JPH08325662A

JPH08325662A - 多孔質アルミニウム焼結材

Info

Publication number: JPH08325662A
Application number: JP15678095A
Authority: JP
Inventors: Hiroo Wakiyama; 裕夫脇山; Hiroyoshi Kikuchi; 宏佳菊地; Takeshi Sakai; 武志坂井
Original assignee: NDC Co Ltd; Nippon Dia Clevite Co Ltd
Current assignee: NDC Co Ltd; Nippon Dia Clevite Co Ltd
Priority date: 1995-05-31
Filing date: 1995-05-31
Publication date: 1996-12-10

Abstract

(57)【要約】【目的】アルミニウムまたはその合金の粉末粒子間の
孔隙が連通されて無限に屈曲する連通孔が形成される多
孔質Ａｌ焼結材であって、高速電車、自動車や産業機器
からの騒音の効果的な吸音や、液体の濾過などに供せら
れ、機械的特性に優れかつ十分な濾過面積をとることが
でき、更に、焼結のときなどに過剰に収縮が起こらず
に、歩留りよく製造できる多孔質アルミニウム焼結材を
提案する。【構成】アルミニウムまたはその合金からなるベ−ス
粉末１、１と、これらベ−ス粉末１、１の間を連絡しか
つ結合する橋絡部２と、ベ−ス粉末１、１の間に形成さ
れ、無限に屈曲する連通孔をなす孔隙３とを具え、この
橋絡部２を、アルミニウムの融点を持ってアルミニウム
との間で共晶反応する共晶元素を共晶点以上含み残部が
実質的にアルミニウムから構成し、更に、各孔隙の内壁
面上には、Ｗ、ＶまたはＴｉのうちの少なくとも１種を
含み、残余が実質的にＡｌから成る突起または凸部４を
形成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は多孔質アルミニウム焼結
材に係り、詳しくは、アルミニウム（以下、単にＡｌと
いう。）またはその合金（以下、単にＡｌ合金とい
う。）の粉末粒子の間に孔隙が形成され、この孔隙が連
通されて無限に屈曲する連通孔が形成される多孔質アル
ミニウム焼結材であって、高速電車、自動車や産業機器
からの騒音を効果的に吸音できる上に、機械的特性に優
れ、多孔性と十分な濾過面積が必要とされる濾過材や、
吸着材等に好適で、更に、吸音特性や濾過効率が大巾に
向上させることができ、更に、焼結のときに、過剰に収
縮することもなく、収縮割れも生じない多孔質アルミニ
ウム焼結材に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から、種々の金属多孔質材が提案さ
れている。金属多孔質材は、多数の孔隙を有する構造を
持つところから、この構造的特性を利用して、騒音など
を吸収する吸音材、溶液中に溶存する溶存物などを濾過
する濾過材、更に、多数の孔隙の内壁面に悪臭物などを
吸着する脱臭材などに利用されている。

【０００３】これら金属多孔質材のうちで、きわめて容
易に製造でき安価で経済性に優れるところから、Ａｌや
Ａｌ合金の金属板に多数の真直ぐな貫通孔を形成した多
孔質材、所謂、パンチングメタルが提案されている。

【０００４】パンチングメタルは、多数の貫通孔を音が
通る間に、音の持つエネルギ−が失なわれるため、ある
程度の吸音効果が達成できる。

【０００５】また、パンチングメタルは、Ａｌ又はＡｌ
合金の板材から成るため、所望の機械的強度を持ち、そ
の上で、所望の形状に加工し易く、軽量であり、経済面
でも安価である。このため、広く一般に用いられてい
る。

【０００６】しかし、パンチングメタルは、貫通孔の長
さが板厚の程度で短かく、このため、吸音される範囲
は、低周波数、例えば、１００Ｈｚ程度の音に限られ、
高周波数、例えば、５００Ｈｚ又はそれ以上の音は吸収
できない。

【０００７】最近の産業の発達から、種々の騒音源が生
れている。ちなみに、所謂、新幹線で代表される高速電
車乃至高速鉄道は、きわめて速い速度で走行する。この
ため、高速走行にともなって高周波数（例えば、５００
〜２０００Ｈｚ）の音が発生し、新しい騒音源になって
いる。

【０００８】高速道路網が発達、整備され、そこに走行
する高速自動車により、新しい騒音源が生まれている。
更に、住宅の密集のため、マンションなどの騒音、公会
堂やイベントホ−ルなどからの騒音などの問題も発生し
ている。

