JP2015151609A - Porous aluminum sintered body - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、複数のアルミニウム基材同士が焼結された多孔質アルミニウム焼結体に関するものである。 The present invention relates to a porous aluminum sintered body obtained by sintering a plurality of aluminum base materials.
上述の多孔質アルミニウム焼結体は、例えば各種電池における電極及び集電体、熱交換器用部材、消音部材、フィルター、衝撃吸収部材等として使用されている。
従来、このような多孔質アルミニウム焼結体は、例えば、特許文献１、２に開示された方法で製造されている。
The porous aluminum sintered body described above is used as, for example, an electrode and a current collector in various batteries, a heat exchanger member, a silencer member, a filter, an impact absorbing member, and the like.
Conventionally, such a porous aluminum sintered body has been manufactured by the methods disclosed in Patent Documents 1 and 2, for example.
特許文献１においては、アルミニウム粉末とパラフィンワックス粒とバインダーとを混合して形成された混合物をシート状に成形し、これを自然乾燥させた後に有機溶剤に浸漬してワックス粒を除去した後、乾燥、脱脂、焼結を行うことによって、多孔質アルミニウム焼結体を製造している。
また、特許文献２−４においては、アルミニウム粉末とチタンを含む焼結助剤粉末とバインダーと可塑剤と有機溶剤とを混合して粘性組成物を形成し、この粘性組成物を成形して発泡させた後、非酸化雰囲気で加熱焼結することにより、多孔質アルミニウム焼結体を製造している。
In Patent Document 1, a mixture formed by mixing aluminum powder, paraffin wax particles and a binder is formed into a sheet shape, and after natural drying, the wax particles are removed by immersion in an organic solvent. A porous aluminum sintered body is manufactured by drying, degreasing, and sintering.
In Patent Documents 2-4, a sintering composition powder containing aluminum powder, titanium, a binder, a plasticizer, and an organic solvent are mixed to form a viscous composition, and the viscous composition is molded and foamed. Then, a porous aluminum sintered body is manufactured by heating and sintering in a non-oxidizing atmosphere.
ところで、特許文献１−４に記載された多孔質アルミニウム焼結体においては、強度が不十分であり、破損しやすいものであった。このため、運搬時や加工時における取扱いに留意する必要があった。特に、高い気孔率を有する多孔質アルミニウム焼結体においては、強度がさらに低下してしまう傾向にある。 By the way, in the porous aluminum sintered compact described in patent documents 1-4, intensity was insufficient and it was easy to break. For this reason, it was necessary to pay attention to handling during transportation and processing. In particular, in a porous aluminum sintered body having a high porosity, the strength tends to further decrease.
本発明は、以上のような事情を背景としてなされたものであって、十分な強度を有する高品質の多孔質アルミニウム焼結体を提供することを目的としている。 The present invention has been made in the background as described above, and an object thereof is to provide a high-quality porous aluminum sintered body having sufficient strength.
このような課題を解決して、前記目的を達成するために、本発明の多孔質アルミニウム焼結体は、アルミニウム又はアルミニウム合金からなるアルミニウム基材と、アルミニウム又はアルミニウム合金からなるアルミニウムメッシュ材と、を有し、複数の前記アルミニウム基材同士が焼結されるとともに、前記アルミニウム基材と前記アルミニウムメッシュ材とが焼結によって一体化されていることを特徴としている。 In order to solve such problems and achieve the above object, the porous aluminum sintered body of the present invention includes an aluminum base material made of aluminum or an aluminum alloy, an aluminum mesh material made of aluminum or an aluminum alloy, and And a plurality of the aluminum base materials are sintered together, and the aluminum base material and the aluminum mesh material are integrated by sintering.
上述の構成とされた本発明の多孔質アルミニウム焼結体によれば、複数のアルミニウム基材同士が焼結されるとともに、これらアルミニウム基材とアルミニウムメッシュ材とが焼結によって一体化されているので、アルミニウムメッシュ材により強度が大幅に向上することになる。また、アルミニウムメッシュ材を用いているので、気孔率が大幅に低下することはない。
なお、アルミニウムメッシュ材としては、例えばアルミニウム又はアルミニウム合金の線材（線径５０μｍ以上２００μｍ以下）を編み込んだ網材等を適用することができる。
According to the porous aluminum sintered body of the present invention configured as described above, a plurality of aluminum base materials are sintered together, and the aluminum base material and the aluminum mesh material are integrated by sintering. Therefore, the strength is greatly improved by the aluminum mesh material. Moreover, since the aluminum mesh material is used, the porosity is not significantly reduced.
In addition, as an aluminum mesh material, the net | network material etc. which braided the wire (The wire diameter of 50 micrometers or more and 200 micrometers or less) of aluminum or an aluminum alloy etc. are applicable, for example.
ここで、本発明の多孔質アルミニウム焼結体においては、外部に露出する露出面の少なくとも一部に、前記アルミニウムメッシュ材が配設されていることが好ましい。
この場合、前記アルミニウムメッシュ材によって露出面の強度を向上することができ、外部からの衝撃に起因する破損等を抑制することができる。また、多孔質アルミニウム焼結体の露出面から一部のアルミニウム基材が脱落することを抑制できる。したがって、多孔質アルミニウム焼結体のハンドリング特性が大幅に向上することになる。
Here, in the porous aluminum sintered body of the present invention, it is preferable that the aluminum mesh material is disposed on at least a part of the exposed surface exposed to the outside.
In this case, the strength of the exposed surface can be improved by the aluminum mesh material, and damage caused by external impact can be suppressed. Moreover, it can suppress that a part of aluminum base material falls from the exposed surface of a porous aluminum sintered compact. Therefore, the handling characteristics of the porous aluminum sintered body are greatly improved.
また、本発明の多孔質アルミニウム焼結体においては、前記アルミニウムメッシュ材の目開きが、１００μｍ以上３００μｍ以下の範囲内とされていることが好ましい。
この場合、アルミニウム基材同士が結合することで構成される多孔質焼結体の平均孔径とアルミニウムメッシュ材の目開きとがほぼ一致することになり、多孔質アルミニウム焼結体全体の開放気孔率及び圧力損失係数等の各種特性を維持したまま、強度を大幅に向上させることができる。
Moreover, in the porous aluminum sintered body of the present invention, it is preferable that the mesh of the aluminum mesh material is in the range of 100 μm or more and 300 μm or less.
In this case, the average pore diameter of the porous sintered body constituted by bonding the aluminum base materials and the opening of the aluminum mesh material substantially coincide, and the open porosity of the entire porous aluminum sintered body In addition, the strength can be greatly improved while maintaining various characteristics such as the pressure loss coefficient.
さらに、本発明の多孔質アルミニウム焼結体においては、前記アルミニウムメッシュ材は、融点が６４０℃以上のアルミニウム又はアルミニウム合金で構成されていることが好ましい。
この場合、アルミニウムメッシュ材の融点が６４０℃以上と比較的高温とされているので、アルミニウム基材及びアルミニウムメッシュ材を焼結する際に、アルミニウムメッシュ材が溶融してしまうことを抑制でき、多孔質アルミニウム焼結体の開放気孔率及び圧力損失係数等の各種特性を維持することができる。また、焼結温度を比較的高温に設定することができ、アルミニウムメッシュ材とアルミニウム基材とを確実に焼結によって一体化することができる。
Furthermore, in the porous aluminum sintered body of the present invention, the aluminum mesh material is preferably composed of aluminum or an aluminum alloy having a melting point of 640 ° C. or higher.
