JPH10251710A - セラミックス粒子を含有する金属多孔体の製造方法 - Google Patents
セラミックス粒子を含有する金属多孔体の製造方法Info
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- JPH10251710A JPH10251710A JP5669897A JP5669897A JPH10251710A JP H10251710 A JPH10251710 A JP H10251710A JP 5669897 A JP5669897 A JP 5669897A JP 5669897 A JP5669897 A JP 5669897A JP H10251710 A JPH10251710 A JP H10251710A
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- Powder Metallurgy (AREA)
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 耐摩耗性を向上させた金属多孔体を製造する
為の有用な方法を提供する。 【解決手段】 金属粉末とセラミックス粉末との混合粉
末を含有したスラリーを、連通気孔を有する焼失性発泡
部材に塗着した後、該スラリー塗着焼失性発泡部材を還
元性ガスに水蒸気および／または炭酸ガスを含有させた
還元性雰囲気において７００〜９００℃に加熱して前記
焼失性発泡部材を焼失し、引き続き水蒸気および炭酸ガ
スを含まない還元性雰囲気において９００〜１３００℃
で焼結することにより、骨格金属内にセラミックス粒子
が分散した金属多孔体を製造する。
為の有用な方法を提供する。 【解決手段】 金属粉末とセラミックス粉末との混合粉
末を含有したスラリーを、連通気孔を有する焼失性発泡
部材に塗着した後、該スラリー塗着焼失性発泡部材を還
元性ガスに水蒸気および／または炭酸ガスを含有させた
還元性雰囲気において７００〜９００℃に加熱して前記
焼失性発泡部材を焼失し、引き続き水蒸気および炭酸ガ
スを含まない還元性雰囲気において９００〜１３００℃
で焼結することにより、骨格金属内にセラミックス粒子
が分散した金属多孔体を製造する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、耐摩耗性材料、触
媒担体または電池用基板等の素材として用いることので
きる金属多孔体を製造する方法に関するものであり、殊
に金属が本来有する靭性を低下させることなく耐摩耗性
を向上させた金属多孔体を製造する為の有用な方法に関
するものである。
媒担体または電池用基板等の素材として用いることので
きる金属多孔体を製造する方法に関するものであり、殊
に金属が本来有する靭性を低下させることなく耐摩耗性
を向上させた金属多孔体を製造する為の有用な方法に関
するものである。
【０００２】
【従来の技術】三次元網状構造を有する金属多孔体は、
空隙率が大きいという特性を有し、触媒担体または電池
用基板として用いた場合には、触媒や活物質の充填率を
大きくすることができるという利点があることから、こ
れらの用途で有効に利用されている。また金属多孔体の
気孔内にアルミニウム合金を充填して軽合金複合材料と
し、これを摺動部材等の耐摩耗性部材として用いること
も行われている。
空隙率が大きいという特性を有し、触媒担体または電池
用基板として用いた場合には、触媒や活物質の充填率を
大きくすることができるという利点があることから、こ
れらの用途で有効に利用されている。また金属多孔体の
気孔内にアルミニウム合金を充填して軽合金複合材料と
し、これを摺動部材等の耐摩耗性部材として用いること
も行われている。
【０００３】こうした金属多孔体のうち、気孔率が９０
％を超えるものを製造する為の方法としては、発泡樹脂
に金属をメッキする方法（メッキ法：例えば特開昭５７
−１７４４８４号）や、発泡樹脂のシート等に金属粉末
を含有するスラリーを含浸させ、その後焼成して発泡樹
脂を消失させると共に、前記金属粉末を焼結させること
によって金属多孔体とする方法（スラリー法：例えば特
開平５−３３９６０５号）等が知られている。
％を超えるものを製造する為の方法としては、発泡樹脂
に金属をメッキする方法（メッキ法：例えば特開昭５７
−１７４４８４号）や、発泡樹脂のシート等に金属粉末
を含有するスラリーを含浸させ、その後焼成して発泡樹
脂を消失させると共に、前記金属粉末を焼結させること
によって金属多孔体とする方法（スラリー法：例えば特
開平５−３３９６０５号）等が知られている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ところで、従来の方法
によって得られた金属多孔体の物性は、基材となる金属
（例えば、Ｎｉ）の強度や硬度に支配されることにな
る。しかしながら、これまで得られている金属多孔体で
は、その用途によってはこれらの特性が不十分であると
いう問題がある。即ち、従来の金属多孔体を触媒担体や
電池用基板等の用途に用いた場合には、強度や硬度の点
でそれほど問題にならないのであるが、この金属多孔体
を摺動部材等の耐摩耗性部材の素材として用いた場合に
は、該金属多孔体自体の耐摩耗性が十分ではなく、耐摩
耗性部材としての良好な特性が発揮されないという問題
がある。
によって得られた金属多孔体の物性は、基材となる金属
（例えば、Ｎｉ）の強度や硬度に支配されることにな
る。しかしながら、これまで得られている金属多孔体で
は、その用途によってはこれらの特性が不十分であると
いう問題がある。即ち、従来の金属多孔体を触媒担体や
