JP6983459B2 - 金属フォームの製造方法 - Google Patents

Description

本出願は、２０１７年７月６日付けで提出された韓国特許出願第１０−２０１７−００８６０１１号に基づく優先権の利益を主張し、当該韓国特許出願の文献に開示されたすべての内容は、本明細書の一部として含まれる。

本出願は、金属フォームの製造方法に関する。

金属フォーム（Ｍｅｔａｌ Ｆｏａｍ）は、発泡金属など多様な名称で呼ばれ、多数の気孔を含む金属構造体を示す。このような金属フォームは、軽量性、エネルギー吸収性、断熱性、耐火性または親環境特性などの多様でかつ有用な特性を具備し、構造物、輸送機械、建築資材またはエネルギー吸収装置などや、熱交換装置、触媒、センサー、アクチュエータ、２次電池、燃料電池、ガス拡散層（ＧＤＬ：ｇａｓ ｄｉｆｆｕｓｉｏｎ ｌａｙｅｒ）またはマイクロ流路コントローラ（ｍｉｃｒｏｆｌｕｉｄｉｃ ｆｌｏｗ ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）等を含む多様な分野に適用できる。

従来、金属フォームを製造する方式は、多様に知られているが、薄い厚さを有すると同時に、目的とする気孔度を有する金属フォームを製造することは難しい問題である。特に、薄くて、目的とする気孔度を有し、かつ、気孔サイズが目標水準に調節された金属フォームの製造方法は、ほとんど知られていない。

本出願は、金属フォームの製造方法に関する。本出願の目的は、薄くて、適切な気孔度および気孔サイズを有する金属フォームを簡単かつ効率的な工程で製造することができるようにすることにある。

本出願において用語「金属フォームまたは金属骨格」は、金属または金属合金を主成分として含む多孔性構造体を意味する。前記で金属などを主成分とするというのは、金属フォームまたは金属骨格の全体重量を基準として金属などの比率が５５重量％以上、６０重量％以上、６５重量％以上、７０重量％以上、７５重量％以上、８０重量％以上、８５重量％以上、９０重量％以上または９５重量％以上である場合を意味する。前記主成分として含まれる金属などの比率の上限は、特に制限されない。例えば、前記金属の比率は、１００重量％以下または約１００重量％未満であってもよい。

用語「多孔性」は、気孔度（ｐｏｒｏｓｉｔｙ）が少なくとも３０％以上、４０％以上、５０％以上、６０％以上、７０％以上、７５％以上または８０％以上である場合を意味する。前記気孔度の上限は、特に制限されず、例えば、約１００％未満、約９９％以下または約９８％以下程度であってもよい。前記で気孔度は、金属フォーム等の密度を計算して公知の方式で算出することができる。

本出願の金属フォームの製造方法は、金属フォーム前駆体を焼結する段階を含むことができる。本出願において用語「金属フォーム前駆体」は、焼結などのように金属フォームを形成するために行われる工程を経る前の構造体、すなわち金属フォームが生成される前の構造体を意味する。また、前記金属フォーム前駆体は、多孔性金属フォーム前駆体と呼称されても、必ずそれ自体で多孔性である必要はなく、最終的に多孔性の金属構造体である金属フォームを形成することができるものであれば、便宜上、多孔性金属フォーム前駆体とも呼ばれる。

本出願において前記金属フォーム前駆体は、金属成分、分散剤、反溶媒およびバインダーを少なくとも含むスラリーを使用して形成することができる。

一例において、前記反溶媒は、前記分散剤と混和性を有し、かつ、前記バインダーを溶解させない溶媒であってもよい。反溶媒は、前記スラリーに適用されるバインダーに対する反溶媒であってもよい。用語「反溶媒」の意味は、当業界に広く知られている。すなわち、反溶媒は、前記バインダーが当該溶媒に対して低い溶解度を示して、当該バインダーを析出させることができる溶媒を意味し、このような反溶媒の意味は、例えば、いわゆる反溶媒析出法などの適用分野などにおいて広く知られている。用語「反溶媒」は、スラリー内の分散剤と混和性（ｍｉｓｃｉｂｌｅ）を有して混ざることができ、バインダーを溶解させない溶媒であってもよい。例えば、バインダーが高分子である場合、用語「反溶媒」は、分散剤と混和性を有して混ざることができ、高分子バインダーを膨張（ｓｗｅｌｌ）させない溶媒であってもよい。

