KR101212786B1 - 개방-다공성 금속폼 및 그의 제조방법 - Google Patents

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Abstract

개방-다공성 금속폼 및 그의 제조방법이 개시된다. 본 발명에 따른 개방-다공성 금속폼은 15 중량% 이상의 크롬 및 5 중량% 이상의 알루미늄이 함유된, 철 기반 합금으로 형성된다. 개방-다공성 금속폼은 제조시 크롬 및 알루미늄이 함유되지 않거나 분말 내에서 보다 적게 함유된, 철 또는 철 기반 합금으로 된 반제품으로서 그 표면 및 개방형 기공이 철-크롬-알루미늄 합금의 분말 및 유기 결합제로 균일하게 코팅된다. 환원 분위기에서 열처리시 소결이 실시된다. 이때, 확산에 의해 반제품과 분말 사이에 합금 원소들의 농도 보상이 이루어짐으로써, 철-크롬-알루미늄 합금으로 된 금속 발포체가 얻어지고, 상기 금속폼 내 크롬 및 알루미늄의 함량은 사용된 분말의 출발 합금에 함유된 것보다 적다.

Description

개방-다공성 금속폼 및 그의 제조방법{OPEN-POROUS METAL FOAM BODY AND A METHOD OF FABRICATING THE SAME}
본 발명은 금속폼에 관한 것으로, 보다 상세하게는 개방-다공성 금속폼에 관한 것이다.
금속폼은 낮은 중량 및 다공성(porosity)으로 인해 다양한 분야에 이용될 수 있다. 특히, 금속폼은 화학적 프로세스를 위해 촉매 활성되거나 환경공학등에서 사용될 수 있으며 여과를 위한 용도로 사용될 수 있다.
또한, 금속폼은 상대적으로 높은 온도 및 가혹한 주변환경에서 사용되는 경우가 빈번하다. 이러한 경우에, 금속폼은 700℃ 이상의 높은 온도, 특히 1000℃ 이상의 고온과 같이 대부분의 금속들 및 금속 합금들이 장시간 동안 안정적으로 존재하기 어려운 온도에서도 견딜 수 있어야 한다.
금속폼은 제조비용 측면에서 일반 내열성 금속 또는 내열성 금속 합금에 비해 고온용으로 적용하기에 유리하다.
한편, 금속폼은 다양한 방식으로 제조될 수 있다. 종래에는 각각의 금속을 이용하여 분말 형태로 제조되었던 생소지(green body)를 소결함으로써 비용이 보다 절감될 수 있다.
그러나 완성된 금속폼에 필요한 모든 특성이 소결 프로세스(sintering process)에 의해서만 충족될 수는 없다.
그래서 금속폼의 표면을 추후에 코팅하고 개질시키는 것이 공지되어 있다. 이는 통상 니켈로 형성된 금속폼에서 요구된다.
종래기술 중에 니켈 또는 철로 형성되고, 적어도 철 또는 니켈의 혼성 결정 또는 금속간 화합물상(intermetallic phase)으로 형성될 수 있는 또 다른 금속으로 코팅되는 개방-다공성 성형체가 개시되어 있다.
완성된 개방-다공성 성형체는 상이한 열적, 기계적 및 화학적 특성을 갖는 적어도 2개의 상으로 형성되었다.
또한, 종래기술 중에 철-크롬-알루미늄 합금으로 형성된 금속폼의사용이 개시된 바 있으며, 상기 금속폼 상에는 촉매 작용을 하는 금속 산화물 층이 형성된다. 그러나, 사용되는 합금에 대해서는 구체적으로 개시된 바가 없으며, 각각의 금속이 합금 내에 어떠한 비율로 함유되어 있는지 그리고 금속폼의 제조가 어떻게 수행되는지에 대해서도 여전히 미결로 남겨져 있었다.
또한, 특히 알루미늄의 비율이 상대적으로 더 높은 그러한 합금들은 소결될 수 없거나, 소결하기가 매우 어렵다.