電池用基板等の用途に用いた場合には、強度や硬度の点
でそれほど問題にならないのであるが、この金属多孔体
を摺動部材等の耐摩耗性部材の素材として用いた場合に
は、該金属多孔体自体の耐摩耗性が十分ではなく、耐摩
耗性部材としての良好な特性が発揮されないという問題
がある。
【０００５】こうした問題を解決する為の手段として、
得られた金属多孔体に耐摩耗性の大きなＣｒ等の金属を
拡散浸透処理して合金化することも考えられるが、耐摩
耗性部材の用途によってはこうした手段を採用したとし
ても、耐摩耗性は依然として不十分である。特に、この
金属多孔体を用いて前記した軽合金複合材料とし、これ
を過酷な摺動条件下で使用する耐摩耗性部材として適用
したときには、上記問題が顕在化することになる。
得られた金属多孔体に耐摩耗性の大きなＣｒ等の金属を
拡散浸透処理して合金化することも考えられるが、耐摩
耗性部材の用途によってはこうした手段を採用したとし
ても、耐摩耗性は依然として不十分である。特に、この
金属多孔体を用いて前記した軽合金複合材料とし、これ
を過酷な摺動条件下で使用する耐摩耗性部材として適用
したときには、上記問題が顕在化することになる。
【０００６】本発明は上記の様な事情に着目してなされ
たものであって、その目的は、耐摩耗性を向上させた金
属多孔体を製造する為の有用な方法を提供することにあ
る。
たものであって、その目的は、耐摩耗性を向上させた金
属多孔体を製造する為の有用な方法を提供することにあ
る。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決すること
のできた本発明方法は、連通気孔を有する金属多孔体を
製造するに当たり、金属粉末とセラミックス粉末との混
合粉末を含有したスラリーを、連通気孔を有する焼失性
発泡部材に塗着した後、該スラリー塗着焼失性発泡部材
を還元性ガスに水蒸気および／または炭酸ガスを含有さ
せた還元性雰囲気において７００〜９００℃に加熱して
前記焼失性発泡部材を焼失し、引き続き水蒸気および炭
酸ガスを含まない還元性雰囲気において９００〜１３０
０℃で焼結することにより、骨格金属内にセラミックス
粒子が分散した金属多孔体を製造する点に要旨を有する
ものである。
のできた本発明方法は、連通気孔を有する金属多孔体を
製造するに当たり、金属粉末とセラミックス粉末との混
合粉末を含有したスラリーを、連通気孔を有する焼失性
発泡部材に塗着した後、該スラリー塗着焼失性発泡部材
を還元性ガスに水蒸気および／または炭酸ガスを含有さ
せた還元性雰囲気において７００〜９００℃に加熱して
前記焼失性発泡部材を焼失し、引き続き水蒸気および炭
酸ガスを含まない還元性雰囲気において９００〜１３０
０℃で焼結することにより、骨格金属内にセラミックス
粒子が分散した金属多孔体を製造する点に要旨を有する
ものである。
【０００８】上記本発明方法において、前記還元性ガス
は、水素ガス、一酸化炭素ガスおよびアンモニア分解ガ
スよりなる群から選択される１種以上が挙げられ、該還
元性ガスによって形成される還元性雰囲気中の水蒸気お
よび／または炭酸ガスの含有量は２．５〜３０容量％で
あることが好ましい。
は、水素ガス、一酸化炭素ガスおよびアンモニア分解ガ
スよりなる群から選択される１種以上が挙げられ、該還
元性ガスによって形成される還元性雰囲気中の水蒸気お
よび／または炭酸ガスの含有量は２．５〜３０容量％で
あることが好ましい。
【０００９】また骨格金属内に分散するセラミックス粒
子の含有量は、５〜３０体積％であることが好ましく、
この含有量は原料の混合粉末中の配合割合を変えること
によって調整できる。本発明で用いるセラミックス粒子
としては、金属多孔体の特性を改善するという観点か
ら、ＳｉＣ，ＳｉＯ2 ，Ａｌ2 Ｏ3 ，ＴｉＯ2 ，Ｓｉ3
Ｎ4 ，ＡｌＮ，ＴｉＮ等が好ましいものとして挙げら
れ、これらの１種以上を用いれば良い。
子の含有量は、５〜３０体積％であることが好ましく、
この含有量は原料の混合粉末中の配合割合を変えること
によって調整できる。本発明で用いるセラミックス粒子
としては、金属多孔体の特性を改善するという観点か
ら、ＳｉＣ，ＳｉＯ2 ，Ａｌ2 Ｏ3 ，ＴｉＯ2 ，Ｓｉ3
Ｎ4 ，ＡｌＮ，ＴｉＮ等が好ましいものとして挙げら
れ、これらの１種以上を用いれば良い。
【００１０】一方、本発明で用いる骨格構成金属として
は、Ｎｉ，Ｆｅ若しくはＣｕ或はＮｉ基合金，Ｆｅ基合
金若しくはＣｕ基合金等が挙げられ、これらの金属が焼
結後に得られる金属多孔体の金属骨格を構成し、該金属
多孔体はこの骨格金属内にセラミックス粒子が分散した
ものとなる。
は、Ｎｉ，Ｆｅ若しくはＣｕ或はＮｉ基合金，Ｆｅ基合
金若しくはＣｕ基合金等が挙げられ、これらの金属が焼
結後に得られる金属多孔体の金属骨格を構成し、該金属
多孔体はこの骨格金属内にセラミックス粒子が分散した
ものとなる。
【００１１】
【発明の実施の形態】本発明者らは上記目的を達成する
べく、様々な角度から検討した。その結果、基本的に前
述したスラリー法を応用し、用いるスラリーとして金属
粉末とセラミックス粉末との混合粉末を含有したものと
し、これを連通気孔を有する焼失性発泡部材に塗着した
後、加熱条件を適切に設定して前記発泡部材を焼失さ
せ、引き続き適切な加熱条件で焼結する様にすれば、骨
格金属にセラミックス粒子が分散した金属多孔体が得ら
れ、該金属多孔体の耐摩耗性は一層向上されたものとな
ることを見出し、本発明を完成した。
べく、様々な角度から検討した。その結果、基本的に前
述したスラリー法を応用し、用いるスラリーとして金属
粉末とセラミックス粉末との混合粉末を含有したものと
し、これを連通気孔を有する焼失性発泡部材に塗着した
