JPS60184651A - 多孔質金属体の製造方法 - 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】 本発明は改良された多孔質金属体の製造方法、さらに詳
しくいえば、溶剤可溶性無機化合物の多孔体を用い、機
能性材料とし１優れた気孔率の高い多孔質金属体を製造
する方法に関するものである。

一般に多孔質金属体は、その中に含まれる気孔の存在形
態によって独立気孔型と連続気孔型に分けられ、独立気
孔型は通気性がないが、連続気孔型は気孔が外気に通じ
ているため通気性を有している。

この連続気孔型の多孔質金属体は、高機能性材料として
、例えば含油軸受、フィルター、熱交換器、電極、触媒
、特殊物質の貯蔵用などに幅広く用いられている。

ところで連続気孔型の多孔質金属体全前記用途に用いる
場合、その気孔率が高いほどその材料としての価値が高
くなるので、気孔率の高いものの製造が試みられてきた
が、従来、これらの製造は粉末ヤ金法によらざる全書な
いため、おのずから得られる気孔率には限度があり、４
０％以上の気孔率の連通型多孔質金属体？得ることはで
きなかった。

本発明者らは、このような事情に鑑み、気孔率の高い連
通型多孔質金属体を開発するために研究を重ね、先に適
当な溶剤で溶解する無機化合物粒子集合体を所定の形状
に焼結し、次いでこの焼結体の空隙内に金属又は合金の
溶湯全圧入し、これを冷却凝固させたのち、該無機化合
物を溶解除去することによシ、高い気孔率の連通型多孔
質金属体が得られることを見出し、その製造方法全提案
した。

本発明者らは、気孔率の高い連通型多孔質金属体の製造
方法について、ざらに研究を進めた結果、特定の粒径を
有する溶剤可溶性無機化合物粉末の表面を、該無機化合
物の飽和溶液で濡らし、各粉末粒子を接触させた状態で
成形し乾燥して得られた多孔体、又は前記無機化合物粉
末全成形し、この成形体の空隙部壁面を該無機化合物の
飽和溶液で濡らしたのち、乾燥して得られた多孔体が、
前記の焼結体と同じように用いられうろこと、したがっ
て、これらの多孔体を用いることにより、焼結工程を省
略することができて、経済的により有利に該多孔質金属
体を製造しうろことを見出し、この知見に基づいて本発
明を完成するに至った。

すなわち、本発明は、（Ａ）粒径１０〜１５０μの溶剤
可溶性無機化合物粉末粒子の表面を、該無機化合物の飽
和溶液で濡らし、各粉末粒°子を接触させた状態で成形
する工程、（Ｂ）この成形体全乾燥し、各粒子間を析出
した溶剤可溶性無機化合物で連結して多孔体を得る工程
、（Ｃ）該多孔体の空隙部に溶融した金属又は合金を圧
入する工程、（Ｄ）圧入された金属又は合金を冷却固化
し、溶剤可溶性無機化合物と金属又は合金との複合体全
勝る工程及び（Ｅ）該複合体を溶剤で処理し、七の中の
溶剤可溶性無機化合物を溶出させて多孔質金属体を得る
工程から成ることを特徴とする多孔質金属体の製造方法
、並びに（Ａ）粒径１０〜１５０μの溶剤可溶性無機化
合物粉末を成形し、この成形体全構成する各粒子表面を
該無機化合物の飽和溶液で濡らす工程、及び前記と同様
なｆＢ）、（Ｃ）、（Ｄ）、（Ｅ）工程から成ることを
特徴とする多孔質金属体の製造方法を提供するものであ
る。

本発明の製造方法において用いる溶剤可溶性無機化合物
粉末は、適当な溶剤例えば水、アルカリ、酸、アルコー
ル、アセトン、ジメチルホルムアミドなどに溶解しうる
、粒径１０〜１５０μの無機化合物の粉末であって、特
に水溶性無機塩粉末が好適である。この水溶性無機塩と
しては、例えば塩化ナトリウム、塩化カリウム、亜硝酸
すトリウムなどのアルカリ金属塩、塩化バリウムのよう
なアルカリ土類金属塩などが好適に用いられる。これら
の無機化合物粉末の粒径が前記範囲を逸脱すると、好適
の気孔率及び気孔径を有する多孔質金属体が得られず好
ましくない。

また、本発明の製造方法に用いる金属又は合金としては
、融点が約１１５０℃以下のものはすべて適用でき、例
えば通常の多孔質金属体に用いられ１いる、鋳鉄、鉛、
亜鉛、スズ、アルミニウム、金、銀、銅及びこれらの合
金を挙げることができる。