前記金属フォーム前駆体は、前記金属成分、分散剤、バインダーおよび反溶媒を含むスラリーを使用して形成することができ、例えば、前記スラリーを適切な基材上に塗布して形成することができる。必要に応じて、前記工程後に乾燥工程などが適切に行われてもよい。

金属フォーム前駆体の形成時に適用される基材の種類は、特に制限されない。例えば、基材としては、最終的に金属フォームを製造した後に除去される離型性などを有する工程用基材であってもよい。また、前記基材が形成された金属フォームが一体化して適用されることもできるが、このような場合、前記基材としては、金属基材なども適用され得、基材の種類は制限されない。

前記スラリーに含まれる金属成分は、金属フォームを形成することができる。したがって、前記金属成分の種類は、金属フォームに要求される物性または前記焼結段階の工程条件を考慮して選択できる。

前記で金属成分としては、金属粉末が適用できる。適用できる金属粉末の例は、目的に応じて定められるものであって、特に制限されるものではないが、例えば、銅粉末、モリブデン粉末、銀粉末、白金粉末、金粉末、アルミニウム粉末、クロム粉末、インジウム粉末、スズ粉末、マグネシウム粉末、リン粉末、亜鉛粉末およびマンガン粉末よりなる群から選ばれたいずれか一つの粉末と、前記のうち２種以上が混合された金属粉末または前記のうち２種以上の合金の粉末などを例示することができるが、これらに制限されるものではない。

必要に応じて、任意成分として、前記金属成分は、所定範囲の比透磁率と電気伝導度を有する金属成分を含むことができる。このような金属成分は、焼結過程で誘導加熱方式を選択する場合に役に立つことができる。ただし、焼結は、必ず誘導加熱方式で行う必要はないので、前記透磁率と電気伝導度を有する金属成分は、必須成分でない。

一例において、前記任意に追加できる金属粉末としては、比透磁率が９０以上である金属粉末が使用できる。用語「比透磁率μｒ」は、当該物質の透磁率μと真空中の透磁率μ０の比率μ／μ０である。前記比透磁率は、他の例において、約９５以上、１００以上、１１０以上、１２０以上、１３０以上、１４０以上、１５０以上、１６０以上、１７０以上、１８０以上、１９０以上、２００以上、２１０以上、２２０以上、２３０以上、２４０以上、２５０以上、２６０以上、２７０以上、２８０以上、２９０以上、３００以上、３１０以上、３２０以上、３３０以上、３４０以上、３５０以上、３６０以上、３７０以上、３８０以上、３９０以上、４００以上、４１０以上、４２０以上、４３０以上、４４０以上、４５０以上、４６０以上、４７０以上、４８０以上、４９０以上、５００以上、５１０以上、５２０以上、５３０以上、５４０以上、５５０以上、５６０以上、５７０以上、５８０以上または５９０以上であってもよい。前記比透磁率は、その数値が高いほど誘導加熱が適用される場合に有利であるので、その上限は、特に制限されない。一例において、前記比透磁率の上限は、例えば、約３００，０００以下であってもよい。

また、任意に追加できる金属粉末は、導電性金属粉末であってもよい。本出願において用語「導電性金属粉末」は、２０℃での伝導度が約８ＭＳ／ｍ以上、９ＭＳ／ｍ以上、１０ＭＳ／ｍ以上、１１ＭＳ／ｍ以上、１２ＭＳ／ｍ以上、１３ＭＳ／ｍ以上または１４．５ＭＳ／ｍ以上である金属またはこれらの合金の粉末を意味する。前記伝導度の上限は、特に制限されず、例えば、約３０ＭＳ／ｍ以下、２５ＭＳ／ｍ以下または２０ＭＳ／ｍ以下であってもよい。

本出願において前記比透磁率と伝導度を有する金属粉末は、単に導電性磁性金属粉末とも呼ばれる。

このような導電性磁性金属粉末の具体的な例としては、ニッケル、鉄またはコバルト等の粉末を例示することができるが、これらに制限されるものではない。

使用される場合に、全体金属粉末内の前記導電性磁性金属粉末の比率は、特に制限されない。例えば、前記比率は、誘導加熱時に適切なジュール熱を発生させることができるように比率を調節することができる。例えば、前記金属粉末は、前記導電性磁性金属粉末を全体金属粉末の重量を基準として３０重量％以上含むことができる。他の例において、前記金属粉末内の前記導電性磁性金属粉末の比率は、約３５重量％以上、約４０重量％以上、約４５重量％以上、約５０重量％以上、約５５重量％以上、６０重量％以上、６５重量％以上、７０重量％以上、７５重量％以上、８０重量％以上、８５重量％以上または９０重量％以上であってもよい。前記導電性磁性金属粉末の比率の上限は、特に制限されず、例えば、約１００重量％未満または９５重量％以下であってもよい。しかしながら、前記比率は、例示的な比率である。