【０００９】このように発生する騒音は、きわめて周波
数の高い音が混在し、この騒音を除去するのには、従来
例のパンチングメタルなどではその目的が達成できな
い。

【００１０】このところから、金属多孔質材、なかで
も、ＡｌまたはＡｌ合金の粉末を焼結した多孔質Ａｌ焼
結材から成る吸音材が提案されている（特公昭５６−１
８６４６号公報ならびに特公昭５６−１１３７５号公報
参照）。

【００１１】この多孔質Ａｌ焼結材は、Ａｌ粉末に対し
Ａｌ−Ｃｕ合金粉末を添加し、実質的に無加圧状態で成
型してから、水素雰囲気中において、Ａｌ粉末の融点よ
り１０℃以下低い温度で焼結し、Ａｌ粉末間に孔隙を残
して、容積比で孔隙率３０％以上の孔隙を形成して成る
ものである。

【００１２】この多孔質Ａｌ焼結材では、粉末粒子の間
に存在する孔隙が互いに連通して無限に屈曲した連通孔
が形成され、この連通孔の長さ若しくは流路は無限に長
いため、優れた吸音特性や濾過特性を示す。

【００１３】また、骨格を成すＡｌ粉末の間に介在する
Ａｌ−Ｃｕ合金粉末は、Ａｌ粉末より融点の低いものと
して共晶組成（Ｃｕ３３％）のＡｌ合金粉末が用いられ
る。焼結時に加熱溶融されると、骨格を成すＡｌ粉末相
互間が直接結合し、これらＡｌ粉末の間にＡｌ−Ｃｕ合
金粉末が拡散し消失し、その部分に孔隙が形成される。

【００１４】しかし、このように焼結しても、焼結前に
加圧し圧粉体を形成すると、ある程度の孔隙は形成でき
るが、３０％程度それ以上に孔隙率を高めることがむづ
かしく、この程度の孔隙率がないと、吸音材や濾過材と
しての機能が発揮できない。

【００１５】このため、孔隙率を高めるため、焼結前に
ほとんど加圧することなく、圧粉体を形成しないことか
ら、焼結が不十分になって、焼結材としての十分な機械
強度などの機械的性質が得られない。

【００１６】このため、従来例の多孔質Ａｌ焼結体は機
械的強度などが劣り、更に、骨格を成するＡｌ粉末相互
間の直接結合に依存して一体に焼結されるために、焼結
材の機械的強度などの機械的性質は焼結条件に左右さ
れ、高い歩留りのもとで、機械的性質に優れかつ均一な
Ａｌ焼結体を得ることができない。

【００１７】また、従来例の多孔質Ａｌ焼結材では、Ａ
ｌ粉末間に形成される孔隙が連らなって形成される連通
孔は、上記の通り、無限に屈曲し、しかも、その流路は
無限大に近いほど長い。このため、金属多孔質材として
代表的な所謂パンチングメタルに較べると、従来例の多
孔質Ａｌ焼結材は、例えば、１０００Ｈｚ内外のような
高い周波数の音でも高い吸音率で吸音できるほかに、濾
過効率が高く、材質もＡｌ又はＡｌ合金であるため、き
わめて軽量で、用途も広い。

【００１８】しかし、このような利点があるのにも拘ら
ず、従来例の多孔質Ａｌ焼結材は、格骨を成すＡｌ粉末
相互間の直接結合に依存するため、引張り強度、靭性、
曲げ強度が劣り、これを用いて曲げその他の加工ができ
ない欠点を持っている。

【００１９】更に、多孔質Ａｌ焼結材では、製造のとき
に−部液相で焼結されることもあって、凝固の際に、急
激に収縮する。

【００２０】このため、得られる多孔質Ａｌ焼結材は、
局部的に収縮したり、急激な収縮によって収縮割れが発
生し、このところが、製品寸法の管理の上から問題視さ
れている。

【００２１】この欠点は、建材や、濾過材などのように
板材として利用するときには、改善すべき大きな問題に
なっている。

【００２２】また、吸音材としての吸音特性や濾過材と
しての性能には自から限度があって、それ以上高めるこ
とがむづかしい。

【００２３】なお、吸音材として、Ａｌなどの多孔質焼
結材のほかに、グラスウ−ルと呼ばれるガラス繊維や、
高炉スラグを処理してスラグウ−ル、更に、Ａｌやその
合金に発泡などの処理をほどこしたＡｌ繊維などが用い
られ、また、用いることが提案されている。

【００２４】これら吸音材は多数の空所を持つとともに
各空所には空気などが存在するため、吸音効果は良好で
ある。しかし、定形性がほとんどなく、施工作業のとき
や、使用による経年変化によって、繊維が飛び易く、健
康などの面からも好ましくない。