본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위해 고안된 것으로 종래의 금속폼보다 개선된 재료적 특성들을 가지며, 특히 보다 높은 온도에서 사용될 수 있을 뿐만 아니라 산화에 안정적인 개방-다공성 금속폼을 제공하는 데 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 바람직한 일 실시예에 의한 개방-다공성 금속폼은 15 중량% 이상의 크롬 및 5 중량% 이상의 알루미늄을 함유한 철 기반 합금으로 형성된다.
상기 폼의 웨브(web) 요소는 기밀방식으로 형성되는 것을 특징으로 한다.
상기 철 기반 합금은 니켈을 포함하여 상기 니켈의 최대 함량은 구조물 내에 알파(α)-구조가 존재하도록 유지되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의한 개방-다공성 금속폼은 비표면적(specific surface)이 10mm2/mm3 내지 25mm2/mm3이고, 개방 기공을 향하는 웨브 요소의 표면들의 조도는 50㎛ 내지 200㎛인 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 개방-다공성 금속폼은 이트륨(Y), 하프늄(Hf), 망간(Mn), 실리콘(Si) 및 지르코늄(Zr) 중 선택된 적어도 하나의 합금원소를 0 중량% 초과 1 중량% 미만으로 함유하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 바람직한 다른 실시예에 의한 개방-다공성 금속폼의 제조방법은 크롬 및 알루미늄이 함유되지 않거나 철-크롬-알루미늄 합금의 분말내 양보다 적게 함유된, 철 또는 철 기반 합금으로 된 반제품을 제공하는 단계, 상기 철 또는 철 기반 합금으로 된 반제품의 표면 및 개방형 기공을 철-크롬-알루미늄 합금의 분말 및 유기 결합제로 균일하게 코팅하는 단계, 상기 코팅된 철 또는 철 기반 합금으로 된 반제품을 환원 분위기에서 300℃ 내지 600℃의 온도로 열처리하여 유기 성분들을 배출하는 단계, 상기 유기 성분들이 배출된 철 또는 철 기반 합금으로 된 반제품을900℃ 이상의 온도에서 소결하는 단계를 포함한다.
상기 반제품은 상기 철 또는 철 기반 합금이 전기도금 방식으로 유기 개방-다공성 폼 상에 증착된 폼이 사용되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 분말은 평균 입도가 20㎛ 내지 50㎛인 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 소결시 확산에 의해 상기 반제품과 상기 분말 사이에 합금 원소들의 농도 보상이 이루어짐으로써 철-크롬-알루미늄 합금으로 된 금속 폼이 형성되며, 상기 금속폼내 크롬 및 알루미늄의 함량은 사용된 상기 분말의 출발합금에 함유된 것보다 적은 것을 특징으로 한다.
상기 소결은 5K/min의 가열속도로 1300℃까지 가열되며, 상기 온도는 적어도 30분간 지속되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 개방-다공성 금속폼은 단일상(single-phase) 재료로 형성되므로 균일한 열적, 기계적 및 화학적 특성을 가질 뿐만 아니라 우수한 가단성 및 낮은 취성을 갖는다.
또한, 공기 중 예비 산화에 의해 보호성 산화 알루미늄 층을 형성함으로써 내 노후화성을 증진시킬 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 금속폼의 웨브(web) 요소 표면의 확대된 횡단면도이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성요소를 지칭한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 개방-다공성 금속폼에 대하여 설명하기로 한다. 참고로 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
본 발명의 바람직한 실시예에 의한 개방-다공성 금속폼은 15 중량% 이상의 크롬 및 5 중량% 이상의 알루미늄이 함유된, 철 기반 합금으로 형성된다.
상기 크롬(Cr)은 철 기반 합금내에 함유됨으로써 여러 분위기에서의 내식성과 고온 내산화성을 부여할 수 있다.
또한, 알루미늄(Al)도 철 기반 합금내에 함유됨으로써 고온에 노출되는 환경에서 알루미늄의 산화물등을 철 기반 합금의 표면에 형성할 수 있다.
