JP3262058B2 - 銅多孔質層を有する銅素材の製造方法 - Google Patents
銅多孔質層を有する銅素材の製造方法Info
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は表面に金属からなる
多孔質層を形成した銅管などの銅素材の製造方法に関す
る。本発明による銅素材は、熱交換器用部材、大きな表
面積を要する各種装置の部品、触媒用担体などの各種の
用途に適用される。
多孔質層を形成した銅管などの銅素材の製造方法に関す
る。本発明による銅素材は、熱交換器用部材、大きな表
面積を要する各種装置の部品、触媒用担体などの各種の
用途に適用される。
【０００２】
【従来の技術】従来、金属素材の表面に金属からなる多
孔質層を形成する技術として、例えば次のものが知られ
ている。特開昭６０−１０３１８７号公報には、鋼管の
表面に、銅-錫-ビスマス合金の被膜を形成することを特
徴とする熱交換器用管の製造方法が開示されている。特
開昭６０−２５１３９０号公報には、銅管（エンペロー
プ）の内面に５００メッシュ程度の低融点ハンダ（接合
粉体）と、２００メッシュ以下の銅片からなる材料粉体
を入れ、銅管を周方向に回転させながら、これら粉体を
加熱溶着させることを特徴とするヒートパイプの製造方
法が開示されている。特開昭６０−２５５９８３号公報
には、金属製の熱伝達基体の表面に、磁場を利用して低
融点の金属を被覆した磁性粉を散布し、加熱して、該磁
性粉を熱伝達面に密着接着させることを特徴とする熱交
換体の製造方法が開示されている。特開昭６１−１６８
７９３号公報には、金属管の表面に、プラズマ溶射法に
よって銅粉を吹き付け、表面に微細な凹凸を形成した伝
熱管及びその製造方法が開示されている。特開昭６２−
２０６３８２号公報には、銅管などの金属製管体の内表
面に、電気鍍金により樹枝状または粒状の多孔質層を形
成したヒートパイプが開示されている。特開平２−１２
９４８８号公報には、銅−亜鉛合金製の管の内外表面を
脱亜鉛することにより、多数の微細な開孔面が形成され
た表面多孔質管が開示されている。特開平２−１７５８
８１号公報には金属管の内面に低融点金属粉末（Ｓｎ粉
末）と高融点金属粉末（Ｃｕ粉末）の混合層を形成し、
これを加熱して微小空孔を形成させる内面多孔質管の製
造方法が開示されている。特開平５−２１４５０４号公
報には、素材管の表面に金属粉を溶射して多孔質溶射層
を形成しながら金属線を素材管に巻き付け、溶射層形成
後に金属線を除去する伝熱管の製造方法が開示されてい
る。
孔質層を形成する技術として、例えば次のものが知られ
ている。特開昭６０−１０３１８７号公報には、鋼管の
表面に、銅-錫-ビスマス合金の被膜を形成することを特
徴とする熱交換器用管の製造方法が開示されている。特
開昭６０−２５１３９０号公報には、銅管（エンペロー
プ）の内面に５００メッシュ程度の低融点ハンダ（接合
粉体）と、２００メッシュ以下の銅片からなる材料粉体
を入れ、銅管を周方向に回転させながら、これら粉体を
加熱溶着させることを特徴とするヒートパイプの製造方
法が開示されている。特開昭６０−２５５９８３号公報
には、金属製の熱伝達基体の表面に、磁場を利用して低
融点の金属を被覆した磁性粉を散布し、加熱して、該磁
性粉を熱伝達面に密着接着させることを特徴とする熱交
換体の製造方法が開示されている。特開昭６１−１６８
７９３号公報には、金属管の表面に、プラズマ溶射法に
よって銅粉を吹き付け、表面に微細な凹凸を形成した伝
熱管及びその製造方法が開示されている。特開昭６２−
２０６３８２号公報には、銅管などの金属製管体の内表
面に、電気鍍金により樹枝状または粒状の多孔質層を形
成したヒートパイプが開示されている。特開平２−１２
９４８８号公報には、銅−亜鉛合金製の管の内外表面を
脱亜鉛することにより、多数の微細な開孔面が形成され
た表面多孔質管が開示されている。特開平２−１７５８
