JP2024017942A - Method for producing titanium porous body and titanium porous body - Google Patents

Method for producing titanium porous body and titanium porous body Download PDF

Info

Publication number
JP2024017942A
JP2024017942A JP2022120925A JP2022120925A JP2024017942A JP 2024017942 A JP2024017942 A JP 2024017942A JP 2022120925 A JP2022120925 A JP 2022120925A JP 2022120925 A JP2022120925 A JP 2022120925A JP 2024017942 A JP2024017942 A JP 2024017942A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
titanium
porous body
powder
binder
molded body
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2022120925A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP7442588B2 (en
Inventor
雅文 真田
Masafumi Sanada
洋介 井上
Yosuke Inoue
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toho Titanium Co Ltd
Original Assignee
Toho Titanium Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toho Titanium Co Ltd filed Critical Toho Titanium Co Ltd
Priority to JP2022120925A priority Critical patent/JP7442588B2/en
Priority to PCT/JP2023/021233 priority patent/WO2024024290A1/en
Publication of JP2024017942A publication Critical patent/JP2024017942A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP7442588B2 publication Critical patent/JP7442588B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22FWORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F1/00Metallic powder; Treatment of metallic powder, e.g. to facilitate working or to improve properties
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22FWORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F1/00Metallic powder; Treatment of metallic powder, e.g. to facilitate working or to improve properties
    • B22F1/06Metallic powder characterised by the shape of the particles
    • B22F1/062Fibrous particles
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22FWORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F3/00Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the manner of compacting or sintering; Apparatus specially adapted therefor ; Presses and furnaces
    • B22F3/02Compacting only
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22FWORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F3/00Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the manner of compacting or sintering; Apparatus specially adapted therefor ; Presses and furnaces
    • B22F3/10Sintering only
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22FWORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F3/00Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the manner of compacting or sintering; Apparatus specially adapted therefor ; Presses and furnaces
    • B22F3/10Sintering only
    • B22F3/11Making porous workpieces or articles
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C1/00Making non-ferrous alloys
    • C22C1/08Alloys with open or closed pores
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C14/00Alloys based on titanium

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Nanotechnology (AREA)
  • Powder Metallurgy (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide: a method for producing a porous titanium body, which enables production of the titanium porous body rather easily and at a relatively low cost; and a titanium porous body.
SOLUTION: Provided is a method for producing a sheet-like titanium porous body, comprising: a molding step of pressing and heating a dry powder layer of raw material powder comprising titanium fibers and binder powder, a mass ratio of which to the titanium fibers is 0.05 to 0.30 to form a sheet-like molded body where the titanium fibers are bound to each other with the binder; a debinding step of heating the molded body to 300°C to 450°C to evaporate a component derived from the binder powder in the molded body; and a sintering step of heating the molded body after the debinding step to sinter the titanium fibers in the molded body.
SELECTED DRAWING: None
COPYRIGHT: (C)2024,JPO&INPIT

Description

この発明は、シート状のチタン多孔質体の製造方法及び、チタン多孔質体に関するものである。 The present invention relates to a method for producing a sheet-like porous titanium body and a porous titanium body.

チタン繊維その他の金属繊維を焼結させて製造されるチタン多孔質体等の金属多孔質体は、電池その他の様々な用途に用いられている。 BACKGROUND ART Metal porous bodies such as titanium porous bodies manufactured by sintering titanium fibers and other metal fibers are used in batteries and various other uses.

これに関し、特許文献1には、「金属繊維で構成された金属繊維不織布と、前記金属繊維不織布内に保持された抗菌、抗アレルギー成分と、を備えており、前記金属繊維不織布が、金属繊維を圧縮成形することにより得られるシート、又は金属繊維を含むスラリーを湿式抄造法で抄紙することにより得られるシートを、前記金属繊維の融点以下の温度で焼結することで、脱脂すると共に交絡して接触する各金属繊維を拡散接合することで得られる不織布状焼結成形体であることを特徴とする多機能シート」が記載されている。 Regarding this, Patent Document 1 states, ``A metal fiber nonwoven fabric made of metal fibers and an antibacterial and antiallergic component retained in the metal fiber nonwoven fabric, and the metal fiber nonwoven fabric is made of metal fibers. A sheet obtained by compression molding or a sheet obtained by paper-making a slurry containing metal fibers by a wet papermaking method is degreased and entangled by sintering at a temperature below the melting point of the metal fibers. "A multifunctional sheet characterized by being a nonwoven fabric-like sintered body obtained by diffusion bonding metal fibers that come into contact with each other."

特許文献2には、「チタン粉末および水素化チタン粉末の少なくとも一方に、有機バインダー、発泡剤、可塑剤、水および必要に応じて界面活性剤を混合してスラリーを作製するスラリー作製工程と、前記スラリーを第1の支持体上に塗布して成形体とする成形工程と、前記成形体を加熱乾燥して発泡させることによって発泡成形体を作製する発泡工程と、前記第1の支持体から分離して第2の支持体上に載置した前記発泡成形体を加熱して脱脂する脱脂工程と、脱脂された前記発泡成形体を非酸化雰囲気で加熱して、導電性を有する1次焼結体を作製する第1焼結工程と、前記1次焼結体を非酸化雰囲気で前記第1焼結工程よりも高い温度で焼結して多孔質チタン焼結体を製出する第2焼結工程と、を備えていることを特徴とする多孔質チタン焼結体の製造方法」が記載されている。 Patent Document 2 describes, ``a slurry preparation step of mixing at least one of titanium powder and titanium hydride powder with an organic binder, a blowing agent, a plasticizer, water, and, if necessary, a surfactant to prepare a slurry; a molding step of applying the slurry onto a first support to form a molded body; a foaming step of producing a foamed molded body by heating and drying the molded body to foam it; A degreasing step of heating and degreasing the foamed molded article separated and placed on a second support; and a first sintering step of heating the degreased foamed molded article in a non-oxidizing atmosphere to make it conductive. a first sintering step for producing a body; and a second sintering step for producing a porous titanium sintered body by sintering the primary sintered body in a non-oxidizing atmosphere at a higher temperature than the first sintering step. A method for manufacturing a porous titanium sintered body characterized by comprising a sintering step.

特開2017-6567号公報JP 2017-6567 Publication 特開2009-102701号公報Japanese Patent Application Publication No. 2009-102701

特許文献1、2に記載されているように、チタン繊維を含むスラリーを作製し、そのスラリーの液体を除去した後に、チタン繊維を焼結させる方法では、スラリーの作製ないし調整が容易であるとは言い難い。また、スラリーを作製してから、その後の処理を施すまでの間、時間的な制約がある他、所定のスラリーの組成や状態を維持すること等が必要になる。 As described in Patent Documents 1 and 2, the method of preparing a slurry containing titanium fibers, removing the liquid from the slurry, and then sintering the titanium fibers is easy to prepare or adjust the slurry. It's hard to say. In addition, there are time constraints and it is necessary to maintain a predetermined composition and state of the slurry between the time the slurry is prepared and the subsequent processing.