In this case, since the melting point of the aluminum mesh material is a relatively high temperature of 640 ° C. or higher, the aluminum mesh material can be prevented from melting when the aluminum base material and the aluminum mesh material are sintered. Various characteristics such as open porosity and pressure loss coefficient of the sintered aluminum sintered body can be maintained. Moreover, the sintering temperature can be set to a relatively high temperature, and the aluminum mesh material and the aluminum base material can be reliably integrated by sintering.
また、本発明の多孔質アルミニウム焼結体においては、前記アルミニウム基材同士の結合部及び前記アルミニウム基材と前記アルミニウムメッシュ材との結合部には、Ｔｉ−Ａｌ系化合物が存在していることが好ましい。
この場合、アルミニウム基材同士の結合部にＴｉ−Ａｌ系化合物が存在しているので、アルミニウムの拡散移動が抑制されることになり、アルミニウム基材同士の間の空隙を維持することができる。
Moreover, in the porous aluminum sintered body of the present invention, a Ti—Al-based compound is present in the joint portion between the aluminum base materials and the joint portion between the aluminum base material and the aluminum mesh material. Is preferred.
In this case, since the Ti—Al-based compound is present at the bonding portion between the aluminum substrates, the diffusion movement of aluminum is suppressed, and the gap between the aluminum substrates can be maintained.
さらに、本発明の多孔質アルミニウム焼結体においては、アルミニウム基材の外表面に外方に向けて突出する複数の柱状突起が形成されており、前記柱状突起に前記結合部を有することが好ましい。
この場合、アルミニウム基材の外表面に形成された柱状突起を介して、アルミニウム基材同士、及び、アルミニウム基材とアルミニウムメッシュ材とが結合された構造とされているので、別途、発泡工程等を実施することなく、気孔率の高い多孔質アルミニウム焼結体とすることができる。よって、この多孔質アルミニウム焼結体を効率良く、かつ、低コストで製造することが可能となる。さらに、粘性組成物のようにアルミニウム基材同士の間にバインダーが多く存在していないことから、焼結時の収縮率が小さく、寸法精度に優れた多孔質アルミニウム焼結体を得ることが可能となる。
Furthermore, in the porous aluminum sintered body of the present invention, it is preferable that a plurality of columnar protrusions protruding outward are formed on the outer surface of the aluminum base material, and the columnar protrusion has the coupling portion. .
In this case, since the aluminum base materials and the aluminum base material and the aluminum mesh material are combined via columnar protrusions formed on the outer surface of the aluminum base material, a foaming process or the like is separately provided. A porous aluminum sintered body having a high porosity can be obtained without carrying out the above. Therefore, this porous aluminum sintered body can be manufactured efficiently and at low cost. Furthermore, since there are not many binders between aluminum substrates like a viscous composition, it is possible to obtain a porous aluminum sintered body with low shrinkage during sintering and excellent dimensional accuracy. It becomes.
また、本発明の多孔質アルミニウム焼結体においては、前記Ｔｉ−Ａｌ系化合物が、主にＡｌ３Ｔｉであることが好ましい。
この場合、アルミニウム基材同士の結合部、及び、アルミニウム基材とアルミニウムメッシュ材との結合部に、Ｔｉ−Ａｌ系化合物としてＡｌ３Ｔｉが存在しているので、アルミニウム基材同士、及び、アルミニウム基材とアルミニウムメッシュ材を良好に結合でき、多孔質アルミニウム焼結体の強度を確保することができる。
Moreover, in the porous aluminum sintered body of the present invention, it is preferable that the Ti—Al-based compound is mainly Al 3 Ti.
In this case, since Al 3 Ti exists as a Ti—Al-based compound in the joint between the aluminum bases and in the joint between the aluminum base and the aluminum mesh material, the aluminum bases and aluminum The base material and the aluminum mesh material can be bonded well, and the strength of the porous aluminum sintered body can be secured.
また、本発明の多孔質アルミニウム焼結体においては、前記アルミニウム基材が、アルミニウム繊維及びアルミニウム粉末のいずれか一方又は両方であることが好ましい。
前記アルミニウム基材としてアルミニウム繊維を用いた場合には、柱状突起を介してアルミニウム繊維同士が結合された際に、空隙が保持されやすく気孔率が高くなる傾向になる。そこで、前記アルミニウム基材としてアルミニウム繊維及びアルミニウム粉末を用いて、これらの混合比を調整することにより、多孔質アルミニウム焼結体の気孔率を制御することが可能となる。
In the porous aluminum sintered body of the present invention, it is preferable that the aluminum base material is one or both of aluminum fibers and aluminum powder.
When aluminum fibers are used as the aluminum substrate, voids are likely to be retained when the aluminum fibers are bonded to each other through columnar protrusions, and the porosity tends to increase. Therefore, the porosity of the porous aluminum sintered body can be controlled by using aluminum fibers and aluminum powder as the aluminum base material and adjusting the mixing ratio thereof.
さらに、本発明の多孔質アルミニウム焼結体においては、気孔率が３０％以上９０％以下の範囲内とされていることが好ましい。
この構成の多孔質アルミニウム焼結体においては、気孔率が３０％以上９０％以下の範囲内に制御されているので、用途に応じて最適な気孔率の多孔質アルミニウム焼結体を提供することが可能となる。
Furthermore, in the porous aluminum sintered body of the present invention, the porosity is preferably in the range of 30% to 90%.
In the porous aluminum sintered body having this configuration, the porosity is controlled within a range of 30% or more and 90% or less, and therefore, a porous aluminum sintered body having an optimal porosity according to the application is provided. Is possible.
本発明によれば、十分な強度を有する高品質の多孔質アルミニウム焼結体を提供する十分な強度を有する高品質の多孔質アルミニウム焼結体を提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the high quality porous aluminum sintered compact which has sufficient intensity | strength which provides the high quality porous aluminum sintered compact which has sufficient intensity | strength can be provided.
以下に、本発明の一実施形態である多孔質アルミニウム焼結体１０について、添付した図面を参照して説明する。
本実施形態である多孔質アルミニウム焼結体１０は、図１及び図２に示すように、外表面に配設されたアルミニウムメッシュ材１１と、このアルミニウムメッシュ材１１の内側に配置された焼結体本体１２と、を備えている。
Below, porous aluminum sintered compact 10 which is one embodiment of the present invention is explained with reference to the attached drawing.
As shown in FIGS. 1 and 2, the porous aluminum sintered body 10 according to the present embodiment includes an aluminum mesh material 11 disposed on the outer surface, and a sintered material disposed inside the aluminum mesh material 11. A body main body 12.
アルミニウムメッシュ材１１は、アルミニウム又はアルミニウム合金からなり、融点が６４０℃以上とされている。また、アルミニウムメッシュ材１１の目開きが、１００μｍ以上３００μｍ以下の範囲内とされている。具体的に、本実施形態のアルミニウムメッシュ材１１は、Ａ５０５６（Ａｌ−５ｍａｓｓ％Ｍｇ合金）からなる線材（線径５０μｍ以上２００μｍ以下）を編み込むことによって形成されている。また、本実施形態では、アルミニウムメッシュ材１１の厚さは、１００μｍ以上３００μｍ以下の範囲内とされている。
このアルミニウムメッシュ材１１は、図２に示すように、容器体４５と蓋部材４２とで構成されており、容器体４５の底部４６、側壁部４７、蓋部材４２とによって、多孔質アルミニウム焼結体１０のうち外部に露呈する露出面全体に配置されている。
The aluminum mesh material 11 is made of aluminum or an aluminum alloy and has a melting point of 640 ° C. or higher. Moreover, the opening of the aluminum mesh material 11 is in the range of 100 μm or more and 300 μm or less. Specifically, the aluminum mesh material 11 of this embodiment is formed by weaving a wire material (wire diameter: 50 μm or more and 200 μm or less) made of A5056 (Al-5 mass% Mg alloy). In the present embodiment, the thickness of the aluminum mesh material 11 is in the range of 100 μm to 300 μm.
