JP3497461B2 - 多孔性金属の製造方法 - Google Patents
多孔性金属の製造方法Info
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- B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
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- B22F3/1121—Making porous workpieces or articles by using decomposable, meltable or sublimatable fillers
- B22F3/1134—Inorganic fillers
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
- B22F3/00—Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the manner of compacting or sintering; Apparatus specially adapted therefor ; Presses and furnaces
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- B22F3/1208—Containers or coating used therefor
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- Mechanical Engineering (AREA)
- Powder Metallurgy (AREA)
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は多孔性金属の製造方
法に関するものであって、より詳しくはフイルター、吸
音板および熱交換器のライン材料等として利用し得る60
〜95％の連続気孔を含有する多孔性金属を金属粉末を利
用した単純な工程で製造できる方法に関するものであ
る。
法に関するものであって、より詳しくはフイルター、吸
音板および熱交換器のライン材料等として利用し得る60
〜95％の連続気孔を含有する多孔性金属を金属粉末を利
用した単純な工程で製造できる方法に関するものであ
る。
【０００２】
【従来の技術】多孔性金属は主にステンレス鋼、銅合金
およびアルミニウム合金を対象として材料内部に連続気
孔を形成させた材料である。多孔性金属は連続気孔のサ
イズを調節してプラスチック成形フイルター、空気フイ
ルターおよびオイル浄化用フイルター等に利用される一
方、気孔内における音の振動減衰現象を利用して吸音材
料としても脚光を受けている。特に既存に多量に利用し
てきた石綿やガラス繊維吸音材が強力な発癌物質である
と判明されるに従ってこれらを多孔性金属に代替しよう
とする努力が継続されている。フイルターの吸音材以外
にも多孔性金属は熱交換器やラジエーターのライン材料
としても利用されることができる。これは広い比表面積
と共に高い熱伝導度を要求するライン材料としての特性
を多孔性金属が充足させ得るからである。
およびアルミニウム合金を対象として材料内部に連続気
孔を形成させた材料である。多孔性金属は連続気孔のサ
イズを調節してプラスチック成形フイルター、空気フイ
ルターおよびオイル浄化用フイルター等に利用される一
方、気孔内における音の振動減衰現象を利用して吸音材
料としても脚光を受けている。特に既存に多量に利用し
てきた石綿やガラス繊維吸音材が強力な発癌物質である
と判明されるに従ってこれらを多孔性金属に代替しよう
とする努力が継続されている。フイルターの吸音材以外
にも多孔性金属は熱交換器やラジエーターのライン材料
としても利用されることができる。これは広い比表面積
と共に高い熱伝導度を要求するライン材料としての特性
を多孔性金属が充足させ得るからである。
【０００３】以上のような用途に多孔性金属が適切に利
用されるためには第一に、材料内の気孔が連続的に続い
ていなければならなし、第二に、60％以上の気孔率を有
していなければならないとともに第三に、適当な機械的
強度を維持しなければならない。このような要求を満足
できる多孔性金属の製造方法として、今まで開発された
技術を列挙すれば、 金属粉末を低密度に焼結する方法。 溶融金属を発泡剤で発泡させる方法。 塩化ナトリウムのプリフオーム(preform)に溶融金属
を加圧鋳造する方法、および ポリウレタンフオーム(form)に石膏スラリーを注入
