JPS6184351A

JPS6184351A - 多孔質材料

Info

Publication number: JPS6184351A
Application number: JP20586884A
Authority: JP
Inventors: Yoshitaka Takahashi; 義孝高橋; Akira Manabe; 明真鍋
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 1984-10-01
Filing date: 1984-10-01
Publication date: 1986-04-28

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］本発明は多孔質材料に関する。本発明は、例えば、車両
のエンジン音の吸音部（オ、遮音部材などに利用するこ
とができる。又比表面積が大きいため触媒担体部材など
にも利用することができる。

［従来の技術］従来より吸音部材に用いられる多孔質材料としては、特
公昭５６７’　１１３７５号公報のものが提供されてい
る。この多孔質材料は、アルミニウムの粉状体を原料と
し、これを無加圧状態で成形してその後焼結することに
より構成されている。

［発明が解決しようとする問題点コ上記した多孔質材料は空孔に富むため吸音性に優れてい
る。しかしながら機械的強度が極めて低いため曲げて使
用すると、クラックが生じやすい問題があった。そのた
め曲げずに成形したままの形状で使用するのがほとんど
であり、用途が著しく限定されていた。特に自動車に用
いられる部材のように走行中の振動、エンジンの振動が
加わる場所に用いられる部材においては、クラックが一
旦生じると、振動によりクラックが極く短時間で拡大伸
長する。そのため上記した多孔質材料では、振動の加わ
る場所ではあまり適用されなかった。

かといってクラックを生じにくくするため粉状体を大き
な圧力で加圧すると、空孔がそれだけ小さくなり、吸音
特性が著しく低下する問題がある。

［問題点を解決するための手段］本発明は上記した従来技術のｌ？ｌｆｆ題点を解照点る
ために成されたものである。即ち本発明の多孔質＝　　
３　− 材料は、金属粉末と金属繊維とを主体として構成された
複合体を焼結して形成され、焼結された金属粉末により
該金属繊維どうしが局部的に結合され、金属粉末及び金
属様１％ｌｆ以外の部分は空孔とされた１′１織をもつ
ことを特徴とするものである。

ここで金属力茂紺は多孔０（イ利の骨格を形成する。

従って一般に金属繊維どうしはからみあって網目状骨格
を形成している。金属繊維及び金属粉末を構成する材料
は一般にはアルミニウム又はアルミニウム系合金を用い
るが、必ずしもこれに限られず必要に応じて種々選択す
ることができる。金属８８　Ｍｔ及び金属粉末の双方を
アルミニウム又はアルミニウム系合金から作製した場合
には、同系の金属であるため、両者の濡れ性は一般に良
い。金属繊維としては純度がｇいアルミニウムを用いる
ことができる。尚金属繊維や金属粉末には、濡ね性を向
上させるため必要に応じて適宜コーティング処理を施し
てもよい。

本発明の多孔質材料においては、金属繊維どうしが、焼
結された金属粉末により、局部的に結合されている。そ
して金属粉末及び金属繊維以外の部分は空孔とされてい
る。空孔は一般に連続状態に形成されている。本発明の
多孔質材お１を吸音部材として用いる場合には、空孔は
連続空孔であることが好ましい。空孔の体積％は、多孔
質材料の種類に応じて適宜ｊｎ択づるが、一般には多孔
質月利全体を１００体積％ｌとした場合に２０〜７０％
、なかでも４０〜５０％とすることが好ましい。

ここで金属繊維を形成する金属の融点は、金属粉末を形
成する金属の融点よりも高いことが好ましい。その主た
る理由は、金属粉末により金属繊維同志を結合すること
、焼結の際に金属粉末よりも先に金属繊維が溶けて該金
属繊維が切断することはりＹましくないからである。尚
金属粉末の融点は６００℃以下が好ましく、例えば５８
０℃、５５０′Ｃ程度にすることができる。例えば、金
属粉末としては、融点がアルミニウムよりも低い５８０
度になるように調整したアルミニウムー銅系合金、融点
がアルミニウムよりも低い５５０℃になるように調整し
たアルミニウムーマグネシウム系合金を用いることがで
きる。

又金属繊維は、良さが２０ミリメートル以下であること
が好ましく例えば１０〜１３ミリメートル、あるいは、
６〜１２ミリメートルとすることができる。金属繊維の
アスペク１−比は５〜８００程度であることが好ましく
、なかでも５０〜４００程度であることが好ましい。こ
こでアスペク１〜比とは、繊帷長さ／織帷径を意味する
。

金属粉末の平均粒径は、小さすぎると空孔が小さくなり
すぎるし、又大きすぎても焼結面積が少なくなり、強度
低下を招く、おそれがあるためあまり好ましくなく、従
って金属繊維の径に対して１１５〜４倍の大きさである
ことが好ましい。又金属繊維と金属粉末との割合は、多
孔質材料の種類に応じて適宜選択するが、金属繊維と金
属粉末との合シ１′を１００体積％としたときには、金
属繊維は２０〜９５体積％、金属粉末は８０〜５体積％
であることが好ましい。