상기 철 기반 합금에는 20 중량% 이상의 크롬 및 6 중량% 이상의 알루미늄이 함유되는 것이 고온 내산화성을 위해 보다 바람직하다.
상기 크롬 및 알루미늄이 함유된 철 기반의 합금은 Fecralloy가 사용될 수 있다.
상기 금속폼의 제조시, 개방-다공성 금속폼이 철 또는 철 기반 합금으로 된 반제품으로서 사용될 수 있다. 상기 합금은 크롬과 알루미늄을 함유하지 않거나 적어도 크롬 및 알루미늄의 함량은 또 다른 제조방법에서 사용되는 분말에 함유된 것에 비해 더 적을 수 있다.
상기 반제품의 표면 및 개방형 기공은 철-크롬-알루미늄 합금의 분말 및 유기 결합제로 형성된 현탁액으로 균일하게 코팅된다.
상기 현탁액으로 코팅된 상기 반제품을 건조 후, 환원 분위기에서 열처리시, 300℃ 내지 600℃의 온도에서 먼저 유기 성분들이 배출된다.
이후에, 900℃ 이상의 온도에서 소결공정이 실시된다. 이 경우, 소결시 확산에 의해 상기 반제품과 상기 분말 사이에 합금 원소들의 농도 보상이 이루어짐으로써, 철-크롬-알루미늄 합금으로 된 금속폼이 형성되고, 상기 금속폼 내 크롬 및 알루미늄의 함량은 사용된 분말의 출발 합금에 함유된 것보다 적다.
상기 분말 상태의 합금 및 그의 부피는, 상기 반제품의 재료 부피 및 철 기반 합금의 경우 그의 합금 조성의 고려하에, 완성된 금속폼 재료 내에 원하는 함량의 합금 원소들이 함유되도록 선택될 수 있다.
분말의 출발 합금으로부터 출발하여, 소결시 합금 원소들의 확산에 의해 "희석"이 실시되고, 그 결과 각각의 함량이 분말 합금의 경우보다 더 적다.
반제품의 재료 내에는 철 외에 니켈도 함유될 수 있다. 이 경우, 철 기반 합금내 니켈의 최대 함량은 구조물 내에 알파(α)-구조가 존재하도록 선택되어야 한다. 그러나 감마(γ)-구조에 대해서는 더 적은 함량이 허용된다.
그 결과, 통상 니켈의 최대 함량은 5 중량%이 될 수 있다.
상기 구조물 내에 존재하는 알파(α)-구조는 소결공정에 이후에 산화 분위기에서 실시되는 열처리시 보호 산화물층의 형성을 위해 특히 알루미늄과 같은 원소들의 확산시 매우 바람직하게 작용한다.
상기와 같이, 확산이 개선됨으로써 소결시 반제품 재료와 분말 합금 사이에서의 농도 보상이 간소화 및 가속화된다.
폼의 모든 웨브(web) 요소가 기밀 방식으로 형성되는 것도 바람직하다. 이는 철 또는 철 기반 합금이 전기도금 방식으로 유기 개방-다공성 발포체 상에 증착된 폼이 반제품으로서 사용됨으로써 달성될 수 있다.
본 발명에 따른 금속 발포체는, 비표면적(specific surface)이 10mm2/mm3 내지 25mm2/mm3이고, 개방 기공을 향하는 웨브 요소의 표면들의 조도가 50㎛ 내지 200㎛의 범위를 가질 수 있다.
본 발명에 따른 금속폼을 형성하는 완성된 재료에는 0 중량% 초과1 중량% 미만의 함량을 가진 다른 합금 원소들도 함유될 수 있다. 그러한 원소는 이트륨(Y), 하프늄(Hf), 망간(Mn), 실리콘(Si) 및 지르코늄(Zr) 중 선택된 적어도 하나일 수 있다.