As shown in FIG. 2, the aluminum mesh material 11 includes a container body 45 and a lid member 42, and porous aluminum sintering is performed by the bottom 46, the side wall 47, and the lid member 42 of the container body 45. The body 10 is disposed on the entire exposed surface exposed to the outside.
焼結体本体１２は、図３に示すように、アルミニウム又はアルミニウム合金からなる複数のアルミニウム基材２１が焼結されて一体化されたものであり、気孔率が３０％以上９０％以下の範囲内に設定されたものとされている。また、この焼結体本体１２における平均気孔径は、２００μｍ以上４００μｍ以下の範囲内とされている。
なお、本実施形態においては、図１に示すように、アルミニウム基材２１として、アルミニウム繊維２１ａとアルミニウム粉末２１ｂとが用いられている。また、アルミニウム基材２１は、純度が９９．５質量％以上の純アルミニウムで構成されていることが好ましく、さらには、純度が９９．９９質量％以上の４Ｎアルミニウムで構成されていることが好ましい。本実施形態ではＡ１０７０を用いた。
また、アルミニウム繊維２１ａとアルミニウム粉末２１ｂとの混合比率を調整することで気孔率を調整することが可能となる。すなわち、アルミニウム繊維２１ａの比率を増やすことにより多孔質アルミニウム焼結体１０の気孔率を向上させることが可能となるのである。このため、アルミニウム基材２１としては、アルミニウム繊維２１ａを用いることが好ましく、アルミニウム粉末２１ｂを混合する場合にはアルミニウム粉末２１ｂの比率を１０質量％以下とすることが好ましい。
As shown in FIG. 3, the sintered body 12 is obtained by sintering and integrating a plurality of aluminum base materials 21 made of aluminum or an aluminum alloy, and has a porosity of 30% or more and 90% or less. It is supposed to be set in. In addition, the average pore diameter in the sintered body 12 is in the range of 200 μm to 400 μm.
In the present embodiment, as shown in FIG. 1, aluminum fibers 21 a and aluminum powder 21 b are used as the aluminum base material 21. The aluminum base 21 is preferably composed of pure aluminum having a purity of 99.5% by mass or more, and more preferably composed of 4N aluminum having a purity of 99.99% by mass or more. . In this embodiment, A1070 is used.
Moreover, it becomes possible to adjust a porosity by adjusting the mixing ratio of the aluminum fiber 21a and the aluminum powder 21b. That is, the porosity of the porous aluminum sintered body 10 can be improved by increasing the ratio of the aluminum fibers 21a. For this reason, it is preferable to use the aluminum fiber 21a as the aluminum substrate 21, and when mixing the aluminum powder 21b, the ratio of the aluminum powder 21b is preferably 10% by mass or less.
そして、このアルミニウム基材２１（アルミニウム繊維２１ａ及びアルミニウム粉末２１ｂ）の外表面には、外方に向けて突出する複数の柱状突起２２が形成されており、複数のアルミニウム基材２１（アルミニウム繊維２１ａ及びアルミニウム粉末２１ｂ）同士が、この柱状突起２２を介して結合した構造とされている。なお、図３に示すように、アルミニウム基材２１、２１同士の結合部２５は、柱状突起２２，２２同士が結合した部分や柱状突起２２とアルミニウム基材２１の側面とが接合した部分、さらにはアルミニウム基材２１、２１の側面同士が接合した部分がある。 A plurality of columnar protrusions 22 projecting outward are formed on the outer surface of the aluminum base 21 (aluminum fibers 21a and aluminum powder 21b), and a plurality of aluminum bases 21 (aluminum fibers 21a) are formed. And the aluminum powder 21b) are bonded to each other through the columnar protrusions 22. In addition, as shown in FIG. 3, the coupling | bond part 25 of aluminum base materials 21 and 21 is the part where the columnar protrusions 22 and 22 couple | bonded, the part where the columnar protrusion 22 and the side surface of the aluminum base material 21 joined, There are portions where the side surfaces of the aluminum base materials 21 and 21 are joined.
ここで、図４に示すように、柱状突起２２を介して結合されたアルミニウム基材２１、２１同士の結合部２５には、Ｔｉ−Ａｌ系化合物２６が存在している。本実施形態では、図４の分析結果に示すように、Ｔｉ−Ａｌ系化合物２６は、ＴｉとＡｌの化合物とされており、より具体的には、Ａｌ３Ｔｉ金属間化合物とされている。すなわち、本実施形態では、Ｔｉ−Ａｌ系化合物２６が存在している部分において、アルミニウム基材２１、２１同士が結合しているのである。 Here, as shown in FIG. 4, a Ti—Al-based compound 26 is present in the bonding portion 25 between the aluminum base materials 21 and 21 bonded via the columnar protrusions 22. In the present embodiment, as shown in the analysis result of FIG. 4, the Ti—Al-based compound 26 is a compound of Ti and Al, and more specifically, an Al 3 Ti intermetallic compound. That is, in this embodiment, the aluminum base materials 21 and 21 are bonded to each other in the portion where the Ti—Al-based compound 26 exists.
そして、焼結体本体１２を構成するアルミニウム基材２１とアルミニウムメッシュ材１１とは、焼結によって一体化されている。そして、多孔質アルミニウム焼結体１０全体としての気孔率が３０％以上９０％以下の範囲内に設定されている。
ここで、本実施形態では、アルミニウム基材２１とアルミニウムメッシュ材１１とが、アルミニウム基材２１の柱状突起２２を介して結合されており、アルミニウム基材２１とアルミニウムメッシュ材１１との結合部にも、Ｔｉ−Ａｌ系化合物２６としてＡｌ３Ｔｉ金属間化合物が存在している。
And the aluminum base material 21 and the aluminum mesh material 11 which comprise the sintered compact main body 12 are integrated by sintering. And the porosity as the whole porous aluminum sintered compact 10 is set in the range of 30% or more and 90% or less.
Here, in this embodiment, the aluminum base material 21 and the aluminum mesh material 11 are joined via the columnar protrusions 22 of the aluminum base material 21, and the joint portion between the aluminum base material 21 and the aluminum mesh material 11 is joined. In addition, an Al 3 Ti intermetallic compound exists as the Ti—Al-based compound 26.
次に、本実施形態である多孔質アルミニウム焼結体１０の原料となる焼結用アルミニウム原料３０について説明する。この焼結用アルミニウム原料３０は、図５に示すように、アルミニウム基材２１と、このアルミニウム基材２１の外表面に固着された複数のチタン粉末粒子３２と、を備えている。なお、チタン粉末粒子３２としては、金属チタン粉末粒子及び水素化チタン粉末粒子のいずれか一方又は両方が用いることができる。 Next, the sintering aluminum raw material 30 used as the raw material of the porous aluminum sintered body 10 which is this embodiment is demonstrated. As shown in FIG. 5, the aluminum material for sintering 30 includes an aluminum base material 21 and a plurality of titanium powder particles 32 fixed to the outer surface of the aluminum base material 21. As the titanium powder particles 32, either one or both of metal titanium powder particles and titanium hydride powder particles can be used.