本発明の多孔質材料の代表的な製造方法について説明す
る。まず金属繊維と金属粉末とで構成された所定の形状
を持つ複合体を形成する。この場合には、金属繊維と金
属粉末とを交互に自然落下させて積層させただけにした
り、あるいは型内に金属繊維と金属粉末とを充填しただ
けで無加圧状態で成形したり、あるいは金属粉末と金ｆ
ｆｌ　ｉｉ　ｔｔ４ｔとを交互に自然落下させて積層し
ただけのもの金属織肘１と金属粉末とを充填したものを
圧力を加えて成形させたりすることができる。ここで僅
４ト牽−圧ノｊとは、例えば１平方センヂ当り１００Ｏ
Ｋ！１１以下の圧力を加えること、例えば１平方センチ
当り約５ｇの圧力を加えることをいう。

次に前記複合体を所定の温度に加熱して焼結する。焼結
は還元性、不活性、酸化性雰囲気を適宜選択して行なう
。前記したように焼結すると、焼結された金属粉末によ
って金属繊維どうしが局部的に結合せられる。

［作用コ本発明の多孔質材料においては金属繊維が多孔質材料の
骨格となっており、この金属繊維どうしが結合されてい
るため、伸びの値が大きい。そのため本発明の多孔質材
料を曲げ加工して使用した場合であってもクラックは生
じにくい。

［発明の効果］本発明の多孔質材ｉｌｌにおいては、前述したように伸
びが大きい。特に後述する実施例で示すように金属繊維
として純アルミニウムを用い、金属粉末として純アルミ
ニウムよりも融点の低いアルミニウム系合金を用いたど
きには、伸びが大きい。

そのため本発明の多孔質材料を曲げ加工して使用した場
合であってもクラックは生じにくい。従って本発明の多
孔質材料を、曲げ加工して使用する部材、あるいは、振
動が加わる部材に適用しても、クラックは発生しにくい
。故に本発明の多孔質材料は、用途を従来に比べて拡大
することができる。

又本発明の多孔質材料では吸音作用は従来に比べて同程
度である。即ち本発明の多孔質材料では吸音効果を従来
と同程度に確保したままでクラックの発生を抑制するこ
とができるものである。

［実施例］以下実施例により曲げ加工性及び吸音性について説明す
る。

（実施例１）金属繊維として、繊維径０．０５〜０．０７ミリメード
ル、繊維長さ６〜１２ミリメートルのアルミニウム！Ｓ
ｌｉ維（純度９９．７％）を用いた。又金属粉末として
、融点が約５８０度になるように調整されたアルミニウ
ムー銅合金粉末（平均粒径８０μ）を用いた。そして上
記した金属粉末と金属繊維とを複合化して複合体を形成
した。複合化は、金属粉末と金属繊維とをボールミルに
挿入し、これに白灯油を混ぜ、３０分間、ボールミルを
回転させ行なった。

尚金属繊維の割合は８０体積％とし、又金属粉末の割合
は２０体積％とした。

上記したように複合体を形成した後にこれをセラミック
ス製容器内に充填した。そしてこのセラミックス製容器
を水素雰囲気の炉にて６２０’Ｃで約２０分間加熱して
焼結を行ない、これにより実施例１のサンプルを形成し
た。実施例−のサンプルに形成された空孔の体積％は、
全体を１００体積％とすると４９％である。

（実施例２）実施例１と同様の金属織オ（Ｆど金属粉末とを用い、実
施例１の場合と同様な手段で焼結し、以て実施例２のサ
ンプルを形成した。尚本例においては金属繊維の割合は
４０体積％であり、金属粉末の割合は６０体積％とした
。実施例２のサンプルに形成された空孔の体積％は、全
体を１００体積％とすると４５％である。

（実施例３）金属繊維として、繊維径０．０５〜０．０９ミリメート
ル、ＩＩ長さ１０〜１３ミリメートルのアルミニウムー
銅合金製繊維を用いた。アルミニウムー銅合金製繊維は
銅含有量が重量％で２％で、融点が６５０℃である。

又金属粉末として、融点が約５５０℃になるにうに調整
したアルミニウムーマグネシウム合金粉末（平均粒径９
０μ）を用いた。そして上記した金属Ｖ＆維と金属粉末
とを複合化して複合体を形成した。本例では複合化は金
属粉末と金属繊維どをＶ型混合器により３０分間混合し
転＝よ」住−行なった。