前記金属粉末（Ｍｅｔａｌ Ｐｏｗｄｅｒ）のサイズも、目的とする気孔度や気孔サイズ等を考慮して選択されるものであって、特に制限されるものではないが、例えば、前記金属粉末の平均粒径は、約０．１μｍ〜約２００μｍの範囲内にありえる。前記平均粒径は、他の例において、約０．５μｍ以上、約１μｍ以上、約２μｍ以上、約３μｍ以上、約４μｍ以上、約５μｍ以上、約６μｍ以上、約７μｍ以上または約８μｍ以上であってもよい。前記平均粒径は、他の例において、約１５０μｍ以下、１００μｍ以下、９０μｍ以下、８０μｍ以下、７０μｍ以下、６０μｍ以下、５０μｍ以下、４０μｍ以下、３０μｍ以下または２０μｍ以下であってもよい。金属粒子内の金属としては、互いに平均粒径が異なるものを適用することもできる。前記平均粒径は、目的とする金属フォームの形態、例えば、金属フォームの厚さや気孔度などを考慮して適切な範囲を選択することができる。

前記で金属粉末の平均粒径は、公知の粒度分析方式により求められ、例えば、前記平均粒径は、いわゆるＤ５０粒径であってもよい。

前記のようなスラリー内で金属成分（金属粉末）の比率は、特に制限されず、目的とする粘度や工程効率などを考慮して選択できる。一例において、スラリー内での金属成分の比率は、重量を基準として０．５〜９５％程度であってもよいが、これらに制限されるものではない。前記比率は、他の例において、約１％以上、約１．５％以上、約２％以上、約２．５％以上、約３％以上、約５％以上、１０％以上、１５％以上、２０％以上、２５％以上、３０％以上、３５％以上、４０％以上、４５％以上、５０％以上、５５％以上、６０％以上、６５％以上、７０％以上、７５％以上または８０％以上であるか、約９０％以下、約８５％以下、約８０％以下、約７５％以下、約７０％以下、約６５％以下、６０％以下、５５％以下、５０％以下、４５％以下、４０％以下、３５％以下、３０％以下、２５％以下、２０％以下、１５％以下、１０％以下または５％以下程度であってもよいが、これらに制限されない。

前記スラリーに含まれる分散剤としては、例えば、アルコールが適用できる。アルコールとしては、メタノール、エタノール、プロパノール、ペンタノール、オクタノール、２−メトキシエタノール、２−エトキシエタノール、２−ブトキシエタノール、グリセロール、テキサノールまたはテルピネオール等のような炭素数１〜２０の１価アルコールまたはエチレングリコール、プロピレングリコール、ペンタンジオール、ヘキサンジオールまたはオクタンジオール等のような炭素数１〜２０の２価アルコール（グリコール）またはそれ以上の多価アルコール等が使用できるが、その種類が前記に制限されるものではない。

適切な分散剤としては、テキサノールのような炭素数９〜２０のアルコールや、テルピネオールのような炭素数が９〜２０の範囲内であり、二重結合および／または環構造を含むアルコールまたはエチレングリコールやプロピレングリコール等の炭素数１〜２０、炭素数１〜１６、炭素数１〜１２、炭素数１〜８または炭素数１〜４のグリコール等を例示することができるが、これらに制限されるものではない。

前記分散剤は、例えば、前記バインダー１００重量部に対して約３０〜２，０００重量部の比率で含まれ得る。前記比率は、他の例において、約５０重量部以上、約１００重量部以上、約１５０重量部以上、約２００重量部以上、約３００重量部以上、約４００重量部以上、約５００重量部以上、約５５０重量部以上、約６００重量部以上または約６５０重量部以上であってもよく、約１，８００重量部以下、約１，６００重量部以下、約１，４００重量部以下、約１，２００重量部以下、約１，０００重量部以下または約９００重量部以下程度であってもよい。

