JPS62202005A - 多孔質金属板 - 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】 く技術分野〉 本発明は多孔質金属板に関し、特に耐蝕性、耐熱性の高
い多孔質金属板に関する。

〈従来の技術とその問題点〉 近年、多孔質金属材の利用分野は拡大の傾向にあり、ニ
ッケル多孔質材は燃料電池に、アルミニウム多孔質材は
吸音材に、ステンレス多孔質材はフィルタとして応用さ
れ、触媒等に利用されることも多い。

このため用途に応じて種々の多孔質金属材が開発されて
いるが、用途に応じた多孔率を持つ多孔質金属材を製造
することが重要である。

すなわち、粉末焼結体の多孔率は金属の種類にかかわら
ず１０％〜６０％の範囲であり、金属繊維フェルトのそ
れは５０％〜８０％、海綿状金属では８０％〜９５％の
範囲にあり、それぞれ製造法により異なった多孔率を訂
才ろ。従来、金属の種類によって、例えば粉末焼結体の
みしか作り得ない場合もあり、したがって多孔率も限ら
れた晃囲でしか製造することかできなかった。

また、従来の金属焼結体は、曲げ強度が低く、したがっ
て加工性が悪く、取扱いが不便なので限られた場所にし
か使えない欠点かあった。

以上の問題点を解決するため、本出願人等は、すでに特
願昭６０−２２５６７２において、金属の短繊維を利用
して、金属の種類を問わず、曲げ強度が高く、多孔率が
大きく、しかも多孔率が自由に制御でき、巾の広い長尺
物として得ることのできる多孔質金属板およびその製造
方法を提案している。

しかしこれらの多孔質金属板は、表面積が大きいため、
屋外暴露による含水、さらに工業地帯に近い場所では大
気中のＳＯｘあるいはＮＯｘがその水に溶解して多孔質
金属板の気孔内に停滞することとなり、これが多孔質金
属板を構成する金属や合金の粒界を著しく侵してゆくお
それがある。

一般に金属系の防蝕法としては、電気メッキあるいは有
機性物質でカバーすることか考えられるが電気メツキ法
では酸あるいはアルカリ液が多孔質金属板の気孔内部に
滞留し、充分な水洗いを行っても完全にそれらの液を除
去することができず、むしろ粒界腐食を促進せしめるこ
とがわかってきた。

また、打機質材の表面被覆においては、常温にては耐蝕
性を有するが３００℃の高温状態で使用した場合分解し
、高温での耐蝕性材としては使えない。

特に、金属等にアルミニウムを用いた多孔質金属板にお
いて、アルミニウムの融点が６６０℃と低温であり、さ
らに酸およびアルカリにも反応し易い性質を持っている
ため腐食し易い。

したがって耐蝕性を与えるためにはアルミニウム多孔質
板においては、ベーマイトあるいはアルマイト処理等が
行われてきたが、酸洗いあるいはアルカリ処理の工程に
おいて気孔内にそれら液体が残留するため充分に耐蝕性
があがらない。そのうえ、これらの処理はコストアップ
につながる。

このため、耐蝕性、耐熱性の高い多孔質金属板が望まれ
ている。

〈発明の目的〉 本発明の目的は、前述のような従来技術の問題点を解決
し、耐蝕性、耐熱性の高い多孔質金属板を提供せんとす
るものである。

く問題点を解決するための手段〉 すなわち本発明は、少なくとも１方の表面に水溶性アル
カリ−ケイ酸塩系物質の皮膜を形成してなることを特徴
とする多孔質金属板を提供するものである。