しポリウレタンを熱分解させて石膏鋳型を製作した後、
溶融金属を真空吸入させる方法などがある。
用されるためには第一に、材料内の気孔が連続的に続い
ていなければならなし、第二に、60％以上の気孔率を有
していなければならないとともに第三に、適当な機械的
強度を維持しなければならない。このような要求を満足
できる多孔性金属の製造方法として、今まで開発された
技術を列挙すれば、 金属粉末を低密度に焼結する方法。 溶融金属を発泡剤で発泡させる方法。 塩化ナトリウムのプリフオーム(preform)に溶融金属
を加圧鋳造する方法、および ポリウレタンフオーム(form)に石膏スラリーを注入
しポリウレタンを熱分解させて石膏鋳型を製作した後、
溶融金属を真空吸入させる方法などがある。
【０００４】以上のような方法の中で、方法は、工程
が単純で気孔の連続性が優れているという長所があるの
で現在までは最も広く利用されているにも拘わらず、気
孔率を60%以上に向上させることが難しいという短所と
共に、アルミニウム合金には適用することが困難である
という問題点を有している。
が単純で気孔の連続性が優れているという長所があるの
で現在までは最も広く利用されているにも拘わらず、気
孔率を60%以上に向上させることが難しいという短所と
共に、アルミニウム合金には適用することが困難である
という問題点を有している。
【０００５】方法は、単純な工程にも拘わらず高価の
発泡剤を使用しなければならないという短所を有してい
る。そして、方法は、塩化ナトリウムを予め適当な気
孔を有するように成形したあと、該気孔内に溶融金属を
加圧浸透させた後、塩化ナトリウムを水に溶出させて除
去する方法である。しかし、殆どの金属は塩化ナトリウ
ムと親和性が極めて低いため高圧鋳造機を利用した相当
な加圧にも拘わらず1mm以下の気孔には溶融金属が殆ど
浸透されず、溶融金属の浸透程度も表面と内部との間に
相当な差異を見せるようになる。従って、この方法は気
孔サイズが数mm以上の粗い多孔性金属を製造するのに局
限される。
発泡剤を使用しなければならないという短所を有してい
る。そして、方法は、塩化ナトリウムを予め適当な気
孔を有するように成形したあと、該気孔内に溶融金属を
加圧浸透させた後、塩化ナトリウムを水に溶出させて除
去する方法である。しかし、殆どの金属は塩化ナトリウ
ムと親和性が極めて低いため高圧鋳造機を利用した相当
な加圧にも拘わらず1mm以下の気孔には溶融金属が殆ど
浸透されず、溶融金属の浸透程度も表面と内部との間に
相当な差異を見せるようになる。従って、この方法は気
孔サイズが数mm以上の粗い多孔性金属を製造するのに局
限される。
【０００６】方法は、精密鋳造法を応用したものであ
って、気孔率が90%以上であり、金属が三次元的な網状
構造をしているという独得な特徴を有しているのでフイ
ルター材料として適合である。しかしながら、工程が複
雑であるので価格が高く、内部の網状構造の金属が小さ
い比表面積を有するため大きな比表面積を要求する吸音
材や熱交換器のライン材料として利用するのは困難であ
る。
って、気孔率が90%以上であり、金属が三次元的な網状
構造をしているという独得な特徴を有しているのでフイ
ルター材料として適合である。しかしながら、工程が複
雑であるので価格が高く、内部の網状構造の金属が小さ
い比表面積を有するため大きな比表面積を要求する吸音
材や熱交換器のライン材料として利用するのは困難であ
る。
【０００７】以上のように多孔性金属を製造する既存の
方法等は低い気孔率、複雑な工程に伴う高い製造費用ま
たは小さい比表面積等の問題点を有している。
方法等は低い気孔率、複雑な工程に伴う高い製造費用ま
たは小さい比表面積等の問題点を有している。
【０００８】
【発明が解決しようとする技術的課題】本発明は上述の
ような従来技術の問題点を改善ないしは完全に除去する
ことにより簡単な工程による高い生産性そして高い気孔
率と比表面積を有する多孔性金属の製造方法を提供しよ
うとすることをその目的とする。
ような従来技術の問題点を改善ないしは完全に除去する
ことにより簡単な工程による高い生産性そして高い気孔
率と比表面積を有する多孔性金属の製造方法を提供しよ
うとすることをその目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】このような目的を達成す
るために本発明によれば、粉末状の塩と金属粉末の混合
物を、内部の空気の排出が可能な空気透過層が具備され
た金型に充填し、上記塩の溶融温度よりは低く、上記金
