JP3978652B2 - Porous metal, metal composite using the same, and method for producing the same - Google Patents

Porous metal, metal composite using the same, and method for producing the same Download PDF

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電極基板、触媒担持体、フィルター、金属複合材等に適用される高強度、耐食性及び耐熱性に優れた合金からなる金属多孔体、それを用いた金属複合材およびそれらの製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、金属多孔体は、耐熱性を必要とするフィルターや、電池用極板、更には、触媒担持体、金属複合材等、様々な用途に利用されている。従って、金属多孔体の製造技術は多くの公知文献によって知られてきた。また、既にNiをベースとした金属多孔体である住友電工製のCELMET(登録商標)を用いた製品は業界で十分に利用されてきた。
【0003】
従来の金属多孔体は、発泡樹脂等の表面に金属層を形成した後、樹脂の部分を焼成除去するとともに金属層を還元することによって得られる。例えば、特開昭57−174484号公報に記載されている方法では、発泡樹脂等の多孔質芯体の表面に導電性処理を施した後、メッキ法によって金属層が形成される。また例えば特公昭38−17554号公報に記載されている方法では、発泡樹脂等からなる芯体の表面に金属粉末を含んだスラリーを付着させ乾燥させることによって金属予備層が形成される。
【0004】
前者のメッキ法によって金属層を形成する場合における導電化処理は、導電材料の付着、導電化物質の蒸着、薬剤による表面改質等によって行われる。次いで最終的に金属多孔体となる金属層の形成は、電解メッキ、無電解メッキ等によって行われる。最後に多孔質芯体である樹脂部分を焼成除去することによって金属多孔体を得る。また、合金化された多孔体を得る場合には、異種の金属メッキ層を形成した後、加熱して金属拡散処理を行う。
【0005】
後者の方法においては、予め金属粉末と樹脂とを含んだスラリーが調製され、これが金属予備層となる。この手段では、スラリーの金属粉末に合金粉末を用いるか、又は、合金組成からなる複数の金属種からなる混合金属粉末を用いることによって、乾燥後の加熱を経て合金化された金属多孔体を得ることができる。
ところが、このようにして得られた合金化された金属多孔体は、メッキ後拡散合金化処理を組み合わせた前者の金属多孔体に比べると、特に金属粉末粒子同士の密着性がそれら粒子表面の酸化や変質によって損なわれるため、多孔体の機械的な強度が低下する。
【0006】
特公平6−89376号公報には、鉄合金多孔体を対象としたその改善例が紹介されている。その方法によれば、予め調製するスラリー中の鉄粉に一定量の炭素を含ませるとともにその表面を強制的に酸化させる。このようにすることによって、焼成時の酸化物中の酸素と含有炭素との酸化還元反応が生じ、その結果金属粉末粒子同士の密着性が向上する。
【0007】
また、特開平9−231983号公報にも、酸化鉄粉を原料として緻密な金属骨格を有する焼結鉄多孔体が開示されている。しかし、このようにしても、多孔体を機械的強度、耐熱性および耐摩耗性を重視した構造部材に用いるためには、さらに金属自体の改質が必要である。例えば同公報に記載されているように機械的な強度、耐食性、耐熱性の点では不十分であるので、合金化によりこれらの特性の改善が図られている。
【0008】
さらに、金属多孔体は、Alダイキャストのような鋳物と複合化することにより、その利用が進んでいる。この技術は、金属多孔体の空隙部分に軽金属の鋳物を溶浸させる方法であり、Al合金を鋳物に換えて軽量化を図る手段として広く利用されている。この場合、鉄を主成分とする多孔体と組み合わせるAlを主成分とする部分を合金化することによってさらなる特性の向上が期待できる。したがって、同じことがMg等の他の軽金属の合金との複合化においても期待できる。
【0009】
金属多孔体を用いた複合化に関する技術は、特開平9−122887号公報に詳細な開示がある。該公報の記載によれば、このような複合化された軽金属合金は、特に摺動部等の過酷な使用部分に利用される。このため、複合化に利用される金属多孔体自体の特性も使用用途に見合った特性が必要となる。
【0010】
以上のような軽金属との複合化に利用される金属多孔体としては、前記CELMETが既に利用されているが、さらにより優れた性能の材料を得るための技術が特開平10−251710号公報に記載されている。この金属多孔体は、金属粉末とセラミックス粉末を含むスラリーを焼失性発泡樹脂からなる部材に塗着し、その後、水蒸気/又は炭酸ガスを含む還元性ガス雰囲気中で樹脂分を焼失させ、さらに昇温して還元性雰囲気中で焼成するものである。この結果、出来上がった金属多孔体の骨格中には、セラミックス粒子が分散されることになり、セラミックスの持つ優れた特性が付与された金属多孔体が形成される。
他には特開平8−319504号公報に記載されている金属粉末を成形及び緻密にならないように焼結して、粉末間の隙間を利用した金属多孔体が開示されている。この方法では金属多孔体の体積率が30〜88%と本発明のものより高くなり、例えばAlと複合させる場合に多孔体内部にAl溶湯を侵入させるには高圧が必要となる。さらに複合材に占める金属多孔体の割合が大きくなることから、軽量化のメリットが出ない問題がある。ここで体積率とは、多孔体の全体積に占める骨格部分の体積率を示している、
以上のような複合化技術は急速に進歩を遂げてきた。
【0011】
【発明が解決しようとする課題】
以上述べてきた金属複合化技術の研究によって金属複合材を使用する際のいくつかの問題を解決してきた。このような金属複合材は、自動車等のエンジン部品軽量化のための材料として最近注目され使用されつつある。ところがこの種の部品に対しては、排気ガス規制等に絡む材料への要求が日増しに厳しくなってきている。例えば、特にディーゼルエンジンのピストン耐磨環部に用いられる部品に対しては、より優れた耐摩耗性が要求されている。このような部品としては、前記セラミック粒子を含む金属多孔体を用いた複合材がその一つの候補材として挙げられる。しかしこの材料は、多孔体の骨格中にセラミックス粒子が含まれるため、通常の金属のみからなる多孔体に比べるとプリフォーム加工が難しくなり、加工できる形状が制約される。
中でも、例えばエンジンブロックのボア材料のように高温下での高速摺動条件下で使用する部品の場合、耐摩耗性ならびにニアネットプリフォーム成形のできる優れた成形性とともに、特に摺動する相手材との耐焼付き性の改善が極めて重要な課題となる。
【0012】
【課題を解決するための手段】
本発明は、こうした用途における一連の要求に基づく検討の結果なされたものであって、特に摺動下での従来にない耐焼付き性を有する複合材料を提供することを目的とするものである。
【0013】
その第一は、上記の目的に合った金属多孔体を提供することであり、その多孔体は、発泡構造を有し、その骨格がCr炭化物及び/又はFeCr炭化物が均一分散されたFe及びCrを含む合金からなり、かつその孔径が500μm以下であることを特徴とする。含まれる金属炭化物の量は、カーボン量で判断でき、金属多孔体の骨格中のカーボン含有量が0.1質量%以上3.5%質量以下であると特に好ましい特性を有するものになる。金属多孔体が上記の組成ならびに組織であることにより、今までにない優れた機械的強度をもたらす。特に炭化物量がカーボン含有量にして上記範囲内にあれば好ましい。カーボン量が0.1質量%未満の場合は、骨格中の炭化物量が少ないため、耐摩耗性において劣り、3.5質量%を超えると骨格自身が硬くなり、プリフォーム加工がし難くなるとともに相手摺動部材への攻撃性が増す可能性がある。
カーボン量は、0.3質量%〜2.5質量%の範囲であるのがより好ましい。
前記の好ましいカーボン量の範囲、すなわち0.1〜3.5質量%の範囲において、金属多孔体の骨格部のビッカース硬さは140以上350以下の範囲にあり、特に複合合金化後の加工性、耐摩耗性において良好な結果をもたらす。
【0014】
本発明の金属多孔体の骨格中にNi、Cu、Mo、Al、P、B、Si及びTiから成る群から選択された1種以上を含むと靭性が増し、より好ましい結果をもたらす。これらの望ましい含有量は総量で25質量%以下である。
本発明の多孔体は、さらに金属骨格の孔径を500μm以下になるように制御する。これによって特に軽金属との複合化後の耐焼付き性が顕著に改善される。特に100μm以上350μm以下の範囲に制御した場合、軽金属溶湯の含浸が容易になるとともに、耐焼付き性向上の点でより好ましい。
【0015】
本発明における目的の第二は、前記の目的に合った金属多孔体と軽金属合金とからなる複合材を提供することであり、その複合材は以上述べた金属多孔体の上記孔径範囲内の空孔内にAl合金もしくはMg合金が充填されたものである。なお、この複合材の製造方法については後述するが、孔径を制御された上記金属多孔体の空孔中にAl合金もしくはMg合金の溶湯を加圧含浸することによって得られる。
【0016】
金属骨格の孔径を500μm以下にすることによって、金属骨格に囲まれたAlまたはMg素地領域を微細化することができ、相手材と上記素地領域との接触面積を小さくして、焼付き現象が発生する頻度を小さくすることができる。さらに金属骨格の孔径を350μm以下にして上記素地領域での焼付き面積を低下させることで、上記複合材と相手材との焼付き発生時の凝着力を小さくすることにより焼付きによる表面損傷を抑制することが出来る。
さらに、骨格表面に固体潤滑剤を付与した場合、さらに耐焼付き性が飛躍的に向上する。ここで金属多孔体の孔径が500μmよりも大きい場合、それに伴う内部表面積が低下するために固体潤滑剤の添加量が500μm以下よりも少なくなり、耐焼付き性向上の効果が期待できない。固体潤滑剤としては、黒鉛、二硫化モリブデン、二硫化タングステン、窒化硼素、三酸化モリブデン、酸化鉄からなる群から選択された少なくとも1種を用いることが好ましい。
【0017】
孔径が100μmよりも小さい場合、Al及びMgを含浸するのにより高い圧力が必要となり、製造しにくいという問題がある。また固体潤滑剤を表面に付与することが困難になる問題もある。
AlもしくはMgとの複合材料とした場合、金属骨格の孔径によっては、難削材となり加工用刃具の刃先にダメージを与える場合がある。しかし、金属骨格の孔径を500μm以下にした場合、金属骨格そのものが小さくなるために、刃具摩耗を小さくすることができる。
なお、本明細書中、金属多孔体の孔径とはポア(気孔)の平均直径を用いる業界の一般呼称を使用した。
【0018】
本発明の金属多孔体の製造方法について、以下述べる。
平均粒径が5μm以下のFe酸化物粉末と、金属Cr、Cr合金及びCr酸化物から選ばれる粉末の1種以上と、熱硬化性樹脂及び希釈剤を主成分とするスラリーを作製し、孔径が625μm以下の発泡構造の樹脂芯体にこのスラリーを塗着後乾燥し、その後非酸化性雰囲気中で、950℃以上1350℃以下での熱処理工程を含む焼成を行う。
なお、出発原料となる酸化鉄の粉末の平均粒径を5μm以下とするのは、その後の熱処理工程での多孔体の骨格部の焼結性を向上するためである。このように細かな鉄粉末を用いることにより、骨格断面の空孔面積率が30%以下となり、その結果、発明の目的にかなった優れた機械的強度・耐熱性・耐腐食性の多孔体が得られる。また、発泡構造の樹脂芯体の孔径を625μm以下とするのは、金属多孔体の孔径を500μm以下とするためである。
【0019】
又、本発明では、熱硬化性樹脂から生じた炭素との反応によって炭化物を生成させる。このようにすることで、炭素成分を最初から金属炭化物として添加した場合とは異なり、金属炭化物が均一に分散された状態となる。さらに、本発明の方法により得られる金属炭化物相は、平均的な粒サイズが2μm〜50μmの範囲にあり、耐摩耗性等に優れた効果を奏する。さらに上記のような孔径の芯体を用いることによって、最終孔径を500μm以下に抑えることができ、AlやMgのような軽金属の合金で空孔が充填され複合化されることによって、特に耐焼付き性が顕著に改善される。
【0020】
前記したNi、Cu、Mo、Al、P、B、Si及びTiから成る群から選ばれた1種以上の添加金属は、粉末状態でスラリー中に混合する。これらは、焼結後にFeやCrを主成分とするベース金属と合金化して金属多孔体の骨格中に取りこまれる。
【0021】
前記の熱処理工程の好ましい態様は、スラリーを塗着した後、乾燥した多孔性樹脂芯体の樹脂成分を非酸化性雰囲気中で炭化させる第1の熱処理工程と、還元性雰囲気中で950℃以上1350℃以下の温度で加熱する第2の熱処理工程とを含む。この第2の熱処理工程では、第1の熱処理工程で生成した炭化成分で金属酸化物を還元するとともに、Fe酸化物とCr、Cr合金およびCrの酸化物から選ばれる成分の一種以上の一部を炭化物とし、さらに還元された金属成分を合金化するとともに焼結させる。
さらに、製法上注意する点は、炭化物を形成させるための炭素源となる樹脂の配合量と焼成条件である。
【0022】
まず、スラリー中の樹脂成分及び樹脂芯体から上記第1の熱処理工程を経て生じる炭化成分とスラリー中に加えるFe酸化物ならびにその他の酸化物粉末との質量比率をある範囲内に制御するのが好ましく、その関係に基づいてスラリーの配合組成を決めると良い。その決め方は、下記式(1)に基づく。すなわち、金属多孔体の骨格に残存し得る樹脂成分から生じた炭素の質量割合である残炭率Xと、スラリー調製時での樹脂成分のFe、Crおよびその他の金属の酸化物に含まれる酸素に対する質量比Yとの積が、下記式(1)を満たす範囲にあるのがよい。
37<X×Y<126 (1)
X:樹脂成分の残炭率(質量%)
Y:樹脂成分の酸化物に含まれる酸素に対する質量比
【0023】
前記樹脂成分の残炭率は、スラリーに添加された熱硬化性樹脂と、初期の骨格となる樹脂多孔体等樹脂成分全体から生じた残炭率を合わせたものである。そして、残炭率の測定はJISK2270に記載される方法で初期樹脂重量(樹脂芯体およびスラリー中の希釈剤である熱硬化性樹脂成分の合計重量)に対する炭化後の残留炭素成分量の比率を言う。なお、質量比Yの試算で用いる酸化物の量は主としてFe酸化物によるものであるが、Cr酸化物も用いた場合は、それによるものも含む。このような条件で当初の成分比率をコントロールすることによって、第2の熱処理工程での酸化物の還元がバランスよく進み、機械的強度に優れた金属多孔体を得ることが出来る。
【0024】
得られる金属多孔体中のカーボン含有量を0.1質量%以上3.5質量%以下に制御する場合には、酸化物粉末と熱硬化性樹脂の配合比が、下記式(2)を満たすように配合するのが好ましい。
17<a×b<37 (2)
ここでaは、スラリーに添加された熱硬化性樹脂溶液の残炭率であり、bはスラリーに添加された熱硬化性樹脂溶液の酸化物に含まれる酸素に対する質量比である。
【0025】
焼結条件は、スラリー中の樹脂分に含まれる炭素源と金属酸化物中の酸素量によって適宜変える必要がある。
このようにして得られた金属多孔体は、その骨格部の金属相中に金属炭化物相が均一に分散されており、その金属炭化物相は、内部まで炭化物相となっているので、靭性に富み、耐摩耗性を有する。
【0026】
さらに金属多孔体の表面に、各種固体潤滑剤とフェノール等の樹脂バインダーを水等の溶液中に分散させ、その溶液中に金属多孔体を入れて含浸させるか、スプレー等で吹き付け、場合によっては加熱乾燥することで表面に固体潤滑剤を付与することができる。
これらの金属多孔体及び骨格表面に固体潤滑剤が付与された金属多孔体は、Al合金もしくはMg合金を注湯して多孔体の空孔中に含浸させて複合化するのに適している。特にAl合金もしくはMg合金を98kPa以上の加圧下で注湯し、複合金属化すると金属多孔体とAl合金もしくはMg合金マトリックスとが充分密着して隙間なく充填されるため、好ましい金属複合材になる。
なお、98kPaよりも低い圧力で注湯した場合、金属多孔体骨格間に存在する気体が抜けきらず、複合材内部に空孔欠陥が発生する可能性がある。