본 발명의 바람직한 다른 실시예에 의한 개방-다공성 금속폼의 제조방법은 크롬 및 알루미늄이 함유되지 않거나 철-크롬-알루미늄 합금의 분말내의 양보다 적게 함유된, 철 또는 철 기반 합금으로 된 반제품을 제공하는 단계, 상기 철 또는 철 기반 합금으로 된 반제품의 표면 및 개방형 기공을 철-크롬-알루미늄 합금의 분말 및 유기 결합제로 균일하게 코팅하는 단계, 상기 코팅된 철 또는 철 기반 합금으로 된 반제품을 환원 분위기에서 300℃ 내지 600℃의 온도로 열처리하여 유기 성분들을 배출하는 단계, 및 상기 유기 성분들이 배출된 철 또는 철 기반 합금으로 된 반제품을900℃ 이상의 온도에서 소결하는 단계를 포함한다.
본 발명의 경우, 개방-다공성 금속폼의 제조시 그리고 반제품의 표면을 코팅하기 위한 현탁액의 조제를 위해, 평균 입도가 20㎛ 내지 50㎛인 분말이 사용될 수 있다.
또한, 상기 금속폼의 제조를 위한 소결시 5K/min의 가열 속도로 1300℃의 최대 온도까지 가열될 수 있고, 상기 최대 온도는 적어도 30분간, 바람직하게는 60분간 지속될 수 있다.
본 발명에서 소결시 단시간 내에 달성될 수 있는 확산에 의해 반제품의 재료에 함유된 금속 원소들과 분말 합금 내에 함유된 금속 원소들 사이에 달성될 수 있는 농도 보상이 매우 바람직하게 작용한다.
그럼으로써 소결이 가속화되고 필요시간이 단축될 수 있다. 합금 원소들의 농도 보상은 오직 확산에 의해서만 이루어진다.
완성된 금속폼의 금속 합금은 전체 부피에 걸쳐 균일하고, 고온산화에 대해 내성을 갖는다.
지지 구조물을 형성하는 기밀성 웨브(web) 요소는 증가된 기계적 강도를 갖는다. 전술한 분말이 함유된 현탁액이 제공된 표면에는 분말 입자 형상에 상응하는 거친 표면이 나타난다. 그로 인해 금속폼의 비표면적이 증가할 수 있고, 여러 분야에 응용을 위한 유동 운동 특성들이 개선될 수 있다.
또한, 상기 금속폼의 웨브 요소의 기밀성에 의해, 오직 소결에 의해서만 제조됨으로써 잔여 기공성이 회피될 수 없는 금속폼에 비해 내식성이 개선될 수 있다.
본 발명에 따른 금속폼은 단일상(single-phase) 재료로 형성되므로, 균일한 열적, 기계적 및 화학적 특성을 가질 뿐만 아니라, 우수한 가단성 및 낮은 취성을 갖는다.
또한, 공기중 예비산화에 의해, 내노후화성을 증가시킬 수 있는 보호성 산화 알루미늄 층이 형성될 수 있다.
하기에서는 실시예를 참고로 본 발명을 보다 상세히 설명한다.
<실시예>
개방-다공성 금속폼 제조시, 먼저 폴리우레탄으로 된 유기폼 상에 전기 도금법으로 5%의 니켈이 함유된 철-기반 합금으로 형성된 반제품을 사용하였다.
기공률은 94%였다. 가로(L)*세로(B)*두께(T)의 치수는 300mm * 200mm * 1.5mm이었다.
금속폼 제조를 위해 35 중량%의 크롬 및 9.5 중량%의 알루미늄을 함유한 철-크롬-알루미늄 합금의 금속 분말 50g을 사용하였다. 추가적으로 1% 폴리비닐피롤리돈 수용액 50ml를 조제하였다.
이 수용액을 금속폼으로서 제공된 반제품에 분무한 다음, 흡수성 받침대에 대해 압착하여 기공들로부터 과잉 유기 결합제를 제거하였다.
그 결과, 반제품의 개방-다공성 구조물의 웨브 요소 표면들만 습윤되고 기공들은 채워지지 않았다.