本発明の製造方法は、前記のｔＡ）、ｔＢ）、ｔｃ）、
（Ｄ）及び（Ｋ）の５工程から構成されており、これら
の各工程における好適な実施態様にろいて説明すると、
まず（Ａ）工程において、粒径１０〜１５０μのアルカ
リ金属塩やアルカリ土類金属塩などの溶剤可溶性無機化
合物粉末の表面を、該無機化合物を水などの溶剤に飽和
状態で溶解させた溶液を用いて濡らし、各粉末粒子を接
触させた状態で成形する。この成形法としては、例えば
該無機化合物の飽和溶液と該無機化合物粉末とから得ら
れた泥状物全金型に入れてプレスする方法、該無機化合
物粉末に溶剤全噴霧し、この表面が濡れた無機化合物粉
末を金型に充てんしてプレスするか、又は該無機化合物
粉末を金型に充てんし、溶剤を噴霧してその表面を濡ら
したのちプレスする方法、該無機化合物粉末に該無機化
合物の飽和溶液を噴霧又は添加したのち、金型に充てん
してプレスするか、あるいは該無機化合物粉末を金型に
充てんし、該無機化合物の飽和溶液全噴霧又は添加した
のちプレスする方法などが用いられる。この成形法で用
いるプレス圧は、通常１〜２０　ｔｏｎ／Ｃ，）、の範
囲で選ばれる。

さらに別の方法として、該無機化合物粉末を成形し、こ
の成形体を構成する各粒子表面金談無機化合物の飽和溶
液で濡らしてもよい。この場合、該飽和溶液を加圧によ
シ成形体中に浸透させてもよいし、吸引により浸透させ
てもよい。

このようにして得られた加湿成形体音、次の（Ｂ）工程
で乾燥して溶剤可溶性無機化合物多孔体全勝る。この乾
燥は乾燥機々どを用いて常圧加熱又は減圧加熱すること
によシ行われる。この多孔体の充てん率は通常５０−２
８５％の範囲である。

次に、（Ｃ）工程において、前記ＣＢ）工程で得られた
溶剤可溶性無機化合物多孔体の空隙部に溶融した金属又
は合金を圧入する。この圧入方法としては、例えば添付
図面に示すような加圧鋳造装置を用い、この装置の金型
１に該多孔体３を装てんし、電気又はガスによって所定
の温度に予熱したのち、目的の溶融金属又は合金２を該
多孔体３の」二部に注ぎ、加圧用パンチ４で加圧して溶
融金属又は合金を多孔体空隙部に浸透させる。この場合
、圧入圧力は多孔体の空隙を流れる溶融金属又は合金の
流動抵抗よりも大きくする必要があるが、通常３０Ｋｆ
　／　ｃｎ１以上の圧力であれば十分である。また予熱
温度は次式によって与えられるｔ　以上、圧入金属又は
合金の凝固点以下に選定する。

ここでＴｌＨ及びＤ　はそれぞれ溶融金属又は合金の凝
固点（℃）、凝固潜熱（ｃａｌ／’ｊ）及び密度（Ｓ’
／ｃ＋ｊりであシ、■ｐＸｄｐ及びＣｐはそれぞれ溶剤
可溶性無機化合物粒子の空間を占める体積割合又は充て
ん率、該粒子の密度（ｒ／ｃＪ）及び該粒子の比熱（ｃ
ａｌ／？　／　℃）全示す。

次の（Ｄ）工程において、前記（Ｃ）工程で多孔体に圧
入された金属又は合金全冷却固化し、溶剤可溶性無機化
合物と金属又は合金との複合体を得、最後の（Ｅ）工程
において、この複合体全水などの溶剤を用いて処理し、
その中の溶剤可溶性無機化合物のみ全溶出させて目的と
する多孔質金属体全稈る。

この溶出は、該無機化合物の溶解度が比較的大きいよう
な溶剤を用いる場合、流れている溶剤中に複合体を浸せ
きするのみで十分であるが、超音波洗浄仕上げを行うと
さらに効果的である。

本発明方法によると、従来の焼結金属に比べて気孔率が
２〜３倍以上に達する高気孔率の通気性金属体を極めて
容易に得ることができる。さらに本発明方法は次の特徴
を有している。すなわち、（１）無機化合物粒子のサイ
ジングが容易であるので、最終的に得られる多孔質金属
体の気孔径？容易に制御しうる。（２）無機化合物粒子
の形状金子めコントロールすることによって多孔質金属
体の気孔の形状全コントロールしうる。（３）無機化合
物多孔体に穴を開けたシ、切シ込みを入れておくと、最
終製品に棒、パイプ、仕切板などを鋳込んだことと同じ
効果を有する。もちろん予め用意した棒、パイプ、仕切
板などを無機化合物粒子とともに充てんし、成形しても
よい。（４）焼結工程が省かれているので、焼結に要す
るエネルギーを節約しうる。

（５）無機化合物の溶出が容易であって、そのリサイク
ルが可能である。（６）高融点の無機化合物を用いるこ
とによって、発泡鋳鉄の製造も可能である。

本発明の多孔質金属体は、その気孔率が５０〜８５％と
従来品に比べて極めて高く、シたがって表面積も稼めて
大きな画期的な多孔材料であり、特に大きな表面積が要
求される熱交換器、フィルター、触媒などの用途に好適
である。