後、加熱条件を適切に設定して前記発泡部材を焼失さ
せ、引き続き適切な加熱条件で焼結する様にすれば、骨
格金属にセラミックス粒子が分散した金属多孔体が得ら
れ、該金属多孔体の耐摩耗性は一層向上されたものとな
ることを見出し、本発明を完成した。
【００１２】次に、本発明方法の手順を説明しつつ、本
発明の作用効果について説明する。前述した様に、本発
明方法は基本的には前記したスラリー法を応用したもの
であるが、まず本発明ではＮｉ，Ｆｅ若しくはＣｕ或は
Ｎｉ基合金，Ｆｅ基合金若しくはＣｕ基合金等の骨格構
成金属粉末と、ＳｉＣ，ＳｉＯ2 ，Ａｌ2 Ｏ3 ，Ｓｉ 3
Ｎ4 ，ＴｉＯ2 ，ＡｌＮ，ＴｉＮ等のセラミックス粒子
を予め混合してスラリーとする（以下、これを「第１工
程」と呼ぶ）。このとき用いる溶媒としては、例えば水
溶性フェノール樹脂が挙げられるが、スラリーを調製す
る為の溶媒として機能するものであれば他のものを用い
ても良い。
発明の作用効果について説明する。前述した様に、本発
明方法は基本的には前記したスラリー法を応用したもの
であるが、まず本発明ではＮｉ，Ｆｅ若しくはＣｕ或は
Ｎｉ基合金，Ｆｅ基合金若しくはＣｕ基合金等の骨格構
成金属粉末と、ＳｉＣ，ＳｉＯ2 ，Ａｌ2 Ｏ3 ，Ｓｉ 3
Ｎ4 ，ＴｉＯ2 ，ＡｌＮ，ＴｉＮ等のセラミックス粒子
を予め混合してスラリーとする（以下、これを「第１工
程」と呼ぶ）。このとき用いる溶媒としては、例えば水
溶性フェノール樹脂が挙げられるが、スラリーを調製す
る為の溶媒として機能するものであれば他のものを用い
ても良い。
【００１３】次に、連通気孔を有する焼失性発泡部材
を、前記スラリーに含浸させて前記焼失性発泡部材の全
面に亘ってスラリーを含浸させる。この工程によって、
前記焼失性発泡部材の骨格内表面には、金属粉末とセラ
ミックス粉末との混合粉末を含有したスラリーが塗着さ
れることになる。尚このとき用いる焼失性発泡部材の素
材としては、加熱によって焼失するものであればいかな
るものでも良いが、最も代表的なものとしてポリウレタ
ン樹脂が挙げられ、こうした樹脂を用いることによっ
て、連通気孔を有する焼失性発泡部材の成形および後に
詳述する焼失工程における該焼失性発泡部材の焼失を容
易に行うことができる。
を、前記スラリーに含浸させて前記焼失性発泡部材の全
面に亘ってスラリーを含浸させる。この工程によって、
前記焼失性発泡部材の骨格内表面には、金属粉末とセラ
ミックス粉末との混合粉末を含有したスラリーが塗着さ
れることになる。尚このとき用いる焼失性発泡部材の素
材としては、加熱によって焼失するものであればいかな
るものでも良いが、最も代表的なものとしてポリウレタ
ン樹脂が挙げられ、こうした樹脂を用いることによっ
て、連通気孔を有する焼失性発泡部材の成形および後に
詳述する焼失工程における該焼失性発泡部材の焼失を容
易に行うことができる。
【００１４】上記スラリーが塗着された焼失性発泡部材
は、その後の焼失工程によって焼失性発泡部材が焼失さ
れることになるのであるが、本発明方法においては、こ
の焼失工程における条件にも特徴を有するものであり、
その為にその雰囲気や温度等を下記の様に厳密に規定し
ているのである。即ち、本発明では焼失工程における雰
囲気や温度等を厳密に規定することによって、前記焼失
性発泡部材の焼失を完全なものとするので、得られる金
属多孔体中にはカーボン等の不純物が殆ど残留しないも
のとなる。こうした高純度の金属多孔体は、不純物の混
入を嫌う触媒担や電池用基板として用いるときに特に有
用である。
は、その後の焼失工程によって焼失性発泡部材が焼失さ
れることになるのであるが、本発明方法においては、こ
の焼失工程における条件にも特徴を有するものであり、
その為にその雰囲気や温度等を下記の様に厳密に規定し
ているのである。即ち、本発明では焼失工程における雰
囲気や温度等を厳密に規定することによって、前記焼失
性発泡部材の焼失を完全なものとするので、得られる金
属多孔体中にはカーボン等の不純物が殆ど残留しないも
のとなる。こうした高純度の金属多孔体は、不純物の混
入を嫌う触媒担や電池用基板として用いるときに特に有
用である。
【００１５】本発明の焼失工程（以下、これを「第２工
程」と呼ぶ）においては、還元性ガスに所定量の水蒸気
および／または炭酸ガスを含有させた還元性雰囲気で加
熱温度を７００〜９００℃として処理する必要がある。
即ち、この第２工程においては、下記（１）〜（３）式
に示す反応が上記した雰囲気で進行するのであるが、こ
のうち（１）式および（２）式の反応が円滑に進行する
という観点から、加熱温度を７００℃以上と規定した。
また９００℃を超えると、下記（２）式および（３）式
で生成するＨ2 Ｏが金属を酸化させるので、加熱温度は
９００℃以下とする必要がある。 ＣＯ2 ＋Ｃ→２ＣＯ（反応温度：７０４℃） …（１） Ｈ2 Ｏ＋Ｃ→ＣＯ＋Ｈ2 （反応温度：６７５℃） …（２） ＣＯ2 ＋Ｈ2 →ＣＯ＋Ｈ2 Ｏ …（３）
程」と呼ぶ）においては、還元性ガスに所定量の水蒸気
および／または炭酸ガスを含有させた還元性雰囲気で加
熱温度を７００〜９００℃として処理する必要がある。
即ち、この第２工程においては、下記（１）〜（３）式
に示す反応が上記した雰囲気で進行するのであるが、こ
のうち（１）式および（２）式の反応が円滑に進行する
という観点から、加熱温度を７００℃以上と規定した。
また９００℃を超えると、下記（２）式および（３）式
で生成するＨ2 Ｏが金属を酸化させるので、加熱温度は
９００℃以下とする必要がある。 ＣＯ2 ＋Ｃ→２ＣＯ（反応温度：７０４℃） …（１） Ｈ2 Ｏ＋Ｃ→ＣＯ＋Ｈ2 （反応温度：６７５℃） …（２） ＣＯ2 ＋Ｈ2 →ＣＯ＋Ｈ2 Ｏ …（３）