ここで、焼結用アルミニウム原料３０においては、チタン粉末粒子３２の含有量が０．５質量％以上２０質量％以下の範囲内とされており、本実施形態では、５質量％とされている。
また、チタン粉末粒子３２の粒径は、１μｍ以上５０μｍ以下の範囲内とされており、好ましくは、５μｍ以上３０μｍ以下の範囲内とされている。なお、水素化チタン粉末粒子は、金属チタン粉末粒子よりも粒径を細かくすることが可能であることから、アルミニウム基材２１の外表面に固着するチタン粉末粒子３２の粒径を微細にする場合には、水素化チタン粉末粒子を用いることが好ましい。
さらに、アルミニウム基材２１の外表面に固着された複数のチタン粉末粒子３２、３２同士の間隔は、５μｍ以上１００μｍ以下の範囲内とすることが好ましい。
Here, in the aluminum raw material 30 for sintering, the content of the titanium powder particles 32 is in the range of 0.5% by mass or more and 20% by mass or less, and in this embodiment, the content is 5% by mass. .
The particle size of the titanium powder particles 32 is in the range of 1 μm to 50 μm, and preferably in the range of 5 μm to 30 μm. Since the titanium hydride powder particles can be made finer than the metal titanium powder particles, the particle size of the titanium powder particles 32 fixed to the outer surface of the aluminum substrate 21 is made fine. It is preferable to use titanium hydride powder particles.
Furthermore, the interval between the plurality of titanium powder particles 32 and 32 fixed to the outer surface of the aluminum base 21 is preferably in the range of 5 μm to 100 μm.
アルミニウム基材２１としては、上述したように、アルミニウム繊維２１ａとアルミニウム粉末２１ｂとが用いられている。なお、アルミニウム粉末２１ｂとしては、アトマイズ粉末を用いることができる。
ここで、アルミニウム繊維２１ａの繊維径は４０μｍ以上３００μｍ以下の範囲内とされており、好ましくは３０μｍ以上２００μｍ以下の範囲内とされている。また、アルミニウム繊維２１ａの繊維長さは０．２ｍｍ以上２０ｍｍ以下の範囲内、好ましくは１ｍｍ以上１０ｍｍ以下の範囲内とされている。
また、アルミニウム粉末２１ｂの粒径は２０μｍ以上３００μｍ以下の範囲内とされており、好ましくは２０μｍ以上１００μｍ以下の範囲内とされている。
As described above, aluminum fiber 21a and aluminum powder 21b are used as aluminum base material 21. In addition, atomized powder can be used as the aluminum powder 21b.
Here, the fiber diameter of the aluminum fiber 21a is in the range of 40 μm or more and 300 μm or less, and preferably in the range of 30 μm or more and 200 μm or less. The fiber length of the aluminum fiber 21a is in the range of 0.2 mm to 20 mm, preferably in the range of 1 mm to 10 mm.
The particle size of the aluminum powder 21b is in the range of 20 μm to 300 μm, and preferably in the range of 20 μm to 100 μm.
次に、本実施形態である多孔質アルミニウム焼結体１０を製造する方法について、図７〜図１０を参照しながら図６のフロー図に示す工程順に説明する。
まず、図４に示すように、本実施形態である多孔質アルミニウム焼結体１０の原料となる焼結用アルミニウム原料３０を製造する。
Next, a method for manufacturing the porous aluminum sintered body 10 according to the present embodiment will be described in the order of steps shown in the flowchart of FIG. 6 with reference to FIGS.
First, as shown in FIG. 4, a sintering aluminum raw material 30 which is a raw material of the porous aluminum sintered body 10 according to the present embodiment is manufactured.
常温にて、アルミニウム基材２１とチタン粉末とを混合する（混合工程Ｓ０１）。このとき、バインダー溶液を噴霧する。なお、バインダーとしては、大気中で５００℃に加熱した際に燃焼・分解されるものが好ましく、具体的には、アクリル系樹脂、セルロース系高分子体を用いることが好ましい。また、バインダーの溶剤としては、水系、アルコール系、有機溶剤系の各種溶剤を用いることができる。
この混合工程Ｓ０１においては、例えば、自動乳鉢、パン型転動造粒機、シェーカーミキサー、ポットミル、ハイスピードミキサー、Ｖ型ミキサー等の各種混合機を用いて、アルミニウム基材２１とチタン粉末とを流動させながら混合する。
The aluminum base material 21 and the titanium powder are mixed at room temperature (mixing step S01). At this time, a binder solution is sprayed. In addition, as a binder, what is combusted and decomposed | disassembled when heated to 500 degreeC in air | atmosphere is preferable, and it is preferable to specifically use an acrylic resin and a cellulose polymer. In addition, as a solvent for the binder, various solvents such as water-based, alcohol-based and organic solvent-based solvents can be used.
In this mixing step S01, for example, the aluminum base material 21 and the titanium powder are mixed using various mixing machines such as an automatic mortar, a bread type rolling granulator, a shaker mixer, a pot mill, a high speed mixer, and a V type mixer. Mix while flowing.
次に、混合工程Ｓ０１で得られた混合体を乾燥する（乾燥工程Ｓ０２）。この乾燥工程Ｓ０２においては、アルミニウム基材２１の表面に酸化膜が厚く形成されないように、４０℃以下の低温乾燥、又は、１．３３Ｐａ以下（１０−２Ｔｏｒｒ以下）の減圧乾燥を行うことが好ましい。
この混合工程Ｓ０１及び乾燥工程Ｓ０２により、図９に示すように、アルミニウム基材２１の外表面にチタン粉末粒子３２が分散させて固着されることになり、本実施形態である焼結用アルミニウム原料３０が製造される。なお、アルミニウム基材２１の外表面に固着された複数のチタン粉末粒子３２，３２同士の間隔は、５μｍ以上１００μｍ以下の範囲内となるように、チタン粉末粒子３２を分散させることが好ましい。
Next, the mixture obtained in the mixing step S01 is dried (drying step S02). In this drying step S02, low temperature drying of 40 ° C. or lower or reduced pressure drying of 1.33 Pa or lower (10 −2 Torr or lower) is performed so that an oxide film is not formed thick on the surface of the aluminum substrate 21. preferable.
Through the mixing step S01 and the drying step S02, the titanium powder particles 32 are dispersed and fixed to the outer surface of the aluminum base material 21, as shown in FIG. 30 is manufactured. In addition, it is preferable to disperse the titanium powder particles 32 so that the interval between the plurality of titanium powder particles 32 and 32 fixed to the outer surface of the aluminum base 21 is in the range of 5 μm to 100 μm.
また、図４及び図７に示すように、アルミニウムメッシュ材のシート材４０に対してプレス加工を施して所定形状（図７では十字形状）の容器部材４１及び蓋部材４２を形成する（プレス加工工程Ｓ１１）。
次に、容器部材４１に対して曲げ加工を施し、底部４６及び側壁部４７を有する容器体４５を成形する（成形工程Ｓ１２）。
Also, as shown in FIGS. 4 and 7, the aluminum mesh sheet material 40 is pressed to form a container member 41 and a lid member 42 having a predetermined shape (cross shape in FIG. 7) (press processing). Step S11).
Next, the container member 41 is bent to form a container body 45 having a bottom 46 and a side wall 47 (molding step S12).
