JP2011214049A - アルミニウム多孔質焼結体の製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】アルミニウム粉末にチタンおよび/または水素化チタンを含む焼結助剤粉末を混合してアルミニウム混合原料粉末とし、水溶性樹脂結合剤と水と可塑剤と非水溶性炭化水素系有機溶剤とを添加・混合して粘性組成物3とし、ドクターブレード法によりキャリアシート8上に塗工し発泡させた後に乾燥させることによって、三次元網口状の空孔が成形されるとともに、キャリアシート8側の表面に空孔に連通する穴が開口し、穴の周囲がキャリアシート8の上面に面状部を形成して焼結前成形体15とし、非酸化性雰囲気にてTm−10(℃)≦T≦685(℃)となる加熱焼成温度T(℃)で加熱焼成することによりアルミニウム多孔質焼結体17を得る。
【選択図】図1
Description
しかし、接触面の全体に一定の圧力を加えることは極めて困難であることから、接触面における電気抵抗や熱抵抗を低減するのが難しいという問題があった。
これは、焼結助剤粉末の配合比Wが20質量%を超えるとアルミニウム混合原料粉末中で焼結助剤粉末同士が接点を持つようになって、アルミニウムとチタンの反応熱を制御できなくなるとともに所望の多孔質焼結体が得られないようになるので、0.1(質量%)≦W≦20(質量%)とする。
本実施形態の製造方法を概略説明すれば、先ず、アルミニウム粉末にチタンおよび/または水素化チタンを混合してアルミニウム混合原料粉末を調製する(アルミニウム混合原料粉末調製工程)。そして、このアルミニウム混合原料粉末に、水溶性樹脂結合剤と水と多価アルコール、エーテルおよびエステルのうちの少なくとも1種からなる可塑剤と炭素数5〜8の非水溶性炭化水素系有機溶剤とを添加して混合し、粘性組成物3を調製する(粘性組成物調製工程)。
そして、この焼結前成形体15を非酸化性雰囲気下において、Tm−10(℃)≦加熱焼成温度T≦685(℃)で加熱焼成する(焼結工程)。ここで、Tm(℃)は、アルミニウム混合原料粉末が溶解を開始する温度である。
上記アルミニウム混合原料粉末調製工程では、アルミニウム粉末として平均粒子径2〜200μmのものが用いられる。これは、平均粒子径が小さくなると、アルミニウム粉末に対して水溶性樹脂結合材を多量に加えて、粘性組成物3が所望の形状に成形可能な程度に粘性を有するように、かつ焼結前成形体15がハンドリング強度を有する必要がある。しかながら、水溶性樹脂結合剤を多量に加えると、焼結前成形体15を加熱焼成する際に、アルミニウム中に残存する炭素量が増加して、焼結反応が阻害されてしまう。他方、アルミニウム粉末の粒子径が大きすぎると、最終的に得られたアルミニウム多孔質焼結体の強度が低下してしまう。そこで、アルミニウム粉末としては、上述のように平均粒子径2〜200μmの範囲内、より好ましくは7μm〜40μmの範囲内のものが用いられる。
この成形装置1は、ドクターブレード2、粘性組成物3のホッパ4、予備乾燥室5、恒温・高湿度槽6、乾燥槽7、キャリアシート8の送り出しリール9、キャリアシート8の支持ロール10、11、12およびキャリアシート(被塗工材)8上に、焼結前のアルミニウム多孔質体が塗布された焼結前成形体15を案内・支持するロール13、焼結前成形体15からキャリアシート8を剥離する剥離部23、さらに剥離されたキャリアシート8の巻き取りリール14、焼結前成形体15を所定の大きさに切断するカッタ16を備えて概略構成されている。
上記加熱焼成を、上記範囲Tで行うのは、焼結前成形体15を融解温度Tm(℃まで加熱することにより、アルミニウムとチタンとの反応が開始するものと考えられるものの、実際にはアルミニウムの不純物としてFeやSiなどの共晶合金元素を微量に含有して融点が低下することから、Tm−10(℃)まで加熱することにより、アルミニウムとチタンとの反応が開始されると考えられるためである。実施に、アルミニウムの融点が660℃であるのに対して、純アルミニウム粉として流通している純度98%〜99.7%程度のアトマイズ粉では、650℃前後が溶解開始温度となる。
2 ドクターブレード
2a 第1ドクターブレード
2b 第2ドクターブレード
3 粘性組成物
4 ホッパ
5 予備乾燥室
6 高湿度槽
7 乾燥槽
8 キャリアシート
9 送り出しリール
10、11、12 支持ロール
13 案内・支持ロール
14 巻き取りリール
15 焼結前成形体
16 カッタ
17 アルミニウム多孔質焼結体
17a 空孔
17b 穴
17c 面状部
18 ヒートパイプ
19 ウィック
20 作動液
21 受熱部
22 放出部
Claims (5)
- アルミニウム粉末にチタンおよび/または水素化チタンを含む焼結助剤粉末を混合してアルミニウム混合原料粉末とし、次いでこのアルミニウム混合原料粉末に、水溶性樹脂結合剤と、水と、多価アルコール、エーテルおよびエステルのうちの少なくとも1種からなる可塑剤と、炭素数5〜8の非水溶性炭化水素系有機溶剤とを添加・混合して粘性組成物とし、
この粘性組成物をドクターブレード法によりキャリアシート上に所定の厚さに塗工し、この塗工後の粘性組成物を当該キャリアシート上で発泡させた後に乾燥させることによって、互いに連通する三次元網口状の複数の空孔が成形されるとともに、少なくとも上記キャリアシート側の表面に上記空孔に連通する穴が開口し、当該穴の周囲が上記キャリアシートの上面に沿うように広がる面状部を形成して焼結前成形体とし、
この焼結前成形体を非酸化性雰囲気にて、上記アルミニウム混合原料粉末が融解を開始する温度をTm(℃)としたときに、Tm−10(℃)≦T≦685(℃)となる加熱焼成温度T(℃)で加熱焼成することによりアルミニウム多孔質焼結体を得ることを特徴とするアルミニウム多孔質焼結体の製造方法。 - 上記アルミニウム粉末は、平均粒子径が2〜200μmであることを特徴とする請求項1に記載のアルミニウム多孔質焼結体の製造方法。
- 上記焼結助剤粉末の平均粒子径をr(μm)、上記焼結助剤粉末の配合比をW質量%としたときに、1(μm)≦r≦30(μm)、1≦W≦20(質量%)であり、かつ0.1≦W/r≦2であることを特徴とする請求項1または2に記載のアルミニウム多孔質焼結体の製造方法。
- 上記水溶性樹脂結合剤は、上記アルミニウム混合原料粉末の質量の0.5%〜7%の範囲内で含まれていることを特徴とする請求項1ないし3のいずれか一項に記載のアルミニウム多孔質焼結体の製造方法。
- 上記アルミニウム混合原料粉末に、当該のアルミニウム混合原料粉末の質量の0.02〜3%の範囲内の界面活性剤を添加することを特徴とする請求項1ないし4のいずれか一項に記載のアルミニウム多孔質焼結体の製造方法。
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