JP7191390B2 - 金属フォームの製造方法 - Google Patents

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Description

関連出願との相互引用
本出願は、２０１７年５月１６日に提出された大韓民国特許出願第１０－２０１７－００６０６３０号に基づく優先権の利益を主張し、該当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組み込まれる。
技術分野
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、軽量性、エネルギー吸収性、断熱性、耐火性又は環境親和性などの多様で且つ有用な特性を備えることで、軽量構造物、輸送機械、建築資材又はエネルギー吸収装置などを含む多様な分野に適用されることができる。また、金属フォームは、高い比表面積を有するだけでなく、液体、気体などの流体又は電子の流れをより向上させることができるので、熱交換装置用基板、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）又はマイクロ流体フローコントローラ（ｍｉｃｒｏｆｌｕｉｄｉｃ ｆｌｏｗ ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ)などに適用されて有用に使用できる。
本出願は、金属フォームの気孔サイズ及び気孔度などの特性を自由に制御することができ、従来には製造が難しかったフィルム又はシート状、特に、薄い厚さのフィルム又はシート状にも金属フォームを製造することができ、機械的強度などその他物性も優れた金属フォームを製造することができる方法を提供することを一つの目的とする。
本明細書で言及する物性のうち測定温度がその物性に影響を及ぼす場合、特に異に規定しない限り、該当物性は常温で測定した物性である。
本出願で用語「常温」は、加熱も冷却もしない自然そのままの温度であり、例えば、１０℃～３０℃の範囲内のいずれか一つの温度、約２３℃又は約２５℃程度の温度であってもよい。
本出願で用語「金属フォーム」又は「金属骨格」は、金属を主成分として含む多孔性構造体を意味する。上記で「金属を主成分とする」とは、金属フォーム又は金属骨格の全体重量を基準として金属の割合が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％以上又は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の割合の上限は、特に制限されない。例えば、前記金属の割合は、１００重量％以下又は約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％以上又は８０％以上である場合を意味してもよい。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％以下又は約９８％以下程度であってもよい。上記で気孔度は、金属フォームなどの密度を計算し、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、金属成分を含む金属フォーム前駆体を焼結するステップを含んでいてもよい。本出願で用語「金属フォーム前駆体」は、前記焼結などのように金属フォームを形成するために行う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ばれるとしても、必ずしも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呼ばれることがある。
本出願で前記金属フォーム前駆体は、金属成分、分散剤及びバインダーを少なくとも含むスラリーを用いて形成することができる。
上記の金属成分としては、金属粉末が適用できる。適用できる金属粉末の例は、目的によって決まるものであり、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、亜鉛粉末及びマンガン粉末からなる群より選択されたいずれか一つの粉末、上記のうち２種以上が混合された金属粉末又は上記のうち２種以上の合金の粉末などが例示できるが、これに制限されるものではない。
必要に応じて、任意の成分として、前記金属成分は、所定範囲の相対透磁率と伝導度を有する金属成分を含んでいてもよい。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。ただし、焼結は必ずしも誘導加熱方式で行う必要はないので、前記透磁率と伝導度を有する金属成分は必須成分ではない。
一つの例示で、前記任意に追加できる金属粉末としては、相対透磁率が９０以上である金属粉末が用いられてもよい。用語「相対透磁率（μｒ）」は、該当物質の透磁率（μ）と真空中の透磁率（μ０）との比（μ／μ０）である。前記相対透磁率は、他の例示で、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以上又は５９０以上であってもよい。前記相対透磁率は、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。一つの例示で、前記相対透磁率の上限は、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。本出願で用語「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以上又は１４．５ＭＳ／ｍ以上である金属又はそれらの合金の粉末を意味してもよい。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以下又は２０ＭＳ／ｍ以下であってもよい。
