JP2018517061A - 複合体および電解用電極 - Google Patents
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Abstract
Description
サーメット部材と、金属部材と、前記サーメット部材および前記金属部材と接合している中間部材と、を有する複合体であって、
前記サーメット部材は酸化物相と金属相とを含み、
前記中間部材は少なくとも第1の中間層および第2の中間層を有し、
前記第1の中間層は、前記サーメット部材と接合しており、
前記第1の中間層は少なくとも第1金属M1を含み、
前記第2の中間層は少なくとも第2金属M2を含み、
前記第1金属M1の融点が前記第2金属M2の融点よりも低く、
前記第1の中間層におけるM1の質量濃度が前記第2の中間層におけるM1の質量濃度よりも高く、
前記第2の中間層におけるM2の質量濃度が前記第1の中間層におけるM2の質量濃度よりも高いことを特徴とする複合体である。
前記第3の中間層は、前記金属部材と接合していてもよい。
前記第3の中間層におけるM2の質量濃度が前記第2の中間層におけるM2の質量濃度よりも低い複合体としてもよい。
組成式Nix’Fe1−x’O(x’≠0)で表される酸化ニッケル相と、を有し、
前記酸化物相と前記金属相とを含む前記サーメット部材全体を100質量%とした場合に、
前記スピネルフェライト相の含有率が40〜80質量%であり、
前記酸化ニッケル相の含有率が0〜10質量%(0質量%を含む)であり、
前記金属相の含有率が15〜45質量%であることが好ましい。
サーメット部材と、金属部材と、少なくとも第1中間層および第2中間層を有する中間部材と、を含む複合体の製造方法であって、
加熱後に前記第1中間層となる第1前駆体と、加熱後に前記第2中間層となる第2前駆体とを準備する工程、
前記第1前駆体を前記サーメット部材に接触させ、前記第2前駆体を前記第1前駆体と前記金属部材との間に配置する工程、および
前記サーメット部材と前記金属部材とを接合するために、前記第1前駆体が溶融し、前記第2前駆体が溶融しない温度で加熱する工程を含む複合体の製造方法である。
次に、本実施形態に係る複合体の好適な製造方法について説明するが、以下の記載により本発明に係る複合体の製造方法は限定されない。
市販の酸化ニッケル(NiO)粉末と酸化鉄(Fe2O3)粉末とを、Fe2O3に対するNiOのモル比率が50/50となるように配合し、ボールミルを用いて混合して混合粉を得た。この混合粉を、大気中、温度1000℃で3時間保持して仮焼を行った。得られた仮焼粉をボールミルで粉砕し、平均一次粒子径が1μmであるフェライト酸化物粉末を調製した。
比較例1では第2前駆体を省略した点以外は実施例1と同様にして複合体1を作成した。比較例2では実施例1から第1前駆体と第2前駆体とを交換し、第1前駆体としてNi箔を、第2前駆体としてCu箔を用いた点以外は、実施例1と同様にして複合体を作製した。表1に実施例1および比較例1,2の結果を示す。
サーメット部材の原料組成を変化させることでサーメット部材中の酸化物相と金属相との面積比率を変化させた点以外は実施例1と同様にして実施例11〜13の複合体を作成し、評価を行った。また、サーメット部材の原料組成を変化させることで酸化物相と金属相との面積比率を変化させた点以外は比較例1と同様にして比較例3の複合体を作成し、評価を行った。表2に結果を示す。
高温保持工程における保持温度を変化させることで第1の中間層41の組成を変化させた点以外は実施例1と同様にして実施例21〜26の複合体を作成し、評価を行った。表3に結果を示す。
第1前駆体に使用する金属箔を変化させた点、および、高温保持過程における保持温度を変化させた点以外は実施例1と同様にして実施例31〜33の複合体を作製した。また、第2前駆体に使用する金属箔を変化させた点以外は実施例1と同様にして実施例41〜45の複合体を作成した。
第2前駆体と金属部材との間に第3前駆体として厚さ0.2mmのCu箔を挿入し、高温保持工程の温度を変化させた点以外は実施例1と同様にして実施例51〜56の複合体を作成した。
金属部材を表6に示す部材に変更した点以外は、実施例1と同様にして実施例61〜63を作製した。
2…中間部材が三層構造である複合体
10…酸化物相
12…スピネルフェライト相
14…酸化ニッケル相
20…金属相
30…サーメット部材
40…中間部材
41…第1の中間層
42…第2の中間層
43…第3の中間層
50…金属部材
Claims (24)
- サーメット部材と、金属部材と、前記サーメット部材および前記金属部材と接合している中間部材と、を有する複合体であって、
前記サーメット部材は酸化物相と金属相とを含み、
前記中間部材は少なくとも第1の中間層および第2の中間層を有し、
前記第1の中間層は、前記サーメット部材と接合しており、
前記第1の中間層は少なくとも第1金属M1を含み、
前記第2の中間層は少なくとも第2金属M2を含み、
前記第1金属M1の融点が前記第2金属M2の融点よりも低く、
