JPS62174362A - Production of porous material - Google Patents

Production of porous material

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JPS62174362A
JPS62174362A JP61014563A JP1456386A JPS62174362A JP S62174362 A JPS62174362 A JP S62174362A JP 61014563 A JP61014563 A JP 61014563A JP 1456386 A JP1456386 A JP 1456386A JP S62174362 A JPS62174362 A JP S62174362A
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JP
Japan
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matrix phase
phase
manufacturing
flame
porous
Prior art date
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JP61014563A
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Japanese (ja)
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Minoru Inada
実 稲田
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Toshiba Corp
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Toshiba Corp
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Abstract

PURPOSE:To easily obtain a porous material having a high internal porosity by thermally spraying a substance forming a porous structural material and a substance acting as a blowing agent under control. CONSTITUTION:At least two kinds of substances, that is, a substance forming a porous structural material and a substance acting as a blowing agent are fed to a flame at a high temp., melted and sprayed on a body as molten fine particles to form a deposited layer consisting of a matrix phase and an independent phase having a lower b.p. than the matrix phase. The body having the deposited layer is heated to a temp. at which the layer is expanded.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は多孔質材の製造法に関し、よシ詳細には溶射
法を応用して多孔質材を製造する方法に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to a method for manufacturing a porous material, and more particularly to a method for manufacturing a porous material by applying a thermal spraying method.

〔従来技術およびその問題点〕[Prior art and its problems]

多孔質材、例えば多孔質金属材料は高温用フィルタ、金
属食媒、吸音材など種々の用途に利用され、特に内部空
孔率が大きく、全体として見掛比重が小さい層状多孔質
が望まれている。
Porous materials, such as porous metal materials, are used for various purposes such as high-temperature filters, metal food media, and sound-absorbing materials. In particular, layered porous materials with high internal porosity and low overall apparent specific gravity are desired. There is.

例えば、この多孔質金属材の製造方法については、従来
から、金属粉末をプレス成形する方法や溶融状態で金属
中にガスを吸収させ、再凝固時に吸収ガスを気泡化して
金属を発泡させる方法が知られている。しかしながら、
粉末をプレス成形する方法では内部空孔率が低く空孔率
を大きくしようとすると充分な成形体を得ることができ
ない。
For example, conventional methods for manufacturing porous metal materials include press-molding metal powder, or absorbing gas into metal in a molten state, and then foaming the absorbed gas during resolidification. Are known. however,
In the method of press-molding powder, the internal porosity is low, and if the porosity is increased, a sufficient molded body cannot be obtained.

また溶融金属中にガスを吸収させて発泡させる方法では
、溶融金itによって気泡の偏析が生じて不均一な空孔
分布となるおそれがある。
In addition, in the method of causing foaming by absorbing gas into the molten metal, there is a possibility that the molten metal causes segregation of bubbles, resulting in non-uniform pore distribution.

この発明は上述の事情に鑑みなされたものであシ、その
目的とするところは内部空孔率が大きくて全体として見
掛上の比重が小さく、かつ均一な空孔分布を有する多孔
質材、例えば多孔質金属材料を製造することのできる方
法を提供することである。
This invention was made in view of the above-mentioned circumstances, and its purpose is to provide a porous material having a large internal porosity, a small apparent specific gravity as a whole, and a uniform pore distribution. For example, it is an object of the present invention to provide a method by which porous metal materials can be manufactured.

〔問題点を解決するための方法〕[Method for solving problems]

本発明者らは構造材となる物質と発泡剤となる物質とを
混合溶射する方法を利用すればこの発明の目的達成に有
効であることを見出しこの発明を完成するに至った。す
なわち、この発明の多孔質材の製造法は、高温炎に少な
くとも2種の物質を供給して溶融し、溶融した微粒物質
を被溶射体に吹き付けて、マトリックス相と、このマト
リックス相の沸点よシ低い沸点を有する独立相とからな
る付着層を形成し、次いてこの付着層が発泡する温度に
この付着層を加熱することを含むものである。
The present inventors have found that it is effective to achieve the object of the present invention by using a method of thermal spraying a mixture of a substance to be used as a structural material and a substance to be used as a foaming agent, and have completed the present invention. That is, the method for producing a porous material of the present invention involves supplying at least two types of substances to a high-temperature flame, melting them, and spraying the molten fine particles onto an object to be thermally sprayed, thereby forming a matrix phase and a boiling point of the matrix phase. The process involves forming an adhesive layer consisting of an independent phase having a low boiling point and then heating the adhesive layer to a temperature at which the adhesive layer foams.

