KR102498753B1 - 액체 욕조 내에서 금속을 발포하는 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 적어도 하나의 제1 금속의 함량에 대하여 적어도 대략 80wt%의 함량으로 주요 구성성분 Mg, AI, Pb, Au, Zn, Ti 또는 Fe을 포함하는 적어도 하나의 제1 금속의 금속 발포체를 제조하는 방법에 관한 것으로, 상기 방법은 다음 단계들을 포함한다: (I) 적어도 하나의 제1 금속 및 적어도 하나의 발포제를 포함하는 발포성 혼합물을 포함하는 반제품을 제공하는 단계; (II) 액체를 포함하는 가열가능한 욕조 내에 반제품을 침지시키는 단계, 및 (III) 상기 욕조 내에서 상기 반제품을 가열하여 적어도 하나의 발포제로부터 기체를 제거하여 발포성 혼합물을 발포하여 금속 발포체를 형성시키는 단계. 본 발명은 금속 발포체, 상기 방법으로 얻어질 수 있는 복합재료 물질, 및 상기 금속 발포체 및/또는 복합재료 물질을 포함하는 구성 부품에 관한 것이다.

Description

액체 욕조 내에서 금속을 발포하는 방법{METHOD FOR FOAMING METAL IN A LIQUID BATH}
본 발명은, 적어도 하나의 제1 금속의 함량에 대하여 적어도 대략 80wt%의 함량으로 주요 구성 성분 Mg, Al, Pb, Au, Zn, Ti 또는 Fe을 포함하는 적어도 하나의 제1 금속의 금속 발포체를 제조하는 방법에 관한 것으로, 상기 방법은 다음 단계들을 포함한다: (I) 적어도 하나의 제1 금속 및 적어도 하나의 발포제를 포함하는 발포성 혼합물을 포함하는 반제품을 제공하는 단계, (II) 액체를 포함하는 가열가능한 욕조 내에서 반제품을 침지시키는 단계, 및 (III) 상기 욕조 내에서 반제품을 가열하여 적어도 하나의 발포체로부터 기체를 제거하여 발포성 혼합물을 발포시켜 금속 발포체를 형성하는 단계. 본 발명은 또한 금속 발포체, 상기 방법으로 얻어질 수 있는 복합재료 물질, 및 상기 금속 발포체 및/또는 복합재료 물질을 포함하는 구성 부품에 관한 것이다.
금속 발포체 및 금속 발포체를 포함하는 복합재료 물질, 예를 들어 금속 발포체 샌드위치는 수년 동안 알려져왔다. 만약 복합재료가 단일-물질 시스템이라면, 다시 말하면 만약 특정 금속 및 이의 합금, 특히 알루미늄 및 이의 합금이 사용되고, 상기 코어 및 코어층 사이의 연결이 야금 연결로 제조된다면 특히 흥미롭다. 이러한 타입의 금속 발포체 및 복합재료 물질 및 이로부터 제조된 구성 부품을 제조하는 대응하는 방법이 다양한 공보로부터 알려져 있다. DE 44 26 627 C2는 하나 이상의 금속 분말을 하나 이상의 발포제 분말과 혼합하고, 얻어진 분말 혼합물을 축상 핫 프레싱(axial hot pressing), 핫 히드로스태틱 프레싱(hot hydrostatic pressing) 또는 롤링(rolling)으로 압축하고, 이어 연속 동작으로 롤-클래딩(roll-cladding)으로 사전 표면-처리된 금속 시트와 조합하여 복합재료 물질을 형성하는 방법을 설명하고 있다. 얻어진 반제품이 형상화된 후, 예를 들어 프레싱, 딥드로잉 또는 블렌딩으로 형상화된 후, 최종 단계에서, 금속 분말의 고상/액상 범위의 온도이지만 커버층의 용융점 이하의 온도까지 가열된다. 발포제 분말이 이의 기체 분리가 이 온도의 범위에서 동시에 일어나도록 선택되므로 방울들이 점성 코어층 내에 형성되고 이어서 대응하는 용적이 증가된다. 복합재료의 연속된 냉각은 발포된 코어층을 안정화시킨다.
DE 44 26 627 C2으로부터 알려진 방법을 변형한 예에서, 분말 펠렛은 이미 폐쇄된 기공이 형성되어 있고, EP 1 000 690 A2는 초기에 개방 기공이 형성되고 이어서 롤-클래딩 동안 커버층으로 폐쇄된 기공이 되는 분말 펠렛을 기초로 한 이런 타입의 복합재료 물질의 제조를 설명하고 있다. 원래의 개방-기공 성질은, 발포제 분말의 임의 기체 분리가 저장 동안 펠렛의 형상을 변화시키는 것을 방지하여 커버층을 포함하는 복합재료의 연속적인 제조에 문제가 생기는 것을 방지하고자 한 것이다. 게다가, 개방 기공 성질은, 복합재료의 제조 동안, 펠렛 저장 동안 형성하는 산화물층의 파괴를 용이하게 하고자 한 것이다.
DE 41 24 591 C1는 발포된 복합재료 물질을 제조하는 방법을 설명하고 있으며, 분말 혼합물은 중공 금속 프로파일 내에 충진되고 연속해서 함께 롤링된다. 얻어진 반제품의 형상화 및 연속된 발포체 공정은 DE 44 26 627 C2에 설명된 것과 동일한 방법으로 일어난다.
EP 0 997 215 A2은 고체 금속 커버층 및 폐쇄된-기공, 금속 코어로 이루어진 금속 복합재료 물질을 제조하는 방법을 설명하고 있고, 상기 방법은, 코어층의 제조 및 커버층에 연결하는 단계를 조합한 것으로, 분말 혼합물을 2개 커버층들 사이의 롤 갭 내로 도입하고 이들 사이를 압축하는 한 개 단계인 것이다. 이것은 또한 보호 기체 대기에 분말을 공급하여 커버층과 분말 혼합물 사이에 필요한 연결에 부정적 영향을 줄 수 있는 산화물 형성을 억제할 것을 제안한다.
추가 방법에서, 이러한 복합재료 물질을 제조하는 것에 대하여 DE 197 53 658 A1로부터 알려진 것은, 한편으로는 코어 및 커버층 사이에서 복합재료 제조의 가공 단계, 및 다른 한편으로는 발포가 조합되는 방법으로서, 코어가 몰드 내에 위치한 커버층들 사이에 분말 펠렛의 형태로 도입되고 발포 공정의 방법으로 커버층에 연결된다. 코어의 발포 동안 적용된 압축력의 결과, 커버층은 이들을 포함하는 몰드에 대응하는 변형을 동시에 받는다.
US 5 972 521 A는 복합재료 물질 블랭크(blank)를 제조하는 방법을 개시하고, 이 방법에서 공기 및 습기가 진공화로 분말로부터 제거된다. 연속적으로, 특히 분말이 압축되고 커버층에 연결되기 전에 배출된 공기는 승압하에서 코어 물질에 대해 불활성인 기체로 교체된다. EP 1 423 222는 복합재료층 및 금속 분말로부터 복합재료를 제조하는 방법을 개시하고, 이 방법에서 전체 제조가 진공하에서 일어난다. 특히 분말 벌크의 압축 및 이어지는 롤링은 진공하에서 일어나야만 한다.
EP 1 423 222를 제외하고는 당해 기술 분야에 알려진 이들 모든 방법에 대해 일반적인 것은 발포될 코어층의 제조는 그 결과, 다짐(compaction) 동안 금속 분말 입자들 사이에 포함되고 다짐 준위의 함수로서 압축되는 공기 또는 보호 기체가 나온다. 발포 공정 동안 온도가 증가하는 동안에서 올라가는 얻어진 기체 압력은, 금속 분말 물질의 고상/액상 범위에 대응하는 온도에 도달하기 전에 조차 가열 동안 기공의 형성을 유도한다. 금속 분말의 고상/액상 범위에서 발포제 분말로부터 기체 발생의 결과 일어나는, 이들 방법으로 찾아진 폐쇄된, 구형 기공과 대조적으로, 이들은 크랙의 형태로 상기 연결된 개방되고 비규칙적으로 형상화된 기공들이다. US 5 564 064 A1는, 예를 들어, 분말 물질의 용융 온도 이하에서 포함된 기체의 팽창을 통해 이 타입의 개방-기공 성질을 선택적으로 찾는 방법을 개시하고 있는 반면에, 상기 언급되 방법에서 이런 타입의 기공 형성은 바람직하지 못하며, 이는 단지 찾아진 폐쇄된 구형 기공만이 가능한 온전하게, 기공들을 포함하는 셀벽을 통해 최적 하중 이송이 가능하게 하여,코어 발포체의 강도 및 이에 '따라서 복합재료 물질의 강도에 크게 기여하기 때문이다.
DE 102 15 086 A1는 반제품을 다지고 사전 압축하는 것으로 발포성 금속 몸체를 제조하는 방법을 개시한다. 기체-제거 발포제는 금속-함유 발포 주요 물질 및 적어도 하나의 금속의 혼합물의 수화로 반제품의 다짐 및 사전-압축 후에만 형성된다. 기공성 금속 몸체는 발포제의 분해 온도 이상의 온도까지 얻어진 발포성 금속 몸체를 가열하는 것으로 형성되며, 이의 중간 냉각없이 발포성 금속 몸체의 제조 후에 바로 일어나는 것이 바람직하다.
BR 10 2012 023361 A2는 폐쇄된-기공 금속 발포체의 제조를 개시하고, 여기서 Al, Zn, Mg, Ti, Fe, Cu 및 Ni로 이루어진 군으로부터 선택된 금속, 및 다른 것들 중에서 TiH2, CaCO3, K2CO3, MgH2, ZrH2, CaH2, SrH2 및 HfH2로 이루어진 군으로부터 선택된 발포제를 포함하는 반제품은 780℃까지 사전 가열된 저항로(resistance furnace) 내에서 발포된다. WO 2007/014559 A1는 분말 야금으로 금속 발포체를 제조하는 방법을 개시하고, 여기서 프레싱된 반제품이 사용되고, 이는 압력-밀봉 방법으로 밀봉될 수 있는 챔버 내에서 분말된 금속 물질의 용융점 또는 고상 온도까지 가열되고, 이 온도 도달 후에 챔버 내 압력은 초기 압력에서 반제품이 발포되도록 최종 압력까지 감압된다.
DE 199 33 870 C1은 발포성 펠렛을 사용하는 금속 복합재료 물질 몸체를 제조하는 방법을 제안하고, 여기서 상기 펠렛 또는 반제품은 적어도 하나의 금속 분말 및 적어도 하나의 기체 제거 발포제 분말의 혼합물을 압축하는 것으로 제조된다. 상기 펠렛은 발포 몰드에서 외장(armoring)과 함께 열적으로 처리되어 이후 발포된다.
US 6 391 250에서, 발포성 반제품은, 분말 야금 제조 방법에 의해 얻어지고 적어도 하나의 기능성 구조 소자를 포함하는 발포성 반제품은 가열하면서 중공 몰드 내에서 발포된다. US 2004/0081571 A1는 발포성 금속 칩을 제조하는 방법에 관한 것으로, 금속 합금 분말과 발포제 분말의 혼합물 또는 발포제를 포함하고, 발포제의 분해 온도보다 높은 온도까지 가열되어 발포된다. EP 0 945 197 A1는 플레이트된 롤링 잉곳 포맷으로부터 제조된 복합재료 금속 시트 또는 밴드는 발포제 함유 알루미늄 합금으로부터 형상화되고, 이어서 압력 및 온도를 증가시키면서 발포제의 점화 온도까지 발포되는 방법을 개시한다.