属粉末の溶融温度よりは高い温度に加熱して上記金属粉
末を溶融させる段階；上記塩粉末の間に上記溶融金属が
充填されるように上記混合物を上記金型内において加
圧、成形して成形体を得る段階；および上記成形体を冷
却した後に上記成形体から塩を溶出させて多孔性金属を
得る段階を含む多孔性金属の製造方法が提供される。
るために本発明によれば、粉末状の塩と金属粉末の混合
物を、内部の空気の排出が可能な空気透過層が具備され
た金型に充填し、上記塩の溶融温度よりは低く、上記金
属粉末の溶融温度よりは高い温度に加熱して上記金属粉
末を溶融させる段階；上記塩粉末の間に上記溶融金属が
充填されるように上記混合物を上記金型内において加
圧、成形して成形体を得る段階；および上記成形体を冷
却した後に上記成形体から塩を溶出させて多孔性金属を
得る段階を含む多孔性金属の製造方法が提供される。
【００１０】本発明で使用する塩の種類は、焼成変形性
を考慮して選べられる。即ち、塩の焼成変形が可能でな
ければ後述の加圧工程により塩と塩との間の接触が十分
に保証されず溶融金属による孤立化を防止できなくな
る。もし、塩の焼成変形が起こらないとか焼成変形の程
度が十分でない場合には、孤立化された塩は溶出工程に
おいて除去されないようになり、これは多孔性金属の耐
食性に影響を及ぼす。
を考慮して選べられる。即ち、塩の焼成変形が可能でな
ければ後述の加圧工程により塩と塩との間の接触が十分
に保証されず溶融金属による孤立化を防止できなくな
る。もし、塩の焼成変形が起こらないとか焼成変形の程
度が十分でない場合には、孤立化された塩は溶出工程に
おいて除去されないようになり、これは多孔性金属の耐
食性に影響を及ぼす。
【００１１】従って、このような点を考慮して本発明で
は、使用可能な塩として焼成変形性が優れた塩化ナトリ
ウムや塩化カリウムのような１価塩が好ましい。
は、使用可能な塩として焼成変形性が優れた塩化ナトリ
ウムや塩化カリウムのような１価塩が好ましい。
【００１２】本発明による多孔性金属の気孔のサイズは
塩の粉末粒子のサイズによって、そして気孔の粉率は塩
と金属粉末の混合比によって決定される。従って、使用
しようとする多孔性金属の用途に合うように塩の粉末の
サイズおよび金属粉末との混合比を適切に調節すること
が可能であり、一般的に塩の粉末サイズは0.０５〜５m
m、金属粉末の粒子サイズは10〜300μm程度が好まし
く、金属粉末の形態は矩形、楕円形、針状形または板状
形等が使用され得る。
塩の粉末粒子のサイズによって、そして気孔の粉率は塩
と金属粉末の混合比によって決定される。従って、使用
しようとする多孔性金属の用途に合うように塩の粉末の
サイズおよび金属粉末との混合比を適切に調節すること
が可能であり、一般的に塩の粉末サイズは0.０５〜５m
m、金属粉末の粒子サイズは10〜300μm程度が好まし
く、金属粉末の形態は矩形、楕円形、針状形または板状
形等が使用され得る。
【００１３】塩の粉末と金属粉末とを所定の比率で混合
した混合体原料粉末は所定の圧力で加圧が可能な金型に
充填した後、該金型を塩の溶融温度よりも低く、金属粉
末の溶融温度よりは高い温度まで加熱するようになる
が、この時混合体原料粉末を充填する前に予め金型の底
に空気が排出されるように金型下部に空気透過層を形成
してやるのが好ましい。
した混合体原料粉末は所定の圧力で加圧が可能な金型に
充填した後、該金型を塩の溶融温度よりも低く、金属粉
末の溶融温度よりは高い温度まで加熱するようになる
が、この時混合体原料粉末を充填する前に予め金型の底
に空気が排出されるように金型下部に空気透過層を形成
してやるのが好ましい。
【００１４】このような空気透過層の一例としてシリカ
粉末を加圧成形した成形体を加圧用金型下部にセッテイ
ングした後、混合体原料粉末を装入して加圧工程を行
う。 本発明において空気透過層は、加圧される混合体原
料粉末から排出される空気を吸入し得る程度の多孔性成
形体として混合体原料粉末中の溶融金属と反応性の無い
ものでなければならない。空気透過層のない場合には加
圧工程にしたがって、混合体原料粉末を加圧すれば溶融
金属が塩粒子間に緻密に充填されず、混合体内部の空気
圧により金型の隙間に押し出されるようになる。
粉末を加圧成形した成形体を加圧用金型下部にセッテイ
ングした後、混合体原料粉末を装入して加圧工程を行
う。 本発明において空気透過層は、加圧される混合体原
料粉末から排出される空気を吸入し得る程度の多孔性成
形体として混合体原料粉末中の溶融金属と反応性の無い
ものでなければならない。空気透過層のない場合には加
圧工程にしたがって、混合体原料粉末を加圧すれば溶融
