JP2580843B2 - 表面部が多孔状である基材の製造方法 - Google Patents
表面部が多孔状である基材の製造方法Info
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Description
【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は例えば沸騰伝熱面などに代表されるようなコ
ア材（粒子）が基体表面に多層に接合された、表面部が
多孔状である基材の製造方法に関するものである。
ア材（粒子）が基体表面に多層に接合された、表面部が
多孔状である基材の製造方法に関するものである。
［従来の技術］ 表面部が多孔状である基材の一例として沸騰伝熱面の
製造方法について説明する。
製造方法について説明する。
一般に知られているように、伝熱面に接する液体に対
して伝熱面から伝えられる熱量Ｑ（Kcal/h）は、 Ｑ＝α・Ａ・ΔＴ で与えられる。上式において、αは沸騰に基づく熱伝達
率（Kcal/m2ｈ℃）、Ａは伝熱面の表面積（m2）、ΔＴ
は伝熱面の表面温度Tw（℃）と液体の温度Ｔ（℃）との
温度差（℃）である。
して伝熱面から伝えられる熱量Ｑ（Kcal/h）は、 Ｑ＝α・Ａ・ΔＴ で与えられる。上式において、αは沸騰に基づく熱伝達
率（Kcal/m2ｈ℃）、Ａは伝熱面の表面積（m2）、ΔＴ
は伝熱面の表面温度Tw（℃）と液体の温度Ｔ（℃）との
温度差（℃）である。
熱伝達特性のよい伝熱面とは、小さな温度差ΔＴで大
量の熱量Ｑを伝熱面から液体中へ移動させることのでき
る伝達面のことで、従って上式から（α・Ａ）の大きな
伝熱面が熱伝達特性のよい伝熱面といえる。従来、伝熱
面積Ａを増大させる方法としては、伝熱基材上にフィン
を設けることや、サンドブラストなどによって表面を粗
面化することなどが行なわれている。
量の熱量Ｑを伝熱面から液体中へ移動させることのでき
る伝達面のことで、従って上式から（α・Ａ）の大きな
伝熱面が熱伝達特性のよい伝熱面といえる。従来、伝熱
面積Ａを増大させる方法としては、伝熱基材上にフィン
を設けることや、サンドブラストなどによって表面を粗
面化することなどが行なわれている。
また、熱伝達率αを増大させる方法として、次のよう
な考えから多孔質面が用いられている。即ち沸騰現像に
おいてその熱伝達を支配するものは伝熱面近傍に限られ
た局所的な領域における液体・蒸気泡の挙動で、特に伝
熱面に発生し伝熱面から離脱する蒸気泡による液体の撹
乱効果や潜熱輸送効果などによって、沸騰熱伝達率αは
蒸気泡の発生を伴わない（すなわち、相変化のない）対
流熱伝達に比して桁違いで極めて大きくなる。例えば、
空気の強制対流熱伝達率が数十〜数百（Kcal/m2ｈ℃）
であるのに対し、水の沸騰熱伝達率は数千〜数百（Kcal
/m2ｈ℃）にも達する。また、蒸気泡は当然のことなが
ら伝熱面に接している液体が蒸発して発生するものであ
るから、蒸気泡が伝熱面上で発生・離脱した後にはすぐ
に新鮮な液体が伝熱面上に供給されなければ伝熱面が乾
燥し蒸気でおおわれ、いわゆる膜沸騰状態に入り、熱伝
達率αが急激に低下することになる。
な考えから多孔質面が用いられている。即ち沸騰現像に
おいてその熱伝達を支配するものは伝熱面近傍に限られ
た局所的な領域における液体・蒸気泡の挙動で、特に伝
熱面に発生し伝熱面から離脱する蒸気泡による液体の撹
乱効果や潜熱輸送効果などによって、沸騰熱伝達率αは
蒸気泡の発生を伴わない（すなわち、相変化のない）対
流熱伝達に比して桁違いで極めて大きくなる。例えば、
空気の強制対流熱伝達率が数十〜数百（Kcal/m2ｈ℃）
であるのに対し、水の沸騰熱伝達率は数千〜数百（Kcal
/m2ｈ℃）にも達する。また、蒸気泡は当然のことなが
ら伝熱面に接している液体が蒸発して発生するものであ
るから、蒸気泡が伝熱面上で発生・離脱した後にはすぐ
に新鮮な液体が伝熱面上に供給されなければ伝熱面が乾
燥し蒸気でおおわれ、いわゆる膜沸騰状態に入り、熱伝
達率αが急激に低下することになる。
従って、沸騰熱伝達率αを増大させるためには伝熱面
上の気泡発生点数を増加させ、かつ伝熱面への液体の供
給を円滑に行なうようにすればよい。多孔質面において
は、多数の空洞内の蒸気が気泡核となり、また空洞が多
孔質層内でお互いに連結されているため、気泡発生点に
対して新たな液体が供給され熱伝達率αの増大が可能で
ある。
上の気泡発生点数を増加させ、かつ伝熱面への液体の供
給を円滑に行なうようにすればよい。多孔質面において
は、多数の空洞内の蒸気が気泡核となり、また空洞が多
孔質層内でお互いに連結されているため、気泡発生点に
対して新たな液体が供給され熱伝達率αの増大が可能で
ある。
第12図は従来の製造法による多孔質伝熱面の断面図で
あり、次のように製作されていた。即ち、焼結金属を構
成する金属粒子（１）と接合材（フェノール樹脂など）
とを混合し、平滑な伝熱基体（２）面上にそれを塗布
し、上記粒子を多孔質状に形成させて高温で加熱処理を
して、伝熱基体（２）面上に金属粒子を焼結させた後、
接合材を還元除去するためにされに加熱処理を行なうな
どの方法がとられている。このようにして多孔質層（3
1）を作り多孔質層（41）を形成して、多孔質層（31）
の中に非常にたくさんの空洞（５）が存在し、空洞
（５）の中には蒸気が存在しうるようにした。
あり、次のように製作されていた。即ち、焼結金属を構
成する金属粒子（１）と接合材（フェノール樹脂など）
とを混合し、平滑な伝熱基体（２）面上にそれを塗布