DE 199 08 867 A1는 복합재료 몸체를 제조하는 방법을 개시하며, 여기서 외부 물질층이 기판 몸체의 연결면들 위에서 용융하하고 물질 야금에 의해 제1 몸체부의 인접 물질층들에 연결되도록 제1 몸체부에 열을 공급하면서, 금속 발포체 물질이 분말 야금으로 발포된다.
당해 기술 분야에서 알려진 발포 방법은 발포를 위하여 관련 전구체 물질(반제품)을 가열할 것을 제안한다. 이 목적을 위하여, 일부 경우에 저항로와 같은 특정 열원이 제안되었지만, 상기 열원으로부터 반제품까지 정확한 타입의 열 전달과 관련하여 언급바가 없거나, 또는 열 전달이 열원 및 반제품 사이에 공기-충진된 갭을 통해 실질적으로 배타적으로 간접적으로 일어나고, 한편 열원 및 반제품 사이에 직접적인 접촉없이, 그러나 오히려 방사선 조사로 열전달이 일어나서 그 결과 열 손실이 일어난다. 이것은 균질하지 않는다는 문제점, 및 발포될 전구체 물질 또는 반제품에 발포에 필요한 열이 전체 표면에 걸쳐 발생하지 않는다는 문제점을 갖는다. 그러므로 반제품의 다른 영역은 다르게 가열되어 발포 온도에 도달되므로 각 경우에 다른 시간에 반제품의 다양한 지점에서 발포제로부터 기체 발달을 유도한다. 그 결과 발포 온도가 도달하는 지점에서 정상적인 발포 형성이 일어나는 동안 다른 지점에서는 발포 형성이 일어나지 않는다. 정상 발포 형성이 일어나는 지점과 발포 형성이 없는 지점 사이의 영역에서, 뒤틀림(warpage), 덴트(dent), 버블, 벌지(bulge) 및 캐비티와 같은 결함 발생을 피할 수 없으며, 이는 정상적으로 발포된 영역에서 (의도된) 기공에 대응하지 않는다. 특히, 중간 영역에서의 이들 단점은 전체로서 의도하지 않고 원하지 않은 반제품의 뒤틀림 및 찌그러짐을 가져오고, 이로 인하여 정확한 제조가 필요한 구성 부품들에, 예를 들어 자동차 및 비행기 구조에서 발포된 제품을 삽입하기 어렵거나 불가능하게 된다. 마지막으로, 많은 알려진 발포 방법들은 추가적 단계, 예를 들어 (중공)몰드를 제조하고 사용하는 단계 또는 반제품에 압력 또는 부압을 가하는 단계를 포함하므로, 수행하기에 너무 비싸다.
그러므로, 본 발명의 목적은 가능한 작은 공정 단계들을 갖고, 상기 언급된 단점을 극복하고, 이런 종류의 금속 발포체를 포함하는 실질적으로 흠이 없는 금속 발포체 또는 복합재료 물질을 제조하기에 적당한, 금속을 발포하기 위한 개선된 방법을 제공하는 것이다.
놀랍게도, 특히 반제품 형태의 금속 및 발포제의 발포성 혼합물은, 대응적으로 가열된 액체 욕조에서 발포되어 금속 발포체를 형성할 수 있다. 이 경우에, 놀랍게도, 반제품의 구조 및 품질 및 발포체를 형성하는 것에 부정적 영향을 부여하는 액체로 적시지 않고, 가열된 유체를 가지고 발포될 영역의 외부 표면을 완전히 적시는 것, 그러나 전체 반제품의 외부 표면을 일반적으로-방법을 더 단순하게 하기 위하여 부분적으로- 적실 수 있다. 다른 방법 및 이 방법에 사용된 몰드 및/또는 프레스에 대한 경우와 같이 외부로부터 반제품의 표면에 추가적인 압력 또는 부압이 없음에도, 액체 욕조를 사용하여 발포 공정을 하는 동안에, 정상적으로 발포된 영역 내에서 (의도된) 기공에 대응하지 않는 예를 들어 뒤틀림, 덴트, 버블, 벌지 및 캐비티와 같은 단점들이 놀랍게도 일어나지 않는다. 특히, 뒤틀림 및 버블을 포함하는 (중간) 영역이 관찰되지 않고, 따라서 전체로서 반제품의 뒤틀림 및 변형은 없는 것으로 남아있다. 반제품은 그러므로 몰드 및/또는 프레스에서 개별적으로 유지되고 특정 접촉 압력을 부여하여 균일한 열전이를 확보할 필요가 없기 때문에, 복수의 반제품들이 액체 욕조 내에서 동시에 발포될 수 있다. 특히, 본 발명에 따른 금속 발포 공정이 수행될 때, 어떤 보호 기체도 필요하지 않고; 본 발명에 따라, 주위 대기 또는 공기 대기 내에서 주위 공기 압력에서 작동할 수 있다.
이 방법에서, 놀랍게도, 설명된 종래 절차에 대해서보다 단위 시간당 훨씬 더 많은 수의 반제품이 발포될 수 있으며, 여기서 예를 들어 추가적 시간 비용은 몰드 또는 프레스를 열고 닫고, 여기에 압력을 설정하는데 필요한 시간 비용이다. 그러므로, 본 발명에 따라 금속 발포체의 품질을 동시에 개선하면서 보다 높은 처리량을 얻을 수 있다.
본 발명은 도 1을 참조하여 보다 상세하게 설명된다. 도 1은 실시예 1에 따른 염 욕조 내에서 제조된 금속 발포체 샌드위치로서 본 발명에 따른 복합 재료 물질의 단면을 나타낸다.
본 발명은 그러므로 다음을 제공한다:
(1) 적어도 하나의 제1 금속의 함량에 대하여 적어도 대략 80wt%의 함량으로 주요 구성 성분 Mg, Al, Pb, Au, Zn, Ti 또는 Fe을 포함하는 적어도 하나의 제1 금속의 금속 발포체를 제조하는 방법으로서, 다음 단계들을 포함하는 방법:
(I) 적어도 하나의 제1 금속 및 적어도 하나의 발포제를 포함하는 발포성 혼합물을 포함하는 반제품을 제공하는 단계,
(II) 액체를 포함하는 가열가능한 욕조 내에 반제품을 침지시키는 단계, 및
(III) 상기 욕조 내에서 반제품을 가열하여 적어도 하나의 발포제로부터 기체를 제거하여 발포성 혼합물을 발포시켜 금속 발포체, 및 상기 금속 발포체 및/또는 상기 복합재료 물질을 포함하는 구성 부품를 형성하는 단계;
(2) 상기 (1)에 규정된 방법,
여기서 상기 반제품은, 발포성 혼합물로부터 형성된 적어도 하나의 제1 영역, 및 비발포성 완전(full) 물질의 형태로 적어도 하나의 제2 물질로부터 형성된 제2 영역을 포함하고 복합 물질을 제조하기 위한 것으로, 상기 복합재료 물질은 적어도 하나의 제1 금속의 금속 발포체로부터 형성된 적어도 하나의 제1 영역, 및 비발포성 완전 물질의 형태의 적어도 하나의 제2 금속으로부터 형성된 적어도 하나의 제2 영역을 포함하는, 방법;
(3) (2)에 규정된 방법으로 얻을 수 있는 금속 발포체를 포함하는 복합재료 물질; 및
(4) (3)에 규정된 것처럼 얻을 수 있는 복합재료 물질을 포함하는 구성 부품.
만약 "대략" 또는 "실질적으로"가 본 발명의 문맥에서 값들 또는 값의 범위에 대해 사용되거나, 또는 특정 값들이 이들 용어가 사용될 때 문맥에서 명백하다면(예를 들어, 문구 "A의 기체 진화 온도가 대략 B의 고상 온도에 동등하다"는 것은 사용된 물질 B로부터 당해 기술 분야의 통상의 기술자에게 명백한 특정의 온도로서 이해될 것이다), 이는 통상의 기술자가 주어진 문맥에서 당해 기술 분야에서 종래 사용된 것이 무엇이든 그것을 의미하는 것으로 이해될 것이다. 특히, 용어 "대략" 및 "실질적으로"는 ±10%, 바람직하게는 ±5%, 보다 바람직하게는 ±2%, 특히 바람직하게는 ±1%의 특정 값들의 편차를 포함한다.
그러므로 본 발명은, 금속 발포체 또는 금속 발포체를 포함하는 금속 복합재료 물질을 제조하는 방법에 관한 것이다. 본 발명에 따라, 금속 발포체 및 상기 복합재료 물질 중 금속 발포체는, 적어도 하나의 제1 금속을 포함하거나 이로 이루어지며, 이는 기공 형태, 바람직하게는 폐쇄된 기공 형태로, 공기, 상기 적어도 하나의 제1 금속으로 방출된 기체, 또는 이들의 혼합물로 이루어질 수 있는 기체(기체 포함)를 포함하는 폐쇄된 기공 형태의 캐비티를 형성한다. 정확하게 하나의 제1 금속이 바람직하다. 적어도 하나의 제1금속은 발포제를 사용하여 발포된다. 이 문맥에서, 제1 금속의 용적은 기공 형성 또는 기체 포함의 결과로서 증가한다. 발포 공정에 대해, 적어도 하나의 제1 금속 및 적어도 하나의 발포제의 혼합물은 발포성 혼합물의 형태로 제조된다. 상기 발포성 혼합물은 바람직하게는 반제품의 형태 또는 일부분이다. 발포성 혼합물 또는 반제품은 가열가능한 욕조(가열 욕조) 내에 잠겨 적어도 하나의 제1 금속 또는 발포성 혼합물을 발포한다. 가열 욕조를 가열하는 것은 상기 적어도 하나의 제1 금속으로부터 기체의 방출(기체 제거)를 유도하여 적어도 하나의 제1 금속 내에 기공을 제조하여 금속 발포체를 제조한다. 침지(II) 및 가열(III) 단계는 동시에 일어날 수 있고, 반제품이 따뜻하거나 가열된 욕조 내에 잠긴다는 의미인 것이다.
여기서, 용어 "금속"은 상업적으로 종래 순수한 형태("순수한 금속" 예를 들어 순수한 마그네슘, 순수한 알루미늄, 순수한 철, 순수한 금 등)의 금속 및 이들의 합금 둘 다를 포함하는 것으로 이해된다.