次に実施例によって本発明全さらに詳細に説明する。

実施例１ 粒径６２μの塩化ナトリウム粉末４００　ｆ”５新聞紙
大のプラスチックパレットの上に広げ、この粉末に飽和
塩化ナトリウム水溶液２０１ｉ”ｉ霧吹きなど金柑いて
噴霧しながら、十分にかきまぜる。

次いで、この加湿塩化ナトリウム粉末全内径８０１１−
高さ１５０　ｍｍの円筒型内に充てんし、油圧プレスに
て２．５ｔｏｎの荷重で圧縮する、これにより外径３０
　ｍｍｓ高さく３０１１１１１１．重さ４２０２の円柱
形塩化ナトリウト成形体が得られた。

このようにして得られた塩化ナトリウム成形体全乾燥機
中で７０℃、５時間乾燥させることにより、外径７９．
６１１１１１１．高さ５８．７　ｍｍｘ重−ｇ４０９ｒ
、体積率６４．６％の塩化ナトリウム多孔体が得られた
。

次に、前記塩化ナトリウム多孔体全内径８０　ｎｕｎ−
＋高さｓｏｗｎの金型内に入れ、電気炉で５２５℃まで
予熱する。温度が安定したところで、上方より７００℃
の溶融アルミニウム合金（ＡＣ３Ａ）ｉ注入し、ただち
に油圧プレスにて１５．７ｔｏｎの荷重で加圧する。

金型が冷却したら、アルミニウム合金−塩化ナトリウム
複合体を型より、取シ出し、流水中にて一昼夜塩化ナト
リウム全溶出１せることにより、気孔率６９係の連続気
孔型の良好な通気性多孔質アルミニウム合金全書た。

実施例２ 内径８０閣、高さ１２０ｍｍの金型に粒径６２μの塩化
す）　ＩＪウム粉末を充てんし、約１０ｔｏｎの圧力で
圧縮成形して径８０ｍｍ、高さ６０　ｍｍｚ充又ん率約
７０チの塩化ナトリウム成形体全書た。次いで、この成
形体の周囲をプラスチックで覆い、ヌツチェ全利用して
、上面から飽和塩化ナトリウム水溶液合流しながら、下
面から１気圧の圧力で該飽和水溶液が気孔全体にいきわ
たるように約１時間吸引したのち、この濡れた成形体全
８０℃で５時間乾燥して、充てん率７９％の塩化すトリ
ウム多孔体全書た。

このようにして得られた塩化ナトリウム多孔体を金型に
入れて５２５℃に予熱したのち、７００℃に溶融したＡ
ｔ−１２％Ｓｉ合金を実施例１と同様にして圧入し、ア
ルミニウム合金−塩化ナトリウム複合体を得た。

この複合体ｉ７０φｘ　１０　ｎｕｎに切削加工し、流
水中に１２時間浸せきして塩化ナトリウムを溶出したの
ち、遠心分離機にかけて水分を除去し、８０℃で２時間
乾燥することによシ、気孔率７９％の通気性多孔質アル
ミニウム合金を得た。

【図面の簡単な説明】

図は加圧鋳造装置の断面説明図であって、図中符号ｌは
金型、２は溶融金属又は合金、３は溶剤可溶性無機化合
物多孔体及び４は加圧用パンチである。 特許出願人　工業技術院長　川　１）裕　部（ほか１名
） 復代理人　阿　形　明

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １（Ａ）粒径１０〜１５０μの溶剤可溶性無機化合物粉
   末粒子の表面を、該無機化合物の飽和溶液で濡らし、各
   粉末粒子全接触させた状態で成形する工程、ｆＢ）この
   成形体を乾燥し、各粒子間を析出した溶剤可溶性無機化
   合物で連結した多孔体全得る工程、（０）該多孔体の空
   隙部に溶融した金属又は合金を圧入する工程、（Ｄ）圧
   入された金属又は合金全冷却固化し、溶剤可溶性無機化
   合物と金属又は合金との複合体を得る工程及びｔＥ）該
   複合体を溶剤で処理し２、その中の溶剤可溶性無機化合
   物全溶出させて多孔質金属体を得る工程から成ることを
   特徴とする多孔質金属体の製造方法。 ２（Ａ）粒径１０〜１５０μの溶剤可溶性無機化合物粉
   末を成形し、この成形体を構成する各粒子表面を該無機
   化合物の飽和溶液で濡らす工程、（Ｂ）この成形体を乾
   燥し、各粒子間全析出した溶剤可溶性無機化合物で連結
   して多孔体を得る工程、（Ｃ）該多孔体の空隙部に溶融
   した金属又は合金全圧入する工程、（Ｄ）圧入された金
   属又は合金を冷却固化し、溶剤可溶性無機化合物と金属
   又は合金との複合体を得る工程及び（Ｅ）該複合体を溶
   剤で処理し、その中の溶剤可溶性無機化合物を溶出させ
   て多孔質金属体を得る工程から成ることを特徴とする多
   孔質金属体の製造方法。