【００２５】

【発明が解決しようとする課題】本発明は上記欠点の解
決を目的とし、具体的には、Ａｌまたはその合金の粉末
粒子の間に形成される孔隙が連続的に連らなって成る多
数の連通孔を具える多孔質Ａｌ焼結材において、これら
粉末粒子間の結合部の機械的強度を高めると共に、曲げ
などの機械的加工性にもすぐれ、連通孔の内壁面に微小
な突起又は凸部を具え、更に、焼結のときに急激な収縮
や、収縮割れが生じることなく、均一な厚さや寸法など
の多孔質Ａｌ焼結材を提案する。

【００２６】

【課題を解決するための手段】本発明に係る多孔質Ａｌ
焼結材においては、（ａ）、この焼結材の骨格は、Ａｌ粉末粒子またはＡｌ
合金粉末粒子のほかに、これら粉末粒子の間を連絡する
橋絡部から構成する。（ｂ）、この橋絡部は、ＡｌのほかにＡｌと共晶反応す
る元素（以下、共晶元素という。）とから成って、この
共晶元素を共晶組成より過剰に含んだ過共晶組織から構
成する。（ｃ）、Ａｌと共晶反応する共晶元素は、Ｓｉ、Ｎｉ、
ＭｎまたはＣｕのうちの１種または１種以上とする。（ｄ）、橋絡部は、初晶として凝固する硬い共晶元素と
Ａｌの金属間化合物を中心として、その周囲にＡｌリッ
チな固溶体と共晶元素ならびにＡｌの化合物との共晶組
織が凝固されて囲む組織であって、この組織の共晶組織
が連続する構造から成っている。（ｅ）、Ａｌ粉末やＡｌ合金粉末の間に形成される孔隙
又は連通孔の内壁面に微小な突起又は凸部を多数形成
し、この突起又は凸部は、Ａｌと包晶反応しかつＡｌの
融点近傍に包晶温度を有する包晶元素、ちなみに、Ｗ、
Ｖ、Ｔｉのうちの１種または１種以上を含んで残部がＡ
ｌから成るアルミニウム合金粉末から構成する。（ｆ）、このアルミニウム合金粉末は、ベ−ス粉末や橋
絡部の形成に関与する橋絡部形成アルミニウム粉末よ
り、粒径を小さくする。

【００２７】すなわち、本発明に係る多孔質Ａｌ焼結材
は、アルミニウムまたはその合金から成るベ−ス粉末の
間に、無限に屈曲する連通孔を形成する孔隙が形成され
る多孔質Ａｌ焼結材において、ベ−ス粉末の間は、アル
ミニウムより高い融点を持ってアルミニウムとの間で共
晶反応する共晶元素を共晶点以上含み残部が実質的にア
ルミニウムからなり、しかも、組織が過共晶組織からな
る橋絡部によって、互いに連絡され結合され、更に、孔
隙の内壁面上に、Ｗ、Ｖ若しくはＴｉのうちの１種また
は１種以上を含んで残部が実質的にアルミニウムから成
って、しかも、アルミニウムの融点近傍でアルミニウム
と包晶反応して形成される多数の突起または凸部を具え
ることを特徴とする。

【００２８】そこで、これら手段たる構成ならびにその
作用について、図面によって更に具体的に説明すると、
次の通りである。

【００２９】なお、図１は、本発明の一つの実施例に係
る多孔質Ａｌ焼結材の構造の一部を拡大して示す説明図
である。

【００３０】図２は、図１に示す多孔質Ａｌ焼結材の橋
絡部の組織を模式的に示す説明図である。

【００３１】図３は、図２に示す橋絡部の一つの組織に
おいて初晶組織や共晶組織の析出態様を断面で示す説明
図である。

【００３２】図４は、比較例の橋絡部の一つの組織にお
いて図３と同様に示す初晶組織と共晶組織の析出態様を
断面で示す説明図である。

【００３３】図５は、図２に示す橋絡部の長さ方向の共
晶元素の濃度分布を、図４に示す比較例の橋絡部と併せ
て、示すグラフである。

【００３４】図６は、ＡｌとＡｌと共晶反応する共晶元
素との状態図である。

【００３５】まず、図１において、符号１はＡｌまたは
Ａｌ合金の粉末粒子（以下、ベ−ス粉末という。）２は
これらベ−ス粉末１を連結する橋絡部、３はベ−ス粉末
２の間に形成される孔隙、更に、４は連通孔又は孔隙３
の内壁面に形成される突起又は凸部を示す。

