JP5825598B2 - Metal porous body and method for producing metal porous body. - Google Patents

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Description

本発明は、金属多孔体及び金属多孔体の製造方法に関する。
に関する。
The present invention relates to a metal porous body and a method for producing a metal porous body.
About.

金属多孔体は、金属の持つ耐熱性、電気伝導性、熱伝導性と多孔体の有する大きな比表面積、軽量性、流体透過性を併せ持つため、広範囲の産業分野での利用が期待されている。   A metal porous body is expected to be used in a wide range of industrial fields because it has both the heat resistance, electrical conductivity, and thermal conductivity of a metal and the large specific surface area, light weight, and fluid permeability of the porous body.

用途により、その要求特性は異なるが、軽量性、流体透過性が要求される場合、気孔率が高い多孔体である必要がある。また、大きな比表面積が必要な場合、細かな気孔径が要求される。   Although the required characteristics differ depending on the application, when light weight and fluid permeability are required, the porous body needs to have a high porosity. Further, when a large specific surface area is required, a fine pore diameter is required.

公表されている金属多孔体の気孔率と気孔径の関係では、気孔率が55%以上で、かつ、平均気孔径が0.15mm以下の多孔質金属及びその製造方法はなかった(非特許文献1)。   As for the relationship between the porosity and the pore diameter of the metal porous body that has been announced, there has been no porous metal having a porosity of 55% or more and an average pore diameter of 0.15 mm or less, and a method for producing the same (Non-Patent Document). 1).

従来、所定の材料の粉末を成形し、緻密化する温度以下で焼結することにより、使用する粉末粒子の数分の一程度の孔径を有する多孔体を作製する方法が知られており、得られた金属多孔質体はフィルターなどに利用されている。しかし、この手法では、気孔率は40%以下となる。   Conventionally, a method for producing a porous body having a pore size about a fraction of the size of powder particles to be used by forming a powder of a predetermined material and sintering it at a temperature lower than the densification temperature is known. The obtained metal porous body is used for a filter or the like. However, with this method, the porosity is 40% or less.

このため、係る技術において焼成過程で焼失する孔形成剤を混合し、気孔率を増加させ、2μmの平均気孔径と約50%の気孔率を得る方法が提案されている(特許文献1)。また、ニッケル−マンガン合金を作成し、成形の後に水溶液中で、マンガンのみを選択的に溶解除去することで、微細孔ニッケル多孔質体を作製する方法が提案されている(特許文献2)。しかし、これらの手法で作製される多孔体は、微細孔径が得られるが、気孔率がせいぜい50%程度であった。   For this reason, there has been proposed a method for obtaining a mean pore diameter of 2 μm and a porosity of about 50% by mixing a pore-forming agent that burns away in the firing process in such a technique to increase the porosity (Patent Document 1). Moreover, a method for producing a microporous nickel porous body by preparing a nickel-manganese alloy and selectively dissolving and removing only manganese in an aqueous solution after molding has been proposed (Patent Document 2). However, although the porous body produced by these techniques can obtain a fine pore diameter, the porosity is at most about 50%.

より高気孔率の金属多孔体の製造方法としては以下のようなものが知られている。   The following is known as a method for producing a metal porous body having a higher porosity.

溶融金属と水素化チタンなどの発泡剤を混合し、加熱したシリンダーから押し出すことで得られる金属多孔体の製造方法(特許文献3)。   A method for producing a porous metal body obtained by mixing a molten metal and a foaming agent such as titanium hydride and extruding from a heated cylinder (Patent Document 3).

金属粉末と水溶性高分子、炭化水素系発泡剤を混合、ゲル化の後、発泡させ、次いで焼結することで作製する高気孔率多孔体の製造方法(特許文献4)。   A method for producing a high porosity porous body prepared by mixing metal powder, a water-soluble polymer, and a hydrocarbon-based foaming agent, gelling, foaming, and then sintering (Patent Document 4).

粒度を整えたニッケルと酸化ニッケルを水溶性樹脂バインダー、可塑剤、水からなるスラリーに界面活性剤および揮発性有機溶剤を添加して発泡スラリーとしたものを薄板状に成形して高強度のスポンジ状多孔質金属板を作成する方法(特許文献5)。   A high-strength sponge by forming a foamed slurry by adding surfactant and volatile organic solvent to a slurry consisting of water-soluble resin binder, plasticizer, and water, with a uniform particle size and nickel oxide. (Patent Document 5) A method for producing a cylindrical porous metal plate.

樹脂の発泡で作成された連通空孔を有する3次元網状樹脂多孔体の骨格表面に、酸化物、炭化物、窒化物粒子の中から選択された少なくとも一種の微粒子を含有する塗料を塗布し、さらに、該塗膜上にNi等の金属めっき層を形成後、さらに熱処理することでめっき層内に微粒子を分散させる金属多孔体の製造方法(特許文献6)。   A coating containing at least one kind of fine particles selected from oxide, carbide and nitride particles is applied to the skeleton surface of a three-dimensional network resin porous body having continuous pores formed by resin foaming, and A method for producing a porous metal body, in which fine metal particles are dispersed in a plating layer by further heat treatment after forming a metal plating layer such as Ni on the coating film (Patent Document 6).

しかし、これらの方法は、いずれも発泡を利用するものであり、80%を越える気孔率を有する材料が容易に作成できるが、発泡現象を利用するため、気孔径は発生する泡の大きさで限定され、代表的な気孔の大きさは、数100μmから数mmと大きいものであった。   However, these methods all utilize foaming, and a material having a porosity exceeding 80% can be easily prepared. However, since the foaming phenomenon is utilized, the pore diameter is the size of the generated foam. The size of the typical pores was limited to a few hundred μm to several mm.

発泡を用いない高気孔率多孔体の製法として機械加工の際に生じた切屑を堆積し、焼結を行うことによりポーラス金属を作製する方法も提案されている(特許文献7)。本法も高気孔率多孔体を得ることはできるが、切屑の寸法がmmオーダーのため、気孔径も数100μmとなる。   As a method for producing a high-porosity porous body that does not use foaming, a method has been proposed in which a porous metal is produced by depositing chips generated during machining and sintering (Patent Document 7). Although this method can also obtain a high-porosity porous body, since the chip size is on the order of mm, the pore diameter is several hundred μm.

一方、セラミックスの多孔体製造方法としてゲル化可能な水溶性高分子の水溶液にセラミック粉体を分散したスラリーを、ゲル化、凍結、解凍、乾燥、焼結し10μm〜300μmの連通孔を有し、気孔率が72%〜99%であるセラミック多孔体製造方法が提案されている(特許文献8)。本法では、高気孔率で孔径が100μm以下のセラミック焼結体を作製できるが、セラミックスと比べて、密度が高く、耐酸化性に劣る金属にそのまま適応することは困難であった。   On the other hand, as a method for producing a ceramic porous body, a slurry in which ceramic powder is dispersed in an aqueous solution of a water-soluble polymer that can be gelled is gelled, frozen, thawed, dried and sintered, and has a communication hole of 10 μm to 300 μm. A method for producing a ceramic porous body having a porosity of 72% to 99% has been proposed (Patent Document 8). In this method, a ceramic sintered body having a high porosity and a pore diameter of 100 μm or less can be produced, but it was difficult to directly apply to a metal having a higher density and inferior oxidation resistance as compared with ceramics.