８１号公報には金属管の内面に低融点金属粉末（Ｓｎ粉
末）と高融点金属粉末（Ｃｕ粉末）の混合層を形成し、
これを加熱して微小空孔を形成させる内面多孔質管の製
造方法が開示されている。特開平５−２１４５０４号公
報には、素材管の表面に金属粉を溶射して多孔質溶射層
を形成しながら金属線を素材管に巻き付け、溶射層形成
後に金属線を除去する伝熱管の製造方法が開示されてい
る。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】上述した従来技術のう
ち、基体の表面に、ハンダやＳｎなどの低融点金属を用
いて、銅からなる多孔質層を形成する方法は、銅管など
の基体と、銅からなる多孔質層とがハンダやＳｎなどの
低融点金属を介して接合されているので、低融点金属の
部分で熱伝導が悪くなり、その結果基体−多孔質層間の
熱伝導損失が大きくなるという問題があった。さらに低
融点ハンダ等を使用すると、耐熱性や耐薬品性が悪くな
るという問題があった。また、基体の表面に、プラズマ
溶射などの溶射法、或いは電気鍍金によって銅の多孔質
層や微細な凹凸を設ける方法は、製造に手間がかかる問
題があった。
ち、基体の表面に、ハンダやＳｎなどの低融点金属を用
いて、銅からなる多孔質層を形成する方法は、銅管など
の基体と、銅からなる多孔質層とがハンダやＳｎなどの
低融点金属を介して接合されているので、低融点金属の
部分で熱伝導が悪くなり、その結果基体−多孔質層間の
熱伝導損失が大きくなるという問題があった。さらに低
融点ハンダ等を使用すると、耐熱性や耐薬品性が悪くな
るという問題があった。また、基体の表面に、プラズマ
溶射などの溶射法、或いは電気鍍金によって銅の多孔質
層や微細な凹凸を設ける方法は、製造に手間がかかる問
題があった。
【０００４】本発明は、各種形状の銅基体の表面に、銅
粉と基体表面及び銅粉同士が銅を介して接合された銅多
孔質層を有する熱交換効率に優れた銅素材を効率良く製
造し得る方法の提供を課題としている。
粉と基体表面及び銅粉同士が銅を介して接合された銅多
孔質層を有する熱交換効率に優れた銅素材を効率良く製
造し得る方法の提供を課題としている。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明の銅多孔質層を有
する銅素材の製造方法は、（ａ）銅又は銅合金からなる
基体の表面に銅粉を有機バインダーで仮接合して前処理
素材を作製する工程、（ｂ）前記前処理素材を酸化性雰
囲気下で加熱保持し、前記銅粉と基体表面及び銅粉同士
が、各々の表面に生じた酸化物によって架橋された構造
を有する酸化処理素材を形成する工程、（ｃ）前記酸化
処理素材を還元性雰囲気下で加熱保持し、前記基体表面
に、銅粉が該基体表面或いは他の銅粉に金属結合により
接合した銅多孔質層を形成する工程、の各工程を備えた
ことを特徴としている。
する銅素材の製造方法は、（ａ）銅又は銅合金からなる
基体の表面に銅粉を有機バインダーで仮接合して前処理
素材を作製する工程、（ｂ）前記前処理素材を酸化性雰
囲気下で加熱保持し、前記銅粉と基体表面及び銅粉同士
が、各々の表面に生じた酸化物によって架橋された構造
を有する酸化処理素材を形成する工程、（ｃ）前記酸化
処理素材を還元性雰囲気下で加熱保持し、前記基体表面
に、銅粉が該基体表面或いは他の銅粉に金属結合により
接合した銅多孔質層を形成する工程、の各工程を備えた
ことを特徴としている。
【０００６】
【発明の実施の形態】本発明では、基体表面に有機バイ
ンダーで銅粉を仮接合し、基体と銅粉の表面を一旦酸化
する。これによって基体−銅粉間及び銅粉−銅粉間が酸
化物で架橋（ブリッジ）された構造になる。その後、こ
の酸化処理素材を還元雰囲気で加熱する。これによっ
て、基体と銅粉の表面が還元されると共に、基体−銅粉
間及び銅粉−銅粉間の酸化物結合が金属結合となり、基
体の表面に少なくとも一層の銅多孔質層が形成される。