金属が塩粒子間に緻密に充填されず、混合体内部の空気
圧により金型の隙間に押し出されるようになる。
【００１５】好ましくは、１〜１0μmサイズのシリカ粉
末を加圧成形して空気透過層に利用するのがよい。
末を加圧成形して空気透過層に利用するのがよい。
【００１６】 一方、得ようとする最終製品の厚さが増
加する場合には原料粉末の充填量が多くなり試料の高さ
(サイズ)が増加するようになるので金型底に空気透過層
を形成することだけでは不十分になる場合がある。この
時には混合体原料粉末間に存在する空気層を予め除去し
てその内部の空気圧力を大気圧より低く維持する必要が
あるようになる。このため、第２の本発明によれば、粉
末状の塩と金属粉末の混合物を金型内に充填し、この金
型を真空加熱加圧設備に入れて真空ポンプを作動させて
上記混合物の間に存在する空気を予め除去して空気の圧
力を大気圧より低く維持し、上記塩の溶融温度よりは低
く、上記金属粉末の溶融温度よりは高い温度に加熱して
上記金属粉末を溶融させる段階；上記塩粉末の間に上記
溶融金属が充填されるように上記混合物を上記金型内に
おいて加圧、成形して成形体を得る段階；および上記成
形体を冷却した後に上記成形体から塩を溶出させて多孔
性金属を得る段階を含む多孔性金属の製造方法が提供さ
れる。
加する場合には原料粉末の充填量が多くなり試料の高さ
(サイズ)が増加するようになるので金型底に空気透過層
を形成することだけでは不十分になる場合がある。この
時には混合体原料粉末間に存在する空気層を予め除去し
てその内部の空気圧力を大気圧より低く維持する必要が
あるようになる。このため、第２の本発明によれば、粉
末状の塩と金属粉末の混合物を金型内に充填し、この金
型を真空加熱加圧設備に入れて真空ポンプを作動させて
上記混合物の間に存在する空気を予め除去して空気の圧
力を大気圧より低く維持し、上記塩の溶融温度よりは低
く、上記金属粉末の溶融温度よりは高い温度に加熱して
上記金属粉末を溶融させる段階；上記塩粉末の間に上記
溶融金属が充填されるように上記混合物を上記金型内に
おいて加圧、成形して成形体を得る段階；および上記成
形体を冷却した後に上記成形体から塩を溶出させて多孔
性金属を得る段階を含む多孔性金属の製造方法が提供さ
れる。
【００１７】 塩粉末と金属粉末の混合体に存在する空
気を除去する方法としては例えば、混合体原料粉末を金
型に充填した後、該金型を真空加熱加圧設備(vacuum ho
t press)に入れて、所望する真空度に到達するまで真空
ポンプを作動させ得るし、また、空気流出口が付設され
た容器に原料粉末の混合体を充填した後、容器の入口を
密封した後、空気流出口を通して所望する真空度に到達
するまで真空ポンプを作動させることもできる。このた
め、第３の本発明によれば、空気流出口が付設された容
器に粉末状の塩と金属粉末の混合物を充填してから上記
容器の入り口を密封した後、上記空気流出口を通して真
空ポンプを作動させて上記混合物の間に存在する空気を
予め除去して空気の圧力を大気圧より低く維持する段
階；上記のようにして空気が除去された上記混合物を有
した状態の上記容器を、上記塩の溶融温度よりは低く、
上記金属粉末の溶融温度よりは高い温度に加熱して上記
金属粉末を溶融させる段階；上記塩粉末の間に上記溶融
金属が充填されるように上記容器を金型内に入れて加
圧、成形して成形体を得る段階；および上記成形体を冷
却した後に上記容器内から上記成形体を取り出し、上記
成形体から塩を溶出させて多孔性金属を得る段階を含む
多孔性金属の製造方法が提供される。
気を除去する方法としては例えば、混合体原料粉末を金
型に充填した後、該金型を真空加熱加圧設備(vacuum ho
t press)に入れて、所望する真空度に到達するまで真空
ポンプを作動させ得るし、また、空気流出口が付設され
た容器に原料粉末の混合体を充填した後、容器の入口を
密封した後、空気流出口を通して所望する真空度に到達
するまで真空ポンプを作動させることもできる。このた
め、第３の本発明によれば、空気流出口が付設された容
器に粉末状の塩と金属粉末の混合物を充填してから上記
容器の入り口を密封した後、上記空気流出口を通して真
空ポンプを作動させて上記混合物の間に存在する空気を
予め除去して空気の圧力を大気圧より低く維持する段
階；上記のようにして空気が除去された上記混合物を有
した状態の上記容器を、上記塩の溶融温度よりは低く、
上記金属粉末の溶融温度よりは高い温度に加熱して上記
金属粉末を溶融させる段階；上記塩粉末の間に上記溶融
金属が充填されるように上記容器を金型内に入れて加
