JP2017532216A - 金属フォームスタックおよびその製造方法 - Google Patents

Abstract

金属フォームスタックおよびその製造方法が提供される。金属フォームスタックは、積層ユニットを１個以上含む。積層ユニットは、内部のセルが相互連結されている開放型セルを含む第１金属フォームシートと、第１金属フォームシート上に位置する第１接合部材と、第１接合部材上に位置し、内部のセルが相互連結されている開放型セルを含む第２金属フォームシートと、を含む。第１金属フォームシートと第１接合部材の界面を構成する物質、および第２金属フォームシートと第１接合部材の界面を構成する物質は、原子拡散（ａｔｏｍｉｃａｌｌｙ ｄｉｆｆｕｓｅｄ）されていてもよい。

Description

金属フォームスタックおよびその製造方法が提供される。

一般に、金属フォーム（ｍｅｔａｌ ｆｏａｍ）は、金属材料内部に数多い気泡を有する多孔質（ｐｏｒｏｕｓ）金属を指す。

このような金属フォームは、内部に含まれている気泡の形状により開放型セル（ｏｐｅｎ ｃｅｌｌ ｔｙｐｅ）または閉鎖型セル（ｃｌｏｓｅｄ ｃｅｌｌ ｔｙｐｅ）に区分される。開放型セルにおいて、気泡は相互連結されている形状で存在し、この気泡に沿って気体や流体が通過することが容易である。反面、閉鎖型セルにおいて、気泡は互いに連結されておらず独立的に存在し、この気泡に沿って気体や流体が通過することが容易ではない。

開放型セルを有する金属フォームの場合、その構造が人体の骨と類似して構造が安定しており、単位体積当たりの表面積比が極度に大きいながらも軽量であるという物理的特性を有するため、開放型セルを有する金属フォームは多様な用途で用いることができる。

このような金属フォームは、バッテリー電極、燃料電池の部品、媒煙濾過装置用フィルター、汚染制御装置、触媒支持体、オーディオ部品のような多様な産業分野に用いられている。

しかし、従来は、金属フォームスタックを製造するために金属フォームと金属フォームを単に積層した後に焼結するプロセスを行うため、製造された金属フォームスタックの中間部分と側面部分で収縮が激しく発生することがある。そのために、気孔構造が破壊されるだけでなく、所望の厚さの金属フォームスタックの製造が困難になることがある。

本発明の一実施形態は、気孔構造の破壊を最小化しながらも所望の厚さに制御された高品質の金属フォームスタックを提供することに目的がある。

本発明の一実施形態は、気孔構造の破壊を最小化しながらも所望の厚さに製造することができる金属フォームスタックの製造方法を提供することに目的がある。

前記課題以外にも、具体的に言及されていない他の課題を達成することに本発明による実施形態が使用され得る。

本発明の一実施形態では、内部のセルが相互連結されている開放型セルを含む第１金属フォームシートと、第１金属フォームシート上に位置する第１接合部材と、第１接合部材上に位置し、内部のセルが相互連結されている開放型セルを含む第２金属フォームシートと、を含む積層ユニットを１以上含む金属フォームスタックを提供する。

第１金属フォームシートと第１接合部材の界面および第２金属フォームシートと第１接合部材の界面を構成する物質が原子拡散（ａｔｏｍｉｃ ｄｉｆｆｕｓｉｏｎ）されている形態であってもよい。

第１接合部材は、金属パウダーまたはブレイジング箔（ｂｒａｚｉｎｇ ｆｏｉｌ）のうちの少なくとも一つを含むことができる。

積層ユニットは、２以上であってもよく、金属フォームスタックは、第１積層ユニットと、第１積層ユニット上に位置する第２接合部材と、第２接合部材上に位置する第２積層ユニットと、を含み、第２接合部材は、金属パウダー、ブレイジング箔、セラミックボンド（ｃｅｒａｍｉｃ ｂｏｎｄ）またはメタルグルー（ｍｅｔａｌ ｇｌｕｅ）のうちの少なくとも一つを含むことができる。