【0027】
さらには、FeとCrの合金の他に第三の成分を含ませることで用途に応じた合金化が可能である。即ち、第三の金属成分もしくはその酸化物からなる粉末を原スラリー中に加えると、得られる金属多孔体の耐熱性、耐食性、耐摩耗性及び機械的強度を改善することができる。例えばその代表例として、Ni、Cu、Mo、Al、P、B、Si、Tiを挙げることができる。これらの第三の成分は、金属粉末、酸化物粉末、それらの混合物の状態のいずれの形態で添加しても良い。特に酸化物での添加は、原料となる粉末が得やすい点で有利である。
なお、前記第三の物質を酸化物として添加する場合には、先の関係式(1)のY、(2)のbには、この第三の物質の酸化物に含まれる酸素も考慮される。
【0028】
【発明の実施の形態】
図1は、本発明の金属多孔体の代表例を拡大し模式的に示した図である。外観的には、樹脂多孔体と同じであるが、樹脂多孔体の骨格にスラリーを塗着した後、これを乾燥し、その後焼結するために金属骨格1内部は空孔2を有するが、炭化焼結時に収縮することで図2に示されるような骨格断面となる。
【0029】
図3は、FeとCrを含む合金相のマトリックス3の中に、金属炭化物相4が分散されている状態を示した本発明の金属多孔体の骨格断面の代表例を模式的に示した図である。図2に示したように、骨格には一部気孔が存在する場合もあるが、図3においてはこの気孔は省略されている。最初から炭化物粉末で添加した場合には、炭化物相4は、粒子自体が大きすぎ、マトリックス3中で十分な分散状態とはならない。例えば、その場合の炭化物相の粒子サイズは〜100μm程度となる。しかしながら、本発明の多孔体の骨格部は、金属炭化物相4が合金相マトリックス3中にこれよりかなり微細に、なおかつ均一に分散されているため、合金相のマトリックス3と充分密着しており、靭性に富んだ特性が得られる。
【0030】
図4は、本発明の金属多孔体をAl合金で複合化した材料を光学顕微鏡で観察した断面の代表例を模式的に示したものである。金属多孔体骨格6は、反射光のため内部の組成まで観察できないが、Al合金マトリックス5との境界に隙間等が見られず、充分に密着した状態で形成されている。このような組織を形成することにより、金属複合材としての特性である耐摩耗性に優れ、かつ加工性にも優れた金属複合材を得ることができる。
【0031】
本発明の金属多孔体の製造方法では、スラリーの成分としてFeを用いず、その酸化物粉末が用いられる。この時、Fe酸化物の平均粒径は5μm以下とする。好ましくは1μm以下である。これによって粒子内部まで還元するのに要する時間が短くなるとともに、焼成時の焼結が容易となる。さらに第一の熱処理後にFeやCrを含む主成分粒子の周りに樹脂から生じた炭化成分が均一に分散された状態で形成され、均一還元される。その結果、均一な組成であり、かつ、比較的空孔率の小さい骨格を形成し易くなる。
【0032】
図2に示したように、骨格内部には空孔が存在するが、空孔率が大きいと強度が低下する。本発明では、上記の如き微細のFe酸化物を用いることにより、空孔率すなわち骨格断面の空孔面積率を30%以下に抑えることが可能である。
また微粒化することによってスラリーの樹脂多孔体への塗着層も緻密かつ均一に形成できる。更には第1の熱処理工程において、FeCr複合酸化物の形成が容易になるため、還元焼結時の反応が促進される。その結果、熱処理時間の短縮が図れる。また、微粒化によって樹脂から生成した炭素粒子との接触面積が大きくなり、炭化反応が促進され炭素が均一に消費できるので、還元性雰囲気で金属粉を焼結する際に起こりやすい炉壁への炭素分の付着が起こり難くなる。その結果、焼結炉の劣化等のトラブルも抑えられる。
【0033】
合金成分となるCrについては、金属Cr、Cr合金もしくはCr酸化物を供給原料として用いるが、合金化後の組成としてCrが30質量%以下、より好ましくはこれに加えさらにFeとCrの質量比率Fe/Crが1.5〜20程度の範囲にあるのがよい。Crの量が30質量%を超えると金属多孔体としての機械的な強度が低下する。均一な骨格を形成する上で、Cr原料粉末としては合金成分Feとなる上記原料と同じく細かい程良いが、特に金属粉は細かいほど価格が上昇するので、原料粉の粒子サイズは、そのコストを見極めて用いるのが得策であり、金属Crの場合、平均粒径40μm以下の粉末が好ましい。より好ましくは10μm以下にしておくとFe酸化物との合金化に好都合である。40μmより大きいとスラリー時の沈殿や塗着むら等を誘発し、合金組成の不均一化を招くことになる。以上のような観点から、特に好ましいCr成分としての出発原料は、Cr23やFeCr合金である。
【0034】
第三成分としてNi、Cu、Mo、Al、P、B、Si、Tiの少なくとも1種の金属粉末もしくはその酸化物粉末を添加すると、金属多孔体としての耐熱性、耐腐食性、機械的な強度を向上させることが出来て好ましい。効果を発揮する量は、金属の種類毎に異なるが、好ましくは製品組成中の元素濃度に換算して合計量として25質量%以下である。25質量%を超える量を添加すると、逆に金属骨格の上記改善に悪影響を与える。
【0035】
スラリー中での配合比率について注意すべき点は、FeやCrの酸化物、更には前記第三成分としての酸化物の酸素量と熱硬化性樹脂量の配分である。熱硬化性樹脂の役割は、スラリーを発泡構造の樹脂芯体に付着させるバインダーとしての働きと、金属炭化物を形成させるための炭素源である。熱硬化性樹脂は塗着後加熱された際に炭化し、この炭化後のカーボンは金属炭化物形成の炭素源ともなる。したがって、その配合量はスラリー中の金属酸化物として存在する酸素原子量と熱硬性樹脂成分中の炭素原子量の比率に関係する。芯体となる樹脂又はその他の樹脂成分は焼成中に大半が焼失するので、最終的に金属多孔体中の残炭量への寄与は小さい。
【0036】
これらの点を考慮して、スラリーを作製する際の樹脂成分と金属酸化物の配合比率を、骨格となる樹脂多孔体をも含めた全樹脂分の炭化率に基づいて決めるのが好ましい。その決め方は、まず用途に応じて単位体積あたりの金属重量が決められる。その金属量から樹脂成分量が求められる。これと共に、樹脂成分の残炭率より添加される熱硬化性樹脂成分に起因する残炭量が求められる。そして金属の耐熱性や機械的強度等の特性から金属合金の設計がなされ、Fe、Cr及び付加される第三の金属等の量が計算される。その原料組成から酸化物量が算出され、処理する酸素量が求められる。スラリーに用いる熱硬化性樹脂の種類と量は、その焼成工程により以下の式に基づいて調整するのが好ましい。
37<X×Y<126 (1)
【0037】
ここで、Xは樹脂成分の残炭率(質量%)であり、骨格樹脂、スラリーに使用された熱硬化性樹脂等の樹脂成分合計量に対する炭化後のカーボン量の比率である。また、Yは全樹脂成分の主成分のFeやCrまたは前記した第三成分として添加される金属の酸化物に含まれる酸素に対する質量比率である。第三成分を金属粉で用いる場合はカウントされない。また、樹脂成分とは、骨格樹脂、熱硬化性樹脂を含む全樹脂の合計である。
なお、既に述べたように、熱硬化性樹脂の残炭率(a)と熱硬性樹脂の酸化物に含まれる酸素に対する質量比(b)とを掛け合わせた値を前記の式(2)のように17より大きく、37より小さい範囲とすると、最終的には、出来上がった金属多孔体の骨格中に残存するカーボン量を0.1質量%以上3.5質量%以下の範囲に調節することができる。
【0038】
以上のように、前述の式(1)、(2)のようにスラリー中の樹脂成分と金属酸化物との量的な関係を考慮することによって、金属多孔体中に残存する炭素は微量になり、機械的強度に優れ、耐熱性、耐食性にも優れたものになる。また、骨格中の金属組織も緻密になるほか、骨格の断面における気孔面積も30%以下に抑えられる。また、スラリー量等を制御することにより、多孔体の体積率を3%以上の範囲で自由に制御することが出来る。
【0039】
以上のように作製されたスラリーを用いて樹脂芯体にスラリーを塗着する。なお本発明においては、前述のように、金属多孔体の孔径を500μm以下とするために、孔径が625μm以下の樹脂芯体を用意し、これにスラリーを塗着する。望ましい孔径の範囲は100〜350μmである。これによって、前述のように、多孔体と軽金属との複合材を形成した場合の耐焼付き性が顕著に改善される。
【0040】
塗着方法はスラリーのスプレーによる吹き付けやスラリー中への芯体のディッピング等を行った後に、芯体をロール等で絞って所定の塗着量とするのが好ましい。その際、均一に芯体の骨格内部まで塗着させることが肝要である。また塗着量をコントロールするためには、スラリーの粘度コントロールも重要である。例えば熱硬化性樹脂として液状のものや溶剤で液体状にされたものを用いることによってコントロールし易くする。なお、希釈剤としては樹脂が水溶性の場合には水を、樹脂が非水溶性の場合には有機溶剤を用いる。塗着後の乾燥においては、樹脂芯体が変形する温度未満で処理する。
【0041】
スラリーを塗布し乾燥した樹脂芯体は非酸化性雰囲気中で焼成され、前記の如きFe及びCrを主成分とする骨格表面、内部に、炭化物が均一分散した組織を有する金属多孔体を形成する。焼成工程の好ましい態様としては前述の通り2段階の熱処理の条件を変えて行なう。第1の熱処理の条件で樹脂芯体を除去すると同時に、熱硬化性樹脂を炭化し、また、金属酸化物をこの炭素分で還元すると共に、金属成分の一部を炭化物にする。その後、高温に条件を変え、焼結と共に強固な発泡金属構造とする。この処理により、金属多孔体の骨格部に金属炭化物が形成され、この炭化物が均一に分布した金属多孔体が得られる。
【0042】
なお、上記の焼成工程において、第1の熱処理工程の温度は、均一な金属組成を作る条件より低温側が好ましく、800℃近辺が良い。好ましくは750℃以上1100℃以下の範囲の温度がよい。焼結のための第2の熱処理工程の温度は、前述のようにFeとCrの合金を形成し、焼結体とするのに適した950〜1350℃の範囲とするが、好ましくは1100℃以上1250℃以下、特に1200℃付近が望ましい。
【0043】
別法として、上記の焼成を以下の2つの熱処理工程で行なうこともできる。即ち、第1の熱処理工程では、まず樹脂分の炭化と同時にFe酸化物と金属Cr、Cr合金もしくはCr酸化物の反応によるFeCr複合酸化物を形成させる。このFeCr複合酸化物を形成させることで、次工程における還元焼結作業が容易になる。したがって第1の熱処理工程においては、樹脂分の炭化が必要であるため、非酸化性雰囲気中で400℃以上900℃以下の雰囲気温度とするのが好ましい。400℃未満では樹脂分の炭化に時間がかかり不経済であることと、充分な炭化が進まず、次工程でタールが形成され易く、焼結に不都合を生じることもあり得るからである。また、900℃を超えると前記複合酸化物の還元反応が進み、次の第2の熱処理工程で緻密な金属構造を得にくくなる場合もあるからである。
【0044】
この方法において、上記の第1の熱処理工程を経ずに第2の熱処理工程を行うと、樹脂の炭化が充分に行われず、そのため骨格構造の保持が不充分になり、骨格の割れや破断等を生じ易くなる場合がある。さらには、前記FeCr複合酸化物を充分に形成させず焼結する可能性があるので、焼成後の骨格中に上記酸化物に起因した欠陥が発生する場合がある。
【0045】
第2の熱処理工程では、前工程で形成させた樹脂成分からの炭素分とFeCr複合酸化物との間で酸化還元反応が生じる。それと同時に金属骨格中の金属粒子同士の焼結が進む。焼成雰囲気は還元性雰囲気であればよいが真空中であっても良い。還元性雰囲気を形成する雰囲気ガスとしては、例えば水素ガス、アンモニア分解ガスもしくは水素と窒素の混合ガス等が代表例としてあげられる。なお真空中で焼結する場合は、酸素分圧を0.5Torr以下とする。雰囲気温度は、950℃以上1350℃以下とするのがよく、この条件であるとFeCr複合酸化物が樹脂成分の炭化によって生成した活性炭素の助けにより容易に還元され、骨格を形成すると同時にFeCr合金になる。950℃未満では還元焼結に時間がかかり不経済であり、1350℃を超えると焼結の際に液相が出現し、金属骨格の保持が出来なくなるので好ましくない。より好ましい温度としては、1100℃以上1250℃以下とするのがよい。
【0046】
このようにして作製された金属多孔体の骨格は均一なFeCr合金で形成され、空孔率の小さい緻密なものとなるので機械的強度が向上する。
以上のようにして作製された金属多孔体の孔径は500μm以下となる。なお既に述べたように芯体となる発泡樹脂の孔径を小さくすれば、より小さな金属多孔体が得られる。本発明の多孔体では、以上述べたような炭化物が均一微細に分散されたFe、Crベースで低い空孔率の骨格となっているため、機械的な強度、特に曲げ強度靱性に優れている。このため孔径が500μm以下と小さくなっても、それを超える孔径のそれに比べてプリフォームへの成形性が損なわれることはない。しかも孔径が小さくなったことによって曲げ強度は、孔径の大きいものに比べて向上する。例えば同じ材質で孔径が790μmのもので0.17MPaであるのに対し、孔径が500μm以下となると、0.45MPaを超える優れた曲げ強度となる。このため従来のものでは考えられなかった構造部材としての用途の拡大が大きく期待できる。
【0047】
さらに本発明の複合材はこの多孔体の空孔中に耐熱性、耐腐食性に優れた機械的強度が付与された軽合金が既に述べたような含浸方法によって充填されたものであるから、特に体積率が3%以上30%以下の多孔体と組み合わせた場合に、軽量であるとともに、耐久性に優れた構造部材として基本的に優れたものである。特に本発明によって提供される複合材は、既に述べたように、任意の断面での軽合金の占有面積が特に小さくコントロールされているため、耐摩耗性に優れると共に、特に摺動時の耐焼付き性に優れているため、各種摺動部の軽量化に充分応えられるものである。さらに骨格表面に固体潤滑剤を付与したものについては、摺動部において潤滑油が不足する様な厳しい条件でも優れた耐焼付き性を示す。
【0048】
【実施例】
以下、実施例によって、本発明を具体的に説明する。
なお、実施例11,15、16、21、27、31、32、37、43、47、48、53は欠番である。
実施例1
平均粒径0.7μmのFe23粉末50質量%、平均粒径4μmのFeCr(Cr60%)合金粉末23質量%、熱硬化性樹脂として65%フェノール樹脂水溶液17質量%、分散剤としてCMC(カルボキシメチルセルロース)2質量%及び水8質量%の配合比率で混合し、スラリーを作製した。このスラリーを厚さ10mm、孔径600μmのポリウレタンフォームに含浸したのち、金属ロールで過剰に付着したスラリーを絞り出して除去し、大気中120℃で10分乾燥した。このシートを表1に示す熱処理条件で処理し、金属多孔体を作製した。出来上がった金属多孔体の密度、骨格部の平均空孔率、3点曲げ強度及び耐熱性を示す酸化増分率について調べた結果を表2に示す。なお、作製した金属多孔体の孔径は480μmであった。
【0049】
【表1】

Figure 0003978652
【0050】
No.1は第2の熱処理工程の温度が低く、No.7は第2の熱処理工程の温度が高いため、それ以外の金属多孔体に比べ、上記特性において劣っていた。
【0051】
【表2】
Figure 0003978652
【0052】
以上の結果から、第2の熱処理工程の温度が低いと、骨格部の平均気孔率が大きくなり、3点曲げ強度が低下する。また、表面積も増加するので酸化による耐熱性が低下する。逆に温度が高すぎると金属骨格が保てず、密度が増加するが、3点曲げ強度は低下する。金属多孔体の密度はスラリーの塗着量により左右される。以上より、第2の熱処理温度としては、950〜1350℃が好ましく、熱処理を2段階工程で行なうのが更に好ましい。
【0053】
実施例2
表3に示す平均粒径を有するFe23粉末50質量%、平均粒径8μmのFeCr(Cr60%)合金粉末23質量%、熱硬化性樹脂として65%フェノール樹脂水溶液17質量%、分散剤としてCMC2質量%及び水8質量%の配合比率でスラリーを作製した。このスラリーを厚さ10mm、孔径340μmのポリウレタンフォームに含浸塗布し、金属ロールで過剰のスラリーを絞り出して除去した。その後、大気中120℃で10分乾燥した。次にN2中800℃で20分熱処理する工程によりポリウレタンとフェノール樹脂を炭化した後、H2中1200℃で30分還元焼結し、FeCr合金の金属多孔体を得た。出来上がった金属多孔体の密度、骨格部の平均空孔率、3点曲げ強度、酸化増分率について調べた結果を表4に示す。