特開2003−526006号公報JP 2003-526006 A 特開2010−144246号公報JP 2010-144246 A 特開2004−35961号公報JP 2004-35961 A 特許第3858096号Japanese Patent No. 3858096 特開平11−269506号公報JP-A-11-269506 特開平7−150270号公報Japanese Patent Laid-Open No. 7-150270 特開2003−105406号公報JP 2003-105406 A 特開2008−201636号公報JP 2008-201636 A

ポーラス金属の利用技術の可能性に関する調査研究報告書(平成18年3月)財団法人 機械システム振興協会Research report on the possibility of using porous metals (March 2006) Japan Mechanical Systems Promotion Association

上記のように、高気孔率と小さい平均気孔径とを両立させた金属多孔体、具体的には、例えば、気孔率が55%以上で、かつ、平均気孔径が0.15mm以下の金属多孔体は報告されておらず、またその製造の技術も確立されていなかった。しかし、一方、フィルター、熱交換部品、電池の電極の高性能化に伴い、微細な平均気孔径で気孔率の高い金属多孔体が熱望されている。   As described above, a porous metal body having both a high porosity and a small average pore diameter, specifically, for example, a metal porous body having a porosity of 55% or more and an average pore diameter of 0.15 mm or less. No body has been reported, nor has the technology for its manufacture been established. However, as the performance of filters, heat exchange parts, and battery electrodes is improved, a porous metal body having a fine average pore diameter and a high porosity is desired.

そこで、本発明は上記従来技術の問題に鑑みて、55%以上99%以下の高い気孔率と0.001mm以上0.15mm以下の平均気孔径を両立する金属多孔体を提供することを目的とする。   Therefore, in view of the above-mentioned problems of the prior art, the present invention aims to provide a metal porous body having both a high porosity of 55% or more and 99% or less and an average pore diameter of 0.001 mm or more and 0.15 mm or less. To do.

本発明は、気孔率が55%以上99%以下で、かつ、平均気孔径が0.001mm以上0.15mm以下であり、マイクロハニカム構造を有することを特徴とする金属多孔体を提供する。
また、本発明は、気孔率が55%以上99%以下で、かつ、平均気孔径が0.001mm以上0.15mm以下であり、スポンジ状の構造を有することを特徴とする金属多孔体を提供する。
The present invention is a porosity of 99% or less than 55% and an average pore diameter of Ri der than 0.15mm below 0.001 mm, to provide a metal porous body and having a micro-honeycomb structure.
The present invention also provides a metal porous body having a sponge-like structure having a porosity of 55% or more and 99% or less and an average pore diameter of 0.001 mm or more and 0.15 mm or less. To do.

本発明によれば、高い気孔率と小さな平均気孔径とを両立させた金属多孔体である。このため、金属もつ耐熱性、電気伝導性、熱伝導性と、多孔体の有する大きな比表面積、軽量性、流体透過性を両立した金属多孔体とすることができる。   According to the present invention, the porous metal body has both a high porosity and a small average pore diameter. For this reason, it can be set as the metal porous body which made the heat resistance, electrical conductivity, and heat conductivity which a metal has and the large specific surface area which a porous body has, lightweight property, and fluid permeability compatible.

本発明の第2の実施形態に係る金属多孔体の製造方法のフロー図Flow diagram of a method for producing a metal porous body according to the second embodiment of the present invention 本発明の実施例1に係る金属多孔体のSEM画像SEM image of porous metal body according to Example 1 of the present invention 本発明の実施例2に係る金属多孔体のSEM画像SEM image of porous metal body according to Example 2 of the present invention 本発明の実施例3に係る金属多孔体のSEM画像SEM image of porous metal body according to Example 3 of the present invention 本発明の実施例3に係る金属多孔体の外観写真Appearance photograph of porous metal body according to Example 3 of the present invention 本発明の実施例4に係る金属多孔体のSEM画像SEM image of porous metal body according to Example 4 of the present invention

以下、本発明を実施するための形態について図面を参照して説明するが、本発明は、下記の実施形態に制限されることはなく、本発明の範囲を逸脱することなく、下記の実施形態に種々の変形および置換を加えることができる。
[第1の実施形態]
本実施形態では、本発明の金属多孔体について説明する。
DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention will be described with reference to the drawings. However, the present invention is not limited to the following embodiments, and the following embodiments are not departed from the scope of the present invention. Various modifications and substitutions can be made.
[First Embodiment]
In this embodiment, the metal porous body of the present invention will be described.

本発明の金属多孔体は、気孔率が55%以上99%以下で、かつ、平均気孔径が0.001mm以上0.15mm以下であることを特徴とするものである。   The porous metal body of the present invention is characterized in that the porosity is 55% or more and 99% or less, and the average pore diameter is 0.001 mm or more and 0.15 mm or less.

上記の様に、本発明の金属多孔体の気孔率は、55%以上99%以下であることが好ましい。これは、気孔率が高いほど軽量性が高まり、流体透過性も高くなるが、気孔率が高くなりすぎると材料の強度が極端に低下するため、金属多孔体の強度と要求性能とのバランスを考慮して上記範囲であることがより好ましい。また、特に、軽量性、流体透過性と、材料の強度の観点から、70%以上90%以下であることがより好ましい。   As described above, the porosity of the metal porous body of the present invention is preferably 55% or more and 99% or less. This means that the higher the porosity, the lighter the light and the higher the fluid permeability.However, if the porosity is too high, the strength of the material will be extremely lowered, so the balance between the strength of the metal porous body and the required performance will be balanced. The above range is more preferable in consideration. In particular, from the viewpoint of lightness, fluid permeability, and material strength, it is more preferably 70% or more and 90% or less.

気孔率は、例えば後述する製造方法において水溶性高分子水溶液の添加量を調整することにより気孔率を調整することができ、上記範囲とすることができる。   The porosity can be adjusted, for example, by adjusting the amount of water-soluble polymer aqueous solution added in the production method described later, and can be in the above range.

また、上記の様に、本発明の金属多孔体の平均気孔径は、0.001mm以上0.15mm以下であることが好ましい。これは、平均気孔径は小さい方が金属多孔体の比表面積が高くなり好ましいが、上記下限値未満であると流体透過性が悪化するためである。また、平均気孔径は、比表面積、流体透過性の観点から、0.005mm以上0.13mm以下であることがより好ましく、0.005mm以上0.1mm以下であることが特に好ましい。   As described above, the average pore diameter of the metal porous body of the present invention is preferably 0.001 mm or more and 0.15 mm or less. This is because it is preferable that the average pore diameter is smaller because the specific surface area of the metal porous body is higher, but if it is less than the lower limit, the fluid permeability deteriorates. The average pore diameter is more preferably 0.005 mm or more and 0.13 mm or less, and particularly preferably 0.005 mm or more and 0.1 mm or less from the viewpoint of specific surface area and fluid permeability.

平均気孔径については例えば後述する製造方法において、スラリーの凍結温度や凍結する際に要する時間等により調整することができ、上記範囲とすることができる。   The average pore diameter can be adjusted by, for example, the freezing temperature of the slurry and the time required for freezing in the production method described later, and can be within the above range.