この発明の目的は、チタン多孔質体を、ある程度簡易にして比較的低コストで製造することができるチタン多孔質体の製造方法及び、チタン多孔質体を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a method for manufacturing a porous titanium body that can be manufactured with a certain degree of simplicity and at relatively low cost, and a porous titanium body.

発明者は、スラリーを使用しない製造方法について鋭意検討した結果、チタン繊維及びバインダー粉末を所定の質量比で含む原料粉末の乾燥粉末層を、加圧するとともに加熱することを案出した。これにより得られるシート状の成形体は、上記の加圧により、その厚みが調整されたものとすることもできる。次いで、成形体を所定の温度に加熱すれば、成形体中のバインダー粉末由来の成分を揮発させることができ、その後、成形体中のチタン繊維を焼結させるべく加熱すると、チタン多孔質体を得ることができる。 As a result of intensive study on a manufacturing method that does not use slurry, the inventor devised a method of pressurizing and heating a dry powder layer of raw material powder containing titanium fibers and binder powder in a predetermined mass ratio. The thickness of the sheet-like molded product thus obtained can also be adjusted by the above-mentioned pressurization. Next, by heating the molded body to a predetermined temperature, components derived from the binder powder in the molded body can be volatilized, and then, when heated to sinter the titanium fibers in the molded body, the titanium porous body is Obtainable.

この発明のチタン多孔質体の製造方法は、シート状のチタン多孔質体を製造する方法であって、チタン繊維と、前記チタン繊維に対する質量比が0.05~0.30であるバインダー粉末とを含む原料粉末の乾燥粉末層を、加圧するとともに加熱し、当該バインダーで前記チタン繊維どうしが結合されてなるシート状の成形体を形成する成形工程と、前記成形体を300℃~450℃に加熱し、前記成形体中の前記バインダー粉末由来の成分を揮発させる脱バインダー工程と、前記脱バインダー工程の後、前記成形体を加熱し、前記成形体中のチタン繊維を焼結させる焼結工程とを含むものである。 The method for producing a titanium porous body of the present invention is a method for producing a sheet-like titanium porous body, the method comprising: titanium fibers; and a binder powder having a mass ratio of 0.05 to 0.30 to the titanium fibers. A molding step of pressurizing and heating a dry powder layer of raw material powder containing the powder to form a sheet-like molded body in which the titanium fibers are bonded together with the binder, and heating the molded body to 300°C to 450°C. a binder removal step in which components derived from the binder powder in the molded body are volatilized by heating; and a sintering step in which the molded body is heated and the titanium fibers in the molded body are sintered after the binder removal step. This includes:

前記成形工程では、前記乾燥粉末層の加圧及び加熱を、離型層上で行うことが好ましい。 In the molding step, the dry powder layer is preferably pressed and heated on a release layer.

上記の製造方法は、チタン繊維とバインダー粉末とを乾式で混合し、原料粉末とする原料混合工程と、前記原料混合工程で得られる前記原料粉末を乾式で堆積させ、乾燥粉末層を得る粉末堆積工程とをさらに含むことがある。 The above manufacturing method includes a raw material mixing step in which titanium fibers and binder powder are mixed dry to obtain a raw material powder, and a powder deposition step in which the raw material powder obtained in the raw material mixing step is dry deposited to obtain a dry powder layer. It may further include a process.

この発明のチタン多孔質体は、炭素含有量が0.10質量%以下、酸素含有量が1.0質量%以下であり、厚みが0.8mm以下であるシート状であり、繊維状部分が互いに焼結してなる三次元網目構造の骨格を有し、空隙率が60%以上かつ90%以下であり、透気度が1000μm/Pa・s以上かつ20000μm/Pa・s以下であるというものである。 The titanium porous body of the present invention has a carbon content of 0.10% by mass or less, an oxygen content of 1.0% by mass or less, a sheet shape with a thickness of 0.8mm or less, and has a fibrous portion. It has a three-dimensional network structure skeleton formed by sintering each other, has a porosity of 60% or more and 90% or less, and has an air permeability of 1000 μm/Pa・s or more and 20000 μm/Pa・s or less. It is.

この発明のチタン多孔質体の製造方法によれば、チタン多孔質体を、ある程度簡易にして比較的低コストで製造することができる。 According to the method for producing a titanium porous body of the present invention, a titanium porous body can be produced with some degree of simplicity and at relatively low cost.

以下に、この発明の実施の形態について詳細に説明する。
この発明の一の実施形態に係るチタン多孔質体の製造方法は、シート状のチタン多孔質体を製造する方法である。この製造方法には、成形工程、脱バインダー工程及び焼結工程をこの順序で行うことが含まれる。
Embodiments of the present invention will be described in detail below.
A method for manufacturing a titanium porous body according to one embodiment of the present invention is a method for manufacturing a sheet-like titanium porous body. This manufacturing method includes performing a molding step, a binder removal step, and a sintering step in this order.

成形工程では、チタン繊維及びバインダー粉末を含む原料粉末の乾燥粉末層を、加圧するとともに加熱する。ここで、原料粉末にバインダー粉末は、チタン繊維の質量に対して0.05~0.30の質量で含まれるようにする。成形工程では、バインダー粉末が溶融し、そのバインダーでチタン繊維どうしが結合されて、シート状の成形体が形成される。次いで、脱バインダー工程にて、上記の成形体を300℃~450℃に加熱し、その成形体中のバインダー粉末由来の成分を揮発させる。脱バインダー工程の後は焼結工程を行い、当該焼結工程にて成形体を加熱し、前記成形体中のチタン繊維を焼結させる。 In the forming step, a dry powder layer of raw material powder containing titanium fibers and binder powder is pressurized and heated. Here, the binder powder is contained in the raw material powder in a mass amount of 0.05 to 0.30 relative to the mass of the titanium fibers. In the molding process, the binder powder is melted and the titanium fibers are bonded together using the binder to form a sheet-like molded body. Next, in a binder removal step, the above molded body is heated to 300° C. to 450° C. to volatilize components derived from the binder powder in the molded body. After the binder removal process, a sintering process is performed, and in the sintering process, the molded body is heated to sinter the titanium fibers in the molded body.

成形工程の前には、原料混合工程及び粉末堆積工程を行うことができる。但し、既に原料粉末又は乾燥粉末層が得られている場合等には、原料混合工程、又は、原料混合工程及び粉末堆積工程の両工程を省略することがある。 Before the molding step, a raw material mixing step and a powder deposition step can be performed. However, in cases where a raw material powder or a dry powder layer has already been obtained, the raw material mixing step or both the raw material mixing step and the powder deposition step may be omitted.

(原料混合工程)
原料混合工程では、チタン繊維とバインダー粉末とを乾式で、すなわち液体中ではなく空気や不活性ガス等の気体中もしくは真空中で混合し、その混合粉末を原料粉末とする。
(Raw material mixing process)
In the raw material mixing step, titanium fibers and binder powder are mixed dry, that is, not in a liquid but in a gas such as air or an inert gas, or in a vacuum, and the mixed powder is used as a raw material powder.