第１金属フォームシートまたは第２金属フォームシートは、Ｎｉ系金属フォーム、Ｆｅ系金属フォームまたはＣｕ系金属フォームのうちの１以上を含むことができる。

金属パウダーは、合金粉末であり、約１５重量％以上のニッケル（Ｎｉ）または約２０重量％以上のクロム（Ｃｒ）を含むことができる。

また、本発明の一実施形態では、内部のセルが相互連結されている開放型セルを含む第１金属フォームシートと、第１金属フォームシート上に位置する第１接合部材と、第１接合部材上に位置する異種部材と、異種部材上に位置する第１接合部材と、第１接合部材上に位置し、内部のセルが相互連結されている開放型セルを含む第２金属フォームシートと、を含む積層ユニットを１以上含む金属フォームスタックであり、異種部材は、第１金属フォームシートおよび第２金属フォームシートと異なる形状または素材を有する金属フォームスタックを提供する。

また、内部のセルが相互連結されている開放型セルを含む第１金属フォームシートと、第１金属フォームシート上に位置する第１接合部材と、第１接合部材上に位置し、内部のセルが相互連結されている開放型セルを含む第２金属フォームシートと、を含む積層ユニットを２以上含む金属フォームスタックであり、金属フォームスタックは、第１積層ユニットと、第１積層ユニット上に位置する第２接合部材と、第２接合部材上に位置する異種部材と、異種部材上に位置する第２接合部材と、第２接合部材上に位置する第２積層ユニットと、を含み、異種部材は、前記第１金属フォームシートおよび第２金属フォームシートと異なる形状または素材を有する金属フォームスタックを提供する。

本発明の一実施形態では、内部のセルが相互連結されている開放型セルを含む第１金属フォームシートおよび第２金属フォームシートを準備する段階と、第１金属フォームシートおよび第２金属フォームシートの間に第１接合部材を位置させて１以上の積層ユニットを含む金属フォームスタックを形成する段階と、金属フォームスタックに外部圧力を印加する外部圧力印加段階と、金属フォームスタックを加熱する熱処理段階と、を含む金属フォームスタックの製造方法を提供する。

第１接合部材は、金属パウダー、金属パウダーを含むスラリー、またはブレイジング箔（ｂｒａｚｉｎｇ ｆｏｉｌ）のうちの少なくとも一つを含むことができる。

本発明の一実施形態では、第１積層ユニットおよび第２積層ユニットを準備する段階と、第１積層ユニットおよび第２積層ユニットの間に第２接合部材を位置させて２以上の積層ユニットを含む金属フォームスタックを形成する段階と、金属フォームスタックに外部圧力を印加する外部圧力印加段階と、金属フォームスタックを加熱する熱処理段階と、を含む金属フォームスタックの製造方法を提供する。

第２接合部材は、金属パウダー、金属パウダーを含むスラリー、ブレイジング箔、セラミックボンド（ｃｅｒａｍｉｃ ｂｏｎｄ）またはメタルグルー（ｍｅｔａｌ ｇｌｕｅ）のうちの少なくとも一つを含むことができる。

外部圧力印加段階以前に、金属フォームスタックにプリプレス（ｐｒｅ−ｐｒｅｓｓ）を印加および除去する段階をさらに含むことができる。
外部圧力印加段階および熱処理段階は同時に行うものであってもよい。

金属パウダーは、合金粉末であり、約１５重量％以上のニッケル（Ｎｉ）または約２０重量％以上のクロム（Ｃｒ）を含むことができる。

金属パウダーを含むスラリーは、接合用スラリーであり、接合用スラリーの金属パウダーは、約３０重量％以上のクロム（Ｃｒ）、約１５重量％以上のモリブデン（Ｍｏ）または約３重量％以上のニオビウム（Ｎｂ）を含むものであってもよい。

第１金属フォームシートまたは第２金属フォームシートは、Ｎｉ系金属フォーム、Ｆｅ系金属フォーム、またはＣｕ系金属フォームのうちの１以上を含むことができる。

外部圧力印加段階は、金属フォームスタックのうちの最上部に位置した金属フォームシートの上面にプレートを配置するプレート配置段階と、プレートの全区間をローディング可能にプレート上にローディング部材を配置するローディング部材配置段階と、を含むことができる。

プレートは、モリブデン（Ｍｏ）、チタニウム（Ｔｉ）、ステンレススチール（ｓｔａｉｎｌｅｓｓ ｓｔｅｅｌ）またはセラミックブロック（ｃｅｒａｍｉｃ）のうちの１以上を含む材質であってもよい。