次に、図８に示すように、焼結用アルミニウム原料３０を散布する粉末散布機５１から、容器体４５内に向けて焼結用アルミニウム原料３０を散布してかさ充填する（原料散布工程Ｓ０３）。このとき、荷重を加えていないことから、焼結用アルミニウム原料３０中のアルミニウム基材２１，２１同士の間には空隙が形成される。
焼結用アルミニウム原料３０を所定量充填した後、容器体４５の開口部に蓋部材４２を載置する。
Next, as shown in FIG. 8, from the powder spreader 51 for spraying the aluminum material for sintering 30, the aluminum material for sintering 30 is sprayed into the container body 45 to fill the bulk (raw material spraying step S03). ). At this time, since no load is applied, a gap is formed between the aluminum base materials 21 and 21 in the sintering aluminum raw material 30.
After filling a predetermined amount of the aluminum raw material 30 for sintering, the lid member 42 is placed in the opening of the container body 45.
これを、脱脂炉５２内に装入して、大気雰囲気で加熱してバインダーを除去する（脱バインダー工程Ｓ０４）。この脱バインダー工程Ｓ０４においては、大気雰囲気中で、３５０〜５００℃の温度範囲で０．５〜５分間保持し、焼結用アルミニウム原料３０中のバインダーを除去する。なお、本実施形態では、上述のように、アルミニウム基材２１の外表面にチタン粉末粒子３２を固着するためにバインダーが用いられていることから、粘性組成物に比べてバインダーの含有量が極めて少なく、短時間でバインダーを十分に除去することが可能である。 This is charged into the degreasing furnace 52 and heated in an air atmosphere to remove the binder (debinding step S04). In this binder removal process S04, it hold | maintains at the temperature range of 350-500 degreeC in air | atmosphere for 0.5 to 5 minutes, and the binder in the aluminum raw material 30 for sintering is removed. In the present embodiment, since the binder is used to fix the titanium powder particles 32 to the outer surface of the aluminum base material 21 as described above, the binder content is extremely higher than that of the viscous composition. The binder can be sufficiently removed in a short time.
その後、焼成炉５３内に装入して、Ａｒ雰囲気等の不活性ガス雰囲気中６５５〜６６５℃の温度範囲で０．５〜６０分間保持し、複数のアルミニウム基材２１、２１同士、アルミニウム基材２１と容器体４５及び蓋部材４２（アルミニウムメッシュ材１１）とを焼結により一体化する。
この焼結工程Ｓ０５においては、不活性ガス雰囲気中で、６５５〜６６５℃の温度範囲で０．５〜６０分間保持することにより実施される。なお、保持時間は１〜２０分間とすることが好ましい。なお、本実施形態では、雰囲気ガスとして、露点−５０℃以下のＡｒガスを用いている。この雰囲気ガスの露点は−６５℃以下とすることがさらに好ましい。
ここで、焼結工程Ｓ０５における焼結雰囲気をＡｒガス等の不活性ガス雰囲気とすることにより、露点を十分に下げることができる。水素雰囲気又は水素と窒素の混合雰囲気では、露点が下がりにくいため好ましくない。また、窒素は、Ｔｉと反応してＴｉＮを形成することからＴｉの焼結促進効果を失うため、好ましくない。
Then, it inserts in the baking furnace 53, hold | maintains for 0.5 to 60 minutes in the temperature range of 655-665 degreeC in inert gas atmosphere, such as Ar atmosphere, The some aluminum base materials 21 and 21, and aluminum group The material 21, the container body 45, and the lid member 42 (aluminum mesh material 11) are integrated by sintering.
In this sintering process S05, it hold | maintains by the temperature range of 655-665 degreeC in an inert gas atmosphere for 0.5 to 60 minutes. The holding time is preferably 1 to 20 minutes. In the present embodiment, Ar gas having a dew point of −50 ° C. or lower is used as the atmospheric gas. The dew point of the atmospheric gas is more preferably −65 ° C. or lower.
Here, by setting the sintering atmosphere in the sintering step S05 to an inert gas atmosphere such as Ar gas, the dew point can be sufficiently lowered. A hydrogen atmosphere or a mixed atmosphere of hydrogen and nitrogen is not preferable because the dew point is unlikely to decrease. Nitrogen is not preferable because it reacts with Ti to form TiN and loses the Ti sintering promoting effect.
この焼結工程Ｓ０５においては、上述のように、温度を６５５〜６６５℃とアルミニウムの融点近くまで加熱していることから、焼結用アルミニウム原料３０中のアルミニウム基材２１は溶融することになる。ここで、アルミニウム基材２１の表面には酸化膜が形成されていることから、溶融したアルミニウムが酸化膜によって保持され、アルミニウム基材２１の形状が維持されている。 In this sintering step S05, as described above, since the temperature is heated to 655 to 665 ° C. and close to the melting point of aluminum, the aluminum base material 21 in the aluminum raw material 30 for sintering is melted. . Here, since the oxide film is formed on the surface of the aluminum base material 21, the molten aluminum is held by the oxide film, and the shape of the aluminum base material 21 is maintained.
また、６５５〜６６５℃に加熱されると、アルミニウム基材２１の外表面のうちチタン粉末粒子３２が固着された部分においては、チタンとの反応によって酸化膜が破壊され、内部の溶融アルミニウムが外方へと噴出する。噴出された溶融アルミニウムはチタンとの反応によって融点の高い化合物を生成して固化することになる。これにより、図１０に示すように、アルミニウム基材２１の外表面に、外方に向けて突出する複数の柱状突起２２が形成される。ここで、柱状突起２２の先端には、Ｔｉ−Ａｌ系化合物２６が存在しており、このＴｉ−Ａｌ系化合物２６によって柱状突起２２の成長が抑制されている。
なお、チタン粉末粒子３２として水素化チタンを用いた場合には、３００〜４００℃付近で水素化チタンが分解し、生成したチタンがアルミニウム基材２１の表面の酸化膜と反応することになる。
Further, when heated to 655 to 665 ° C., the oxide film is destroyed by the reaction with titanium in the portion of the outer surface of the aluminum base material 21 where the titanium powder particles 32 are fixed, and the molten aluminum inside is removed. Erupts towards. The ejected molten aluminum generates a compound having a high melting point by reaction with titanium and solidifies. As a result, as shown in FIG. 10, a plurality of columnar protrusions 22 that protrude outward are formed on the outer surface of the aluminum base 21. Here, a Ti—Al-based compound 26 exists at the tip of the columnar protrusion 22, and the growth of the columnar protrusion 22 is suppressed by the Ti—Al-based compound 26.
When titanium hydride is used as the titanium powder particles 32, the titanium hydride is decomposed at around 300 to 400 ° C., and the produced titanium reacts with the oxide film on the surface of the aluminum substrate 21.
このとき、隣接するアルミニウム基材２１，２１同士が、互いの柱状突起２２を介して溶融状態で一体化あるいは固相焼結することによって結合され、図３に示すように、柱状突起２２を介して複数のアルミニウム基材２１、２１同士が結合された焼結体本体１２が形成される。そして、柱状突起２２を介してアルミニウム基材２１、２１同士が結合された結合部２５には、Ｔｉ−Ａｌ系化合物２６（本実施形態では、Ａｌ３Ｔｉ金属間化合物）が存在する。
さらに、この焼結工程Ｓ０５では、アルミニウム基材２１と容器体４５及び蓋部材４２（アルミニウムメッシュ材１１）とが、アルミニウム基材２１の柱状突起２２を介して溶融状態で一体化あるいは固相焼結することによって結合され、アルミニウム基材２１とアルミニウムメッシュ材１１とが焼結により一体化される。
At this time, the adjacent aluminum base materials 21 and 21 are joined together by being integrated or solid-phase sintered in a molten state via the columnar protrusions 22, and as shown in FIG. Thus, the sintered body 12 in which the plurality of aluminum base materials 21 and 21 are bonded to each other is formed. A Ti—Al-based compound 26 (Al 3 Ti intermetallic compound in the present embodiment) is present in the bonding portion 25 where the aluminum base materials 21 and 21 are bonded to each other via the columnar protrusions 22.