係る本発明の金属多孔体においては、従来達成できなかった高い気孔率と、小さな平均気孔径とを両立させることができている。このため、金属のもつ耐熱性、電気伝導性、熱伝導性と、多孔体の有する大きな比表面積、軽量性、流体透過性を併せ持つことができ、これらの特性が要求される、例えばフィルター、リアクター、触媒担体、固体触媒、衝撃吸収材、軽量材、熱交換部品、電池の電極等の用途に好ましく利用することができる。   In the metal porous body of this invention which concerns, the high porosity which was not able to be achieved conventionally and the small average pore diameter can be made compatible. For this reason, the heat resistance, electrical conductivity, and thermal conductivity of metals can be combined with the large specific surface area, lightness, and fluid permeability of porous materials, and these characteristics are required, such as filters and reactors. It can be preferably used for applications such as a catalyst carrier, a solid catalyst, a shock absorber, a lightweight material, a heat exchange component, and a battery electrode.

本発明の金属多孔体はその内部に有する孔の形状、構造については特に限定されるものではないが、連通孔を有することが好ましい。これは、連通孔を有することにより、流体が金属多孔体内を透過することが可能になるためである。連通性の指標である開気孔率は、70%以上が好ましく、90%以上がより好ましく、95%以上であることが特に好ましい。   The metal porous body of the present invention is not particularly limited with respect to the shape and structure of the pores therein, but preferably has communication holes. This is because the fluid can pass through the porous metal body by having the communication hole. The open porosity, which is an index of communication, is preferably 70% or more, more preferably 90% or more, and particularly preferably 95% or more.

また、本発明の金属多孔体は、マイクロハニカム構造を有することが好ましい。これは、広義の意味でのハニカムであり、開口部の形状は四角形、六角形等の多角形や円形であっても良く、孔列が集合したもの、つまり、多孔体の孔が配向性を有して配列しているものを意味しており、一断面に開口部が並ぶ形状となる。このような構造を有することによって、金属多孔体の強度を高めることができる。また、気孔が配向性を有しているため流体透過性を高めることができるため好ましい。   The porous metal body of the present invention preferably has a micro honeycomb structure. This is a honeycomb in a broad sense, and the shape of the opening may be a polygon or a circle such as a rectangle or a hexagon, and a collection of hole arrays, that is, the pores of the porous body have orientation. It has a shape in which openings are arranged in one section. By having such a structure, the strength of the metal porous body can be increased. Moreover, since the pores have orientation, the fluid permeability can be increased, which is preferable.

本発明の金属多孔体は、スポンジ状の構造を有することが好ましい。すなわち、海綿状構造を有していることが好ましい。係る形状を有することにより、金属多孔体の比表面積を高めることができるため好ましい。
[第2の実施形態]
本実施形態では、本発明の金属多孔体の製造方法について説明する。
The porous metal body of the present invention preferably has a sponge-like structure. That is, it preferably has a spongy structure. By having such a shape, the specific surface area of the metal porous body can be increased, which is preferable.
[Second Embodiment]
In the present embodiment, a method for producing a porous metal body of the present invention will be described.

本発明の金属多孔体は以下の工程を有する金属多孔体の製造方法により製造することができる。これにより第1の実施形態で説明した金属多孔体を得ることができる。   The metal porous body of the present invention can be produced by a method for producing a metal porous body having the following steps. Thereby, the metal porous body demonstrated in 1st Embodiment can be obtained.

図1に示すフローにより金属多孔体を製造することができ、具体的には以下の工程を有するものである。   A porous metal body can be produced by the flow shown in FIG. 1, and specifically includes the following steps.

ゲル化可能な水溶性高分子水溶液に金属原料粉末を分散させるスラリー調製工程と、
前記スラリー調整工程で得られたスラリーをゲル化させるゲル化工程と、
前記ゲル化工程で得られたゲルを凍結させる凍結工程と、
凍結体から氷を除去し乾燥体とする乾燥工程と、
乾燥体を不活性ガス中で加熱して脱脂する脱脂工程と、
酸化雰囲気中で加熱して脱脂する酸化雰囲気脱脂工程と、
焼結工程と、を有することを特徴とする金属多孔体の製造方法。
A slurry preparation step of dispersing a metal raw material powder in a water-soluble polymer aqueous solution capable of gelation;
A gelation step of gelling the slurry obtained in the slurry adjustment step;
A freezing step of freezing the gel obtained in the gelation step;
A drying step of removing ice from the frozen body to obtain a dried body;
A degreasing step of heating and drying the dried body in an inert gas;
An oxidative atmosphere degreasing step of degreasing by heating in an oxidative atmosphere;
A method for producing a porous metal body, comprising: a sintering step.

まず、ゲル化可能な水溶性高分子水溶液に金属原料粉末を分散させるスラリー調製工程について説明する。これは、図1において金属原料粉末を、水溶性高分子(水溶液)に混合、分散する工程に当たる。   First, the slurry preparation process which disperse | distributes metal raw material powder to the water-soluble polymer aqueous solution which can be gelatinized is demonstrated. This corresponds to the step of mixing and dispersing the metal raw material powder in the water-soluble polymer (aqueous solution) in FIG.

ここで、ゲル化可能な水溶性高分子水溶液に用いる水溶性高分子としては、特に限定されるものではないが、所定の条件下で該水溶性高分子水溶液がゲル化し、凍結処理可能な材料を好ましく使用することができる。特に該水溶性高分子水溶液を触媒添加や冷却することによりゲル化する材料が好ましい。具体的な水溶性高分子としては、例えばポリエチレンイミン、寒天、ゼラチンを好ましく使用できる。   Here, the water-soluble polymer used for the gelable water-soluble polymer aqueous solution is not particularly limited, but the water-soluble polymer aqueous solution gels under a predetermined condition and can be frozen. Can be preferably used. In particular, a material that gels by adding the catalyst or cooling the aqueous polymer aqueous solution is preferable. As specific water-soluble polymers, for example, polyethyleneimine, agar, and gelatin can be preferably used.

また、金属原料粉末としても特に限定されるものではなく、各種金属を用いることができる。ただし、操作性の観点から、水と接触させても急激に反応(酸化)しない金属であることが好ましく、また、酸化した場合でも容易に還元できる金属、または、焼結する際に金属表面に生じた酸化膜が焼結を阻害しない金属であることが好ましい。   Also, the metal raw material powder is not particularly limited, and various metals can be used. However, from the viewpoint of operability, it is preferably a metal that does not react (oxidize) rapidly even when contacted with water, and can be easily reduced even when oxidized, or on the metal surface during sintering. The resulting oxide film is preferably a metal that does not inhibit sintering.

具体的には例えば、金、白金、パラジウム、銀等の貴金属粉末や、それらの合金粉末、ニッケル、銅、またはそれらの合金、ステンレス鋼、超硬合金、工具鋼、高速度鋼、チタン系合金等の粉末が挙げられる。また、還元処理を行うことにより金属となるものであれば酸化物粉末を用いることもできる。この場合、酸化物粉末を金属とするために後述する酸化雰囲気脱脂工程後に還元処理を行うことが好ましい。   Specifically, for example, noble metal powders such as gold, platinum, palladium, silver, alloy powders thereof, nickel, copper, or alloys thereof, stainless steel, cemented carbide, tool steel, high speed steel, titanium alloy And the like. Further, an oxide powder can be used as long as it becomes a metal by performing a reduction treatment. In this case, in order to make the oxide powder a metal, it is preferable to perform a reduction treatment after an oxidizing atmosphere degreasing step described later.

