JPH0215103A - 表面骨格構造を有する複合材料の製造方法及び使用方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、厚さ１．０〜４００μｍ（好ましくは、５．
０〜１５０μｍ）の表面骨格構造を有しかつその間孔内
に触媒物質を押込の可能である厚さ５１以下（好ましく
は、０．１５〜３．０　ｍｍ’）のパネル状又は帯状薄
板若しくは薄片から成る複合材料を製造する方法であっ
て、粒径０．１〜１０μｍの不規則形状粒子から成りか
つ骨格構造を構成する難流動性金属粉末の層（好ましく
は、鉄、ニッケル、銀又はコバルト＋Ａ料の粉末層）を
、この粉末の供給に応じて連続的に移動する前処理した
面状支持層（好ましくは、鉄、銅又はニッケル材料から
なる支持層）上に供与し、冷間圧延により、同時に２０
〜６０％変形する前記支持層上に被着し、次いで、温度
６００〜１０００°Ｃ（好ましくは、７００〜８０ｏ°
ｃ及び／又は還元性雰囲気中）及び保持時間１０〜４５
分で（好ましくは１５分かげて）焼結するようにした複
合材料の製造方法に関し、更にまた、前記複合材料の使
用方法にも関する。

〔発明の概要〕

本発明によれば、表面骨格構造を有するパネル状又は帯
状薄板若しくは薄片から成る複合材料を製造する方法で
あって、不規則形状粒子から成る難流動性金属粉末の層
が、連続的に移動する支持層上に供与され、冷間圧延に
より被着され、温度６００〜１０００°Ｃで焼結される
複合材料の製造方法において、全面にわたって一様な層
厚を有する骨格構造を支持層にしっかり付着させた複合
材料を製造するため、金属粉末は、その嵩に応じて均一
に配分されて供与され、支持層の主移動方向とは逆に回
転する分配ロールの下方を通過させられる。

〔従来の技術及び発明が解決しようとする課題〕オース
トリア特許明細書箱２０６，８６７号及びドイツ連邦共
和国特許明細書箱１２３３８３４号では、支持体として
働（緻密な又は多孔質の金属成形体の表面に、骨格構造
を形成する粉末材料と粉末ラネー合金との混合物を供与
し、プレス又は圧延にかけ、温度４００℃以上（好まし
くは６００℃以上）の還元性雰囲気中でｌ、Ｉ’ε結し
、次いて、ラネー合金の可溶成分を溶出するようにして
いる。更に、焼結した骨格構造の開化内乙こプレス又は
圧延によりラネー合金を侵入さ−Ｕ、温度４００°Ｃ以
上で焼結することもてきる。周知の手法で、ラネー合金
から可溶成分を溶出することができる。ラネー合金を代
表する最も重要なものは、ニッケル約５０％のニッケル
・アルミニウム合金から製造したう不一二ノゲルである
。高゛活性うネーニノゲル触媒電極は、ニッケル９０〜
９７％の他、約４〜８％のアルミニラＪ、を含んでいる
。

この方法は、プレスにかＬＪで成形体上で混合物の固化
を行う場合に、有利である。しかし、プレス又は圧延の
ために約ＩＬ／（・１Ａ程度の圧力を加える場合、妥当
な技術的経費に鑑み、比較的小面積の一重骨格電極の作
成が可能であるにすぎない。

面積の広い二重骨格電極を製造できるような熱間［１の
金属表面」−での混合物の同化は、実施が困難である。

というのも、混合物かプレス又は圧延の操作により金属
表面から押しのりられ、その結果、セいぜい、極端に薄
くて限定的にのみ使用可能４ｆ骨格構造層しか、製造で
きないからである。

ラネーニッケルをヘースとする触媒層を有する電極の製
造に、周知のわ〕未冶金法又は鋼成形法を適用できるか
どうかの研究から、欧州１４′許明細古第９，８３０号
に記載されている方法に辿り着いた。