Further, in this sintering step S05, the aluminum base material 21, the container body 45, and the lid member 42 (aluminum mesh material 11) are integrated or solid-phase baked in a molten state via the columnar protrusions 22 of the aluminum base material 21. The aluminum base material 21 and the aluminum mesh material 11 are integrated by sintering.
以上のような工程により、本実施形態である多孔質アルミニウム焼結体１０が製造される。 The porous aluminum sintered body 10 which is this embodiment is manufactured by the above processes.
上述の構成とされた本実施形態である多孔質アルミニウム焼結体１０においては、複数のアルミニウム基材２１，２１同士が焼結されることによって焼結体本体１２が形成されるとともに、これらアルミニウム基材２１とアルミニウムメッシュ材１１とが焼結によって一体化されているので、アルミニウムメッシュ材１１により強度が大幅に向上することになる。よって、容易に破損することがなく、ハンドリング特性が向上する。また、使用時において、一部が破損して脱落することが抑制され、信頼性を大幅に向上することができる。 In the porous aluminum sintered body 10 according to the present embodiment having the above-described configuration, the sintered body main body 12 is formed by sintering a plurality of aluminum base materials 21 and 21, and these aluminum bodies are formed. Since the base material 21 and the aluminum mesh material 11 are integrated by sintering, the strength is greatly improved by the aluminum mesh material 11. Therefore, it is not easily damaged and handling characteristics are improved. Further, in use, it is possible to suppress a part from being broken and falling off, and the reliability can be greatly improved.
特に、本実施形態においては、アルミニウムメッシュ材１１が、容器体４５の底部４６、側壁部４７及び蓋部材４２によって、多孔質アルミニウム焼結体１０の外部に露呈する露出面全体に配置されているので、多孔質アルミニウム焼結体１０の露出面からアルミニウム基材２１の一部が脱落することを抑制することができる。また、外部からの衝撃によってアルミニウム基材２１、２１同士が結合した焼結体本体１２が損傷することを抑制できる。 In particular, in the present embodiment, the aluminum mesh material 11 is disposed on the entire exposed surface exposed to the outside of the porous aluminum sintered body 10 by the bottom 46, the side wall 47 and the lid member 42 of the container body 45. Therefore, it is possible to prevent a part of the aluminum base material 21 from dropping from the exposed surface of the porous aluminum sintered body 10. Moreover, it can suppress that the sintered compact main body 12 which the aluminum base materials 21 and 21 couple | bonded by the impact from the outside was damaged.
さらに、本実施形態においては、アルミニウムメッシュ材１１の目開きが、１００μｍ以上３００μｍ以下の範囲内とされており、アルミニウム基材２１，２１同士が結合した焼結体本体１２の平均気孔径（２００μｍ以上４００μｍ以下）とほぼ一致していることから、多孔質アルミニウム焼結体１０全体の開放気孔率及び圧力損失特性を焼結体本体１２とほぼ同一とすることができる。すなわち、多孔質アルミニウム焼結体１０全体の開放気孔率及び圧力損失係数等の各種特性を維持したまま、アルミニウムメッシュ材１１により強度を向上させることができるのである。 Furthermore, in this embodiment, the opening of the aluminum mesh material 11 is in the range of 100 μm or more and 300 μm or less, and the average pore diameter (200 μm) of the sintered body 12 in which the aluminum base materials 21 and 21 are bonded to each other. Therefore, the open porosity and pressure loss characteristics of the entire porous aluminum sintered body 10 can be made substantially the same as those of the sintered body 12. That is, the strength can be improved by the aluminum mesh material 11 while maintaining various characteristics such as the open porosity and pressure loss coefficient of the entire porous aluminum sintered body 10.
また、本実施形態では、アルミニウムメッシュ材１１が、融点が６４０℃以上のアルミニウム又はアルミニウム合金で構成されており、具体的には、Ａ５０５６（Ａｌ−５ｍａｓｓ％Ｍｇ合金）で構成されているので、焼結工程Ｓ０５において、アルミニウムメッシュ材１１が完全に溶融してしまうことを抑制でき、アルミニウムメッシュ材１１の目開きを維持し、多孔質アルミニウム焼結体の開放気孔率及び圧力損失係数等の各種特性が低下することを抑制できる。また、焼結工程Ｓ０５の焼結温度を比較的高温に設定することができ、アルミニウムメッシュ材１１とアルミニウム基材２２とを確実に焼結によって一体化することができる。 In the present embodiment, the aluminum mesh material 11 is made of aluminum or an aluminum alloy having a melting point of 640 ° C. or higher, and specifically, is made of A5056 (Al-5 mass% Mg alloy). In the sintering step S05, it is possible to suppress the aluminum mesh material 11 from being completely melted, maintain the mesh opening of the aluminum mesh material 11, and various types such as the open porosity and pressure loss coefficient of the porous aluminum sintered body. It can suppress that a characteristic falls. Moreover, the sintering temperature of sintering process S05 can be set to a comparatively high temperature, and the aluminum mesh material 11 and the aluminum base material 22 can be integrated reliably by sintering.
さらに、本実施形態では、アルミニウム基材２１、２１同士の結合部２５及びアルミニウム基材２１とアルミニウムメッシュ材１１との結合部にＴｉ−Ａｌ系化合物２６が存在しているので、このＴｉ−Ａｌ系化合物２６によってアルミニウム基材２１の表面に形成された酸化膜が除去されており、アルミニウム基材２１，２１同士、及び、アルミニウム基材２１とアルミニウムメッシュ材１１とが良好に結合される。よって、強度が十分な高品質の多孔質アルミニウム焼結体１０を得ることができる。 Furthermore, in this embodiment, since the Ti-Al based compound 26 exists in the joint part 25 between the aluminum base materials 21 and 21 and the joint part between the aluminum base material 21 and the aluminum mesh material 11, this Ti-Al The oxide film formed on the surface of the aluminum base material 21 by the system compound 26 is removed, and the aluminum base materials 21 and 21 and the aluminum base material 21 and the aluminum mesh material 11 are well bonded. Therefore, a high-quality porous aluminum sintered body 10 having sufficient strength can be obtained.
また、このＴｉ−Ａｌ系化合物２６によって柱状突起２２の成長が抑制されることから、溶融アルミニウムがアルミニウム基材２１、２１同士の間の空隙や、アルミニウム基材２１とアルミニウムメッシュ材１１との間の空隙に噴出することを抑制でき、高い気孔率の多孔質アルミニウム焼結体１０を得ることができる。 In addition, since the growth of the columnar protrusions 22 is suppressed by the Ti—Al-based compound 26, the molten aluminum is between the aluminum base materials 21, 21, or between the aluminum base material 21 and the aluminum mesh material 11. It is possible to suppress ejection into the voids, and to obtain a porous aluminum sintered body 10 having a high porosity.