ンダーで銅粉を仮接合し、基体と銅粉の表面を一旦酸化
する。これによって基体−銅粉間及び銅粉−銅粉間が酸
化物で架橋（ブリッジ）された構造になる。その後、こ
の酸化処理素材を還元雰囲気で加熱する。これによっ
て、基体と銅粉の表面が還元されると共に、基体−銅粉
間及び銅粉−銅粉間の酸化物結合が金属結合となり、基
体の表面に少なくとも一層の銅多孔質層が形成される。
【０００７】粒径が０．１ｍｍ以上の粗い銅粉は、単に
不活性雰囲気或いは還元性雰囲気中で加熱しても、焼結
し難い。そこで本発明では、銅管等の銅基体の表面に銅
粉を付着し、酸化・還元の２段階焼結によって銅粉を基
体表面に焼結（焼着）している。酸化工程で全ての銅を
酸化させると、銅基体自体が破損してしまうので、銅基
体および銅粉の表面のみを酸化させている。また、一旦
高温酸化した状態で降温すると、ＣｕとＣｕ酸化物の熱
膨張係数の差によって、基体表面から銅粉及び表面酸化
物が剥がれ落ちてしまう。そこで本発明においては、酸
化後に、高温に保持したまま還元することが望ましい。
不活性雰囲気或いは還元性雰囲気中で加熱しても、焼結
し難い。そこで本発明では、銅管等の銅基体の表面に銅
粉を付着し、酸化・還元の２段階焼結によって銅粉を基
体表面に焼結（焼着）している。酸化工程で全ての銅を
酸化させると、銅基体自体が破損してしまうので、銅基
体および銅粉の表面のみを酸化させている。また、一旦
高温酸化した状態で降温すると、ＣｕとＣｕ酸化物の熱
膨張係数の差によって、基体表面から銅粉及び表面酸化
物が剥がれ落ちてしまう。そこで本発明においては、酸
化後に、高温に保持したまま還元することが望ましい。
【０００８】本発明において、基体としては、銅又は銅
合金で形成された各種の形状、大きさのものを用いるこ
とができる。好ましい材質は、純銅（Ｃｕ）、Ｃｕ-Ｐ
合金（リン青銅）、Ｃｕ-Ｂｅ合金（ベリリウム青
銅）、Ｃｕ-Ｓｎ合金（青銅）、Ｃｕ-Ａｌ合金、Ｃｕ-
Ｓｉ合金、Ｃｕ-Ｎｉ合金、或いは銅を主体として２種
以上の元素を添加した合金などである。なお、基体とし
ては、少なくとも表面部分が銅又は銅合金で形成されて
いれば良く、上述した銅又は銅合金からなる一体物の
他、ガラスやセラミックスからなる基体の表面を銅又は
銅合金によって被覆した材料を用いても良い。また、基
体の形状は限定されることなく、例えば板状、ブロック
状、管状、棒状、線状、リング状、コイル状、球状など
であり、板と棒を組み合わせた構造体、ハニカム構造
体、織物状構造体、多孔板などの加工材や構造体、複雑
形状のダイキャストなどの種々の形状や大きさの銅基体
に適用し得る。
合金で形成された各種の形状、大きさのものを用いるこ
とができる。好ましい材質は、純銅（Ｃｕ）、Ｃｕ-Ｐ
合金（リン青銅）、Ｃｕ-Ｂｅ合金（ベリリウム青
銅）、Ｃｕ-Ｓｎ合金（青銅）、Ｃｕ-Ａｌ合金、Ｃｕ-
Ｓｉ合金、Ｃｕ-Ｎｉ合金、或いは銅を主体として２種
以上の元素を添加した合金などである。なお、基体とし
ては、少なくとも表面部分が銅又は銅合金で形成されて
いれば良く、上述した銅又は銅合金からなる一体物の
他、ガラスやセラミックスからなる基体の表面を銅又は
銅合金によって被覆した材料を用いても良い。また、基
体の形状は限定されることなく、例えば板状、ブロック
状、管状、棒状、線状、リング状、コイル状、球状など
であり、板と棒を組み合わせた構造体、ハニカム構造
体、織物状構造体、多孔板などの加工材や構造体、複雑
形状のダイキャストなどの種々の形状や大きさの銅基体
に適用し得る。
【０００９】このような基体の表面に、本発明方法によ
って銅からなる多孔質層を形成する工程を、図１ないし
図３を参照し説明する。本発明では、まず、多孔質層を
形成するべき基体１の表面に、銅粉３を有機バインダー
２で仮接合し、図１に示す前処理素材１１を作製する
（ａ）工程を行う。この有機バインダーとしては、以後
の酸化性雰囲気下で基体を加熱保持する工程で容易に無
