JP4695507B2 - 多孔質部材の製造方法 - Google Patents
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Description
1.低融点物質について、
本発明において用いられる低融点物質としては、5〜1,000μm程度の範囲の粒径の粉末がよく、このような低融点物質としては、例えばパラフィンが適当であり、これは比重が0.9前後、融点が45〜70℃で後記するバインダー溶解剤となるアルコールあるいは水には不溶解である。上記した粉末状のバインダーとして用いられるパラフィンは市販のものでもよく、これらは個々の粉末が球状をなし、取り扱い性に優れている。
多孔質材料粉末は、これまでに焼結材として汎用されているすべてのものが用いられる。またセラミックなども用いることができる。また金属粉末には鉄(Fe)やニッケル(Ni)、モリブデン(Mo)、チタン(Ti)、ニオブ(Nb)、タンタル(Ta)、タングステン(W)、銅(Cu)など各種の純金属のほか、ステンレスや真鍮などの合金粉末を選定し、これらを単独にて、又は二種以上の混合粉として用いることができる。
またバインダーは多孔質材料粉末の造粒に際して、粉末状の低融点物質表面に多孔質材料粉末を付着させるとともに、多孔質材料粉末を相互に連繋させるためのものであり、具体的にはポリビニルピロリドン(PVP)やポリビニルアルコール(PVA)、あるいはポリアクリル酸ナトリウム、カルボキシメチルセルロース(CMC)などの使用も可能である。
粉末状のパラフィン等低融点物質と多孔質材料粉末とを一定の割合で攪拌混合する。なおこの場合に、バインダーを溶かすためのバインダー溶解剤(溶媒)としてエタノール(C2H5OH)を吹きかけながら攪拌混合する。なおこの場合にエタノールに代えてメタノ−ル(CH3OH) を用いてもよい。
さらに上記により造粒された多孔質材料粉末の造粒物5を成形金型内に充填する。この際造粒された多孔質材料粉末の造粒物5は球状であるために金型内への流動性がきわめて良好であり、その結果成形密度の均一化、生産性向上に大きく寄与することができる。
成形された多孔質材料(成形体)は、さらに加熱して内部のパラフィンなどの低融点物質2を除去する。具体的には上記多孔質材料(成形体)を、低融点物質2の融点以上の温度に加熱することにより低融点物質2が溶け出し、溶剤による抽出脱脂など化学処理手段を用いずに短時間で容易に低融点物質2を取り除くことができる。
低融点物質2を融解除去した後の多孔質材料(成形体)は、さらにこれを焼結する。焼結は汎用の焼結炉を用いるものとし、使用する金属粉末如何にもよるが、既知の一定の焼結温度条件の下に焼結することにより、少なくとも50%以上、また最大で90%を超える高い空孔率を有する多孔質焼結材を得ることができる。また多孔質材料を焼結した後に、必要に応じて焼結多孔質材料にサイジングを施すと、より高精度の多孔質材料焼結体を得ることができる。
ポリビニルピロリドン(PVP)
多孔質材料粉末 : モリブデン(Mo)
溶解剤バインダー : エタノール
上記の材料を、重量比でMo:PW:PVP=100:80:2.5
(体積比 Mo:PW=10:90)
で調整したところの、バインダーを含む原料にエタノールをスプレーしながら攪拌混合して造粒した。
低融点物質2としてPWを用い、これに対してMoコーティングを施したものと、施さないものとについて見掛け密度を測定した結果、
コーティング前(PWのみ) 0.52 ×103kg/m3
Moコーティング粉 0.84 ×103kg/m3
であった。
φ8円筒形状の成形金型を用い、以下に示す4段階の成形圧力にて成形をおこなった結果、それぞれ次のような成形密度が得られた
成形圧力(MPa) 300 400 500 600
成形密度 1.60 1.65 1.64 1.63
上記の成形圧力と密度の関係をグラフ化したものを図3に示す。
成形体中のPWを取り除くにあたり、空気中でPWの融点以上(融点+10〜20℃)で加熱することによりPWを溶解して取り除く、PWを取り除いた後もPVPが接着剤としてMo粉同士を繋げているために形状が崩れることなく、しかも略90%の高い空孔率を保持した状態で成形品が得られた。
脱脂した成形品を真空炉内に入れ、1380℃で2時間焼結したところ、成形時から寸法変化の殆どないMo粉末焼結体を得た。
2 低融点物質(PW)
3 バインダー
4 多孔質材料粉末
5 多孔質材料粉末の造粒物
Claims (5)
- 粉末状の低融点物質表面にバインダーを介して多孔質材料粉末をコーティングして、造粒物を造粒する工程と、
造粒された前記造粒物を金型内に充填して、該造粒物を加圧して、多孔質材料を成形する工程と、
成形された前記多孔質材料を加熱して、該多孔質材料に含まれる前記低融点物質を融解させて、該低融点物質を前記多孔質材料から流出させることによって、該低融点物質を前記多孔質材料から除去する工程と、
前記低融点物質が除去された多孔質材料を焼結する工程と、を有する多孔質部材の製造方法。 - 前記造粒物を造粒する工程において、前記バインダーは、前記多孔質材料粉末にあらかじめ混合されているものであるところの請求項1に記載の多孔質部材の製造方法。
- 前記低融点物質は、45〜70℃に融点を有するところの請求項1または2に記載の多孔質部材の製造方法。
- 前記低融点物質は、パラフィンであるところの請求項1〜3の何れか1項に記載の多孔質部材の製造方法。
- 前記低融点物質を前記多孔質材料から除去する工程において、空気中で、前記多孔質材料を加熱することにより融解して取り除くところの請求項1〜4の何れか1項に記載の多孔質部材の製造方法。
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