JPH06228601A - アルミニウム若しくはその合金の粉粒体材料 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 ［目的］ 表面を改質したアルミニウム若しくはその合
金の粉粒体材料の提供。 ［構成］ アルミニウム若しくはその合金の粉粒体の表
面にアルミニウムのウィスカ−を生成させた材料。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はアルミニウム若しくはそ
の合金の粉粒体材料に係り、詳しくは、アルミニウム若
しくはその合金の粉粒体の高比表面積の特性を維持しな
がら高いガス吸着性能等の特性を有するように表面を改
質したアルミニウム若しくはその合金の粉粒体材料に係
る。なお、以下に示すアルミニウム若しくはその合金の
粉粒体とは球状のみをさすのではなく、広く粉粒体の形
状のものすべてを含み、例えば破砕粉、アトマイズ粉、
溶融法で製造される短繊維粉があげられる。

【０００２】

【従来の技術】アルミニウム若しくはその合金の粉粒体
の用途としては例えば塗料、顔料或いは粉末を焼結した
各種の機能性材料等に利用することが知られている。し
かし、従来のアルミニウム若しくはその合金は高比表面
積を有するが、この高比表面積を維持しながら更に新規
な機能を有するアルミニウム若しくはその合金の出現が
望まれている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】本発明は上記問題を解
決することを目的とし、具体的には、アルミニウム若し
くはその合金の粉粒体の特性を維持しながら、新規な機
能を具えたアルミニウム若しくはその合金の粉粒体材料
を提案することを目的とする。

【０００４】

【課題を解決するための手段】すなわち、本発明はアル
ミニウム若しくはその合金より成る粉粒体の表面にアル
ミニウムのウィスカ−を生成させて成ることを特徴とす
る。

【０００５】以下、本発明の手段たる構成ならびにその
作用について説明する。

【０００６】本発明者等はアルミニウム若しくはその合
金の粉粒体材料の表面状態について調査研究を行なった
ところ、表面に酸化物層を生成させ、その生成物がウィ
スカ−状に伸びたミクロな生成物であることに着目し、
新規な各種機能と粉粒体自体の特性とを組み合せてアル
ミニウム若しくはその合金の粉粒体の新規な機能を見い
出すようにしたものである。

【０００７】すなわち、本発明はアルミニウム（Ａｌ）
若しくはその合金の粉粒体の表面にウィスカ−状のアル
ミナ（Ａｌ₂Ｏ₃）を群生し、生成せしめその比表面積が
０．５〜５０ｍ²／ｇを有するようにしたものである。
このアルミナウィスカ−の生成は一般的に知られている
水中煮沸、水蒸気処理し、その後１００℃程度の加熱に
よって水分、Ｈ₂Ｏ基を一部除去することによってアル
ミニウム若しくはその合金表面層をアルミナ水和物若し
くは酸化物として表面を改質させる事によって得られ
る。

【０００８】アルミニウム若しくはその合金の粉粒体の
組成は、純アルミニウム又は鉄（Ｆｅ）、コバルト（Ｃ
ｏ）、ニッケル（Ｎｉ）、マンガン（Ｍｎ）、銅（Ｃ
ｕ）、亜鉛（Ｚｎ）、シリコン（Ｓｉ）等の１種以上を
数％含有する合金であってもＡｌ₂Ｏ₃の結晶の成長を妨
げないが、例えば処理水中のＦｅイオン、Ｍｎイオン、
ＣｌイオンはＡｌ₂Ｏ₃結晶成長の発達を阻害する。

【０００９】アルミナウィスカ−の形態はアルミニウム
粉末中に含まれる成分元素によって異なる。本発明者等
の実験によると純アルミニウムやアルミニウムに２％の
銅を含む合金粉末の場合は細く伸びたヒげ状晶となり、
Ａｌ−Ｃｕ系合金の方が長く生長したアルミナウィスカ
−が得られ、アスベスト比（長さ／外径）が大である。
又、アルミニウムに１％のマンガン、１％シリコンを含
む粉末の場合、そのアルミナウィスカ−の形態は笹の葉
状の結晶が得られる。このように添加成分元素によって
アルミナウィスカ−の形態は変化する。アルミナウィス
カ−の大きさを走査型電子顕微鏡写真で調査した結果を
一例をあげると幅が０．０１μｍ、長さ０．１μｍ程度
のものである。