この発明の好ましい態様として、マトリックス相を形成
する物質および独立相を形成する物質を各々、異なる高
温炎から被溶射体に吹き付けることができる。
In a preferred embodiment of the invention, the material forming the matrix phase and the material forming the independent phase can each be sprayed onto the object to be thermally sprayed from different high temperature flames.

別の態様として、高温炎に供給される物質を金属とする
ことができる。
Alternatively, the material fed to the high temperature flame can be metal.

好ましい他の態様として、マトリックス相を形成する物
質を鉄、独立相を形成する物質をリチウムとすることも
できる。
In another preferred embodiment, the material forming the matrix phase may be iron, and the material forming the independent phase may be lithium.

好ましいさらに他の態様として、マトリックス相を形成
する物質をセラミックスとすることができる。
In yet another preferred embodiment, the material forming the matrix phase can be ceramic.

別の好ましい態様として、高温炎をプラズマ炎とするこ
とができる。
In another preferred embodiment, the high temperature flame can be a plasma flame.

以下、本発明をよシ詳細に説明する。Hereinafter, the present invention will be explained in detail.

この方法において高温炎に少なくとも2種の物質が供給
されて加熱される。高温炎の形成は通常の技術によって
行なうことができ、例えば、燃料ガスの燃焼に伴う火炎
、プラズマ炎などがある。
In this method, at least two substances are supplied to a high temperature flame and heated. The high-temperature flame can be formed by conventional techniques, such as a flame associated with combustion of fuel gas, a plasma flame, and the like.

その高温炎の種類は加熱対象に応じて適宜変更すること
ができる。高温炎に供給される物質はこの発明の方法に
おいて少なくとも2種あシ、一方は多孔質の構造材を形
成し、他方は発泡剤の動きをする。したがって構造材物
質の沸点は発泡剤の沸点より高い。高温炎に供給される
物質の種類の例としては、金属およびセラミックスがあ
る。構造材として用いられる物質2よび発泡剤として用
いられる物質の組合せは、この発明の目的に反しな、 
 い限シ制限されない。
The type of high-temperature flame can be changed as appropriate depending on the object to be heated. The materials supplied to the hot flame are at least two types in the method of the invention, one forming the porous structure and the other acting as a blowing agent. The boiling point of the construction material is therefore higher than the boiling point of the blowing agent. Examples of the types of materials fed into the high temperature flame include metals and ceramics. The combination of the substance 2 used as a structural material and the substance used as a blowing agent is contrary to the purpose of this invention.
There are no restrictions as long as

すなわち、発泡視度に加熱した時に構造材物質は軟化も
しくは液化するものであり、また、発泡剤物質は気化す
るものであシ、さらに−造材物質と発泡剤物質とは互い
にV溶性であってはならないが、構造材マトリックスに
発泡剤独立相が形成できるものであれば多少とも溶解す
るものであってもよい。
That is, when heated to foam diopter, the construction material softens or liquefies, the blowing agent material vaporizes, and - the building material and the blowing agent material are V-soluble in each other. However, as long as a blowing agent independent phase can be formed in the structural material matrix, it may be dissolved to some extent.

金属では、例えば、鉄とリチウムとの組合せ、クロムと
ビスマスとの組合せ、ペリリヮムと亜鉛との組合せなど
がある。これらの組合せで、鉄に対するリチウムの溶射
量は重量比で0.1〜0.5%程度であシ、クロムに対
するビスマスの量は1〜5%程度、ベリリワムに対する
亜鉛の量は5〜15チ程度である。
Examples of metals include a combination of iron and lithium, a combination of chromium and bismuth, and a combination of perilium and zinc. In these combinations, the amount of lithium sprayed on iron is about 0.1-0.5% by weight, the amount of bismuth is about 1-5% on chromium, and the amount of zinc is 5-15% on beryllium. That's about it.

この発明において高温炎で加熱溶融された物質は被溶射
体に吹き付けられる。この吹き伺けは、通常の溶射装置
を用いることができる。第1図に溶射装置例1を示す。
In this invention, a substance heated and melted by a high-temperature flame is sprayed onto an object to be thermally sprayed. A normal thermal spraying device can be used for this spraying. FIG. 1 shows Example 1 of a thermal spraying apparatus.