し、上記粒子を多孔質状に形成させて高温で加熱処理を
して、伝熱基体（２）面上に金属粒子を焼結させた後、
接合材を還元除去するためにされに加熱処理を行なうな
どの方法がとられている。このようにして多孔質層（3
1）を作り多孔質層（41）を形成して、多孔質層（31）
の中に非常にたくさんの空洞（５）が存在し、空洞
（５）の中には蒸気が存在しうるようにした。
また、第13図は例えば特公昭61−61039号公報に示す
多孔質伝熱面の断面図であり、伝熱基体（２）面上にコ
ア材（粒子）（例えば、銅、ニッケルなどの金属、ガラ
スなどの無機物質、並びにスチレンなどのポリマなど）
（７）を適当な層数（第13図は一層の場合を示す。）に
積み上げた状態で、メッキ液中に浸積し、例えば銅メッ
キを施し、銅の金属皮膜（８）を形成することにより伝
熱基体（２）面上に上記コア材（粒子）（７）を保持さ
せることにより多孔質層（31）を作り、多孔質面（41）
を得るものである。
多孔質伝熱面の断面図であり、伝熱基体（２）面上にコ
ア材（粒子）（例えば、銅、ニッケルなどの金属、ガラ
スなどの無機物質、並びにスチレンなどのポリマなど）
（７）を適当な層数（第13図は一層の場合を示す。）に
積み上げた状態で、メッキ液中に浸積し、例えば銅メッ
キを施し、銅の金属皮膜（８）を形成することにより伝
熱基体（２）面上に上記コア材（粒子）（７）を保持さ
せることにより多孔質層（31）を作り、多孔質面（41）
を得るものである。
［発明が解決しようとする課題］ 上記第12図に示す従来の方法により得られた焼結金属
（１）を用いる多孔質面（41）は、沸騰伝熱面としては
適しているが、焼結時の雰囲気や接合材などの管理が難
しく、各金属粒子がお互いに溶融結合しているため、そ
の形状が複雑で、均一な製品を大量に製作するにはその
工程管理が複雑になるという欠点を有していた。
（１）を用いる多孔質面（41）は、沸騰伝熱面としては
適しているが、焼結時の雰囲気や接合材などの管理が難
しく、各金属粒子がお互いに溶融結合しているため、そ
の形状が複雑で、均一な製品を大量に製作するにはその
工程管理が複雑になるという欠点を有していた。
一方、第13図に示す従来例であるメッキ液中に浸積さ
せる方法では、コア材（粒子）（７）同士、伝熱基体
（２）とコア材（粒子）の接合強度が弱く、伝熱基体
（２）の熱膨脹によりコア材（粒子）（７）が剥離した
り、伝熱基体（２）の曲げ加工によりコア材（粒子）
（７）が剥離するなどの問題を有しており、また伝熱基
体（２）ごとメッキ液中に浸積させねばならず大量に製
作するには大がかりなメッキ装置が必要であった。
せる方法では、コア材（粒子）（７）同士、伝熱基体
（２）とコア材（粒子）の接合強度が弱く、伝熱基体
（２）の熱膨脹によりコア材（粒子）（７）が剥離した
り、伝熱基体（２）の曲げ加工によりコア材（粒子）
（７）が剥離するなどの問題を有しており、また伝熱基
体（２）ごとメッキ液中に浸積させねばならず大量に製
作するには大がかりなメッキ装置が必要であった。
本発明は、上記のような課題を解決するためになされ
たもので、コア材同士および基体とコア材の接合強度が
強固になり、曲げ加工が可能になるなど、大量生産にも
適しコア材の性質が効果的に利用できる、表面部が多孔
状である基材の製造方法を得ることを目的とする。
たもので、コア材同士および基体とコア材の接合強度が
強固になり、曲げ加工が可能になるなど、大量生産にも
適しコア材の性質が効果的に利用できる、表面部が多孔
状である基材の製造方法を得ることを目的とする。
本発明の別の発明は、上記と同様大量生産にも適し、
さらに被覆材の性質が効果的に利用できる、表面部が多
孔状である基材の製造方法を得ることを目的とする。
さらに被覆材の性質が効果的に利用できる、表面部が多
孔状である基材の製造方法を得ることを目的とする。
また、上記各効果に加えて基体との結合がより強固に
なる、表面部が多孔状である基材の製造方法を得ること
を目的とする。
なる、表面部が多孔状である基材の製造方法を得ること
を目的とする。
［課題を解決するための手段］ 本発明の表面部が多孔状である基材の製造方法は、コ
ア材にこれより融点の低い被覆材を成膜して被覆処理材
を得、この被覆処理材の多数を融点が被覆材より高い基
体に積み重ね、被覆処理材を積み重ねた基体を被覆材の
融点より高くコア材及び基体の融点より低い温度で加熱
し、被覆処理材相互間及び被覆処理材と基体間の接触部
分に被覆材を融解集合させ、コア材表面の一部を露出さ
せた後、被覆処理材相互間及び被覆処理材と基体間の接
触部分とを融着させたものである。
ア材にこれより融点の低い被覆材を成膜して被覆処理材
を得、この被覆処理材の多数を融点が被覆材より高い基
体に積み重ね、被覆処理材を積み重ねた基体を被覆材の
融点より高くコア材及び基体の融点より低い温度で加熱
し、被覆処理材相互間及び被覆処理材と基体間の接触部
分に被覆材を融解集合させ、コア材表面の一部を露出さ
せた後、被覆処理材相互間及び被覆処理材と基体間の接
触部分とを融着させたものである。
本発明の別の発明の表面部が多孔状である基材の製造
方法は、コア材にこれより融点の低い被覆材を成膜して
被覆処理材を得、この被覆処理材の多数を融点が被覆材
より高い基体に積み重ね、被覆処理材を積み重ねた基体
を被覆材の融点より高くコア材及び基体の融点より低い
温度で加熱して、被覆処理材相互間及び被覆処理材と基
体間の接触部分に被覆材を融解集合させ、コア材、基体
の表面に被覆膜を残したまま融着させたものである。
方法は、コア材にこれより融点の低い被覆材を成膜して