熱処理段階は、金属フォームスタックでバインダー成分を除去するデバインディング（ｄｅｂｉｎｄｉｎｇ）段階と、金属フォームスタックを焼結する焼結段階と、を含むことができる。

デバインディング段階は、約５００乃至６００℃で約１乃至２時間行うことができる。

焼結段階は、約１１００乃至１３００℃で約１乃至２時間行うことができる。

本発明の一実施形態による金属フォームスタックおよびその製造方法を通じて、気孔構造の破壊を最小化しながらも所望の厚さに制御された高品質の金属フォームスタックが提供され得る。

開放型セルを含む金属フォームシートを撮影した写真である。 本発明の一実施形態による金属フォームスタックを示す模式図である。

以下、図面を参照して本発明の実施形態について本発明が属する技術分野における通常の知識を有する者が容易に実施することができるように詳細に説明する。本発明は多様な異なる形態に実現することができ、ここで説明する実施形態に限定されない。図面において、本発明を明確に説明するために、説明上、不要な部分は省略し、明細書全体にわたって同一または類似の構成要素については同一の参照符号を付した。

ある部分が他の部分の「上に」あると言及する場合、これは他の部分の直上にあるかまたはその間にさらに他の部分があり得る。対照的に、ある部分が他の部分の「直上に」にあると言及する場合、その間にさらに他の部分が介されない。

ここで使用される専門用語は、単に特定の実施形態を言及するためのものであり、本発明を限定することを意図しない。ここで使用される単数の形態は、文句がこれと明確に反対の意味を有さない限り、複数の形態も含む。明細書で使用される「含む」の意味は、特定の特性、領域、整数、段階、動作、要素および／または成分を具体化し、他の特定の特性、領域、整数、段階、動作、要素、成分および／または群の存在や付加を除外させるものではない。

「下」、「上」などの相対的な空間を示す用語は、図面に示された一部分の他の部分に対する関係をより簡単に説明するために使用することができる。このような用語は、図面で意図した意味と共に使用中である装置の他の意味や動作を含むように意図される。
本発明の明細書で「第１」または「第２」は、互いに異なる種類の素材および組成だけを意味するものではなく、互いに同一の素材および組成であっても、発明全体の構成において、「第１」または「第２」以降に記載された構成が占める位置を区分するための意味として使用され得る。

異なって定義してはいないが、ここに使用される技術用語および科学用語を含むすべての用語は、本発明が属する技術分野における通常の知識を有する者が一般に理解する意味と同一の意味を有する。通常使用される辞書に定義された用語は、関連技術文献と現在開示された内容に符合する意味を有するものと追加解釈され、定義されない限り、理想的または非常に公式的な意味と解釈されない。

金属フォームは、金属フォーム内部に形成されているセルまたは気孔が閉じられているか（ｃｌｏｓｅｄ）、開けられているか（ｏｐｅｎｅｄ）により、開放型（ｏｐｅｎｅｄ）または閉鎖型（ｃｌｏｓｅｄ）が区分され、本発明の一実施形態による金属フォームは開放型金属フォームである。

開放型金属フォームを製造する工程は次のとおりである。有機多孔体の表面に電気メッキを利用してチタニウムまたはチタニウム合金を蒸着させて伝導性多孔体が準備される。伝導性多孔体に金属電気メッキ液を通過させて伝導性多孔体の表面に金属が電気メッキされる。金属がメッキされた伝導性多孔体を熱処理して有機多孔体成分が除去される。

図１は、開放型セルを含む金属フォームシートを撮影した写真である。図１を参照すると、開放型である場合には、メタルフォーム内部のセルまたは気孔が不規則な形状で互いに連結されており、気体または流体の通過がより容易である。金属フォームは、シート状で一定の大きさで切断されたものであってもよく、四角形状で形成されてもよく、これに限定されず、多様な形状で形成されてもよい。また、金属フォームの有機多孔体は、ポリウレタンが使用され得る。そして、金属フォームシートは、最大約１０ｍｍ以下の厚さに形成され、例えば、約１．６ｍｍ乃至３．０ｍｍの厚さに形成され得る。

図２は、本発明の一実施形態による金属フォームスタック１００を示す模式図である。

図２を参照すると、本発明による一実施形態による金属フォームスタック１００は、内部のセルが相互連結されている開放型セルを含む第１金属フォームシート１０１と、第１金属フォームシート１０１上に位置する第１接合部材１０２と、第１接合部材１０２上に位置し、内部のセルが相互連結されている開放型セルを含む第２金属フォームシート１０３とを含む積層ユニットＵ１、Ｕ２を１以上含む。