이어서, 상기와 같이 처리한 반제품을 진동장치 내에 고정하고 그 표면에 금속 분말을 뿌렸다. 진동에 의해 금속분말이 다공성 망 내 및 웨브 요소 표면들에 균일하게 분포될 수 있었고, 그 결과 웨브 요소 표면 전체가 분말 입자들로 완전히 덮이면서도 개방-다공성은 유지될 수 있었다.
상기와 같이 전처리된 반제품을 수소 분위기에서 열처리하였다. 이경우, 5K/min의 가열 속도로 온도를 증가시켰다. 그 결과 300℃ 내지 600℃의 온도 범위에서 유기 성분들이 배출될 수 있었다.
소결공정을 위한 소결온도는 900℃의 온도로 세팅하였다. 이 온도를 최대 1300℃로 높이고, 60분간 유지하였다.
이때, 사용된 분말의 합금 원소들을, 원소 농도의 완전한 보상이 달성될 때까지 반제품의 재료 내로, 즉 반제품의 웨브 요소 내로 확산시켰다.
상기와 같이 완성된 개방-다공성 금속폼은 철 외에도 22 중량%의 크롬, 6 중량%의 알루미늄 및 3 중량% 미만의 니켈을 함유한 철-크롬-알루미늄 합금으로 형성되었다.
산소 함량은 0.2 중량% 미만으로 매우 미미하였고, 수소 함량도 역시 0.05 중량%로 매우 낮았다. 상기 금속폼은 여전히 91%의 기공률을 보유하였으며 웨브 요소들은 기밀성을 가졌다.
상기 금속폼은 공기중 1100℃ 이하의 온도에서 내산화성을 가졌다.
수소 함량이 매우 낮기 때문에, 방해가 되는 카바이드의 형성도 발생하지 않았다.
도 1은 상기와 같이 제조된 금속폼의 웨브 요소의 표면 횡단면도가 도시된 도면이다. 상기 도 1을 통해, 이전에는 본 발명에 따른 제조 프로세스에 의해 변동되지 않았던 웨브 요소의 공동쪽 표면이 매끄럽고, 매우 낮은 표면 조도를 가짐을 확인할 수 있었다.
이에 반해, 웨브 요소의 외측 표면은 그곳에 소결된 분말 입자로 인해 훨씬 더 거칠었다. 인접하는 입자들 사이의 리세스들(recesses)은 50㎛ 내지 200㎛의 깊이를 가졌다. 이때, 재료 밀도는 전체 웨브 요소 부피에 걸쳐서 동일 및 균일하였다.
본 발명은 개선된 열적, 기계적 및 화학적 특성을 갖는 개방-다공성 금속폼을 제공할 수 있으며 특히, 보다 높은 온도에서 사용될 수 있으면서 산화에 안정적인 개방-다공성 금속 발포체를 제공할 수 있다.
이상 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.
그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변경된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

Claims (15)

15 중량% 이상의 크롬 및 5 중량% 이상의 알루미늄을 함유한 철 기반 합금으로 형성된 개방-다공성 금속폼.
제1항에 있어서,
폼의 웨브(web) 요소는 기밀방식으로 형성되는 것을 특징으로 하는 개방-다공성 금속폼.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 철 기반 합금은 니켈을 포함하며 상기 니켈의 최대 함량은 구조물 내에 알파(α)-구조가 존재하도록 유지되는 것을 특징으로 하는 개방-다공성 금속폼.
제1항 또는 제2항에 있어서,
비표면적(specific surface)이 10mm2/mm3 내지 25mm2/mm3이고, 개방 기공을 향하는 웨브 요소의 표면들의 조도는 50㎛ 내지 200㎛인 것을 특징으로 하는 개방-다공성 금속폼.
제3항에 있어서,
비표면적(specific surface)이 10mm2/mm3 내지 25mm2/mm3이고, 개방 기공을 향하는 웨브 요소의 표면들의 조도는 50㎛ 내지 200㎛인 것을 특징으로 하는 개방-다공성 금속폼.