なお、作製した金属多孔体の孔径は270μmであった。
【0054】
【表3】
Figure 0003978652
【0055】
【表4】
Figure 0003978652
【0056】
表3及び表4から、Fe酸化物の平均粒径が大きいと骨格部の平均空孔率が30%を超え、引張強度が低下する。Fe酸化物の平均粒径が大きいほど出来上がった金属多孔体の骨格の表面積も増大するほか、金属の密度、引張強度が低下し、この結果、耐熱性の尺度である酸化増分率が大きくなる。従ってFe酸化物の平均粒径は5μm以下が好ましく、1μm以下がより好ましい。
【0057】
実施例3
実施例2と同様の製造手順で平均粒径0.7μmのFe23粉末を用いて、スラリー中の熱硬化性樹脂であるフェノール樹脂量を変えて残炭率を変化させた条件での金属多孔体を作製した。この状態を樹脂成分の残炭率Xと樹脂成分の酸化物に含まれる酸素に対する質量比Yで表現すると表5のようになる。樹脂成分は、フェノール樹脂、ウレタンフォームおよびCMCである。
【0058】
【表5】
Figure 0003978652
【0059】
表5のスラリー調製条件により形成された金属多孔体の密度、骨格部の平均空孔率、3点曲げ強度、酸化増分率を調査した結果を表6に示す。
【0060】
【表6】
Figure 0003978652
【0061】
表6の結果から、X×Yの値により、製造された金属多孔体の特性に差が生じることが分かる。表6と表5との対比から、X×Yの値が37より小さい(樹脂成分の残炭率と酸化物に含まれる酸素に対する樹脂分の質量比との積が37より小さい)と、金属多孔体の特性が劣化することが分かる。特に骨格断面の空孔率が大きめになり、その結果として引張強度の低下や、耐熱性低下により酸化増分率が大きくなる傾向にある。逆にX×Yの値が126より大きい(樹脂成分の残炭率と酸化物に含まれる酸素に対する樹脂分の質量比との積が126より大きい)場合でも同様の傾向がある。従って、本実施例の結果から、X×Yの値を37を超え126未満であるような条件にすることにより、より好ましい金属多孔体を得ることができることが分かる。
【0062】
実施例4
平均粒径0.8μmのFe34粉末50質量%、平均粒径5μmのCr粉末を7.9質量%、及び表7に示す種類、量の第三の金属粉末を添加した粉末と、65%フェノール樹脂水溶液12質量%、分散剤(CMC)2質量%に水を加えて100質量%にした配合比率のスラリーを作製した。このスラリーを用いて厚さ15mm、孔径500μmのポリウレタンフォームに含浸塗布し、金属ロールで過剰なスラリーを絞り出して除去した。その後、大気中120℃で10分乾燥した。次いでN2雰囲気で700℃25分加熱して樹脂の炭化とFeCr複合酸化物を形成し、さらに酸素分圧0.5Torrの真空中で1180℃で30分加熱して還元焼結を行い、上記第三金属成分を含むFeCr合金の金属多孔体を得た。出来上がった金属多孔体を先の実施例同様に評価した。その結果を表8に示す。
なお、作製した金属多孔体の孔径は400μmであった。
【0063】
【表7】
Figure 0003978652
【0064】
【表8】
Figure 0003978652
【0065】
表7と表8の結果から、FeCr合金の金属多孔体に第三の金属を含ませて改質することも可能であり、大きく配合を左右する量で無ければ、第三の金属を含んでも、物性、機械強度、耐熱性には悪影響を及ぼさず、さらにその第三成分を増やすことにより、耐熱性、3点曲げ強度等の特性を改善できることが分かる。
【0066】
実施例5
前記実施例4で用いたNo.24について、金属酸化物と樹脂成分の量を変化させたスラリーを作製した。なお樹脂成分の内、スラリー中のフェノール樹脂の量のみを変化させた。その他の成分組成はNo.24と同じとした。
配合比率をX及びYで表9に示す。
【0067】
【表9】
Figure 0003978652
【0068】
これらのスラリーを用いて実施例4の製造条件と同じ条件で金属多孔体を作製した。出来た金属多孔体を先の実施例同様に評価した。その結果を表10に示す。 なお、作製した金属多孔体の孔径は400μmであった。
【0069】
【表10】
Figure 0003978652
【0070】
表9と表10の結果から、X×Yの値が37を超え、126未満である範囲の配合比率を用いるとより優れた金属多孔体が形成されることが分かる。
【0071】
実施例6〜10
平均粒径0.6μmのFe23粉末52質量%、平均粒径7μmのFeCr合金(Cr63%)粉末23質量%、熱硬化性樹脂として65%フェノール樹脂水溶液13質量%、分散剤(CMC)を1.5質量%、水を10.5質量%とした組成で混合しスラリーとした。
このスラリーを厚さ10mm、孔径340μmのポリウレタンフォームシートに含浸した。引き上げ時に金属ロールで過剰に付着したスラリーを絞り出して除去し、大気中120℃で10分乾燥した。このシートを表11に示す条件で熱処理し、金属多孔体を得た。出来上がった金属多孔体の特徴を表12に示す。
なお、表12中の「最小曲率半径」についての評価は、板状の金属多孔体(140mm×90mm×3mmt)の一端を固定し、他の端を曲げて固定端に近づけていき、破断したときの曲率半径を測定して、これを「最小曲率半径」とした。曲率半径の大きい製品では実施例9程度のものでも問題がないが、φ80mmの円筒に加工する場合には実施例9程度のものは使用できない。
【0072】
【表11】
Figure 0003978652
【0073】
【表12】
Figure 0003978652
【0074】
表12に示された結果から、カーボン含有量によって金属多孔体の密度は変化はしないが、曲げ加工においては炭素量が多くなると最小曲率半径が10cmを超えるようになり、加工性が低下することが分かる。硬さについては、残留炭素量の増加に従って硬くなることが分かる。なお、ここで「カーボン含有量」及び「残炭率」について説明すると以下の通りである。
残炭率 :熱処理を2段階に分けて実施する工程において、骨格樹脂、スラリーに使用された熱硬化性樹脂等の樹脂成分合計量に対して1段目の熱処理において炭化されたウレタンフォーム及び熱硬化性樹脂の残留した量の質量割合。
カーボン含有量:上記残炭率で2段目の熱処理を実施した場合、殆どの炭素は酸化物の還元に利用されるが、この2段目の熱処理の後に残った炭素量の、最終製品である金属多孔体に対する質量割合。
【0075】
本発明による金属多孔体は、加工性がよく、且つ金属多孔体の硬さを要求されるので、カーボン含有量が適量であることが必要である。
【0076】
実施例12〜14、比較例1〜3
実施例6で用いた成分・組成のスラリーを基準にして、熱硬化性樹脂の配合量を変化させ、金属酸化物との質量比率を変えた各種スラリーを用意した(熱硬化性樹脂の配合量は表13の第2列に示した。)。このスラリーを用いてスラリー含浸以降は実施例6と同じ条件で金属多孔体を作製した。なおこれら金属多孔体の樹脂残炭率(a)、熱硬化性樹脂の酸化物に含まれる酸素に対する質量比(b)を確認して同じく表13に示す。
得られた多孔体の特性を表14に示す。
【0077】
【表13】
Figure 0003978652
【0078】
【表14】
Figure 0003978652
【0079】
a×bの値が、17以下の場合、金属多孔体中のカーボン含有量は0.1質量%よりも小さくなり、加工性が低下する。(2)式を満たす条件で作製した場合、金属多孔体中のカーボン含有量を0.1質量%以上3.5質量%以下に制御することができ、その範囲の金属多孔体の最小曲率半径が小さくなり、種々の曲げ加工が容易になる。また37以上の場合、カーボン含有量は3.5質量%を超えるとともに最小曲率半径が大きくなり、成形上の制約が大きくなる。さらに金属骨格の硬度も高くなる傾向にある。以上の結果から、好ましいカーボン含有量を0.1質量%以上3.5質量%以下に制御するには、a×bの値を制御することで達成できることが分かる。
【0080】
実施例17〜20、比較例4
平均粒径0.5μmのFe23粉末54質量%、平均粒径5μmのFeCr合金(Cr63%)粉末16質量%、分散剤(CMC)1.5質量%と熱硬化性樹脂として65%フェノール樹脂水溶液を表15に示す量加え、これに水を加えて100質量%にした配合比率のスラリーを作製した。
このスラリーを厚み12mm、孔径420μmのポリウレタンフォームシートに含浸したのち、金属ロールで過剰のスラリーを絞り出して除去し、大気中120℃で10分乾燥した。このシートを表11の実施例9の条件で熱処理し、金属多孔体を作製した。作製した金属多孔体の特性を表16に示す。
なお、金属多孔体の孔径は340μmであった。
【0081】
【表15】
Figure 0003978652
【0082】
【表16】
Figure 0003978652
【0083】
表16に示されている実施例17〜20の金属多孔体の密度と、表12及び表14で示されている実施例6〜10、12〜14の金属多孔体の密度とが異なるのは、素材に用いられたウレタンフォームシートの気孔率等の違いによるものである。カーボン含有量と最小曲率半径(加工性を示す)および硬さとの関係は、表14の結果と類似する。カーボン含有量が3.5質量%を超えると表16の最小曲率半径のデータから明らかなように加工性が低下する。ただし、このように比較的高残留炭素の金属多孔体は、加工度が低くても問題がなく、かつ耐摩耗性を重視する用途には適している。また、カーボン含有量が少ない実施例17のような場合は、硬度が低いので、軽合金と複合化される金属複合材にするには良い結果をもたらさない可能性がある。
【0084】
実施例22〜26、28〜30、33〜36(金属複合材製造例1)及び比較例5〜9
前記実施例6〜10、12〜14、17〜20、比較例5〜8で得られた金属多孔体の一部を金型に入れ、750℃に加熱したアルミニウム合金(AC8C)溶湯を39.2MPaの加圧下で多孔体に含浸させてアルミニウム複合材を作製した。出来たアルミニウム複合材を図5(a)に示す矩形のサンプル(15mm×15mm×10mm)に切り出し、図5(c)に示す試験装置にてローラーピン摩耗試験に供した。具体的には、同図に示すように評価するサンプルを(a)図に示す形状に加工し、(b)図に示すローラ形状に加工した相手材と接触させて、所定条件でローラーを回転させることにより摩耗性能について評価を行った。
【0085】
ローラーピン摩耗試験の条件は、以下の通りである。
相手材 : 硬度がHv1000の窒化鋼で、直径80mm、幅10mmの回転ローラー
回転数 : 200rpm
押しつけ加重 : 60kg
時 間 : 20分
潤滑油 : SAE10W30
滴下量 : 5ml/分
【0086】
なおこの試験では、作製したアルミニウム複合材試片が垂直に回転する相手材に対して、上部から押しつけ加重を負荷した状態で押しつけられるため発熱する。したがって、双方の接触部分に潤滑油を滴下することでローラーと複合材サンプルとが溶着しないようにした。負荷後、20分経過後、相手材の回転を停止し、サンプルの摩耗深さを測定し、表17に示すような結果を得た。なお、ここで比較例1としてアルミニウム合金(AC8C)を矩形に切り出して用いた。
【0087】
このローラーピン摩耗試験では、組み合わせるローラー材との組合せもテスト結果に影響するが、表17に示すように複合化された本発明の材料では耐摩耗性が顕著に改善されることが分かる。カーボン含有量が極端に少ない場合は、複合化の効果が減少し、カーボン含有量が多くなるほど耐摩耗性が向上する。このテストでは実施例の金属多孔体を加工する操作はしていないが、複雑に加工される場合は加工性も問題になるので、耐摩耗性と加工性はカーボン含有量が多い範囲ではどちらを重視するかにより、カーボン含有量を調整選択することが必要である。
【0088】
Figure 0003978652
【0089】
以上の結果より、本発明の多孔体は、FeとCrからなる合金中にFe炭化物もしくはFeCr炭化物が均一分散相として存在するため、骨格自体が高い硬度を有し、それ自体が耐摩耗性、機械的な強度に優れていることが分かる。したがって、これを骨格としてAl合金と複合化された本実施例の複合材は耐摩耗性に優れている。
【0090】
実施例38〜42、44〜46、49〜52(金属複合材製造例2)及び比較例2
金属複合材製造例1と同様に実施例6〜10、12〜14、17〜20、比較例5〜8で得られた金属多孔体を用いて、これにマグネシウム合金を用いた複合化を実施した。実施例の各金属多孔体の一部を金型に入れ、750℃に加熱したマグネシウム合金(AZ91A)の溶湯を24.5MPaの加圧下で注入し、マグネシウム複合材を作製した。出来た複合材を矩形に切り出し、ローラーピン摩耗試験機を用いて耐摩耗性を測定した。
【0091】
ローラーピン摩耗試験の条件は、以下の通りである。
相手材 :硬度がHv1000の窒化鋼で、直径80mm、幅10mmの回転ローラー窒化鋼 (製造例1と同じ)
回転数 : 300rpm
押しつけ加重 : 50kg
時 間 : 15分
潤滑油 : SAE10W30
滴下量 : 5ml/分
【0092】
この試験方法も金属複合材製造例1と同様に実施し、結果を表18に示す。ここで用いた比較例2は、マグネシウム合金(AZ91A)を矩形に切り出したものである。表18で示すように、カーボン含有量が少ない場合は、複合化しなかった比較例2の摩耗深さに近づく値となる。しかしながら、カーボン含有量が増えると、耐摩耗性が向上する。
残留炭素量と摩耗量の相関はアルミニウム複合材と同様にカーボン含有量が多くなると硬さが増し、耐摩耗性が向上する傾向にある。
【0093】
【表18】
Figure 0003978652
【0094】
本発明の金属多孔体は、FeとCrからなる合金中にFe炭化物もしくはFeCr炭化物が均一分散相として存在するため、骨格自体の高い硬度を有し、それ自体が耐摩耗性、機械的な強度に優れている。したがって、これを骨格としてMg合金と複合化された本実施例の複合材は、耐摩耗性に優れている。
【0095】
実施例54〜58
平均粒径0.4μmのFe23粉末50質量%、平均粒径5μmのFeCr(Cr63%)合金粉末14.5質量%、表19に示す種類、量の金属粉末を添加した粉末と、65%フェノール樹脂水溶液12質量%、分散剤(CMC)1.5質量%に水を加えて100質量%にした配合比率のスラリーを作製した。このスラリーを厚さ10mm、孔径が340μmのポリウレタンフォームに含浸したのち、金属ロールで過剰に付着したスラリーを除去し、120℃で10分乾燥した。このシートを表11の実施例9に示す熱処理条件で処理し、金属多孔体を作製した。出来上がった金属多孔体の密度、カーボン含有量及びビッカース硬度を表20に示す。
【0096】
【表19】
Figure 0003978652
【0097】
【表20】
Figure 0003978652
【0098】
実施例59〜63(金属複合材製造例3)及び比較例3
上記実施例54〜58で作製した金属多孔体を金型にセットし、760℃に加熱したアルミニウム合金(AC8A)溶湯を20kg/cm2で加圧注入することによりアルミニウム複合材を作製した。得られた複合材についてローラーピン摩耗試験を行った。また、比較例3としてアルミニウム合金(AC8A)を矩形に切り出したものを用い同様の摩耗試験を行なった。結果を表21に示す。
なお、摩耗試験条件は下記の通りである。
相手材 : 硬度がHv1000の窒化鋼で、直径80mm、幅10mmの回転ローラー(製造例1と同じ)
回転数 : 50rpm
押しつけ加重 : 100kg
時 間 : 20分
潤滑油 : SAE10W30
滴下量 : 1ml/分
【0099】
【表21】
Figure 0003978652
【0100】
実施例64〜65及び比較例4〜5
平均粒径0.4μmのFe23粉末50質量%、平均粒径5μmのFeCr(Cr63%)合金粉末14.5質量%、平均粒径2.8μmのNi粉末4.4質量%と、65%フェノール樹脂溶液12質量%、分散剤(CMC)1.5質量%に水を加えて100質量%にした配合比率のスラリーを作製した。このスラリーを表22に示すポリウレタンフォームに含浸したのち、金属ロールで過剰に付着したスラリーを絞り出して除去し、120℃で10分乾燥した。このシートを表11の実施例9に示す熱処理条件で処理し、金属多孔体を作製した。出来あがった金属多孔体の密度、カーボン含有量、孔径及び3点曲げ強度を表23に示す。孔径が0.5mm以下のサンプルでは、孔径が0.64mmと比較して1.5倍以上の曲げ強度があることが分かる。
