the metal powder according to the use of the metal porous body.

本発明における骨格を6層化した前駆体から得た金属多孔質体の構造の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the structure of the metal porous body obtained from the precursor which made frame | skeleton 6 layers in this invention. 本発明における骨格を2層化した前駆体から得た金属多孔質体の構造の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the structure of the metal porous body obtained from the precursor which made 2 layer | skeleton the frame | skeleton in this invention. 本発明における実施例で用いた発泡樹脂フォームの構造の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the structure of the foamed resin foam used in the Example in this invention.

Claims (3)

分散媒と、平均粒径15μm以下の金属粉末と、前記分散媒に不溶性の平均粒径10μm以下の熱可塑性樹脂粉末とを含むスラリーを製造するスラリー製造工程と、該スラリーを、空孔率が90%以上で長さ25mmの任意方向の直線と交差する空孔の平均個数であるセル数が5〜30個の発泡樹脂フォームの周りに塗布した後、前記塗布したスラリーから分散媒を蒸発させ、該蒸発により前記熱可塑性樹脂粉末を融着させて融着層を形成し、該融着層を前記金属粉末の相互に架橋させて該発泡樹脂フォームの周りに骨格を形成する骨格形成工程と、得られた骨格の周りに前記スラリーを再塗布した後、前記再塗布したスラリーから分散媒を蒸発させ、該蒸発により前記熱可塑性樹脂粉末を融着させて融着層を形成し、該融着層を前記金属粉末の相互に架橋させて前記骨格を多層化する骨格多層化工程と、該骨格多層化工程後得られた前駆体を加熱して前記発泡樹脂フォームおよび前記融着層を除去する前駆体加熱工程と、該前駆体加熱工程の後に金属粉末を焼結させて金属多孔質体を形成する焼結工程と、を有することを特徴とする金属多孔質体の製造方法。   A slurry production step of producing a slurry comprising a dispersion medium, a metal powder having an average particle size of 15 μm or less, and a thermoplastic resin powder having an average particle size of 10 μm or less that is insoluble in the dispersion medium; After coating around a foamed resin foam having an average number of vacancies of 90% or more and a length of 25 mm and intersecting a straight line in an arbitrary direction and having 5 to 30 cells, the dispersion medium is evaporated from the coated slurry. A skeleton forming step of fusing the thermoplastic resin powder by the evaporation to form a fusing layer, and cross-linking the fusing layer with the metal powder to form a skeleton around the foamed resin foam; Then, after re-applying the slurry around the obtained skeleton, the dispersion medium is evaporated from the re-applied slurry, and the thermoplastic resin powder is fused by the evaporation to form a fused layer, and the fused layer is formed. The metal powder A skeleton multilayering step in which the skeletons are multilayered by crosslinking each other, and a precursor heating step in which the precursor obtained after the skeleton multilayering step is heated to remove the foamed resin foam and the fusion layer; And a sintering step of forming a metal porous body by sintering the metal powder after the precursor heating step. 前記骨格多層化工程を繰り返して骨格を多層化することを特徴とする請求項1に記載の金属多孔質体の製造方法。   The method for producing a porous metal body according to claim 1, wherein the skeleton multilayering step is repeated to stratify the skeleton. 前記金属粉末にはステンレス材を用いることを特徴とする請求項1または請求項2のいずれかに記載の金属多孔質体の製造方法。 The method for producing a metal porous body according to claim 1, wherein a stainless material is used for the metal powder.
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