チタン繊維としては、チタン多孔質体が所定の組成になるように、主としてTiを含むものを用いる。チタン繊維は繊維状であり、より詳細には、繊維長さが1mm以上であって繊維太さが0.01mm~0.10mmであるものとすることが好ましい。なお、繊維長さの上限は特段限定されないが、例えば10mm以下とすることができる。 As the titanium fibers, those mainly containing Ti are used so that the titanium porous body has a predetermined composition. The titanium fiber is fibrous, and more specifically, it is preferable that the fiber length is 1 mm or more and the fiber thickness is 0.01 mm to 0.10 mm. Note that the upper limit of the fiber length is not particularly limited, but may be, for example, 10 mm or less.

繊維長さ及び繊維太さを求めるには、走査電子顕微鏡(SEM)により任意の100本のチタン繊維の画像を撮影する。そして、その画像上にて、チタン繊維の端部間の直線距離を繊維長さとし、上記の端部間の中点で繊維長さに直交する方向に沿う幅の直線距離を繊維太さとしてそれぞれ測定し、それらの平均値を算出する。なお、途中で曲がっているチタン繊維については、端部間の最短距離を繊維長さとする。二股以上に分岐しているチタン繊維では、最も離れた端部間の直線距離を繊維長さとする。 To determine the fiber length and fiber thickness, images of 100 arbitrary titanium fibers are taken using a scanning electron microscope (SEM). Then, on the image, the straight line distance between the ends of the titanium fiber is defined as the fiber length, and the straight line distance of the width along the direction perpendicular to the fiber length at the midpoint between the ends is defined as the fiber thickness. Measure and calculate their average value. Note that for titanium fibers that are bent in the middle, the shortest distance between the ends is defined as the fiber length. For titanium fibers that are branched into two or more branches, the straight line distance between the farthest ends is defined as the fiber length.

チタン繊維は、たとえば、チタン含有塊ないし板等に対してコイル切削法又はびびり振動切削法等を行うことにより作製することができる。この場合、球状ではなく繊維状の粉末が得られやすく、これをチタン繊維として良好に用いることができる。 Titanium fibers can be produced, for example, by subjecting a titanium-containing lump or plate to a coil cutting method, a chatter vibration cutting method, or the like. In this case, it is easy to obtain a fibrous powder rather than a spherical powder, which can be favorably used as a titanium fiber.

バインダー粉末としては、成形工程で溶解し、チタン繊維どうしを結合して成形体を形成できるものであれば、種々の材質ないし粒径のものを用いることができる。 As the binder powder, various materials and particle sizes can be used as long as it can be dissolved in the molding process and bond titanium fibers together to form a molded body.

たとえば、バインダー粉末の材質は、メチルセルロース系、ポリビニルアルコール系、エチルセルロース系、アクリル系及び、ポリビニルブチラール系からなる群から選択される少なくとも一種とすることがある。チタン繊維どうしを良好に結着するとの観点から、バインダー粉末はチタン繊維の太さよりも小さいサイズのものを使用することが好ましい。たとえば、バインダー粉末の平均粒径D50は、1μm~50μmの範囲内、また1μm~20μmの範囲内、また5μm~10μmの範囲内とする場合がある。平均粒径D50は、レーザー回折散乱法によって得られた粒度分布で体積基準の累積分布が50%となる粒子径を意味する。 For example, the material of the binder powder may be at least one selected from the group consisting of methyl cellulose, polyvinyl alcohol, ethyl cellulose, acrylic, and polyvinyl butyral. From the viewpoint of binding titanium fibers well, it is preferable to use a binder powder having a size smaller than the thickness of the titanium fibers. For example, the average particle size D50 of the binder powder may be within the range of 1 μm to 50 μm, or within the range of 1 μm to 20 μm, or within the range of 5 μm to 10 μm. The average particle diameter D50 means a particle diameter at which the volume-based cumulative distribution is 50% in the particle size distribution obtained by laser diffraction scattering.

チタン繊維とバインダー粉末の混合方法や装置は、特に限らないが、たとえば雰囲気を制御せずに大気雰囲気下での乾式混合等とすることができる。 The method and device for mixing the titanium fibers and the binder powder are not particularly limited, but may be, for example, dry mixing in an air atmosphere without controlling the atmosphere.

原料粉末中のチタン繊維に対するバインダー粉末の質量比(バインダー粉末の質量/チタン繊維の質量)は、0.05~0.30とする。バインダー粉末に由来する不純物量を低減するとの観点から、当該質量比は、0.05~0.25とすることがあり、さらに0.05~0.20とすることがある。この質量比を0.05未満とした場合、バインダー粉末が少なすぎることにより、成形工程で成形体を形成することが困難になる。一方、上記の質量比が0.30を超える場合、過剰量のバインダー粉末を用いたことにより、最終的に製造されるチタン多孔質体の炭素含有量や酸素含有量が増大する。 The mass ratio of binder powder to titanium fibers in the raw material powder (mass of binder powder/mass of titanium fibers) is set to 0.05 to 0.30. From the viewpoint of reducing the amount of impurities derived from the binder powder, the mass ratio may be set to 0.05 to 0.25, and further may be set to 0.05 to 0.20. When this mass ratio is less than 0.05, the amount of binder powder is too small, making it difficult to form a molded body in the molding process. On the other hand, when the above mass ratio exceeds 0.30, the carbon content and oxygen content of the finally produced titanium porous body increase due to the use of an excessive amount of binder powder.

典型的には、原料粉末は、実質的にチタン繊維及びバインダー粉末からなり、ここでは乾式で混合されて得られるので液体としての水を含まず、さらに他の成分も含まないことがある。 Typically, the raw material powder consists essentially of titanium fibers and binder powder, and here it is obtained by dry mixing, so it does not contain water as a liquid and may also contain no other components.

(粉末堆積工程)
粉末堆積工程では、上記の原料粉末を乾式(つまり、液体中ではなく空気や不活性ガス等の気体中もしくは真空中)で堆積させ、乾燥粉末層を得る。原料粉末を堆積させた後、必要に応じて形状を整えて、これを乾燥粉末層としてもよい。
(Powder deposition process)
In the powder deposition step, the raw material powder described above is deposited in a dry manner (that is, not in a liquid but in a gas such as air or an inert gas, or in a vacuum) to obtain a dry powder layer. After depositing the raw material powder, it may be shaped as necessary to form a dry powder layer.

ここでいう乾燥粉末層とは、単にスラリー等の液体中で堆積させて得られる湿潤粉末層ではないことを意味し、意図的に乾燥させて水分を除去したものであるか否かは問わない。乾燥粉末層は水等の液体を実質的に含まないので、気体もしくは真空中にて原料粉末のチタン繊維及びバインダー粉末が重力の作用下で積み重なって互いに接触することで構成されている。 The dry powder layer here does not mean a wet powder layer obtained simply by depositing in a liquid such as a slurry, and it does not matter whether or not it is intentionally dried to remove moisture. . Since the dry powder layer does not substantially contain liquid such as water, it is formed by stacking the raw powder titanium fibers and binder powder under the action of gravity and contacting each other in gas or vacuum.