本出願において、前記相対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呼ばれることもある。
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、鉄又はコバルトなどの粉末が挙げられるが、これに制限されるものではない。
用いられる場合に、全体金属粉末中の前記導電性磁性金属粉末の割合は、特に制限されない。例えば、前記割合は、誘導加熱時に適切なジュール熱を発生できるように調節されてもよい。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％以上含んでいてもよい。他の例示で、前記金属粉末中の前記導電性磁性金属粉末の割合は、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％以上又は９０重量％以上であってもよい。前記導電性磁性金属粉末の割合の上限は、特に制限されず、例えば、約１００重量％未満又は９５重量％以下であってもよい。しかし、前記割合は例示的な割合である。
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など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の範囲内にあってもよい。前記平均粒径は、他の例示で、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以上又は約８μｍ以上であってもよい。前記平均粒径は、他の例示で、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以下又は２０μｍ以下であってもよい。金属粒子中の金属としては、互いに平均粒径が異なるものを適用してもよい。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。
上記で金属粉末の平均粒径は、公知の粒度分析方式によって求められ、例えば、前記平均粒径は、いわゆるＤ５０粒径であってもよい。
上記のようなスラリー中で金属成分（金属粉末）の割合は、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することができる。一つの例示で、スラリー中での金属成分の割合は、重量を基準として、０．５～９５％程度であってもよいが、これに制限されるものではない。前記割合は、他の例示で、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％以上又は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％以下又は５％以下程度であってもよいが、これに制限されない。
前記金属フォーム前駆体は、前記金属粉末と共に分散剤とバインダーを含むスラリーを用いて形成することができる。
上記で分散剤としては、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、ペンタノール、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、テキサノール（ｔｅｘａｎｏｌ）又はテルピネオール（ｔｅｒｐｉｎｅｏｌ）などのような炭素数１～２０の１価アルコール又はエチレングリコール、プロピレングリコール、ヘキサンジオール、オクタンジオール又はペンタンジオールなどのような炭素数１～２０の２価アルコール又はグリセロールなどのようなそれ以上の多価アルコールなどを用いることができるが、その種類が上記に制限されるものではない。
スラリーは、バインダーをさらに含んでいてもよい。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成分や分散剤などの種類によって適切に選択できる。例えば、前記バインダーとしては、メチルセルロース又はエチルセルロースなどの炭素数１～８のアルキル基を有するアルキルセルロースなどのようなアルキルセルロース、ポリプロピレンカーボネート又はポリエチレンカーボネートなどの炭素数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などのようなポリアルキレンカーボネート又はポリビニルアルコール又はポリ酢酸ビニルなどのポリビニルアルコール系バインダー（以下、ポリビニルアルコール化合物ともいう）などが例示できるが、これらに制限されるものではない。
前記のようなスラリー中で各成分の割合は、特に制限されない。このような割合は、スラリーを用いた工程時にコーティング性や成形性などの工程効率を考慮して調節できる。
例えば、スラリー中でバインダーは、上述した金属成分１００重量部に対して、約１～５００重量部の割合で含まれることができる。前記割合は、他の例示で、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重量部以上又は約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重量部以下又は約１０重量部以下であってもよい。