圧、成形して成形体を得る段階；および上記成形体を冷
却した後に上記容器内から上記成形体を取り出し、上記
成形体から塩を溶出させて多孔性金属を得る段階を含む
多孔性金属の製造方法が提供される。
【００１８】この時、原料粉末の混合体を充填した金型
や容器の真空度は得ようとする多孔性金属の厚さや用途
等に従って適切に調節することができるが、好ましくは
200mTorr以下がよい。
や容器の真空度は得ようとする多孔性金属の厚さや用途
等に従って適切に調節することができるが、好ましくは
200mTorr以下がよい。
【００１９】金属粉末が溶融温度以上の温度まで加熱さ
れた状態でアルミニウムのような溶融金属は表面の酸化
皮膜によって粉末の形態を継続維持している。
れた状態でアルミニウムのような溶融金属は表面の酸化
皮膜によって粉末の形態を継続維持している。
【００２０】この状態においてプレスで金型を加圧する
ようになるが、加圧の目的は塩を焼成変形させて塩粒子
間の接触を十分にすることにより塩粒子の孤立化を防止
するとともに溶融金属の粒子表面の酸化皮膜を破壊させ
て溶融金属が塩粒子間に緻密に充填されるようにするた
めである。また、加圧力を増加して塩粒子間の空間を減
少されば、一部の溶融金属が空気透過層を通じて抜け出
すため気孔率が向上される結果を得ることができる。
ようになるが、加圧の目的は塩を焼成変形させて塩粒子
間の接触を十分にすることにより塩粒子の孤立化を防止
するとともに溶融金属の粒子表面の酸化皮膜を破壊させ
て溶融金属が塩粒子間に緻密に充填されるようにするた
めである。また、加圧力を増加して塩粒子間の空間を減
少されば、一部の溶融金属が空気透過層を通じて抜け出
すため気孔率が向上される結果を得ることができる。
【００２１】十分な大きさの圧力が加えられていない場
合には塩粒子間の空間を溶融金属が緻密に満たされず、
その結果製造された多孔性金属は機械的強度を殆ど喪失
するようになる。従って、加圧力の大きさは50kg/cm2以
上(温度が700℃である時)でなければならない。本発明
者の実験結果によれば、加熱温度を700℃以上に増加
時、その要求される加圧力の大きさは多少減少するもの
に表われた。
合には塩粒子間の空間を溶融金属が緻密に満たされず、
その結果製造された多孔性金属は機械的強度を殆ど喪失
するようになる。従って、加圧力の大きさは50kg/cm2以
上(温度が700℃である時)でなければならない。本発明
者の実験結果によれば、加熱温度を700℃以上に増加
時、その要求される加圧力の大きさは多少減少するもの
に表われた。
【００２２】つぎに、金型を冷却させた後、金型から分
離した成形体試片を水に浸して塩を溶出させることによ
り最終的に多孔性金属を得るようになる。
離した成形体試片を水に浸して塩を溶出させることによ
り最終的に多孔性金属を得るようになる。
【００２３】以上のような本発明の多孔性金属の製造方
法は前で言及した塩化ナトリウムのプリフオーム溶融金
属を加圧鋳造する方法(以下、加圧鋳造法と略称)と類似
なもののように見えるが、次のように本発明で提示した
方法は加圧鋳造法と比較するとき明らかな差異点と長所
を有している。即ち、
法は前で言及した塩化ナトリウムのプリフオーム溶融金
属を加圧鋳造する方法(以下、加圧鋳造法と略称)と類似
なもののように見えるが、次のように本発明で提示した
方法は加圧鋳造法と比較するとき明らかな差異点と長所
を有している。即ち、
【００２４】第一、加圧鋳造法においてプリフオ-ムを
構成する塩間の空間が微細である場合には加圧によって
も溶融金属が浸透できない反面、本発明では塩間に予め
金属粉末が充填されているため塩間の空間の大きさに関
わりなく溶融金属が充填され得る。その結果加圧鋳造法
では得難い微細な気孔を有する多孔性金属を製造するこ
とができる。
構成する塩間の空間が微細である場合には加圧によって
も溶融金属が浸透できない反面、本発明では塩間に予め
金属粉末が充填されているため塩間の空間の大きさに関
わりなく溶融金属が充填され得る。その結果加圧鋳造法
では得難い微細な気孔を有する多孔性金属を製造するこ
とができる。
【００２５】第二、加圧鋳造法で得られた多孔性金属は
溶融金属の不均一な充填により気孔の分布が位置によっ
て大きなばらつきを示し得るが、本発明から得る多孔性
金属は気孔の分布が極めて均一である。
溶融金属の不均一な充填により気孔の分布が位置によっ
て大きなばらつきを示し得るが、本発明から得る多孔性
金属は気孔の分布が極めて均一である。
【００２６】第三、加圧鋳造法はバッチ(batch)形態の
生産方式にのみ適用され得るが本方法は連続加熱炉の中