본 발명에 따라, 제1 금속으로서, 원리적으로는 모든 발포성 금속은 순수한 형태 또는 합금으로서가 적당하다. 순수한 형태의 금속(순수한 금속)은 문제의 금속에 대하여 적어도 99wt.%의 함량 또는 양으로 문제가 되는 금속을 포함한다. 적당한 발포성 금속은 특히 마그네슘 (Mg), 알루미늄 (Al), 납(Pb), 금 (Au), 아연 (Zn), 티타늄 (Ti) 또는 철 (Fe)이다. 상기 제1 금속은 그러므로 순수한 형태의 마그네슘(Mg), 알루미늄(Al), 납(Pb), 금(Au), 아연(Zn), 티타늄(Ti) 또는 철(Fe)일 수 있고, 다른 한편으로는 순수한 마그네슘, 순수한 알루미늄, 순수한 납, 순수한 금, 순수한 아연, 순수한 티타늄 또는 순수한 철일 수 있고, 문제의 금속의 함량은 문제의 금속에 대하여 바람직하게는 적어도 99wt.%이다. 그러나, 본 발명에 따라 제1 금속으로서, 상기 제1 금속의 함량에 대하여 적어도 80wt.%(중량 퍼센트, 중량%)의 함량으로 마그네슘 (Mg), 알루미늄 (Al), 납(Pb), 금 (Au), 아연 (Zn), 티타늄 (Ti) 또는 철 (Fe)이 주요 구성 성분을 형성하는 금속이 적당하다. 그러므로, 상기 언급된 금속의 합금이 또한 사용된다. 그러므로, 순수한 금속뿐만 아니라, 본 발명에 따른 용어 "금속"은 또한 금속 합금, 또는 짧게는 합금을 포함한다. 예를들어, 마그네슘의 적당한 합금은 AZ 31 (Mg96Al3Zn)이다. 알루미늄의 적당한 합금은 예를 들어 다음으로 이루어진 군으로부터 선택된다:
- 알루미늄-마그네슘-실리콘 합금(6000 시리즈) 및 알루미늄-아연 합금 (7000 시리즈)으로 이루어진 군으로부터 선택된 고강도 알루미늄 합금으로서, 상기 알루미늄-아연 합금들 중 AlZn4.5Mg (합금 7020)가 특히 바람직한 고강도 알루미늄 합금, 및
- 대략 500℃ 내지 대략 580℃의 용융점을 갖는 고강도 알루미늄 합금, 바람직하게는 대략 500℃ 내지 대략 580℃의 용융점을 갖는 고강도 알루미늄 합금으로서, 알루미늄, 마그네슘 및 실리콘, 보다 바람직하게는 AlSi6Cu7.5, AlMg6Si6 및 AlMg4(±1)Si8(±1), 보다 더 바람직하게는 AlMg6Si6 및 AlMg4(±1)Si8(±1), 특히 바람직하게는 AlMg4(±1)Si8(±1)을 포함하는 고강도 알루미늄 합금.
적어도 하나의 제1 금속은 알루미늄 또는 순수한 알루미늄 (적어도 99 wt.% 알루미늄)이고, 적어도 하나의 제1 금속에 대하여 대략 대략 80 wt.% 내지 대략 90 wt.%, 특히 바람직하게는 대략 83 wt.%의 알루미늄 함량을 갖는 알루미늄이 바람직하다. 게다가, 적어도 하나의 제1 금속은 고강도 알루미늄 합금일 수 있다. 고강도 알루미늄 합금은 알루미늄-마그네슘-실리콘 합금(6000 시리즈) 및 알루미늄-아연 합금(7000 시리즈)으로 이루어진 군으로부터 선택될 수 있으며, 알루미늄-아연 합금(7000 시리즈) 중에서AlZn4.5Mg (합금 7020)이 바람직하다. 상기 적어도 하나의 제1 금속은 그러므로 특히 AlZn4.5Mg (합금 7020)일 수 있다. 상기 적어도 하나의 제1 금속은 대략 500℃ 내지 대략 580℃의 용융점을 갖는 고강도 알루미늄 합금일 수 있고, 바람직한 고강도 알루미늄 합금은 AlSi6Cu7.5, AlMg6Si6 및 AlMg4(±1)Si8(±1)이다. 상기 적어도 하나의 제1 금속은 알루미늄, 마그네슘 및 실리콘을 포함하거나 또는 이들 화학 원소로만 배타적으로 구성된 대략 500℃ 내지 대략 580℃의 용융점을 갖는 고강도 알루미늄 합금일 수 있다. 알루미늄, 마그네슘 및 실리콘을 포함하는 대략 500℃ 내지 대략 580℃의 용융점을 갖는 바람직한 고강도 알루미늄 합금은 AlMg6Si6 및 AlMg4(±1)Si8(±1)이고, 이중 AlMg4(±1)Si8(±1)이 특히 바람직하다.
4개 디지털 번호에 붙은 정의 "시리즈" 및 "합금"는 여기 특정된 알루미늄 합금 또는 완전히 특정된 알루미늄 합금의 특정 류 또는 시리즈에 대하여 통상의 기술자에게 일반적인 정의들이다.
여기 사용된 합금 화학식에서 명세(±1)은, 각 관련 화학 원소 중에서, 질량%가 특정된 것보다 많거나 적을 수 있다는 것을 의미한다. 그러나 일반적으로, 화학식에서 이런 종류의 명세가 제공된 2개 원소들 사이에는 상호관련성이 있으며, 만약 예를 들어 화학식에서 (±1)을 갖는 제1 원소가 1 질량% 더 많이 존재하면, 화학식에서 (±1)가 있는 제2 원소가 1 질량% 덜 존재한다. 그러므로, 다른 것들 보다 화학식 AlMg4(±1)Si8(±1)은 또한 화학식 AlMg5Si7 및 AlMg3Si9을 포함한다.
납의 적당한 합금은, 예를 들어 대략 1% 구리를 포함하는 납-구리 합금, 다시 말하여 PbCu1 또는 PbCu이다. 금의 적당한 합금은, 예를 들어 대략 1% 티타늄을 포함하는 금-티타늄 합금, 다시 말하면 AuTi1 또는 AuTi이다. 아연의 적당한 합금은 예를 들어 대략 1% 내지 3% 티타늄을 포함하는 아연-티타늄 합금, 예를 들어 ZnTi1, ZnTi2 또는 ZnTi3이다. 티타늄의 적당한 합금은, 예를 들어 Ti-6Al-2Sn-4Zr-6Mo이다.
철의 적당한 합금은 특히 강철이다. 본 발명에 따라 그리고 DIN EN 10020:2000-07에 따라, "강철"은 철의 질량비가 임의 다른 원소들의 것보다 큰 물질이고, 탄소 함량은 일반적으로 2%보다 낮고, 다른 원소들을 포함하는 물질을 정의한다. 제한된 수의 크로뮴 강철은 2% 이상의 탄소를 포함할 수 있으나 2%는 통상 강철과 주철의 경계이다.
본 발명의 의미에서, 반제품은, 발포 후 결과적으로 금속 발포체 또는 이런 종류의 금속 발포체를 포함하는 복합재료 물질이 되는 발포성 기본 물질이다. 이 목적을 위하여, 금속 발포체에 대한 전구체로서 반제품은 발포성 혼합물을 포함하거나 배타적으로 함유한다. 상기 발포성 혼합물은 발포될 금속, 다시 말해서 적어도 하나의 제1 금속, 적어도 하나의 발포제 및 선택적으로 적어도 하나의 첨가제를 포함한다. 발포성 혼합물 또는 전체 반제품은 분말 야금 접근법으로 제조될 수 있다. 분말 야금으로 제조된 반제품은, 혼합물이 예를 들어 롤링 가능한 잉곳(롤링 잉곳)으로서 롤링될 수 있도록 펠렛(분말 펠렛) 또는 압축된 형태로 함께 프레싱된 분말로서 발포성 혼합물을 갖는다. 발포성 혼합물은 수소 기체와 같은 기체성 발포제를 흡수하는 금속 고체로서 존재할 수 있다. 그러나, 본 발명에 따라 통상의 기술자에게 알려지고 금속 발포체 내로 발포된 모든 반제품이 사용될 수 있다. 금속 발포체를 형성하기 위하여 발포하는 동안, 이것은 자연적으로 반제품 또는 그 안의 적어도 하나의 제1 금속의 금속 구조의 용적 증가와 관련이 있으며, 이들 발포성 반제품은 따라서 팽창가능해야만 한다.
본 발명의 의미 내에서, 복합재료 물질은, 2개 구조적으로 다른 물질, 특히 발포된 금속(금속 발포체) 및 고체, 비-발포성 완전 물질 형태의 금속이 서로 조합되고 양성적이고 및/또는 물질적으로 맞도록 상호 연결되는 금속 물질이다. 금속 발포체 및 금속 완전 물질 사이에서 물질 야금으로 한 (최종) 연결은, 열을 공급하면서 발포성 혼합물을 발포하는 동안 이들을 용융시키는 것으로, 이들의 인접한 연결면들에서 일어난다. 그러나, 발포성 혼합물 및 완전 물질 사이에서 대부분의 야금 연결은 이미 반제품 내에 존제하며; 예를 들어 발포성 혼합물 또는 코어층 및 커버층의 형상화에 의해, 산화물없는 표면들이 제조될 수 있으며, 이것으로 발포성 혼합물의 분말 입자들 및 완전한 고체 물질(커버층의 것)의 분말 입자들이 상호 연결되며; 다시 말해서 용접 종류가 일어난다.
본 발명에 따른 복합재료 물질은 금속 발포체 및 비발포성, 고체 완전 물질의 형태의 금속을 포함한다. 이 목적을 위하여, 상기 복합재료 물질은, 적어도 하나의 제1 금속의 금속 발포체로부터 형성되거나 또는 이 금속 발포체를 포함하는 적어도 하나의 제1 영역, 및 비발포성 완전 물질의 형태로 적어도 하나의 제2 금속으로부터 형성되거나 또는 이를 포함하는 적어도 하나의 제2 영역을 포함하거나 갖는다. 바람직하게는, 상기 적어도 하나의 제2 영역은 비발포성 완전 물질 형태의 정확하게 하나의 제2 금속을 포함한다. 상기 적어도 하나의 제2 영역은 특히 고체, 비발포성 금속층, 특히 커버층으로서 적어도 하나의 제1 영역의 표면의 적어도 일부에 형성될 수 있다. 바람직하게는, 제1 영역의 표면에, 2개의 제2 영역이 층, 특히 비발포성 완전 물질 형태의 커버층, 다시 말해서 2개의 고체층으로서 각각 적용된다. 2개 고체(커버)층은 바람직하게는, 제1 영역의 지대(zone)에 의해 서로 분리되어 발포 동안 제1 영역이 이 지대에서 금속 발포체의 형성으로 인한 관련된 용적의 증가의 결과로서 팽창될 수 있도록 한다. 바람직하게는, 상기 복합재료 물질은 정확하게 하나의 제1 영역 및 정확하게 하나의 제2 영역을 갖는다. 특정 분야에서, 상기 복합재료 물질은 바람직하게는 정확하게 하나의 제1 영역 및 정확하게 2개의 제2 영역을 갖는다. 특히 바람직하게는, 상기 복합재료 물질은, 제1 영역 및 정확하게 2개 제2 영역을 가지며, 2개의 제2 영역 각각은 제1 영역 상에 층을 형성한다. 가장 바람직하게는, 상기 2개 제2 영역 또는 층들은 제1 영역 또는 반제품이 발포 동안 팽창할 수 있는 지대에 의해 분리된다.