この時、第１接合部材１０２を構成する物質は、第１金属フォームシート１０１と第２金属フォームシート１０３の間で固相（ｓｏｌｉｄ ｐｈａｓｅ）で拡散（ｄｉｆｆｕｓｅｄ）されている。第１金属フォームシート１０１、第２金属フォームシート１０３、そして第１接合部材１０２の間の界面は、原子水準で混合された形態の物質を含むことができる。第１金属フォームシート１０１と第２金属フォームシート１０３の間に位置する第１接合部材１０２を構成する物質は、製造段階上、熱処理段階を経ながら、第１金属フォームシート１０１および第２金属フォームシート１０３に対して原子拡散（ａｔｏｍｉｃａｌｌｙ ｄｉｆｆｕｓｓｅｄ）されていてもよい。この時、第１金属フォームシート１０１と第１接合部材１０２の界面および第２金属フォームシート１０３と第１接合部材１０２の界面を構成する物質が熱処理により原子水準で拡散される形態を有することができるため、第１および第２金属フォームシート１０１、１０３相互間の結合力が上昇することができる。

第１接合部材１０２は、金属パウダーまたはブレイジング箔（ｂｒａｚｉｎｇ ｆｏｉｌ）のうちの少なくとも一つを含むことができる。

積層ユニットＵ１、Ｕ２は、２個以上であってもよい。

金属フォームスタック１００は、第１積層ユニットＵ１と、第１積層ユニットＵ１上に位置する第２接合部材１０４と、第２接合部材１０４上に位置する第２積層ユニットＵ２とを含む。

第２接合部材１０４は、金属パウダー、ブレイジング箔、セラミックボンド（ｃｅｒａｍｉｃ ｂｏｎｄ）またはメタルグルー（ｍｅｔａｌ ｇｌｕｅ）のうちの少なくとも一つを含むことができる。

第１金属フォームシート１０１または第２金属フォームシート１０３は、Ｎｉ系金属フォーム、Ｆｅ系金属フォームまたはＣｕ系金属フォームのうちの１以上を含むことができる。

金属パウダーは、合金粉末であり、約１５重量％以上のニッケル（Ｎｉ）または約２０重量％以上のクロム（Ｃｒ）を含むことができる。

金属フォームスタックの積層ユニットは、内部のセルが相互連結されている開放型セルを含む１対の金属フォームシートの間に接合部材と異種部材が順次に位置することができ、このような積層ユニットが１個以上積もって金属フォームスタックが形成され得る。

本発明の一実施形態による金属フォームスタック１００は、第１積層ユニットＵ１と、第１積層ユニットＵ１上に位置する第２接合部材１０４と、第２接合部材１０４上に位置する異種部材１０５と、異種部材１０５上に位置する第２接合部材１０４と、第２接合部材１０４上に位置する第２積層ユニットＵ２とを含むことができる。

異種部材１０５は、第１金属フォームシート１０１および第２金属フォームシート１０３と異なる形状または素材を有することができる。例えば、異種部材１０５は、ステンレススチール材質で形成されてもよい。異種部材１０５は、金属フォームシートと金属学的な接合を通じて熱または電気の伝導度を高めるために用いることができる。金属フォームそのものでは、熱または電気の伝導度が高いが、接着剤などを用いる一般的な接合だけでは金属フォームの間の接合面積を大きくすることができないため、金属フォームを一般的な接合で接合する場合、金属フォームの間の熱または電気伝導度が急激に低下することがある。また、異種部材１０５は、金属フォームシートの破損や損傷を防止するための保護材になることができる。

金属フォームスタック１００の積層高さ方向への平均引張強度は、応用分野により異なるが、引張強度が高いほど、金属フォームスタック１００は強い外部応力に対する抵抗力を有することができ、一定の形状を維持することができる。

本発明の一実施形態による金属フォームスタックの製造方法は、内部のセルが相互連結されている開放型セルを含む第１金属フォームシートおよび第２金属フォームシートを準備する段階と、第１金属フォームシートおよび第２金属フォームシートの間に第１接合部材を位置させて１以上の積層ユニットを含む金属フォームスタックを形成する段階と、金属フォームスタックに外部圧力を印加する外部圧力印加段階と、金属フォームスタックを加熱する熱処理段階とを含む。