くなり、その跡に余分な灰分や炭素が残留することのな
い材料が好ましく、例えばグリセリン、油（鉱物油、動
植物性油脂）、アクリル樹脂系やセルロース樹脂系など
の有機系粘着剤、などである。簡便には、市販のスプレ
ー式アクリル樹脂粘着剤を用い、基体表面の所望部位に
スプレー塗布しても良い。
って銅からなる多孔質層を形成する工程を、図１ないし
図３を参照し説明する。本発明では、まず、多孔質層を
形成するべき基体１の表面に、銅粉３を有機バインダー
２で仮接合し、図１に示す前処理素材１１を作製する
（ａ）工程を行う。この有機バインダーとしては、以後
の酸化性雰囲気下で基体を加熱保持する工程で容易に無
くなり、その跡に余分な灰分や炭素が残留することのな
い材料が好ましく、例えばグリセリン、油（鉱物油、動
植物性油脂）、アクリル樹脂系やセルロース樹脂系など
の有機系粘着剤、などである。簡便には、市販のスプレ
ー式アクリル樹脂粘着剤を用い、基体表面の所望部位に
スプレー塗布しても良い。
【００１０】また本発明において使用する銅粉３として
は、基体１と同じく純銅および銅を主体とした銅合金を
用いることができ、特に純銅からなるものが望ましい。
また、銅粉の粒径は、製造するべき銅多孔質層に求めら
れる機能、すなわち熱交換効率の向上や表面積の増大な
どが達成でき、しかも形成された銅多孔質層が十分な機
械強度となるように適宜選択して良く、通常は平均粒径
が０．０５〜５ｍｍ、好ましくは０．１〜２ｍｍ程度の
ものが望ましい。さらに、基体１表面に銅粉３を緻密に
配列するために、銅粉３の粒径をなるべく均一にしてお
くことが望ましい。銅粉３を基体１表面に撒くための方
法は限定されず、銅粉３を少量ずつ基体１表面に落下さ
せる方法や、管状の基体１に所定量の銅粉を入れ、管を
回して銅粉を移動させながら管内面に銅粉を固着させる
方法などを採用して良い。また、基体１表面に仮接合し
た銅粉３に再度有機バインダーを塗布し、銅粉３を撒い
て多層構造としても良い。
は、基体１と同じく純銅および銅を主体とした銅合金を
用いることができ、特に純銅からなるものが望ましい。
また、銅粉の粒径は、製造するべき銅多孔質層に求めら
れる機能、すなわち熱交換効率の向上や表面積の増大な
どが達成でき、しかも形成された銅多孔質層が十分な機
械強度となるように適宜選択して良く、通常は平均粒径
が０．０５〜５ｍｍ、好ましくは０．１〜２ｍｍ程度の
ものが望ましい。さらに、基体１表面に銅粉３を緻密に
配列するために、銅粉３の粒径をなるべく均一にしてお
くことが望ましい。銅粉３を基体１表面に撒くための方
法は限定されず、銅粉３を少量ずつ基体１表面に落下さ
せる方法や、管状の基体１に所定量の銅粉を入れ、管を
回して銅粉を移動させながら管内面に銅粉を固着させる
方法などを採用して良い。また、基体１表面に仮接合し
た銅粉３に再度有機バインダーを塗布し、銅粉３を撒い
て多層構造としても良い。
【００１１】次に、基体１の表面に銅粉３を仮接合した
前処理素材１１を、雰囲気加熱炉等に入れ、酸化性雰囲
気下、好ましくは空気中、４００〜７００℃で加熱保持
し、図２に示すように銅粉３と基体１表面、及び銅粉３
同士が、各々の表面に生じた酸化物４によって架橋され
た構造を有する酸化処理素材１２を形成する（ｂ）工程
を実施する。この酸化性雰囲気下での加熱温度が４００
℃未満であると、銅粉３表面と基体１表面の酸化物の生
成量が少なくなり、基体１と銅粉３の結合力が弱くなっ
てしまう。また、加熱温度が７００℃を超えると、銅ま
たは銅合金からなる基体１が軟化して、変形したり強度
が減少する場合がある。酸化性雰囲気下で前処理素材１
１を加熱保持する時間は、上述した通り基体１表面と銅
粉３とが酸化物による架橋構造で十分に接合した構造が
得られれば、特に限定されないが、通常は１０分〜３時
間程度、好ましくは１５分〜１時間程度とする。この
（ｂ）工程で使用する酸化性ガスとしては、上記空気以
外にも、純酸素ガス、窒素ガスや炭酸ガスで薄めた酸素