スラリーは、バインダーを含むことができる。バインダーは、前記スラリーに含まれた金属粒子の分散性を向上させて、スラリーを基材上に塗布する工程が容易に行われ得るようにでき、金属フォーム前駆体が焼結される段階で金属フォーム前駆体を支持する役割を行うことができる。このようなバインダーの種類は、特に制限されず、スラリーの製造時に適用された金属粒子の種類や分散剤などの種類によって適宜選択することができる。例えば、前記バインダーとしては、メチルセルロースまたはエチルセルロース等の炭素数１〜８のアルキル基を有するアルキルセルロース；ポリエチレンカーボネートまたはポリプロピレンカーボネート等の炭素数１〜８のアルキレン単位を有するポリアルキレンカーボネート；ポリビニルアルコール；またはポリビニルアセテート等を例示することができるが、これらに制限されるものではない。

スラリー内でバインダーの含量は、特に制限されるものではなく、金属フォームに要求される気孔度に応じて選択できる。一例において、前記バインダーは、前記金属成分１００重量部に対して約１〜５００重量部の比率で含まれ得る。前記比率は、他の例において、約２重量部以上、約３重量部以上、約４重量部以上、約５重量部以上、約６重量部以上、約７重量部以上、約８重量部以上、約９重量部以上、約１０重量部以上、約２０重量部以上、約３０重量部以上、約４０重量部以上、約５０重量部以上、約６０重量部以上、約７０重量部以上、約８０重量部以上、約９０重量部以上、約１００重量部以上、約１１０重量部以上、約１２０重量部以上、約１３０重量部以上、約１４０重量部以上、約１５０重量部以上、約２００重量部以上または約２５０重量部以上であってもよく、約４５０重量部以下、約４００重量部以下、約３５０重量部以下、約３００重量部以下、約２５０重量部以下、約２００重量部以下、約１５０重量部以下、約１００重量部以下、約９０重量部以下、約８０重量部以下、約７０重量部以下、約６０重量部以下、約５０重量部以下、約４０重量部以下、約３０重量部以下、約２０重量部以下または約１５重量部以下程度であってもよい。

前記スラリーは、反溶媒（ａｎｔｉｓｏｌｖｅｎｔ）を含むことができる。反溶媒は、分散剤と混和性（ｍｉｓｃｉｂｌｅ）を有するが、バインダーを溶解させないので、スラリーの乾燥および焼結により形成される金属フォームの気孔が大きくなるようにする役割を果たす。前記分散剤と反溶媒の種類および含量を調節して形成される金属フォームの気孔サイズを調節することができる。このような反溶媒の種類は、分散剤と混和性を有し、バインダーを溶解させないものであれば、その種類が特に制限されるものではない。また、前記バインダーが高分子バインダーである場合、反溶媒の種類は、分散剤と混和性を有し、高分子バインダーを膨張させないものであれば、その種類が特に制限されるものではない。例えば、前記反溶媒としては、イソプロパノール等の１価アルコール、エチレングリコール、ジエチレングリコールまたはグリセロール等の多価アルコール、トリメタノールアミンまたはトリエタノールアミン等のアルカノールアミン、エチルエーテル、イソプロピルエーテルまたはｎ−ブチルエーテル等のアルキルエーテル、フェニルエーテルまたはベンジルエーテル等のアリールエーテル、ｓｅｃ−アミルアセテート等のエステル、アセトン、メチルエチルケトンまたはメチルイソブチルケトン等のケトン、イソプロピルベンゼンまたはジエチルベンゼン等のアルキルベンゼン、ジフェニルベンゼン等のアリールベンゼンおよびトリクロロベンゼン等のハロベンゼン等が使用できるが、その種類が前記に制限されるものではない。適切な反溶媒としては、イソプロパノールのような炭素数１〜２０、炭素数１〜１６、炭素数１〜１２、炭素数１〜８または炭素数１〜４の１価脂肪族アルコールを例示することができるか、これらに制限されるものではない。