以下、前述した内容と重複する内容は省略する。

以下、本発明の一実施形態による金属フォームスタックの製造方法について各段階別に詳細に説明する。

まず、内部のセルが相互連結されている開放型セルを含む第１金属フォームシートおよび第２金属フォームシートが準備される。第１金属フォームシートまたは第２金属フォームシートは、Ｎｉ系金属フォーム、Ｆｅ系金属フォーム、またはＣｕ系金属フォームのうちの１以上を含むことができる。

次に、第１金属フォームシートおよび第２金属フォームシートの間に第１接合部材を位置させて１以上の積層ユニットを含む金属フォームスタックが形成される。ここで、第１接合部材は、金属パウダー、金属パウダーを含むスラリー、またはブレイジング箔（ｂｒａｚｉｎｇ ｆｏｉｌ）のうちの少なくとも一つを含むことができる。

金属パウダーは、合金粉末であり、約１５重量％以上のニッケル（Ｎｉ）または約２０重量％以上のクロム（Ｃｒ）を含むことができる。

金属パウダーを含むスラリーは、接合用スラリーであり、接合用スラリーの金属パウダーは、約３０重量％以上のクロム（Ｃｒ）、約１５重量％以上のモリブデン（Ｍｏ）または約３重量％以上のニオビウム（Ｎｂ）を含むものであってもよい。接合用スラリーは、通常のスラリーに比べて融点が低い合金粉末であって、金属フォームシートの接合用途で用いることができる。

金属パウダーを含むスラリーは、金属フォームシートに直接塗布されたりまたは金属フォームシートをスラリーに浸漬することによって第１金属フォームシートおよび第２金属フォームシートの間に位置することができる。スラリーに含まれている金属パウダーは、金属フォームシートと金属フォームシートの間の良好な焼結接触を保障することができ、合金化のために用いることができる。金属パウダーを含むスラリーを位置させる前に、スラリーの金属パウダーとバインダーがミキサーにより混合される。この時、パウダーとバインダーの容易な混合のために水などのような液体をさらに添加して混合される。

次に、金属フォームスタックに外部圧力を印加する外部圧力印加段階は、金属フォームスタックの熱処理の前に各層間に密着させて熱処理後、各層間の結合力を向上させるために金属フォームスタックの少なくとも一面上に外部圧力を印加する段階である。

外部圧力印加段階は、金属フォームスタックのうちの最上部に位置した金属フォームシートの上面にプレートを配置するプレート配置段階と、プレートの全区間をローディング可能にプレート上にローディング部材を配置するローディング部材配置段階とを含むことができる。プレートは、金属フォームシートと接触する場合、反応性が低い材質であってもよい。例えば、プレートは、モリブデン（Ｍｏ）、チタニウム（Ｔｉ）、またはステンレススチール（ｓｔａｉｎｌｅｓｓ ｓｔｅｅｌ）、セラミックブロック（Ｃｅｒａｍｉｃ）のうちの１以上を含む材質であってもよい。モリブデン（Ｍｏ）またはチタニウム（Ｔｉ）は、反応性が低くて焼結時にも接触する金属フォームとの反応の発生を防止することができる。ローディング部材は、外部圧力印加段階で金属フォームスタックに外部圧力を印加する時、金属フォームスタックの厚さが約５乃至１０％範囲内で減少され得るように、金属フォームスタックを約３乃至４ｇ／ｃｍ^２の圧力で加圧することができる。金属フォームスタックの十分な結合強度は、圧縮率が高いほど有利である。ローディング部材の重量は、一定の大きさを有するが、金属フォームスタックの圧縮率に応じて多様に変更され得る。

外部圧力印加段階以前に、金属フォームスタックにプリプレス（ｐｒｅ−ｐｒｅｓｓ）を印加および除去する段階が行われ得る。ここで、プリプレスの印加は、外部圧力印加段階に比べて、相対的に短時間の間に行われるものであってもよく、プレスマシン（ｐｒｅｓｓ ｍａｃｈｉｎｅ）により行われるものであってもよい。プリプレスの印加および除去を通じて熱処理段階以降、各層間の結合力がより向上することができる。