原料粉末は、ある程度薄いシート状になるように調整しながら、振り落として敷き詰めることにより、乾燥粉末層とすることができる。あるいは、原料粉末をやや大雑把に堆積させた後、ヘラその他の摺り切り用具を使用すること等によって形状を整えて、シート状の乾燥粉末層を形成してもよい。 The raw material powder can be made into a dry powder layer by shaking it off and spreading it over the sheet while adjusting it so that it becomes a somewhat thin sheet. Alternatively, a sheet-like dry powder layer may be formed by depositing the raw material powder somewhat roughly and then adjusting the shape by using a spatula or other cutting tool.

乾燥粉末層は、原料粉末を離型層上に落下させること等によって堆積させ、離型層上に形成することが好ましい。それにより、乾燥粉末層を離型層ごと、次の成形工程に供することができる。離型層には、たとえば、ガラス繊維クロス製やセラミックス製、窒化ホウ素(BN)製プレートないしシートを使用することが可能である。なかでも、ガラス繊維クロス製、窒化ホウ素(BN)製のものが好ましい。 The dry powder layer is preferably formed on the mold release layer by depositing raw material powder by dropping it onto the mold release layer. Thereby, the dry powder layer can be subjected to the next molding process together with the mold release layer. For example, a plate or sheet made of glass fiber cloth, ceramics, or boron nitride (BN) can be used for the release layer. Among these, those made of glass fiber cloth and boron nitride (BN) are preferable.

乾燥粉末層ではなく、水等の液体を含む湿潤粉末層とした場合、その水が上記材質の離型層に弾かれることによって、シート状に粉末層を形成できないことがある。また、上記材質の離型層ではなく、ろ紙等の上に、水等の液体を含む湿潤粉末層を形成した場合、シート状に粉末層を形成できることがある。しかしこの場合は、成形工程での加熱及び加圧で成形体と離型層との接着をもたらし、成形工程後に成形体を破断させずに離型層から引き剥がすことが難しくなる。そのような不具合の発生を避けるため、液体を含む原料粉末や湿潤粉末層の場合、成形工程前に乾燥させて乾燥粉末層とすることが必要になり、工数の増大を招く他、そのための設備が必要になる。それ故に、原料混合工程や粉末堆積工程は、乾式で行うことが好適である。 If a wet powder layer containing a liquid such as water is used instead of a dry powder layer, the water may be repelled by the release layer made of the above-mentioned material, making it impossible to form a sheet-like powder layer. Further, when a wet powder layer containing a liquid such as water is formed on a filter paper or the like instead of a release layer made of the above-mentioned material, the powder layer can sometimes be formed in the form of a sheet. However, in this case, heating and pressure during the molding process cause adhesion between the molded body and the release layer, making it difficult to peel off the molded body from the mold release layer without breaking the molded body after the molding process. In order to avoid such problems, raw material powder or wet powder layers that contain liquid must be dried to form a dry powder layer before the molding process, which not only increases the number of man-hours but also requires equipment for this purpose. is required. Therefore, it is preferable that the raw material mixing step and the powder deposition step be performed in a dry manner.

(成形工程)
成形工程では、乾燥粉末層を加圧するとともに加熱する。これにより、乾燥粉末層中のバインダー粉末の少なくとも一部が溶融し、そのバインダーでチタン繊維どうしが結合されて、上記の乾燥粉末層がシート状の成形体になる。
(molding process)
In the molding process, the dry powder layer is pressurized and heated. As a result, at least a portion of the binder powder in the dry powder layer is melted, and the titanium fibers are bonded to each other by the binder, so that the dry powder layer becomes a sheet-like molded body.

ここでは、先述した特許文献1、2に記載されているようなスラリーの作製及び維持管理が不要になるので、チタン多孔質体の製造を、そのようなスラリーを用いる場合に比して簡略化し、また比較的低コストで行うことができる場合がある。 Here, the production and maintenance of slurry as described in Patent Documents 1 and 2 mentioned above is not required, so the production of the titanium porous body is simplified compared to the case where such a slurry is used. , and can be done at relatively low cost.

乾燥粉末層は成形工程にて、たとえば大気雰囲気の下、100℃以上かつ200℃以下の温度で0.5時間~3時間にわたって加熱することができる。雰囲気や加熱温度及び時間はそれぞれ、諸条件を考慮して適宜変更され得る。 The dry powder layer can be heated in the molding process, for example, in an air atmosphere at a temperature of 100° C. or more and 200° C. or less for 0.5 to 3 hours. The atmosphere, heating temperature, and time may be changed as appropriate, taking various conditions into consideration.

成形工程での乾燥粉末層の加圧は、プレス機、圧延機その他の種々の加圧装置で行うことができる。加圧の方法によって加圧の時間は適宜調整すればよい。例えばプレス機を使用する場合、加圧時間は0.5時間~3時間、また0.5時間~1.5時間とすることがあるが、所期した厚みのシート状の成形体を得ることができれば、加圧条件も適宜変更することができる。例えば圧延機を使用する場合、加圧時間や加圧力でなく圧下率を規定することがある。一例では、圧延機を用いる場合、圧下率((圧延後の厚み/圧延前の厚み)×100)を20%~80%とすることがある。なお通常は、成形工程では加熱しながら加圧を行う。たとえば、加熱を開始した後に、その加熱を継続しながら加圧すること等により、加熱時間は加圧時間以上になる場合がある。加圧前に加熱を開始すると、その加熱で乾燥粉末層の形状がある程度維持される傾向があるので、その後に加圧を行う設備まで搬送することが容易になるといったような利点がある。 Pressure of the dry powder layer in the molding process can be performed using a press machine, a rolling machine, or other various pressure devices. The pressurization time may be adjusted as appropriate depending on the pressurization method. For example, when using a press machine, the pressing time may be 0.5 to 3 hours, or 0.5 to 1.5 hours, but it is difficult to obtain a sheet-like molded product with the desired thickness. If possible, the pressurizing conditions can be changed as appropriate. For example, when using a rolling mill, the rolling reduction ratio may be specified rather than the pressing time or pressing force. For example, when using a rolling mill, the rolling reduction ratio ((thickness after rolling/thickness before rolling) x 100) may be 20% to 80%. Note that in the molding process, pressure is usually applied while heating. For example, by applying pressure while continuing heating after starting heating, the heating time may be longer than the pressurizing time. If heating is started before pressurization, the shape of the dry powder layer tends to be maintained to some extent by the heating, so there is an advantage that it becomes easier to transport the dry powder layer to equipment for subsequent pressurization.

成形体の厚みは、最終的に製造しようとするチタン多孔質体の厚みに応じて設定され得る。上記の加圧により、たとえば、厚みが0.1mm以上かつ1.5mm以下であるシート状の成形体とする場合がある。 The thickness of the molded body can be set depending on the thickness of the titanium porous body to be finally produced. By applying the above-mentioned pressure, for example, a sheet-like molded product having a thickness of 0.1 mm or more and 1.5 mm or less may be obtained.