被覆処理材を得、この被覆処理材の多数を融点が被覆材
より高い基体に積み重ね、被覆処理材を積み重ねた基体
を被覆材の融点より高くコア材及び基体の融点より低い
温度で加熱して、被覆処理材相互間及び被覆処理材と基
体間の接触部分に被覆材を融解集合させ、コア材、基体
の表面に被覆膜を残したまま融着させたものである。
また、上記発明において、融点が被覆材より高い基体
に上記被覆材と同種の被覆材を成膜した被覆処理基体
と、上記被覆処理材とを得、この被覆処理材の多数を被
覆処理基体に積み重ね、被覆処理材を積み重ねた被覆処
理基体を被覆材の融点より高く、コア材及び基体の融点
より低い温度で加熱し、被覆処理材相互及び被覆処理材
と被覆処理基体間の接触部分とを融着させたものであ
る。また、上記発明において、被覆材がNiメッキ膜のも
のである。
に上記被覆材と同種の被覆材を成膜した被覆処理基体
と、上記被覆処理材とを得、この被覆処理材の多数を被
覆処理基体に積み重ね、被覆処理材を積み重ねた被覆処
理基体を被覆材の融点より高く、コア材及び基体の融点
より低い温度で加熱し、被覆処理材相互及び被覆処理材
と被覆処理基体間の接触部分とを融着させたものであ
る。また、上記発明において、被覆材がNiメッキ膜のも
のである。
［作用］ 本発明においてコア材に例えばろう材のような被覆材
をメッキや蒸着等により被覆処理した被覆処理材を製作
し、基体の上に適当な層数積み上げた後加熱し、接触部
分を融着させたものであるので、コア材（粒子）同士及
び基体とコア材（粒子）間の接合強度が向上し、接合強
度が強固な製品が得られる。そのため熱膨張や曲げ加工
によっても、コア材同士及び基体とコア材が剥離するこ
とがなく、被覆処理材を大量に生産することが容易であ
る。また、加熱は従来のろう付炉で加熱でき、この点か
らも大量生産に適し、コア材表面の一部を露出させた
後、被覆処理材相互間及び被覆処理材と基体間の接触部
分とを融着させることにより、コア材の性質が効果的に
利用できる。
をメッキや蒸着等により被覆処理した被覆処理材を製作
し、基体の上に適当な層数積み上げた後加熱し、接触部
分を融着させたものであるので、コア材（粒子）同士及
び基体とコア材（粒子）間の接合強度が向上し、接合強
度が強固な製品が得られる。そのため熱膨張や曲げ加工
によっても、コア材同士及び基体とコア材が剥離するこ
とがなく、被覆処理材を大量に生産することが容易であ
る。また、加熱は従来のろう付炉で加熱でき、この点か
らも大量生産に適し、コア材表面の一部を露出させた
後、被覆処理材相互間及び被覆処理材と基体間の接触部
分とを融着させることにより、コア材の性質が効果的に
利用できる。
本発明の別の発明において、コア材および基体の表面
に被覆膜を残したまま融着させることにより、上記発明
と同様に大量生産に適するとともに、被覆材の性質が効
果的に利用できる。
に被覆膜を残したまま融着させることにより、上記発明
と同様に大量生産に適するとともに、被覆材の性質が効
果的に利用できる。
上記発明において、融点が被覆材より高い基体に上記
被覆材と同種の被覆材を成膜した被覆処理基体を用いる
ことにより、基体との結合がより強固になる。また、上
記発明において、被覆材がNiメッキであるとコア材同士
及びコア材と基体間の結合が強固になる。
被覆材と同種の被覆材を成膜した被覆処理基体を用いる
ことにより、基体との結合がより強固になる。また、上
記発明において、被覆材がNiメッキであるとコア材同士
及びコア材と基体間の結合が強固になる。
［実施例］ 実施例１ 第１図（ａ）および（ｂ）は各々本発明の別の発明の
一実施例の一部を工程順に示す断面図であり、（ａ）は
被覆処理材の多数を基体に積み重ねた状態を示し、
（ｂ）は被覆処理材を積み重ねた基体を加熱し、被覆処
理材相互間及び被覆処理材と基体間の接触部分とを融着
させた状態を示す。上図は、沸騰伝熱面の例について示
したものであり、図において、（３）は多孔質層、
（４）は多孔質面、（５）は空洞、（10）はコア材、
（11）は被覆材、（12）は被覆処理材、（13）は基体と
なる伝熱基体である。即ち、伝熱基体（13）に、被覆材
（11）のNiメッキが結合材として働き、銅粒子のコア材
（10）からなる多孔質層（３）を得たものである。この
図では、３層の場合を示しているが、コア材（10）が数
層重なりあうことにより、空洞（５）の数が多くなり、
多孔質面（４）では、空洞（５）がお互いに多孔質層
（３）内で連結している。
一実施例の一部を工程順に示す断面図であり、（ａ）は
被覆処理材の多数を基体に積み重ねた状態を示し、
（ｂ）は被覆処理材を積み重ねた基体を加熱し、被覆処
理材相互間及び被覆処理材と基体間の接触部分とを融着
させた状態を示す。上図は、沸騰伝熱面の例について示
したものであり、図において、（３）は多孔質層、
（４）は多孔質面、（５）は空洞、（10）はコア材、
（11）は被覆材、（12）は被覆処理材、（13）は基体と
なる伝熱基体である。即ち、伝熱基体（13）に、被覆材
（11）のNiメッキが結合材として働き、銅粒子のコア材
（10）からなる多孔質層（３）を得たものである。この
図では、３層の場合を示しているが、コア材（10）が数
層重なりあうことにより、空洞（５）の数が多くなり、
多孔質面（４）では、空洞（５）がお互いに多孔質層
（３）内で連結している。
次に、具体的に説明する。即ち、粒径0.1〜0.5mmの銅
粒子をコア材（10）として使用し、無電解Niメッキ（ニ
ッケル:87〜93％，リン:4〜12％，その他１％）溶液中