상기 반제품은, 본 발명의 의미에서 복합재료 물질을 위한 전구체 또는 복합재료 물질을 제조하기 위한 전구체로서, 발포 후 복합재료 물질이 되는 발포성 기초 물질이다. 이 목적을 위하여, 상기 반제품은 발포성 혼합물로부터 형성되거나 또는 포함하는 적어도 하나의 제1영역, 및 비발포성 완전 물질의 형태로 적어도 하나의 제2 금속으로부터 형성되거나 이를 포함하는 적어도 하나의 제2 영역을 포함하거나 갖는다. 상기 적어도 하나의 제2 영역은 고체, 비발포성 금속층, 특히 커버층으로서 적어도 하나의 제1 영역의 표면의 적어도 일부 위에 형성될 수 있다. 바람직하게는, 제1 영역의 표면에, 2개 제2 영역이 각각 층, 특히 커버층으로서 비발포성 완전 물질의 형태로, 즉 다시 말해서 2개 고체층으로서 각각 적용된다. 바람직하게는, 제1 영역의 표면에, 2개 제2 영역은 각각 비발포성 완전 물질의 형태로 층, 다시 말해서 제1 영역의 지대에 의해 서로 분리된 2개 고체층으로서 적용되어 발포 동안 제1 영역은 이 지대의 금속 발포체의 형성으로 인하여 관련된 용적 증가의 결과로서 팽창할 수 있다.
바람직하게는, 복합재료 물질을 위한 반제품은 정확하게 하나의 제1 영역 및 정확하게 하나의 제2 영역을 갖는다. 특정 분야를 위해서, 반제품은 바람직하게는 정확하게 하나의 제1 영역 및 정확하게 2개 제2 영역을 갖는다. 특히 바람직하게는, 복합재료 물질을 위한 반제품은 정확하게 하나의 제1 영역 및 정확하게 2개 제2 영역을 가지며, 2개 제2 영역 각각은 제1 영역 위에 층을 형성한다. 가장 바람직하게는, 상기 2개 제2 영역 또는 층은 제1 영역 또는 반제품이 발포 동안 팽창할 수 있는 지대에 의해 분리된다.
복합재료 물질을 제조하기 위한 방법의 추가 실시예에서,
(a) 상기 복합재료 물질은 적어도 하나의 제1 금속의 금속 발포체로부터 형성된 제1 영역, 및 비발포성 완전 물질의 형태로 적어도 하나의 제2 금속으로부터 형성된 적어도 하나의 제2 영역을 포함하고; 및
(b) 상기 반제품은 발포성 혼합물로부터 형성된 적어도 하나의 제1 영역, 및 비발포성 완전 물질 형태의 적어도 하나의 제2 금속으로부터 형성된 적어도 하나의 제2 영역을 포함한다.
추가 실시예에서, 상기 복합재료 물질에서 상기 적어도 하나의 제1 영역은 발포된 코어로서 형성되고, 복합재료 물질을 제조하기 위한 반제품에서, 상기 적어도 하나의 제1 영역이 발포성 코어로서 형성된다. 이 코어는 층의 수단으로, 다시 말해서 적어도 하나의 커버층 형태로 제2 영역에 의해 덮여진다. 이 문맥에서 샌드위치 구조, 다시 말하면, 코팅되고, 플레이트-형상 구조, 층 구조 또는 평편하고, 스프레드된 직선 방향(곡선이 아님)을 갖는 층상 구조가 가능하다. 발포된 코어로서 제1 영역; 및 커버층으로서 형성되고 상기 코어의 2개의 마주보는 외부면들에 배열된 비발포성 완전 물질의 2개 제2 영역;의 샌드위치 구조가 특히 바람직하다. 그러므로 코어 및 커버층은 곧은(구부러지지 않음) 방향의 스프레드 평면을 설명하거나 또는 형상화된 플레이트를 형성한다. 그러나, 곡선층 또는 평면을 갖는 구형층이, 예를 들어 층의 방법으로 구성된 고체 봉(bar), 또는 막대, 호스, 튜브 또는 소시지 형태가 가능하다. 구형층 구조는 발포성 또는 발포된 코어가 튜브형 구성을 갖도록 고체, 봉-형상 코어 또는 가장 안쪽의 중공 코어를 갖는, 도처에 고체가 있도록 구성될 수 있다.
따라서, 이를 위한 금속 발포체, 복합재료 물질, 및 반제품은, 발포성 혼합물을 포함하는 적어도 하나의 제1 영역의 용적 또는 용적 팽창의 증가가 반제품에 제공되는 한, 임의 원하는 형태의 것일 수 있다. 그러므로, 상기 반제품은 원형 또는 다각형 봉 및 다른 규칙적이거나 비규칙적인 형상 몸체로서 플레이트 형상으로 형성될 수 있다. 복합재료 물질의 경우에, 상기 반제품은 층-유사 구조를 가질 수 있으나, 적어도 하나의 제1 및 적어도 하나의 제2 영역은 다른 방법으로 서로 나란히 연결될 수 있다. 적어도 하나의 제2 영역은 적어도 하나의 고체, 비발포성 제2 금속으로 이루어고, 적어도 하나의 제1 영역의 발포 동안 팽창하기 때문에, 적어도 하나의 제2 영역은 적어도 하나의 제1 영역을 완전하게 덮지 말아야 하며; 다시 말해서 발포 동안 적어도 하나의 제1 영역 또는 발포성 혼합물의 팽창이 가능하게 만드는 "개방" 지대는 적어도 하나의 제1 영역에 두어야만 한다. 호스형, 소시지형 또는 튜브형 구조의 경우에, "개방" 말단 및/또는 적어도 하나의 개방 내부 덕트가 이에 따라서 제1 영역이 발포 동안 팽창할 수 있는 곳에 제공된다.
만약 발포성 혼합물 또는 반제품이 분말 야금으로 제조된다면, 발포성 혼합물은, 적어도 제조 공정의 출발시에 분말 입자들을 포함하는 분말의 형태이다. 최종 반제품은 또한 분말 형태의 발포성 혼합물을 또한 포함할 수 있으나, 바람직하게는 상기 발포성 혼합물은 최종 반제품 내에서 압축된 형태, 예를 들어 펠렛으로서 존재한다. 분말을 압축하여 고체화하므로, 분말 입자들의 기계적 상호 연결에 충분할 수 있으며; 다시 말해서, 분말(분말 입자들)의 개별 낟알 또는 입자들은 느슨한 분말을 형성하는 대신에, 혼합물 내에서 (제1) 금속간 상들의 확산 및 형성에 의해 부분적으로 또는 전체로서 상호 연결된다. 이 (제1) 야금 연결은, 발포 동안 발포체에 사실상 어떠한 결함도 형성하지 않는 안정하고 콤팩트한 발포성 제1 영역 또는 코어라는 장점을 갖는다. 게다가, 제1 야금 연결의 결과로서, 안정한 롤링 잉곳이 제조되고, 다시 말해서 특히 롤링, 벤딩, 딥-드로잉 및/또는 유압성형에 의해 반제품의 변형성이 개선된다. 게다가, 만약 복합재료 물질이 제조되면, 제1 야금 연결의 결과로서, 특히 층의 형태라면, 예를 들어 커버층의 형태라면, 분말 입자들이 적어도 하나의 제2 영역에 부분적으로 연결된다.
적어도 하나의 제1 금속의 분말은 대략 2 μm 내지 대략 250 μm, 바람직하게는 대략 10 μm 내지 대략 150 μm의 입자 크기를 가질 수 있는 분말 입자들로 이루어진다. 이들 입자 크기들은 특히 균질한 혼합물을 형성하고, 다시 말해서 특히 균질한 발포성 혼합물이 형성되어 발포 이후 발생하게 될 결함들을 방지된다는 장점을 갖는다.
발포성 혼합물은 적어도 하나의 제1 금속 및 적어도 하나의 발포제을 포함한다. 바람직하게는, 상기 발포성 혼합물은 정확하게 하나의 제1 금속 및 적어도 하나의 발포제를 포함한다. 특정 분야에서, 상기 발포성 혼합물은 바람직하게는 정확하게 하나의 제1 금속 및 정확하게 하나의 발포제를 포함한다. 특히 바람직하게는 상기 발포성 혼합물은 정확하게 하나의 제1 금속 및 정확하게 하나의 발포제를 포함한다. 상기 발포성 혼합물은 첨가제들을 더 포함할 수 있다. 그러나, 바람직하게는, 상기 발포성 혼합물은 임의 첨가제를 포함하지 않는 것이 유리하며, 이는 하나 이상의 첨가제를 가지면, 발포성 혼합물 및 발포성 코어의 구조가 뒤틀려져서, 이들로부터 연속적으로 얻어지는 발포된 코어가 발포체 구조의 비균일성, 과도하게 큰 기공 또는 버블 및/또는 폐쇄된 기공 대신에 개방 기공과 같은 단점을 갖기 때문이다. 특히 바람직하게는, 발포성 혼합물은 단지 정확하게 하나의 제1 금속, 정확하게 하나의 발포제, 선택적으로 발포제의 하나 이상의 유도체를 포함하고, 추가물질이나 첨가제가 없다. 발포성 혼합물은 단지 이들을 포함하는 것보다는 상기 언급된 물질 또는 구성 성분들을 배타적으로 포함하거나 이들로 이루어질 수 있다.
만약 발포제가 금속 수소화물의 군으로부터 선택된다면 발포제의 하나 이상의 유도체가 가능하며; 이 경우에, 유도체로서 상기 발포제는 각각 사용된 금속 수소화물의 금속의 적어도 하나의 산화물 및/또는 옥시수소화물을 추가적으로 포함할 수 있다. 이런 종류의 산화물 및/또는 옥시수소화물은 발포체의 사전처리 동안 일어나며, 이의 수명뿐만 아니라 발포 동안의 이들의 반응, 다시 말해서 추진 기체의 방출 움직임을 개선하여 사용된 발포제가 추진 기체를 너무 일찍 또는 너무 느리게 방출하지 않도록 할 수 있으며; 추진 기체의 과도하게 빠르거나 늦은 방출은 너무 큰 캐비티 및 이로 인하여 금속 발포제 내 결함을 제조할 수 있다.
특정 온도, 발포제의 기체 진화(evolution) 온도로부터 출발하여, 본 발명에 따른 적어도 하나의 발포제는, 기체 진화 또는 기체 제거에 의해 추진 기체를 방출하고, 이는 적어도 하나의 제1 금소의 발포에 사용된다. 금속 수소화물이 발포제로서 사용되면, 수소(H2)는 추진 기체로서 방출된다. 만약 금속탄산염이 발포제로서 사용되면, 이산화탄소(CO2)가 추친 기체로서 방출된다.
본 발명에 따른 적어도 하나의 발포제는 문제가 되는 제1 금속에 대하여 당해 기술 분야의 통상의 기술자에게 알려진 발포제들로부터 선택된다. 바람직하게는, 정확하게 하나의 발포제가 사용되나, 발포제의 혼합물, 특히 2개 다른 발포제의 혼합물이 또한 사용될 수 있다. 특히, 금속 수소화물 및 금속 탄산염으로 이루어진 군으로부터 선택된 발포제가 명백하게 여기 언급된 금속들에 대해 적당하다.