ここで、前記多孔質金属板がＡｌ短繊維またはステンレ
ス短繊維で構成されていることが好ましい。

さらに、前記アルカリは、アルカリ金属の酸化物、第３
級アミン、第４級アミンからなる群から選らばれた１ま
たは２以上の化合物であるのが良い。

〈発明の構成〉 以下に本発明の詳細な説明する。

本発明の多孔質金属板は、その表面にアルカリ−ケイ酸
塩系物質の皮膜を有することを特徴とする。

ここでアルカリ−ケイ酸塩系物質とは一般式％式％０ Ｍ　：　Ｌｉ、　Ｎａ、に、　Ｃｓなどのアルカリ金属
およびまたはＲ３Ｎ　、Ｒ４Ｎなどの第３級、第４級ア
ミン類 ｎ　：モル比（Ｍ２Ｏ１モルに対するＳｉＯ□のモル数
） で示される物質を主構成分とするものであり、Ｍの種類
、ｎの値によって代表的に第１表のようなものがある。

これら以外にアルカリ土類金属の酸化物、Ｆｅ２Ｏ３等
の金属酸化物などの不可避的不純物を少量含んでいても
よい。

第１表 本発明は多孔質金属板を上記アルカリ−ケイ酸塩系物質
の濃厚水溶液中に浸漬し、または濃厚水溶液を散布して
、多孔質金属板表面にアルカリ−ケイ酸塩系物質を有す
る皮膜を形成する。

多孔質金属板を浸漬処理し、あるいは表面に散布する場
合、複数のアルカリ−ケイ酸塩系物質の混合物を用いて
もよいし、多種類のアルカリ−ケイ酸塩系物質を多層皮
膜としてもよい。

アルカリ−ケイ酸塩系物質は、金属とのぬれ性も良好で
あるため表面張力により多孔質金属板の表面を常温にお
いてカバーする。

ここで、アルカリ−ケイ酸塩果物質の濃厚水溶液の濃度
を適切に選択し、液の粘性をコントロールすることによ
り、多孔質金属板の多孔率を制御する。

次にアルカリ−ケイ酸塩系水溶液を、浸漬または散布処
理した多孔質金属板を自然乾燥するか、あるいは１００
℃〜３００℃で加熱乾燥することが好ましい。乾燥時に
加熱することにより、モル比の高い濃厚熱溶液となり、
この熱溶液は、金属の表面を浸蝕するが、珪酸および金
属酸化物の皮膜を形成し、防蝕の働きをなす。

以上のようにして、多孔質金属板の表面に１〜３０μｍ
程度に一様にアルカリ−ケイ酸塩系物質を含む層を形成
し、できるだけ気孔をつぶすことなく、多孔率を所望の
値とすることが好ましい。

アルカリ−ケイ酸塩素物質を含む層が１μｍ未満である
と、本発明の効果があがらないし、３０μｔｎＭｉであ
ると乾燥後亀裂が生じてしまう。

珪酸塩、たとえば珪酸ソーダは なる構造を有し、加熱によりシラノール基（Ｓｉ−叶）
が縮合して三次元化する。また各種金属表面はシラノー
ル基と反応して５ｉ０４’−の珪酸四面体骨格を金属イ
オンで架橋したり、アルカリ金属と反応してアルカリ金
属を固定することにより珪酸ゲルの生成を進めるなどの
メカニズムで硬化体を生成することが知られている。

ざらに高温において多孔質金属表面に密着しているアル
カリ−ケイ酸塩系皮膜は第２表に示した如く、種々の融
点を示し、その金属あるいは使用目的に応じて、多孔質
金属板の高温での耐蝕性および耐熱性を増加させる。

特に、アルミニウム短繊維よりなる多孔質金属板の表面
にリン酸塩処理がなされている場合は、にＨ２ＰＯ４−
ｎＨ４５ｉ０４やに３Ｐ０４は水に不溶性であり、バイ
ンダとして働き、表面の耐蝕性を増す。

リン酸塩処理とは、金属等の防錆処理として通常行われ
るリン酸マンガン、リン酸亜鉛等による浸漬あるいはス
プレー処理である。

第　　２　　表 水ガラスの組成と溶融点 すなわち、多孔質金属板表面のアルカリ−ケイ酸塩果物
質を存する被膜は、以下のような働きをなす。

１、アルカリ−ケイ酸塩果物質の濃厚熱溶液は、多孔７
′［金属板累月のＡ１．Ｚｎ、Ｓｎ等を侵蝕するか、そ
の結果金属表面に珪酸および金属酸化物の被膜を形成す
るために防蝕性か高まる。