제1항 또는 제2항에 있어서,
이트륨(Y), 하프늄(Hf), 망간(Mn), 실리콘(Si), 및 지르코늄(Zr) 중 선택된 적어도 하나의 합금원소를 0 중량% 초과 1 중량% 미만으로 함유하는 것을 특징으로 하는 개방-다공성 금속폼.
제5항에 있어서,
이트륨(Y), 하프늄(Hf), 망간(Mn), 실리콘(Si), 및 지르코늄(Zr) 중 선택된 적어도 하나의 합금원소를 0 중량% 초과 1 중량% 미만으로 함유하는 것을 특징으로 하는 개방-다공성 금속폼.
제3항에 있어서,
이트륨(Y), 하프늄(Hf), 망간(Mn), 실리콘(Si), 및 지르코늄(Zr) 중 선택된 적어도 하나의 합금원소를 0 중량% 초과 1 중량% 미만으로 함유하는 것을 특징으로 하는 개방-다공성 금속폼.
제4항에 있어서,
이트륨(Y), 하프늄(Hf), 망간(Mn), 실리콘(Si), 및 지르코늄(Zr) 중 선택된 적어도 하나의 합금원소를 0 중량% 초과 1 중량% 미만으로 함유하는 것을 특징으로 하는 개방-다공성 금속폼.
크롬 및 알루미늄이 함유되지 않거나 철-크롬-알루미늄 합금의 분말내의 양보다 적게 함유된, 철 또는 철 기반 합금으로 된 반제품을 제공하는 단계;
상기 철 또는 철 기반 합금으로 된 반제품의 표면 및 개방형 기공을 철-크롬-알루미늄 합금의 분말 및 유기 결합제로 균일하게 코팅하는 단계;
상기 코팅된 철 또는 철 기반 합금으로 된 반제품을 환원 분위기에서 300℃ 내지 600℃의 온도로 열처리하여 유기 성분들을 배출하는 단계; 및
상기 유기 성분들이 배출된 철 또는 철 기반 합금으로 된 반제품을900℃ 이상의 온도에서 소결하는 단계를 포함하는 개방-다공성 금속폼의 제조방법.
제10항에 있어서,
상기 반제품은 상기 철 또는 철 기반 합금이 전기도금 방식으로 유기 개방-다공성 폼 상에 증착된 폼이 사용되는 것을 특징으로 하는 개방-다공성 금속폼의 제조방법.
제10항 또는 제11항에 있어서,
상기 분말은 평균 입도가 20㎛ 내지 50㎛인 것을 특징으로 하는 개방-다공성 금속폼의 제조방법.
제10항에 있어서,
상기 소결시 확산에 의해 상기 반제품과 상기 분말 사이에 합금 원소들의 농도 보상이 이루어짐으로써 철-크롬-알루미늄 합금으로 된 금속 폼이 형성되며, 상기 금속폼내 크롬 및 알루미늄의 함량은 사용된 상기 분말의 출발 합금에 함유된 것보다 적은 것을 특징으로 하는 개방-다공성 금속폼의 제조방법.
제10항, 제11항 및 제13항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 소결은 5K/min의 가열속도로 1300℃까지 가열되며, 상기 온도는 적어도 30분간 지속되는 것을 특징으로 하는 개방-다공성 금속폼의 제조방법.
제13항에 있어서,
상기 소결은 5K/min의 가열속도로 1300℃까지 가열되며, 상기 온도는 적어도 30분간 지속되는 것을 특징으로 하는 개방-다공성 금속폼의 제조방법.