【0101】
【表22】
Figure 0003978652
【0102】
【表23】
Figure 0003978652
【0103】
実施例66〜68(金属複合材製造例4)及び比較例6〜7
上記実施例54、64、65及び比較例4、5で作製した金属多孔体を金型にセットし、760℃に加熱したアルミニウム合金(AC8A)溶湯を20kg/cm2で加圧注入することによりアルミニウム複合材を作製した。得られた複合材について焼付き試験を行った結果を表24に示す。
なお、焼付き試験条件は下記の通りである。
相手材 : 窒化鋼、直径11.3mm、先端R=10mm
荷重 : 1kgfから開始し、1分毎に1kgfづつ加重を増加させる
ストローク: 50mm
試験速度 : 200cpm
雰囲気 : 油(SAE10W−30)塗布後、拭き取り
【0104】
【表24】
Figure 0003978652
【0105】
実施例69〜75及び比較例8〜11
実施例54の金属多孔体を、表25に示す固体潤滑剤を含む水溶液に浸せきし、取り出した後に70℃、1時間乾燥させた金属多孔体を金型にセットし、760℃に加熱したアルミニウム合金(AC8A)溶湯を20kg/cm2で加圧注入することによりアルミニウム複合材を作製した。得られた複合材について金属複合材製造例4での焼付き試験と同じ条件で試験を行なった。
比較例として、孔径が700μmのポリウレタンフォームを用いて実施例18と同様に金属多孔体を作製した以外は実施例69と同様にして複合材を作製し、試験を行なった。結果を表26に示す。
なお、固体潤滑剤を含む水溶液中の固体潤滑剤濃度は、50%であり、浸せき後の固体潤滑剤添加量は、金属多孔体重量の10〜15%である。
【0106】
【表25】
Figure 0003978652
【0107】
【表26】
Figure 0003978652
【0108】
評価結果から、固体潤滑剤を金属多孔体表面に添加することで、耐焼付き性がさらに向上することが判る。なお、図6に骨格表面に付与した固体潤滑剤の模式図を示す。
【0109】
実施例76〜84
実施例55の金属多孔体について、Cr、Mo及びNiの配合比を変えて作製した金属多孔体を表27に示す。これらの金属多孔体について、硫酸浸せき試験を実施した結果を表28に示す。配合比を変えることで飛躍的に耐食性が向上することが判る。
【0110】
なお、耐食試験条件は以下の通りである。
溶液 : 硫酸(1N)
温度 : 室温
時間 : 24時間
評価方法: 1N硫酸中にサンプルを浸せきし、24時間後に取出し重量変化を測定する
【0111】
【表27】
Figure 0003978652
【0112】
【表28】
Figure 0003978652
【0113】
以上の実施例の通り、合金組成を変えることにより、強酸中での耐食性レベルを設計することが出来る。これらの金属多孔体は、固体高分子型燃料電池等の強酸雰囲気での電極材料として適用出来る。
また本発明のCr炭化物相は、これらの電極材料として適用された場合、接触抵抗を低減させる効果がある。
【0114】
【発明の効果】
上記で述べたように、本発明の製法によれば、金属炭化物が均一分散されたFeCr合金の金属多孔体を得ることが可能であり、かつ強度的にも耐熱性においても優れた特性を有することが出来る。さらに金属多孔体の特性を改善する第三の金属を合金化した金属多孔体を得ることも可能である。
又、本発明による金属多孔体は、骨格中に金属炭化物の相を均一分散させることで、適当な加工性と硬さを保有するので、Al又はMgのような軽金属を主成分とする合金との複合材を得る際の骨格としても適している。本発明の金属多孔体を用いることにより、得られた複合材は、耐摩耗性が改善され、適宜加工することも可能となる。特に、骨格となる金属多孔体の孔径を500μm以下に小さく抑えることによって、軽合金と複合化後の素材を摺動部材として用いた場合、耐焼付き性が顕著に改善される。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の製法になる金属多孔体の拡大模式図である。
【図2】金属多孔体の骨格断面を説明する図である。
【図3】本発明の金属多孔体の骨格断面中に分散する金属炭化物の存在を示す図である。
【図4】本発明の金属多孔体を用いた金属複合材の断面を拡大したものである。
【図5】本発明実施例のローラーピン摩耗試験装置ならびにその試験片を示す図である。
【図6】本発明の金属多孔体の骨格表面に付与した固体潤滑剤の模式図である。
【符号の説明】
1 金属骨格
2 空孔
3 マトリックス
4 炭化物相
5 Al合金マトリックス
6 金属多孔体骨格
7 ローラーピン摩耗試験片
8 相手材ローラー
9 荷重印加装置[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a porous metal body made of an alloy excellent in high strength, corrosion resistance and heat resistance, applied to an electrode substrate, a catalyst carrier, a filter, a metal composite, and the like, a metal composite using the same, and a method for producing the same About.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, a metal porous body is used for various applications such as a filter requiring heat resistance, a battery electrode plate, a catalyst carrier, and a metal composite material. Therefore, the manufacturing technique of a metal porous body has been known by many well-known literatures. Further, products using CELMET (registered trademark) manufactured by Sumitomo Electric, which is already a metal porous body based on Ni, have been sufficiently used in the industry.
[0003]
A conventional porous metal body is obtained by forming a metal layer on the surface of a foamed resin or the like, and then baking and removing the resin portion and reducing the metal layer. For example, in the method described in JP-A-57-174484, a conductive layer is subjected to a conductive treatment on the surface of a porous core such as a foamed resin, and then a metal layer is formed by a plating method. Further, in the method described in, for example, Japanese Examined Patent Publication No. 38-17554, a metal preliminary layer is formed by attaching a slurry containing metal powder to the surface of a core made of foamed resin or the like and drying it.
[0004]
The conductive treatment in the case of forming the metal layer by the former plating method is performed by adhesion of a conductive material, vapor deposition of a conductive material, surface modification with a chemical agent, or the like. Next, formation of a metal layer that finally becomes a porous metal body is performed by electrolytic plating, electroless plating, or the like. Finally, a porous metal body is obtained by baking and removing the resin portion, which is a porous core. Further, when an alloyed porous body is obtained, after forming a different kind of metal plating layer, the metal diffusion treatment is performed by heating.
[0005]
In the latter method, a slurry containing a metal powder and a resin is prepared in advance, and this becomes a metal preliminary layer. In this means, an alloy powder is used for the metal powder of the slurry, or a mixed metal powder composed of a plurality of metal species having an alloy composition is used to obtain an alloyed metal porous body through heating after drying. be able to.
However, the alloyed metal porous body obtained in this way has a particularly excellent adhesion between metal powder particles compared to the former metal porous body combined with post-plating diffusion alloying treatment. And the mechanical strength of the porous body is reduced.
[0006]
Japanese Examined Patent Publication No. 6-89376 introduces an improvement example for an iron alloy porous body. According to this method, a certain amount of carbon is contained in the iron powder in the slurry prepared in advance and the surface thereof is forcibly oxidized. By doing in this way, the oxidation-reduction reaction of the oxygen in the oxide at the time of baking and contained carbon arises, As a result, the adhesiveness of metal powder particles improves.
[0007]
JP-A-9-231983 also discloses a sintered iron porous body having a dense metal skeleton using iron oxide powder as a raw material. However, even in this case, in order to use the porous body for a structural member in which mechanical strength, heat resistance and wear resistance are emphasized, it is necessary to further modify the metal itself. For example, as described in the publication, since mechanical strength, corrosion resistance, and heat resistance are insufficient, these properties are improved by alloying.
[0008]
Furthermore, the utilization of the metal porous body is advancing by compositing with a casting such as Al die cast. This technique is a method in which a light metal casting is infiltrated into a void portion of a porous metal body, and is widely used as a means for reducing the weight by replacing an Al alloy with a casting. In this case, further improvement of the characteristics can be expected by alloying the portion mainly composed of Al combined with the porous body mainly composed of iron. Therefore, the same can be expected when compounding with other light metal alloys such as Mg.
[0009]
Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-122877 discloses a detailed technique related to composite using a metal porous body. According to the description of the publication, such a composite light metal alloy is used particularly in a severe use part such as a sliding part. For this reason, the characteristic of the metal porous body itself used for the composite is required to be suitable for the intended use.