２、熱伝導度の小さいＳｉｔ’）２の酸化被膜により高
温にざらされる多孔管金属の表面かコーチインクさね、
金属の！Ａ−温をおさえることができ、厚さ１０μｍの
遮熱コーティング層の存在で使用温度５００℃の時に約
２０℃の温度低丁か期待できる。

３、アルカリ−ケイ酸塩系物質とＡｌ、　Ｃｕ、　Ｚｎ
等の酸化物の相互反応により比較的自由に融点を制御し
得る。例えば、アルミニウム系多孔質材は常温において
表面がアルカリ−ケイ酸塩系物質にてカバーされて耐蝕
性を有しているが、３００℃以上の高温になるとアルミ
ニウムと乾燥したアルカリ−ケイ酸塩系物質の熱膨張の
差により表面にクラックが生じ、耐蝕性を損なう。しか
しながら５４０℃にて溶解するアルカリ−ケイ酸塩系物
質にて塗布すると５４０℃より再び表面か溶解し、耐蝕
性を保つ。以上の如くにして常温より高温にイーるまて
の耐蝕性は大幅に向上する。

アルカリ−ケイ酸塩系物′ｉを浸漬または牧イ１１処理
される多孔質金属板は、いかなる製造方法にて製造され
た多孔質金属板を用いてもよいが、特願昭６０−２２５
６７２において開示した多孔質金属板を用いると、繊維
化可能であれば金属の種類を問わずいかなる金属でも多
孔質板とすることができ、曲げ加工が容易で、加工性が
良く、多孔率が４０〜９０％と高く、しかも所望の多孔
率で多孔質金属板が得られる。また、板厚が薄く、長尺
物の多孔質金属板を得ることができる。

〈実施例〉 以下に実施例を用いて具体的に説明する。

なお、耐蝕性試験の評価方法として通常重量変化による
方法および外観による判定が行われているが、本発明は
多孔質Ｍであるため、塩水噴霧試験を行うとその気孔中
に塩化物の結晶が堆積し重量変化による測定は必ずしも
妥当ではない。したがって、「引張試験による強度比」
なる考え方を採用した。

ここで「引張試験による強度比」とは塩水噴霧試験前の
引張強さを分母とし、試験後の引張強さを分子にした数
値であり、１に近いほど耐蝕性が高く、耐蝕性の劣化に
つれて小さい値を示す。

耐熱性評価は、加熱時における引張試験の強度で示した
。

実施例１および比較例 厚さ３　ｍｍ、多孔率４５％の焼結法により製造したア
ルミニウム多孔質金属板の表面および裏面に、融点５４
０℃を有するＮａ２０−に２Ｏ−５Ｓｉ０２（比重１．
２　ｇ／ｃｃ、モル比２．５．２０℃における粘度ａ　
ｃ、ｐ、）を吹きつけ、その後２００℃の炉内で水分を
除去しつつ珪酸および金属酸化物の被膜を形成させた。

この結果多孔率は４１％に減少した（本発明例１）。

ＪＩＳ−Ｚ−２３７１による塩水噴霧試験１５０時間後
における引張強度と、試験前の引張強度の比を測定し第
３表に示した。

比較として実施例１と同様の多孔質金属板そのままで被
膜処理していないサンプルを用いた（比較例１）。

また塩水噴霧試験後、被膜処理していないサンプルの表
面には黒色斑点が散在していたが、被膜処理材には黒色
斑点がみられなかった。

さらに５００℃、２４時間加熱処理後の引張強度を測定
し、第３表に示した。

実施例２および比較例 板厚１１１Ｉｌ、多孔率６０％の焼結法により製造した
ＳＯ５３０６多孔質金属板に、実施例１と同様の方法で
被膜処理した。

ただし、高温耐熱、耐蝕性を持たせるため、被膜の第１
コーテイングはオルソ珪酸ナトリウム（融点１０８０℃
）にて塗布し、次にＮａ２Ｏ・に２０・５ＳｉＯ２（融
点５４０℃）にて第２コーテイングした（本発明例２）
。