この方法では、表面を粗面にした鉄、鋼、ニノろル又は
銅製の出発材料としての薄板又は帯板上に、粉末状骨格
形成物質と粉末ラネー合金とを１・３〜３：１の割合で
混合した混合物か、水−アルコル混合物及び澱粉等の結
合剤中の塗布可能なペーストの形で、供ｌ了、される。

この供与された層の乾燥後に、薄板又は帯板は、冷間圧
延機に通される。この際、ロールギャップは、粉末混合
物か被着される薄板又は帯板が変形工程の間に２０〜６
０％変形するように、調整される。次いて、温度６００
°Ｃ以」二の還元性雰囲気中で短時間（例えは、３０分
間）焼なまずことにより、骨格形成金属わ〕末の不規則
形状粒子が溶着されて、ラネー合金からなる潜在的触媒
粒子が骨格形成金属の間隙のなかでしっかりと保拮され
る。粉末層の厚さは、冷間圧延による被着後に厚さ１０
〜３００μｍの骨格構造層か得られるよ・）に、選定さ
れる。

しかし、この方法は、これまで二重骨格触媒層を有する
電極の製造に限定的に適用されたにすぎない。なぜなら
、この方法で作成できるのは、比較的厚い（例えば〉２
ＩＩｍの）電極にすぎず、例えば、型打ち加工、曲げ加
工、押抜き加工による継続加工性の良さが要請される一
連の用途には、厚さが不均一であり、また、支持層への
付着強度が十う〕でないことから、適していない。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、表面骨格構造を有する複合材料を製造
する冒頭に述へた方法を改良して、骨格構造が全面にわ
たって一様な層厚を有しかつ支持層にしっかりイマ１着
し、また、できるだり少ない費用で肉薄の比較的面積の
広い寸法に製造できるようにすることである。

〔課題を解決するだめの手段〕

この目的は、骨格構造を構成する粉末がその嵩に応じて
支持層上に均一に配分されて供Ｌｊされ、支持層の主移
動方向とは逆に回転する分配ロールの下方を粉末層が通
過させられることにより、達成される。これによって、
複合祠料骨格構造の様な層厚にとっての前提でありかつ
支持層へのイ■れた付着強度にとっての前提である−・
様な厚さが、得られる。更に、冷間圧延時に、均一な圧
延圧力で作業することができる。

支持層として、望ましくは、必要に応じて開口を有する
パネル状又は帯状薄板、金網若しくはエキスパンデッド
メタルが使用される。そして、この支持層の表面に、主
移動方向とは逆に回転する分配ロールの下方を粉末層に
通過ざ−ｌだ後に０．２５〜１．７５韻（好ましくは０
．７５〜１．２５龍）の層厚か得られるような量の粉末
が、供与される。

特別な場合には、支持層上の粉末層が、移送＋＋：ｌ及
び／または冷間圧延による被着時に、溶けて流れること
がある。これを防くため、１５〕末層は、支］　０ 持層の主移動方向とは逆に回転する分配ロールの下方を
通過させられた後に、接着剤ラッカーと一緒の吹き付＆
−１により塗布されるか、或いは圧延又はプレスにより
軽く予備圧縮されるか、若しくはその両方を行われるの
が、好ましい。

この複合材料が比較的大きな荷重に曝される場合のため
に、骨格構造を構成する粉末の供給前に、まず、プライ
マを構成する金属粉末（好ましくは、鉄、コバルト、ニ
ッケル、鉛、銀又は銅材料からなる金属粉末）の層が、
この粉末の供給に応じて連続的に移動する支持層上に、
その嵩に応じて均一に配分されて供与され、次に、支持
層の主移動方向とは逆に回転する分配ロールの下方を通
過させることによって、支持層上の骨格構造の付着強度
を木質的に改善することができる。次に、この中間層」
二に供与される骨格構造形成粉末層は、冷間圧延被着時
に中間層に深く圧入されて、両層間に内部結合が生しる
。