발포제의 선택과 관련하여, 적어도 하나의 발포제의 기체 진화 온도는 적어도 하나의 제1 금속의 고상 온도와 동등하거나 또는 적어도 하나의 제1 금속의 고상 온도 이하이어야만 하며, 따라서 연속해서 코어 발포에 대해 결함 없고 우수한 결과인 폐쇄된 기공 발포체를 얻을 수 있다는 것이 놀랍게도 밝혀졌다. 그러나, 발포제의 기체 진화 온도는 바람직하게는 대략 90℃ 이하, 특히 바람직하게는 50°C 이하, 적어도 하나의 제1 금속의 고상 온도 이하이어야만 한다.
복합재료 물질이 제조될 때 그리고 적어도 하나의 제2 금속이 사용될 때, 적어도 하나의 제2 금속은 적어도 하나의 제1 금속의 발포 동안 고상 범위 내로 들어가지 말아야만 하고, 다시 말해서 용융을 시작하지 않아 적어도 하나의 제1 금속과 혼합하는 것을 방지하여야만 하기 때문에, 적어도 하나의 발포제의 기체 진화 온도는 적어도 하나의 제2 금속의 고상 온도보다 낮아야만 한다. 그러므로 적어도 하나의 발포제의 기체 진화 온도는 바람직하게는 적어도 하나의 제2 금속의 고상 온도 이하, 특히 바람직하게는 대략 5℃ 이하이다.
본 발명에 따른 발포제는 다음으로부터 선택된다: 제1 금속의 주요 구성 성분들로서 Mg, Al, Pb, Au, Zn 또는 Ti에 대해, 적어도 하나의 발포제는 바람직하게는 금속 수소화물 및 금속 탄산염으로 이루어지는 군으로부터 선택되고, 보다 바람직하게는 다음으로부터 선택된다:
- TiH2, ZrH2, HfH2, MgH2, CaH2, SrH2, LiBH4 및 LiAlH4으로 이루어진 군으로부터 선택되는 금속 수소화물; 및
- 원소(알칼리 토금속)의 주기적 시스템의 제2 주요 군, 다시 말해서 특히 BeCO3, MgCO3, CaCO3, SrCO3 및 BaCO3으로 이루어진 군의 탄산염.
제1 금속의 주요 구성 성분으로서 Mg, Al, Pb, Au, Zn 또는 Ti을 발포하기 위하여, 적어도 하나의 발포제가 보다 바람직하게는 TiH2, ZrH2, MgCO3 및 CaCO3으로 이루어진 군으로부터 선택된다. 발포제는 특히 금속수소화물이다. 상기 금속 수소화물은 바람직하게는 TiH2, ZrH2, HfH2, MgH2, CaH2, SrH2, LiBH4 및 LiAlH4으로 이루어진 군으로부터 선택된다. 상기 적어도 하나의 금속 수소화물은 보다 바람직하게는 TiH2, ZrH2, HfH2, LiBH4 및 LiAlH4으로 이루어진 군으로부터 선택되고, 보다 더 바람직하게는TiH2, ZrH2, LiBH4 및 LiAlH4으로 이루어진 군으로부터 선택되고, 보다 더 바람직하게는 TiH2, LiBH4 및 LiAlH4으로 이루어진 군으로부터 선택된다. 바람직하게는, 상기 금속 수소화물은 또한 TiH2, ZrH2 및 HfH2으로 이루어진 군으로부터 선택되며, 보다 바람직하게는 TiH2 및 ZrH2으로 이루어진 군으로부터 선택된다. 특정 분야에서, TiH2, ZrH2 및 HfH2 이루어진 군으로부터 선택된 2개 금속 수소화물의 조합이 적당하고, 바람직하게는 TiH2 및 ZrH2의 조합이다. 특정 분야에 대해서는, 특히 하나의 발포제가 다음 2개 군으로부터 각각 선택된 2개의 금속 수소화물의 조합이 발포제로서 적당하고:
(a) TiH2, ZrH2 및 HfH2; 및
(b) MgH2, CaH2, SrH2, LiBH4 및 LiAlH4
이들 중에서, TiH2와, MgH2, CaH2, SrH2, LiBH4 및 LiAlH4로 이루어진 군으로부터 선택된 발포제의 조합이 바람직하며; TiH2와 LiBH4 또는 LiAlH4의 조합이 특히 바람직하다. 본 발명에 따라, 정확하게 하나의 발포제가 바람직하게 사용된다. 만약 금속수소화물이 사용되면, 특히 바람직하게는 정확하게 하나의 금속 수소화물이 발포제로서 보다 바람직하게는 TiH2, ZrH2, HfH2, LiBH4 또는 LiAlH4, 보다 더 바람직하게는 TiH2, LiBH4 또는 LiAlH4, 특히 바람직하게는 TiH2가 사용된다. 발포제는 특히 알칼리 토금속 탄산염, 특히 MgCO3, CaCO3, SrCO3 및 BaCO3으로 이루어진 군으로부터 선택되며, 바람직하게는 MgCO3, CaCO3, SrCO3 및 BaCO3으로 이루어진 군으로부터 선택되며, 보다 바람직하게는 MgCO3, CaCO3 및 SrCO3으로 이루어진 군으로부터 선택되며, 특히 바람직하게는 MgCO2 및 CaCO3으로 이루어진 군으로부터 선택된다. 특정 분야에서, 제1 금속의 주요 구성 성분으로서 Mg, Al, Pb, Au, Zn 또는 Ti을 발포할 때, 특히 하나의 발포제가 다음 2개 군으로부터 각각 선택되는 경우에 금속 수소화물과 금속 탄산염의 조합이 적당하다:
- TiH2, ZrH2, MgH2, CaH2, SrH2, LiBH4 및 LiAlH4; 및
- MgCO3, CaCO3, SrCO3 및 BaCO3.
적어도 하나의 제1 금속의 주요 구성 성분으로서 철 및 적어도 하나의 제1 금속으로서 강철에 대하여, 적어도 하나의 발포제는 바람직하게는 금속탄산염들로 이루어진 군으로부터 선택되며, 보다 바람직하게는 원소들(알칼리 토금속)의 주기계의 제2 주요군의 탄산염들로부터 선택되며, 특히 MgCO3, CaCO3, SrCO3 및 BaCO3 금속탄산염들로 이루어진 군으로부터 선택되며, 보다 더 바람직하게는 MgCO3, CaCO3 및 SrCO3 금속탄산염들로 이루어진 군으로부터 선택되며, 특히 바람직하게는 MgCO3 및 SrCO3 금속탄산염들로 이루어진 군으로부터 선택된다.
본 발명에 따라 발포제로서 특히 제공되는 금속수소화물에 대하여, 기체 진화 온도는 각각 다음과 같다(괄호 안에는 특정된 기체 진화 온도):TiH2 (대략 480℃), ZrH2 (대략 640℃ 내지 대략 750℃), HfH2 (대략 500℃ 내지 대략 750℃), MgH2 (대략 415℃), CaH2 (대략 475℃), SrH2 (대략 510℃), LiBH4 (대략 100℃) 및 LiAlH4 (대략 250℃). 본 발명에 따라 발포제로서 특히 제공된 금속탄산염에 대하여, 기체진화 온도는 각각 다음과 같다(괄호 안에 특정된 기체 진화 온도): MgCO3 (대략 600℃ 내지 대략 1300℃), CaCO3 (대략 650℃ 내지 대략 700℃), SrCO3 (대략 1290℃) 및 BaCO3 (대략 1260℃ 내지 대략 1450℃).
본 발명에 따라, 금속 수소화물은 각 경우에 사용된 하나 이상의 금속수소화물의 금속의 산화물 및/또는 옥시수소화물을 발포제로서 추가적으로 포함할 수 있다. 발포제를 포함하는 금속-수소화물의 사전 처리 동안 산화물 및/또는 옥시수소화물이 발생하고 이의 수명뿐만 아니라 발포 동안 이의 반응, 다시 말해서 추진 기체의 방출의 움직임을 개선한다. 우선적으로 추진제의 방출 움직임과 관련하여 발포 동안 반응의 개선은 추진 기체 또는 기체 진화의 방출이 추후 이동하여 과도하게 이른 기체 진화 및 이로 인한 결함, 예를 들어 (폐쇄된) 기공 대신에 버블 및 홀과 같은 결함의 형성을 방지하는 것과 관련이 있으며; 이는 상기 언급된 산화물 및/또는 옥시수소화물 둘 다에 의해, 그리고 적어도 하나의 발포제, 특히 하나 이상의 금속수소화물이 사용된다면, 제1 영역 내 금속 연결 후 및 선택적으로 제2 영역에 제1 영역을 연결한 후 반제품 매트릭스 내에서 고압 하에 두는 것으로 얻을 수 있다. 발포제를 사전 처리하기 위한 방법으로서, 대략 5h 이상 동안 500℃의 온도에서 로(furnace) 내에서 열처리 하는 것이 적당하다.
상기 산화물은 특히 화학식 TivOw의 산화물이고, 여기서 v는 대략 1 내지 대략 2이고, w는 대략 1 내지 대략 2이다. 상기 옥시수소화물은 특히 화학식 TiHxOy의 옥시 수소화물이고, x는 대략 1.82 내지 대략 1.99이고, y는 대략 0.1 내지 대략 0.3이다. 만약 반제품이 분말 야금으로 제조되면, 발포제의 산화물 및/또는 옥시수소화물은 발포제의 분말의 낟알에 층을 형성할 수 있고, 이 층의 두께는 대략 10 nm 내지 대략 100 nm이다.
발포제의 함량, 또는 만약 적어도 2개 다른 발포제가 사용된다면 모든 발포제들의 총 함량은 대략 0.1 중량 % (wt.%) 내지 대략 1.9 wt. %, 바람직하게는 대략 0.3 wt.% 내지 대략 1.9 wt.%일 수 있고, 각 경우는 발포성 혼합물의 총 함량에 대한 것이다. 산화물 및/또는 옥시수소화물의 함량은 적어도 하나의 발포제의 총 함량에 대하여 대략 0.01 wt.% 내지 대략 30 wt.%이다.
복합재료 물질이 제조되고 적어도 하나의 제2 금속이 사용될 때, 적어도 하나의 제2 금속은, 금속 발포체 내에서 다른 물질 구성 부품에 복합재료 물질에서 전형적으로 고체 영구적 연결에 적당하다면 필요에 따라 선택될 수 있다.
적어도 하나의 제1 금속 및 적어도 하나의 제2금속이 동일하지 않는 것이 유리하며; 다시 말해서 2개 금속이 합금 구성 성분, 적어도 하나의 합금 구성 성분의 질량비 또는 중량비 및/또는 구성(분말 vs 고체완전물질)이 다르므로, 적어도 하나 제2 금속의 고상 온도가 적어도 하나의 제1금속의 액상 온도보다 높게 한다. 그러나 특히 적어도 하나의 제2 금속의 고상 온도는 발포성 혼합물의 액상 온도보다 높다.
(압축된) 분말로서 적어도 하나의 제1 금속과 대조적으로, (고체, 비발포성) 완전 물질로서 적어도 하나의 제2 금속의 구성의 결과로서, 이에 의해 일반적으로 다른 용융 행동을 가지며; 다시 말해서 동일한 금속 또는 동일한 금속 합금은 분말의 형태에서 보다 완전한 물질로서 늦게 용융을 시작하며, 이는 보다 높은 용융 엔탈피의 결과이다. 그러나 완전 물질은 또한 만약 이것이 (압축된) 분말로서 존재한다면, 특히 상기 분말이 또한 발포제와 추가적으로 혼합된다면 이것이 금속 분말 및 발포제의 혼합물, 다시 말해서 전체로서 발포성 혼합물의 용융점을 낮추기 때문에, 다소 보다 더 높은 온도에서 용융을 시작할 수 있다.