前記第1の中間層におけるM1の質量濃度が前記第2の中間層におけるM1の質量濃度よりも高く、
前記第2の中間層におけるM2の質量濃度が前記第1の中間層におけるM2の質量濃度よりも高いことを特徴とする複合体。 - 前記第1の中間層が、前記第2の中間層とも接合している請求項1に記載の複合体。
- 前記第2の中間層が、前記金属部材と接合している請求項1または2に記載の複合体。
- 前記第1の中間層におけるM1とM2との質量比(M1/M2)が下記の式(1)の範囲内である請求項1〜3のいずれかに記載の複合体。
40/60≦M1/M2≦90/10 ・・・式(1) - M1がCuであり、M2がNiである請求項1〜4のいずれかに記載の複合体。
- 前記中間部材が実質的にCuおよびNiのみからなる請求項1〜5のいずれかに記載の複合体。
- 前記中間部材は、前記第1の中間層、前記第2の中間層に加えて第3の中間層を有し、
前記第3の中間層は、前記金属部材と接合している請求項1、2、4〜6のいずれかに記載の複合体。 - 前記第3の中間層におけるM1の質量濃度が前記第2の中間層におけるM1の質量濃度よりも高く、
前記第3の中間層におけるM2の質量濃度が前記第2の中間層におけるM2の質量濃度よりも低い請求項7に記載の複合体。 - 前記第2の中間層が、前記第1の中間層および前記第3の中間層と接合している請求項7または8に記載の複合体。
- 前記サーメット部材に含まれる前記酸化物相は、少なくともNiの酸化物を含む請求項1〜9のいずれかに記載の複合体。
- 前記サーメット部材に含まれる前記酸化物相のうち少なくとも一部はニッケルフェライトからなる請求項1〜10のいずれかに記載の複合体。
- 前記サーメット部材に含まれる前記金属相は少なくともNi、Cuのうち一種以上の金属を含む請求項1〜11のいずれかに記載の複合体。
- 前記サーメット部材の断面における前記酸化物相の面積をSo、前記金属相の面積をSmとし、前記酸化物相と前記金属相との面積比をSo/Smとする場合に、So/Smが下記の式(2)を満たす請求項1〜7のいずれかに記載の複合体。
40/60≦So/Sm≦90/10 ・・式(2) - 前記酸化物相が、
組成式NixFeyMzO4(x+y+z=3、x≠0、y≠0、MはAl、Co、Cr、Mn、Ti、Zr、Sn、V、Nb、Ta、Hfからなる群から選択される少なくとも1種以上)で表されるスピネルフェライト相と、
組成式Nix’Fe1−x’O(x’≠0)で表される酸化ニッケル相と、を有し、
前記酸化物相と前記金属相とを含む前記サーメット部材全体を100質量%とする場合において、
前記スピネルフェライト相の含有率が40〜80質量%であり、
前記酸化ニッケル相の含有率が0〜10質量%(0質量%を含む)であり、
前記金属相の含有率が15〜45質量%である請求項1〜13のいずれかに記載の複合体。 - 前記サーメット部材に含まれる前記スピネルフェライト相の平均組成が組成式Nix1Fey1Mz1O4(0.60≦x1≦0.90、1.90≦y1≦2.40、0.00≦z1≦0.20)で表される請求項14に記載の複合体。
- 前記サーメット部材に前記酸化ニッケル相が含まれ、前記酸化ニッケル相の平均組成が組成式Nix’1Fe1−x’1O(0.70≦x’1≦1.00)で表される請求項14または15に記載の複合体。
- 前記サーメット部材に含まれる前記金属相全体を100質量%とする場合において、前記金属相におけるNiの含有率が20〜90質量%であり、Cuの含有率が10〜80質量%である請求項1〜16のいずれかに記載の複合体。
- 前記金属部材は少なくともNi、Cu、Feのうち一種以上を含む請求項1〜17のいずれかに記載の複合体。
- 前記金属部材は少なくともNiおよびFeを含む請求項18に記載の複合体。
- 前記金属部材全体を100質量%とする場合において、前記金属部材に含まれるNiの含有量が40〜85質量%であり、Feの含有量が15〜60質量%である請求項19に記載の複合体。
- 前記サーメット部材の平均線膨張係数と前記金属部材の平均線膨張係数との差が2.0ppm/℃となる温度が1000℃以上の範囲内で存在する請求項1〜20のいずれかに記載の複合体。
- 電解用電極に用いられる請求項1〜21のいずれかに記載の複合体。
- 請求項1〜22のいずれかに記載の複合体を有する電解用電極。
- サーメット部材と、金属部材と、少なくとも第1中間層および第2中間層を有する中間部材と、を含む複合体の製造方法であって、
加熱後に前記第1中間層となる第1前駆体と、加熱後に前記第2中間層となる第2前駆体とを準備する工程、
前記第1前駆体を前記サーメット部材に接触させ、前記第2前駆体を前記第1前駆体と前記金属部材との間に配置する工程、および
前記サーメット部材と前記金属部材とを接合するために、前記第1前駆体が溶融し、前記第2前駆体が溶融しない温度で加熱する工程を含む複合体の製造方法。
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