乾燥粉末層の加圧及び加熱は、離型層上で行うことが好ましい。そのようにすれば、成形工程後に得られる成形体を、離型層から容易に分離させることができる。また、加圧は、乾燥粉末層の上面と加圧装置の押圧面との間にも離型層を介在させた状態で行うことがより一層好適である。このようにすれば乾燥粉末層の上下両面が離型層で覆われるので、シート状の成形体を一層容易に形成することができる。 The dry powder layer is preferably pressed and heated on the release layer. In this way, the molded body obtained after the molding process can be easily separated from the mold release layer. Further, it is even more preferable that the pressurization be performed with a release layer interposed between the upper surface of the dry powder layer and the pressing surface of the pressurizing device. In this way, both the upper and lower surfaces of the dry powder layer are covered with the release layer, making it easier to form a sheet-like molded product.

(脱バインダー工程)
成形工程で得られた成形体は脱バインダー工程に供されて加熱され、そこに含まれるバインダー粉末由来の成分を揮発させる。脱バインダー工程での雰囲気は特に問わないが、大気雰囲気とすることが簡便であるから好ましい。
(Binder removal process)
The molded body obtained in the molding process is subjected to a binder removal process and heated to volatilize components derived from the binder powder contained therein. Although the atmosphere in the binder removal step is not particularly limited, it is preferable to use an atmospheric atmosphere because it is simple.

ここでは、成形体を300℃~450℃の温度に加熱する。当該成形体を350℃~450℃に加熱してもよい。加熱温度を300℃未満とすると、バインダー粉末由来の成分の揮発ないし除去が不十分となり、チタン多孔質体の酸素含有量及び炭素含有量が増大し、また、チタン多孔質体を所期した厚さのものに制御することが困難になる。一方、加熱温度を450℃よりも高くすると、大気雰囲気下では成形体中のチタン繊維の酸化が進み、チタン多孔質体の酸素含有量が増大する。 Here, the molded body is heated to a temperature of 300°C to 450°C. The molded body may be heated to 350°C to 450°C. If the heating temperature is less than 300°C, the volatilization or removal of components derived from the binder powder will be insufficient, the oxygen content and carbon content of the titanium porous body will increase, and the titanium porous body may not have the desired thickness. Things become difficult to control. On the other hand, when the heating temperature is higher than 450° C., oxidation of the titanium fibers in the molded body progresses in the air atmosphere, and the oxygen content of the titanium porous body increases.

上記の加熱温度は、たとえば3時間~10時間、また例えば5時間~10時間にわたって維持することがある。 The above heating temperature may be maintained for, for example, 3 to 10 hours, or for example, for 5 to 10 hours.

(焼結工程)
脱バインダー工程の後、焼結工程で成形体を加熱し、それにより成形体中のチタン繊維を焼結させる。これにより、その焼結体としてチタン多孔質体が得られる。
(Sintering process)
After the binder removal process, the molded body is heated in a sintering process, thereby sintering the titanium fibers in the molded body. As a result, a titanium porous body is obtained as the sintered body.

焼結工程での加熱は、真空等の減圧雰囲気下もしくは不活性雰囲気で行うことができる。これにより、加熱時のチタン繊維の酸化ないし窒化を抑制することができる。具体的には、加熱は、たとえば真空炉内で真空度を10-4Pa~10-2Pa又はそれよりも小さい値に到達させて減圧雰囲気下とし、あるいは、ヘリウム雰囲気やアルゴン雰囲気にて行うことができる。なおここでは、窒素ガスは不活性ガスには該当しないものとする。 Heating in the sintering process can be performed in a reduced pressure atmosphere such as a vacuum or in an inert atmosphere. Thereby, oxidation or nitridation of the titanium fibers during heating can be suppressed. Specifically, heating is performed in a vacuum furnace to reach a vacuum degree of 10 -4 Pa to 10 -2 Pa or a lower value under a reduced pressure atmosphere, or in a helium atmosphere or an argon atmosphere. be able to. Note that nitrogen gas does not correspond to an inert gas here.

加熱時は、成形体を、たとえば850℃~1100℃の温度に0.5時間~6時間、また0.5時間~3時間にわたって維持することができる。なお、前記温度は900℃~1100℃としてもよく、950℃~1050℃としてもよい。この範囲内の加熱温度とすれば、多くの場合、チタン繊維の焼結が良好に起こるとともに、チタン多孔質体へのひび割れ等の損傷の発生が抑制される。但し、加熱温度や時間は、チタン多孔質体に求められる強度その他の特性や種々の条件に応じて設定され、上記の温度範囲に限らない。 During heating, the molded body can be maintained at a temperature of, for example, 850° C. to 1100° C. for 0.5 to 6 hours, or for 0.5 to 3 hours. Note that the temperature may be 900°C to 1100°C or 950°C to 1050°C. When the heating temperature is within this range, in many cases, the titanium fibers are sintered well, and damage such as cracking to the titanium porous body is suppressed. However, the heating temperature and time are set depending on the strength and other properties required of the titanium porous body and various conditions, and are not limited to the above temperature range.

焼結工程では、加熱によって成形体の温度を上昇させた後に低下させることを、複数回繰り返してもよいが、製造効率の観点から1回のみとすることが好ましい。チタン多孔質体の製造においては、焼結工程の回数を1回とすることができる。 In the sintering step, increasing and then decreasing the temperature of the molded body by heating may be repeated multiple times, but from the viewpoint of manufacturing efficiency, it is preferable to do so only once. In manufacturing the titanium porous body, the number of sintering steps can be one.

(チタン多孔質体)
上記のようにして製造されるシート状のチタン多孔質体は、特に次世代電池のガス拡散層もしくは電極等の用途に適していると考えられる。
(Titanium porous body)
The sheet-shaped titanium porous body produced as described above is considered to be particularly suitable for applications such as gas diffusion layers or electrodes of next-generation batteries.

チタン多孔質体はチタン製であり、実質的にTiからなるものである。チタン多孔質体のTi含有量は、たとえば99.0質量%以上、好ましくは99.3質量%以上である。Ti含有量は多いほうが望ましいが、99.8質量%以下となることがある。 The titanium porous body is made of titanium and substantially consists of Ti. The Ti content of the titanium porous body is, for example, 99.0% by mass or more, preferably 99.3% by mass or more. Although it is desirable that the Ti content be high, it may be 99.8% by mass or less.

チタン多孔質体は不純物としてFeを含有することがあり、Fe含有量は、たとえば0.25質量%以下である。またチタン多孔質体には、たとえば製造過程に起因する不可避的不純物として、Ni、Cr、Al、Cu、Zn、Snが含まれる場合がある。Ni、Cr、Al、Cu、Zn、Snの各々の含有量は0.10質量%未満、それらの合計の含有量は0.30質量%未満であることが好適である。 The titanium porous body may contain Fe as an impurity, and the Fe content is, for example, 0.25% by mass or less. Further, the titanium porous body may contain Ni, Cr, Al, Cu, Zn, and Sn as unavoidable impurities resulting from the manufacturing process, for example. The content of each of Ni, Cr, Al, Cu, Zn, and Sn is preferably less than 0.10% by mass, and the total content thereof is preferably less than 0.30% by mass.