ガス、一酸化二窒素ガスなどが使用可能である。なお、
管状の基体１の外面に銅多孔質層５を形成する場合、管
中に窒素ガス等の不活性ガスを流してパージしながら外
面の酸化を実施すれば、管内面の酸化を防ぐことができ
る。
前処理素材１１を、雰囲気加熱炉等に入れ、酸化性雰囲
気下、好ましくは空気中、４００〜７００℃で加熱保持
し、図２に示すように銅粉３と基体１表面、及び銅粉３
同士が、各々の表面に生じた酸化物４によって架橋され
た構造を有する酸化処理素材１２を形成する（ｂ）工程
を実施する。この酸化性雰囲気下での加熱温度が４００
℃未満であると、銅粉３表面と基体１表面の酸化物の生
成量が少なくなり、基体１と銅粉３の結合力が弱くなっ
てしまう。また、加熱温度が７００℃を超えると、銅ま
たは銅合金からなる基体１が軟化して、変形したり強度
が減少する場合がある。酸化性雰囲気下で前処理素材１
１を加熱保持する時間は、上述した通り基体１表面と銅
粉３とが酸化物による架橋構造で十分に接合した構造が
得られれば、特に限定されないが、通常は１０分〜３時
間程度、好ましくは１５分〜１時間程度とする。この
（ｂ）工程で使用する酸化性ガスとしては、上記空気以
外にも、純酸素ガス、窒素ガスや炭酸ガスで薄めた酸素
ガス、一酸化二窒素ガスなどが使用可能である。なお、
管状の基体１の外面に銅多孔質層５を形成する場合、管
中に窒素ガス等の不活性ガスを流してパージしながら外
面の酸化を実施すれば、管内面の酸化を防ぐことができ
る。
【００１２】次に、酸化処理素材１２の周囲を還元性雰
囲気として加熱保持し、銅粉３が基体１表面、及び他の
銅粉３に金属結合により接合した銅多孔質層５を形成
し、図３に示す銅素材１３とする（ｃ）工程を実施す
る。ここで、酸化性雰囲気下での加熱工程の後、酸化処
理素材１２を入れた雰囲気加熱炉内に直ちに水素ガスな
どの還元ガスを導入すると燃焼する場合がある。それを
防ぐために、上記（ｂ）工程の後、酸化処理素材１２の
温度を維持したまま、或いは（ｃ）工程の処理温度に移
行させながら、酸化処理素材１２の周囲を不活性ガス雰
囲気で置換し、その後、還元性雰囲気に置換して前記
（ｃ）工程を実施することが望ましい。基体１の温度を
変えることなく、酸化性雰囲気から還元性雰囲気に変更
することで、銅と銅酸化物の熱膨張係数の差によって銅
酸化物４及び銅粉３が剥離する不都合を防ぐことができ
る。ここで使用する不活性ガスとしては、窒素ガス、ア
ルゴンガス、ヘリウムガス、炭酸ガス等が用いられ、好
ましくは窒素ガスが用いられる。また、還元性雰囲気を
形成するための還元ガスとしては、水素ガス、窒素ガス
で希釈した水素ガス、一酸化炭素ガス、ブタン分解ガ
ス、水性ガス、発生炉ガスなどの一酸化炭素含有ガスが
使用可能であり、特に水素ガス、窒素ガスで希釈した水
素ガスが好適である。
囲気として加熱保持し、銅粉３が基体１表面、及び他の
銅粉３に金属結合により接合した銅多孔質層５を形成
し、図３に示す銅素材１３とする（ｃ）工程を実施す
る。ここで、酸化性雰囲気下での加熱工程の後、酸化処
理素材１２を入れた雰囲気加熱炉内に直ちに水素ガスな
どの還元ガスを導入すると燃焼する場合がある。それを
防ぐために、上記（ｂ）工程の後、酸化処理素材１２の
温度を維持したまま、或いは（ｃ）工程の処理温度に移
行させながら、酸化処理素材１２の周囲を不活性ガス雰
囲気で置換し、その後、還元性雰囲気に置換して前記
（ｃ）工程を実施することが望ましい。基体１の温度を
変えることなく、酸化性雰囲気から還元性雰囲気に変更
することで、銅と銅酸化物の熱膨張係数の差によって銅
酸化物４及び銅粉３が剥離する不都合を防ぐことができ
る。ここで使用する不活性ガスとしては、窒素ガス、ア
ルゴンガス、ヘリウムガス、炭酸ガス等が用いられ、好
ましくは窒素ガスが用いられる。また、還元性雰囲気を
形成するための還元ガスとしては、水素ガス、窒素ガス
で希釈した水素ガス、一酸化炭素ガス、ブタン分解ガ