[0010]
The above-mentioned CELMET has already been used as the porous metal body used for the composite with the light metal as described above, but a technique for obtaining a material with even better performance is disclosed in JP-A-10-251710. Are listed. In this metal porous body, a slurry containing a metal powder and a ceramic powder is applied to a member made of a fire-resistant foamed resin, and then the resin content is burned down in a reducing gas atmosphere containing water vapor / carbon dioxide gas. It is heated and fired in a reducing atmosphere. As a result, ceramic particles are dispersed in the skeleton of the completed metal porous body, and a metal porous body having excellent characteristics of ceramics is formed.
In addition, a porous metal body is disclosed in which a metal powder described in JP-A-8-319504 is molded and sintered so as not to become dense, and a gap between the powders is used. In this method, the volume ratio of the metal porous body is 30 to 88%, which is higher than that of the present invention. For example, when it is combined with Al, a high pressure is required to allow the molten Al to enter the porous body. Furthermore, since the ratio of the porous metal body in the composite material increases, there is a problem that the merit of weight reduction is not obtained. Here, the volume ratio indicates the volume ratio of the skeleton portion in the total volume of the porous body.
Such composite technology has made rapid progress.
[0011]
[Problems to be solved by the invention]
The above research on metal composite technology has solved several problems in using metal composite materials. Such a metal composite material has recently been attracting attention and being used as a material for reducing the weight of engine parts such as automobiles. However, for these types of parts, the demand for materials related to exhaust gas regulations and the like is becoming increasingly severe. For example, more excellent wear resistance is required particularly for parts used in the piston wear-resistant ring portion of a diesel engine. As such a component, a composite material using a metal porous body containing the ceramic particles can be cited as one candidate material. However, since this material contains ceramic particles in the skeleton of the porous body, it is difficult to perform the preform processing as compared with a porous body made of only a normal metal, and the shape that can be processed is limited.
In particular, in the case of parts that are used under high-speed sliding conditions at high temperatures, such as the bore material of an engine block, for example, the wearable material and the excellent formability that can be used for near-net preform molding, especially the mating material that slides Improvement of seizure resistance is an extremely important issue.
[0012]
[Means for Solving the Problems]
The present invention has been made as a result of studies based on a series of requirements in such applications, and an object of the present invention is to provide a composite material having an unprecedented seizure resistance particularly under sliding.
[0013]
The first is to provide a metal porous body that meets the above-mentioned purpose, and the porous body has a foamed structure, and its framework is Fe and Cr in which Cr carbide and / or FeCr carbide is uniformly dispersed. And has a pore diameter of 500 μm or less. The amount of the metal carbide contained can be determined by the amount of carbon, and the carbon content in the skeleton of the porous metal body has particularly preferable characteristics when it is 0.1% by mass or more and 3.5% by mass or less. The metal porous body having the above-described composition and structure provides excellent mechanical strength that has never been obtained. In particular, it is preferable if the amount of carbide is within the above range in terms of carbon content. When the amount of carbon is less than 0.1% by mass, the amount of carbide in the skeleton is small, so that the wear resistance is inferior. When the amount exceeds 3.5% by mass, the skeleton itself becomes hard and it becomes difficult to perform the preform processing. There is a possibility that the attacking property against the mating sliding member is increased.
The amount of carbon is more preferably in the range of 0.3% by mass to 2.5% by mass.
In the preferable carbon amount range, that is, in the range of 0.1 to 3.5% by mass, the Vickers hardness of the skeleton portion of the porous metal body is in the range of 140 to 350, particularly the workability after forming the composite alloy. Give good results in wear resistance.
[0014]
When one or more selected from the group consisting of Ni, Cu, Mo, Al, P, B, Si and Ti is included in the skeleton of the porous metal body of the present invention, the toughness is increased and more preferable results are obtained. These desirable contents are 25% by mass or less in total.
In the porous body of the present invention, the pore size of the metal skeleton is further controlled to be 500 μm or less. This significantly improves the seizure resistance especially after the compounding with the light metal. In particular, when it is controlled in the range of 100 μm or more and 350 μm or less, it is more preferable from the viewpoint of improving seizure resistance while facilitating impregnation of the molten metal.
[0015]
The second object of the present invention is to provide a composite material composed of a metal porous body and a light metal alloy that meets the above-mentioned purpose, and the composite material is a void within the above pore diameter range of the metal porous body described above. The hole is filled with Al alloy or Mg alloy. A method for producing this composite material will be described later, but it can be obtained by pressure-impregnating molten metal of Al alloy or Mg alloy into the pores of the metal porous body whose pore diameter is controlled.
[0016]
By making the pore size of the metal skeleton 500 μm or less, the Al or Mg base region surrounded by the metal skeleton can be miniaturized, and the contact area between the counterpart material and the base region can be reduced, and the seizure phenomenon can be caused. The frequency of occurrence can be reduced. Furthermore, by reducing the seizure area in the base region by reducing the pore size of the metal skeleton to 350 μm or less, the surface damage due to seizure is reduced by reducing the adhesion force when seizure occurs between the composite material and the counterpart material. Can be suppressed.
Furthermore, when a solid lubricant is applied to the surface of the skeleton, the seizure resistance is greatly improved. Here, when the pore diameter of the metal porous body is larger than 500 μm, the internal surface area associated therewith decreases, so that the amount of solid lubricant added becomes less than 500 μm or less, and the effect of improving seizure resistance cannot be expected. As the solid lubricant, it is preferable to use at least one selected from the group consisting of graphite, molybdenum disulfide, tungsten disulfide, boron nitride, molybdenum trioxide, and iron oxide.
[0017]
When the pore diameter is smaller than 100 μm, a higher pressure is required for impregnating Al and Mg, which makes it difficult to manufacture. There is also a problem that it is difficult to apply the solid lubricant to the surface.
When a composite material with Al or Mg is used, depending on the hole diameter of the metal skeleton, it becomes a difficult-to-cut material and may damage the cutting edge of the cutting tool. However, when the pore size of the metal skeleton is set to 500 μm or less, the metal skeleton itself becomes small, so that blade wear can be reduced.
In addition, in this specification, the general name of the industry using the average diameter of a pore (pore) is used as the pore diameter of the metal porous body.
[0018]
The method for producing a porous metal body of the present invention will be described below.
A slurry having an average particle diameter of 5 μm or less, a powder mainly composed of one or more powders selected from metal Cr, Cr alloy, and Cr oxide, a thermosetting resin, and a diluent as a main component is prepared. Is applied to a resin core having a foam structure of 625 μm or less and dried, followed by firing including a heat treatment step at 950 ° C. to 1350 ° C. in a non-oxidizing atmosphere.
The reason why the average particle size of the iron oxide powder used as the starting material is 5 μm or less is to improve the sinterability of the skeleton of the porous body in the subsequent heat treatment step. By using such fine iron powder, the void area ratio of the cross section of the skeleton becomes 30% or less, and as a result, an excellent mechanical strength / heat resistance / corrosion resistance porous body suitable for the purpose of the invention is obtained. can get. The reason why the pore diameter of the resin core having a foam structure is 625 μm or less is that the pore diameter of the metal porous body is 500 μm or less.
[0019]
Moreover, in this invention, a carbide | carbonized_material is produced | generated by reaction with the carbon produced from the thermosetting resin. By doing in this way, unlike the case where a carbon component is added as a metal carbide from the beginning, the metal carbide is uniformly dispersed. Furthermore, the metal carbide phase obtained by the method of the present invention has an average grain size in the range of 2 μm to 50 μm, and exhibits an excellent effect in wear resistance and the like. Furthermore, by using the core body with the above-mentioned pore diameter, the final pore diameter can be suppressed to 500 μm or less, and by being filled and compounded with a light metal alloy such as Al or Mg, it is particularly resistant to seizure. Sexually improved.
[0020]
One or more additive metals selected from the group consisting of Ni, Cu, Mo, Al, P, B, Si, and Ti described above are mixed in the slurry in a powder state. These are alloyed with a base metal mainly composed of Fe or Cr after sintering and incorporated into the skeleton of the porous metal body.
[0021]
A preferred embodiment of the heat treatment step includes a first heat treatment step of carbonizing the resin component of the dried porous resin core after applying the slurry in a non-oxidizing atmosphere, and 950 ° C. or higher in a reducing atmosphere. And a second heat treatment step of heating at a temperature of 1350 ° C. or lower. In the second heat treatment step, the metal oxide is reduced by the carbonized component generated in the first heat treatment step, and a part of one or more components selected from Fe oxide, Cr, Cr alloy, and Cr oxide are used. Is converted into a carbide, and the reduced metal component is alloyed and sintered.
Furthermore, the points to be noted in the production method are the blending amount of the resin serving as the carbon source for forming the carbide and the firing conditions.
[0022]
First, the mass ratio between the resin component in the slurry and the carbonized component generated from the resin core through the first heat treatment step and the Fe oxide and other oxide powder added to the slurry is controlled within a certain range. Preferably, the composition of the slurry is determined based on the relationship. The determination method is based on the following formula (1). That is, a residual carbon ratio X which is a mass ratio of carbon generated from the resin component that can remain in the skeleton of the metal porous body, and oxygen contained in Fe, Cr, and other metal oxides of the resin component at the time of slurry preparation It is preferable that the product with the mass ratio Y is in a range satisfying the following formula (1).
37 <X × Y <126 (1)
X: Residual carbon ratio of resin component (mass%)
Y: Mass ratio to oxygen contained in oxide of resin component
[0023]
The residual carbon ratio of the resin component is a combination of the thermosetting resin added to the slurry and the residual carbon ratio generated from the entire resin component such as a resin porous body serving as an initial skeleton. And the measurement of the residual carbon ratio is a method described in JISK2270. The ratio of the amount of residual carbon component after carbonization to the initial resin weight (total weight of the thermosetting resin component which is a diluent in the resin core and slurry). To tell. In addition, although the quantity of the oxide used by the trial calculation of mass ratio Y is mainly based on Fe oxide, when Cr oxide is also used, the thing by it is also included. By controlling the initial component ratio under such conditions, the reduction of the oxide in the second heat treatment step proceeds in a well-balanced manner, and a porous metal body having excellent mechanical strength can be obtained.
[0024]
When the carbon content in the obtained metal porous body is controlled to be 0.1% by mass or more and 3.5% by mass or less, the compounding ratio of the oxide powder and the thermosetting resin satisfies the following formula (2). It is preferable to blend as described above.
17 <a × b <37 (2)
Here, a is a residual carbon ratio of the thermosetting resin solution added to the slurry, and b is a mass ratio with respect to oxygen contained in the oxide of the thermosetting resin solution added to the slurry.
[0025]
The sintering conditions need to be appropriately changed depending on the carbon source contained in the resin component in the slurry and the amount of oxygen in the metal oxide.
The metal porous body thus obtained has a toughness because the metal carbide phase is uniformly dispersed in the metal phase of the skeleton part, and the metal carbide phase is a carbide phase up to the inside. Has wear resistance.
[0026]
Furthermore, on the surface of the metal porous body, various solid lubricants and resin binders such as phenol are dispersed in a solution such as water, and the metal porous body is put into the solution and impregnated, or sprayed with a spray or the like. A solid lubricant can be applied to the surface by heating and drying.
The porous metal body and the porous metal body with a solid lubricant applied to the surface of the skeleton are suitable for pouring Al alloy or Mg alloy into the pores of the porous body to form a composite. In particular, when an Al alloy or Mg alloy is poured under a pressure of 98 kPa or more to form a composite metal, the metal porous body and the Al alloy or Mg alloy matrix are sufficiently adhered and filled without any gaps, so that a preferable metal composite material is obtained. .
In addition, when the molten metal is poured at a pressure lower than 98 kPa, the gas existing between the metal porous body skeletons cannot be exhausted, and there is a possibility that void defects are generated inside the composite material.
[0027]
Furthermore, alloying according to a use is possible by including a 3rd component other than the alloy of Fe and Cr. That is, when a powder composed of the third metal component or its oxide is added to the raw slurry, the heat resistance, corrosion resistance, wear resistance and mechanical strength of the resulting metal porous body can be improved. For example, Ni, Cu, Mo, Al, P, B, Si, and Ti can be given as typical examples. These third components may be added in any form of a metal powder, an oxide powder, or a mixture thereof. In particular, addition with an oxide is advantageous in that a powder as a raw material can be easily obtained.
In addition, when the third substance is added as an oxide, oxygen contained in the oxide of the third substance is considered in Y of the above relational expression (1) and b in (2). The
[0028]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
FIG. 1 is an enlarged view schematically showing a representative example of the porous metal body of the present invention. In appearance, it is the same as the porous resin body, but after applying the slurry to the skeleton of the porous resin body, the metal skeleton 1 has pores 2 in order to dry it and then sinter, By contracting during carbonization sintering, a skeleton cross section as shown in FIG. 2 is obtained.
[0029]
FIG. 3 is a diagram schematically showing a typical example of a skeleton cross section of a porous metal body of the present invention showing a state in which a metal carbide phase 4 is dispersed in a matrix 3 of an alloy phase containing Fe and Cr. It is. As shown in FIG. 2, some pores may exist in the skeleton, but these pores are omitted in FIG. 3. When added as a carbide powder from the beginning, the carbide phase 4 is too large in particle size and does not become sufficiently dispersed in the matrix 3. For example, the particle size of the carbide phase in that case is about 100 μm. However, the skeleton part of the porous body of the present invention is sufficiently adhered to the matrix 3 of the alloy phase because the metal carbide phase 4 is considerably finer and more uniformly dispersed in the alloy phase matrix 3. Properties rich in toughness can be obtained.
[0030]
FIG. 4 schematically shows a representative example of a cross section of a material obtained by combining the porous metal body of the present invention with an Al alloy, as observed with an optical microscope. Although the porous metal skeleton 6 cannot reflect the internal composition due to the reflected light, no gap or the like is observed at the boundary with the Al alloy matrix 5 and the metal porous skeleton 6 is formed in a sufficiently close contact state. By forming such a structure, it is possible to obtain a metal composite material having excellent wear resistance, which is a characteristic of the metal composite material, and excellent workability.
[0031]
In the method for producing a porous metal body of the present invention, the oxide powder is used without using Fe as a component of the slurry. At this time, the average particle size of the Fe oxide is 5 μm or less. Preferably it is 1 micrometer or less. This shortens the time required to reduce the particles to the inside and facilitates sintering during firing. Further, after the first heat treatment, a carbonized component generated from the resin is formed around the main component particles containing Fe and Cr in a uniformly dispersed state, and is uniformly reduced. As a result, it becomes easy to form a skeleton having a uniform composition and a relatively low porosity.