特に、本実施形態では、アルミニウム基材２１、２１同士の結合部２５及びアルミニウム基材２１とアルミニウムメッシュ材１１との結合部にＴｉ−Ａｌ系化合物２６としてＡｌ３Ｔｉが存在しているので、アルミニウム基材２１の表面に形成された酸化膜が確実に除去され、アルミニウム基材２１，２１同士、及び、アルミニウム基材２１とアルミニウムメッシュ材１１とが良好に結合しており、多孔質アルミニウム焼結体１０の強度を向上させることができる。 In particular, in the present embodiment, Al 3 Ti is present as the Ti—Al-based compound 26 in the joint portion 25 between the aluminum base materials 21 and 21 and the joint portion between the aluminum base material 21 and the aluminum mesh material 11. The oxide film formed on the surface of the aluminum base 21 is surely removed, and the aluminum bases 21 and 21 and the aluminum base 21 and the aluminum mesh material 11 are well bonded. The strength of the bonded body 10 can be improved.
また、本実施形態では、アルミニウム基材２１の外表面に形成された柱状突起２２を介して、アルミニウム基材２１、２１同士、及び、アルミニウム基材２１とアルミニウムメッシュ材１１とが結合された構造とされているので、別途、発泡工程等を実施することなく、気孔率の高い多孔質アルミニウム焼結体１０を得ることができる。よって、本実施形態である多孔質アルミニウム焼結体１０を効率良く、かつ、低コストで製造することが可能となる。 In the present embodiment, the aluminum base materials 21 and 21 and the aluminum base material 21 and the aluminum mesh material 11 are coupled to each other through the columnar protrusions 22 formed on the outer surface of the aluminum base material 21. Therefore, it is possible to obtain a porous aluminum sintered body 10 having a high porosity without separately performing a foaming step or the like. Therefore, the porous aluminum sintered body 10 which is this embodiment can be manufactured efficiently and at low cost.
さらに、本実施形態では、粘性組成物に比べてバインダーの含有量が極めて少ないことから、脱バインダー工程Ｓ０４を短時間で実施することができる。また、焼結時の収縮率が例えば１％程度と小さくなり、寸法精度に優れた多孔質アルミニウム焼結体１０を得ることが可能となる。 Furthermore, in this embodiment, since binder content is very small compared with a viscous composition, debinding process S04 can be implemented in a short time. In addition, the shrinkage rate during sintering becomes as small as about 1%, for example, and it becomes possible to obtain the porous aluminum sintered body 10 having excellent dimensional accuracy.
また、本実施形態においては、アルミニウム基材２１としてアルミニウム繊維２１ａ及びアルミニウム粉末２１ｂを用いているので、これらの混合比を調整することにより、多孔質アルミニウム焼結体１０の気孔率を制御することが可能となる。
そして、本実施形態の多孔質アルミニウム焼結体１０においては、気孔率が３０％以上９０％以下の範囲内とされているので、用途に応じて最適な気孔率の多孔質アルミニウム焼結体１０を提供することが可能となる。
Moreover, in this embodiment, since the aluminum fiber 21a and the aluminum powder 21b are used as the aluminum base material 21, the porosity of the porous aluminum sintered body 10 is controlled by adjusting the mixing ratio thereof. Is possible.
And in the porous aluminum sintered body 10 of this embodiment, since the porosity is in the range of 30% or more and 90% or less, the porous aluminum sintered body 10 having the optimum porosity according to the application. Can be provided.
さらに、本実施形態では、焼結用アルミニウム原料３０におけるチタン粉末粒子３２の含有量が０．５質量％以上２０質量％以下とされているので、アルミニウム基材２１の外表面に適切な間隔で柱状突起２２を形成することができ、十分な強度と高い気孔率を有する多孔質アルミニウム焼結体１０を得ることができる。
また、本実施形態においては、アルミニウム基材２１の外表面に固着された複数のチタン粉末粒子３２、３２同士の間隔が５μｍ以上１００μｍ以下の範囲内とされているので、柱状突起２２の間隔が適正化されており、十分な強度と高い気孔率を有する多孔質アルミニウム焼結体１０を得ることができる。
Furthermore, in this embodiment, since the content of the titanium powder particles 32 in the aluminum raw material 30 for sintering is set to 0.5% by mass or more and 20% by mass or less, the outer surface of the aluminum base material 21 is appropriately spaced. The columnar protrusions 22 can be formed, and the porous aluminum sintered body 10 having sufficient strength and high porosity can be obtained.
Moreover, in this embodiment, since the space | interval of the several titanium powder particle | grains 32 and 32 fixed to the outer surface of the aluminum base material 21 is made into the range of 5 micrometers or more and 100 micrometers or less, the space | interval of the columnar protrusion 22 is set. A porous aluminum sintered body 10 that is optimized and has sufficient strength and high porosity can be obtained.
さらに、本実施形態では、アルミニウム基材２１であるアルミニウム繊維２１ａの繊維径が４０μｍ以上３００μｍ以下の範囲内、アルミニウム粉末２１ｂの粒径が２０μｍ以上３００μｍ以下の範囲内とされるとともに、チタン粉末粒子３２の粒径が１μｍ以上５０μｍ以下の範囲内とされているので、アルミニウム基材２１（アルミニウム繊維２１ａ及びアルミニウム粉末２１ｂ）の外表面に確実にチタン粉末粒子３２を分散させて固着することができる。 Furthermore, in this embodiment, the fiber diameter of the aluminum fiber 21a which is the aluminum base material 21 is in the range of 40 μm or more and 300 μm or less, the particle diameter of the aluminum powder 21b is in the range of 20 μm or more and 300 μm or less, and the titanium powder particles Since the particle size of 32 is in the range of 1 μm or more and 50 μm or less, the titanium powder particles 32 can be reliably dispersed and fixed on the outer surface of the aluminum base 21 (aluminum fibers 21a and aluminum powder 21b). .
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明はこれに限定されることはなく、その発明の技術的思想を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
例えば、図１及び図２に示すように、直方体形状の多孔質アルミニウム焼結体を例に挙げて説明したが、これに限定されることはなく、他の形状の多孔質アルミニウム焼結体であってもよい。
As mentioned above, although embodiment of this invention was described, this invention is not limited to this, It can change suitably in the range which does not deviate from the technical idea of the invention.
For example, as shown in FIG. 1 and FIG. 2, a rectangular parallelepiped porous aluminum sintered body has been described as an example, but the present invention is not limited to this, and other shapes of porous aluminum sintered bodies are used. There may be.
また、本実施形態では、多孔質アルミニウム焼結体の外部に露出する露出面全体にアルミニウムメッシュ材が配設されたものとして説明したが、これに限定されることはなく、例えば図１１及び図１２に示すように、多孔質アルミニウム焼結体１１０の内部にアルミニウムメッシュ材１１１が配設されていてもよい。このような多孔質アルミニウム焼結体１１０は、焼結用アルミニウム原料を一定量かさ充填した後、アルミニウムメッシュ材１１１を配置し、さらに焼結用アルミニウム原料を充填し、これを脱バインダー及び焼結することにより製造することができる。 In the present embodiment, the aluminum mesh material is described as being disposed on the entire exposed surface exposed to the outside of the porous aluminum sintered body. However, the present invention is not limited to this. For example, FIGS. 12, an aluminum mesh material 111 may be disposed inside the porous aluminum sintered body 110. In such a porous aluminum sintered body 110, after a certain amount of aluminum raw material for sintering is bulk-filled, an aluminum mesh material 111 is arranged, and further, aluminum raw material for sintering is further filled, and this is debindered and sintered. Can be manufactured.