【００１６】また上記の第２工程においては、水蒸気お
よび／または炭酸ガスを２．５〜３０容量％含有させる
ことが好ましい。この含有量が２．５容量％未満である
と、希望する脱炭反応（即ち、発泡部材の焼失反応）が
所定の速度で進行せず、３０容量％を超えると、ＣＯ2
やＨ2 Ｏによって金属が酸化されてしまうことになる。
尚還元性ガス中に添加する水蒸気や炭酸ガスを夫々単独
で添加しても良いが、両者を併用しても良い。但し、水
蒸気を使用する場合には、キャリアガスを必要とし、そ
れを必要としない炭酸ガスと比べて、供給量を制御しに
くくなる。
よび／または炭酸ガスを２．５〜３０容量％含有させる
ことが好ましい。この含有量が２．５容量％未満である
と、希望する脱炭反応（即ち、発泡部材の焼失反応）が
所定の速度で進行せず、３０容量％を超えると、ＣＯ2
やＨ2 Ｏによって金属が酸化されてしまうことになる。
尚還元性ガス中に添加する水蒸気や炭酸ガスを夫々単独
で添加しても良いが、両者を併用しても良い。但し、水
蒸気を使用する場合には、キャリアガスを必要とし、そ
れを必要としない炭酸ガスと比べて、供給量を制御しに
くくなる。
【００１７】上記第２工程の後は、還元性ガス雰囲気の
み（即ち、水蒸気や炭酸ガスは含有しない）で、加熱温
度を９００〜１３００℃の温度で焼結する（以下、これ
を「第３工程」と呼ぶ）。従来のＮｉ単体の金属多孔体
の製造の場合には、上記第２工程と第３工程とは区別す
ることなくその雰囲気を同じ（還元性ガスに所定量の水
蒸気および／または炭酸ガスを含有させた還元性雰囲
気）にしていたのであるが、本発明方法では上記の様
に、上記第２工程と第３工程の雰囲気を変化させるもの
であり、この点に本発明方法の最大の特徴がある。即
ち、従来原料粉末として使用されてきたＮｉは還元され
易い金属であるので、Ｎｉだけを原料金属粉末として用
いた場合には、雰囲気中にＣＯ2 やＨ2 Ｏを少量含んで
いても上記第３工程において酸化されることがないが、
本発明で対象とするＦｅ基合金やＣｕ基合ではこうした
雰囲気でも酸化されて良好な焼結体が得られなくなる。
こうした不都合が生じないようにする為に、本発明では
上記第３工程における雰囲気を、水蒸気や炭酸ガスを含
有しない還元性雰囲気とした。
み（即ち、水蒸気や炭酸ガスは含有しない）で、加熱温
度を９００〜１３００℃の温度で焼結する（以下、これ
を「第３工程」と呼ぶ）。従来のＮｉ単体の金属多孔体
の製造の場合には、上記第２工程と第３工程とは区別す
ることなくその雰囲気を同じ（還元性ガスに所定量の水
蒸気および／または炭酸ガスを含有させた還元性雰囲
気）にしていたのであるが、本発明方法では上記の様
に、上記第２工程と第３工程の雰囲気を変化させるもの
であり、この点に本発明方法の最大の特徴がある。即
ち、従来原料粉末として使用されてきたＮｉは還元され
易い金属であるので、Ｎｉだけを原料金属粉末として用
いた場合には、雰囲気中にＣＯ2 やＨ2 Ｏを少量含んで
いても上記第３工程において酸化されることがないが、
本発明で対象とするＦｅ基合金やＣｕ基合ではこうした
雰囲気でも酸化されて良好な焼結体が得られなくなる。
こうした不都合が生じないようにする為に、本発明では
上記第３工程における雰囲気を、水蒸気や炭酸ガスを含
有しない還元性雰囲気とした。
【００１８】本発明方法によれば、スラリーを調製する
際に金属粉末とセラミックス粉末を均一に混合すること
ができるので、得られた金属多孔体は骨格金属内でセラ
ミックス粒子が均一に分散されたものとすることがで
き、これによって優れた物性を示すものとなる。またセ
ラミックス粉末の混合割合は、混合粉末に対して５〜３
０体積％であることが好ましい。これは、５体積％未満
であればセラミックス粉末を添加する効果が発揮され
ず、３０体積％を超えると金属粉末同士の結合部分が少
なくなって、金属多孔体自体の強度が低下するからであ
る。
際に金属粉末とセラミックス粉末を均一に混合すること
ができるので、得られた金属多孔体は骨格金属内でセラ
ミックス粒子が均一に分散されたものとすることがで
き、これによって優れた物性を示すものとなる。またセ
ラミックス粉末の混合割合は、混合粉末に対して５〜３
０体積％であることが好ましい。これは、５体積％未満
であればセラミックス粉末を添加する効果が発揮され
ず、３０体積％を超えると金属粉末同士の結合部分が少
なくなって、金属多孔体自体の強度が低下するからであ
る。
【００１９】尚本発明方法で用いる金属粉末としては、
上記した様にＮｉ，Ｆｅ若しくはＣｕ或はＮｉ基合金，
Ｆｅ基合金若しくはＣｕ基合金等であることが好ましい
が、これはＡｌ等の鋳ぐるむ金属と合金化し易いからで
ある。またこの金属粉末の使用形態としては、予め合金
化した合金粉末を使用することができるのは勿論のこ
と、２種以上の金属の粉末を混合した混合粉末を原料粉
末として用い、その後の焼結の際にこれらを合金化して
骨格金属を合金化する様にしても良い。
上記した様にＮｉ，Ｆｅ若しくはＣｕ或はＮｉ基合金，
Ｆｅ基合金若しくはＣｕ基合金等であることが好ましい
が、これはＡｌ等の鋳ぐるむ金属と合金化し易いからで
ある。またこの金属粉末の使用形態としては、予め合金
化した合金粉末を使用することができるのは勿論のこ
と、２種以上の金属の粉末を混合した混合粉末を原料粉
末として用い、その後の焼結の際にこれらを合金化して
骨格金属を合金化する様にしても良い。
【００２０】本発明で用いるセラミックス粉末は、Ｓ
ｉ，Ａｌ，Ｔｉ等の炭化物、窒化物、炭・窒化物、酸化
物等の他、これまで知られている各種のセラミックス粉
末を使用することができるが、このうち上記したＳｉ