복합재료 물질의 경우에 적어도 하나의 제2 금속의 고상 온도가, 적어도 하나의 제1 금속의 액상 온도보다, 특히 발포성 혼합물의 액상 온도보다 특히 높은 것이 유리하다. 적어도 하나의 제2 금속이 적어도 하나의 제1 금속보다 매우 늦게(다시 말해서 충분히 늦게) 용융하기 시작하는 것이 유리하며, 이는 고체, 비발포성 형태의 적어도 하나의 제2 금속으로부터 제조되고 예를 들어 고체 금속 커버층으로서 형성될 수 있는 적어도 하나의 제2 영역은, 발포성 혼합물의 발포 동안 용융하지 않거나 용융을 시작하지 않게 하기 위해서이다. 그렇지 않다면, 적어도 하나의 층의 용융 동안, 이는 용융 공정 동안, 특히 발포제로부터 방출된 기체의 압력하에서 바람직하지 못하게 변형하는 것을 밝혀냈다. 만약, 적어도 하나의 제2 금속이 적어도 하나의 제1 금속의 발포 동안 용융하기 시작하면, 경계층들에 걸쳐 적어도 하나의 제1 금속과 혼합하고 발포체를 파괴하거나 또는 제1 장소에 형성될 수조차 없거나 또는 그 자체가 발포되어, 발포 공정을 완전히 제어할 수 없게 한다.
적어도 하나의 제2 금속의 고상 온도 및 적어도 하나의 제1 금속의 액상 온도 사이에서 이 목적에 필요한 차이는, 한편으로는 적어도 하나의 제1 금속 및 적어도 하나의 제2 금속에 대해 선택된 금속 또는 금속 합금의 (화학적) 성질에 따라 달라지며, 다른 한편으로는 이의 용융 행동에 의해 결정된다. 유리하게, 적어도 하나의 제2 금속은 발포성 혼합물의 액상 온도보다 적어도 5℃ 높은 고상 온도를 갖는다. 적어도 하나의 제2 금속의 보다 높은 고상 온도 및/또는 일시적으로 충분히 늦은 용융 시작이 다음과 같은 방법으로 본 발명에 따라 실행될 수 있다:
- 주요 구성 성분으로서 사용된 금속의 종류 및 화학적 성질에 의해;
- 적어도 하나의 제2 금속(적어도 하나의 제1 금속의 분말 형태와 대조적으로 고체 완전 물질로서)의 형태 또는 구성에 의해, 다시 말해서 보다 높은 고상 온도 및/또는 보다 높은 용융 엔탈피를 가져오는 형태 또는 구성(분말 형태의 금속이 조기 용융하고 완전 물질 형태의 고체 금속보다 낮은 고상 온도를 갖기 때문)에 의해; 및/또는
- 적어도 하나의 제2 금속은 적어도 하나의 제1 금속보다 적은 합금 구성 성분들을 갖거나 및/또는 적어도 하나의 제1 금속(과 비교시)보다 합금 중에 보다 적은 질량비를 갖는 적어도 하나의 동일한 합금 구성 성분을 갖는 방법으로(다시 말해서, 적어도 하나의 제1 및 제2 금속과 동일한 합금 구성 성분의 질량 비는 상기 적어도 하나의 제1 금속에서보다 적어도 하나의 제2 금속에서 보다 낮거나 작다).
만약 동일한 금속이 적어도 대략 80wt%의 함량 또는 양으로 적어도 하나의 제1 영역 및 적어도 하나의 제2 영역 모두에 대해 주요 구성 성분으로서 사용된다면, 분말 및 완전 물질 내에서 다른 합금 첨가제를 사용하여 다른 용융점, 고상 온도 및/또는 액상 온도를 설정할 수 있다.
바람직하게는, 적어도 하나의 제2 금속의 고상 온도는 적어도 하나의 제1 금속의 액상 온도보다 적어도 5℃ 높다. 금속 또는 금속 합금에 따라, 적어도 하나의 제2 금속의 고상 온도는 적어도 하나의 제1 금속의 액상 온도보다 보다 바람직하게는 적어도 대략 6℃, 보다 더 바람직하게는 적어도 대략 7℃, 보다 더 바람직하게는 적어도 대략 8℃, 보다 더 바람직하게는 적어도 대략 9℃, 보다 더 바람직하게는 적어도 대략 10℃, 보다 더 바람직하게는 적어도 대략 11℃, 보다 더 바람직하게는 적어도 대략 12℃, 보다 더 바람직하게는 적어도 대략 13℃, 보다 더 바람직하게는 적어도 대략 14℃, 보다 더 바람직하게는 적어도 대략 15℃, 보다 더 바람직하게는 적어도 대략 16℃, 보다 더 바람직하게는 적어도 대략 17℃, 보다 더 바람직하게는 적어도 대략 18℃, 보다 더 바람직하게는 적어도 대략 19℃ 및 보다 더 바람직하게는 적어도 대략 20℃ 높다. 각 경우에, 적어도 하나의 제2 금속의 고상 온도 및 적어도 하나의 제1 금속의 액상 온도의 차이에 의해, 발포 공정 동안 적어도 하나의 제2 영역, 예를들어 코어에 적용되는 커버층으로서, 적어도 하나의 제2 금속으로 이루어지는 적어도 하나의 제2 금속은, 추진 기체 형성 및/또는 팽창이 원하지 않는 벌지, 덴트, 크랙, 홀 및 유사한 결함을 적어도 하나의 제2 영역에 생기게 할 정도 및/또는 적어도 하나의 제2 영역이 적어도 하나의 제1 영역과 부분적으로 또는 전체로서 융착 또는 혼합할 정도로 부드러워지거나 용융을 시작하지 않고 용융하지 않도록 확실히 해야 한다. 전형적으로, 적어도 하나의 제2 금속의 고상 온도는 적어도 하나의 제1 금속의 액상 온도보다 적어도 대략 5℃, 바람직하게는 대략 10℃ 및 특히 바람직하게는 대략 15℃ 높아야만 하며; 특정 경우에, 적어도 하나의 제2 금속의 고상 온도는 적어도 하나의 제1 금속의 액상 온도보다 대략 20℃ 높다. 특히, 적어도 하나의 제1 금속의 액상 온도보다 대략 15℃ 높은 적어도 하나의 제2 금속의 고상 온도는, 한편으로는 금속 발포체 구조의 강도 및 완전 물질의 강도, 및 다른 한편으로는 복합재료 구조의 품질, 다시 말해서 금속 발포체와 완전 물질 사이에 분명한 상 경계 및 금속 발포체 및 완전 물질에 융착이 없는 복합재료 구조의 품질 사이에서 우수한 타협점을 제공한다. 가장 바람직하게는 적어도 하나의 제2 금속의 고상 온도는 상술된 각각의 온도에 의한 만큼 발포성 혼합물의 액상 온도보다 높다.
바람직한 실시예에서, 적어도 하나의 제1 및 제2 금속은 동일하지 않다. 이 목적을 위하여, 적어도 하나의 제2 금속은 적어도 하나의 제1 금속보다 적은 합금 구성 성분을 가지며; 적어도 하나의 제2 금속은 대안적으로 또는 추가적으로 적어도 하나의 제1 금속보다 합금 내에서 보다 적은 질량 비로 적어도 하나의 동일한 합금 구성 성분을 가지며; 결과로서, 적어도 하나의 제1 금속의 액상 온도보다 높은 적어도 하나의 제2 금속의 여기서 특정된 고상 온도가 얻어질 수 있다.
바람직하게는, 본 발명에 따라, 복합재료 물질 및 이의 제조를 위한 반제품은 정확하게 하나의 제2 금속을 (고체, 비발포성) 완전한 물질로서 포함한다. 이 문맥에서, 완전 물질은 발포되지 않은 고체 금속으로 이해되며, 다시 말해서 기공이 없는 것으로 이해되며, 분말 형태가 아니다. 이 문맥에서, 금속은 금속 합금일 수 있다. 본 발명에서 의미하는 완전 물질은 본 발명에 따른 발포성 혼합물과 대조적으로 발포성이 아니다. 바람직하게는, 적어도 하나의 제2 금속은 적어도 하나의 제2 금속의 함량에 대하여 적어도 80wt.%의 함량으로 주요 구성 Mg(마그네슘), Al (알루미늄), Pb (lead), Au (금), Zn (아연), Ti (티타늄), Fe (철) 또는 Pt (플래티늄)를 갖는다. 게다가 이 목적을 위하여, 적어도 하나의 제2 금속은 적어도 하나의 제1 금속에 대하여 여기서 규정된 이들 순수한 금속 및 합금으로부터 선택될 수 있다. 바람직하게는, 적어도 하나의 제1 금속 및 적어도 하나의 제2 금속은 동일한 주요 구성 성분 Mg, Al, Pb, Au, Zn, Ti 또는 Fe을 갖는다. 만약 적어도 하나의 제2 금속이 주요 구성 성분으로서 알루미늄을 갖는다면, 다음으로 이루어진 군으로부터 특히 선택된다:
- 순수한 알루미늄 및
- 알루미늄-마그네슘 합금(5000 시리즈), 알루미늄-마그네슘-실리콘 합금(6000 시리즈) 및 알루미늄 아연 합금(7000 시리즈)으로 이루어진 군으로부터 선택된 고강도 알루미늄 합금.
상기 적어도 하나의 제2 금속은 알루미늄 또는 순수한 알루미늄 (적어도 99 wt.% 알루미늄)일 수 있으며, 알루미늄의 함량이 적어도 하나의 제2 금속에 대하여 대략 85 wt.% 내지 대략 99 wt.%, 특히 바람직하게는 대략 98 wt.%인 알루미늄이 바람직하다. 게다가, 상기 적어도 하나의 제2 금속은 고강도 알루미늄 합금일 수 있다. 고강도 알루미늄 합금은 알루미늄-마그네슘 합금(5000 시리즈), 알루미늄-마그네슘-실리콘 합금(6000 시리즈) 및 알루미늄-아연 합금(7000 시리즈)으로 이루어진 군으로부터 선택될 수 있다. 상기 적어도 하나의 제2 금속은 특히 알루미늄-마그네슘 합금 (5000 시리즈)일 수 있다. 상기 적어도 하나의 제2 금속은 특히 알루미늄-마그네슘-실리콘 합금(6000 시리즈), 바람직하게는 Al 6082 (AlSi1MgMn)일 수 있다. 마지막으로, 적어도 하나의 제2 금속은 특히 알루미늄-아연 합금 (7000 시리즈)일 수 있다.
제1 및 제2 금속의 적당한 조합은, 예를 들어, 이에 한정되지는 않지만, 주요 구성 성분으로서 다음 금속들을 갖는 합금이며, 다시 말해서 각각 제1 및 제2 금속에 대하여 적어도 대략 80wt.%의 함량으로 포함하며, 적당한 발포제가 추가적으로 이에 대하여 제한없이 예시의 방법으로 구체화된다.