スラリー中で分散剤は、前記バインダー１００重量部に対して、約１０～２，０００重量部の割合で含まれることができる。前記割合は、他の例示で、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重量部以上又は約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重量部以下又は約１，０００重量部以下であってもよい。
本明細書で単位重量部は、特に異に規定しない限り、各成分間の重量の割合を意味する。
スラリーは、必要に応じて、溶媒をさらに含んでいてもよい。ただし、本出願の一つの例示によると、前記スラリーは、前記溶媒を含まないこともある。溶媒としては、スラリーの成分、例えば、前記金属成分やバインダーなどの溶解性を考慮して適切な溶媒を用いることができる。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を用いることができる。前記誘電定数は、他の例示で、約２０以上、約３０以上、約４０以上、約５０以上、約６０以上又は約７０以上であるか、約１１０以下、約１００以下又は約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、ブタノール又はメタノールなどの炭素数１～８のアルコール、ＤＭＳＯ（ｄｉｍｅｔｈｙｌ ｓｕｌｆｏｘｉｄｅ）、ＤＭＦ（ｄｉｍｅｔｈｙｌ ｆｏｒｍａｍｉｄｅ）又はＮＭＰ（Ｎ－ｍｅｔｈｙｌｐｙｒｒｏｌｉｄｉｎｏｎｅ）などが例示できるが、これに制限されるものではない。
溶媒が適用される場合に上記は、前記バインダー１００重量部に対して、約５０～４００重量部の割合でスラリー中に存在することができるが、これに制限されるものではない。前記溶媒の割合は、他の例示で、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１６０重量部以上、約１７０重量部以上、約１８０重量部以上又は約１９０重量部以上であるか、約３５０重量部以下、３００重量部以下又は２５０重量部以下であってもよいが、これに制限されるものではない。
スラリーは、上記で言及した成分外に追加的に必要な公知の添加剤を含んでいてもよい。ただし、本出願の工程は、公知の添加剤のうち発泡剤を含まないスラリーを用いて行うものであってもよい。
上記のようなスラリーを用いて前記金属フォーム前駆体を形成する方式は、特に制限されない。金属フォームの製造分野では、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、本出願ではこのような方式が全て適用できる。例えば、前記金属フォーム前駆体は、適正なテンプレート（ｔｅｍｐｌａｔｅ）に前記スラリーを維持するか、あるいはスラリーを適正な方式でコーティングして前記金属フォーム前駆体を形成することができる。
本出願の一つの例示によってフィルム又はシート状の金属フォームを製造する場合、特に薄いフィルム又はシート状の金属フォームを製造する場合には、コーティング工程を適用することが有利である。例えば、適切な基材上に前記スラリーをコーティングして前駆体を形成した後、後述する焼結工程を通じて目的とする金属フォームを形成することができる。
このような金属フォーム前駆体の形態は、目的とする金属フォームによって決まるもので、特に制限されない。一つの例示で、前記金属フォーム前駆体は、フィルム又はシート状であってもよい。例えば、前記前駆体がフィルム又はシート状であるときにその厚さは、２，０００μｍ以下、１，５００μｍ以下、１，０００μｍ以下、９００μｍ以下、８００μｍ以下、７００μｍ以下、６００μｍ以下、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以下又は約５５μｍ以下であってもよい。金属フォームは、多孔性である構造的特徴上一般的に壊れやすい特性を有し、したがって、フィルム又はシート状、特に薄い厚さのフィルム又はシート状に製作が難しく、製作しても壊れやすい問題がある。しかし、本出願の方式によっては、薄い厚さであると共に、内部に均一に気孔が形成され、機械的特性に優れた金属フォームの形成が可能である。
上記で前駆体の厚さの下限は、特に制限されない。例えば、前記フィルム又はシート状の前駆体の厚さは、約５μｍ以上、１０μｍ以上又は約１５μｍ以上であってもよい。
必要に応じて、前記金属フォーム前駆体の形成過程では適切な乾燥工程を行うことができる。例えば、上述したコーティングなどの方式でスラリーを成形した後に一定時間乾燥して金属フォーム前駆体を形成してもよい。前記乾燥の条件は特別な制限がなく、例えば、スラリー中に含まれた溶媒が目的とするレベルに除去されるレベルで制御できる。例えば、前記乾燥は、成形されたスラリーを約５０℃～２５０℃、約７０℃～１８０℃又は約９０℃～１５０℃の範囲内の温度で適正時間の間維持して行うことができる。乾燥時間も適正範囲で選択できる。
一つの例示で、前記金属フォーム前駆体は、金属基板上に形成されることができる。例えば、上述したスラリーを金属基板上にコーティングし、必要な場合に上述した乾燥工程を経て前記金属フォーム前駆体を形成することができる。金属フォームの適用用途によっては、金属フォームを金属基材（基板）上に形成する工程が必要である。したがって、従来は金属フォームを金属基材上に付着して前記構造を形成した。しかし、このような方式は金属フォームと金属基材との間の付着力の確保が難しく、特に、薄い金属フォームを金属基材上に付着することは困難であった。しかし、本出願で提示する方式によると、薄い厚さの金属フォームである場合にも金属基材上に優れた付着力で形成することができる。