チタン多孔質体の酸素含有量は、1.0質量%以下であり、典型的には0.1質量%~0.8質量%、また0.1質量%~0.6質量%になる場合がある。酸素含有量が多すぎると、硬度が高く圧縮変形が起こり難くなり、上記の用途等で圧縮力が作用したときに骨格が破断するおそれがある。酸素含有量は、不活性ガス融解-赤外線吸収法により測定する。 The oxygen content of the titanium porous body is 1.0% by mass or less, typically 0.1% by mass to 0.8% by mass, and when it is 0.1% by mass to 0.6% by mass. There is. If the oxygen content is too high, the hardness will be high and compressive deformation will be difficult to occur, and there is a risk that the skeleton will break when compressive force is applied in the above-mentioned applications. Oxygen content is measured by inert gas melting-infrared absorption method.

チタン多孔質体の炭素含有量は、0.10質量%以下である。炭素含有量が多すぎるとチタン多孔質体が脆くなるおそれがある。炭素含有量は、燃焼-赤外線吸収法により測定する。 The carbon content of the titanium porous body is 0.10% by mass or less. If the carbon content is too high, the titanium porous body may become brittle. Carbon content is determined by combustion-infrared absorption method.

シート状のチタン多孔質体の厚みは、0.8mm以下であり、たとえば0.1mm以上かつ0.8mm以下、また0.1mm以上かつ0.5mm以下、また0.1mm以上かつ0.3mm以下である場合がある。用途によっては、この程度の薄い厚みのものが求められることがある。なお、チタン多孔質体についての「シート状」とは、平面視の寸法に対して厚みが小さい板状もしくは箔状を意味し、平面視の形状については特に問わない。 The thickness of the sheet-shaped titanium porous body is 0.8 mm or less, for example, 0.1 mm or more and 0.8 mm or less, or 0.1 mm or more and 0.5 mm or less, or 0.1 mm or more and 0.3 mm or less. It may be. Depending on the application, something as thin as this may be required. Note that the "sheet-like" with respect to the titanium porous body means a plate-like or foil-like shape whose thickness is small relative to the dimensions in a plan view, and the shape in a plan view is not particularly limited.

上記の厚みは、チタン多孔質体の周縁の4点と中央の1点の計5点について、例えばミツトヨ製デジタルシックネスゲージ(型番547-321)等の、測定子がΦ10mmのフラット型で測定精度が0.001~0.01mmのデジタルシックネスゲージを用いて測定し、それらの測定値の平均値とする。シート状のチタン多孔質体が平面視で矩形状をなす場合は、上記の周縁の四点は、四隅の四点とする。 The above thickness is measured at 5 points in total, 4 points on the periphery and 1 point in the center of the titanium porous body, using a flat type with a measuring point of Φ10 mm, such as a Mitutoyo digital thickness gauge (model number 547-321). The thickness is measured using a digital thickness gauge with a thickness of 0.001 to 0.01 mm, and the measured values are taken as the average value. When the sheet-like titanium porous body has a rectangular shape in plan view, the four points on the periphery mentioned above are the four points on the four corners.

チタン多孔質体は、多数の繊維状部分どうしがその一部で焼結して構成されていることにより、内部に多数の空隙が形成された不織布状の三次元網目構造の骨格を有する。なお、チタン繊維ではなくチタン粉末を用いて製造されたチタン多孔質体は、スポンジチタン状の三次元網目構造の骨格を有するものになる傾向がある。 The titanium porous body is composed of a large number of fibrous parts sintered together, so that it has a skeleton of a nonwoven fabric-like three-dimensional network structure in which a large number of voids are formed inside. Note that porous titanium bodies manufactured using titanium powder instead of titanium fibers tend to have a skeleton with a three-dimensional network structure similar to titanium sponge.

チタン多孔質体の空隙率は、60%以上かつ90%以下である。空隙率がこの程度の範囲であれば、用途に応じた所要の通気性もしくは通液性を確保しつつ、高い耐圧縮性を発揮できるとともに、ハンドリング時の割れを抑制することができる。空隙率が60%未満である場合は、上記の用途で求められる通気性もしくは通液性が得られないおそれがある。一方、空隙率が90%を超えると、耐圧縮性が低下したり、ハンドリング時に割れが発生しやすくなったりすることが懸念される。 The porosity of the titanium porous body is 60% or more and 90% or less. If the porosity is within this range, it is possible to ensure the required air permeability or liquid permeability depending on the application, exhibit high compression resistance, and suppress cracking during handling. If the porosity is less than 60%, there is a possibility that the air permeability or liquid permeability required for the above-mentioned uses may not be obtained. On the other hand, if the porosity exceeds 90%, there is a concern that compression resistance may decrease or cracks may easily occur during handling.

チタン多孔質体の空隙率εは、チタン多孔質体の幅、長さ及び厚みより求められる体積及び、質量から算出した見かけ密度ρ´と、チタン多孔質体を構成するチタンの真密度ρ(4.51g/cm3)を用いて、式:ε=(1-ρ´/ρ)×100により算出する。 The porosity ε of the titanium porous body is determined by the volume determined from the width, length, and thickness of the titanium porous body, the apparent density ρ′ calculated from the mass, and the true density ρ of titanium constituting the titanium porous body ( 4.51g/cm 3 ) and the formula: ε=(1-ρ′/ρ)×100.

チタン多孔質体の透気度は、1000μm/Pa・s以上かつ20000μm/Pa・s以下である。透気度がこの範囲内であれば、通気性もしくは通液性に優れたものであるといえる。透気度は、ガーレー式デンソメータにより測定する。 The air permeability of the titanium porous body is 1000 μm/Pa·s or more and 20000 μm/Pa·s or less. If the air permeability is within this range, it can be said that the material has excellent air permeability or liquid permeability. Air permeability is measured using a Gurley densometer.

チタン多孔質体は、その厚み方向に30MPaの圧力を3分間作用させて圧縮した後に除荷した場合の、その前後での厚みの変化の割合である不可逆変形量が0.2~0.3であることが好ましい。それにより、チタン多孔質体は、上記の用途等で圧縮力が作用したときに、所要の厚みないし形状が維持され得る。 When a titanium porous body is compressed by applying a pressure of 30 MPa in the thickness direction for 3 minutes and then unloaded, the amount of irreversible deformation, which is the ratio of the change in thickness before and after, is 0.2 to 0.3. It is preferable that Thereby, the titanium porous body can maintain a desired thickness or shape when compressive force is applied in the above-mentioned applications.

より詳細には、不可逆変形量Dcは、30MPaの圧力を作用させる前のチタン多孔質体の厚みT1と、当該圧力を作用させて除荷した後のチタン多孔質体の厚みT2を測定し、式:Dc=(1-T2/T1)より算出される値である。 More specifically, the irreversible deformation amount Dc is determined by measuring the thickness T1 of the titanium porous body before applying a pressure of 30 MPa and the thickness T2 of the titanium porous body after unloading by applying the pressure, This is a value calculated from the formula: Dc=(1-T2/T1).