前記スラリー内で反溶媒の含量は、特に制限されるものではなく、目的とする気孔サイズに応じて選択できる。前記反溶媒は、例えば、前記バインダー１００重量部に対して約０．５〜２，０００重量部の比率で含まれ得る。前記比率は、他の例において、約１重量部以上、約１．５重量部以上、約２重量部以上、約３重量部以上、約４重量部以上、約５重量部以上、約６重量部以上、約７重量部以上、約８重量部以上、約９重量部以上、約１０重量部以上、約１５重量部以上、約２０重量部以上、約２５重量部以上、約３０重量部以上、約３５重量部以上、約４０重量部以上、約４５重量部以上、約５０重量部以上、約５５重量部以上、約６０重量部以上、約６５重量部以上、約７０重量部以上、約７５重量部以上、約８０重量部以上、約８５重量部以上、約９０重量部以上、約９５重量部以上、約１００重量部以上、約１１０重量部以上、約１２０重量部以上、約１３０重量部以上、約１４０重量部以上、約１５０重量部以上、約１６０重量部以上、約１７０重量部以上、約１８０重量部以上、約１９０重量部以上、約２００重量部以上、約３００重量部以上、約４００重量部以上、約５００重量部以上、約５５０重量部以上、約６００重量部以上または約６５０重量部以上であってもよく、約１，８００重量部以下、約１，６００重量部以下、約１，４００重量部以下、約１，２００重量部以下、約１，０００重量部以下、約９００重量部以下、約８５０重量部以下、約８００重量部以下、約７５０重量部以下、約７００重量部以下、約６５０重量部以下、約６００重量部以下、約５５０重量部以下、約５００重量部以下、約４５０重量部以下、約４００重量部以下、約３５０重量部以下または約３００重量部以下であってもよい。

前記スラリーでは、例えば、前記分散剤および反溶媒の重量の合計が前記金属成分１００重量部に対して１０重量部〜１，０００重量部であってもよい。前記比率は、他の例において、約２０重量部以上、３０重量部以上、４０重量部以上、約５０重量部以上、約６０重量部以上、約７０重量部以上、約８０重量部以上または約８５重量部以上であってもよく、約８００重量部以下、約７００重量部以下、６００重量部以下、約５００重量部以下、４００重量部以下、約３００重量部以下、約２００重量部以下、約１５０重量部以下、約１００重量部以下または約９５重量部以下程度であってもよい。

前記スラリーでは、例えば、前記分散剤の重量Ａと反溶媒の重量Ｂの比率Ａ／Ｂは、約０．５〜２０程度の範囲内であってもよい。前記比率は、他の例において、約１以上、１．５以上または２以上であるか、約１８以下、約１６以下、約１４以下、約１２以下または約１０以下程度であってもよい。

スラリーは、必要に応じて、溶媒をさらに含むか、含まなくてもよい。一例において、目的とする水準の気孔度と気孔サイズ調節の自由度を得るために、前記スラリーは、溶媒を含まなくてもよい。この際、含まれない溶媒の範囲には、前記分散剤および反溶媒は、除く。すなわち、前記スラリーは、一例において、前記分散剤および反溶媒を除いては、溶媒を含まなくてもよい。溶媒としては、スラリーの成分、例えば、前記金属粒子やバインダー等の溶解性を考慮して適切な溶媒が使用できる。例えば、溶媒としては、誘電定数が約１０〜１２０の範囲内にあるものが使用できる。前記誘電定数は、他の例において、約２０以上、約３０以上、約４０以上、約５０以上、約６０以上または約７０以上であるか、約１１０以下、約１００以下または約９０以下であってもよい。このような溶媒としては、水やエタノール、ブタノールまたはメタノール等の炭素数１〜８のアルコール、ＤＭＳＯ（ジメチルスルホキシド：ｄｉｍｅｔｈｙｌ ｓｕｌｆｏｘｉｄｅ）、ＤＭＦ（ジメチルホルムアミド：ｄｉｍｅｔｈｙｌ ｆｏｒｍａｍｉｄｅ）またはＮＭＰ（Ｎ−メチルピロリジノン：Ｎ−ｍｅｔｈｙｌｐｙｒｒｏｌｉｄｉｎｏｎｅ）等を例示することができるが、これらに制限されるものではない。

溶媒が適用される場合に、前記溶媒は、前記バインダー１００重量部に対して約５０〜４００重量部の比率でスラリー内に存在できるが、これに制限されるものではない。

スラリーは、前記言及した成分の他に、さらに、必要な公知の添加剤を含むこともできる。

前記のようなスラリーを使用して前記金属フォーム前駆体を形成する段階を行う方式は、特に制限されず、その過程では、塗布されたスラリーを乾燥する段階などの公知の段階が含まれていてもよい。金属フォームの製造分野では、スラリーを使用して金属フォーム前駆体を形成するための多様な方式が公知されており、本出願においては、このような方式がすべて適用できる。一例において、金属フォーム前駆体を形成する乾燥段階は、基材上に塗布されたスラリーを２０℃〜２５０℃、５０℃〜１８０℃または７０℃〜１５０℃の温度で熱処理する段階であってもよい。前記乾燥段階を通じて基材上に形成された多孔性構造体を含む金属フォーム前駆体を形成することができる。