間にプレスを設けることにより連続的な大量生産を可能
にすることができる。
生産方式にのみ適用され得るが本方法は連続加熱炉の中
間にプレスを設けることにより連続的な大量生産を可能
にすることができる。
【００２７】
【実施例１】1）塩化ナトリウム粉末(平均直徑0.7mm)と
ガス噴霧法によって製造した２０２４アルミニウム合金
粉末(平均直径150μmを3：1の重量比率で秤量した後、
1.5wt％のアルコールを投入して混合した。
ガス噴霧法によって製造した２０２４アルミニウム合金
粉末(平均直径150μmを3：1の重量比率で秤量した後、
1.5wt％のアルコールを投入して混合した。
【００２８】２）内径100mmの金型の底に５μmサイズの
シリカ粉末50ｇを充たした後、2トンの荷重で加圧して
空気が排出される得る層を形成させた。
シリカ粉末50ｇを充たした後、2トンの荷重で加圧して
空気が排出される得る層を形成させた。
【００２９】３）シリカ層の上に1)で製造した塩化ナト
リウムとアルミニウム粉末の均一な混合体100ｇを充填
した後、700℃まで加熱した。
リウムとアルミニウム粉末の均一な混合体100ｇを充填
した後、700℃まで加熱した。
【００３０】4）加熱された金型内の塩化ナトリウムと
アルミニウム粉末の混合体を混合体間の空気が十分に抜
け出るように１分間にかけて2トンの荷重まで徐々に加
圧した。
アルミニウム粉末の混合体を混合体間の空気が十分に抜
け出るように１分間にかけて2トンの荷重まで徐々に加
圧した。
【００３１】５）金型を冷却させて成形体を分離した後
水に浸して塩を除去した。製造された多孔性アルミニウ
ム合金の平均気孔のサイズと、気孔率を測定した結果、
それぞれ0.７mm、83%であるものにあらわれ、破断面を
走査電子顕微鏡で観察した結果、アルミニウム合金は相
互連結された膜の形態で存在しており、気孔間の連結性
も良好であった。
水に浸して塩を除去した。製造された多孔性アルミニウ
ム合金の平均気孔のサイズと、気孔率を測定した結果、
それぞれ0.７mm、83%であるものにあらわれ、破断面を
走査電子顕微鏡で観察した結果、アルミニウム合金は相
互連結された膜の形態で存在しており、気孔間の連結性
も良好であった。
【００３２】
【実施例２】1）塩化ナトリウム粉末(平均直径0.1mm)と
ガス噴霧法(gas atomization process)によって製造し
た純アルミニウム合金粉末(平均直径60μm)を5：1の重
量比率で秤量した後、1.5wt%のアルコールを投入して混
合した。
ガス噴霧法(gas atomization process)によって製造し
た純アルミニウム合金粉末(平均直径60μm)を5：1の重
量比率で秤量した後、1.5wt%のアルコールを投入して混
合した。
【００３３】2）以下、 実施例1)と同一な方法で(ただ
し、加熱温度は720℃)多孔性純アルミニウム板を製造し
た。製造された多孔性アルミニウム板の平均気孔サイズ
と気孔率はそれぞれ0.1mm,91％であるものに表われた。
し、加熱温度は720℃)多孔性純アルミニウム板を製造し
た。製造された多孔性アルミニウム板の平均気孔サイズ
と気孔率はそれぞれ0.1mm,91％であるものに表われた。
【００３４】
【実施例３】１）塩化ナトリウム粉末(平均直径５mm)と
ガス墳霧法により製造された純アルミニウム合金粉末
(平均直径150μm)を4：1重量比率で秤量した後、1.5wt%
アルコールを投入して混合した。
ガス墳霧法により製造された純アルミニウム合金粉末
(平均直径150μm)を4：1重量比率で秤量した後、1.5wt%
アルコールを投入して混合した。
【００３５】2)以下、実施例1)と同一な方法で(ただし、
加熱温度は720℃)多孔性純アルミニウム板を製造した。
製造された多孔性アルミニウム板の平均気孔のサイズと
気孔率はそれぞれ5mm,85%であるものに表われた。
加熱温度は720℃)多孔性純アルミニウム板を製造した。
製造された多孔性アルミニウム板の平均気孔のサイズと
気孔率はそれぞれ5mm,85%であるものに表われた。
【００３６】
【実施例４】1) 平均直径200μm の金属粉末(純粋アル
ミニウムおよびアルミニウム合金)500gと平均直径500μ
m である塩化ナトリウム粉末１kgをボールミルで30分間
混練して内径100mmの金型に充填した。
ミニウムおよびアルミニウム合金)500gと平均直径500μ
m である塩化ナトリウム粉末１kgをボールミルで30分間
混練して内径100mmの金型に充填した。
【００３７】2) 上記原料粉末が充填された金型を真空