ス、水性ガス、発生炉ガスなどの一酸化炭素含有ガスが
使用可能であり、特に水素ガス、窒素ガスで希釈した水
素ガスが好適である。
【００１３】酸化処理素材１２を還元性雰囲気下で加熱
する際の加熱温度は、３００〜７００℃、好ましくは４
００〜６００℃程度とする。加熱温度が３００℃未満で
あると、還元が十分でなくなり、銅酸化物が残ったり、
（ｂ）工程との温度差が大きくなって銅粉３や酸化物が
剥離し易くなる。加熱温度が７００℃を超えると銅また
は銅合金からなる基体１が軟化して、変形したり強度が
減少する場合がある。還元性雰囲気下で酸化処理素材１
２を加熱保持する時間は、上述した通り銅粉３が基体１
表面、及び他の銅粉３に金属結合により固着した銅多孔
質層５を形成できれば特に限定されないが、通常は１０
分〜３時間程度、好ましくは１５分〜１時間程度とす
る。
する際の加熱温度は、３００〜７００℃、好ましくは４
００〜６００℃程度とする。加熱温度が３００℃未満で
あると、還元が十分でなくなり、銅酸化物が残ったり、
（ｂ）工程との温度差が大きくなって銅粉３や酸化物が
剥離し易くなる。加熱温度が７００℃を超えると銅また
は銅合金からなる基体１が軟化して、変形したり強度が
減少する場合がある。還元性雰囲気下で酸化処理素材１
２を加熱保持する時間は、上述した通り銅粉３が基体１
表面、及び他の銅粉３に金属結合により固着した銅多孔
質層５を形成できれば特に限定されないが、通常は１０
分〜３時間程度、好ましくは１５分〜１時間程度とす
る。
【００１４】以上の（ａ）〜（ｃ）工程を順次実施し、
還元雰囲気下で放冷して炉内から取り出すことによっ
て、銅または銅合金からなる基体１の表面に、１〜３層
の銅多孔質層５が形成された銅素材１３が得られる。得
られた銅素材１３は、銅多孔質層５が金属結合によって
基体１に固着したものなので、低融点金属を介して基体
１表面に多孔質層を形成したものに比べ、銅多孔質層５
と基体１との間の熱伝導を向上することができる。ま
た、基体１表面に粘着剤２で銅粉３を固着した後、雰囲
気加熱炉にて酸化性雰囲気下で加熱し、続いて還元性雰
囲気下で加熱保持することによって基体１表面に銅を介
して強固に接合された銅多孔質層５を形成することがで
き、簡単な製造設備で且つ短時間で銅多孔質層を有する
銅素材１３を製造することができる。従って本発明によ
れば、熱交換効率に優れた銅素材１３を効率良く製造す
ることができる。また本発明によれば、各種の形状の基
体１の表面に銅多孔質層５を形成できるので、従来の溶
射法や電気鍍金では形成困難だった複雑形状の部材表面
への銅多孔質層５の形成が可能となる。
還元雰囲気下で放冷して炉内から取り出すことによっ
て、銅または銅合金からなる基体１の表面に、１〜３層
の銅多孔質層５が形成された銅素材１３が得られる。得
られた銅素材１３は、銅多孔質層５が金属結合によって
基体１に固着したものなので、低融点金属を介して基体
１表面に多孔質層を形成したものに比べ、銅多孔質層５
と基体１との間の熱伝導を向上することができる。ま
た、基体１表面に粘着剤２で銅粉３を固着した後、雰囲
気加熱炉にて酸化性雰囲気下で加熱し、続いて還元性雰
囲気下で加熱保持することによって基体１表面に銅を介
して強固に接合された銅多孔質層５を形成することがで
き、簡単な製造設備で且つ短時間で銅多孔質層を有する
銅素材１３を製造することができる。従って本発明によ
れば、熱交換効率に優れた銅素材１３を効率良く製造す
ることができる。また本発明によれば、各種の形状の基
体１の表面に銅多孔質層５を形成できるので、従来の溶
射法や電気鍍金では形成困難だった複雑形状の部材表面
への銅多孔質層５の形成が可能となる。
【００１５】なお、基体１表面への銅多孔質層５の形成
部位は限定されず、基体１の全面でも表面の一部でも良
い。さらに、銅多孔質層５を複数本の帯状とし、基体表
面に直線状、曲線状、スパイラル状、Ｓ字状、Ｗ字状に