[0032]
As shown in FIG. 2, there are pores inside the skeleton, but the strength decreases when the porosity is large. In the present invention, by using the fine Fe oxide as described above, the porosity, that is, the pore area ratio of the skeleton cross section can be suppressed to 30% or less.
Further, by finely pulverizing, a coating layer of the slurry on the porous resin body can be formed densely and uniformly. Furthermore, since the formation of the FeCr composite oxide is facilitated in the first heat treatment step, the reaction during reduction sintering is promoted. As a result, the heat treatment time can be shortened. In addition, the contact area with the carbon particles generated from the resin is increased by atomization, the carbonization reaction is promoted and carbon can be consumed uniformly, so that it is easy to occur when sintering metal powder in a reducing atmosphere. Adhesion of carbon is difficult to occur. As a result, troubles such as deterioration of the sintering furnace can be suppressed.
[0033]
For Cr as an alloy component, metal Cr, Cr alloy or Cr oxide is used as a feedstock, but the composition after alloying is 30% by mass or less, more preferably, in addition to this, the mass ratio of Fe and Cr Fe / Cr should be in the range of about 1.5-20. When the amount of Cr exceeds 30% by mass, the mechanical strength as a metal porous body is lowered. In order to form a uniform skeleton, the finer the Cr raw material powder is, the better the same as the above raw material as the alloy component Fe, but the finer the metal powder, the higher the price. It is a good idea to use it extremely. In the case of metallic Cr, a powder having an average particle size of 40 μm or less is preferable. More preferably, the thickness is 10 μm or less, which is convenient for alloying with Fe oxide. If it is larger than 40 μm, precipitation during slurry and uneven coating are induced, resulting in non-uniform alloy composition. From the above viewpoint, a particularly preferable starting material as a Cr component is Cr.2OThreeOr FeCr alloy.
[0034]
When at least one metal powder of Ni, Cu, Mo, Al, P, B, Si, Ti or an oxide powder thereof is added as the third component, the heat resistance, corrosion resistance, and mechanical properties of the metal porous body It is preferable because the strength can be improved. The amount that exhibits the effect varies depending on the type of metal, but is preferably 25% by mass or less as a total amount in terms of the element concentration in the product composition. Addition of an amount exceeding 25% by mass adversely affects the improvement of the metal skeleton.
[0035]
What should be noted about the blending ratio in the slurry is the distribution of the amount of oxygen and the amount of thermosetting resin of the oxide of Fe and Cr, and further the oxide as the third component. The role of the thermosetting resin is a carbon source for forming a metal carbide and a function as a binder for attaching the slurry to the resin core having a foam structure. The thermosetting resin is carbonized when heated after coating, and the carbon after carbonization also serves as a carbon source for metal carbide formation. Therefore, the blending amount is related to the ratio between the amount of oxygen atoms present as the metal oxide in the slurry and the amount of carbon atoms in the thermosetting resin component. Most of the resin or other resin component that becomes the core body is burned off during firing, so that the final contribution to the amount of residual carbon in the metal porous body is small.
[0036]
In consideration of these points, it is preferable to determine the blending ratio of the resin component and the metal oxide when preparing the slurry based on the carbonization rate of the total resin including the resin porous body serving as the skeleton. First, the metal weight per unit volume is determined according to the application. The resin component amount is determined from the metal amount. At the same time, the amount of residual carbon resulting from the thermosetting resin component added is determined from the residual carbon ratio of the resin component. Then, a metal alloy is designed from the characteristics such as heat resistance and mechanical strength of the metal, and the amount of Fe, Cr, and a third metal to be added is calculated. The amount of oxide is calculated from the raw material composition, and the amount of oxygen to be processed is determined. It is preferable to adjust the kind and amount of the thermosetting resin used for the slurry based on the following formula according to the firing step.
37 <X × Y <126 (1)
[0037]
Here, X is a residual carbon ratio (mass%) of the resin component, and is a ratio of the carbon amount after carbonization to the total amount of the resin component such as the skeleton resin and the thermosetting resin used in the slurry. Y is a mass ratio with respect to oxygen contained in the oxide of the metal added as the third component, such as Fe or Cr as the main component of all resin components. When the third component is used as a metal powder, it is not counted. Moreover, a resin component is the sum total of all resin containing frame | skeleton resin and a thermosetting resin.
In addition, as already stated, the value obtained by multiplying the residual carbon ratio (a) of the thermosetting resin by the mass ratio (b) to oxygen contained in the oxide of the thermosetting resin is expressed by the above formula (2). Thus, if the range is larger than 17 and smaller than 37, the amount of carbon remaining in the skeleton of the finished porous metal body is finally adjusted to a range of 0.1% by mass to 3.5% by mass. Can do.
[0038]
As described above, by considering the quantitative relationship between the resin component in the slurry and the metal oxide as in the above formulas (1) and (2), a small amount of carbon remains in the metal porous body. Therefore, it has excellent mechanical strength, heat resistance, and corrosion resistance. Further, the metal structure in the skeleton becomes dense, and the pore area in the cross section of the skeleton is suppressed to 30% or less. Moreover, the volume ratio of the porous body can be freely controlled within a range of 3% or more by controlling the amount of slurry and the like.
[0039]
The slurry is applied to the resin core using the slurry prepared as described above. In the present invention, as described above, in order to make the pore diameter of the metal porous body 500 μm or less, a resin core having a pore diameter of 625 μm or less is prepared, and slurry is applied thereto. A desirable pore diameter range is 100 to 350 μm. As a result, as described above, the seizure resistance when the composite material of the porous body and the light metal is formed is remarkably improved.
[0040]
The coating method is preferably such that after spraying the slurry or dipping the core into the slurry, the core is squeezed with a roll or the like to a predetermined coating amount. In that case, it is important to apply evenly to the inside of the skeleton of the core. In order to control the coating amount, it is also important to control the viscosity of the slurry. For example, it is easy to control by using a liquid thermosetting resin or a liquid made with a solvent. As the diluent, water is used when the resin is water-soluble, and an organic solvent is used when the resin is water-insoluble. In the drying after the coating, the treatment is performed at a temperature lower than the temperature at which the resin core is deformed.
[0041]
The resin core body coated with the slurry and dried is fired in a non-oxidizing atmosphere to form a porous metal body having a structure in which carbides are uniformly dispersed on the skeleton surface containing Fe and Cr as main components as described above. . As a preferred embodiment of the firing step, the two-stage heat treatment conditions are changed as described above. The resin core is removed under the conditions of the first heat treatment, and at the same time, the thermosetting resin is carbonized, the metal oxide is reduced with this carbon content, and a part of the metal component is converted into a carbide. Thereafter, the conditions are changed to a high temperature, and a strong foam metal structure is obtained together with sintering. By this treatment, metal carbide is formed in the skeleton of the metal porous body, and a metal porous body in which the carbide is uniformly distributed is obtained.
[0042]
In the firing step, the temperature of the first heat treatment step is preferably lower than the conditions for producing a uniform metal composition, and is preferably around 800 ° C. A temperature in the range of 750 ° C. to 1100 ° C. is preferable. The temperature of the second heat treatment step for sintering is in the range of 950 to 1350 ° C. suitable for forming an alloy of Fe and Cr as described above, and preferably 1100 ° C. Above 1250 ° C., particularly around 1200 ° C. is desirable.
[0043]
Alternatively, the firing can be performed in the following two heat treatment steps. That is, in the first heat treatment step, first, simultaneously with carbonization of the resin component, an FeCr composite oxide is formed by the reaction of Fe oxide and metal Cr, Cr alloy or Cr oxide. By forming this FeCr composite oxide, the reduction sintering operation in the next step is facilitated. Accordingly, in the first heat treatment step, carbonization of the resin is necessary, and therefore, it is preferable to set the ambient temperature to 400 ° C. or higher and 900 ° C. or lower in a non-oxidizing atmosphere. If the temperature is lower than 400 ° C., the carbonization of the resin takes time, which is uneconomical, and sufficient carbonization does not proceed, so that tar is easily formed in the next step, which may cause inconvenience in sintering. Further, when the temperature exceeds 900 ° C., the reduction reaction of the composite oxide proceeds, and it may be difficult to obtain a dense metal structure in the next second heat treatment step.
[0044]
In this method, if the second heat treatment step is performed without passing through the first heat treatment step, the resin is not sufficiently carbonized, so that the skeleton structure is not sufficiently retained, and the skeleton is cracked or broken. May be likely to occur. Furthermore, since the FeCr composite oxide may be sintered without being sufficiently formed, defects due to the oxide may occur in the skeleton after firing.
[0045]
In the second heat treatment step, a redox reaction occurs between the carbon component from the resin component formed in the previous step and the FeCr composite oxide. At the same time, sintering of metal particles in the metal skeleton proceeds. The firing atmosphere may be a reducing atmosphere, but may be in a vacuum. Typical examples of the atmospheric gas that forms the reducing atmosphere include hydrogen gas, ammonia decomposition gas, or a mixed gas of hydrogen and nitrogen. When sintering in vacuum, the oxygen partial pressure is 0.5 Torr or less. The ambient temperature should be 950 ° C. or higher and 1350 ° C. or lower. Under these conditions, the FeCr composite oxide is easily reduced with the help of activated carbon generated by the carbonization of the resin component to form a skeleton and simultaneously with the FeCr alloy. become. If it is less than 950 ° C., reduction sintering takes time and is uneconomical. If it exceeds 1350 ° C., a liquid phase appears at the time of sintering, and the metal skeleton cannot be retained. A more preferable temperature is 1100 ° C. or higher and 1250 ° C. or lower.
[0046]
The skeleton of the metal porous body produced in this way is formed of a uniform FeCr alloy and becomes dense with a low porosity, so that the mechanical strength is improved.
The pore diameter of the metal porous body produced as described above is 500 μm or less. As already described, if the pore diameter of the foamed resin as the core is reduced, a smaller metal porous body can be obtained. The porous body of the present invention is excellent in mechanical strength, particularly bending strength toughness because it has a low porosity skeleton based on Fe and Cr in which carbides as described above are uniformly and finely dispersed. . For this reason, even if the hole diameter is as small as 500 μm or less, the moldability to the preform is not impaired as compared with the hole diameter exceeding that. Moreover, the bending strength is improved by reducing the hole diameter as compared with those having a large hole diameter. For example, the same material and the hole diameter of 790 μm are 0.17 MPa, whereas when the hole diameter is 500 μm or less, excellent bending strength exceeding 0.45 MPa is obtained. For this reason, the expansion of the use as a structural member which was not considered in the conventional one can be greatly expected.
[0047]
Furthermore, since the composite material of the present invention is filled with a light alloy to which mechanical strength excellent in heat resistance and corrosion resistance is imparted in the pores of the porous body by the impregnation method as described above, In particular, when combined with a porous body having a volume ratio of 3% or more and 30% or less, it is basically excellent as a structural member that is lightweight and excellent in durability. In particular, as described above, the composite material provided by the present invention is controlled to have a particularly small area occupied by a light alloy in an arbitrary cross section, so that it has excellent wear resistance and is particularly resistant to seizure during sliding. Because of its excellent properties, it can sufficiently meet the weight reduction of various sliding parts. Further, the solid lubricant added to the skeleton surface shows excellent seizure resistance even under severe conditions such as lack of lubricating oil in the sliding portion.
[0048]
【Example】
  Hereinafter, the present invention will be described specifically by way of examples.
  In addition, Examples 11, 15, 16, 21, 27, 31, 32, 37, 43, 47, 48, and 53 are missing numbers.
Example 1
  Fe with an average particle size of 0.7μm2OThree50% by mass of powder, 23% by mass of FeCr (Cr60%) alloy powder having an average particle size of 4 μm, 17% by mass of 65% aqueous phenol resin as a thermosetting resin, 2% by mass of CMC (carboxymethylcellulose) as a dispersant, and 8% by mass of water % To obtain a slurry. After impregnating the slurry with a polyurethane foam having a thickness of 10 mm and a pore diameter of 600 μm, the excessively adhered slurry was squeezed out and removed with a metal roll, and dried at 120 ° C. in the atmosphere for 10 minutes. This sheet was processed under the heat treatment conditions shown in Table 1 to prepare a porous metal body. Table 2 shows the results of examining the density of the finished porous metal body, the average porosity of the skeleton, the three-point bending strength, and the oxidation increment indicating heat resistance. The pore diameter of the produced metal porous body was 480 μm.
[0049]
[Table 1]
Figure 0003978652
[0050]
No. No. 1 has a low temperature in the second heat treatment step. No. 7 was inferior in the above characteristics compared to other porous metal bodies because the temperature of the second heat treatment step was high.
[0051]
[Table 2]
Figure 0003978652
[0052]
From the above results, when the temperature of the second heat treatment step is low, the average porosity of the skeleton increases and the three-point bending strength decreases. Moreover, since the surface area also increases, the heat resistance due to oxidation decreases. Conversely, if the temperature is too high, the metal skeleton cannot be maintained and the density increases, but the three-point bending strength decreases. The density of the metal porous body depends on the amount of slurry applied. As described above, the second heat treatment temperature is preferably 950 to 1350 ° C., and it is more preferable to perform the heat treatment in a two-stage process.
[0053]
Example 2
Fe having the average particle size shown in Table 32OThree50% by mass of powder, 23% by mass of FeCr (Cr 60%) alloy powder having an average particle size of 8 μm, 17% by mass of 65% aqueous phenol resin solution as thermosetting resin, 2% by mass of CMC as dispersant, and 8% by mass of water A slurry was prepared. This slurry was impregnated and applied to a polyurethane foam having a thickness of 10 mm and a pore diameter of 340 μm, and excess slurry was squeezed out and removed with a metal roll. Then, it dried for 10 minutes at 120 degreeC in air | atmosphere. Then N2After carbonizing polyurethane and phenolic resin by heat treatment at 800 ° C for 20 minutes, H2The medium was reduced and sintered at 1200 ° C. for 30 minutes to obtain a porous metal body of FeCr alloy. Table 4 shows the results of examining the density of the finished porous metal body, the average porosity of the skeleton, the three-point bending strength, and the oxidation increment rate.
The prepared porous metal body had a pore size of 270 μm.