次に、金属フォームスタックを加熱する熱処理段階は、第１および第２金属フォームシートの間に位置する第１接合部材をなす物質が原子拡散（ａｔｏｍｉｃ ｄｉｆｆｕｓｉｏｎ）して、第１および第２金属フォームシートが第１接合部材を通じて安定的に結合するように金属フォームスタックを加熱する段階である。

外部圧力印加段階および熱処理段階は、同時に行ってもよい。外部圧力印加段階と熱処理段階を同時に行うようになると、それぞれ分離して行う場合に比べて、製造された金属フォームスタックの層間接着力がより向上することができる。

熱処理段階は、金属フォームスタックでバインダー成分を除去するデバインディング（ｄｅｂｉｎｄｉｎｇ）段階と、金属フォームスタックを焼結する焼結段階とを含むことができる。

デバインディング段階は、約５００乃至６００℃で約１乃至２時間行うことができる。前記のような温度範囲内で、効率的にバインダーが除去され得る。また、前記のような時間範囲内で、効率的にバインダーが除去され得る。

焼結段階は、約１１００乃至１３００℃で約１乃至２時間行うことができる。前記のような温度範囲内で、金属フォームシート、接合部材、または異種部材間の堅固な接合が効率的に形成され得る。また、前記のような時間範囲内で、金属フォームシート、接合部材、または異種部材間の堅固な接合が効率的に形成され得る。

本発明の一実施形態による金属フォームスタックの製造方法は、第１積層ユニットおよび第２積層ユニットを準備する段階と、第１積層ユニットおよび第２積層ユニットの間に第２接合部材を位置させて２以上の積層ユニットを含む金属フォームスタックを形成する段階と、金属フォームスタックに外部圧力を印加する外部圧力印加段階と、金属フォームスタックを加熱する熱処理段階とを含む。

第２接合部材は、金属パウダー、金属パウダーを含むスラリー、ブレイジング箔、セラミックボンド（ｃｅｒａｍｉｃ ｂｏｎｄ）またはメタルグルー（ｍｅｔａｌ ｇｌｕｅ）のうちの少なくとも一つを含むことができる。

金属フォームスタックに外部圧力を印加する外部圧力印加段階および金属フォームスタックを加熱する熱処理段階に対する説明は、前述した内容と同一であるため、以下で省略する。

以下、実施例を挙げて本発明についてより詳細に説明するが、下記の実施例は、本発明の実施例に過ぎず、本発明が下記の実施例に限定されるものではない。

＜実施例１＞−金属フォームスタックの製造
まず、ＮｉＣｒＡｌ素材であり、気孔の大きさが約１２００マイクロメーターである２枚の金属フォームシートが準備される。金属フォームシートは、横および縦の長さが約２８０ｍｍである。次に、一つの金属フォームシートの表面に約２５ｇのポリエチレンイミン（登録商標：Ｌｕｐａｓｏｌ）と約１ｋｇの水が混合されたバインダー溶液がスプレー法によりコーティングされる。次に、ＮｉＣｒＡｌの金属パウダーがスプレー法によりコーティングされる。次に、形成された金属フォームスタックに対して、プレスマシン（ｐｒｅｓｓ ｍａｃｈｉｎｅ）を利用して、金属フォームスタックの初期厚さの約２０％程度が加圧されるようにプリプレス（ｐｒｅ−ｐｒｅｓｓ）が印加される。次に、事前加圧で印加される圧力が除去され、再び一定の重量を有する金属プレート（モリブデンまたはセラミックブロック）を金属フォームスタック上に載置する方法で圧力が印加されると同時に１２８０℃で熱処理が行われて横および縦の長さがそれぞれ約２８０ｍｍである金属フォームスタックが製造される。

＜比較例１＞−金属フォームスタックの製造
実施例１で、プリプレスを印加しないことを除いては、実施例１と同様な方法で行って金属フォームスタックが製造される。

＜比較例２＞−金属フォームスタックの製造
実施例１で、ローディング部材を通じた圧力の印加なしに熱処理を行ったことを除いては、実施例１と同様な方法で行って金属フォームスタックが製造される。

＜実験例１＞−引張強度の測定
実施例１および比較例１乃至２で製造された金属フォームスタックに対して、積層方向引張強度を測定するために下記のような方法で実験を行う。