本工程における、金属原料粉末と水溶性高分子水溶液との体積分率が成形体の気孔率となるため、目的とする気孔率に応じて両者の混合割合、添加量を選択することができる。具体的には、焼結後の気孔率が55%以上99%以下になるように調整することが好ましく、気孔率が70%以上90%以下になるように調整することが好ましい。このような範囲になるように気孔率を調整することにより、得られた金属多孔体は軽量性、流体透過性を高めつつも、材料の強度を確保することができる。また、金属多孔体として連通孔を有する構造とするためには、金属原料粉末の添加量を少なくする、すなわち、気孔率が高くなるようにすることが好ましい。これは、金属原料粉末の添加量が多くなると、気孔が閉塞し易くなり連通孔となりにくくなるためである。   Since the volume fraction of the metal raw material powder and the water-soluble polymer aqueous solution in this step is the porosity of the molded body, the mixing ratio and addition amount of both can be selected according to the target porosity. Specifically, the porosity after sintering is preferably adjusted to be 55% or more and 99% or less, and the porosity is preferably adjusted to be 70% or more and 90% or less. By adjusting the porosity so as to be in such a range, the obtained porous metal body can ensure the strength of the material while improving the lightness and fluid permeability. In order to obtain a structure having communication holes as the metal porous body, it is preferable to reduce the amount of metal raw material powder added, that is, to increase the porosity. This is because when the amount of the metal raw material powder is increased, the pores are easily blocked and are not easily formed as communication holes.

ゲル化可能な水溶性高分子の添加量については、用いる材料等により変化するため限定されるものではなく、上記水の添加量に応じて、混合して得られたスラリーがゲル化できる程度に添加すればよい。   The amount of the water-soluble polymer that can be gelled is not limited because it varies depending on the material used, etc., and depending on the amount of water added, the slurry obtained by mixing can be gelled. What is necessary is just to add.

金属原料粉末の粒径が十分に小さく、水溶性高分子水溶液に分散後、ゲル化するまでの間に金属粉末の沈降が起きない場合、すなわち例えばコロイド溶液となるような場合には上記材料のみで実施することができる。しかし、水溶性高分子水溶液に分散後、ゲル化するまでの間に金属粉末が沈降する場合には、図1に点線で示したように、スラリー調製工程において(スラリーに)増粘剤を添加することが好ましい。   When the particle size of the metal raw material powder is sufficiently small and the metal powder does not settle before it gels after being dispersed in the water-soluble polymer aqueous solution, that is, for example, when it becomes a colloidal solution, only the above materials are used. Can be implemented. However, when the metal powder settles before it gels after being dispersed in the water-soluble polymer aqueous solution, a thickener is added (to the slurry) in the slurry preparation process as shown by the dotted line in FIG. It is preferable to do.

増粘剤としては特に限定されるものではなく、スラリーの粘度を高めることができるものであればよいが、ポリビニルアルコール系化合物、セルロース系化合物、多糖類等を好ましく用いることができる。具体的には、例えばメチルセルロースやでんぷん等を用いることができる。また、その添加量については用いる増粘剤や金属原料粉末の種類、粒径等により異なるため、限定されるものではなく、スラリー中の金属原料粉末の状態に応じて、スラリーをゲル化するまでの間に水溶液中で金属原料粉末が沈降しない程度の量を選択、添加することができる。   The thickener is not particularly limited as long as it can increase the viscosity of the slurry, and polyvinyl alcohol compounds, cellulose compounds, polysaccharides, and the like can be preferably used. Specifically, for example, methyl cellulose or starch can be used. Further, the amount of addition varies depending on the type of thickener and metal raw material powder used, the particle size, etc., and is not limited until the slurry is gelled according to the state of the metal raw material powder in the slurry. During this period, an amount that does not allow the metal raw material powder to settle in the aqueous solution can be selected and added.

また、上記成分以外にもスラリーには、各種添加剤を添加することができる。具体的には、例えば硝酸アルミニウムなどの凝固点を降下させる材料を添加することができる。   In addition to the above components, various additives can be added to the slurry. Specifically, for example, a material that lowers the freezing point such as aluminum nitrate can be added.

これは、金属多孔体の気孔の形状は後述する凍結工程において生じる氷結晶の形状に依存するところ、凝固点降下剤を添加することにより、凍結工程において凝固しにくい部分が生じ、氷が連続した形状とならなくなる。このため、金属多孔体とした場合に気孔の一部が閉塞し、開気孔率が20%以下とした金属多孔体とすることができる。   This is because the pore shape of the porous metal body depends on the shape of ice crystals generated in the freezing process, which will be described later. It will not become. For this reason, when it is set as a metal porous body, a part of pore is obstruct | occluded and it can be set as the metal porous body which made the open porosity 20% or less.

また、それ以外にも焼結を阻害せず、金属成分の粒成長を抑制することができる成分、具体的には例えばアルミナやジルコニア、マグネシアなどを添加することができる。これらは金属の粒成長を抑制することができるため金属多孔体を構成する粒子のサイズを小さくし、金属多孔体全体としての強度を高めることができる。   In addition, a component that does not inhibit the sintering and can suppress the grain growth of the metal component, specifically, for example, alumina, zirconia, magnesia, or the like can be added. Since these can suppress the growth of metal grains, the size of the particles constituting the metal porous body can be reduced, and the strength of the entire metal porous body can be increased.

次に、ゲル化工程、凍結工程について説明する。係る工程はそれぞれ、スラリー調整工程で得られたスラリーをゲル化する工程、凍結させる工程である。   Next, the gelation process and the freezing process will be described. The steps are a step of gelling and freezing the slurry obtained in the slurry adjustment step, respectively.

スラリーをゲル化、凍結する前に、目的とする金属多孔体の形状になるようにスラリーを所定の容器に入れる等することが好ましい。この場合、用いる容器としては、スラリーを一定時間保持できる物、すなわち水が染み込まない物であれば良く、特に限定されるものではないが、スラリーを速くゲル化、凍結するために熱伝導性の高い容器が好ましい。例えば、金属容器や、樹脂容器(プラスチック容器)等を用いることができる。形状については目的とする多孔体の形状に合わせたものを用いることができる。   Prior to gelling and freezing the slurry, it is preferable to put the slurry in a predetermined container so as to have the shape of the intended porous metal body. In this case, the container to be used is not particularly limited as long as it can hold the slurry for a certain period of time, that is, not soaked with water. A tall container is preferred. For example, a metal container, a resin container (plastic container), etc. can be used. As for the shape, those according to the shape of the intended porous body can be used.

また、金属多孔体として薄板形状のものを製造する場合には、例えば、スラリー調整工程で得られたスラリーをテープキャストした後にゲル化、凍結工程を行うことが好ましい。   Moreover, when manufacturing a thin plate-shaped thing as a metal porous body, it is preferable to perform the gelatinization and freezing process, for example after carrying out the tape casting of the slurry obtained at the slurry adjustment process.

すなわち、ドクターブレード法により、スラリーをテープ状に成形した後、ゲル化工程を行うことができる。   That is, the gelation step can be performed after the slurry is formed into a tape shape by the doctor blade method.