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JP2011172088A JP2012036503A (ja) 2010-08-10 2011-08-05 開放−多孔性金属フォーム及びその製造方法
CN2011102357448A CN102409237A (zh) 2010-08-10 2011-08-10 开放多孔泡沫金属及其制造方法
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Families Citing this family (28)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102796911B (zh) * 2012-08-10 2013-09-25 黑龙江科技学院 一种多孔泡沫铁镍金属抑爆材料及其应用
RU2493934C1 (ru) * 2012-08-13 2013-09-27 Закрытое акционерное общество "ЭКАТ" Способ получения жаростойкого высокопористого проницаемого сплава
DE102014209216B4 (de) * 2014-05-15 2018-08-23 Glatt Gmbh Katalytisch wirksames poröses Element und Verfahren zu seiner Herstellung
WO2016060379A1 (ko) * 2014-10-17 2016-04-21 주식회사 알란텀 금속 폼과 분말의 복합 적층 구조체
CN104726775B (zh) * 2015-03-05 2016-09-28 中南大学 一种铁铬铝基多孔合金材料及制备方法
CN104630635B (zh) * 2015-03-05 2016-08-24 北京绿洁美科技有限公司 一种铁铬铝基多孔金属材料及其制备方法
KR101689387B1 (ko) 2015-03-10 2016-12-23 주식회사 셀모티브 표면에 메탈폼층을 구비한 금속 기재 제조방법 및 이에 의해 제조된 금속 기재
CN104959612B (zh) * 2015-05-26 2017-10-27 成都易态科技有限公司 多孔过滤薄膜及多孔过滤薄膜的制备方法
EP3260194A1 (en) 2016-06-20 2017-12-27 Air Products and Chemicals, Inc. Steam-hydrocarbon reforming reactor
US9943818B2 (en) 2016-06-20 2018-04-17 Air Products And Chemicals, Inc. Steam-hydrocarbon reforming reactor
US10015586B2 (en) * 2016-07-20 2018-07-03 AAC Technologies Pte. Ltd. Speaker box and method for manufacturing same
EA201991038A1 (ru) 2016-10-27 2019-09-30 Шелл Интернэшнл Рисерч Маатсхаппий Б.В. Тело катализатора фишера-тропша
US10745625B2 (en) 2016-10-27 2020-08-18 Shell Oil Company Process for producing hydrocarbons
KR102166464B1 (ko) * 2016-11-30 2020-10-16 주식회사 엘지화학 금속폼의 제조 방법
DE102017216566A1 (de) 2017-09-19 2019-03-21 Alantum Europe Gmbh Verfahren zur Herstellung eines offenporösen Formkörpers mit modifizierter Oberfläche, der mit einem Metall gebildet ist und einen mit dem Verfahren hergestellten Formkörper
CN107723519B (zh) * 2017-10-20 2019-12-24 湘潭大学 抗高温氯化腐蚀的Ni-Cr-Si多孔材料及其制备方法
CN108456795B (zh) * 2018-04-02 2019-07-05 无锡荣峻环保科技有限公司 一种有效提高比表面积的泡沫金属制备方法
EP3597295A1 (en) * 2018-07-20 2020-01-22 Alantum Europe GmbH Catalyst material and method of manufacturing the same
KR102097077B1 (ko) * 2019-05-07 2020-04-03 국방과학연구소 금속 합금 폼을 포함하는 리튬 음극, 이를 포함하는 열전지 및 그 제조 방법
US11784299B2 (en) 2019-05-07 2023-10-10 Agency For Defense Development Anode for thermal battery, apparatus for manufacturing the anode for thermal battery, and method of manufacturing the anode for thermal battery
US20220395816A1 (en) * 2019-09-25 2022-12-15 Evonik Operations Gmbh Metal foam supported catalyst and method for the production thereof
EP3797901B1 (de) * 2019-09-25 2021-09-08 Evonik Operations GmbH Metallschaumkörper und verfahren zu seiner herstellung
CN111074164B (zh) * 2019-12-23 2020-11-13 天津斯巴克斯机电有限公司 一种Fe基防爆、高散热材料及其制备方法
CN111230120B (zh) * 2020-03-14 2022-03-29 中北大学 一种用于slm成形的复合金属发泡粉体材料及其制备方法
CN112266192B (zh) * 2020-10-22 2023-04-18 中交一公局重庆万州高速公路有限公司 合金塑料、混凝土及其制备方法和应用