Ｃ，ＳｉＯ2 ，Ａｌ2 Ｏ3 ，Ｓｉ 3 Ｎ4 ，ＴｉＯ2 ，Ａ
ｌＮ，ＴｉＮ等の粉末は、耐摩耗性向上効果の点で優れ
ており、これらの１種以上を用いることによって、摺動
部材の素材として好ましい物性を金属多孔体に付与する
ことができる。
ｉ，Ａｌ，Ｔｉ等の炭化物、窒化物、炭・窒化物、酸化
物等の他、これまで知られている各種のセラミックス粉
末を使用することができるが、このうち上記したＳｉ
Ｃ，ＳｉＯ2 ，Ａｌ2 Ｏ3 ，Ｓｉ 3 Ｎ4 ，ＴｉＯ2 ，Ａ
ｌＮ，ＴｉＮ等の粉末は、耐摩耗性向上効果の点で優れ
ており、これらの１種以上を用いることによって、摺動
部材の素材として好ましい物性を金属多孔体に付与する
ことができる。
【００２１】以下本発明を実施例によって更に詳細に説
明するが、下記実施例は本発明を限定する性質のもので
はなく、前・後記の趣旨に徴して設計変更することはい
ずれも本発明の技術的範囲に含まれるものである。
明するが、下記実施例は本発明を限定する性質のもので
はなく、前・後記の趣旨に徴して設計変更することはい
ずれも本発明の技術的範囲に含まれるものである。
【００２２】
実施例１ 平均粒径が４μｍの純Ｎｉ粉に、平均粒径が０．５μｍ
のＴｉＯ2 粉末を、下記表１に示した割合となる様に混
合し、この混合粉末に水溶性フェノール樹脂を溶媒とし
て用い、Ｎｉ粉末とＴｉＯ2 粉末を含有するスラリーを
調製した。
のＴｉＯ2 粉末を、下記表１に示した割合となる様に混
合し、この混合粉末に水溶性フェノール樹脂を溶媒とし
て用い、Ｎｉ粉末とＴｉＯ2 粉末を含有するスラリーを
調製した。
【００２３】次に、３０ｐｐｉ（１インチ当たりの開口
数が３０）のポリウレタン発泡樹脂を前記スラリーに含
浸してポリウレタン発泡樹脂にスラリーを塗着させ、引
続き乾燥した後焼成（第２工程）することによってポリ
ウレタン発泡樹脂を消失させ、その後焼結（第３工程）
して骨格金属内にＴｉＯ2 を均一に分散させたＮｉ基金
属多孔体を作製した。
数が３０）のポリウレタン発泡樹脂を前記スラリーに含
浸してポリウレタン発泡樹脂にスラリーを塗着させ、引
続き乾燥した後焼成（第２工程）することによってポリ
ウレタン発泡樹脂を消失させ、その後焼結（第３工程）
して骨格金属内にＴｉＯ2 を均一に分散させたＮｉ基金
属多孔体を作製した。
【００２４】上記で得られた金属多孔体の硬度（マイク
ロビッカース硬度）を測定した。その結果を、原料粉末
の成分組成および各工程の製造条件と共に、下記表１に
示す。
ロビッカース硬度）を測定した。その結果を、原料粉末
の成分組成および各工程の製造条件と共に、下記表１に
示す。
【００２５】
【表１】
【００２６】この結果より、次の様に考察できる。まず
Ｎｏ．１〜４のものは本発明で規定する要件を全て満足
するものであり、ＴｉＯ2 粒子の含有量の増加と共に硬
度が上昇し、Ｎｏ．５で示したＮｉ金属粉末焼結体単体
のものに比べて、大幅に改善されていることがわかる。
これに対しＮｏ．６のものは、ＴｉＯ2 粒子の含有量を
４０体積％としたものであるが、金属粉末同士の焼結部
分が少なくなって、Ｎｏ．４で示したＮｉ金属粉末焼結
体単体のものに比べて硬度は上昇しているが、金属多孔
体自体が非常に脆くなっており、耐摩耗性部材の素材と
しての使用は困難であると考えられた。またＮｏ．７の
ものは、第３工程（焼結工程）での温度を１４００℃と
したものであるが、Ｎｉ結晶粒が粗大化しており、Ｔｉ
Ｏ2 粒子の含有量が同じであるＮｏ．４の場合に比べて
硬度が大幅に低下している。
Ｎｏ．１〜４のものは本発明で規定する要件を全て満足
するものであり、ＴｉＯ2 粒子の含有量の増加と共に硬
度が上昇し、Ｎｏ．５で示したＮｉ金属粉末焼結体単体
のものに比べて、大幅に改善されていることがわかる。
これに対しＮｏ．６のものは、ＴｉＯ2 粒子の含有量を
４０体積％としたものであるが、金属粉末同士の焼結部
分が少なくなって、Ｎｏ．４で示したＮｉ金属粉末焼結
体単体のものに比べて硬度は上昇しているが、金属多孔
体自体が非常に脆くなっており、耐摩耗性部材の素材と
しての使用は困難であると考えられた。またＮｏ．７の
ものは、第３工程（焼結工程）での温度を１４００℃と
したものであるが、Ｎｉ結晶粒が粗大化しており、Ｔｉ
Ｏ2 粒子の含有量が同じであるＮｏ．４の場合に比べて
硬度が大幅に低下している。
【００２７】実施例２ 平均粒径が４μｍのＮｉ粉末とＣｒ粉末を、７：３の体
積比率で配合した混合粉末に、平均粒径が０．５μｍの
Ａｌ2 Ｏ3 粉末を、下記表２に示した配合割合となる様
に混合し、この混合粉末に水溶性フェノール樹脂を溶媒
として用い、Ｎｉ粉末、Ｃｒ粉末およびＡｌ2 Ｏ3 粉末
を含有するスラリーを調製した。
積比率で配合した混合粉末に、平均粒径が０．５μｍの
Ａｌ2 Ｏ3 粉末を、下記表２に示した配合割合となる様
に混合し、この混合粉末に水溶性フェノール樹脂を溶媒
として用い、Ｎｉ粉末、Ｃｒ粉末およびＡｌ2 Ｏ3 粉末
を含有するスラリーを調製した。
【００２８】次に、ポリウレタン発泡樹脂を前記スラリ
ーに含浸してポリウレタン発泡樹脂にスラリーを塗着さ
せ、、引続き乾燥した後焼成することによってポリウレ
タン発泡樹脂を消失させ、Ｎｉ粉末とＣｒ粉末を焼結し
て形成されたＮｉ−Ｃｒ合金からなる骨格金属内にＡｌ
2 Ｏ3 粉末を均一に分散させた多孔体を作製した。
ーに含浸してポリウレタン発泡樹脂にスラリーを塗着さ
せ、、引続き乾燥した後焼成することによってポリウレ
タン発泡樹脂を消失させ、Ｎｉ粉末とＣｒ粉末を焼結し
て形成されたＮｉ−Ｃｒ合金からなる骨格金属内にＡｌ
2 Ｏ3 粉末を均一に分散させた多孔体を作製した。
【００２９】上記で得られた金属多孔体の硬度（マイク