加熱加圧設備(vacuum hot press)に入れて、ロータリポ
ンプを利用して真空チェンバー内の空気を除去した。
加熱加圧設備(vacuum hot press)に入れて、ロータリポ
ンプを利用して真空チェンバー内の空気を除去した。
【００３８】3) 真空度が200mTorr以下に減少すれば金
型を600℃まで加熱した後、3トンの荷重を加えた。
型を600℃まで加熱した後、3トンの荷重を加えた。
【００３９】4) 荷重を加えた状態で350℃まで冷却さ
せ、以後は荷重を加えない状態で冷却した。
せ、以後は荷重を加えない状態で冷却した。
【００４０】５）真空加熱加圧設備から金型を取り出し
て成形体を分離した後、厚さ10mmに切断した。
て成形体を分離した後、厚さ10mmに切断した。
【００４１】6) 切断された成形体を水に浸し塩を除去
した後、乾燥して直径100mm,厚さ10 mmの多孔性アルミ
ニウム板8枚を製造した。上記のような条件で作られた多
孔性板の気孔分率は81％であり、気孔の平均サイズは0.
5mmであったし、気孔等はすべて連結された状態で存在し
た。
した後、乾燥して直径100mm,厚さ10 mmの多孔性アルミ
ニウム板8枚を製造した。上記のような条件で作られた多
孔性板の気孔分率は81％であり、気孔の平均サイズは0.
5mmであったし、気孔等はすべて連結された状態で存在し
た。
【００４２】
【実施例５】1) 平均直径200μm の金属粉末(純粋アル
ミニウムおよびアルミニウム合金)500gと平均直径700μ
m である塩化ナトリウム粉末1kgをボールミルで30分間
混練して空気流出口が付設された内径96mm, 外徑100mm
であるアルミニウム合金容器に充填した。
ミニウムおよびアルミニウム合金)500gと平均直径700μ
m である塩化ナトリウム粉末1kgをボールミルで30分間
混練して空気流出口が付設された内径96mm, 外徑100mm
であるアルミニウム合金容器に充填した。
【００４３】2) 容器の入り口を密封した後、空気流出
口を通じてロータリポンプで容器内の空気を除去した
後、空気流出口を遮断して容器内の圧力が100mTorr以下
になるようにした。
口を通じてロータリポンプで容器内の空気を除去した
後、空気流出口を遮断して容器内の圧力が100mTorr以下
になるようにした。
【００４４】３) 上記容器を630℃まで加熱した後、内
径100mmの金型に装入し、3トンの荷重を30秒間加えた。
径100mmの金型に装入し、3トンの荷重を30秒間加えた。
【００４５】4) 原料粉末が充填された状態で加圧され
た容器を金型から分離した後、冷却した。
た容器を金型から分離した後、冷却した。
【００４６】5) 容器上部と下部のアルミニウム合金部
分を切断して除去した後残った成形体を10mm厚さに切断
して水に浸して塩を除去した後乾燥して外郭に２mmのア
ルミニウム合金層が形成された直径100mm,厚さ10mmの多
孔性アルミニウム板8枚を製造した。上記のような条件で
作られた多孔性板の気孔分率は81％であり、気孔の平均
サイズは0.7mmであったし、気孔等はすべて連結された状
態に存在した。
分を切断して除去した後残った成形体を10mm厚さに切断
して水に浸して塩を除去した後乾燥して外郭に２mmのア
ルミニウム合金層が形成された直径100mm,厚さ10mmの多
孔性アルミニウム板8枚を製造した。上記のような条件で
作られた多孔性板の気孔分率は81％であり、気孔の平均
サイズは0.7mmであったし、気孔等はすべて連結された状
態に存在した。
【００４７】
【発明の効果】以上から、本発明で提示された方法で製
造された多孔性金属は、簡単な工程による高い生産性と
低い生産価格、そして高い気孔率と比表面積等を鑑みる
時、吸音材や熱交換器のライン材料としては加圧鋳造法
だけではなく、既存のいかなる方法に比べても優れた競
争力を有している。
造された多孔性金属は、簡単な工程による高い生産性と
低い生産価格、そして高い気孔率と比表面積等を鑑みる
時、吸音材や熱交換器のライン材料としては加圧鋳造法
だけではなく、既存のいかなる方法に比べても優れた競
争力を有している。
【００４８】以上では、本発明を特定の好ましきな実施
例を例に挙げて図示し、説明したが、本発明は上記の実
施例に限定されず、本発明の精神を外れない範囲内で当
該発明が属する技術分野で通常の知識を有する者によっ
て多様な変更と修正が可能であるはずである。
例を例に挙げて図示し、説明したが、本発明は上記の実
施例に限定されず、本発明の精神を外れない範囲内で当
該発明が属する技術分野で通常の知識を有する者によっ