ゲル化工程は、使用する水溶性高分子の種類により異なるが、触媒添加や0℃以上の温度で冷却することで、ゲル化する。   The gelation step varies depending on the type of water-soluble polymer to be used, but gelates by adding a catalyst or cooling at a temperature of 0 ° C. or higher.

凍結工程において、ゲルを凍結する際の温度としては特に限定されるものではないが、−10℃〜−80℃の温度範囲に冷却することが好ましい。具体的な凍結手段については限定されるものではなく、例えば、低温バス、冷凍庫などを用いることができる。   In the freezing step, the temperature at which the gel is frozen is not particularly limited, but is preferably cooled to a temperature range of -10 ° C to -80 ° C. Specific freezing means is not limited, and for example, a low temperature bath, a freezer, etc. can be used.

凍結時に凍結濃縮現象により、ゲル中の金属原料粉末やゲル化剤は、氷の外側に押し出され、柱状の氷結晶を囲むように壁状の形状に金属原料粉末等が濃縮する。凍結温度が高いと氷結晶は大きくなるため、孔径も大きく、逆に、凍結温度を低下させると氷結晶は細かくなり、金属多孔体の平均気孔径もそれに準じたものとなる。   Due to the freeze-concentration phenomenon during freezing, the metal raw material powder and the gelling agent in the gel are pushed out of the ice, and the metal raw material powder and the like concentrate in a wall shape so as to surround the columnar ice crystals. When the freezing temperature is high, the ice crystals are large, so the pore diameter is large. Conversely, when the freezing temperature is lowered, the ice crystals are fine, and the average pore diameter of the metal porous body is equivalent to that.

また、凍結する際の冷却速度も金属多孔体の平均気孔径に影響を与える。これは、例えば、スラリー全体を均一に急速に低い温度まで冷却した場合、氷の核が多く発生し、その核の成長速度が遅くなるため、平均気孔径が小さく均一な金属多孔体を製造することができるためである。   In addition, the cooling rate during freezing also affects the average pore size of the metal porous body. This is because, for example, when the entire slurry is uniformly and rapidly cooled to a low temperature, a large number of ice nuclei are generated, and the growth rate of the nuclei is slowed, so that a uniform metal porous body with a small average pore diameter is produced. Because it can.

このため、金属多孔体の平均気孔径を制御するためには、冷却温度、冷却速度を選択、制御することが好ましく、金属多孔体の平均気孔径が、0.001mm以上0.15mm以下になるように冷却速度、冷却温度を選択することが好ましい。これは、平均気孔径は小さい方が金属多孔体の比表面積が高くなり好ましいが、上記下限値未満であると流体透過性が悪化するためである。また、特に、平均気孔径が0.005mm以上0.13mm以下になるように冷却速度、冷却温度を選択することがより好ましく、平均気孔径が0.005mm以上0.1mm以下になるように選択することが特に好ましい。   For this reason, in order to control the average pore diameter of the metal porous body, it is preferable to select and control the cooling temperature and the cooling rate, and the average pore diameter of the metal porous body is 0.001 mm to 0.15 mm. It is preferable to select the cooling rate and the cooling temperature. This is because it is preferable that the average pore diameter is smaller because the specific surface area of the metal porous body is higher, but if it is less than the lower limit, the fluid permeability deteriorates. In particular, it is more preferable to select the cooling rate and the cooling temperature so that the average pore diameter is 0.005 mm to 0.13 mm, and the average pore diameter is selected to be 0.005 mm to 0.1 mm. It is particularly preferable to do this.

また、凍結する際の冷却方向により気孔の構造が変化するため、要求される多孔体の構造により冷却方向を選択することが好ましい。例えば金属多孔体がマイクロハニカム構造を有するようにするためには、一方向から冷却し、凍結することが好ましい。これは、上記の様に金属多孔体の気孔の形状はスラリーをゲル化、冷凍した際に生じる氷の形状に依存するところ、凍結する際に一方向から冷却すると氷が冷却方向に沿った配向性をもって成長する。すなわち柱状の氷が成長するためであり、これが、上記のように造孔剤として働くためである。   In addition, since the pore structure changes depending on the cooling direction during freezing, it is preferable to select the cooling direction according to the required porous structure. For example, in order for the metal porous body to have a micro honeycomb structure, it is preferable to cool and freeze from one direction. This is because, as described above, the shape of the pores of the porous metal body depends on the shape of ice that is generated when the slurry is gelled and frozen, and when ice is cooled from one direction, the ice is oriented along the cooling direction. Grow with sex. That is, columnar ice grows, which acts as a pore-forming agent as described above.

複数の方向から冷却した場合や、冷却速度が均一でない場合には、気孔の構造や平均気孔径が均一ではなくばらつくこととなる。   When cooled from a plurality of directions or when the cooling rate is not uniform, the pore structure and the average pore diameter are not uniform and vary.

また、冷却温度が低い割には気孔率が高い場合(添加した金属原料粉末が少ない場合)には、気孔を形作る壁の材料(金属)が不足するため、壁部分が十分にできず壁間に孔が生じるためスポンジ構造となりやすい。   In addition, when the porosity is high for a low cooling temperature (when the amount of added metal raw material powder is small), the wall material (metal) that forms the pores is insufficient, so that the wall portion cannot be sufficiently formed. Since a hole is formed in the surface, a sponge structure tends to be formed.

なお、ゲルが凍結する際、水が凍結するため体積が膨張することになる。従って、型等に入れて凍結する場合には最後に凍結する部分、例えば一方向に冷却する場合には、冷却している部分と反対側の端部が、二方向から冷却する場合には二方向から氷が生成してぶつかる点(部分)に他の部分とは構造が異なる特異点が生じることになる。このため、特異点(最後に凍結する部分)について除去する必要がある場合には特異点が生じる場所が製品に影響を与えない場所(例えば端部)になるように冷却方向を選択することが好ましい。   When the gel is frozen, the volume is expanded because water is frozen. Therefore, when freezing in a mold or the like, the part to be frozen last, for example, when cooling in one direction, the end opposite to the part being cooled is cooled in two directions. A singular point having a structure different from that of the other part is generated at the point (part) where ice is generated and collides from the direction. For this reason, when it is necessary to remove the singular point (the part that freezes last), the cooling direction can be selected so that the place where the singular point occurs does not affect the product (for example, the end). preferable.

次に、凍結体から氷を除去し乾燥体とする乾燥工程について説明する。   Next, a drying process for removing ice from the frozen body to obtain a dried body will be described.

凍結したゲルは、氷を溶かさないように乾燥する。乾燥方法としては、氷を溶かさずに除去できる物であれば良く特に限定されるものではないが、例えば調湿乾燥、凍結乾燥、または、氷を溶媒で置換する方法などが挙げられる。   The frozen gel is dried so as not to melt the ice. The drying method is not particularly limited as long as it can be removed without melting the ice, and examples thereof include humidity drying, freeze drying, or a method of replacing ice with a solvent.