で90℃,20分のメッキ処理を行ない、コア材（10）に被
覆材（11）となるNiメッキ膜を形成して、銅粒子に３μ
ｍ程度のNiメッキ膜を持つ被覆処理材（12）を得る。第
１図は模式的に示した図であり、実際の寸法比に対して
被覆材（11）の膜厚を厚く描いてある。次に銅板を素材
とする伝熱基体（13）面上に、上記被覆処理材（12）を
適当な層数（第１図では３層の場合を示す。）に積み上
げた状態で、治具（図示せず）などにより崩れないよう
に保持する。これを真空（10-3Torr程度）雰囲気のろう
付炉の中にいれ950℃、30分加熱する。加熱処理によ
り、Niメッキの被覆材（11）は、融解して表面張力，ぬ
れ性等により被覆処理材（12）相互及び被覆処理材（1
2）と伝熱基体（13）の接触部分に引き込まれ、被覆処
理材（12）の非接触部のNiメッキ層が消失し、銅を素材
とするコア材（10）表面が露出する。これは、Niメッキ
膜中に含有されたＰが融点降下元素として働き、Niの融
点より低い温度で、被覆材（メッキ膜）が融解し、融解
した被覆材中のＰはコア材や基体面の接触部に拡散す
る。加熱処理を終了すると、この状態でNiメッキの被覆
材（11）が凝固して固定され、本発明の別の発明の一実
施例による表面部が多孔状である基材を得る。このよう
にして得られた基材は熱伝導率の低いNiメッキ膜が消失
し熱伝導率の大きい銅表面が露出するため、熱伝達面に
使用するとその性能はより一層向上する。即ち、この実
施例により得られた基材は表面部が多孔状であり、しか
もコア材の性質（この実施例の場合、優れた熱伝導性）
が効果的に利用することができる。
粒子をコア材（10）として使用し、無電解Niメッキ（ニ
ッケル:87〜93％，リン:4〜12％，その他１％）溶液中
で90℃,20分のメッキ処理を行ない、コア材（10）に被
覆材（11）となるNiメッキ膜を形成して、銅粒子に３μ
ｍ程度のNiメッキ膜を持つ被覆処理材（12）を得る。第
１図は模式的に示した図であり、実際の寸法比に対して
被覆材（11）の膜厚を厚く描いてある。次に銅板を素材
とする伝熱基体（13）面上に、上記被覆処理材（12）を
適当な層数（第１図では３層の場合を示す。）に積み上
げた状態で、治具（図示せず）などにより崩れないよう
に保持する。これを真空（10-3Torr程度）雰囲気のろう
付炉の中にいれ950℃、30分加熱する。加熱処理によ
り、Niメッキの被覆材（11）は、融解して表面張力，ぬ
れ性等により被覆処理材（12）相互及び被覆処理材（1
2）と伝熱基体（13）の接触部分に引き込まれ、被覆処
理材（12）の非接触部のNiメッキ層が消失し、銅を素材
とするコア材（10）表面が露出する。これは、Niメッキ
膜中に含有されたＰが融点降下元素として働き、Niの融
点より低い温度で、被覆材（メッキ膜）が融解し、融解
した被覆材中のＰはコア材や基体面の接触部に拡散す
る。加熱処理を終了すると、この状態でNiメッキの被覆
材（11）が凝固して固定され、本発明の別の発明の一実
施例による表面部が多孔状である基材を得る。このよう
にして得られた基材は熱伝導率の低いNiメッキ膜が消失
し熱伝導率の大きい銅表面が露出するため、熱伝達面に
使用するとその性能はより一層向上する。即ち、この実
施例により得られた基材は表面部が多孔状であり、しか
もコア材の性質（この実施例の場合、優れた熱伝導性）
が効果的に利用することができる。
実施例２ 実施例１において、コア材の銅粒子に３〜100μｍ程
度のNiメッキ膜を持つ被処理材（12）を用い、950℃で
0.5〜1hr加熱する以外は実施例１と同様にして、本発明
の一実施例による強固な表面部が多孔状である基材を得
ることができる。
度のNiメッキ膜を持つ被処理材（12）を用い、950℃で
0.5〜1hr加熱する以外は実施例１と同様にして、本発明
の一実施例による強固な表面部が多孔状である基材を得
ることができる。
実施例３ 実施例１において、コア材の銅粒子に10μｍ程度のNi
メッキ膜を持つ被処理材（12）を用いる他は実施例１と
同様にして、本発明の別の発明の一実施例による表面部
が多孔状である基材を得ることができる。第２図は、被
覆材（11）の膜厚を10μｍとした時の加熱により被覆処
理材相互間及び被覆処理材と基体間の接触部分とを融着
させた状態を示した断面図であり、加熱処理後も被覆材
（11）であるNiメッキ膜がコア材（10）の銅表面から消
失せず、メッキ膜がコア材（10）全面についたまま残
る。即ち、例えば耐食性が求められる環境下で表層部が
多孔状である基材を使用するとき、コア材（10）に安価
であるが耐食性性能があまり高くない鉄粉などを用い、
被覆材（11）として耐食性能に優れるNiメッキを行な
う。（ここでは伝熱基体に耐食性の優れる材料を使用し
た。） 実施例４ 第３図（ａ）および（ｂ）は本発明のさらに別の発明
の一実施例の一部を工程順に示す断面図であり、（ａ）
は線維状の被覆処理材を基体に積み重ねた状態を示し、
（ｂ）は被覆処理材を積み重ねた基体を加熱し、被覆処
理材相互間及び被覆処理材と基体間の接触部分とを融着
させた状態を示す。即ち、0.05〜0.4mmの線径を持つ銅
素線による繊維布（銅メッシュ）をコア材（10）として
使用し、これに蒸着またはメッキにより３μｍ程度の銀
皮膜の被覆材（11）を被覆して、被覆処理材（12）を得
る。一方、同様に銅板を基体とする伝熱基体（13）の表
面にもメッキなどの手段により２μｍ程度の銀の被覆材
（11）を被覆して被覆処理基材（14）を得る。この被覆
処理基材（14）の表面上に、繊維布からなる被覆処理材