제1 금속(합금)의
주요 구성 성분		 발포제 제2 금속(합금)의
주요 구성 성분
Al TiH2 Al 또는 Fe1
Zn MgH2 Al 또는 Fe1
Pb ZrH2 Al 또는 Fe1
Mg TiH2 Al 또는 Fe1
Fe MgCO3 Ti
Ti SrCO3 Ti
Au SrCO3 Pt 또는 Ti
1주요 구성 성분으로서 철 (Fe)에 대해 강철이 합금으로서 사용될 수 있다. 본 발명에 따른 방법 단계들의 일시적인 순서 또는 시퀀스는 실시예(1)에서 설정된 로마자와 번호에 대응하며; 다시 말해서 바람직하게는 제1 단계(I)가 먼저 일어나고, 이후 단계(II) 및 최종 단계(III)가 일어난다. 본 발명에 따라, 단계(III)에서 가열 및 선택적으로 이하 설명된 단계(IV)에서 사전가열 동안 반제품 내로 열 입력은 외부로부터 반제품 내로 일어나고, 다시 말해서 반제품의 외부 표면 또는 반제품의 외부 표면의 일부를 통해서 일어난다. 단계(III)에서, 액체를 포함하는 가열가능한 욕조(가열가능한 액체 욕조)에서 가열하면서, 액체 수단에 의해 외부로부터 반제품 내로 열 입력이 일어나고, 다시 말해서 반제품의 외부 표면 또는 반제품의 외부 표면의 일부분을 통해 액체로부터 외부로부터 반제품 내로 열 입력이 일어난다. 바람직하게는, 각 경우에 반제품의 발포될 (적어도 하나의 제1) 영역의 일부인 반제품의 외부 표면의 일부분 또는 이의 뒤에 반제품의 발포될 (적어도 하나의 제1) 영역이 (직접적으로) 위치되는 반제품의 외부 표면의 일부분을, 가열가능한 욕조의 액체로 적어도 완전히 적시거나 또는 완전하게 접촉시킨다. 따라서, 단계(II)에서 반제품은 가열가능하게, 바람직하게는 이미 가열된 욕조 내에 침지되어, 가열가능한 욕조의 액체로 반제품의 외부 표면의 상기 언급된 부분을 적어도 완전히 적시도록 한다.
상기 방법의 단계(III)의 가열은 바람직하게는 또한 발포 온도까지 일어나며, 이 온도는 발포성 혼합물 내에서, (a)적어도 하나의 발포제의 적어도 기체 진화 온도만큼 높고 및/또는 (b) 발포성 혼합물의 적어도 고상 온도만큼 높다. 발포 온도는 적어도 하나의 제1 금속이 발포 상태이고 발포제가 분해하여 적어도 하나의 제1 금속을 발포시키는 발포제를 발산하는 온도이다. 상기 적어도 하나의 제1 금속은 이것이 용융하기 시작(고상 온도에서)하거나 또는 부분적으로 또는 전체로서 용융된 발포성 상태에 있다. 적어도 하나의 제1 금속의 나머지는 용융되고 발포된 후 발포제가 완전히 분해되도록(충분히 빠르게) 열이 공급된다. 만약, 복합재료 물질이 제조되면, 단계(III)에서 가열은 바람직하게는 발포성 혼합물 내에서 적어도 하나의 제2 금속의 고상 온도보다 낮은 발포 온도까지 일어난다. 이것은 적어도 하나의 제1 및 제2 영역의 금속들의 혼합이 일어나지 않고, 발포 동안 발포 공정으로 인한 용적의 증가를 제외하고 반제품이 이의 원래 구조를 유지하고 뒤틀리지 않는다는 장점을 갖는다.
본 발명에 따라 방법의 단계(III)에서 발포 온도는, 발포성 혼합물이 발포하고 금속 발포체를 형성하는 온도이다. 발포 온도가 적어도 하나의 발포제의 기체 진화 온도 이상, 적어도 하나의 제1금속의 고상 온도보다 높고(보다 정확하게는 적어도 하나의 발포제 및 선택적으로 첨가제와의 혼합으로 인하여 용융점이 허용가능하게 일반적으로 소폭 감소한다는 점을 고려함: 적어도 발포성 혼합물의 고상 온도만큼 높음), 적어도 하나의 제2 금속의 고상 온도보다 낮아야만, 가능한 균질한 금속 발포체로서 얻고 복합재료 물질의 특성을 보존하고, 다시 말해서 금속 발포체 및 금속 완전 물질의 표면 연결에 필요한 것 이상으로 2개 물질이 용융하는 것을 방지한다.
본 발명에 따른 방법은 추가적으로 단계(I)의 반제품을 발포 온도 이하, 대략 50℃ 내지 대략 180℃, 바람직하게는 내지 대략 100℃ 온도까지 가열하여 사전 가열하는 단계(IV)를 포함하고, 단계(IV)는 단계(II) 및/또는 단계(III) 전에 일시적으로 수행된다. 바람직하게는, 단계(IV)는 일시적으로 단계(II) 전에 일어나며, 이어서 단계(III) 전에 일시적으로 일어난다. 이 절차는 발포를 위해 사용된 액체 욕조가 실제 발포 공정에서 보다 효율적으로, 다시 말해서 단위 시간당 보다 많은 처리량으로 사용될 수 있다는 장점이 있으며, 이는 이 액체 욕조 내에서 여전히 일어나고 발포 공정을 위해 필요한, 반제품 안으로 (남은) 필요한 열의 공급이, 예를 들어 주위 또는 실온으로부터 시작하여 액체 욕조의 발포 온도까지 반제품이 가열되는 것보다는 덜 필요하기 때문이다. 그 결과 사전 가열을 위하여, 하나 이상의 다른 가열 가능한 액체 욕조, 또는 금속을 발포하기에 덜 적당하고 본 발명에 따른 액체 욕조를 포함하지 않는 보다 단순한 가열원, 예를 들어 전기 저항로(electric resistance furnace)가 사용될 수 있다. 바람직하게는, 단계(II) 에서 침지는 가온되거나 또는 가열된 욕조 내에서 일어나서, 단계(III)에서 즉각적으로 가열이 일어나게 한다. 사전 가온/사전 가열은 몇 시간의 상대적으로 긴 시간 대략 5 min 내지 대략 8 h 동안, 보다 바람직하게는 대략 10 min. 내지 대략 6 h 동안 한 개 또는 용이하게는 그 이상의 부품들에 대하여 동시에 일어날 수 있다.
본 발명에 따른 방법의 단계(III)에서 가열은 제어된 가열 속도로 일어나서, 적어도 하나의 제1 금속의 발포 상태에 도달하는 움직임까지 적어도 하나의 제1 금속을 발포시키는 데 충분한 추진 기체 발달의 움직임에 맞추도록, 예를 들어 이들의 고상 온도까지 일어날 수 있다. 적어도 하나의 제1 금속을 발포시키기에 충분한 추진 기체의 발달 및 대략 최대의 추진 기체의 발달이 적어도 하나의 제1 금속이 이의 발포성 상태에 도달할 때, 예를 들어 이들의 고상 온도에 도달할 때 일어나도록 열 공급이 일어나야만 한다. 바람직하게는, 본 발명에 따라 제공된 금속 및 발포제에 대하여, 본 방법의 단계(III)에서 가열은 대략 0.5 K/s 내지 대략 50 K/s, 특히 바람직하게는 대략 5 K/s 내지 대략 20 K/s의 가열 속도로 일어난다.
가열가능한 액체 욕조에 반제품의 침지는, 바람직하게는 발포될 영역 또는 적어도 하나의 제1 영역 내로의 열 입력이 가능한 짧은 경로로 일어나도록 일어난다. 이 목적을 위하여, 각 경우에, 반제품의 발포될 (적어도 하나의 제1) 영역의 일부이거나 또는 이의 뒤에 반제품의 발포될 (적어도 하나의 제1) 영역이 (직접적으로) 위치되는 반제품의 외부 표면의 이들 부품들을 가열가능한 욕조의 액체로 적어도 완전히 적시거나 또는 접촉시킨다. 특히 바람직하게는, 상기 반제품은 가열가능한 액체 욕조 내에서 완전히 침지된다. 반제품이 침지될 때 상기 언급된 절차들의 결과로서, 열 입력의 균질성이 개선되며, 이는 방사선 조사에 의한 전달 동안 다른 방법에서 가능한 열 손실을 배제하면서, 이것이 직접적으로, 다시 말해서 액체로부터 반제품까지 직접적인 열 도입 및 전달을 통해 일어나기 때문이다. 직접적인 열 전도 및 전달은 액체 및 반제품 사이에서 직접적 접촉으로 가능해진다. 이것은 또한 형성된 금속 발포체의 균질성을 더 개선한다. 특히 발포체 내 및, 복합 재료 물질의 경우에, 적어도 하나의 제1 및 적어도 하나의 제2 영역 사이, 다시 말해서 발포체 및 비발포성 고체 완전 물질 사이의 경계 표면에서, 결함의 형성이 줄어들며; 특히 만약 상기 복합재료 물질 내 적어도 하나의 제2 영역이 적어도 하나의 제1 영역 위에 층 또는 커버층으로 형성된다면 특히 적용되고, 상기 복합재료 물질이 정확하게 하나의 제1 영역 및 정확하게 2개 제2 영역을 포함하고 상기 2개 제2 영역 각각이 정확하게 하나의 제1 영역 위에 층 또는 커버층으로서 형성된다면 보다 특히 적용되고, 만약 이들 경우에서 제1 영역이 복합재료 물질로 코어 또는 코어층으로서 형성된다면 가장 특히 적용된다.
가열가능한 욕조의 액체에 대해, 물질 또는 물질 혼합물은 크게 가열하거나 또는 증발시키지 않고 적어도 각각 필요한 발포 온도까지 가열될 수 있다고 여겨진다. 게다가, 액체는 최종 금속 발포체 또는 최종 복합재료 물질을 공격하지도 또는 이의 원하는 외부 및 내부 구성으로부터 또는 그 구성을 손상시키지도 않아야만 한다. 놀랍게도, 염들 중, 특히 무기염, 또는 고체 입자, 특히 모래 또는 알루미늄 산화물 과립으로부터 선택된 용융염이 이들 요구사항을 만족시키는 것을 발견하였다. 본 문맥에서, 상기 염은 실온에서 액체로서 존재하는 화학적 화합물에서 용액이 아니며, 특히 수용액이 아니다. 2개 이상 염의 혼합물을 사용하는 것이 가능하다. 적어도 2개 염의 혼합물에 대하여, 적어도 하나의 염은 다른 염의 용융물 내에서 용해될 수 있다. 그러므로, 가열가능한 욕조의 액체는 바람직하게는 적어도 하나의 용융염, 특히 바람직하게는 정확하게 하나의 용융 염을 포함한다. 가열가능한 욕조의 액체는 바람직하게는 적어도 하나의 용융 무기염, 특히 바람직하게는 정확하게 하나의 용융 무기염, 바람직하게는 소듐 클로라이드 또는 포타슘 클로라이드를 포함한다. 가열가능한 욕조의 (전체) 액체는 단지 이들을 포함하기 보다는 상기 언급된 물질 또는 구성 성분들을 배타적으로 포함하거나 이들로 이루어진다. 본 발명에서 의미하는 용어 "액체"는 또한 특히 용융 염 및 고체 입자을 포함한다. 고체 입자 욕조는 적어도 하나의 기체 및/또는 공기, 특히 기체로서 질소 또는 헬륨과의 혼합물 내에서 고체 입자를 포함하고, 공기와의 추가 혼합물을 포함하고, 본 발명의 의미에서 바람직하게는 유동 소각로(fluidized bed furnace)에 의해 제조된다. 고체 입자들은 이들이 액체와 유사한 움직임 및 행동으로 설정되도록 또는 본 발명의 액체와 등가의 성질을 갖도록 적어도 하나의 기체 및/또는 공기에 의해 흘러진다. 이는 또한 본 발명의 의미에서 용융염의 경우이다. 가열가능한 욕조에서 사용가능한 고체 입자의 입자 크기는 바람직하게는 대략 10 μm 내지 대략 200 μmm, 보다 바람직하게는 대략 80 μm 내지 대략 150 μm의 범위이다. 바람직하게는, 본 발명의 의미로는 모래 또는 특히 과립 형태의 알루미늄 산화물이 사용된다.