比較として、同様の多孔質金属板そのままで被膜処理し
ていないサンプルを用いた（比較例２）。

実施例１と同様の試験を行い、第３表に示した。

高温引張強度測定は、７００℃、２４時間処理後に行っ
て耐熱性を測定した。

この結果、上層部のコーテイング材は５４０℃で溶融し
、多孔質金属板表面をカバーする。すなわち第１コーチ
インク層とステンレスとの熱膨張係数の差によるクラッ
クは第２コーティング層の溶融層でカバーされ、比較例
２の７００℃での引張強度３５０　Ｋｇ／ｃｍ２に対し
、本発明例２は、４００にｇ／ＣＩＩ＋２を記録した。

実施例３および比較例 厚さ３　ｍｍ、多孔率４５％の焼結法により製造したア
ルミニウム多孔質材の表面および裏面に、融点９８０℃
のＮａ２Ｏ・３Ｓｉ０２（比重１．３　ｇ／ｃｃ）を吹
きつけ、その後炉内にて水分を除去しつつ珪酸および金
属酸化物の被膜を形成させた。その後２００℃の炉内で
、水分を除去しつつ珪酸および金属酸化物の被膜を形成
させた。この結果多孔率は４１％に減少したく本発明例
３）。

比較として、同様の多孔質金属板そのままで被膜処理し
ていないサンプルを用いたく比較例３）　。

実施例１と同様の試験を行って結果を第３人に示した。

さらに塩水噴霧試験後、処理していない比較例３の表面
にはアルミニウムとＮａＣｆ１との反応による灰色斑点
が散在しているが、被膜処理した本発明例３にはそれが
散在していなかった。

６００℃において空気中で高温度に２４時間加熱して取
り出した後の引張強さは、第３表に示す如く強度比が比
較例３の場合よりも本発明例３は高い値を示した。

実施例４ 厚さ３ｍａ＋、多孔率４５％の焼結法により製造したア
ルミニウム多孔板の表面および裏面に融点５４０℃を有
するＮａ２０４ＫｚＯ・−９ＳＩＯ２（比重１．２ｇ／
ｃｃ）を吹きつけ、本発明例４のサンプルを作製した。

比較として同様のアルミニウム多孔質板そのままで被膜
処理していないサンプルを用いた（比較例４）。

実施例１と同様な方法で塩水噴霧試験および空気中での
高温度による耐蝕試験を行い、結果を第３表に示した。

すなわち常温での塩水試験は被膜の種類によらず強度比
は一定であるが、珪酸ソーダおよび珪酸カリ混合液は融
点５４０℃でアルミニウム多孔質の表面にて再溶解する
ため、亀裂の発生がなく塩水噴霧試験後も引張強さへの
影響はほとんどないことがわかる。さらに６００℃に５
分間加熱された比較例４の高温引張試験材は０．３にｇ
／［ｌｌｌＸ１２であるのに対し本発明例４のそれは０
．８　Ｋｇ／ｍｍ２を維持した。

〈発明の効果〉 本発明の多孔質金属板は、表面にアルカリ−ケイ酸塩素
物質の層を有するので耐蝕性、耐熱性が高い。

特にアルミニウム短繊維を用いた本発明の多孔質金属板
は、ガスタービンあるいは自動車、オートバイ等のマフ
ラの消音および吸音材等として使用できる。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）少なくとも１方の表面に水溶性アルカリ−ケイ酸
   塩系物質の皮膜を形成してなることを特徴とする多孔質
   金属板。
2. （２）前記多孔質金属板がＡｌ短繊維で構成されている
   ことを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の多孔質
   金属板。
3. （３）前記多孔質金属板がステンレス短繊維で構成され
   ていることを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の
   多孔質金属板。
4. （４）前記アルカリは、アルカリ金属の酸化物、第３級
   アミン、第４級アミンからなる群から選らばれた１また
   は２以上の化合物である特許請求の範囲第１項ないし第
   ３項のいずれかに記載の多孔質金属板。