（12）を適当な層（第３図は単層を示す。）重ね合わ
せ、不活性雰囲気炉中で1000℃で30分加熱処理を行な
う。加熱処理により、伝熱基体（13）表面の銀の被覆材
（11）が溶融し、被覆材（11）は繊維布からなる被覆処
理材（12）の表面張力により補充されるため、加熱処理
を終了するとより強固に被覆処理材（12）と被覆処理基
体（14）は融着する。なお、コア材（10）の繊維布の目
を被覆材（11）が埋めることなく、繊維布相互が接合さ
れ、かつ銅表面が露出するのは実施例１と同様である。
メッキ膜を持つ被処理材（12）を用いる他は実施例１と
同様にして、本発明の別の発明の一実施例による表面部
が多孔状である基材を得ることができる。第２図は、被
覆材（11）の膜厚を10μｍとした時の加熱により被覆処
理材相互間及び被覆処理材と基体間の接触部分とを融着
させた状態を示した断面図であり、加熱処理後も被覆材
（11）であるNiメッキ膜がコア材（10）の銅表面から消
失せず、メッキ膜がコア材（10）全面についたまま残
る。即ち、例えば耐食性が求められる環境下で表層部が
多孔状である基材を使用するとき、コア材（10）に安価
であるが耐食性性能があまり高くない鉄粉などを用い、
被覆材（11）として耐食性能に優れるNiメッキを行な
う。（ここでは伝熱基体に耐食性の優れる材料を使用し
た。） 実施例４ 第３図（ａ）および（ｂ）は本発明のさらに別の発明
の一実施例の一部を工程順に示す断面図であり、（ａ）
は線維状の被覆処理材を基体に積み重ねた状態を示し、
（ｂ）は被覆処理材を積み重ねた基体を加熱し、被覆処
理材相互間及び被覆処理材と基体間の接触部分とを融着
させた状態を示す。即ち、0.05〜0.4mmの線径を持つ銅
素線による繊維布（銅メッシュ）をコア材（10）として
使用し、これに蒸着またはメッキにより３μｍ程度の銀
皮膜の被覆材（11）を被覆して、被覆処理材（12）を得
る。一方、同様に銅板を基体とする伝熱基体（13）の表
面にもメッキなどの手段により２μｍ程度の銀の被覆材
（11）を被覆して被覆処理基材（14）を得る。この被覆
処理基材（14）の表面上に、繊維布からなる被覆処理材
（12）を適当な層（第３図は単層を示す。）重ね合わ
せ、不活性雰囲気炉中で1000℃で30分加熱処理を行な
う。加熱処理により、伝熱基体（13）表面の銀の被覆材
（11）が溶融し、被覆材（11）は繊維布からなる被覆処
理材（12）の表面張力により補充されるため、加熱処理
を終了するとより強固に被覆処理材（12）と被覆処理基
体（14）は融着する。なお、コア材（10）の繊維布の目
を被覆材（11）が埋めることなく、繊維布相互が接合さ
れ、かつ銅表面が露出するのは実施例１と同様である。
実施例５ 実施例１において、伝熱基体の代わりに上記実施例４
のようにして、被覆処理基体を用いた場合の、被覆処理
材の多数を被覆処理基体に積み重ねた状態を示す断面図
を第４図に示す。即ち、伝熱基体表面（13）に被覆材
（11）を施した被覆処理基体を用いれば、第４図に示し
たようにコア材（10）が前述の銅粒子の場合も被覆処理
材（12）と基体相互の接合強度が向上する。
のようにして、被覆処理基体を用いた場合の、被覆処理
材の多数を被覆処理基体に積み重ねた状態を示す断面図
を第４図に示す。即ち、伝熱基体表面（13）に被覆材
（11）を施した被覆処理基体を用いれば、第４図に示し
たようにコア材（10）が前述の銅粒子の場合も被覆処理
材（12）と基体相互の接合強度が向上する。
次に、被覆材（11）の一種であるNiメッキが果たす役
割について説明する。無電解Niメッキ処理によって得ら
れたメッキ層の成分は、ニッケルに融点降下元素である
りんを微量含んだ合金となり、これはろう（BNi−6 Ni:
89％,P:11％）に非常に近い組成であり、加熱処理によ
り融着された被覆処理材（12）相互及び伝熱基体（13）
と被覆処理材（12）間はろう付されたのとほぼ同様の接
合強度を有する。
割について説明する。無電解Niメッキ処理によって得ら
れたメッキ層の成分は、ニッケルに融点降下元素である
りんを微量含んだ合金となり、これはろう（BNi−6 Ni:
89％,P:11％）に非常に近い組成であり、加熱処理によ
り融着された被覆処理材（12）相互及び伝熱基体（13）
と被覆処理材（12）間はろう付されたのとほぼ同様の接
合強度を有する。
さらに、本発明により得られた基材の接合強度を、従
来法により得られたものと比較する。第５図（ａ）およ
び（ｂ）は各々本発明の接合方法おおび従来の接合方法
により接合された試験片を示す断面図である。まず、銅
材の試験片母材（30）の各端面に銅粉をコア材として使
用し、従来のメッキ液中で銅メッキを施し、2mmの厚さ
に多孔質層（31）を形成した試験片（33）と、同様に上
記実施例のようにして被覆材（11）の膜厚を1,5,10μｍ
と変化させて、多孔質層（３）を2mmの厚さに形成した
試験片（32）を得る。次に、この試験片を用いて引張試
験を行い結果を第６図に示す。第６図はメッキ膜厚（μ
ｍ）による接合強度（Kgf/mm2）変化を示す特性図であ
る。図において、（Ｘ）は本発明の接合方法により接合
された試験片の特性、（Ｙ）は従来の接合方法により接
合された試験片の特性図を示す。図から解るように、Ni
メッキの被覆材（11）により接合された多孔質層（３）
の接合強度は、従来の銅メッキで接合された多孔質層
（31）より20倍程度高い接合強度を示した。また、被覆
材（11）の膜厚も５μｍ以上では同じ接合強度になる。