ロビッカース硬度）を測定した。その結果を、原料粉末
の成分組成および各工程の製造条件と共に、下記表２に
示す。
ロビッカース硬度）を測定した。その結果を、原料粉末
の成分組成および各工程の製造条件と共に、下記表２に
示す。
【００３０】
【表２】
【００３１】この結果より、次の様に考察できる。まず
Ｎｏ．８〜１１のものは本発明で規定する要件を全て満
足するものであり、Ａｌ2 Ｏ3 粒子の含有量の増加と共
に硬度が上昇し、Ｎｏ．１２で示したＡｌ2 Ｏ3 粒子を
含有しない焼結体のものに比べて、大幅に改善されてい
ることがわかる。
Ｎｏ．８〜１１のものは本発明で規定する要件を全て満
足するものであり、Ａｌ2 Ｏ3 粒子の含有量の増加と共
に硬度が上昇し、Ｎｏ．１２で示したＡｌ2 Ｏ3 粒子を
含有しない焼結体のものに比べて、大幅に改善されてい
ることがわかる。
【００３２】実施例３ 平均粒径が５μｍのＣｕ粉末と、平均粒径が１μｍのＳ
ｉＣ粉末を下記表３に示した割合となる様に混合し、こ
の混合粉末に水溶性フェノール樹脂を溶媒として用い、
Ｃｕ粉末とＳｉＣ粉末を含有するスラリーを調製した。
ｉＣ粉末を下記表３に示した割合となる様に混合し、こ
の混合粉末に水溶性フェノール樹脂を溶媒として用い、
Ｃｕ粉末とＳｉＣ粉末を含有するスラリーを調製した。
【００３３】次に、３０ｐｐｉ（１インチ当たりの開口
数が３０）のポリウレタン発泡樹脂を前記スラリーに含
浸してポリウレタン発泡樹脂にスラリーを塗着させ、引
続き乾燥した後焼成することによってポリウレタン発泡
樹脂を消失させ、Ｃｕ粉末を焼結して形成された骨格金
属内にＳｉＣ粉末を均一に分散させたＣｕ基金属多孔体
を作製した。
数が３０）のポリウレタン発泡樹脂を前記スラリーに含
浸してポリウレタン発泡樹脂にスラリーを塗着させ、引
続き乾燥した後焼成することによってポリウレタン発泡
樹脂を消失させ、Ｃｕ粉末を焼結して形成された骨格金
属内にＳｉＣ粉末を均一に分散させたＣｕ基金属多孔体
を作製した。
【００３４】上記で得られた金属多孔体の硬度（マイク
ロビッカース硬度）を測定した。その結果を、原料粉末
の成分組成および各工程の製造条件と共に、下記表３に
示す。
ロビッカース硬度）を測定した。その結果を、原料粉末
の成分組成および各工程の製造条件と共に、下記表３に
示す。
【００３５】
【表３】
【００３６】この結果より、次の様に考察できる。まず
Ｎｏ．１３〜１６のものは本発明で規定する要件を全て
満足するものであり、ＳｉＣ粒子の含有量の増加と共に
硬度が上昇し、Ｎｏ．１７で示したＳｉＣ粒子を含有し
ない焼結体のものに比べて、大幅に改善されていること
がわかる。
Ｎｏ．１３〜１６のものは本発明で規定する要件を全て
満足するものであり、ＳｉＣ粒子の含有量の増加と共に
硬度が上昇し、Ｎｏ．１７で示したＳｉＣ粒子を含有し
ない焼結体のものに比べて、大幅に改善されていること
がわかる。
【００３７】実施例４ 平均粒径が１０μｍのＦｅ基粉末（Ｆｅ−１．０％Ｃｒ
−０．７％Ｍｏ−０．５％Ｃ）に、平均粒径が１μｍの
ＳｉＣ粉末またはＡｌ2 Ｏ3 粉末を下記表４に示した割
合となる様に混合し、この混合粉末に水溶性フェノール
樹脂を溶媒として用い、Ｆｅ基粉末とＳｉＣ粉末または
Ａｌ2 Ｏ3 粉末を含有するスラリーを調製した。
−０．７％Ｍｏ−０．５％Ｃ）に、平均粒径が１μｍの
ＳｉＣ粉末またはＡｌ2 Ｏ3 粉末を下記表４に示した割
合となる様に混合し、この混合粉末に水溶性フェノール
樹脂を溶媒として用い、Ｆｅ基粉末とＳｉＣ粉末または
Ａｌ2 Ｏ3 粉末を含有するスラリーを調製した。
【００３８】次に、３０ｐｐｉ（１インチ当たりの開口
数が３０）のポリウレタン発泡樹脂を前記スラリーに含
浸してポリウレタン発泡樹脂にスラリーを塗着させ、引
続き乾燥した後焼成することによってポリウレタン発泡
樹脂を消失させ、Ｆｅ基粉末を焼結して形成された骨格
金属内にＳｉＣ粉末またはＡｌ2 Ｏ3 粉末を均一に分散
させたＦｅ基金属多孔体を作製した。
数が３０）のポリウレタン発泡樹脂を前記スラリーに含
浸してポリウレタン発泡樹脂にスラリーを塗着させ、引
続き乾燥した後焼成することによってポリウレタン発泡
樹脂を消失させ、Ｆｅ基粉末を焼結して形成された骨格
金属内にＳｉＣ粉末またはＡｌ2 Ｏ3 粉末を均一に分散
させたＦｅ基金属多孔体を作製した。
【００３９】上記で得られた金属多孔体の硬度（マイク
ロビッカース硬度）を測定した。その結果を、原料粉末
の成分組成および各工程の製造条件と共に、下記表４に
示す。
ロビッカース硬度）を測定した。その結果を、原料粉末
の成分組成および各工程の製造条件と共に、下記表４に
示す。
【００４０】
【表４】
【００４１】この結果より、次の様に考察できる。まず
Ｎｏ．１８〜２０のものは本発明で規定する要件を全て
満足するものであり、ＳｉＣ粒子またはＡｌ2 Ｏ3 粒子
の含有量の増加と共に硬度が上昇し、Ｎｏ．２１で示し
たセラミックス粒子を含有しない焼結体のものに比べ
て、大幅に改善されていることがわかる。
Ｎｏ．１８〜２０のものは本発明で規定する要件を全て
満足するものであり、ＳｉＣ粒子またはＡｌ2 Ｏ3 粒子
の含有量の増加と共に硬度が上昇し、Ｎｏ．２１で示し
たセラミックス粒子を含有しない焼結体のものに比べ
て、大幅に改善されていることがわかる。
【００４２】尚上記実施例１〜３では、還元性ガス（水
素ガス）中に炭酸ガスを含有させた還元性雰囲気で第２
工程を行う場合だけを示したが、本発明者らは、還元性
ガス中に水蒸気を含有させた還元性雰囲気で第２工程を
行った場合においても、同様の効果が得られることを確
認した。
素ガス）中に炭酸ガスを含有させた還元性雰囲気で第２