調湿乾燥は冷凍庫内で湿度を調整しながら水分を除去する方法であり、凍結乾燥は凍結した状態のまま減圧し、水分のみを昇華、除去する方法である。また、氷を溶媒で置換する方法とは、氷の融点以下(0℃以下)に冷却された有機溶媒に凍結した試料を入れ、水分と有機溶媒とを置換する方法である。有機溶媒としては凝固点が0℃以下のものであれば良く、例えばアセトンを用いることができる。   Humidity-controlled drying is a method of removing moisture while adjusting humidity in a freezer, and freeze-drying is a method of sublimating and removing only moisture while reducing the pressure in a frozen state. The method of replacing ice with a solvent is a method in which a frozen sample is placed in an organic solvent cooled to below the melting point of ice (0 ° C. or less), and water and the organic solvent are replaced. Any organic solvent may be used as long as it has a freezing point of 0 ° C. or lower. For example, acetone can be used.

その後、乾燥体を不活性ガス中で加熱して有機物を除去する脱脂工程を行うことになる。   Then, the degreasing process which heats a dry body in inert gas and removes organic substance will be performed.

脱脂工程は、乾燥体中に残留するゲル化剤、増粘剤を除去する工程であり、加熱する温度は限定されるものではないが、乾燥体中に含まれるこれらの成分の沸点以上の温度に昇温して行うことが好ましい。例えば600℃以上に昇温、一定時間保持することが好ましい。   The degreasing step is a step of removing the gelling agent and thickener remaining in the dried body, and the heating temperature is not limited, but the temperature is higher than the boiling point of these components contained in the dried body. It is preferable to carry out the heating at a high temperature. For example, it is preferable to raise the temperature to 600 ° C. or higher and hold it for a certain time.

本工程は、大気中で加熱するとゲル化剤の燃焼、金属粉末の酸化が生じ、健全な成形体が得られないため、不活性ガス雰囲気下で行うことが好ましい。不活性ガスとしては、金属成分が反応しないものであれば良く、例えば窒素、アルゴン、ヘリウム等を用いることができる。   This step is preferably performed in an inert gas atmosphere since heating in the air causes combustion of the gelling agent and oxidation of the metal powder, and a sound molded body cannot be obtained. The inert gas is not particularly limited as long as the metal component does not react. For example, nitrogen, argon, helium, or the like can be used.

また、この際発生した有機成分を含むガスを系外に排出した方が好ましいことから、不活性ガス気流中にて行うことが好ましい。   Moreover, since it is preferable to discharge | emit the gas containing the organic component generated at this time out of the system, it is preferable to carry out in an inert gas stream.

次いで、酸化雰囲気中で加熱して脱脂する酸化雰囲気脱脂工程を行う。   Next, an oxidative atmosphere degreasing step is performed in which defatting is performed by heating in an oxidizing atmosphere.

これは、不活性ガス中で加熱して脱脂する脱脂工程のみでは、有機成分(炭素含有成分)が十分に除去できていない場合があり、これが焼結を阻害する場合がある。このため、酸化雰囲気脱脂工程を行うことにより、有機成分を確実に除去する工程である。   This is because the organic component (carbon-containing component) may not be sufficiently removed only by the degreasing step of heating and degreasing in an inert gas, which may inhibit the sintering. For this reason, it is a process of removing an organic component reliably by performing an oxidation atmosphere degreasing process.

この際用いる酸化ガスとしては酸素を含有していれば良く、例えば空気や、酸素と不活性ガスの混合ガス、酸素等を用いることができる。本工程においても酸化ガス気流中で行うことが好ましい。   The oxidizing gas used at this time may contain oxygen, and for example, air, a mixed gas of oxygen and an inert gas, oxygen, or the like can be used. This step is also preferably performed in an oxidizing gas stream.

ここでの、加熱温度としては、特に限定されるものではないが、金属成分が酸化する可能性があるため、有機成分が酸化される温度のうち低めの温度で行うことが好ましく、有機成分が酸化される最低温度で行うことが特に好ましい。係る温度は例えば予め試料について酸素雰囲気下、熱重量分析、示差熱分析(TG/DTA)を測定することにより容易に算出することができる
そして、酸化雰囲気脱脂工程において試料中の金属成分(金属原料)が酸化した場合、または、試料中に酸化物成分が含まれている場合には、図1に点線で示すように、酸化雰囲気脱脂工程と後述する焼結工程との間に、還元雰囲気下で加熱処理を行う還元工程を行うことが好ましい
還元工程は、還元雰囲気下で加熱処理を行う工程であって、例えば水素や一酸化炭素等の還元ガス気流下で加熱することにより、試料に含まれる酸化物を金属に還元するものである。また、金属原料粉末中に酸化粉末が含まれる場合も、本工程により還元し、金属とすることができる。
The heating temperature here is not particularly limited. However, since the metal component may be oxidized, it is preferably performed at a lower temperature among the temperatures at which the organic component is oxidized. It is particularly preferred to carry out at the lowest temperature at which it is oxidized. For example, the temperature can be easily calculated by measuring thermogravimetric analysis and differential thermal analysis (TG / DTA) in advance in an oxygen atmosphere with respect to the sample. ) Is oxidized, or when an oxide component is contained in the sample, as shown by a dotted line in FIG. 1, in a reducing atmosphere between the oxidizing atmosphere degreasing step and the sintering step described later. It is preferable to perform a reduction process in which a heat treatment is performed in the reduction process. The reduction process is a process in which a heat treatment is performed in a reducing atmosphere. The oxide is reduced to a metal. Moreover, also when an oxide powder is contained in the metal raw material powder, it can be reduced to a metal by this step.

この際の加熱条件としては特に限定されるものではなく、試料が緻密化する温度以下であって、試料中に含まれる酸化物を十分に還元できる条件で行えばよい。具体的には例えば加熱炉から発生する排ガスをモニターし、還元反応による生成物の発生が止まった後、一定時間経過後に反応を終了させればよい。   The heating conditions in this case are not particularly limited, and may be performed under a temperature that is not higher than the temperature at which the sample is densified and that can sufficiently reduce the oxide contained in the sample. Specifically, for example, exhaust gas generated from a heating furnace is monitored, and after the generation of a product due to the reduction reaction ceases, the reaction may be terminated after a predetermined time has elapsed.

試料中の金属成分(金属原料)が酸化した場合等に本工程を行わずに焼結工程を行うと、試料が焼結しなかったり、亀裂を生じたりする場合があるが、本工程を行うことにより、係る現象の発生を防止することができる。ただし、例えば貴金属のようにほとんど酸化しない金属や、酸化膜が焼結に影響を与えない金属などの場合には本工程を行う必要はない。   If the sintering process is performed without performing this step when the metal component (metal raw material) in the sample is oxidized, the sample may not sinter or may crack, but this step is performed. Thus, the occurrence of such a phenomenon can be prevented. However, this step is not necessary in the case of a metal that hardly oxidizes, such as a noble metal, or a metal whose oxide film does not affect the sintering.

次に、焼結工程に関しては、用いた金属成分に応じて焼結条件を選択して実施すれば良く限定されるものではない。ただし、温度を高くしすぎると、これまでの工程により作製した気孔が閉塞することになるため、焼結可能な温度のうち低い温度で焼結工程を行うことが好ましい。係る温度については、予備実験等を予め行うことにより算出することができる。   Next, the sintering process is not limited as long as the sintering conditions are selected according to the metal component used. However, if the temperature is too high, the pores produced by the previous steps will be blocked, so it is preferable to perform the sintering step at a lower temperature among the sinterable temperatures. Such temperature can be calculated by conducting a preliminary experiment or the like in advance.