なお、不可逆変形量Dcを測定するには、予めチタン多孔質体の厚みT1を計測しておく。そのチタン多孔質体を二枚の平板等のそれぞれの平坦面間に厚み方向に挟み込み、それらの平坦面を互いに近づける向きに変位させることにより、当該チタン多孔質体に対してその表面上に均等に、厚み方向に30MPaの圧力を3分間作用させる。圧力を作用させた後は、その圧力を除荷する。その後、平坦面間から取り出したチタン多孔質体の厚みT2を計測する。ここでは、そのようにチタン多孔質体に圧力を作用させることが可能な種々の圧縮試験装置その他の装置を用いることができる。チタン多孔質体の厚みT1、T2を計測するには、チタン多孔質体の平面視の異なる位置の5か所(たとえば平面視が四角形のチタン多孔質体である場合は、中心とその周囲の四隅の計5か所)について厚みを測り、それらの平均値を厚みT1、T2とする。 In addition, in order to measure the amount of irreversible deformation Dc, the thickness T1 of the titanium porous body is measured in advance. By sandwiching the titanium porous body in the thickness direction between the respective flat surfaces of two flat plates, etc., and displacing the flat surfaces in a direction closer to each other, the titanium porous body is evenly distributed on the surface of the titanium porous body. A pressure of 30 MPa is applied in the thickness direction for 3 minutes. After applying pressure, the pressure is released. Thereafter, the thickness T2 of the titanium porous body taken out from between the flat surfaces is measured. Here, various compression testing devices and other devices capable of applying pressure to the titanium porous body in this manner can be used. To measure the thicknesses T1 and T2 of the titanium porous body, five different positions in the plan view of the titanium porous body (for example, if the titanium porous body is square in plan view, the center and the surrounding The thickness is measured at a total of 5 locations (4 corners), and the average values thereof are defined as the thicknesses T1 and T2.

次に、この発明のチタン多孔質体の製造方法を試験的に実施し、その効果を確認したので、以下に説明する。但し、ここでの説明は単なる例示を目的としたものであり、これに限定されることを意図するものではない。 Next, the method for producing a titanium porous body of the present invention was carried out on a trial basis, and its effects were confirmed, which will be described below. However, the description here is for the purpose of mere illustration, and is not intended to be limiting.

実施例1~4では、乾式混合で得られてチタン繊維及びバインダー粉末からなる原料粉末を離型層上に乾式で堆積させて乾燥粉末層とし、これを上下方向から離型層で挟み込みながら加圧しつつ加熱して、シート状の成形体を得た。成形のための加熱時間は0.5時間とした。次いで、大気雰囲気下で成形体を8時間加熱し、バインダー粉末由来の成分を揮発させた後、0.01Pa以下の真空条件にて焼結温度に1時間で加熱して、焼結体としてのチタン多孔質体を製造した。各条件を表1に示す。上記チタン繊維は、金属チタン(いわゆる純チタン)を原料として製造したものであり、繊維長さは3mm、繊維太さは30μmであった。なお、実施例2では、バインダー粉末の材質として、ポリビニルブチラール(PVB)ではなくポリビニルアルコール(PVA)を用いた。PVB及びPVAのいずれのバインダー粉末も平均粒径D50は5μmであった。 In Examples 1 to 4, raw material powder obtained by dry mixing and consisting of titanium fibers and binder powder was dry deposited on a mold release layer to form a dry powder layer, and this was sandwiched between the mold release layers from above and below while being processed. A sheet-like molded product was obtained by heating while pressing. The heating time for molding was 0.5 hours. Next, the compact was heated in the air for 8 hours to volatilize the components derived from the binder powder, and then heated to the sintering temperature in a vacuum of 0.01 Pa or less for 1 hour to form a sintered compact. A titanium porous body was manufactured. Table 1 shows each condition. The titanium fibers were manufactured using metallic titanium (so-called pure titanium) as a raw material, and had a fiber length of 3 mm and a fiber thickness of 30 μm. In Example 2, polyvinyl alcohol (PVA) was used instead of polyvinyl butyral (PVB) as the material for the binder powder. The average particle diameter D50 of both the PVB and PVA binder powders was 5 μm.

比較例1では、チタン繊維の他にポリビニルブチラール(PVB)及び水を含むスラリー中で、ろ紙上にチタン繊維を堆積させ、湿潤粉末層を得たが、成形のための加熱後に成形体をろ紙から引き剥がす際に、成形体が破れた。 In Comparative Example 1, titanium fibers were deposited on filter paper in a slurry containing polyvinyl butyral (PVB) and water in addition to titanium fibers to obtain a wet powder layer, but after heating for molding, the molded body was deposited on filter paper. The molded body was torn when it was peeled off.

比較例2、3では、脱バインダー時の加熱温度を変更したことを除いて、実施例1と同様にしてチタン多孔質体を製造した。 In Comparative Examples 2 and 3, titanium porous bodies were produced in the same manner as in Example 1, except that the heating temperature during binder removal was changed.

比較例4では、チタン繊維に対するバインダー粉末の質量比を変更したところ、バインダー粉末の不足により、成形時の加熱で成形体を形成することができなかった。比較例5では、チタン繊維に対するバインダー粉末の質量比を変更したことを除いて、実施例1と同様にしてチタン多孔質体を製造した。 In Comparative Example 4, when the mass ratio of binder powder to titanium fibers was changed, it was not possible to form a molded body by heating during molding due to the lack of binder powder. In Comparative Example 5, a porous titanium body was produced in the same manner as in Example 1, except that the mass ratio of binder powder to titanium fibers was changed.

上記のようにして製造したチタン多孔質体について、炭素及び酸素含有量、空隙率、透気度、不可逆変形量、並びに、厚みを測定した。その結果を表2に示す。 The carbon and oxygen contents, porosity, air permeability, irreversible deformation amount, and thickness of the titanium porous body produced as described above were measured. The results are shown in Table 2.

表2に示すように、実施例1~4では、十分に少ない炭素及び酸素含有量並びに、所望の特性を有するチタン多孔質体を製造することができた。 As shown in Table 2, in Examples 1 to 4, porous titanium bodies with sufficiently low carbon and oxygen contents and desired characteristics could be produced.

比較例2では、脱バインダー時の加熱温度が低すぎたことによりバインダーの残量が増え、その結果、チタン多孔質体の酸素含有量が多くなった。比較例3では、脱バインダー時の加熱温度が高すぎたことによりチタンが大気中の酸素を多く吸収したと考えられ、チタン多孔質体の酸素含有量が多くなった。 In Comparative Example 2, the heating temperature during binder removal was too low, so the amount of binder remaining increased, and as a result, the oxygen content of the titanium porous body increased. In Comparative Example 3, it is thought that titanium absorbed a large amount of oxygen from the atmosphere because the heating temperature during binder removal was too high, and the oxygen content of the titanium porous body increased.

比較例5では、バインダー粉末が多すぎたことにより、炭素及び酸素含有量が増大した。 In Comparative Example 5, the carbon and oxygen contents increased due to too much binder powder.

この発明のチタン多孔質体の製造方法によると、チタン多孔質体を、ある程度簡易にして比較的低コストで製造することが可能である。 According to the method for manufacturing a titanium porous body of the present invention, it is possible to manufacture a titanium porous body with a certain degree of simplicity and at relatively low cost.