形成したり、或いは銅多孔質層５をドット状、単棒状、
＜字状などの各種記号や波状などの模様に形成しても良
い。このように銅多孔質層５形成部位と非形成部位を組
み合わせた配置とすることによって、銅素材表面に沿っ
て流れる流体にある種の乱流を生じさせ、熱交換効率を
一層高めることも可能である。
部位は限定されず、基体１の全面でも表面の一部でも良
い。さらに、銅多孔質層５を複数本の帯状とし、基体表
面に直線状、曲線状、スパイラル状、Ｓ字状、Ｗ字状に
形成したり、或いは銅多孔質層５をドット状、単棒状、
＜字状などの各種記号や波状などの模様に形成しても良
い。このように銅多孔質層５形成部位と非形成部位を組
み合わせた配置とすることによって、銅素材表面に沿っ
て流れる流体にある種の乱流を生じさせ、熱交換効率を
一層高めることも可能である。
【００１６】
【実施例】以下、本発明に係る実施例を記すが、下記の
実施例はあくまでも例示に過ぎず、本発明はかかる実施
例の記載に限定されるものではない。 （実施例１：ブロック状銅素材の製造）本発明方法に従
って、ブロック状銅素材の製造を実施した。５０×５０
×２００ｍｍの直方体形状の純銅からなるブロック（基
体）と、平均粒径０．８ｍｍの純銅粉、および市販のア
クリル樹脂含有スプレー（有機バインダー）を用意し
た。前記ブロックの外表面にアクリル樹脂をスプレー塗
布した後、前記純銅粉をブロックにふりかけて、前処理
素材とした。次いで、前記前処理素材を電気炉に入れ、
空気中、温度５００℃で３０分間加熱保持した後、電気
炉内の温度を一定に保持したまま炉内雰囲気をＮ2雰囲
気に置換し、さらにＨ2雰囲気に置換し、温度５００℃
で３０分間加熱保持した。その結果、ブロックの表面に
１〜３層の純銅粉が焼着して銅多孔質層が形成されたブ
ロック状銅素材が得られた。
実施例はあくまでも例示に過ぎず、本発明はかかる実施
例の記載に限定されるものではない。 （実施例１：ブロック状銅素材の製造）本発明方法に従
って、ブロック状銅素材の製造を実施した。５０×５０
×２００ｍｍの直方体形状の純銅からなるブロック（基
体）と、平均粒径０．８ｍｍの純銅粉、および市販のア
クリル樹脂含有スプレー（有機バインダー）を用意し
た。前記ブロックの外表面にアクリル樹脂をスプレー塗
布した後、前記純銅粉をブロックにふりかけて、前処理
素材とした。次いで、前記前処理素材を電気炉に入れ、
空気中、温度５００℃で３０分間加熱保持した後、電気
炉内の温度を一定に保持したまま炉内雰囲気をＮ2雰囲
気に置換し、さらにＨ2雰囲気に置換し、温度５００℃
で３０分間加熱保持した。その結果、ブロックの表面に
１〜３層の純銅粉が焼着して銅多孔質層が形成されたブ
ロック状銅素材が得られた。
【００１７】
【発明の効果】本発明による銅素材の製造方法は、銅又
は銅合金からなる基体の表面に、有機バインダーを用い
て銅粉を仮接合し、これを酸化性雰囲気下で加熱保持す
る工程と、続いて還元性雰囲気下で加熱保持する工程を
行って、銅多孔質層が金属結合によって基体に固着した
銅素材を製造するものなので、低融点金属を介して基体
表面に多孔質層を形成したものに比べ、銅多孔質層と基
体との間の熱伝導を向上することができる。また、基体
表面に銅を介して強固に接合された銅多孔質層を形成す
ることができ、簡単な製造設備で且つ短時間で銅多孔質
層を有する銅素材を製造することができる。従って本発
明によれば、熱交換効率に優れた銅素材を効率良く製造
することができる。また本発明によれば、各種の形状の
基体の表面に銅多孔質層を形成できるので、従来の溶射
法や電気鍍金では形成困難だった複雑形状の部材表面へ
の銅多孔質層の形成が可能となる。
は銅合金からなる基体の表面に、有機バインダーを用い
て銅粉を仮接合し、これを酸化性雰囲気下で加熱保持す
る工程と、続いて還元性雰囲気下で加熱保持する工程を
行って、銅多孔質層が金属結合によって基体に固着した
銅素材を製造するものなので、低融点金属を介して基体