この装置は溶射ガン2およヒ21、アセチレンボンベ3
、酸素ボンベ4、fFA料供給具(図示せず)からなシ
、被溶射体(図示せず)に向けて溶射される。この発明
において、熱的性質の異る物質が溶射される。したがっ
て、溶射は、供給物質に適した火炎温度などの条件で実
施されることが望ましい。第1図に示すように複数の溶
射装置を用いて、一方を低融点用の装置で、他方を高融
点用の装置で吹き付けを行なってもよい。
This equipment consists of 2 thermal spray guns, 21 cylinders, and 3 acetylene cylinders.
, an oxygen cylinder 4 and an fFA feeder (not shown), and are sprayed onto an object to be thermally sprayed (not shown). In this invention, materials with different thermal properties are sprayed. Therefore, it is desirable that thermal spraying be carried out under conditions such as flame temperature suitable for the feed material. As shown in FIG. 1, spraying may be carried out using a plurality of thermal spraying devices, one of which is a low melting point device and the other is a high melting point device.

また、原料物質を高温炎に供給する位置を変えて、各々
の物質罠適した溶射条件を得ることもできる。
Furthermore, by changing the position at which the raw material is supplied to the high-temperature flame, thermal spraying conditions suitable for each material trap can be obtained.

この溶射装置を使用する場合、吹き付ける雰囲気を非酸
化性にすることが望ましい。例えば、溶射室内をto3
〜lQ’Paに減圧し、次いでアルゴンなどの不活性ガ
スを導入して不活性雰囲気とする。
When using this thermal spraying device, it is desirable that the spraying atmosphere be non-oxidizing. For example, inside the thermal spraying chamber to3
The pressure is reduced to ~lQ'Pa, and then an inert gas such as argon is introduced to create an inert atmosphere.

また、減圧して真空雰囲気とする。Further, the pressure is reduced to create a vacuum atmosphere.

高温炎に供給された物質、例えば金属粉末は、第2図に
示すように原料粉末供給管7を介してガンノズル9に導
入され、燃料ガスおよび酸素ガスが導管11を経て同様
にガンノズル9および火炎13に供給される。この火炎
13の中で加熱・溶融された原料粉末は溶融微粒14と
なって、祉溶射体16に吹き付けられ、冷却固化する。
The substance supplied to the high-temperature flame, for example metal powder, is introduced into the gun nozzle 9 via the raw powder supply pipe 7, as shown in FIG. 13. The raw material powder heated and melted in the flame 13 becomes molten fine particles 14, which are sprayed onto the thermal spray body 16, where they are cooled and solidified.

この発明において被溶射体に吹き付けられた溶融微粒は
、被溶射体表面に付着層18を形成する。
In this invention, the molten fine particles sprayed onto the object to be thermally sprayed form an adhesion layer 18 on the surface of the object to be thermally sprayed.

この付着層18はマトリックス相と独立相とからなる。This adhesion layer 18 consists of a matrix phase and an independent phase.

この付着層の概要を示す断面図を第3図に示す。この例
では、被溶射体16の表面に付着層18が形成され、こ
の層の内部は連続的なマトリックス相加と不連続的な独
立相%とから成っている。このマトリックス相は、発泡
後、多孔質構造材となるべきものであシ、また独立相は
、発泡時に気化して、マトリックス相の発泡剤となるべ
きものである。したがって、マトリックス相の沸点i−
を独立相の沸点よシ高い。
A cross-sectional view showing the outline of this adhesion layer is shown in FIG. In this example, an adhesion layer 18 is formed on the surface of the object 16 to be thermally sprayed, and the interior of this layer consists of a continuous matrix addition and a discontinuous independent phase percentage. This matrix phase should become a porous structural material after foaming, and the independent phase should vaporize during foaming and become a blowing agent for the matrix phase. Therefore, the boiling point of the matrix phase i−
The boiling point of the independent phase is higher.

得られた付漬′層は、この発明の方法において、加熱さ
れて発泡する。加熱温度(発泡温度)は、マトリックス
相の軟化点もしくは融点、および独立相の沸点によって
決められる。したがって、発泡温度は、用いられる原料
の種類、その組合せによって決められる。第4図および
第5図にこの発明によシ得られる多孔質材の例を概略的
に示す。
The resulting soaked layer is heated and foamed in the method of this invention. The heating temperature (foaming temperature) is determined by the softening point or melting point of the matrix phase and the boiling point of the independent phase. Therefore, the foaming temperature is determined by the types and combinations of raw materials used. FIGS. 4 and 5 schematically show examples of porous materials obtained according to the present invention.