【００３６】図１に示すように、ベ−ス粉末１の間には
孔隙３を形成し、これら孔隙３は連通して無限に屈曲す
る連通孔を形成する。ベ−ス粉末１の間は積極的に橋絡
部２によって連結して一体化する。このようにベ−ス粉
末１間を直接接触させて結合させることなく、橋絡部２
を介在させて結合し、この橋絡部２について、次の通
り、更に、構造的に改善をはかると、機械的強度が高め
られるほか、靭性も向上する。

【００３７】すなわち、橋絡部２はほとんど液相焼結を
利用して形成される。橋絡部２は、図１に示すように連
結させるＡｌやＡｌ合金のベ−ス粉末１より細く、ベ−
ス粉末１に比べると、機械的強度が不足し、更に、端部
の結合部分は応力の集中も受け易い。このため、橋絡部
２が脆弱であると、その他の部分、つまり、ベ−ス粉末
１がどのように強化されていても焼結材全体としては機
械的特性の向上は望めない。

【００３８】そこで、本発明に係るＡｌ焼結材では、機
械的特性を向上させる上から、Ａｌ若しくはＡｌ合金の
ベ−ス粉末同士を結合させるために、橋絡部２を形成
し、この橋絡部２の機械的特性をも向上させる。

【００３９】換言すると、橋絡部２は、Ａｌと共晶反応
する共晶元素またはそれを含む合金を添加して形成し、
それの凝固組織が焼結体の特性、特に、ベ−ス粉末１同
志を結合させている橋絡部２の特性に大きな影響を及ぼ
すという事実に着目して、本発明に係る多孔質Ａｌ焼結
材は成立する。

【００４０】更に詳しく説明すると、溶質する共晶元素
が同じであって、Ａｌとの量的な組合わせで、亜共晶と
過共晶では初晶と共晶の組合わせが相違する。すなわ
ち、図６はＡｌと共晶元素（一般的にＭと示す）の状態
図であって、ちなみに、共晶元素ＭをＣｕとする。この
Ａｌ−Ｃｕ合金系では、亜共晶組成（仮りに、図６のｃ
組成とする。）だとすると、図４に示すように、初晶と
して、Ａｌリッチで柔らかい結晶２１が最初に凝固析出
する。その次に、この結晶２１の周囲には、Ａｌリッチ
の固溶体２２とＣｕＡｌ₂のような金属間化合物２３と
から成る共晶が凝固析出する。つまり、Ａｌリッチで柔
らかい結晶２１が初晶として晶出し、この周囲がこのよ
うな共晶２２、２３によっておおわれる。

【００４１】一方、過共晶組成（仮りに、図６のｄ組成
とする。）だとすると、最初に、初晶として、ＣｕＡｌ
₂のような金属間化合物２３が凝固し、その次に、その
周囲に、ＣｕＡｌ₂のような金属間化合物２３とＡｌリ
ッチな固溶体２２とから成る共晶が凝固析出する（図３
参照）。

【００４２】この場合、上記のような凝固析出に関与す
る共晶元素は、Ａｌより高融点を有しかつＡｌと共晶反
応する元素である。このため、焼結時に、Ａｌが軟化す
る高温時でもＡｌより硬く、高強度である。

【００４３】すなわち、図４に示すような亜共晶組織の
橋絡部であると、凝固中心部の組織よりその周囲の組織
が硬くなるのに対し、図３に示すような過共晶組織の橋
絡部２であると、凝固中心の組織よりその周囲の組織の
方が柔らかくなる。

【００４４】更に、両者の共晶部分を比べると、本発明
のように過共晶組成時の共晶の方が、亜共晶組成の共晶
よりも硬いＣｕＡｌ₂などの金属間化合物の相が共晶部
分に占める割合が多くなり、橋絡部２は硬質でかつ高強
度になる。

【００４５】従って、本発明のように、過共晶組織とし
て橋絡部２を構成した場合には、多孔質Ａｌ焼結材は強
度は確保されかつ大きい変形は周囲に連続した靭性のあ
る共晶組織が柔軟に受け持ち、曲げなどの加工性も向上
する。

【００４６】図５は共晶元素の橋絡部の長さ方向の濃度
分布を示し、なかでも、（イ）は本発明のような過共晶
組成、（ロ）は比較例の亜共晶組成を示す。図５に示す
ように過共晶組成の方が亜共晶組成に比べ溶質する共晶
元素が高濃度のため降伏強さは大きく、かつ、液相焼結
時濃度勾配が大きくなる。このため、Ａｌやその合金の
ベ−ス粉末１は、本発明のような過共晶の場合には進
み、ベ−ス粉末１との結合強度も向上する。