表面に多孔質層を形成したものに比べ、銅多孔質層と基
体との間の熱伝導を向上することができる。また、基体
表面に銅を介して強固に接合された銅多孔質層を形成す
ることができ、簡単な製造設備で且つ短時間で銅多孔質
層を有する銅素材を製造することができる。従って本発
明によれば、熱交換効率に優れた銅素材を効率良く製造
することができる。また本発明によれば、各種の形状の
基体の表面に銅多孔質層を形成できるので、従来の溶射
法や電気鍍金では形成困難だった複雑形状の部材表面へ
の銅多孔質層の形成が可能となる。
【図１】 本発明による銅多孔質層を有する銅素材の製
造方法の一例を説明するもので、基体表面に銅粉を仮接
合する（ａ）工程を示す拡大断面図。
造方法の一例を説明するもので、基体表面に銅粉を仮接
合する（ａ）工程を示す拡大断面図。
【図２】 同じく酸化処理素材を形成する工程（ｂ）を
示す拡大断面図。
示す拡大断面図。
【図３】 同じく銅多孔質層を有する銅素材を形成する
（ｃ）工程を示す拡大断面図。
（ｃ）工程を示す拡大断面図。
１ 基体 ２ 有機バインダー ３ 銅粉 ４ 酸化物 ５ 銅多孔質層 １１ 前処理素材 １２ 酸化処理素材 １３ 銅素材
フロントページの続き (56)参考文献 特開 平８−270639（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) C23C 24/08 B21D 53/06 F28F 1/12 B22F 1/02
Claims (1)
- 【請求項１】 （ａ）銅又は銅合金からなる基体の表面
に銅粉を有機バインダーで仮接合して前処理素材を作製
する工程、 （ｂ）前記前処理素材を酸化性雰囲気下で加熱保持し、
前記銅粉と基体表面及び銅粉同士が、各々の表面に生じ
た酸化物によって架橋された構造を有する酸化処理素材
を形成する工程、 （ｃ）前記酸化処理素材を還元性雰囲気下で加熱保持
し、前記基体表面に、銅粉が該基体表面或いは他の銅粉
に金属結合により接合した銅多孔質層を形成する工程、
の各工程を備えたことを特徴とする銅多孔質層を有する
銅素材の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP02002398A JP3262058B2 (ja) | 1998-01-30 | 1998-01-30 | 銅多孔質層を有する銅素材の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP02002398A JP3262058B2 (ja) | 1998-01-30 | 1998-01-30 | 銅多孔質層を有する銅素材の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11217679A JPH11217679A (ja) | 1999-08-10 |
| JP3262058B2 true JP3262058B2 (ja) | 2002-03-04 |
Family
ID=12015500
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP02002398A Expired - Lifetime JP3262058B2 (ja) | 1998-01-30 | 1998-01-30 | 銅多孔質層を有する銅素材の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3262058B2 (ja) |
-
1998
- 1998-01-30 JP JP02002398A patent/JP3262058B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH11217679A (ja) | 1999-08-10 |
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