[0054]
[Table 3]
Figure 0003978652
[0055]
[Table 4]
Figure 0003978652
[0056]
From Tables 3 and 4, when the average particle size of the Fe oxide is large, the average porosity of the skeleton exceeds 30%, and the tensile strength decreases. As the average particle size of the Fe oxide increases, the surface area of the skeleton of the resulting porous metal body increases, and the density and tensile strength of the metal decrease. As a result, the oxidation increment, which is a measure of heat resistance, increases. Therefore, the average particle diameter of the Fe oxide is preferably 5 μm or less, and more preferably 1 μm or less.
[0057]
Example 3
Fe having an average particle size of 0.7 μm in the same production procedure as in Example 22OThreeUsing the powder, a metal porous body was produced under the conditions in which the amount of residual carbon was changed by changing the amount of phenol resin which is a thermosetting resin in the slurry. When this state is expressed by the residual carbon ratio X of the resin component and the mass ratio Y with respect to oxygen contained in the oxide of the resin component, it is as shown in Table 5. The resin component is phenol resin, urethane foam, and CMC.
[0058]
[Table 5]
Figure 0003978652
[0059]
Table 6 shows the results of investigating the density of the metal porous body formed under the slurry preparation conditions shown in Table 5, the average porosity of the skeleton, the three-point bending strength, and the oxidation increment rate.
[0060]
[Table 6]
Figure 0003978652
[0061]
From the results of Table 6, it can be seen that a difference occurs in the characteristics of the manufactured porous metal body depending on the value of X × Y. From the comparison between Table 6 and Table 5, the value of X × Y is smaller than 37 (the product of the residual carbon ratio of the resin component and the mass ratio of the resin component to the oxygen contained in the oxide is smaller than 37), and metal It turns out that the characteristic of a porous body deteriorates. In particular, the porosity of the skeleton cross section becomes larger, and as a result, the increment of oxidation tends to increase due to a decrease in tensile strength and a decrease in heat resistance. On the contrary, the same tendency exists even when the value of X × Y is larger than 126 (the product of the residual carbon ratio of the resin component and the mass ratio of the resin component to the oxygen contained in the oxide is larger than 126). Therefore, it can be seen from the results of this example that a more preferable porous metal body can be obtained by setting the value of X × Y to be more than 37 and less than 126.
[0062]
Example 4
Fe with an average particle size of 0.8μmThreeOFour50% by mass of powder, 7.9% by mass of Cr powder having an average particle size of 5 μm, and a powder added with the third metal powder of the type and amount shown in Table 7, 12% by mass of 65% aqueous phenol resin solution, dispersant (CMC) 2% by mass of water was added to prepare a slurry with a blending ratio of 100% by mass. Using this slurry, a polyurethane foam having a thickness of 15 mm and a pore diameter of 500 μm was impregnated and applied, and excess slurry was squeezed out and removed with a metal roll. Then, it dried for 10 minutes at 120 degreeC in air | atmosphere. Then N2Heating at 700 ° C. for 25 minutes in an atmosphere forms a carbonized resin and a FeCr composite oxide, and further heats at 1180 ° C. for 30 minutes in a vacuum with an oxygen partial pressure of 0.5 Torr for reduction sintering. A porous metal body of FeCr alloy containing the components was obtained. The finished metal porous body was evaluated in the same manner as in the previous examples. The results are shown in Table 8.
The pore diameter of the produced metal porous body was 400 μm.
[0063]
[Table 7]
Figure 0003978652
[0064]
[Table 8]
Figure 0003978652
[0065]
From the results of Table 7 and Table 8, it is possible to modify the FeCr alloy porous metal body by including a third metal, and if the amount does not greatly affect the composition, the third metal may be included. It can be seen that the physical properties, mechanical strength, and heat resistance are not adversely affected, and the properties such as heat resistance and three-point bending strength can be improved by increasing the third component.
[0066]
Example 5
No. 1 used in Example 4 above. About 24, the slurry which changed the quantity of a metal oxide and a resin component was produced. Of the resin components, only the amount of phenol resin in the slurry was changed. The other component compositions are No. 24.
The blending ratio is shown in Table 9 as X and Y.
[0067]
[Table 9]
Figure 0003978652
[0068]
Using these slurries, a porous metal body was produced under the same conditions as those in Example 4. The resulting porous metal body was evaluated in the same manner as in the previous examples. The results are shown in Table 10. The pore diameter of the produced metal porous body was 400 μm.
[0069]
[Table 10]
Figure 0003978652
[0070]
From the results of Table 9 and Table 10, it can be seen that a more excellent porous metal body is formed when a blending ratio in a range where the value of X × Y exceeds 37 and is less than 126 is used.
[0071]
Examples 6-10
Fe with an average particle size of 0.6μm2OThree52% by mass of powder, 23% by mass of FeCr alloy (Cr63%) powder having an average particle size of 7 μm, 13% by mass of 65% aqueous phenol resin as thermosetting resin, 1.5% by mass of dispersant (CMC), and 10% of water The slurry was mixed with a composition of 5% by mass.
This slurry was impregnated into a polyurethane foam sheet having a thickness of 10 mm and a pore diameter of 340 μm. Slurry adhering excessively with a metal roll during lifting was squeezed out and dried at 120 ° C. in the atmosphere for 10 minutes. This sheet was heat-treated under the conditions shown in Table 11 to obtain a porous metal body. Table 12 shows the characteristics of the finished metal porous body.
In addition, evaluation about the "minimum curvature radius" in Table 12 fixed the one end of a plate-shaped metal porous body (140 mm x 90 mm x 3 mmt), bent the other end and brought it closer to the fixed end, and fractured. When the radius of curvature was measured, this was defined as the “minimum radius of curvature”. A product having a large radius of curvature can be used even if it is about 9th embodiment, but if it is processed into a cylinder with a diameter of 80 mm, the product of about 9th embodiment cannot be used.
[0072]
[Table 11]
Figure 0003978652
[0073]
[Table 12]
Figure 0003978652
[0074]
From the results shown in Table 12, the density of the porous metal body does not change depending on the carbon content. However, in bending, when the carbon content increases, the minimum radius of curvature exceeds 10 cm and the workability decreases. I understand. About hardness, it turns out that it becomes hard as the amount of residual carbons increases. Here, “carbon content” and “remaining carbon ratio” will be described as follows.
Residual carbon ratio: In the process of heat treatment divided into two stages, the urethane foam and heat carbonized in the first heat treatment with respect to the total amount of resin components such as the skeleton resin and the thermosetting resin used in the slurry The mass ratio of the remaining amount of the curable resin.
Carbon content: When the second stage heat treatment is carried out at the above-mentioned residual carbon ratio, most of the carbon is used for oxide reduction, but the final product of the carbon amount remaining after this second stage heat treatment is used. The mass ratio with respect to a certain metal porous body.
[0075]
Since the metal porous body according to the present invention has good processability and the hardness of the metal porous body is required, it is necessary that the carbon content is appropriate.
[0076]
Examples 12-14, Comparative Examples 1-3
  Based on the slurry of the components / compositions used in Example 6, the various amounts of the thermosetting resin were changed to prepare various slurries with different mass ratios with the metal oxide (the amount of the thermosetting resin) Is shown in the second column of Table 13.). Using this slurry, a metal porous body was produced under the same conditions as in Example 6 after slurry impregnation. The resin residual carbon ratio (a) of these porous metal bodies and the mass ratio (b) to oxygen contained in the oxide of the thermosetting resin were confirmed and are also shown in Table 13.
  Table 14 shows the properties of the obtained porous body.
[0077]
[Table 13]
Figure 0003978652
[0078]
[Table 14]
Figure 0003978652
[0079]
When the value of a × b is 17 or less, the carbon content in the metal porous body becomes smaller than 0.1% by mass, and the workability decreases. When produced under the condition satisfying the formula (2), the carbon content in the metal porous body can be controlled to 0.1 mass% or more and 3.5 mass% or less, and the minimum curvature radius of the metal porous body in that range Becomes smaller and various bending processes become easier. In the case of 37 or more, the carbon content exceeds 3.5% by mass and the minimum radius of curvature becomes large, and the molding restrictions become large. Furthermore, the hardness of the metal skeleton tends to increase. From the above results, it can be seen that controlling the preferred carbon content to 0.1 mass% or more and 3.5 mass% or less can be achieved by controlling the value of a × b.
[0080]
Example 17-20, Comparative Example 4
  Fe with an average particle size of 0.5 μm2OThree54% by mass of powder, 16% by mass of FeCr alloy (Cr63%) powder having an average particle size of 5 μm, 1.5% by mass of dispersant (CMC) and 65% aqueous phenol resin solution as thermosetting resin are added in the amounts shown in Table 15. Water was added to this to prepare a slurry having a blending ratio of 100% by mass.
  This slurry was impregnated into a polyurethane foam sheet having a thickness of 12 mm and a pore diameter of 420 μm, and then excess slurry was squeezed out and removed with a metal roll, followed by drying at 120 ° C. in the atmosphere for 10 minutes. This sheet was heat-treated under the conditions of Example 9 in Table 11 to produce a porous metal body. Table 16 shows the characteristics of the produced porous metal body.
  The pore diameter of the metal porous body was 340 μm.
[0081]
[Table 15]
Figure 0003978652
[0082]
[Table 16]
Figure 0003978652
[0083]
  Examples 17 to 16 shown in Table 1620The density of the porous metal bodies of Examples 6 to 6 shown in Tables 12 and 1410, 12-14The difference in the density of the metal porous body is due to the difference in the porosity and the like of the urethane foam sheet used for the material. The relationship between carbon content, minimum radius of curvature (indicating workability) and hardness is similar to the results in Table 14. When the carbon content exceeds 3.5% by mass, the workability deteriorates as apparent from the data on the minimum radius of curvature in Table 16. However, the metal porous body having a relatively high residual carbon as described above has no problem even if the degree of processing is low, and is suitable for applications in which wear resistance is important. Further, in the case of Example 17 with a low carbon content, since the hardness is low, there is a possibility that a good result will not be brought about to make a metal composite material combined with a light alloy.
[0084]
Example 22-26, 28-30, 33-36 (Metal Composite Production Example 1) and Comparative Examples 5-9
  Example 6-10, 12-14, 17-20, Comparative Examples 5-8A part of the metal porous body obtained in the above was put into a mold, and an aluminum alloy (AC8C) melt heated to 750 ° C. was impregnated into the porous body under a pressure of 39.2 MPa to prepare an aluminum composite material. The resulting aluminum composite was cut into a rectangular sample (15 mm × 15 mm × 10 mm) shown in FIG. 5 (a) and subjected to a roller pin wear test using the test apparatus shown in FIG. 5 (c). Specifically, as shown in the figure, the sample to be evaluated is processed into the shape shown in Fig. (A), and the roller processed in the shape of the roller shown in Fig. (B) is rotated under predetermined conditions. Thus, the wear performance was evaluated.
[0085]
The conditions of the roller pin wear test are as follows.
Opposite material: Nitride steel with hardness of Hv1000, rotating roller with diameter of 80mm and width of 10mm
Rotation speed: 200rpm
Pressing load: 60kg
Time: 20 minutes
Lubricating oil: SAE10W30
Drop rate: 5 ml / min
[0086]
In this test, the produced aluminum composite material specimen generates heat because it is pressed against the mating material rotating vertically from the upper part with a pressing load applied. Therefore, the roller and the composite material sample were prevented from welding by dripping the lubricating oil onto both contact portions. After loading, after 20 minutes had elapsed, the rotation of the mating member was stopped, the wear depth of the sample was measured, and the results shown in Table 17 were obtained. Here, as Comparative Example 1, an aluminum alloy (AC8C) was cut into a rectangle and used.
[0087]
In this roller pin wear test, the combination with the roller material to be combined also affects the test results. As shown in Table 17, it can be seen that the wear resistance is remarkably improved in the composite material of the present invention. When the carbon content is extremely low, the composite effect is reduced, and the wear resistance is improved as the carbon content is increased. In this test, the process of processing the porous metal body of the example was not performed, but if it is processed in a complicated manner, the workability also becomes a problem. Therefore, either wear resistance or workability is within the range where the carbon content is high. It is necessary to adjust and select the carbon content depending on whether it is important.
[0088]
Figure 0003978652
[0089]
From the above results, the porous body of the present invention has Fe carbide or FeCr carbide as a homogeneous dispersed phase in an alloy composed of Fe and Cr, so that the skeleton itself has high hardness, and itself has wear resistance. It turns out that it is excellent in mechanical strength. Therefore, the composite material of the present example combined with an Al alloy using this as a skeleton is excellent in wear resistance.
[0090]
Example 38-42, 44-46, 49-52 (Metal Composite Production Example 2) and Comparative Example 2
  Example 6 similar to Metal Composite Production Example 1-10, 12-14, 17-20, Comparative Examples 5-8Using the metal porous body obtained in the above, a composite using a magnesium alloy was performed. A part of each porous metal body of the example was put in a mold, and a molten magnesium alloy (AZ91A) heated to 750 ° C. was injected under a pressure of 24.5 MPa to prepare a magnesium composite material. The resulting composite material was cut into a rectangular shape, and the wear resistance was measured using a roller pin abrasion tester.
[0091]
The conditions of the roller pin wear test are as follows.
Counterpart material: Nitride steel with hardness of Hv1000, rotating roller nitrided steel with diameter of 80 mm and width of 10 mm (same as Production Example 1)
Rotation speed: 300rpm
Pressing load: 50kg
Time: 15 minutes
Lubricating oil: SAE10W30
Drop rate: 5 ml / min
[0092]
This test method was also performed in the same manner as in Metal Composite Production Example 1, and the results are shown in Table 18. The comparative example 2 used here cuts out a magnesium alloy (AZ91A) into the rectangle. As shown in Table 18, when the carbon content is small, the value approaches the wear depth of Comparative Example 2 that was not combined. However, wear resistance improves as the carbon content increases.
As for the correlation between the amount of residual carbon and the amount of wear, the hardness increases and the wear resistance tends to improve as the carbon content increases, as in the case of the aluminum composite.
[0093]
[Table 18]
Figure 0003978652
[0094]
In the metal porous body of the present invention, Fe carbide or FeCr carbide exists in an alloy composed of Fe and Cr as a uniform dispersed phase, so that the skeleton itself has high hardness, and itself has wear resistance and mechanical strength. Is excellent. Therefore, the composite material of the present example combined with the Mg alloy using this as a skeleton is excellent in wear resistance.