焼結後、この複合材料は、軟化焼鈍薄板と同様の特性を
有し、その硬さ及び厚さは、必要に応じ■ てさらに１回又は複数回の冷間圧延を施すことにより、
比較的広い範囲内で調整可能である。

複合材料の厚さと多孔度とは、横方向電気伝うｎ度（即
ち、表面に平行な方向での電気伝ｍ−度）に影響する。

良好な横方向電気伝導度は、この複合材料を、例えば電
解装置の電極として使用する場合、非常に重要である。

というのも、電流は常にセルの金属構造から接触点又は
接触線を介して電極に流れ、電極内でその表面に対して
平行に分散するからである。接触点又は接触にノ貫の相
互距離が小さくかつ横方向伝導度が良好な場合（即１−
３、電極のオーム抵抗が小さい場合）には、大したエネ
ルギー損失は生じない。つまり、骨格構造の密度と厚さ
とを選択することで、エネルギー損失を比較的広い範囲
内で調節することができる。

本発明の方法により製造した複合材料は、多孔質骨格構
造に亀裂が生じるとしても、それか支持層から剥がれる
ことはないので、切断加工、型打ち加工、曲げ加工、押
抜き加工又は類似の加工操作により、問題なく継続加工
することができる。

その嵩に応じて粉末を支持層（又はプライマを形成する
中間層）上に均一に配分して供与するため、特に大きな
複合材料を製造する場合、ハケソトボイール（星形車）
式供給機の使用が格別適していることが判明した。

本発明の方法の好ましい実施態様によれば、支持層（場
合によっては、プライマを形成する中間層）上に、骨格
構造を構成する金属粉末（好ましくは、ニンケル力ルボ
ニル粉末）と、触媒として働く粉末ラネー合金とを１：
３〜３：１の混合比で混合した混合物が供与され、そし
て、冷間圧延により、被着される。触媒を活性化するた
めに、その後に、ラネー合金の可溶成分が溶出される。

本発明の方法の別の実施態様によれば、骨格構造を焼結
した後（又は再圧延を行う場合にむ才その後）に、骨格
構造に触媒物質を含浸さゼる。

支持層上での粉末層のイ」着強度を高めるには、分配ロ
ールの下方を通過させられた粉末層が、主移動方向とは
逆に回転する付加的な分配ロールの下方を通過さ・Ｕら
れるのが適切である。

本発明の方法は、両面を骨格構造で被覆した支持層から
なる複合材料の製造にも、同様に適している。

本発明の方法により製造した複合材料は、好ましくは、
電解槽又は燃料電池の電極として使用され、或いは化学
プロセスにおいて触媒作用を有する成形体（例えば、型
押し薄板のコイル）としても使用される。

この複合材料を連続製造するため、トラムから繰り出さ
れた帯状支持層は、１台又は複数台のハケソトホイール
式供給機に通され、また、主移動方向とは逆に回転する
少なくとも１つの分配ロルと被着ロール対とに通されて
よい。さらにまた、製造した複合材料は、ドラムに巻き
取ることができる。