一例において、前記金属フォーム前駆体は、フィルムまたはシート状に形成されてもよい。

前記金属フォーム前駆体は、その厚さが５００μｍ以下、４００μｍ以下、３００μｍ以下、２００μｍ以下、１５０μｍ以下、約１００μｍ以下、約９０μｍ以下、約８０μｍ以下、約７０μｍ以下、約６０μｍ以下または約５５μｍ以下であってもよい。前記で多孔性構造体の厚さの下限は、特に制限されない。例えば、前記多孔性構造体の厚さは、約５μｍ以上、１０μｍ以上または約１５μｍ以上であってもよい。

前記方式で形成された金属フォーム前駆体を焼結する段階を通じて金属フォームを製造することができる。このような場合に前記金属フォームを形成するための焼結を行う方式は、特に制限されず、公知となっている焼結法を適用することができる。すなわち、適切な方式で前記金属フォーム前駆体に適正な量の熱を印加する方式で前記焼結段階を行うことができ、例えば、５００℃〜２，０００℃、７００℃〜１，５００℃または８００℃〜１，２００℃の外部熱源を印加する方式で焼結段階を行うことができる。

前記従来の公知方式とは異なる方式として、本出願においては、前記焼結を誘導加熱方式で行うことができる。誘導加熱方式とは、金属フォーム前駆体に電磁場を印加して発生する熱を利用して焼結を行うことを意味する。このような方式により均一に形成された気孔を含み、機械的特性に優れ、気孔度も目的とする水準に調節された金属フォームをより円滑に製造することができる。

前記で誘導加熱は、電磁場が印加されると、特定の金属で熱が発生する現象である。例えば、適切な導電性と透磁率を有する金属に電磁場を印加すると、金属に渦電流（ｅｄｄｙ ｃｕｒｒｅｎｔｓ）が発生し、金属の抵抗によりジュール熱（Ｊｏｕｌｅ ｈｅａｔｉｎｇ）が発生する。本出願においては、このような現象を用いた焼結工程を行うことができる。本出願においては、このような方式を適用して金属フォームの焼結を短時間内に行うことができるので、工程性を確保し、同時に気孔度が高い薄膜形態であり且つ機械的強度に優れた金属フォームを製造することができる。

誘導加熱方式で焼結を行うために、前記スラリーに含まれる金属成分は、適切な比透磁率と電気伝導度を有する前記導電性金属または導電性磁性金属を含むことができる。

誘導加熱により焼結段階を行う場合、電磁場を印加する条件は、金属フォーム前駆体内の導電性磁性金属の種類および比率などによって決定されるものであり、特に制限されない。例えば、前記誘導加熱は、コイル等の形態で形成された誘導加熱器を使用して行うことができる。また、誘導加熱は、例えば、１００Ａ〜１，０００Ａ程度の電流を印加して行うことができる。前記加えられる電流の大きさは、他の例において、９００Ａ以下、８００Ａ以下、７００Ａ以下、６００Ａ以下、５００Ａ以下または４００Ａ以下であってもよい。前記電流の大きさは、他の例において、約１５０Ａ以上、約２００Ａ以上または約２５０Ａ以上であってもよい。

誘導加熱は、例えば、約１００ｋＨｚ〜１，０００ｋＨｚの周波数で行うことができる。前記周波数は、他の例において、９００ｋＨｚ以下、８００ｋＨｚ以下、７００ｋＨｚ以下、６００ｋＨｚ以下、５００ｋＨｚ以下または４５０ｋＨｚ以下であってもよい。
前記周波数は、他の例において、約１５０ｋＨｚ以上、約２００ｋＨｚ以上または約２５０ｋＨｚ以上であってもよい。

前記誘導加熱のための電磁場の印加は、例えば、約１分〜１０時間の範囲内で行うことができる。前記印加時間は、他の例において、約１０分以上、約２０分以上または約３０分以上であってもよい。前記印加時間は、他の例において、約９時間以下、約８時間以下、約７時間以下、約６時間以下、約５時間以下、約４時間以下、約３時間以下、約２時間以下、約１時間以下または約３０分以下であってもよい。