第4図は気泡状の孔24を有する多孔質材26を、また
第5図Fi爆裂状の孔24を有する多孔質材26を示し
ている。
FIG. 4 shows a porous material 26 with bubble-like pores 24, and FIG. 5 shows a porous material 26 with burst-like pores 24.

〔実施例〕〔Example〕

この発明を、以下の具体例によって説明する。 The invention will be explained by the following specific examples.

例1 鉄粉末および樹脂製チューブに充填したリチウムを準備
し、第1図および第2図に示す溶射装置および条件で両
金属を被溶射体に溶射した。鉄に対するリチウムの溶射
量は重量比で0.1〜0.5チであった。
Example 1 Iron powder and lithium filled in a resin tube were prepared, and both metals were thermally sprayed onto an object to be thermally sprayed using the thermal spraying apparatus and conditions shown in FIGS. 1 and 2. The amount of lithium sprayed relative to iron was 0.1 to 0.5 in terms of weight ratio.

溶射して得られた付着層をリチウムの沸点16000に
以上で鉄の軟化・融解する温度近傍に加熱して発泡させ
多孔質金属を得た。
The adhesion layer obtained by thermal spraying was heated to a temperature above the boiling point of lithium of 16,000 and near the temperature at which iron softens and melts to form a porous metal.

得られた多孔質金属の内部空孔率は30〜50チと高か
った。
The internal porosity of the obtained porous metal was as high as 30 to 50 cm.

9!I 2 鉄に炭素を添加した鉄合金の粉末を用いたこと以外、例
1と同様に実施した。得られた多孔質金属の内部空孔率
は例1と同様に良好であった。
9! Example 1 was carried out in the same manner as in Example 1, except that an iron alloy powder in which carbon was added to I 2 iron was used. The internal porosity of the obtained porous metal was as good as in Example 1.

〔作用および発明の効果〕[Action and effect of the invention]

この発明によって次のように作用して種々の効果を得る
ことができる。
This invention operates as follows and can provide various effects.

(at  この発明において、多孔質構造材となる物質
と発泡剤とする物質との2種以上の物質が溶射されるの
で、この溶射時に各々の溶射量を、特に発泡剤量を調節
することが容易である。したがって得られた多孔質材の
内部空孔率を容易に制御することができ、すなわち内部
空孔率の大きい多孔質材を製造することができる。ま念
、発泡条件を選択して、気泡状多孔質材および爆裂状多
孔質材のいずれも製造することができる。
(at In this invention, two or more substances, a porous structural material and a foaming agent, are thermally sprayed, so it is necessary to adjust the amount of each sprayed, especially the amount of the foaming agent, at the time of thermal spraying. Therefore, the internal porosity of the obtained porous material can be easily controlled, that is, a porous material with a large internal porosity can be manufactured. Both a cellular porous material and an explosive porous material can be produced using the method.

(1))  溶射によって発泡剤と構造材とが吹き付け
られるので発泡剤の独立相を均一に構造材のマトリック
ス相中に分散させることができ、したがって内部空孔の
偏りがない均一な多孔質材を製造することができる。
(1)) Since the foaming agent and structural material are sprayed by thermal spraying, the independent phase of the foaming agent can be uniformly dispersed in the matrix phase of the structural material, resulting in a uniform porous material with no uneven internal pores. can be manufactured.