【００４７】本発明では、Ａｌ若しくはその合金のベ−
ス粉末相互間を結合させている橋絡部２がＡｌより高融
点でかつＡｌと共晶反応する共晶元素の過共晶組織を有
する組織構成とする。更に具体的に示すと、焼結が共晶
温度以上で行なわれると、機械的強度に優れる共晶元素
が凝固核として最初に凝固して中心部を形成し、次に、
その中心部を包むように周囲に共晶組織が凝固析出す
る。この共晶組織は、核になる中心部よりも靭性に富
む。

【００４８】また、このように機械的強度に優れる中心
部を共晶組織が集合して、橋絡部が形成され（図２参
照）、個々の各組織において、それぞれの共晶組織は別
の共晶組織と連続的に結合している。このため、橋絡部
全体は靭性に富む共晶の基地中に硬度・強度に優る初晶
が微細に散在する理想的な組織となる。

【００４９】多孔質Ａｌ焼結材において橋絡部がこのよ
うな組織形態を有するため、強度は、ベ−ス粉末より高
く靭性も確保でき、曲げ加工性問題も解決される。

【００５０】そこで、Ａｌより高融点でかつＡｌと共晶
反応する元素、つまり、橋絡部形成に関与する共晶元素
については、表１に示すＳｉ、Ｎｉ、Ｍｎ、Ｃｕが好ま
しい。

【００５１】また、これら共晶元素はベ−ス粉末に対し
て単味で添加するのに較べて、Ａｌとの合金粉として添
加するのが望ましい。このようにＡｌとの合金粉として
添加すると、焼結時の液相焼結によって、先にのべた組
織の橋絡部が形成できる。

【００５２】このように橋絡部をＡｌとの合金粉として
添加し、この合金粉を液相焼結させて形成する場合に
は、次の組成のＡｌ合金粉を用いるのが好ましい。

【００５３】共晶元素の下限は、共晶点の組成になる
が、上限は、共晶の一つとしてＡｌと固溶体を形成する
限度から決められる。

【００５４】例えば、Ｓｉの融点はＡｌの融点６６０℃
より高い１４３０℃である。Ａｌとの間で１１．７％Ｓ
ｉ組成で５７７℃の共晶反応を示す。したがって、Ａｌ
との間でＳｉは共晶点の１１．７％以上含まれているこ
とが必要で、Ｓｉは１５．０％以上含まれていることが
好ましい。更に、上限としては、Ｓｉのみでは高融点で
あり、液相焼結にならないのでＳｉ１００％は含まな
い。

【００５５】更に、Ｓｉは耐熱性の向上に寄与し、熱膨
脹率も小さいが、あまり多いと、靭性が損なわれる。

【００５６】また、Ｃｕの共晶点は３３％であるが、過
共晶では３３％を含まず、３３％をこえて含ませる。５
２．５％Ｃｕをこえると、共晶の一つとしてＡｌとの固
溶体が形成できず、とくに、これを超すと硬質の金属間
化合物が形成され、共晶組織が金属間化合物同志のもの
となって好ましくない。なお、Ｃｕは強度、硬さの向上
に寄与する。しかし、あまり多いと、耐食性が損なわ
れ、加工性が悪化する。この意味からも５２．５％をこ
えるのは好ましくない。

【００５７】また、過共晶範囲内組織から成る橋絡部
は、必要とされる機械的特性により任意に選定される。
例えば、機械的強度が曲げ加工性より重視される平板状
材料では元素の含有量の多い過共晶組成は適するし、逆
に、機械的強度より曲げ加工性が重視される筒状などの
製品では共晶成分に近い過共晶組成が選ばれる。

【００５８】この目的から云って、橋絡部は、Ｓｉは１
５〜８０％、Ｎｉ６〜４２％、Ｍｎ３〜２０％、Ｃｕ３
５〜５２％を含み、残余が実質的にＡｌから成るのが好
ましい。

【００５９】更に、この橋絡部は、いずれの方法によっ
ても、構成できるが、焼結材として構成する場合、橋絡
用Ａｌ合金粉として、１５〜８０％Ｓｉ、６〜４２％Ｎ
ｉ、３〜２０％Ｍｎ、３５〜５２％Ｃｕを含み残余がＡ
ｌから成るＡｌ合金粉末を用いるのが好ましい。

【００６０】なお、Ｎｉは、高温強度を高めるのに好適
であるが高価であり、このところから、上記の範囲が好
ましい。

【００６１】これに較べて、Ｍｎは安価であり、耐食性
ならびに加工性の向上に寄与し、高温強度の向上も達成
する。しかし、Ｃｕに較べると、強度向上の添加効果が
少なく、この意味でＣｕとＭｎとの相剰添加などを所望
に応じて上記の範囲内で選択するのが好ましい。