金属基材の種類は、目的によって決まるものであって、特に制限されず、例えば、形成される金属フォームと同一の種類あるいは異なる種類の金属の基材が適用できる。
例えば、金属基材は、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、亜鉛及びマンガンからなる群より選択されたいずれか一つの金属の基材又は２種以上の金属の混合物や合金の基材であってもよく、必要に応じて、上述した導電性磁性金属であるニッケル、鉄及びコバルトからなる群より選択されたいずれか一つ又は二つ以上の合金や混合物の基材や前記導電性磁性金属とその他金属の混合物または合金の基材なども用いられてもよい。
このような金属基材の厚さは、特に制限されず、目的によって適正に選択できる。
上記のような方式で形成された金属フォーム前駆体を焼結し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製造するための焼結を行う方式は、特に制限されず、公知の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を行うことができる。
この場合、焼結の条件は、適用された金属前駆体の状態、例えば、金属粉末の種類及び量やバインダーや分散剤の種類及び量などを考慮して、金属粉末が連結されて多孔性構造体が形成されながら前記バインダー及び分散剤などが除去されるように制御でき、具体的な条件は特に制限されない。
例えば、前記焼結は、前記前駆体を約５００℃～２０００℃の範囲内、７００℃～１５００℃の範囲内又は８００℃～１２００℃の範囲内の温度で維持して行うことができ、その維持時間も任意に選択できる。前記維持時間は、一つの例示で、約１分～１０時間程度の範囲内であってもよいが、これに制限されるものではない。
すなわち、上述したように、前記焼結は、適用された金属前駆体の状態、例えば、金属粉末の種類及び量やバインダーや分散剤の種類及び量などを考慮して、金属粉末が連結されて多孔性構造体が形成されながら前記バインダー及び分散剤などが除去されるように制御できる。
また、本出願は、金属フォームに関する。前記金属フォームは、上述した方法によって製造されたものであってもよい。一つの例示で、このような金属フォームは、上述した金属基材又は基板上に付着された形態であってもよい。図１は、上記のような金属フォーム１０の例示であって、金属基材１１上に金属フォームである多孔質金属構造体１２が形成された形態を示す図である。
前記金属フォームは、気孔度（ｐｏｒｏｓｉｔｙ）が約４０％～９９％の範囲内であってもよい。言及したように、本出願の方法によると、均一に形成された気孔を含むと共に、気孔度と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％以上又は８０％以上であるか、９５％以下又は９０％以下であってもよい。
前記金属フォームは、薄膜のフィルム又はシート状に存在してもよい。一つの例示で、金属フォームは、フィルム又はシート状であってもよい。このようなフィルム又はシート状の金属フォームは、厚さが、２，０００μｍ以下、１，５００μｍ以下、１，０００μｍ以下、９００μｍ以下、８００μｍ以下、７００μｍ以下、６００μｍ以下、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以下又は約５５μｍ以下であってもよい。例えば、前記フィルム又はシート状の金属フォームの厚さは、約１０μｍ以上、約２０μｍ以上、約３０μｍ以上、約４０μｍ以上、約５０μｍ以上、約１００μｍ以上、約１５０μｍ以上、約２００μｍ以上、約２５０μｍ以上、約３００μｍ以上、約３５０μｍ以上、約４００μｍ以上、約４５０μｍ以上又は約５００μｍ以上であってもよい。
前記金属フォームは、優れた機械的強度を有し、例えば、引張強度が、２．５ＭＰａ以上、３ＭＰａ以上、３．５ＭＰａ以上、４ＭＰａ以上、４．５ＭＰａ以上又は５ＭＰａ以上であってもよい。また、前記引張強度は、約１０ＭＰａ以上、約９ＭＰａ以下、約８ＭＰａ以下、約７ＭＰａ以下又は約６ＭＰａ以下であってもよい。このような引張強度は、例えば、常温でＫＳ Ｂ ５５２１により測定できる。
このような金属フォームは、多孔性の金属前駆体が必要である多様な用途で活用することができる。特に、本出願の方式によると、上述のように目的とするレベルの気孔度を有すると共に機械的強度に優れた薄いフィルム又はシート状の金属フォームの製造が可能であるため、従来のものより金属フォームの用途を拡大することができる。
適用できる金属フォーム用途の例示としては、工作機械サドル、放熱素材、吸音素材、断熱素材、熱交換器、ヒートシンク、防塵用材料、電極などの電池素材などがあるが、これに制限されるものではない。
本出願は、金属フォームの気孔サイズ及び気孔度などの特性を自由に制御することができ、従来は製造が難しかったフィルム又はシート状、特に、薄い厚さのフィルム又はシート状でも金属フォームを製造することができ、機械的強度などその他物性も優れた金属フォームを製造することができる方法を提供する。本出願の一つの例示によると、上記のような金属フォームを金属基材上に優れた付着力で一体化した構造も効率的に形成することができる。
例示的な本出願の金属フォームの形態を示す図である。 実施例で形成された金属フォームに対するＳＥＭ写真である。