(c)  この発明において2種類以上の物質のうち、
一方を軟化もしくは溶融状態にし他方を気化させること
に発泡させ、多孔質材をつくるので、単に金属に限定さ
れず、セラミックなどにも適用できる。
(c) Among two or more substances in this invention,
Since one is softened or molten and the other is vaporized and foamed to create a porous material, it can be applied not only to metals but also to ceramics.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図はこの発明に使用することのできる溶射装置例を
示す概略図、第2図は溶射ノズルから吹き付ける状態を
示す説明図、第3図は付着層の概略を示す断面図、第4
図および第5図は多孔質材の概要を示す断面図である。 ■・・・溶射製画、2・・・溶射ガン、9・・・ガンノ
ズル、13・・・火炎、14・・・微粒、16・・・被
溶射体、18・・・付着層、加・・・マトリックス相、
乙・・・独立相、U・・・孔。 出−人代理人  佐 藤 −雄 図面の浄書(内容に変更なし) 上 第1図 第2図 第3図 第4図    第5図 手続補正書(方式) %式% 1、事件の表示 昭和61年 特許願 第14563号 2゜発明の名称 多孔質材の製造法 3、補正をする者 事件との関係  特許出願人 (307)  株式会社東芝 1、代 理 人 (郵便番号100) 6428  弁理士  佐 藤 −雄 j、補正命令の日付 昭和61年3月5日 (発送日 昭和61年3月25日) 6、補正の対象 図面 7、補正の内容 図面の浄書(内容に変更なし)。
Fig. 1 is a schematic diagram showing an example of a thermal spraying apparatus that can be used in the present invention, Fig. 2 is an explanatory diagram showing a state of spraying from a thermal spray nozzle, Fig. 3 is a sectional view schematically showing an adhesion layer, and Fig. 4
FIG. 5 and FIG. 5 are cross-sectional views showing an outline of the porous material. ■... Thermal spray drawing, 2... Thermal spray gun, 9... Gun nozzle, 13... Flame, 14... Fine particles, 16... Thermal sprayed object, 18... Adhesive layer, addition...・Matrix phase,
Otsu...Independent Minister, U...Kou. Original representative Sato - Engraving of the drawings (no changes to the contents) Figure 1 Figure 2 Figure 3 Figure 4 Figure 5 Procedural amendment (method) % formula % 1. Indication of the case 1986 Year Patent Application No. 14563 2゜Name of Invention Method for Manufacturing Porous Materials 3 Relationship with the Amendment Case Patent Applicant (307) Toshiba Corporation 1, Agent (Postal Code 100) 6428 Patent Attorney Sa Fuji - Yuj, Date of amendment order: March 5, 1986 (Delivery date: March 25, 1986) 6. Drawing subject to amendment 7, Contents of amendment: Engraving of the drawing (no change in content).

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1、高温炎に少なくとも2種の物質を供給して溶融し、
溶融した微粒物質を被溶射体に吹き付けて、マトリツク
ス相と該相の沸点より低い沸点を有する独立相とからな
る付着層を形成し、次いで該付着層が発泡する温度に該
付着層を加熱することを含む多孔質材の製造法。 2、マトリツクス相を形成する物質および独立相を形成
する物質を各々、異なる高温炎から被溶射体に吹き付け
る、特許請求の範囲第1項記載の製造法。 3、高温炎に供給される物質が金属である、特許請求の
範囲第1項または第2項記載の製造法。 4、マトリツクス相を形成する物質が鉄、独立相を形成
する物質がリチウムである、特許請求の範囲第3項記載
の製造法。 5、マトリツクス相を形成する物質がセラミツクスであ
る、特許請求の範囲第1項または第2項記載の製造法。 6、高温炎がプラズマ炎である、特許請求の範囲第1項
ないし第5項のいずれか1項記載の製造法。
[Claims] 1. Supplying at least two kinds of substances to a high-temperature flame and melting them;
A molten particulate material is sprayed onto the object to be thermally sprayed to form an adhesion layer consisting of a matrix phase and an independent phase having a boiling point lower than that of the matrix phase, and then the adhesion layer is heated to a temperature at which the adhesion layer foams. A method of manufacturing porous materials including. 2. The manufacturing method according to claim 1, wherein the material forming the matrix phase and the material forming the independent phase are each sprayed onto the object to be thermally sprayed from different high-temperature flames. 3. The manufacturing method according to claim 1 or 2, wherein the substance supplied to the high temperature flame is a metal. 4. The manufacturing method according to claim 3, wherein the substance forming the matrix phase is iron and the substance forming the independent phase is lithium. 5. The manufacturing method according to claim 1 or 2, wherein the material forming the matrix phase is ceramic. 6. The manufacturing method according to any one of claims 1 to 5, wherein the high temperature flame is a plasma flame.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2366298A (en) * 2000-06-29 2002-03-06 Ford Global Tech Inc Forming metal foam structures by cold-gas spraying

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GB2366298A (en) * 2000-06-29 2002-03-06 Ford Global Tech Inc Forming metal foam structures by cold-gas spraying
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