〔実施例〕

本発明の実施例を、図面に基づいて、以下に詳しく説明
する。

第１図に示す第１の実施例において、向きをｙえられ月
乾ｊ指され才Ｉｔ　ｒｌｉ口こされ７１１ｉン争にされ
た厚さ３關の帯状ニー７ゲル薄板２は、ドラｌ、１から
繰り出されて、固定支持体３上を引っ張られる。このニ
ッケル薄板２の表面には、粉末層６が、貯槽５からハ／
、−ソＩ・ホイール（星形車）式供給機４を介して均一
・に配分されて供与（塗型）される。この層６は、アル
ミニウム４２％、モリブう〜ン７．５％、チタン０．５
％、残りは二ノ））−ルとい・う組成を有する安定化う
不−ニノゲル粉末と、二・ノゲルカルボニル粉末とを混
合した混合物７から成っている。その後、ニッケル薄板
２の主（多動方向とは逆に回転する弁配置−１−ル８の
下方を、このニッケル薄板２に通過さ一已ると、粉末層
６は、０．９１の一様な厚さとなる。この粉末層６は、
後続のロール対９．９ａの間において、ニッケル薄板２
上に冷間被着される。このｉ際、ニノろ）１看ＨＪ、ｊ
２自月力・４７．４％変形して、複合４Ａ’Ｊ：＋　１
０の全厚ｔＪ、　２　、０鰭となり、ラネーニッケル触
媒を埋め込んだ二−ノノノ゛ル骨格構造は、厚さ０．１
５ｍｍとなる。この複合＋Ａ１′４１０は、Ｉ・ラム１
】に巻き取られる。巻き取られた複合材料１０は、次に
、不活性カス中の還元性条イ′１の下ζ温度約７００°
Ｃて１５分かりて焼なまされる。−ノケル骨格構造とニ
ッケル薄板２との間のイ」箔強度は、４　Ｎ　／　ｍ＋
ｎ　２と測定された。電極活性化のため、２５％苛性カ
リ溶液を使って、う不一二／））ル合金からアルミニウ
ム、が？岩田される。

第２図に示す第２の実施例において、メソノー１−ザイ
ス０．２ＩＩＩ１１、線の太さ０．１２５　ｍｍ、厚さ
０．２５ｎｕｎＯ）帯状ニッケル金網１３は、Ｉ・う１
．１２から繰り出されて、固定支持体１４上を引、っ張
られる。このニッケル金網１３の表面には、ニッケル粉
末１８の層１７が、貯槽Ｉ６からハケ７トボイール式供
給機１５を介して均一に配分されて供え〕される。

ニッケル粉末層１７−、ニッケル金網１３の主移動方向
とは逆に回転する分配置″ｌ−ル１９に、［゛、す、０
．２５ｍｍの一様な厚さとされ、後続のし＋−ル２０に
より、軽く予備圧縮される。こ・）して予（１ｉｉｉ　
１−ｒＥ　ｋ宿された二、ケル粉末層１７」二に、υ（
に、う不−Ｉ−ノケル粉末５０％とニッケルカルボニル
粉末５０％とからなる混合物２２の層２１か、貯槽２４
がらハケ・〕Ｉ・ホイール式供給機２３を介して均一に
配分されて供与される。次いで、粉末ＪＷ２１の主移動
方向とは逆に回転する分配ロール２５の下方を、この粉
末層２１に通過させると、この粉末層２１は、０．８ｍ
ｍの一様な層厚となる。次いで、ロール対２６．２６ａ
により、粉末層２１を二、ケル金網１３上に冷間被着す
ると、複僑祠利２７の全厚はＱ、５　ｍｍとなる。この
複合材料２７は、トラム２８に巻き取られる。次に、複
合材料２７ｉｊ：、ｌ詰度７００°Ｃの還元性雰囲気中
で１５分かけて焼なまされる。電極活性化のため、２５
％苛性カリ溶液を使って、ラネーニッケル合金からアル
ミニウムが）岩田される。