【００１０】このようにミクロなアルミナウィスカ−が
アルミニウム粒子の表面に群生し、生成させることによ
って５〜５０ｍ²／ｇの比表面積を有するようになる
が、この事は種々の実験を重ねた結果、次のような効果
が得られることを確認した。 高い保水性能 ガス成分の吸着性能 高い熱伝達性能 高い固体分散性能 高い酸素／アルミ反応性 アルミナウィスカ−からの電磁波放射能

【００１１】以下、これらの実施例を示し本発明を具体
的に詳述する。

【００１２】実施例１．比較例１． 平均粒径１００μｍのアルミニウム（Ａｌ）粉末２００
ｇを蒸留水１Ｌと共にビ−カ−内に投入し、１００℃×
２時間の煮沸処理を行なった後、Ａｌ粉をとり出し、室
温乾燥のうち、１５０℃×１時間の加熱処理を行ない、
アルミナウィスカ−を伴うＡｌ粉を得た。

【００１３】別に準備した１００ｃｃのビ−カ−の中に
同一の無処理Ａｌ粉２０ｇを２００メッシュステンレス
鋼網に包み投入し、１分間の完全浸漬後ひき上げ、重量
測定した。

【００１４】一方、同様にアルミナウィスカ−を伴うＡ
ｌ粉２０ｇを水中浸漬し、重量測定したものとではそれ
ぞれ無処理Ａｌ粉側が水を吸水し２２．５３ｇであった
のに対し、２９．６５ｇとアルミナウィスカ−を伴うＡ
ｌ粉が大きな吸水性を示し、無処理Ａｌの１３１．６％
となった。

【００１５】このことは４．２ジュ−ル／ｇ℃という高
い比熱である水を保水したＡｌ粉はみかけ上保温性が大
となる。すなわち、一種の保温剤としての応用が理論的
に可能である。

【００１６】実施例２．比較例２． 平均粒径２００μｍのＡｌ−１．５％Ｍｎ−１％Ｓｉ合
金粉末を蒸留水１Ｌと共にステンレス製容器内に投入し
１００℃×２時間の煮沸処理を行なったのち、常温乾燥
及び１８０℃×１時間の加熱処理をした。これを走査型
電子顕微鏡写真（５０，０００倍）で観察した結果は図
１に示すように笹葉状のアルミナウィスカ−であった。

【００１７】このアルミナウィスカ−を伴うアルミニウ
ム粉を１Ｌの三角フラスコ内に１００ｇ投入し、このフ
ラスコ内にアンモニアガスを導入し、内部の濃度を１５
０ｐｐｍとなるようにした。次いで、上方からコック付
き蓋で密封し、放置時間とアンモニアガス濃度との関係
を測定した。その結果を表１に示した。

【００１８】

【表１】

【００１９】この結果によると、高いガス吸収能を示し
た。また、カルキ臭の強い水道水２００ｃｃ中に実施例
２で処理したアルミニウム粉を５ｇ添加した結果、カル
キ臭は全く消失した。

【００２０】一方、実施例２で処理したアルミニウム粉
を添加しない状態ではオルソトリジン酸塩を２滴投入し
たところ黄色反応、すなわち、遊離塩素反応を示した
が、アルミニウム粉添加後は無色で反応は示さなかっ
た。

【００２１】実施例３．実施例１で得たＡｌ粉及び実施
例２で得たＡｌ粉をＮ₂吸着法（ＢＥＤ法）でｇ当りよ
く表面積を測定したその結果を表２に示す。

【００２２】

【表２】

【００２３】また、実施例１の純Ａｌ粉を用い、煮沸温
度、加熱乾燥温度を変化させると、比表面積は０．２〜
２ｍ²／ｇ、実施例２で用いたＡｌ−Ｍｎ−Ｓｉ合金粉
では５〜５０ｍ²／ｇの高比表面積となるがバラツキも
また多い。なお、加熱乾燥濃度はＡｌの融点６６０℃以
下であることは自明ではあるが、概ね３００℃以下１０
０℃以上がアルミナウィスカ−の発達上好ましい。