実施例１および比較例１乃至２で製造された縦および横２８０ｍｍである金属フォームスタックのそれぞれは、横および縦の長さがそれぞれ約４０ｍｍである大きさでバンドソー（ｂａｎｄ ｓａｗ）を利用して切断される。このような方法で、４９個のサンプルが準備される。切断された各サンプルをＵＴＭ（ｕｎｉｖｅｒｓａｌ ｔｅｓｔｉｎｇ ｍａｃｈｉｎｅ）を用いて引張強度を約４９回測定し、その平均値を接着強度とする。

下記表１を参照すると、プリプレスを印加したり、ローディング部材を通じた加圧段階を含む実施例１は、比較例１乃至２に比べて優れた平均引張強度を示している。

以上で本発明の一実施形態について説明したが、本発明の思想は本明細書に提示される実施形態に制限されず、本発明の思想を理解する当業者は、同一の思想の範囲内で、構成要素の付加、変更、削除、追加などにより他の実施形態を容易に提案することができるが、これも本発明の思想範囲内に属すると言える。

１００…金属フォームスタック
１０１…第１金属フォームシート
１０２…第１接合部材
１０３…第２金属フォームシート
１０４…第２接合部材
１０５…異種部材
Ｕ１、Ｕ２…積層ユニット

Claims (21)