【００６２】また、先に示す通り、Ｓｉ、Ｎｉ、Ｍｎ、
Ｃｕなどの共晶元素を含み残余がＡｌから成るＡｌ合金
粉末として配合する場合に、その配合量は必要とされる
孔隙率によって選定される。

【００６３】すなわち、配合量が多くなれば液相量が増
加し、焼結が進むので空隙率は少なくなる傾向を示す。
仮りに、橋絡部を亜共晶組成で構成する場合には、強度
が劣るために、強度を確保するには橋絡部を太くする必
要がある。橋絡部を太くするときには、橋絡部形成用Ａ
ｌ合金の配合量を多くしなければならない。このように
すると、焼結時の液相量が過大になって、吸音材や濾過
材等に必要な通気性のある孔隙率の確保が困難となり、
更に、液相量の過大は、凝固のときに、収縮が過大にな
って過剰な収縮によって変形が大きくなり、収縮割れが
発生して好ましくない。

【００６４】ベ−ス粉末２の間の孔隙３の内壁面には、
多数の突起または凸部４が多数形成される。この突起３
などの形成には、Ｗ、Ｖ若しくはＴｉのうちの１種また
は１種以上を含み残部が実質的にＡｌから成るＡｌ合金
粉末をベ−ス粉末などに配合して、焼結することができ
る。

【００６５】すなわち、Ｗ、Ｖ若しくはＴｉは、Ａｌと
包晶反応かつＡｌの融点近傍の包晶温度を持っている。
Ｗ、Ｖ若しくはＴｉを含むＡｌ合金粉末は、ベ−ス粉末
や共晶元素などの粉末に較べて微細な金属粉末として添
加する。このように添加焼結すると、孔隙３の内壁面上
には多数の微細な凸部や突起４が形成されるほか、これ
に併せて、Ａｌ多孔質焼結材の急激な収縮や収縮割れな
どを防止し、製品の歩留りを大巾に向上させることがで
きる。

【００６６】このように孔隙内壁面上に多数の微細な凸
部または突起４を形成すると、孔隙３の断面形状を複雑
化し表面積を著しく拡大することができる。

【００６７】これによって吸音特性も一段と向上し、ま
た、濾過材等の用途で濾過効果も向上する。

【００６８】この目的の為には、添加するＡｌ合金粉末
は、ベ−ス粉末１や橋絡部２の形成に関与する橋絡部形
成用Ａｌ合金粉末より微細な粉末にすることが必要であ
る。更に、Ａｌ合金粉末は、焼結のときにベ−ス粉末な
どに一部液相が生成して焼結された際にも、微細な粉末
形状を完全に崩すことなく保持される必要がある。この
理由は、その一つが突起や凸部４の形成であり、他が焼
結後の急激な収縮や収縮割れを防止または緩和すること
による。

【００６９】すなわち、Ｗ、Ｖ若しくはＴｉは、このよ
うな条件に合致し、表１に示す通りに、包晶組織として
Ａｌと安定な金属間化合物を形成し、この金属間化合物
がベ−ス粉末のＡｌ側との間で、表１に示すように、若
干の固溶度を持つ。これによって、Ｗ、Ｖ、Ｔｉを含む
Ａｌ合金粉末より成る突起４が孔隙３の内壁面に結合し
て形成できる。

【００７０】また、Ａｌ合金粉末をベ−ス粉末ならびに
橋絡形成用Ａｌ合金粉末とともに、ベ−ス粉末の融点又
はそれより低い温度で焼結する。この焼結の際に介在す
るＡｌ合金粉末には、Ｔｉ、Ｗ、Ｖが含まれ、これらの
包晶温度は表１に示すように、ベ−ス粉末の主成分のＡ
ｌの融点より若干高い。

【００７１】液相焼結のときでも、Ｔｉ、Ｗ、Ｖなどを
含むＡｌ合金粉末が液相化するのには、ベ−ス粉末など
に比較して相当長い時間がかかり、このＡｌ合金粉末は
短時間で完全に液相化することがない。