[0095]
Examples 54-58
Fe with an average particle size of 0.4 μm2OThree50% by mass of powder, 14.5% by mass of FeCr (Cr63%) alloy powder having an average particle size of 5 μm, a powder added with a metal powder of the type and amount shown in Table 19, and 12% by mass of 65% aqueous phenol resin solution, dispersant (CMC) A slurry having a blending ratio of 100% by mass with water added to 1.5% by mass was prepared. This slurry was impregnated into a polyurethane foam having a thickness of 10 mm and a pore diameter of 340 μm, and then the excessively adhered slurry was removed with a metal roll and dried at 120 ° C. for 10 minutes. This sheet was processed under the heat treatment conditions shown in Example 9 in Table 11 to prepare a metal porous body. Table 20 shows the density, carbon content, and Vickers hardness of the finished porous metal body.
[0096]
[Table 19]
Figure 0003978652
[0097]
[Table 20]
Figure 0003978652
[0098]
Examples 59-63 (Metal Composite Material Production Example 3) and Comparative Example 3
The metal porous body produced in the above Examples 54 to 58 was set in a mold, and a molten aluminum alloy (AC8A) heated to 760 ° C. was 20 kg / cm.2An aluminum composite material was produced by pressure injection at. The obtained composite material was subjected to a roller pin wear test. Moreover, the same abrasion test was done using the thing which cut out the aluminum alloy (AC8A) into the rectangle as the comparative example 3. The results are shown in Table 21.
The wear test conditions are as follows.
Opposite material: Nitride steel with a hardness of Hv1000, a rotating roller with a diameter of 80 mm and a width of 10 mm (same as Production Example 1)
Rotation speed: 50rpm
Pressing load: 100kg
Time: 20 minutes
Lubricating oil: SAE10W30
Drop rate: 1 ml / min
[0099]
[Table 21]
Figure 0003978652
[0100]
Examples 64-65 and Comparative Examples 4-5
Fe with an average particle size of 0.4 μm2OThree50% by mass of powder, 14.5% by mass of FeCr (Cr63%) alloy powder having an average particle size of 5 μm, 4.4% by mass of Ni powder having an average particle size of 2.8 μm, 12% by mass of 65% phenol resin solution, dispersant (CMC) A slurry having a blending ratio of 100% by mass with water added to 1.5% by mass was prepared. After impregnating this slurry in polyurethane foam shown in Table 22, the slurry excessively adhered with a metal roll was squeezed out and dried at 120 ° C. for 10 minutes. This sheet was processed under the heat treatment conditions shown in Example 9 in Table 11 to prepare a metal porous body. Table 23 shows the density, carbon content, pore diameter, and three-point bending strength of the resulting porous metal body. It can be seen that a sample having a hole diameter of 0.5 mm or less has a bending strength of 1.5 times or more compared to a hole diameter of 0.64 mm.
[0101]
[Table 22]
Figure 0003978652
[0102]
[Table 23]
Figure 0003978652
[0103]
Examples 66 to 68 (Metal Composite Material Production Example 4) and Comparative Examples 6 to 7
The porous metal body produced in Examples 54, 64 and 65 and Comparative Examples 4 and 5 was set in a mold, and a molten aluminum alloy (AC8A) heated to 760 ° C. was 20 kg / cm.2An aluminum composite material was produced by pressure injection at. Table 24 shows the result of the seizure test performed on the obtained composite material.
The seizure test conditions are as follows.
Mating material: nitrided steel, diameter 11.3 mm, tip R = 10 mm
Load: Start from 1 kgf and increase the weight by 1 kgf every minute
Stroke: 50mm
Test speed: 200 cpm
Atmosphere: Wipe off after applying oil (SAE10W-30)
[0104]
[Table 24]
Figure 0003978652
[0105]
Examples 69-75 and Comparative Examples 8-11
The porous metal body of Example 54 was immersed in an aqueous solution containing a solid lubricant shown in Table 25, and after taking out, the porous metal body dried at 70 ° C. for 1 hour was set in a mold and heated to 760 ° C. 20kg / cm of molten alloy (AC8A)2An aluminum composite material was produced by pressure injection at. The obtained composite material was tested under the same conditions as the seizure test in Metal Composite Production Example 4.
As a comparative example, a composite material was produced and tested in the same manner as in Example 69 except that a porous metal body was produced in the same manner as in Example 18 using a polyurethane foam having a pore diameter of 700 μm. The results are shown in Table 26.
The solid lubricant concentration in the aqueous solution containing the solid lubricant is 50%, and the amount of solid lubricant added after immersion is 10-15% of the weight of the metal porous body.
[0106]
[Table 25]
Figure 0003978652
[0107]
[Table 26]
Figure 0003978652
[0108]
From the evaluation results, it is understood that the seizure resistance is further improved by adding the solid lubricant to the surface of the metal porous body. FIG. 6 shows a schematic diagram of the solid lubricant applied to the skeleton surface.
[0109]
Examples 76-84
Table 27 shows the porous metal body produced by changing the compounding ratio of Cr, Mo and Ni with respect to the porous metal body of Example 55. Table 28 shows the results of the sulfuric acid immersion test for these porous metal bodies. It can be seen that the corrosion resistance is dramatically improved by changing the compounding ratio.
[0110]
The corrosion test conditions are as follows.
Solution: Sulfuric acid (1N)
Temperature: Room temperature
Time: 24 hours
Evaluation method: Immerse the sample in 1N sulfuric acid, take out the sample after 24 hours, and measure the change in weight.
[0111]
[Table 27]
Figure 0003978652
[0112]
[Table 28]
Figure 0003978652
[0113]
As described above, the corrosion resistance level in strong acid can be designed by changing the alloy composition. These metal porous bodies can be applied as electrode materials in strong acid atmospheres such as solid polymer fuel cells.
Moreover, the Cr carbide phase of the present invention has an effect of reducing contact resistance when applied as these electrode materials.
[0114]
【The invention's effect】
As described above, according to the manufacturing method of the present invention, it is possible to obtain a porous metal body of FeCr alloy in which metal carbide is uniformly dispersed, and has excellent characteristics in terms of strength and heat resistance. I can do it. It is also possible to obtain a metal porous body obtained by alloying a third metal that improves the properties of the metal porous body.
In addition, since the metal porous body according to the present invention has appropriate workability and hardness by uniformly dispersing the metal carbide phase in the skeleton, an alloy mainly composed of light metals such as Al or Mg and It is also suitable as a skeleton for obtaining the composite material. By using the porous metal body of the present invention, the obtained composite material has improved wear resistance and can be appropriately processed. In particular, by suppressing the pore diameter of the metal porous body serving as a skeleton to 500 μm or less, seizure resistance is significantly improved when a light alloy and composite material is used as a sliding member.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an enlarged schematic view of a porous metal body according to the production method of the present invention.
FIG. 2 is a diagram illustrating a skeleton cross section of a metal porous body.
FIG. 3 is a view showing the presence of metal carbide dispersed in the skeleton cross section of the porous metal body of the present invention.
FIG. 4 is an enlarged view of a cross section of a metal composite material using the porous metal body of the present invention.
FIG. 5 is a view showing a roller pin wear test apparatus according to an embodiment of the present invention and a test piece thereof.
FIG. 6 is a schematic view of a solid lubricant applied to the skeleton surface of the porous metal body of the present invention.
[Explanation of symbols]
1 Metal skeleton
2 holes
3 Matrix
4 Carbide phase
5 Al alloy matrix
6 Metal porous body skeleton
7 Roller pin wear test piece
8 Mating material roller
9 Load application device

Claims (7)

平均粒径が5μm以下のFe酸化物粉末と、金属Cr、Cr合金及びCr酸化物から選ばれる粉末の1種以上と、熱硬化性樹脂及び希釈剤を主成分とするスラリーを、樹脂成分と酸化物粉末との配合割合が、樹脂成分の残炭率と、樹脂成分の酸化物に含まれる酸素に対する質量比が、下記式(1)を満たす範囲にあるような樹脂量となるようにして作製し、孔径が625μm以下の発泡構造の樹脂芯体にこのスラリーを塗着後乾燥し、その後非酸化性雰囲気中で、950℃以上1350℃以下で熱処理工程を含む焼成を行うことを特徴とする金属多孔体の製造方法。
37<X×Y<126 (1)
X:樹脂成分の残炭率(質量%)
Y:樹脂成分の酸化物に含まれる酸素に対する質量比
A slurry comprising an Fe oxide powder having an average particle size of 5 μm or less, one or more powders selected from metal Cr, Cr alloy, and Cr oxide, and a thermosetting resin and a diluent as a main component. The blending ratio with the oxide powder is such that the resin ratio is such that the residual carbon ratio of the resin component and the mass ratio of the resin component to the oxygen contained in the oxide satisfy the following formula (1). The slurry is prepared and applied to a foamed resin core having a pore size of 625 μm or less and then dried, followed by firing including a heat treatment step at 950 ° C. to 1350 ° C. in a non-oxidizing atmosphere. A method for producing a porous metal body.
37 <X × Y <126 (1)
X: Residual carbon ratio of resin component (mass%)
Y: Mass ratio to oxygen contained in oxide of resin component
平均粒径が5μm以下のFe酸化物粉末と、金属Cr、Cr合金及びCr酸化物から選ばれる粉末の1種以上と、熱硬化性樹脂及び希釈剤を主成分とするスラリーを、熱硬化性樹脂と酸化物粉末の配合が、熱硬化性樹脂を含む溶液の残炭率と熱硬化性樹脂を含む溶液の酸化物に含まれる酸素に対する質量比とが下記式(2)を満たす範囲にあるような樹脂量となるようにして作製し、孔径が625μm以下の発泡構造の樹脂芯体にこのスラリーを塗着後乾燥し、その後非酸化性雰囲気中で、950℃以上1350℃以下で熱処理工程を含む焼成を行うことを特徴とする金属多孔体の製造方法。
17<a×b<37 (2)
ここで、
a:熱硬化性樹脂を含む溶液の残炭率(質量%)
b:熱硬化性樹脂を含む溶液の酸化物に含まれる酸素に対する質量比
熱硬化性樹脂を含む溶液:熱硬化性樹脂を水又は溶剤に溶かしたもの
A slurry having an average particle size of 5 μm or less as a main component of Fe oxide powder, one or more powders selected from metal Cr, Cr alloy and Cr oxide, and thermosetting resin and diluent as main components . The blending ratio of the resin and the oxide powder is such that the residual carbon ratio of the solution containing the thermosetting resin and the mass ratio with respect to oxygen contained in the oxide of the solution containing the thermosetting resin satisfy the following formula (2). produced as a kind of resin weight, pore size and dried Nurigi the slurry to a resin core body of the following expanded structure 625 .mu.m, followed in a non-oxidizing atmosphere, heat treatment process at 950 ° C. or higher 1350 ° C. or less The manufacturing method of the metal porous body characterized by performing baking containing this.
17 <a × b <37 (2)
here,
a: Residual carbon ratio (mass%) of the solution containing the thermosetting resin
b: Mass ratio with respect to oxygen contained in the oxide of the solution containing the thermosetting resin
Solution containing thermosetting resin: Dissolved thermosetting resin in water or solvent
焼成を、樹脂芯体を除去すると同時に、熱硬化性樹脂を炭化し、また、金属酸化物をこの炭素分で還元すると共に、金属成分の一部を炭化する第1の熱処理工程と、その後1100℃以上1350℃以下の高温に加熱することにより、強固な発泡金属構造とする焼結体を形成する第2の熱処理工程とより成る2段階工程で行うことを特徴とする請求項1又は2に記載の金属多孔体の製造方法。Firing is performed by removing the resin core and simultaneously carbonizing the thermosetting resin, reducing the metal oxide with this carbon component, and carbonizing a part of the metal component, and then 1100. ° C. by heating to a high temperature of 1350 ° C. inclusive, to claim 1 or 2, characterized in that in a two-step process comprising more the second heat treatment step of forming a sintered body with strong foam metal structure The manufacturing method of the metal porous body of description. 焼成を、非酸化性雰囲気中で樹脂成分を炭化させる第1の熱処理工程と、還元性雰囲気中で950℃以上1350℃以下の温度で、第1の工程で生成した炭素によって金属酸化物を還元すると共に金属成分の一部を炭化物にし、その後、還元された金属分を合金化焼結することにより強固な発泡金属構造とする第2の熱処理工程より成る2段階工程で行うことを特徴とする請求項1又は2に記載の金属多孔体の製造方法。Firing is performed by a first heat treatment step for carbonizing a resin component in a non-oxidizing atmosphere, and a metal oxide is reduced by carbon generated in the first step at a temperature of 950 ° C. to 1350 ° C. in a reducing atmosphere. In addition, a part of the metal component is converted into a carbide, and then the reduced metal component is alloyed and sintered to form a strong foam metal structure, which is performed in a two-step process. The manufacturing method of the metal porous body of Claim 1 or 2 . 前記混練するスラリーにNi、Cu、Mo、Al、P、B、Si、Tiから成る群から選択された少なくとも1種の粉末、及びその酸化物粉末をさらに混合することを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載の金属多孔体の製造方法。Ni in the slurry to the kneading, Cu, Mo, Al, P , B, according to claim 1, wherein the Si, at least one powder selected from the group consisting of Ti, and further mixing the oxide powder The manufacturing method of the metal porous body in any one of -4 . 請求項1〜5のいずれかに記載の製造方法によって得られた金属多孔体の空孔中に、Al合金もしくはMg合金の溶湯を98KPa以上の加圧下で含浸注入することを特徴とする金属複合材の製造方法。The pores in the porous metal body obtained by the process according to any one of claims 1 to 5, metal composite, which comprises impregnating injecting a melt of Al alloy or Mg alloy in the above pressure 98KPa A method of manufacturing the material. 請求項1〜5のいずれかに記載の製造方法によって得られた金属多孔体の骨格表面に、黒鉛、二硫化モリブデン、二硫化タングステン、窒化硼素、三酸化モリブデン、酸化鉄からなる群から選択された少なくとも1種の固体潤滑剤をコーティングし、さらにその空孔中にAl合金もしくはMg合金の溶湯を98KPa以上の加圧下で含浸注入することを特徴とする金属複合材の製造方法。The skeleton surface of the porous metal body obtained by the production method according to claim 1 is selected from the group consisting of graphite, molybdenum disulfide, tungsten disulfide, boron nitride, molybdenum trioxide, and iron oxide. A method for producing a metal composite material, comprising coating at least one kind of solid lubricant and impregnating and pouring a molten Al alloy or Mg alloy into the pores under a pressure of 98 KPa or more.
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WO2016060379A1 (en) * 2014-10-17 2016-04-21 주식회사 알란텀 Metal foam and powder composite laminate structure
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KR20200002454A (en) * 2018-06-29 2020-01-08 주식회사 엘지화학 Composite material
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