前記言及した誘導加熱条件、例えば、印加電流、周波数および印加時間などは、前述したように、導電性磁性金属粒子の種類および比率などを考慮して変更され得る。

前記焼結段階は、前記言及した誘導加熱のみにより行うか、または、前記誘導加熱、すなわち電磁場の印加とともに適切な熱を印加して行うこともできる。例えば、前記焼結段階は、前記電磁場の印加とともにまたは単独で金属フォーム前駆体に外部の熱源を印加して行うこともできる。

本願発明の前記金属フォームの製造方法は、多様な気孔サイズを有する金属フォームを提供することができる。スラリーに含まれる反溶媒の含量を調節することにより、前記焼結段階により形成される金属フォームの気孔サイズを容易に調節することができる。一例において、本願発明の金属フォームの製造方法により製造される金属フォームの気孔サイズは、０．１μｍ〜２００μｍの範囲内にありえる。前記気孔サイズは、他の例において、約０．５μｍ以上、約１μｍ以上、約２μｍ以上、約３μｍ以上、約４μｍ以上、約５μｍ以上、約６μｍ以上、約７μｍ以上または約８μｍ以上であってもよい。前記気孔サイズは、他の例において、約１５０μｍ以下、１００μｍ以下、９０μｍ以下、８０μｍ以下、７０μｍ以下、６０μｍ以下、５０μｍ以下、４０μｍ以下、３０μｍ以下または２０μｍ以下であってもよい。

前記形成される金属フォームは、気孔度が約３０％〜９９％または３０％〜９０％の範囲内であってもよい。言及したように、本出願の方法によれば、金属フォームが均一に形成された気孔を含むようにでき、金属フォームの気孔サイズ、気孔度および機械的強度を調節することができる。前記気孔度は、５０％以上、６０％以上、７０％以上、７５％以上または８０％以上であるか、９５％以下、９０％以下、約８５％以下または約８０％以下程度であってもよい。

本出願の金属フォームの製造方法は、基材上に薄い金属フォームを形成することができる。前記金属フォームは、フィルムまたはシート形状に形成され得る。一例において、金属フォームの厚さは、特に制限されるものではないが、５００μｍ以下、４００μｍ以下、３００μｍ以下、２００μｍ以下、１５０μｍ以下、約１００μｍ以下、約９０μｍ以下、約８０μｍ以下、約７０μｍ以下、約６０μｍ以下または約５５μｍ以下であってもよい。前記で金属フォームの厚さの下限は、特に制限されない。例えば、前記金属フォームの厚さは、約５μｍ以上、１０μｍ以上または約１５μｍ以上であってもよい。

本出願は、金属フォームの製造方法に関する。本出願は、薄くて、適切な気孔度および気孔サイズを有する金属フォームを簡単かつ効率的な工程で製造できる方法を提供することができる。

実施例１で製造した金属フォームの走査型電子顕微鏡写真である。 比較例１で製造した金属フォームの走査型電子顕微鏡写真である。 実施例および比較例で製造した金属フォームの気孔サイズの分布を示す図である。

以下、実施例および比較例により本出願を説明するが、本出願の範囲が下記実施例に制限されるものではない。

実施例１
平均粒径Ｄ５０が約１０〜２０μｍの範囲内である銅粉末、バインダー（ポリビニルアセテート）、分散剤（アルファ−テルピネオール）および反溶媒（イソプロパノール）を５：０．５：４．０５：０．４５（銅粉末：バインダー：分散剤：反溶媒）の重量比で配合して、スラリーを製造した。前記スラリーをフィルム形状にコートし、約１００℃で約２時間の間乾燥して、金属フォーム前駆体を形成した。この際、コートされた金属フォーム前駆体の厚さは、約２００μｍ程度であった。前記前駆体が水素／アルゴンガスの雰囲気で約９００℃の温度で２時間の間維持されるように、電気炉で外部熱源を印加して、焼結を行って、銅フォームを製造した。製造されたシート形状の銅フォームの気孔度は、約７６％程度の水準であった。図１は、実施例１で形成された金属フォームの写真である。

実施例２
平均粒径Ｄ５０が約１０〜２０μｍの範囲内である銅粉末、バインダー（ポリビニルアセテート）、分散剤（アルファ−テルピネオール）および反溶媒（イソプロパノール）を５：０．５：３．１５：１．３５（銅粉末：バインダー：分散剤：反溶媒）の重量比で配合して、スラリーを製造した。前記スラリーをフィルム形状にコートし、約１００℃で約２時間の間乾燥して、金属フォーム前駆体を形成した。この際、コートされた金属フォーム前駆体の厚さは、約２００μｍ程度であった。前記前駆体が水素／アルゴンガスの雰囲気で約９００℃の温度で２時間の間維持されるように、電気炉で外部熱源を印加して、焼結を行って、銅フォームを製造した。製造されたシート形状の銅フォームの気孔度は、約７８％程度の水準であった。