以下、実施例により本発明を詳細に説明するが、本発明は係る実施例に限定されるものではない。
[実施例1]
まず、スラリー調製工程として、ゲル化剤としてゼラチンを使用し、水溶液とした後に金属原料粉末として銅粉末(粒径0.5μm)を水に対して10体積%となるように添加し、遊星型のミキサーで5分間混合した。増粘剤としてメチルセルロースを水溶液中に含まれる水に対して1重量%になるように添加した。
EXAMPLES Hereinafter, although an Example demonstrates this invention in detail, this invention is not limited to the Example which concerns.
[Example 1]
First, as a slurry preparation step, gelatin is used as a gelling agent, and after making an aqueous solution, copper powder (particle size 0.5 μm) is added as a metal raw material powder so as to be 10% by volume with respect to water. For 5 minutes. Methyl cellulose was added as a thickener so that it might become 1 weight% with respect to the water contained in aqueous solution.

次に、ゲル化工程、凍結工程として、上記スラリーを樹脂製の型に鋳こみ、7℃に保持した冷蔵庫でゲル化し、その後、表1に示すように、−40℃の低温バスを使用し一方向から冷却することにより、凍結した。   Next, as a gelling step and a freezing step, the slurry is cast into a resin mold and gelled in a refrigerator maintained at 7 ° C. Then, as shown in Table 1, a low temperature bath of −40 ° C. is used. It was frozen by cooling from one direction.

凍結後、試料を型から抜いた後、乾燥工程として凍結乾燥処理を行った。   After freezing, the sample was removed from the mold, and then freeze-dried as a drying step.

乾燥工程終了後、脱脂工程として、乾燥体を窒素気流中、600℃で2時間加熱することにより有機物を除去した。   After the drying process, as a degreasing process, the dried product was heated in a nitrogen stream at 600 ° C. for 2 hours to remove organic substances.

次いで、酸化雰囲気脱脂工程として、空気気流中300℃、10時間加熱し、残留炭素などを除去した。   Subsequently, as an oxidative atmosphere degreasing step, heating was performed in an air stream at 300 ° C. for 10 hours to remove residual carbon and the like.

その後、還元工程として水素−窒素混合ガス気流中、500℃で4時間還元処理を行い、焼結工程として600℃で焼結処理を行った。得られた金属多孔体のSEM画像を図2に示す。また、得られた金属多孔体の気孔率、平均気孔径を表1に示す。   Thereafter, a reduction process was performed at 500 ° C. for 4 hours in a hydrogen-nitrogen mixed gas stream as a reduction process, and a sintering process was performed at 600 ° C. as a sintering process. The SEM image of the obtained metal porous body is shown in FIG. Further, Table 1 shows the porosity and average pore diameter of the obtained metal porous body.

なお、本実施例においては、気孔率は金属原料粉末と水の体積分率から算出される成形体密度と、焼結工程後に試料の長さを測定し算出される体積の収縮率から計算した。具体的には、本実施例においては、金属原料粉末を水に対して10体積%添加しているため成形体密度は10%(気孔率90%)となる。型にスラリーを入れた際のサイズと、焼結工程後のサイズとを比較すると、焼結工程後50%体積が収縮していることが確認できた。このため(金属原料粉末の質量は変化せず体積が半分になっているので)、焼結密度は20%、気孔率は80%となる。他の実施例においても同様に計算した。   In this example, the porosity was calculated from the compact density calculated from the metal raw material powder and water volume fraction, and the volume shrinkage calculated by measuring the length of the sample after the sintering step. . Specifically, in this example, since the metal raw material powder is added in an amount of 10% by volume with respect to water, the density of the compact is 10% (porosity 90%). When the size when the slurry was put into the mold was compared with the size after the sintering process, it was confirmed that 50% volume contracted after the sintering process. For this reason (since the mass of the metal raw material powder does not change and the volume is halved), the sintered density is 20% and the porosity is 80%. The same calculation was performed in other examples.

平均気孔径については、SEMにより観察した凍結方向に垂直断面の写真に対して、画像解析で200個の開口径を測定し、気孔径の平均値を算出した。平均気孔径についても他の実施例においても同様に測定を行った。   For the average pore diameter, 200 aperture diameters were measured by image analysis on a photograph of a cross section perpendicular to the freezing direction observed by SEM, and the average pore diameter was calculated. The average pore diameter was measured in the same manner in the other examples.

図2中、図2(a)が凍結方向に垂直な面で切断した場合の、図2(b)が冷凍方向と平行な面で切断した場合の断面画像を示している。これよると図2(a)では、略同様な形状を有する開口部が複数並んでおり、図2(b)では直線状に気孔が配列していることが分かる。このため、本実施例の金属多孔体はマイクロハニカム状の構造を有していることが確認できた。   2A shows a cross-sectional image when FIG. 2A is cut along a plane perpendicular to the freezing direction, and FIG. 2B shows a cross-sectional image when cut along a plane parallel to the freezing direction. 2A shows that a plurality of openings having substantially the same shape are arranged, and in FIG. 2B, the pores are arranged in a straight line. Therefore, it was confirmed that the porous metal body of this example had a micro honeycomb structure.

また、表1に示すように、本実施例の金属多孔体は気孔率が80%と高く、さらに、平均気孔径は30μmと非常に小さくなっていることが確認できた。
[実施例2]
本実施例では、凍結工程においてゲルを凍結する際の低温バスの温度を−60℃とした以外は実施例1と同様にして金属多孔体を作製した。得られた金属多孔体のSEM画像を図3に示す。また、得られた金属多孔体の気孔率、平均気孔径を表1に示す。
Further, as shown in Table 1, it was confirmed that the porous metal body of the present example had a high porosity of 80%, and the average pore diameter was as small as 30 μm.
[Example 2]
In this example, a porous metal body was produced in the same manner as in Example 1 except that the temperature of the low temperature bath at the time of freezing the gel in the freezing step was −60 ° C. The SEM image of the obtained metal porous body is shown in FIG. Further, Table 1 shows the porosity and average pore diameter of the obtained metal porous body.

図3によるとスポンジ状の構造を有していることが確認できた。   According to FIG. 3, it was confirmed that it had a sponge-like structure.

これは、冷却温度が実施例1よりも低いため平均気孔径が小さくなっており、気孔を形成する金属成分の材料が不足したため実施例1のようなマイクロハニカム状の構造ではなく、孔の形状がランダムなスポンジ状の構造になったものと考えられる。   This is because the average pore diameter is small because the cooling temperature is lower than that in Example 1, and the material of the metal component that forms the pores is insufficient, so that the shape of the hole is not the microhoneycomb structure as in Example 1. Is considered to have a random sponge-like structure.