CN112908570A (zh) * 2021-01-22 2021-06-04 和骋新材料科技(上海)有限公司 一种漆包机专用催化块
CN113305288B (zh) * 2021-05-28 2023-07-25 江苏智林空间装备科技有限公司 军用柴油车尾气净化装置用铁铬铝铜镍合金及其制备方法
CN114951609B (zh) * 2022-04-13 2024-04-19 佛山市陶本科技有限公司 具有均匀闭孔的泡沫铝板及其制备方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003526693A (ja) 1997-10-21 2003-09-09 ヘガネス・コーポレーシヨン 結合剤／潤滑剤を含有する改良された冶金用組成物及びその製造方法
KR100734675B1 (ko) 2003-04-07 2007-07-02 씨브이알디 인코 리미티드 개방-다공성 성형체, 이들의 제조 방법 및 용도
KR100831827B1 (ko) 2004-03-19 2008-05-28 베일 인코 리미티드 개방-다공성 구조를 가지는 금속 발포체 및 이의 제조 방법

Family Cites Families (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3961098A (en) * 1973-04-23 1976-06-01 General Electric Company Coated article and method and material of coating
JPS5184712A (ja) * 1975-01-22 1976-07-24 Sumitomo Electric Industries Kinzokutakotainoseizohoho
US4155755A (en) * 1977-09-21 1979-05-22 Union Carbide Corporation Oxidation resistant porous abradable seal member for high temperature service
JP2980301B2 (ja) * 1992-08-18 1999-11-22 松下電工株式会社 フェライト合金焼結体の製造方法
JPH06340943A (ja) * 1993-06-01 1994-12-13 Daido Steel Co Ltd 耐酸化性フィルタ用合金粉末
JP3567488B2 (ja) * 1994-06-28 2004-09-22 住友電気工業株式会社 高耐食性金属多孔体の製造方法
JPH08225866A (ja) * 1995-02-22 1996-09-03 Sumitomo Electric Ind Ltd 三次元網状構造金属多孔体およびその製造方法
JP4207218B2 (ja) * 1999-06-29 2009-01-14 住友電気工業株式会社 金属多孔体とその製造方法及びそれを用いた金属複合材
DE10150948C1 (de) * 2001-10-11 2003-05-28 Fraunhofer Ges Forschung Verfahren zur Herstellung gesinterter poröser Körper
DE10346281B4 (de) * 2003-09-30 2006-06-22 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Verfahren zur Herstellung von Bauteilen mit einer Nickel-Basislegierung sowie damit hergestellte Bauteile
CA2457609A1 (en) * 2004-02-13 2005-08-13 Alberta Research Council Inc. Heating solid oxide fuel cell stack
DE102004014076B3 (de) * 2004-03-19 2005-12-22 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Metallschaumkörper mit offenporiger Struktur sowie Verfahren zu seiner Herstellung
DE102005010248B4 (de) 2005-02-28 2006-10-26 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Verfahren zur Herstellung eines offenporigen Metallschaumkörpers, ein so hergestellter Metallschaumkörper sowie seine Verwendungen
AT8975U1 (de) * 2006-02-27 2007-03-15 Plansee Se Poröser körper
US7806997B2 (en) * 2006-09-05 2010-10-05 California Institute Of Technology Amorphous Fe and Co based metallic foams and methods of producing the same
WO2008062925A1 (en) * 2006-11-21 2008-05-29 Hak Sik Joo Method for manufacturing open cell microporous metal

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003526693A (ja) 1997-10-21 2003-09-09 ヘガネス・コーポレーシヨン 結合剤／潤滑剤を含有する改良された冶金用組成物及びその製造方法
KR100734675B1 (ko) 2003-04-07 2007-07-02 씨브이알디 인코 리미티드 개방-다공성 성형체, 이들의 제조 방법 및 용도
KR100831827B1 (ko) 2004-03-19 2008-05-28 베일 인코 리미티드 개방-다공성 구조를 가지는 금속 발포체 및 이의 제조 방법

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US9346240B2 (en) 2016-05-24
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