比較例１
平均粒径Ｄ５０が約１０〜２０μｍの範囲内である銅粉末、バインダー（ポリビニルアセテート）および分散剤（アルファ−テルピネオール）を５：０．５：４．５（銅粉末：バインダー：分散剤）の重量比で配合して、スラリーを製造した。前記スラリーをフィルム形状にコートし、約１００℃で約２時間の間乾燥して、金属フォーム前駆体を形成した。この際、コートされた金属フォーム前駆体の厚さは、約２００μｍ程度であった。前記前駆体が水素／アルゴンガスの雰囲気で約９００℃の温度で２時間の間維持されるように、電気炉で外部熱源を印加して、焼結を行って、銅フォームを製造した。製造されたシート形状の銅フォームの気孔度は、約７４％程度の水準であった。図２は、前記製造された金属フォームの写真である。

図１および図２の比較から、反溶媒の適用を通じて金属フォームの気孔サイズが類似水準の気孔度下においてもさらに大きくなったことを確認することができる。図３は、実施例１および２と比較例１の金属フォームの気孔サイズの分布であり、反溶媒を使用することにより、また、その量を調節することにより、金属フォームの気孔サイズを類似水準の気孔度においても制御できることを確認することができる。

Claims (12)

1. 金属成分、バインダー、分散剤および反溶媒を含むスラリーを基材上に塗布して金属フォーム前駆体を形成する段階と、
   前記金属フォーム前駆体を焼結する段階と、を含み、
   前記金属成分は、銅、モリブデン、銀、白金、金、アルミニウム、クロム、インジウム、スズ、マグネシウム、リン、亜鉛およびマンガンからなる群から選ばれたいずれか一つの粉末、これらの２種以上の金属が混合された金属粉末、またはこれらの２種以上の金属の合金の粉末であり、
   前記バインダーは、ポリアルキレンカーボネートまたはポリビニルアセテートであり、
   前記反溶媒は、前記分散剤と混和性を有し、前記バインダーを溶解させないものであり、
   前記分散剤および前記反溶媒の重量比（分散剤／反溶媒）が０．５〜２０の範囲内である、金属フォームの製造方法。
2. 前記スラリー内の金属成分の比率は、４５重量％以上である、請求項１に記載の金属フォームの製造方法。
3. 前記スラリーは、金属成分１００重量部に対して１〜５００重量部の範囲内でバインダーを含む、請求項２に記載の金属フォームの製造方法。
4. 前記分散剤は、アルコールである、請求項１から３のいずれか一項に記載の金属フォームの製造方法。
5. 前記スラリーは、バインダー１００重量部に対して３０〜２，０００重量部の範囲内で分散剤を含む、請求項２に記載の金属フォームの製造方法。
6. 前記反溶媒は、１価アルコール、多価アルコール、アルカノールアミン、アルキルエーテル、アリールエーテル、エステル、ケトン、アルキルベンゼン、アリールベンゼンおよびハロベンゼンよりなる群から選ばれた一つ以上である、請求項１から５のいずれか一項に記載の金属フォームの製造方法。
7. 前記スラリーは、バインダー１００重量部に対して０．５〜２，０００重量部の範囲内で反溶媒を含む、請求項２に記載の金属フォームの製造方法。
8. 前記スラリー内の分散剤および反溶媒の合計重量は、金属成分１００重量部に対して１０重量部〜１，０００重量部の範囲内である、請求項２に記載の金属フォームの製造方法。
9. 製造される金属フォームの気孔サイズが０．１μｍ〜２００μｍの範囲内である、請求項１から８のいずれか一項に記載の金属フォームの製造方法。
10. 製造される金属フォームの気孔度は、３０％〜９０％の範囲内である、請求項１から９のいずれか一項に記載の金属フォームの製造方法。
11. 金属フォームは、フィルムまたはシート形状である、請求項１から１０のいずれか一項に記載の金属フォームの製造方法。
12. フィルムまたはシートの厚さが５００μｍ以下である、請求項１１に記載の金属フォームの製造方法。

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