また、表1に示すように、本実施例の金属多孔体は気孔率が80%と高く、さらに、平均気孔径は10μmと非常に小さくなっていることが確認できた。
[実施例3]
本実施例では、金属原料粉末としてニッケル粉末(粒径0.5μm)を用い、ニッケル粉末を水に対して5体積%添加した点、凍結工程においてゲルを凍結する際の温度を−10℃とした点、焼結温度を750℃とした点以外は実施例1と同様にして金属多孔体を作製した。得られた金属多孔体のSEM画像を図4に、得られた金属多孔体の外観写真図5にそれぞれ示す。また、得られた金属多孔体の気孔率、平均気孔径を表1に示す。
Further, as shown in Table 1, it was confirmed that the porous metal body of the present example had a high porosity of 80%, and the average pore diameter was as small as 10 μm.
[Example 3]
In this example, nickel powder (particle size 0.5 μm) was used as the metal raw material powder, the nickel powder was added at 5% by volume with respect to water, and the temperature at which the gel was frozen in the freezing step was −10 ° C. A porous metal body was produced in the same manner as in Example 1 except that the sintering temperature was 750 ° C. FIG. 4 shows an SEM image of the obtained porous metal body, and FIG. 5 shows an external appearance photograph of the obtained porous metal body. Further, Table 1 shows the porosity and average pore diameter of the obtained metal porous body.

SEM画像から、本実施例の金属多孔体はマイクロハニカム状の構造を有していることが確認できた。   From the SEM image, it was confirmed that the metal porous body of this example had a micro honeycomb structure.

そして、表1に示すように、本実施例の金属多孔体は気孔率が90%と高く、さらに、平均気孔径は120μmとなっていることが確認できた。
[実施例4]
本実施例では、凍結工程においてゲルを凍結する際の低温バスの温度を−75℃とした以外は実施例3と同様にして金属多孔体を作製した。得られた金属多孔体のSEM画像を図6に示す。また、得られた金属多孔体の気孔率、平均気孔径を表1に示す。
As shown in Table 1, it was confirmed that the porous metal body of the present example had a high porosity of 90%, and the average pore diameter was 120 μm.
[Example 4]
In this example, a porous metal body was produced in the same manner as in Example 3 except that the temperature of the low-temperature bath at the time of freezing the gel in the freezing step was −75 ° C. The SEM image of the obtained metal porous body is shown in FIG. Further, Table 1 shows the porosity and average pore diameter of the obtained metal porous body.

図6中、図6(a)が凍結方向に垂直な面で切断した場合の、図6(b)が凍結方向と平行な面で切断した場合の断面画像をそれぞれ示している。図6(a)、(b)共に開口部がランダムに配置されていることが分かる。この結果から、本実施例の金属多孔体はスポンジ状の構造を有していることが確認できた。   In FIG. 6, FIG. 6A shows a cross-sectional image when cut along a plane perpendicular to the freezing direction, and FIG. 6B shows a cross-sectional image when cut along a plane parallel to the freezing direction. 6A and 6B that the openings are randomly arranged. From this result, it was confirmed that the metal porous body of this example had a sponge-like structure.

これは、本実施例の金属多孔体においても、実施例2の場合と同様に、実施例3よりも冷却温度が低いため、また、金属原料粉末の添加量がさらに少なくなっているため、金属多孔体の壁を形成する金属成分が不足し、スポンジ状の構造になったものと考えられる。   This is because, in the metal porous body of this example as well as in Example 2, the cooling temperature is lower than that of Example 3 and the amount of added metal raw material powder is further reduced. It is considered that the metal component forming the wall of the porous body was insufficient, resulting in a sponge-like structure.

また、表1に示すように、本実施例の金属多孔体は気孔率が90%と高く、さらに、平均気孔径は8μmと非常に小さくなっていることが確認できた。
[比較例1]
本比較例では、酸化雰囲気脱脂工程を行わなかった点以外は実施例1と同様にして金属多孔体の製造を行ったが、焼結工程において1000℃まで昇温したにもかかわらず焼結せず、金属多孔体は得られなかった。
Further, as shown in Table 1, it was confirmed that the porous metal body of the present example had a high porosity of 90%, and the average pore diameter was as very small as 8 μm.
[Comparative Example 1]
In this comparative example, a porous metal body was produced in the same manner as in Example 1 except that the oxidizing atmosphere degreasing process was not performed. In other words, a metal porous body was not obtained.

これは、焼結工程においても試料中に増粘剤等が残留し、焼結が阻害されたためと考えられる。
[比較例2]
本比較例では、増粘剤を添加しなかった点以外は実施例3と同様にして金属多孔体の製造を行ったが、ゲル化工程において樹脂製の型に鋳込んだスラリーがゲル化する以前に金属粉末が沈降してしまい、試料の作製が行えなかった。
This is presumably because the thickener and the like remained in the sample even in the sintering step, and the sintering was hindered.
[Comparative Example 2]
In this comparative example, the metal porous body was produced in the same manner as in Example 3 except that the thickener was not added. However, the slurry cast into the resin mold in the gelation step was gelled. Previously, the metal powder settled and the sample could not be prepared.

Claims (7)

気孔率が55%以上99%以下で、かつ、平均気孔径が0.001mm以上0.15mm以下であり、マイクロハニカム構造を有することを特徴とする金属多孔体。 In porosity of 99% or less than 55% and an average pore diameter of Ri der than 0.15mm below 0.001 mm, metal porous body and having a micro-honeycomb structure. 気孔率が55%以上99%以下で、かつ、平均気孔径が0.001mm以上0.15mm以下であり、スポンジ状の構造を有することを特徴とする金属多孔体。  A porous metal body having a sponge-like structure having a porosity of 55% to 99% and an average pore diameter of 0.001 mm to 0.15 mm. 連通孔を有することを特徴とする請求項1または2に記載の金属多孔体。 Porous metal body according to claim 1 or 2, characterized in that it has a communication hole. ゲル化可能な水溶性高分子水溶液に金属原料粉末を分散させるスラリー調整工程と、
前記スラリー調整工程で得られたスラリーをゲル化させるゲル化工程と、
前記ゲル化工程で得られたゲルを凍結させる凍結工程と、
凍結体から氷を除去し乾燥体とする乾燥工程と、
乾燥体を不活性ガス中で加熱して脱脂する脱脂工程と、
酸化雰囲気中で加熱して脱脂する酸化雰囲気脱脂工程と、
焼結工程と、を有することを特徴とする金属多孔体の製造方法。
A slurry adjustment step of dispersing the metal raw material powder in a water-soluble polymer aqueous solution capable of gelation;
A gelation step of gelling the slurry obtained in the slurry adjustment step;
A freezing step of freezing the gel obtained in the gelation step;
A drying step of removing ice from the frozen body to obtain a dried body;
A degreasing step of heating and drying the dried body in an inert gas;
An oxidative atmosphere degreasing step of degreasing by heating in an oxidative atmosphere;
A method for producing a porous metal body, comprising: a sintering step.
前記スラリー調整工程において増粘剤を添加することを特徴とする請求項に記載の金属多孔体の製造方法。 The method for producing a porous metal body according to claim 4 , wherein a thickener is added in the slurry adjustment step. 前記酸化雰囲気脱脂工程と前記焼結工程との間に、還元雰囲気下で加熱処理を行う還元工程を有することを特徴とする請求項またはに記載の金属多孔体の製造方法。 Wherein during oxidizing atmosphere degreasing step and the sintering step, the manufacturing method of the metal porous body according to claim 4 or 5, characterized in that a reducing step of performing heat treatment in a reducing atmosphere. 前記スラリー調整工程で得られたスラリーをテープキャストした後にゲル化工程を行うことを特徴とする請求項乃至いずれか一項に記載の金属多孔体の製造方法。 The method for producing a porous metal body according to any one of claims 4 to 6 , wherein the gelling step is performed after the slurry obtained in the slurry adjusting step is tape-cast.
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