て多様な変更と修正が可能であるはずである。
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(56)参考文献 特開 昭63−7343（ＪＰ，Ａ)
特開 平11−209803（ＪＰ，Ａ)
特開 昭50−104709（ＪＰ，Ａ)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
B22F 3/11
C22C 1/08
Claims (5)
- 【請求項１】粉末状の塩と金属粉末の混合物を、内部の
空気の排出が可能な空気透過層が具備された金型に充填
し、上記塩の溶融温度よりは低く、上記金属粉末の溶融
温度よりは高い温度に加熱して上記金属粉末を溶融させ
る段階；上記 塩粉末の間に上記溶融金属が充填されるように上記
混合物を上記金型内において加圧、成形して成形体を得
る段階；および上記成形体を冷却した後に 上記成形体から塩を溶出させ
て多孔性金属を得る段階を含む多孔性金属の製造方法。 - 【請求項２】上記空気透過層はシリカ粉末を加圧成形し
て形成されることを特徴とする請求項１記載の方法。 - 【請求項３】粉末状の塩と金属粉末の混合物を金型内に
充填し、この金型を真空加熱加圧設備に入れて真空ポン
プを作動させて上記混合物の間に存在する空気を予め除
去して空気の圧力を大気圧より低く維持し、上記塩の溶
融温度よりは低く、上記金属粉末の溶融温度よりは高い
温度に加熱して上記金属粉末を溶融させる段階； 上記塩粉末の間に上記溶融金属が充填されるように上記
混合物を上記金型内において加圧、成形して成形体を得
る段階；および 上記成形体を冷却した後に上記成形体から塩を溶出させ
て多孔性金属を得る段階を含む多孔性金属の製造方法。 - 【請求項４】空気流出口が付設された容器に粉末状の塩
と金属粉末の混合物を充填してから上記容器の入り口を
密封した後、上記空気流出口を通して真空ポンプを作動
させて上記混合物の間に存在する空気を予め除去して空
気の圧力を大気圧より低く維持する段階； 上記のようにして空気が除去された上記混合物を有した
状態の上記容器を、上記塩の溶融温度よりは低く、上記
金属粉末の溶融温度よりは高い温度に加熱して上記金属
粉末を溶融させる段階； 上記塩粉末の間に上記溶融金属が充填されるように上記
容器を金型内に入れて加圧、成形して成形体を得る段
階；および 上記成形体を冷却した後に上記容器内から上記成形体を
取り出し、上記成形体から塩を溶出させて多孔性金属を
得る段階を含む多孔性金属の製造方法。 - 【請求項５】上記塩は塩化ナトリウムまたは塩化カリウ
ムであることを特徴とする請求項 1 、３および４のいず
れかに記載の方法。
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| EP00123665A EP1201337B1 (en) | 2000-10-24 | 2000-10-30 | Method for making porous metals |
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| JP2000323914A JP3497461B2 (ja) | 2000-10-24 | 2000-10-24 | 多孔性金属の製造方法 |
| US09/694,331 US6403023B1 (en) | 2000-10-24 | 2000-10-24 | Method for making porous metals |
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| JP2000323914A Expired - Fee Related JP3497461B2 (ja) | 2000-10-24 | 2000-10-24 | 多孔性金属の製造方法 |
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| EP (1) | EP1201337B1 (ja) |
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| US3645793A (en) * | 1970-06-01 | 1972-02-29 | Esb Inc | Method for producing porous metal battery electrode structure |
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