以下、実施例及び比較例を通じて本出願を詳しく説明するが、本出願の範囲が下記実施例により限定されるものではない。
実施例１
平均粒径（Ｄ５０粒径）が約１０～２０μｍ程度である銅（Ｃｕ）粉末を金属成分として用いた。分散剤として、エチレングリコール（ＥＧ）及びバインダーとしてエチルセルロース（ＥＣ）が４：５の重量の割合（ＥＧ：ＥＣ）で混合された混合物に、前記銅粉末を前記バインダーと銅粉末が約１０：１の重量の割合（Ｃｕ：ＥＣ）になるように混合してスラリーを製造した。前記スラリーをフィルム状にコーティングし、約１２０℃で約１時間の間乾燥して金属フォーム前駆体を形成した。このとき、コーティングされた金属フォーム前駆体の厚さは、約３００μｍ程度であった。前記前駆体が水素／アルゴンガス雰囲気の約１０００℃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進行して銅フォームを製造した。製造されたシート状の銅フォームの気孔度は、約６５％程度であった。
実施例２
平均粒径（Ｄ５０粒径）が約１０～２０μｍ程度である銅（Ｃｕ）粉末を金属成分として用いた。分散剤として、テキサノール（Ｔｅｘａｎｏｌ）及びバインダーとしてエチルセルロース（ＥＣ）が４：５の重量の割合（Ｔｅｘａｎｏｌ：ＥＣ）で混合された混合物に、前記銅粉末を前記バインダーと銅粉末が約１０：１の重量の割合（Ｃｕ：ＥＣ）になるように混合してスラリーを製造した。前記スラリーをフィルム状にコーティングし、約１２０℃で約１時間の間乾燥して金属フォーム前駆体を形成した。このとき、コーティングされた金属フォーム前駆体の厚さは、約３００μｍ程度であった。前記前駆体が水素／アルゴンガス雰囲気の約１０００℃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進行して銅フォームを製造した。製造されたシート状の銅フォームの気孔度は、約６２％程度であった。
実施例３
分散剤としてエチレングリコールの代わりにテルピネオール（ｔｅｒｐｉｎｅｏｌ）を用い、バインダーとしてエチルセルロース（ＥＣ）の代わりにポリ酢酸ビニル（ＰＶＡｃ）を用いたこと以外は、実施例１と同一にスラリーを製造した。スラリーを製造するときに、銅粉末、分散剤及びポリ酢酸ビニルの配合の割合は、重量を基準として１：１：０．１（Ｃｕ：ｔｅｒｐｉｎｅｏｌ：ＰＶＡｃ）とした。前記スラリーを銅基材上にフィルム状で約３０μｍ程度の厚さでコーティングし、実施例１と同一に乾燥して銅基材上に金属フォーム前駆体を形成した。その後、実施例１と同一の条件で焼結し、銅基材と一体化された銅フォームを形成した。前記製造された銅フォームの気孔度は、約６８％程度であり、銅基材と優れた密着力により一体化されていた。図２は、上記のように形成された構造のＳＥＭ写真である。
１０ 金属フォーム
１１ 金属基材
１２ 多孔質金属構造体

Claims (6)

  1. 金属粉末、バインダー及び分散剤を含むスラリーを用いて、前記スラリーを金属基材上にコーティングし、コーティングされた前記スラリーを乾燥させることによって、金属フォーム前駆体を形成するステップと、
    前記金属フォーム前駆体を５００℃～２０００℃の範囲内の温度で焼結するステップと、を含み、
    前記金属粉末は銅粉末であり、
    前記金属粉末の平均粒径が１０μｍ～２０μｍの範囲内にあり、
    前記分散剤はアルコールであり、
    前記スラリーは発泡剤を含まず、
    前記スラリーは、水を含まないか、又は前記バインダー１００重量部に対して、３５０重量部以下の水を含み、
    前記スラリーは、前記金属粉末１００重量部に対して、３～５００重量部の前記バインダーと前記バインダー１００重量部に対して、１０～２０００重量部の前記分散剤を含むことを特徴とする、金属フォームの製造方法（但し、前記スラリーが、気孔形成物質として、ＮａＣｌ、ＫＣｌ、Ｎａ２ＣＯ３、ＭｇＣｌ２、Ｎａ２ＳＯ４、Ｃｓ２ＳＯ４、Ｋ３ＰＯ４、Ｎａ２ＳｉＯ３又はＮａ４ＳｉＯ４を含む場合を除く）。
  2. 前記スラリーは、前記金属粉末１００重量部に対して、５～５００重量部の前記バインダー、及び前記バインダー１００重量部に対して、２０～２，０００重量部の前記分散剤を含むことを特徴とする、請求項１に記載の金属フォームの製造方法。
  3. 前記バインダーは、アルキルセルロース、ポリアルキレンカーボネート又はポリビニルアルコール系バインダーであることを特徴とする、請求項１または２に記載の金属フォームの製造方法。
  4. 前記金属フォーム前駆体は、フィルム又はシート状に形成されることを特徴とする、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. 前記金属フォーム前駆体は、前記金属基材上に形成されることを特徴とする、請求項１から４のいずれか一項に記載の金属フォームの製造方法。
  6. 前記金属基材は、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、亜鉛、ニッケル、鉄、コバルト及びマンガンからなる群より選択されたいずれか一つの金属の基材又は上記で選択された２種以上の金属の混合物または合金の基材であることを特徴とする、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。
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