尚金属織組の割合は９０体積％であり、又金属粉末の割
合は１０体積％とした。上記したように金属Ｇｉ　ｔｉ
ｔと金属杯）末とを複合化して複合体を形成した後これ
を黒鉛製容器内に充ｌ眞した後、複合体の上部にセラミ
ックス製の板を載せ該セラミックス製の板の自重により
、１平方センチ当り約５９の圧力を複合体に加えた。こ
のＪ：うにセラミックス製の板で加圧したまま水素雰囲
気炉にて５９０℃で約２０分間加熱し焼結を行ない、以
て実施例３のサンプルを形成した。実施例３のサンプル
に形成された空孔の体積％は、全体を１００体積％とす
ると４０％である。

（比較例）この比較例は、実施例３の組成に似艮だものである。即
ち、アルミニウムー銅合金粉末（平均粒径２５０μ）と
、融点が約５５０℃になるように調整されたアルミニウ
ムーマグネシウム合金粉末（平均粒径９０μ）とを複合
化して複合体を形成した。この場合アルミニウムー銅合
金粉末は、銅含有量が手品％で２％であり、融点が６５
０℃である。又複合化した複合体のうちアルミニウムー
銅合金粉末の割合は９０体積％であり、又、アルミニウ
ムーマグネシウム合金粉末の割合は１０体積％である。

上記したように複合化した後黒鉛製容器内にこれを充填
し、その後、実施例３の場合ど同様に複合体を水素雰囲
気の炉において５９０°Ｃで約２０分間加熱して焼結を
行ない、以て比較例のサンプルを形成した。

」−記した実施例及び比較例の４ノーンプルから、同一
形状の引張試験片を削りだし、この引張試験片により引
張試験を行ない、これにＪζり引張強さ及び伸びの大き
さを測定した。上記した測定の結果を第１図に示す。第
１図に示したように、実施例１〜実施例３の試験片の引
張り強さは、いずれも１平方ミリメートル当り３〜４１
く０であり、比較例と比べてほぼ同じ強さを有している
。

一方伸びのｍｌ定結宋を見ると実施例１〜実施例３では
８〜１２９６の伸びを示し、比較例の伸びと比べて著し
く大きい。特には実施例１の場合は伸びが１２％と著し
く大きい。このことがら金ＦＸｌａ紐としては、純アル
ミニウム金属製のＩａ維を用い、金属粉末としては、融
点がそれよりも低い５８０℃であるアルミニウムー銅合
金粉末を用い、それぞれ金属繊組の体積％を８０％にし
、金属粉末の体積％を２０体積％とした場合に伸びが最
も大ぎいことがわかる。このことから多孔質材料の骨格
を形成する金属繊維自体が、多孔質材料の伸びに大きな
影響を及ぼしていることがわかる。ここで伸びの値が大
きいことは、多孔質材料の曲げ加工性が優れていること
を意味する。従って曲げ加工を施しても本実施例の試験
片ではクラックが発生しにくい。従って本例の試験片を
振動が加わる場所で用いた場合でもクラックは生じにく
いし又仮に生じたとしてもクラックは成長しにくい。

次に上記した実施例１〜実施例３のサンプル及び、比較
例のサンプルについての吸音性についても測定した。吸
音性の測定は、具体的には２枚の多孔質材を５０ミリメ
ートル間隔において配冒し、の各周波数の音を垂直にあててこ材際の周波数に対＝　　
１３　− する垂直入射吸音率を求めた。その測定結果で（ま、実
施例１〜実施例３、比較例共に５００１−Ｉ　２以上の
周波数の音の吸音率が７０％以上で吸音効果が大きいこ
とがわかった。特に１０００〜１５００Ｈ２の周波数の
音の吸音率が高かった。このことから本例の試験片では
従来である比較例の試験片の吸音特性を損うものではな
いことがわかる。

【図面の簡単な説明】

Claims

【特許請求の範囲】

（１）金属粉末と金属繊維とを主体として構成された複
合体を焼結して形成され、焼結された金属粉末により該
金属繊維どうしが局部的に結合され、金属粉末及び金属
繊維以外の部分は空孔とされた組織をもつことを特徴と
する多孔質材料。
（２）空孔の体積％は、全体を１００体積％とすると２
０〜７０％である特許請求の範囲第１項記載の多孔質材
料。
（３）金属繊維は、網目状骨格を形成する特許請求の範
囲第１項記載の多孔質材料。
（４）金属繊維を形成する金属の融点は、金属粉末を形
成する金属の融点より高い特許請求の範囲第１項記載の
多孔質材料。
（５）金属粉末及び金属繊維は、アルミニウム又はアル
ミニウム系合金から作製されている特許請求の範囲第１
項記載の多孔質材料。
（６）金属繊維は、長さが２０ミリメートル以下で、ア
スペクト比が５〜８００である特許請求の範囲第１項記
載の多孔質材料。
（７）金属粉末の平均粒径は、金属繊維の径に対して１
／５〜４倍の大きさである特許請求の範囲第１項記載の
多孔質材料。
（８）金属繊維と金属粉末との合計を１００体積％とす
ると、金属繊維は２０〜９５体積％であり、金属粉末は
８０〜５体積％である特許請求の範囲第１項記載の多孔
質材料。