【００２４】実施例４．比較例３． 純水中にＮａＯＨ添加しｐＨ８．９の弱アルカリ水と
し、これに粒径１００μｍの純Ａｌを投入、５０℃×３
０分煮沸した。これを１２０℃で乾燥しアルミナウィス
カ−をしまうＡｌ粉を得た。このＡｌ粉を５０ｇシャ−
レ−に採取し、ＰＴＦＥ樹脂を混練した。混練は、通常
の同一粒径Ａｌ粉に比べ極めて均一分散性に富む。これ
は表面アルミナ層による粉末同志の凝集性が緩和される
作用と、ウィスカ−によるマトリックスＰＴＦＥへのア
ンカリング効果の影響と推定する。このＡｌ粉を伴うＰ
ＴＦＥを鋼板に平滑に塗布し非酸化性雰囲気２７０℃で
焼成した。

【００２５】上記の複合材料はＰＴＦＥ樹脂の摺動性と
アルミナウィスカ−の耐摩耗性を期待したものである
が、熱伝達実験用素材に供した。鋼板厚１ｍｍ、Ａｌ粉
とＰＴＦＥとの体積比率２：８の複合コ−ティング層厚
１．０ｍｍの合計２ｍｍ厚とし、鋼板面より、標準熱源
を接し反対面の温度カ−ブを測定した。

【００２６】一定の温度に達してから、表面コ−ティン
グ層の温度カ−ブをとったもので比較材の無処理Ａｌ粉
による複合コ−ティング材との比較を図２に示す。比較
材の温度カ−ブに対して、アルミナウィスカ−Ａｌ粉混
合例が、鋼板を加熱してからコ−ティング層に伝わる熱
の伝達速度も早く、温度上昇カ−ブも勾配が大である。
このことはアルミナによる断熱律則ではなく、むしろア
ルミナウィスカ−の高表面積による熱伝熱の方が支配要
因となっていることを示す。

【００２７】実施例５．リノ−ル酸油５００ｃｃ中にア
ルミナウィスカ−を伴うＡｌ粉２０ｇを添加し、２００
℃×１０Ｈ加熱保持した例では油の酸価は無添加が３
３、添加油では１２と酸価が増大せず、油中への酸化度
が進まない。これは雰囲気のＯ₂、Ｏ₂ ^-等が不飽和脂肪
酸（油）への酸化反応が抑制されることであり、アルミ
ナウィスカ−と上記Ｏ₂、Ｏ₂ ^-との反応によりこの影響
を除去することに他ならない。即ち、表面Ａｌ₂Ｏ₃層を
経由して基地のＡｌ中へのＯイオン移動によるものと推
定され、本アルミナウィスカ−を伴うＡｌ粉は酸素との
高い選択反応性を有する。

【００２８】実施例６．各種の植物栽培土壌に本アルミ
ナウィスカ−を散布した例では、植物の成長の促進や劣
化が相対的に抑制されている。この作用のメカニズムは
不明ではあるが、種々の農作分野の文献によると、アル
ミナセラミックスのもつ電磁波の影響を推定されてい
る。Ａｌ₂Ｏ₃セラミックスは１μ〜数ｍｍの波長をもつ
遠赤外線を放射することが知られている。本発明のアル
ミナウィスカ−を伴うＡｌ粉末は比表面積０．５〜５０
ｍ²／ｇの大きな表面積をもつため、必然的にこれら電
磁波放射効率も多大となる。

【００２９】

【発明の効果】以上詳しく説明したように、本発明はア
ルミニウム若しくはその合金より成る粉粒体の表面にア
ルミニウムのウィスカ−を生成させて成ることを特徴と
する。

【００３０】本発明によれば、アルミニウム若しくはそ
の合金の粉粒体材料の表面にウィスカ−を形成するよう
にしたため、高比表面積を維持しながら各種の機能を有
するものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のアルミナウィスカ−の一例を示す電子
顕微鏡写真の模式図である。

【図２】本発明の実施例と比較例の経過時間と温度との
関係を示すグラフである。

【符号の説明】

１ アルミニウム粉粒体 ２ ウィスカ−

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 アルミニウム若しくはその合金より成る
   粉粒体の表面にアルミニウムのウィスカ−を生成させて
   成ることを特徴とするアルミニウム若しくはその合金の
   粉粒体材料。