Claims (4)

シート状のチタン多孔質体を製造する方法であって、
チタン繊維と、前記チタン繊維に対する質量比が0.05~0.30であるバインダー粉末とを含む原料粉末の乾燥粉末層を、加圧するとともに加熱し、当該バインダーで前記チタン繊維どうしが結合されてなるシート状の成形体を形成する成形工程と、
前記成形体を300℃~450℃に加熱し、前記成形体中の前記バインダー粉末由来の成分を揮発させる脱バインダー工程と、
前記脱バインダー工程の後、前記成形体を加熱し、前記成形体中のチタン繊維を焼結させる焼結工程と
を含む、チタン多孔質体の製造方法。
A method for manufacturing a sheet-like titanium porous body, the method comprising:
A dry powder layer of raw material powder containing titanium fibers and a binder powder whose mass ratio to the titanium fibers is 0.05 to 0.30 is pressurized and heated, and the titanium fibers are bonded to each other by the binder. a molding step of forming a sheet-like molded body;
a binder removal step in which the molded body is heated to 300° C. to 450° C. to volatilize components derived from the binder powder in the molded body;
A method for producing a titanium porous body, the method comprising, after the binder removal step, heating the molded body and sintering titanium fibers in the molded body.
前記成形工程で、前記乾燥粉末層の加圧及び加熱を、離型層上で行う、請求項1に記載のチタン多孔質体の製造方法。 The method for producing a titanium porous body according to claim 1, wherein in the molding step, the dry powder layer is pressed and heated on a release layer. チタン繊維とバインダー粉末とを乾式で混合し、原料粉末とする原料混合工程と、
前記原料混合工程で得られる前記原料粉末を乾式で堆積させ、乾燥粉末層を得る粉末堆積工程と
をさらに含む、請求項1又は2に記載のチタン多孔質体の製造方法。
A raw material mixing step of dry mixing titanium fibers and binder powder to obtain raw material powder;
The method for producing a titanium porous body according to claim 1 or 2, further comprising a powder deposition step of dryly depositing the raw material powder obtained in the raw material mixing step to obtain a dry powder layer.
チタン多孔質体であって、
炭素含有量が0.10質量%以下、酸素含有量が1.0質量%以下であり、
厚みが0.8mm以下であるシート状であり、
繊維状部分が互いに焼結してなる三次元網目構造の骨格を有し、空隙率が60%以上かつ90%以下であり、透気度が1000μm/Pa・s以上かつ20000μm/Pa・s以下であるチタン多孔質体。
A titanium porous body,
The carbon content is 0.10% by mass or less, the oxygen content is 1.0% by mass or less,
It is in the form of a sheet with a thickness of 0.8 mm or less,
It has a three-dimensional network structure skeleton formed by sintering fibrous parts, has a porosity of 60% or more and 90% or less, and has an air permeability of 1000 μm/Pa・s or more and 20000 μm/Pa・s or less. A porous titanium material.
JP2022120925A 2022-07-28 2022-07-28 Method for producing porous titanium material and porous titanium material Active JP7442588B2 (en)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2022120925A JP7442588B2 (en) 2022-07-28 2022-07-28 Method for producing porous titanium material and porous titanium material
PCT/JP2023/021233 WO2024024290A1 (en) 2022-07-28 2023-06-07 Method for producing titanium porous body, and titanium porous body

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2022120925A JP7442588B2 (en) 2022-07-28 2022-07-28 Method for producing porous titanium material and porous titanium material

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2024017942A true JP2024017942A (en) 2024-02-08
JP7442588B2 JP7442588B2 (en) 2024-03-04

Family

ID=89706159

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2022120925A Active JP7442588B2 (en) 2022-07-28 2022-07-28 Method for producing porous titanium material and porous titanium material

Country Status (2)

Country Link
JP (1) JP7442588B2 (en)
WO (1) WO2024024290A1 (en)

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4572287B2 (en) 2001-03-23 2010-11-04 独立行政法人産業技術総合研究所 Method for producing high strength porous body and high strength porous body
JP2004018951A (en) * 2002-06-17 2004-01-22 Nv Bekart Sa Sintered compact of three dimensional structure made of titanium fiber and its manufacturing method
JP4859585B2 (en) * 2005-08-12 2012-01-25 東邦チタニウム株式会社 Method for producing sheet-like porous sintered body
JP4953840B2 (en) 2006-03-01 2012-06-13 東邦チタニウム株式会社 Filling equipment
JP2013189666A (en) 2012-03-13 2013-09-26 Toho Titanium Co Ltd Sheet-like porous body and method for producing the same
JP2015045074A (en) * 2013-08-29 2015-03-12 東邦チタニウム株式会社 Titanium alloy porous body and method for producing the same

Also Published As

Publication number Publication date
JP7442588B2 (en) 2024-03-04
WO2024024290A1 (en) 2024-02-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5846664A (en) Porous metal structures and processes for their production
KR101642539B1 (en) Process for production of aluminum complex comprising sintered porous aluminum body
KR20020090226A (en) Co-forming metal foam articles
US7175801B2 (en) Method for producing a porous titanium material article
CN106583451B (en) The method that accumulation ply rolling and heat treatment prepare the metal/nanometer particle composite material of multilayered structure
JP7442588B2 (en) Method for producing porous titanium material and porous titanium material
JP5092135B2 (en) Porous material and method for producing the same
WO2022075038A1 (en) Production method for porous metal body, and porous metal body
US20050019199A1 (en) Double-layer metal sheet and method of fabricating the same
Asavavisithchai et al. Fabrication of open-cell silver foams using disaccharide as space holders
JP7300022B1 (en) Titanium porous body and method for producing titanium porous body
JP7142748B1 (en) Titanium porous body and method for producing titanium porous body
JP6694291B2 (en) Method for producing composite material of metal and carbon fiber
WO2023127361A1 (en) Titanium porous body and titanium porous body manufacturing method
JPH0693305A (en) Production of metallic-fiber sintered sheet
JP7300023B1 (en) Titanium porous body and method for producing titanium porous body
WO2022064898A1 (en) Titanium-based porous body and method for producing titanium-based porous body
CN115650759B (en) Porous alumina ceramic sheet applied to gas sensor packaging and preparation method thereof
KR20240090713A (en) Titanium porous body and method for producing the titanium porous body
JP4977593B2 (en) Method for producing ultra-high molecular weight polyethylene porous sheet
JP2011044321A (en) Manufacturing method of separator with gas diffusion layer for fuel cell
JP3436064B2 (en) Manufacturing method of superabrasive metal bond whetstone
WO2021084042A1 (en) Refractory filter
JPH01290705A (en) Roll forming method of powder and rolling roll for powder roll forming
JPH09137201A (en) Production of metallic porous body

Legal Events

Date Code Title Description
A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20231010

A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20231010

A871 Explanation of circumstances concerning accelerated examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A871

Effective date: 20231010

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20231130

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20240110

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20240201

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20240220

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 7442588

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150