来法により得られたものと比較する。第５図（ａ）およ
び（ｂ）は各々本発明の接合方法おおび従来の接合方法
により接合された試験片を示す断面図である。まず、銅
材の試験片母材（30）の各端面に銅粉をコア材として使
用し、従来のメッキ液中で銅メッキを施し、2mmの厚さ
に多孔質層（31）を形成した試験片（33）と、同様に上
記実施例のようにして被覆材（11）の膜厚を1,5,10μｍ
と変化させて、多孔質層（３）を2mmの厚さに形成した
試験片（32）を得る。次に、この試験片を用いて引張試
験を行い結果を第６図に示す。第６図はメッキ膜厚（μ
ｍ）による接合強度（Kgf/mm2）変化を示す特性図であ
る。図において、（Ｘ）は本発明の接合方法により接合
された試験片の特性、（Ｙ）は従来の接合方法により接
合された試験片の特性図を示す。図から解るように、Ni
メッキの被覆材（11）により接合された多孔質層（３）
の接合強度は、従来の銅メッキで接合された多孔質層
（31）より20倍程度高い接合強度を示した。また、被覆
材（11）の膜厚も５μｍ以上では同じ接合強度になる。
次に、本実施例においてコア材（10）への被覆材（1
1）の膜厚を3,10,50μｍと変えて加熱処理を行なった
時、被覆処理材（12）相互及び被覆処理材（12）と基体
（13）の接合状態について説明する。被覆材（11）の膜
厚が３μｍの時は、第１図（ｂ）に示したように熱伝導
率の低い被覆材（11）であるNiメッキ膜が消失し、熱伝
導率の大きくコア材（10）の銅表面が露出する。さらに
被覆材（11）の膜厚を50μｍとすれば、第７図に示すよ
に被覆処理材（12）相互の空洞部（５）を被覆材（11）
が加熱処理中に埋めてしまい加熱処理終了後、空洞部
（５）の少ない多孔質層（３）ができるこのため、本発
明の実施例による表面部が多孔状である基材を例えば沸
騰伝熱面として用いる場合、被覆材（11）の膜厚は50μ
ｍ以下であるのが望ましい。
1）の膜厚を3,10,50μｍと変えて加熱処理を行なった
時、被覆処理材（12）相互及び被覆処理材（12）と基体
（13）の接合状態について説明する。被覆材（11）の膜
厚が３μｍの時は、第１図（ｂ）に示したように熱伝導
率の低い被覆材（11）であるNiメッキ膜が消失し、熱伝
導率の大きくコア材（10）の銅表面が露出する。さらに
被覆材（11）の膜厚を50μｍとすれば、第７図に示すよ
に被覆処理材（12）相互の空洞部（５）を被覆材（11）
が加熱処理中に埋めてしまい加熱処理終了後、空洞部
（５）の少ない多孔質層（３）ができるこのため、本発
明の実施例による表面部が多孔状である基材を例えば沸
騰伝熱面として用いる場合、被覆材（11）の膜厚は50μ
ｍ以下であるのが望ましい。
なお、上記実施例ではコア材として粒子形状のものを
用いた場合（実施例1,2,3,5）および繊維布を用いた場
合（実施例４）を示したが、第８図に示したような線状
の繊維（本図では、ステンレス鋼の金属繊維）や線材な
どをコア材（10）として用いても接合できる。
用いた場合（実施例1,2,3,5）および繊維布を用いた場
合（実施例４）を示したが、第８図に示したような線状
の繊維（本図では、ステンレス鋼の金属繊維）や線材な
どをコア材（10）として用いても接合できる。
また、上記実施例では基体（13）の形状として板状の
ものを示したが、例えば第９図に示した２重管のような
曲面にも多孔質層（３）を形成することが可能である。
このような２重管を製作する手順としては、内管（35）
と外管（36）の間に前述のNiメッキなどの被覆材（11）
を銅粒子などのコア材（10）に被覆した被覆処理材（1
2）を充填し、内管および外管ごと前述と同様な加熱処
理を行なうことにおり多孔質層（３）を得る。これによ
り、高性能な熱伝達特性を持つ２重管を容易に得ること
ができる。
ものを示したが、例えば第９図に示した２重管のような
曲面にも多孔質層（３）を形成することが可能である。
このような２重管を製作する手順としては、内管（35）
と外管（36）の間に前述のNiメッキなどの被覆材（11）
を銅粒子などのコア材（10）に被覆した被覆処理材（1
2）を充填し、内管および外管ごと前述と同様な加熱処
理を行なうことにおり多孔質層（３）を得る。これによ
り、高性能な熱伝達特性を持つ２重管を容易に得ること
ができる。
さらに、上記実施例では表面部が多孔状である基材と
して、主に沸騰伝熱面の製造方法を示したが、その他の
用途として、第10図に示すような射室成形金型の冷却部
材（41）としての使用も可能である。これはモールド室
（37）内を高圧で流入する樹脂材（図示せず）の圧力に
よる変形に耐えるため、被覆処理材（12）を金型枠（3
8）との間に充填し、金型枠（38）ごと加熱処理を行な
うことにより冷却（配管）系を持った金型枠を安価に製
造できる。実使用（成形）時、温度制御用流路管（39）
から冷却または加熱するための温度制御用流体（40）を
流すことによる温度制御の応答性を高め、かつモールド
室（37）の樹脂材の充填圧力による変形を押さえること
ができる。このように、本発明の実施例による表面部が
多孔状である基材の適用製品は、高熱伝達を特徴とする
製品だけに限るものではない。
して、主に沸騰伝熱面の製造方法を示したが、その他の
用途として、第10図に示すような射室成形金型の冷却部
材（41）としての使用も可能である。これはモールド室
（37）内を高圧で流入する樹脂材（図示せず）の圧力に
よる変形に耐えるため、被覆処理材（12）を金型枠（3
8）との間に充填し、金型枠（38）ごと加熱処理を行な