さらに、本実施形態では、アルミニウムメッシュ材の材質をＡ５０５６（Ａｌ−５ｍａｓｓ％Ｍｇ合金）とし、厚さを１００μｍ以上３００μｍ以下、編み込む線材の線径を５０μｍ以上２００μｍ以下としたもので説明したが、これに限定されることはなく、他の構成のアルミニウムメッシュ材を用いてもよい。
また、本実施形態では、アルミニウム基材の材質をＡ１０７０としたもので説明したが、これに限定されることはなく、他の材質のアルミニウム基材を用いてもよい。
さらに、焼結用アルミニウム原料としてチタン粉末粒子を分散したものを用いるものとして説明したが、これに限定されることはなく、他の構成の焼結用アルミニウム原料を用いてもよい。
Furthermore, in this embodiment, the material of the aluminum mesh material is A5056 (Al-5 mass% Mg alloy), the thickness is 100 μm or more and 300 μm or less, and the wire diameter of the wire to be knitted is 50 μm or more and 200 μm or less. It is not limited to this, You may use the aluminum mesh material of another structure.
In this embodiment, the aluminum base material is A1070. However, the present invention is not limited to this, and an aluminum base material of another material may be used.
Furthermore, although it demonstrated as what uses what disperse | distributed titanium powder particle as an aluminum raw material for sintering, it is not limited to this, You may use the aluminum raw material for sintering of another structure.
以下に、本発明の効果を確認すべく行った確認実験の結果について説明する。
本発明例１として、上述の実施形態で示した製造方法により、図１及び図２に示す構造の多孔質アルミニウム焼結体（幅３０ｍｍ×長さ２００ｍｍ×厚さ３ｍｍ）を製造した。
本発明例２として、上述の実施形態で示したアルミニウムメッシュ材のシート材及び焼結用アルミニウム原料を用いて、図１１及び図１２に示す構造の多孔質アルミニウム焼結体（幅３０ｍｍ×長さ２００ｍｍ×厚さ３ｍｍ）を製造した。
比較例として、アルミニウムメッシュ材を用いずに、上述の実施形態で示した焼結用アルミニウム原料を用いて、多孔質アルミニウム焼結体（幅３０ｍｍ×長さ２００ｍｍ×厚さ３ｍｍ）を製造した。
Below, the result of the confirmation experiment performed in order to confirm the effect of this invention is demonstrated.
As Example 1 of the present invention, a porous aluminum sintered body (width 30 mm × length 200 mm × thickness 3 mm) having the structure shown in FIGS. 1 and 2 was manufactured by the manufacturing method shown in the above embodiment.
As Example 2 of the present invention, a porous aluminum sintered body having a structure shown in FIGS. 11 and 12 (width 30 mm × length) using the sheet material of aluminum mesh material and the aluminum raw material for sintering shown in the above embodiment. 200 mm × thickness 3 mm).
As a comparative example, a porous aluminum sintered body (width 30 mm × length 200 mm × thickness 3 mm) was manufactured using the aluminum raw material for sintering shown in the above embodiment without using an aluminum mesh material.
上述の本発明例１，２及び比較例の多孔質アルミニウム焼結体について、見掛け気孔率、比抵抗、熱伝導率（２５℃）、圧力損失係数（厚さ２ｍｍ）、引張強度、伸びについて評価した。評価結果を表１に示す。なお、評価方法を以下に示す。 Regarding the porous aluminum sintered bodies of the present invention examples 1 and 2 and the comparative example, the apparent porosity, specific resistance, thermal conductivity (25 ° C.), pressure loss coefficient (thickness 2 mm), tensile strength, and elongation were evaluated. did. The evaluation results are shown in Table 1. The evaluation method is shown below.
（見掛け気孔率）
得られた多孔質アルミニウム焼結体の質量（ｇ）、体積（ｃｍ３）、真密度（ｇ／ｃｍ３）を測定し、以下の式で見掛け気孔率を算出した。
見掛け気孔率（％）＝（１−（ｍ÷（Ｖ×ｄ）））×１００
なお、真密度（ｇ／ｃｍ３）は、精密天秤を用いて、水中法によって測定した。
(Apparent porosity)
The mass (g), volume (cm 3 ), and true density (g / cm 3 ) of the obtained porous aluminum sintered body were measured, and the apparent porosity was calculated by the following formula.
Apparent porosity (%) = (1− (m ÷ (V × d))) × 100
The true density (g / cm 3 ) was measured by an underwater method using a precision balance.
（比抵抗）
得られた多孔質アルミニウム焼結体の比抵抗値は、ＡＣミリオームハイテスタを用いて交流法によって測定した。
(Resistivity)
The specific resistance value of the obtained porous aluminum sintered body was measured by an AC method using an AC milliohm high tester.
（熱伝導率）
得られた多孔質アルミニウム焼結体の熱伝導率は、温度傾斜法（平板比較法）によって測定した。
(Thermal conductivity)
The thermal conductivity of the obtained porous aluminum sintered body was measured by a temperature gradient method (plate comparison method).
（圧力損失係数）
得られた多孔質アルミニウム焼結体の圧力損失係数は、通気性試験機を用いて通気抵抗法によって測定した。
(Pressure loss coefficient)
The pressure loss coefficient of the obtained porous aluminum sintered body was measured by a ventilation resistance method using an air permeability tester.
（引張強度／伸び）
得られた多孔質アルミニウム焼結体の引張強度及び伸びは、歪ゲージを用いて引張法によって測定した。
(Tensile strength / elongation)
The tensile strength and elongation of the obtained porous aluminum sintered body were measured by a tensile method using a strain gauge.
表１に示すように、本発明例１，２は、焼結用アルミニウム原料のみで構成された比較例と同等の見掛け気孔率、比抵抗、熱伝導率、圧力損失係数等の各種特性を維持したまま、強度が十分に向上していることが確認される。
以上のことから、本発明によれば、高い気孔率を有するとともに十分な強度を有する高品質の多孔質アルミニウム焼結体を提供することが可能である。
As shown in Table 1, Examples 1 and 2 of the present invention maintain various characteristics such as apparent porosity, specific resistance, thermal conductivity, pressure loss coefficient, and the like equivalent to those of the comparative example composed only of the aluminum material for sintering. It is confirmed that the strength is sufficiently improved.
From the above, according to the present invention, it is possible to provide a high-quality porous aluminum sintered body having a high porosity and sufficient strength.
１０、１１０ 多孔質アルミニウム焼結体
１１ アルミニウムメッシュ材
１２ 焼結体本体
２１ アルミニウム基材
２１ａ アルミニウム繊維
２１ｂ アルミニウム粉末
２２ 柱状突起
２５ 結合部
２６ Ｔｉ−Ａｌ系化合物
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10, 110 Porous aluminum sintered body 11 Aluminum mesh material 12 Sintered body main body 21 Aluminum base material 21a Aluminum fiber 21b Aluminum powder 22 Columnar protrusion 25 Connection part 26 Ti-Al type compound
Claims (9)
複数の前記アルミニウム基材同士が焼結されるとともに、前記アルミニウム基材と前記アルミニウムメッシュ材とが焼結によって一体化されていることを特徴とする多孔質アルミニウム焼結体。 An aluminum base material made of aluminum or an aluminum alloy, and an aluminum mesh material made of aluminum or an aluminum alloy,
A porous aluminum sintered body, wherein a plurality of the aluminum base materials are sintered and the aluminum base material and the aluminum mesh material are integrated by sintering.
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