【００７２】このため、Ａｌ合金粉末中のＴｉ、Ｗ、Ｖ
などがベ−ス粉末や橋絡部形成Ａｌ合金粉末の液相の凝
固に作用し、急激な収縮を緩和させ、変形を防止する。

【００７３】ちなみに、この条件に合致するＡｌ合金と
しては、表１に示すものが例示できる。

【００７４】

【表１】

【００７５】このようなＡｌ合金の粉末では、共晶元素
などを含むＡｌ合金粉末やベ−ス粉末に混合されるとそ
の粒径はベ−ス粉末や共晶元素を含むＡｌ合金粉末に較
べて小さく、微粉であるため、ベ−ス粉末などの周囲
に、Ｔｉ、Ｖ、Ｗなどを含むＡｌ合金粉末が集積し、液
相焼結のときに、ベ−ス粉末などの周囲に、Ｗ、Ｖ、Ｔ
ｉなどを含むとともに、Ａｌとの金属間化合物を含む突
起状または凸部が生成する。

【００７６】このところについて、孔隙３の内壁面上に
突起若しくは凸部４を形成するために、Ｗ、Ｖ若しくは
Ｔｉのうちの１種または１種以上を含むＡｌ合金粉末を
添加すると、仮りに液相量が過大になっても、過剰収縮
などを緩和し、防止することができる。

【００７７】すなわち、Ｗ、Ｖ、Ｔｉなどの包晶元素を
含むＡｌ合金粉末は上記の特徴を持つ。このＡｌ合金粉
末を橋絡形成用Ａｌ合金粉末とベ−ス粉末と混合する
と、包晶元素を含むＡｌ合金粉末はベ−ス粉末と橋絡形
成用Ａｌ合金粉末の間に細かい微小な粉末として存在す
る。ベ−ス粉末の融点以下で橋絡形成用Ａｌ合金粉末で
溶融液相を形成して焼結する。このときに、包晶元素を
含むＡｌ合金粉末は、表１に示す通り、高い包晶温度を
持つため、短時間で完全に液相化することがない。この
ため、包晶元素を含むＡｌ合金粉末の周囲の液相が凝固
するときに発生する急激な収縮などを緩和する役割を果
たす。その結果、焼結体の収縮割れや過剰な収縮による
変形を防止でき、焼結材の製造時のほか、製品としてま
たは製品加工時でも過剰な収縮歪みによる特性劣化や不
良防止が達成できる。

【００７８】

【実施例】次に、実施例について説明する。

【００７９】表２に示す組成、粒度、配合量で、ベ−ス
粉末、橋絡形成用Ａｌ合金粉末ならびに包晶元素を含む
Ａｌ合金粉末を混合し、その後、表３に示す焼結条件
（焼結時間、温度、雰囲気）で焼結し、板状の多孔質Ａ
ｌ焼結材を製造した。この多孔質Ａｌ焼結材は、厚さ
２．５ｍｍで、表面に帯状部（厚さ２．５ｍｍ）が２０
ｍｍ間隔で形成されている。

【００８０】その結果、各多孔質Ａｌ焼結材は表３に示
す特性を得た。この多孔質Ａｌ焼結材において、試料番
号１、２、３は図１に示すように、ベ−ス粉末１と橋絡
部２と突起４とから成っているが、比較例２１、２２は
ベ−ス粉末１と橋絡部２とから成っている。

【００８１】また、ベ−ス粉末は表２の組成と略々一致
し、橋絡部は表２の橋絡部形成用Ａｌ合金粉末の組成と
略々一致し、各突起は包晶元素を含むＡｌ合金粉末の組
成と略々一致していた。

【００８２】なお、表２ならびに表３の試料番号２１、
２２、２３の各焼結材は比較例である。とくに、試料番
号２１はＡｌ−Ｃｕ合金粉末が共晶組成であり、２２は
Ａｌ−Ｃｕ合金粉末が亜共晶組成であり、２３はＡｌ−
Ｃｕ合金粉末が過共晶の上限を超えた組成のものであ
る。

【００８３】

【表２】

【００８４】

【表３】

【００８５】このように得られた各Ａｌ焼結材につい
て、引張の強度ならびに曲げなどの機械的特性、孔隙率
をしらべたところ、表３に示す通りであった。

【００８６】曲げは、各Ａｌ焼結材の平坦な面を所定の
外径の丸棒に巻きつけた時に、そのＡｌ焼結材に割れが
発生しないときの最小の曲率を示す。したがって、曲げ
は小さいほど曲げ加工性が優れていることを示す。