1. 複数の内部のセルが相互連結されている開放型セルを含む第１金属フォームシートと、
   前記第１金属フォームシート上に位置する第１接合部材と、
   前記第１接合部材上に位置し、複数の内部のセルが相互連結されている開放型セルを含む第２金属フォームシートと、
   を含む積層ユニットを１以上含む金属フォームスタックであり、
   前記第１金属フォームシートと前記第１接合部材の界面および前記第２金属フォームシートと前記第１接合部材の界面を構成する物質が原子拡散（ａｔｏｍｉｃ ｄｉｆｆｕｓｉｏｎ）されている金属フォームスタック。
2. 前記第１接合部材は、金属パウダーまたはブレイジング箔（ｂｒａｚｉｎｇ ｆｏｉｌ）のうちの少なくとも一つを含む、請求項１に記載の金属フォームスタック。
3. 前記積層ユニットは、２以上であり、
   前記金属フォームスタックは、
   第１積層ユニットと、
   前記第１積層ユニット上に位置する第２接合部材と、
   第２接合部材上に位置する第２積層ユニットと、
   を含み、
   前記第２接合部材は、金属パウダー、ブレイジング箔、セラミックボンド（ｃｅｒａｍｉｃ ｂｏｎｄ）またはメタルグルー（ｍｅｔａｌ ｇｌｕｅ）のうちの少なくとも一つを含む、請求項１に記載の金属フォームスタック。
4. 前記第１金属フォームシートまたは第２金属フォームシートは、Ｎｉ系金属フォーム、Ｆｅ系金属フォームまたはＣｕ系金属フォームのうちの１以上を含む、請求項１に記載の金属フォームスタック。
5. 前記金属パウダーは、合金粉末であり、１５重量％以上のニッケル（Ｎｉ）または２０重量％以上のクロム（Ｃｒ）を含むものである、請求項１に記載の金属フォームスタック。
6. 内部のセルが相互連結されている開放型セルを含む第１金属フォームシートと、
   前記第１金属フォームシート上に位置する第１接合部材と、
   前記第１接合部材上に位置する異種部材と、
   前記異種部材上に位置する第１接合部材と、
   前記第１接合部材上に位置し、内部のセルが相互連結されている開放型セルを含む第２金属フォームシートと、
   を含む積層ユニットを１以上含む金属フォームスタックであり、
   前記異種部材は、前記第１金属フォームシートおよび前記第２金属フォームシートと異なる形状または素材を有する金属フォームスタック。
7. 内部のセルが相互連結されている開放型セルを含む第１金属フォームシートと、
   前記第１金属フォームシート上に位置する第１接合部材と、
   前記第１接合部材上に位置し、内部のセルが相互連結されている開放型セルを含む第２金属フォームシートと、
   を含む積層ユニットを２以上含む金属フォームスタックであり、
   前記金属フォームスタックは、第１積層ユニットと、前記第１積層ユニット上に位置する第２接合部材と、前記第２接合部材上に位置する異種部材と、前記異種部材上に位置する第２接合部材と、前記第２接合部材上に位置する第２積層ユニットと、を含み、
   前記異種部材は、前記第１金属フォームシートおよび前記第２金属フォームシートと異なる形状または素材を有する金属フォームスタック。
8. 内部のセルが相互連結されている開放型セルを含む第１金属フォームシートおよび第２金属フォームシートを準備する段階と、
   前記第１金属フォームシートおよび第２金属フォームシートの間に第１接合部材を位置させて１以上の積層ユニットを含む金属フォームスタックを形成する段階と、
   前記金属フォームスタックに外部圧力を印加する外部圧力印加段階と、
   前記金属フォームスタックを加熱する熱処理段階と、
   を含む金属フォームスタックの製造方法。
9. 前記第１接合部材は、金属パウダー、金属パウダーを含むスラリー、またはブレイジング箔（ｂｒａｚｉｎｇ ｆｏｉｌ）のうちの少なくとも一つを含む、請求項８に記載の金属フォームスタックの製造方法。
10. 第１積層ユニットおよび第２積層ユニットを準備する段階と、
    前記第１積層ユニットおよび前記第２積層ユニットの間に第２接合部材を位置させて２以上の積層ユニットを含む金属フォームスタックを形成する段階と、
    前記金属フォームスタックに外部圧力を印加する外部圧力印加段階と、
    前記金属フォームスタックを加熱する熱処理段階と、
    を含む金属フォームスタックの製造方法。
11. 前記第２接合部材は、金属パウダー、金属パウダーを含むスラリー、ブレイジング箔、セラミックボンド（ｃｅｒａｍｉｃ ｂｏｎｄ）またはメタルグルー（ｍｅｔａｌ ｇｌｕｅ）のうちの少なくとも一つを含む、請求項１０に記載の金属フォームスタックの製造方法。
12. 前記外部圧力印加段階以前に、金属フォームスタックにプリプレス（ｐｒｅ−ｐｒｅｓｓ）を印加および除去する段階をさらに含むものである、請求項８または１０に記載の金属フォームスタックの製造方法。
13. 前記外部圧力印加段階および前記熱処理段階は同時に行うものである、請求項８または１０に記載の金属フォームスタックの製造方法。
14. 前記金属パウダーは、合金粉末であり、１５重量％以上のニッケル（Ｎｉ）または２０重量％以上のクロム（Ｃｒ）を含む、請求項８または１０に記載の金属フォームスタックの製造方法。
15. 前記金属パウダーを含むスラリーは、接合用スラリーであり、
    前記接合用スラリーの金属パウダーは、３０重量％以上のクロム（Ｃｒ）、１５重量％以上のモリブデン（Ｍｏ）または３重量％以上のニオビウム（Ｎｂ）を含むものである、請求項９または１１に記載の金属フォームスタックの製造方法。
16. 前記第１金属フォームシートまたは第２金属フォームシートは、Ｎｉ系金属フォーム、Ｆｅ系金属フォーム、またはＣｕ系金属フォームのうちの１以上を含む、請求項８に記載の金属フォームスタックの製造方法。
17. 前記外部圧力印加段階は、
    前記金属フォームスタックのうちの最上部に位置した金属フォームシートの上面にプレートを配置するプレート配置段階と、
    前記プレートの全区間をローディング可能に前記プレート上にローディング部材を配置するローディング部材配置段階と、
    を含む、請求項８または１０に記載の金属フォームスタックの製造方法。
18. 前記プレートは、モリブデン（Ｍｏ）、チタニウム（Ｔｉ）、ステンレススチール（ｓｔａｉｎｌｅｓｓ ｓｔｅｅｌ）またはセラミックブロック（ｃｅｒａｍｉｃ）のうちの１以上を含む材質である、請求項１７に記載の金属フォームスタックの製造方法。
19. 前記熱処理段階は、
    前記金属フォームスタックでバインダー成分を除去するデバインディング（ｄｅｂｉｎｄｉｎｇ）段階と、
    前記金属フォームスタックを焼結する焼結段階と、
    を含む、請求項８または１０に記載の金属フォームスタックの製造方法。
20. 前記デバインディング段階は、５００乃至６００℃で１乃至２時間行う、請求項１９に記載の金属フォームスタックの製造方法。
21. 前記焼結段階は、１１００乃至１３００℃で１乃至２時間行う、請求項１９に記載の金属フォームスタックの製造方法。

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