うことにより冷却（配管）系を持った金型枠を安価に製
造できる。実使用（成形）時、温度制御用流路管（39）
から冷却または加熱するための温度制御用流体（40）を
流すことによる温度制御の応答性を高め、かつモールド
室（37）の樹脂材の充填圧力による変形を押さえること
ができる。このように、本発明の実施例による表面部が
多孔状である基材の適用製品は、高熱伝達を特徴とする
製品だけに限るものではない。
また、本発明に係わるコア材と基体の材料としては、
銅、鉄、ステンレス、ニッケルおよびベリリウム銅など
の金属、ガラスなどの無機物質並びにスチレンなどのポ
リマーなどが用いられる。
銅、鉄、ステンレス、ニッケルおよびベリリウム銅など
の金属、ガラスなどの無機物質並びにスチレンなどのポ
リマーなどが用いられる。
本発明に係わる被覆材としては、上記コア材および基
体の融点より低いことが必要で、例えばNiメッキおよび
銀メッキ等が用いられる。
体の融点より低いことが必要で、例えばNiメッキおよび
銀メッキ等が用いられる。
なお、参考として本発明の実施例に用いた接合方法に
よれば、第11図に示したような基体を用いずコア材（2
6）同士が接合された多孔質体（27）も製作が可能であ
る。
よれば、第11図に示したような基体を用いずコア材（2
6）同士が接合された多孔質体（27）も製作が可能であ
る。
［発明の効果］ 以上説明した通り、本発明はコア材にこれより融点の
低い被覆材を成膜して被覆処理材を得、この被覆処理材
の多数を融点が被覆材より高い基体に積み重ね、被覆処
理材を積み重ねた基体を被覆材の融点より高くコア材及
び基体の融点より低い温度で加熱し、被覆処理材相互間
及び被覆処理材と基体間の接触部分に被覆材を融解集合
させ、コア材表面の一部を露出させた後、被覆処理材相
互間及び被覆処理材と基体間の接触部分とを融着させる
ことにより、強固になり、曲げ加工が可能になるなど、
大量生産にも適し、さらにコア材の性質が効果的に利用
できる、表面部が多孔状である基材の製造方法を得るこ
とができる。
低い被覆材を成膜して被覆処理材を得、この被覆処理材
の多数を融点が被覆材より高い基体に積み重ね、被覆処
理材を積み重ねた基体を被覆材の融点より高くコア材及
び基体の融点より低い温度で加熱し、被覆処理材相互間
及び被覆処理材と基体間の接触部分に被覆材を融解集合
させ、コア材表面の一部を露出させた後、被覆処理材相
互間及び被覆処理材と基体間の接触部分とを融着させる
ことにより、強固になり、曲げ加工が可能になるなど、
大量生産にも適し、さらにコア材の性質が効果的に利用
できる、表面部が多孔状である基材の製造方法を得るこ
とができる。
本発明の別の発明は、コア材にこれより融点の低い被
覆材を成膜して被覆処理材を得、この被覆処理材の多数
を融点が被覆材より高い基体に積み重ね、被覆処理材を
積み重ねた基体を被覆材の融点より高くコア材及び基体
の融点より低い温度で加熱して、被覆処理材相互間及び
被覆処理材と基体間の接触部分に被覆材を融解集合さ
せ、コア材、基体の表面に被覆膜を残したまま融着させ
ることにより、上記発明と同様に大量生産にも適し、さ
らに被覆材の性質が効果的に利用できる、表面部が多孔
状である基材の製造方法を得ることができる。
覆材を成膜して被覆処理材を得、この被覆処理材の多数
を融点が被覆材より高い基体に積み重ね、被覆処理材を
積み重ねた基体を被覆材の融点より高くコア材及び基体
の融点より低い温度で加熱して、被覆処理材相互間及び
被覆処理材と基体間の接触部分に被覆材を融解集合さ
せ、コア材、基体の表面に被覆膜を残したまま融着させ
ることにより、上記発明と同様に大量生産にも適し、さ
らに被覆材の性質が効果的に利用できる、表面部が多孔
状である基材の製造方法を得ることができる。
上記発明において、融点が被覆材より高い基体に上記
被覆材と同種の被覆材を成膜した被覆処理基体と、上記
被覆処理材とを得、この被覆処理材の多数を被覆処理体
に積み重ね、被覆処理材を積み重ねた基体を被覆材の融
点より高く、コア材及び基体の融点より低い温度で加熱
し、被覆処理材相互及び被覆処理材と被覆処理基体間の
接触部分とを融着させることにより、さらに基体との結
合がより強固になる。また、上記発明において、被覆材
がNiメッキであることにより、コア材同士及びコア材と
基体間の結合が強固になる。
被覆材と同種の被覆材を成膜した被覆処理基体と、上記
被覆処理材とを得、この被覆処理材の多数を被覆処理体
に積み重ね、被覆処理材を積み重ねた基体を被覆材の融
点より高く、コア材及び基体の融点より低い温度で加熱
し、被覆処理材相互及び被覆処理材と被覆処理基体間の
接触部分とを融着させることにより、さらに基体との結
合がより強固になる。また、上記発明において、被覆材
がNiメッキであることにより、コア材同士及びコア材と
基体間の結合が強固になる。
第１図（ａ）および（ｂ）は各々本発明の別の発明の一
実施例の一部を工程順に示す断面図、第２図は本発明の
一実施例による表面部が多孔状である基材の断面図、第
３図（ａ）および（ｂ）は各々本発明の別の発明の一実
施例の一部を工程順に示す断面図、第４図は本発明の別
の発明の一実施例に係わる被覆処理材の多数の被覆処理
基体に積み重ねた状態を示す断面図、第５図（ａ）およ
び（ｂ）は各々本発明の接合方法および従来の接合方法
により接合された試験片を示す断面図、第６図は本発明
の接合方法および従来の接合方法により接合された試験
片の接合強度を比較する、メッキ膜厚（μｍ）による接
合強度（Kgf/mm2）変化を示す特性図、第７〜10図は本