【００８７】試料番号１、２、３は比較例の試料番号２
１、２２、２３と比べて引張り強度と曲げ加工性が著し
く向上している。

【００８８】更に、試料番号１、２ならびに３は、孔隙
率が他の比較例に較べて大きいのにも拘らず、収縮割れ
や変形などの発生もなく、外観上からも問題がなかっ
た。

【００８９】

【発明の効果】以上詳しく説明したように、本発明に係
るＡｌ焼結材では、Ａｌ又その合金のベ−ス粉末の間を
連絡結合する橋絡部を形成し、この橋絡部がＡｌより高
融点でかつＡｌと共晶反応する共晶元素を共晶点以上含
んだ過共晶組織から成っている。更に、ベ−ス粉末の間
に形成される孔隙の内壁面には、微小な突起又は凸部が
形成され、この突起又は凸部は、Ｗ、ＶまたはＴｉのう
ちの１種または１種以上を含むＡｌ合金粉末から成っ
て、これらＷ、ＶまたはＴｉによる包晶反応によって形
成される。

【００９０】このため、このＡｌ焼結材であると、機械
的強度が確保でき、従来問題とされていた曲げ加工性が
向上させることができ、橋絡部そのものを細くできるた
めに、孔隙率を高めることができ、更に、吸音材として
の吸音率や、濾材としての濾過効率を高めることができ
る。したがって、高速電車や自動車などや産業機器の吸
音材や濾過材、吸着材等に好適である。

【００９１】更に、Ｗ、ＶまたはＴｉなどを含むＡｌ合
金粉末を添加し、包晶反応により孔隙に内壁面に突起を
形成する。このため、これら包晶元素により焼結時の収
縮などが防止でき、歩留りよく製品が製造できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一つの実施例に係る多孔質Ａｌ焼結材
の構造の一部を拡大して示す説明図である。

【図２】図１に示す多孔質Ａｌ焼結材の橋絡部の組織を
模式的に示す説明図である。

【図３】図２に示す橋絡部の一つの組織において初晶組
織や共晶組織の析出態様を断面で示す説明図である。

【図４】比較例の橋絡部の一つの組織において図３と同
様に示す初晶組織と共晶組織の析出態様を断面で示す説
明図である。

【図５】図２に示す橋絡部の長さ方向の共晶元素の濃度
分布を、図４に示す比較例の橋絡部と併せて、示すグラ
フである。

【図６】ＡｌとＡｌと共晶反応する共晶元素との状態図
である。

【符号の説明】

１ベ−ス粉２橋絡部３孔隙４突起又は凸部

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】アルミニウムまたはその合金から成るベ
−ス粉末の間に、無限に屈曲する連通孔を形成する孔隙
が形成される多孔質アルミニウム焼結材において、前記ベ−ス粉末の間は、アルミニウムより高い融点を持
ってアルミニウムとの間で共晶反応する共晶元素を共晶
点以上含み残部が実質的にアルミニウムからなり、しか
も、組織が過共晶組織からなる橋絡部によって、互いに
連絡され結合され、更に、前記孔隙の内壁面上に、Ｗ、
Ｖ若しくはＴｉのうちの１種または１種以上を含んで残
部が実質的にアルミニウムから成って、しかも、アルミ
ニウムの融点近傍でアルミニウムと包晶反応して形成さ
れる多数の突起または凸部を具えることを特徴とする多
孔質アルミニウム焼結材。
【請求項２】前記突起または前記凸部を、Ｗ、Ｖ若し
くはＴｉのうちの１種または１種以上を含み、残部が実
質的にアルミニウムから成るアルミニウム合金粉末によ
り、構成して成ることを特徴とする請求項１記載の多孔
質アルミニウム焼結材。
【請求項３】前記橋絡部を、前記共晶元素として、１
１．７％をこえて１００％未満のＳｉ、５．７％をこえ
て４２．０％以下のＮｉ、２．０％をこえて２５．３％
以下のＭｎまたは３３％をこえて５２．５％以下のＣｕ
のうちの１種または１種以上を含み、残部が実質的にア
ルミニウムから成る橋絡部形成アルミニウム粉末によ
り、構成して成ることを特徴とする請求項１または２記
載の多孔質アルミニウム焼結材。
【請求項４】前記過共晶組織が、前記共晶元素とアル
ミニウムの化合物からなる中心部とその周囲をかこむ共
晶組織とからなる単位組織の集合から成って、この共晶
組織の一つは、前記共晶元素がアルミニウムに固溶した
固溶体から成ることを特徴とする請求項１、２または３
記載の多孔質アルミニウム焼結材。
【請求項５】前記各単位組織において、周囲の共晶組
織が各単位組織間で結合し連結されて成ることを特徴と
する請求項１、２、３または４記載の多孔質アルミニウ
ム焼結材。
【請求項６】前記アルミニウム合金粉末の粒径は、前
記ベ−ス粉末ならびに前記橋絡部形成アルミニウム合金
粉末の粒径より小さいことを特徴とする請求項１、２、
３、４または５記載の多孔質アルミニウム焼結材。