工程を行う場合だけを示したが、本発明者らは、還元性
ガス中に水蒸気を含有させた還元性雰囲気で第２工程を
行った場合においても、同様の効果が得られることを確
認した。
【００４３】
【発明の効果】本発明方法は以上の様に構成されてお
り、骨格金属にセラミックス粒子が均一分散して複合強
化された金属多孔体が得られ、この金属多孔体は分散し
たセラミックス粒子の周囲を取り囲む形で金属が焼結し
た形態を有しているので、金属における靭性等の特性を
犠牲にすることなしに、セラミックスの特性を取り入れ
ることができる。これによってこの金属多孔体は、例え
ば曲げ加工が可能であり、湾曲した摺動部材としても利
用することができる。また９０％以上の空隙率を有する
ものであるので、この金属多孔体にアルミニウム等の軽
金属の溶湯を含浸した軽合金複合部材として利用するこ
とや、この金属多孔体自体を触媒の担持体として利用す
ることも有用である。
り、骨格金属にセラミックス粒子が均一分散して複合強
化された金属多孔体が得られ、この金属多孔体は分散し
たセラミックス粒子の周囲を取り囲む形で金属が焼結し
た形態を有しているので、金属における靭性等の特性を
犠牲にすることなしに、セラミックスの特性を取り入れ
ることができる。これによってこの金属多孔体は、例え
ば曲げ加工が可能であり、湾曲した摺動部材としても利
用することができる。また９０％以上の空隙率を有する
ものであるので、この金属多孔体にアルミニウム等の軽
金属の溶湯を含浸した軽合金複合部材として利用するこ
とや、この金属多孔体自体を触媒の担持体として利用す
ることも有用である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 角掛 繁 東京都中央区日本橋小網町８−４ 日本重 化学工業株式会社内 (72)発明者 杉本 幸弘 広島県安芸郡府中町新地３番１号 マツダ 株式会社内 (72)発明者 藤田 誠 広島県安芸郡府中町新地３番１号 マツダ 株式会社内 (72)発明者 吉本 和幸 広島県安芸郡府中町新地３番１号 マツダ 株式会社内 (72)発明者 小田 信行 広島県安芸郡府中町新地３番１号 マツダ 株式会社内
Claims (6)
- 【請求項１】 連通気孔を有する金属多孔体を製造する
に当たり、金属粉末とセラミックス粉末との混合粉末を
含有したスラリーを、連通気孔を有する焼失性発泡部材
に塗着した後、該スラリー塗着焼失性発泡部材を還元性
ガスに水蒸気および／または炭酸ガスを含有させた還元
性雰囲気において７００〜９００℃に加熱して前記焼失
性発泡部材を焼失し、引き続き水蒸気および炭酸ガスを
含まない還元性雰囲気において９００〜１３００℃で焼
結することにより、骨格金属内にセラミックス粒子が分
散した金属多孔体を製造することを特徴とするセラミッ
クス粒子を含有する金属多孔体の製造方法。 - 【請求項２】 前記還元性ガスは、水素ガス、一酸化炭
素ガスおよびアンモニア分解ガスよりなる群から選択さ
れる１種以上である請求項１に記載の製造方法。 - 【請求項３】 前記水蒸気および／または炭酸ガスの還
元性雰囲気中の含有量が２．５〜３０容量％である請求
項１または２に記載の製造方法。 - 【請求項４】 前記骨格金属中のセラミックス粒子の含
有量は、５〜３０体積％である請求項１〜３のいずれか
に記載の製造方法。 - 【請求項５】 セラミックス粒子は、ＳｉＣ，ＳｉＯ
2 ，Ａｌ2 Ｏ3 ，ＴｉＯ2 ，Ｓｉ3 Ｎ4 ，ＡｌＮおよび
ＴｉＮよりなる群から選ばれる１種以上である請求項１
〜４のいずれかに記載の製造方法。 - 【請求項６】 前記骨格構成金属は、Ｎｉ，Ｆｅ若しく
はＣｕ或はＮｉ基合金，Ｆｅ基合金若しくはＣｕ基合金
である請求項１〜５のいずれかに記載の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5669897A JPH10251710A (ja) | 1997-03-11 | 1997-03-11 | セラミックス粒子を含有する金属多孔体の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5669897A JPH10251710A (ja) | 1997-03-11 | 1997-03-11 | セラミックス粒子を含有する金属多孔体の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10251710A true JPH10251710A (ja) | 1998-09-22 |
Family
ID=13034693
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5669897A Pending JPH10251710A (ja) | 1997-03-11 | 1997-03-11 | セラミックス粒子を含有する金属多孔体の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH10251710A (ja) |
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6387149B1 (en) | 1999-06-29 | 2002-05-14 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Metal porous bodies, method for preparation thereof and metallic composite materials using the same |