発明の別の発明の実施例による表面部が多孔状である基
材の断面図、第11図は参考例の斜視図、第12図および13
図は従来の多孔質伝熱面の断面図である。 図において、（10）はコア材、（11）は被覆材、（12）
は被覆処理材、（13）は基体、（14）被覆処理基体であ
る。 なお、各図中同一符号は同一または相当部分を示す。
実施例の一部を工程順に示す断面図、第２図は本発明の
一実施例による表面部が多孔状である基材の断面図、第
３図（ａ）および（ｂ）は各々本発明の別の発明の一実
施例の一部を工程順に示す断面図、第４図は本発明の別
の発明の一実施例に係わる被覆処理材の多数の被覆処理
基体に積み重ねた状態を示す断面図、第５図（ａ）およ
び（ｂ）は各々本発明の接合方法および従来の接合方法
により接合された試験片を示す断面図、第６図は本発明
の接合方法および従来の接合方法により接合された試験
片の接合強度を比較する、メッキ膜厚（μｍ）による接
合強度（Kgf/mm2）変化を示す特性図、第７〜10図は本
発明の別の発明の実施例による表面部が多孔状である基
材の断面図、第11図は参考例の斜視図、第12図および13
図は従来の多孔質伝熱面の断面図である。 図において、（10）はコア材、（11）は被覆材、（12）
は被覆処理材、（13）は基体、（14）被覆処理基体であ
る。 なお、各図中同一符号は同一または相当部分を示す。
Claims (4)
- 【請求項１】コア材にこれより融点の低い被覆材を成膜
して被覆処理材を得、この被覆処理材の多数を融点が被
覆材より高い基体に積み重ね、被覆処理材を積み重ねた
基体を被覆材の融点より高くコア材及び基体の融点より
低い温度で加熱し、被覆処理材相互間及び被覆処理材と
基体間の接触部分に被覆材を融解集合させ、コア材表面
の一部を露出させた後、被覆処理材相互間及び被覆処理
材と基体間の接触部分とを融着させた表面部が多孔状で
ある基材の製造方法。 - 【請求項２】コア材にこれより融点の低い被覆材を成膜
して被覆処理材を得、この被覆処理材の多数を融点が被
覆材より高い基体に積み重ね、被覆処理材を積み重ねた
基体を被覆材の融点より高くコア材及び基体の融点より
低い温度で加熱して、被覆処理材相互間及び被覆処理材
と基体間の接触部分に被覆材を融解集合させ、コア材、
基体の表面に被覆膜を残したまま融着させた表面部が多
孔状である基材の製造方法。 - 【請求項３】請求項（１）または（２）において、融点
が被覆材より高い基体に上記被覆材と同種の被覆材を成
膜した被覆処理基体と、上記被覆処理材とを得、この被
覆処理材の多数を被覆処理基体に積み重ね、被覆処理材
を積み重ねた被覆処理基体を被覆材の融点より高く、コ
ア材及び基体の融点より低い温度で加熱し、被覆処理材
相互間及び被覆処理材と被覆処理基体間の接触部分とを
融着させた表面部が多孔状である基材の製造方法。 - 【請求項４】請求項（１）〜（３）のいずれかにおい
て、上記被覆材がNiメッキ膜である表面部が多孔状であ
る基材の製造方法。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2150772A JP2580843B2 (ja) | 1990-06-07 | 1990-06-07 | 表面部が多孔状である基材の製造方法 |
| KR1019910009216A KR940009338B1 (ko) | 1990-06-07 | 1991-06-04 | 표면부가 다공상인 기재의 제조방법 |
| GB9112104A GB2244719B (en) | 1990-06-07 | 1991-06-05 | Method of manufacturing an ebullition heat transfer surface |
| US07/711,090 US5196232A (en) | 1990-06-07 | 1991-06-06 | Manufacturing method of base heat transfer material with porous surface |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2150772A JP2580843B2 (ja) | 1990-06-07 | 1990-06-07 | 表面部が多孔状である基材の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0441067A JPH0441067A (ja) | 1992-02-12 |
| JP2580843B2 true JP2580843B2 (ja) | 1997-02-12 |
Family
ID=15504088
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2150772A Expired - Fee Related JP2580843B2 (ja) | 1990-06-07 | 1990-06-07 | 表面部が多孔状である基材の製造方法 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5196232A (ja) |
| JP (1) | JP2580843B2 (ja) |
| KR (1) | KR940009338B1 (ja) |
| GB (1) | GB2244719B (ja) |
Cited By (1)
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