〔発明の効果〕

本発明の方法により製造した複合材料から、面積の広い
電極を僅かな費用で問題なく作成しかつ使用することが
できる。この複合＋Ａ料は、異形ロル又は同様に働く二
「貝を使用するごとで、問題なく異形化し及び／又は開
口を設けることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明による複合材料の製造方法の第１の実
施例に用いる製造装置の概略図、第２しＩは同上の第２
の実施例に用いる製造装置の概略図である。 なお、図面に用いた符号において、 ２　−−−・−ニノろ一ルン°；ν（反４．１５．２３
−−−−−−ハゲソトボイール式供給機５．１６．２４
−−−−−−貯槽 ８．１９．２５−−−分配し１−ル １０．２７−−−−−−−−−複合材料１３−−−−−
−　二、ゲル金にＪｉｌである。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、厚さ１．０〜４００μｍの表面骨格構造を有しかつ
   その開孔内に触媒物質を埋込み可能である厚さ５ｍｍ以
   下のパネル状又は帯状薄板若しくは薄片から成る複合材
   料を製造する方法であって、粒径０．１〜１０μｍの不
   規則形状粒子から成りかつ骨格構造を構成する難流動性
   金属粉末の層を、この粉末の供給に応じて連続的に移動
   する前処理した面状支持層上に供与し、冷間圧延により
   、同時に２０〜６０％変形する前記支持層上に被着し、
   次いで、温度６００〜１０００℃及び保持時間１０〜４
   ５分で焼結するようにした複合材料の製造方法において
   、 前記粉末がその嵩に応じて均一に配分されて供与され、
   前記支持層の主移動方向とは逆に回転する分配ロールの
   下方を前記粉末層が通過させられて一様な厚さにされる
   ことを特徴とする方法。 ２、請求項１記載の方法において、前記支持層が、必要
   に応じて開口を有するパネル状又は帯状薄板、金網若し
   くはエキスパンデッドメタルから成ることを特徴とする
   方法。 ３、請求項１又は２記載の方法において、分配ロールの
   下方を通過させた後の粉末層の厚さが、０．２５〜１．
   ７５ｍｍであることを特徴とする方法。 ４、請求項１〜３のうちのいずれか１項に記載の方法に
   おいて、前記粉末層が、接着剤ラッカーと一緒に吹付け
   塗布されることを特徴とする方法。 ５、請求項１〜４のうちのいずれか１項に記載の方法に
   おいて、前記粉末層が、圧延又はプレスにより予備圧縮
   されることを特徴とする方法。 ６、請求項１〜５のうちのいずれか１項に記載の方法に
   おいて、プライマを構成する金属粉末の層が、この粉末
   の供給に応じて連続的に移動する支持層上にその嵩に応
   じて均一に配分されて供与され、前記支持層の主移動方
   向とは逆に回転する分配ロールの下方を通過させられる
   ことを特徴とする方法。 ７、請求項１〜６のうちのいずれか１項に記載の方法に
   おいて、焼結した複合材料が、さらに冷間圧延されるこ
   とを特徴とする方法。 ８、請求項１〜７のうちのいずれか１項に記載の方法に
   おいて、前記粉末が、バケットホイール式供給機により
   配分されて供与されることを特徴とする方法。 ９、請求項１〜８のうちのいずれか１項に記載の方法に
   おいて、骨格構造を構成する金属粉末と、触媒として働
   く粉末状ラネー合金とを１：３〜３：１の混合比で混合
   した混合物が、必要に応じてプライマを有する支持層上
   に供与され、そして、触媒を活性化するために、前記ラ
   ネー合金の可溶成分が、溶出可能に構成されることを特
   徴とする方法。 １０、請求項１〜９のうちのいずれか１項に記載の方法
   において、前記骨格構造が、触媒物質を含浸させられて
   いることを特徴とする方法。 １１、請求項１〜１０のうちのいずれか１項に記載の方
   法において、前記分配ロールの下方を通過させられた粉
   末層が、前記支持層の主移動方向とは逆に回転する付加
   的な分配ロールの下方を通過させられることを特徴とす
   る方法。 １２、請求項１〜１１のうちのいずれか１項に記載の方
   法において、前記支持層の両面が、骨格構造で被覆され
   ることを特徴とする方法。 １３、請求項１〜１２のうちのいずれか１項に記載の方
   法により製造した複合材料を、電解槽又は燃料電池にお
   いて、電極として使用することを特徴とする複合材料の
   使用方法。 １４、請求項１〜１２のうちのいずれか１項に記載の方
   法により製造した複合材料を、化学プロセスにおいて、
   触媒作用を有する成形体として使用することを特徴とす
   る複合材料の使用方法。