| KR100395036B1 (ko) * | 2001-03-22 | 2003-08-19 | 박해웅 | 개포형 금속포움 제조방법 |
| JP2004092030A (ja) * | 2002-08-29 | 2004-03-25 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 衛生洗浄装置 |
| US6840978B2 (en) | 2001-06-11 | 2005-01-11 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Porous metal article, metal composite material using the article and method for production thereof |
| US6921473B2 (en) | 2000-02-22 | 2005-07-26 | Qinetiq Limited | Electrolytic reduction of metal oxides such as titanium dioxide and process applications |
| EP1356554B1 (en) * | 2000-12-18 | 2006-03-01 | Savage Enterprises, Inc. | Robust torch jet spark plug electrode |
| CN109742400A (zh) * | 2019-01-02 | 2019-05-10 | 清远佳致新材料研究院有限公司 | 多孔碳材料的制备方法、多孔碳材料、自支撑二次电池负极及二次电池 |
| CN113523245A (zh) * | 2021-06-15 | 2021-10-22 | 山东工业陶瓷研究设计院有限公司 | 一种陶瓷颗粒增强耐磨磨盘的制备方法 |
| CN116713464A (zh) * | 2023-05-29 | 2023-09-08 | 湖南智岭新材料有限公司 | 一种超耐磨纳米粉末合金材料及其制备方法 |
-
1997
- 1997-03-11 JP JP5669897A patent/JPH10251710A/ja active Pending
Cited By (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6387149B1 (en) | 1999-06-29 | 2002-05-14 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Metal porous bodies, method for preparation thereof and metallic composite materials using the same |
| US6921473B2 (en) | 2000-02-22 | 2005-07-26 | Qinetiq Limited | Electrolytic reduction of metal oxides such as titanium dioxide and process applications |
| EP1356554B1 (en) * | 2000-12-18 | 2006-03-01 | Savage Enterprises, Inc. | Robust torch jet spark plug electrode |
| KR100395036B1 (ko) * | 2001-03-22 | 2003-08-19 | 박해웅 | 개포형 금속포움 제조방법 |
| US6840978B2 (en) | 2001-06-11 | 2005-01-11 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Porous metal article, metal composite material using the article and method for production thereof |
| JP2004092030A (ja) * | 2002-08-29 | 2004-03-25 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 衛生洗浄装置 |
| JP4595278B2 (ja) * | 2002-08-29 | 2010-12-08 | パナソニック株式会社 | 衛生洗浄装置 |
| CN109742400A (zh) * | 2019-01-02 | 2019-05-10 | 清远佳致新材料研究院有限公司 | 多孔碳材料的制备方法、多孔碳材料、自支撑二次电池负极及二次电池 |
| CN109742400B (zh) * | 2019-01-02 | 2020-05-08 | 清远佳致新材料研究院有限公司 | 多孔碳材料的制备方法、多孔碳材料、自支撑二次电池负极及二次电池 |
| CN113523245A (zh) * | 2021-06-15 | 2021-10-22 | 山东工业陶瓷研究设计院有限公司 | 一种陶瓷颗粒增强耐磨磨盘的制备方法 |
| CN116713464A (zh) * | 2023-05-29 | 2023-09-08 | 湖南智岭新材料有限公司 | 一种超耐磨纳米粉末合金材料及其制备方法 |
| CN116713464B (zh) * | 2023-05-29 | 2023-11-28 | 湖南智岭新材料有限公司 | 一种超耐磨纳米粉末合金材料及其制备方法 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20030408 |