특히 바람직하게는, 만약 고체 입자가 사용되면, 사전가열/사전가온은 단계(IV)에서 수행된다. 이 문맥에서, 반제품은 고체 입자 욕조, 예를 들어 모래 내에서, 특히 특히 대략 430℃ 내지 대략 520℃, 바람직하게는 대략 450℃ 내지 대략 500℃의 온도 범위까지 사전 가열된다. 이 문맥에서, 하나 또는 용이하게 보다 많은 부품들이 동시에 서너 시간의 상대적으로 긴 기간 동안, 바람직하게는 대략 5 min 내지 대략 8 h, 보다 바람직하게는 대략 10 min 내지 대략 6 h동안 가열될 수 있다. 연속해서, 단계(II)에서, 반제품은 고체 입자 욕조 내, 특히 유동소각로 내에서 특히 과립 형태의 알루미늄 산화물 내에 잠겨지고, 상기 욕조는 바람직하게는 대략 570℃ 내지 대략 630℃, 보다 바람직하게는 대략 580℃ 내지 대략 610℃의 온도 범위를 갖는다. 단계(III)에 따른 가열은 그러므로 즉각적으로 일어난다. 이 고체입자 욕조 내 보존 기간은 바람직하게는 대략 1 min 내지 대략 10 min 보다 바람직하게는 대략 1.5 min 내지 대략 6 min이다. 연속해서, 발포된 반제품은 바람직하게는 제거되어, 예를 들어 고체 입자 욕조의 형태, 특히 모래 욕조 내에서 바람직하게는 대략 10℃ 내지 대략 40℃의 온도에서 담금질(quenching)한다. 담금질 시간은 바람직하게는 대략 30초 내지 대략 10분, 바람직하게는 대략 1분. 내지 대략 3분의 범위이다. 연속해서, 예를 들어 상술한 것과 같이 복합재료 물질의 형태로 발포된 반제품은 가온될 수 있다. 단계(I) 내지 (IV)는 또한 연속적인 운전 시스템으로 수행되어 제조 속도를 증가시킬 수 있다. 사전가열/사전가온 및 발포가 동일한 욕조 내에서 일어날 수 있다.
반제품에 충분히 높은 열전달을 위하여, 특히 특정 가열 속도를 보다 잘 제어하기 위하여, 특히 만약 가열 속도가 높다면, 대응하는 가열가능한 욕조의 액체의 높은(비)열용량 및/또는 열전도도가 바람직하다. 가열가능한 욕조의 액체의 높은(비)열용량 및/또는 열전도도는 그러므로 놀랍게도 특히 균질한 금속 발포체를 형성할 수 있게 하고, 다시 말해서 기공 사이즈가 좁은 크기 분포도를 갖게할 수 있다. 게다가, 발포 공정은 이 방법으로 보다 빠르게 일어날 수 있다. 이 목적을 위하여, 가열가능한 욕조의 액체 또는 용융염은 바람직하게는 다음을 갖는다:
(a) 대략 1000 J/(kg·K) 내지 대략 2000 (kg·K)의 비열용량, 및/또는
(b) 대략 0.1 W/(m·K) 내지 대략 1 W/(m·K)의 열전도도.
액체의 밀도의 적당한 선택을 위하여, 특히 용융염 또는 고체 입자 욕조의 적당한 선택을 위하여, 다음의 밀도와 비교한다:
- 제1 금속 또는 이의 발포체 및 만약 이용한다면 제2 금속, 또는
- (최종) 금속 발포체 또는 복합재료 물질
단계(III)의 종결점에 도달하는 것은 금속 발포체 또는 복합재료 물질의 플로팅으로 확인될 수 있다.
금속 발포체 또는 금속 발포체를 포함하는 복합재료 물질의 우수한 기계적 부하 용량, 특히 우수한 강도 및/또는 뒤틀림 강성을 얻기 위하여, 복합재료 물질의 일부 또는 영역으로서 포함하는 상기 금속 발포체는 폐쇄된 기공을 형성한다. 찾아진 폐쇄된, 구형 기공들로 인하여 기공들을 포함하는 셀벽을 통해 가능한 온전하게 최적 부하 전달이 가능하게 되므로, 금속 발포체의 강도 및 이로 인하여 금속 발포체를 포함하는 복합재료 물질의 강도에 크게 기여한다. 금속 발포체는 만약 그 안의 개별 기체 용적, 특히 2개 서로 인접한 기체 용적이 별도 고체상(벽)에 의해 상호 분리되거나 또는 제조로 인한 작은 개구(크랙, 홀)에 의해 기껏해야 상호 연결된다면, 폐쇄된 기공이고, 이의 단면은 각 경우에 2개 기체 용적을 분리하는 고체상(벽)의 단면에 비하여 작다. 실질적으로 폐쇄된-기공 금속 발포체는, 개별 기체 용적이 기껏해야 제조로 인한 작은 개구(크랙, 홀)에 의해 상호 연결되나, 이의 단면은 상기 용적을 분리하는 고체상의 단면에 비하여 작다는 것으로 특징된다.
형성된 금속 발포체의 기공도는 대략 60% 내지 대략 92%, 바람직하게는 대략 80% 내지 대략 92%, 특히 바람직하게는 대략 89.3%이다. 비발포성 완전 물질의 밀도는 주요 물질의 밀도의 대략 90% 내지 대략 100%일 수 있다. 단계(III)에 형성된 금속 발포체의 밀도는, 비발포된 완전 물질의 밀도에 따라 달라지며, 알루미늄 발포체의 경우 대략 0.2 g/cm3 내지 대략 0.5 g/cm3 또는 대략 60% 내지 대략 92%의 기공도에 도달할 수 있다.
본 발명에 따른 방법은 단계(I)에서 제공된 반제품을 형상된 부품으로 형상화하는 단계(V)를 추가적으로 포함하며, 이에 따라 얻어진 형상화된 부품은 단계(III) 및/또는 (IV)의 반제품 대신에 가열된다. 반제품은 이 목적을 위하여 당해 기술분야의 통상의 기술자에게 알려진 방법에 의해 형상화될 수 있다. 그러나, 본 발명에 따라 형상화는 바람직하게는 벤딩, 딥-드로잉, 유압성형 및 핫-프레싱으로 이루어진 군으로부터 선택된 방법에 의해 일어난다.
본 발명은 최종적으로 다음을 포함한다:
- 본 발명에 따른 방법에 의해 얻어질 수 있는 복합재료 물질
- 복합재료 물질을 포함하는 구성 부품.
용어 "구성 부품"는, 단독 또는 다른 구성 부품와 함께, 특정 분야 또는 특정 용도, 예를 들어, 장치, 기계(선박, 항공) 장치, 건축, 가구 조각 또는 다른 최종 제품을 위해 사용될 수 있는 부품 또는 제조 부품을 나타낸다. 이 목적을 위하여, 상기 구성 부품는 특정 형상을 가질 수 있고, 예를 들어 다른 구성 부품와 협력, 예를 들어 정확한 핏트에 필요한 특정 형상을 가질 수 있다. 이 종류 형상은 유리하게 이미 비발포된(다시 말해서 발포성) 반제품에서 형상화(단계(V))의 여기 설명된 추가적 방법 단계에 의해 수행될 수 있고, 이는 금속 발포체 또는 복합재료 물질보다 보다 용이하게 변형될 수 있다.
실시예 1
2개 고체 커버층 및 발포성 혼합물을 포함하는 발포성 코어로 이루어진 반제품, 각 경우에 이하 표에 설정된 알루미늄 합금으로 이루어진 금속 또는 금속 구성 부품은, 550℃ 내지 650℃의 온도의 염 욕조에 담궈지고 그 안에서 발포되었다. 알루미늄이 발포될 때 종래 가열 방법에 비하여 반제품의 전체 표면에 걸쳐 염욕조 내에서 염의 높은 열용량 및 열전도도 및 우수한 열접촉의 결과로서, 상기 반제품은 550℃ 내지 650℃의 발포 온도로 균일하게 주어지고; 다시 말해서 반제품의 모든 영역이 찾아진 발포 온도에 동시에 또는 실질적으로 동시에 도달하였다. 고상 온도가 초과한 후, 발포성 코어는 균일하게 팽창하기 시작하고 우수한 기공 분포를 형성하였다(도 1 참조). 이 문맥에서, 발포의 가열 속도는 물질 두께와 무관하게 0.5 K/s 및 50 K/s의 사이 이었다. 발포 결과로서, 반제품의 밀도는 염 욕조의 밀도 이하이여서, 금속 발포체 샌드위치가 팽창하게 하고 발포 공정의 종기가 용이하게 검출가능하게 한다.
따라서 본 방법은 커버층없는 프레싱된 발포성 혼합물로만 이루어진 반제품을 사용하여 수행되었다.
실시예 발포성 혼합물 중 합금 발포성 혼합물 중 발포제1 커버층의 합금
1.1 AlSi8Mg4 TiH2 (1.0 wt.%) Al 6082
1.2 AlSi8Mg4 TiH2 (0.5 wt.%) Al 5754
1.3 AlSi8Mg4 TiH2 (0.6 wt.%) Al 5005
1.4 AlSi8Mg4 TiH2 (0.6 wt.%) Al 6016
1.5 AlSi7 TiH2 (1.2 wt.%) Al 3103
1.6 AlSi6Mg7.5 TiH2 (0.8 wt.%) Al 6060
1.7 AlSi4Mg7.5 TiH2 (0.6 wt.%) 커버층 없음
1.8 AlSi6Mg3 TiH2 (0.6 wt.%) 커버층 없음
중량%(wt.%)의 발포제 함량의 명세1는 발포성 혼합물의 총 함량을 기초로 한다. 상기 설정된 함량으로 TiH2 대신에 다음 발포제로 동일한 방법이 또한 수행되었다: ZrH2, HfH2, MgH2, CaH2, SrH2, LiBH4 및 LiAlH4뿐만 아니라 TiH2과 LiBH4 및 TiH2과 LiAlH4의 조합 각각.
실시예 2
본 방법은 400℃ 내지 500℃의 온도를 갖는 염욕조 및 발포체 온도가 380℃ 내지 420℃인 것을 제외하고는 실시예 1에 따라 수행되었다.
실시예 발포성 혼합물 중 합금 발포성 혼합물 중 발포제1 커버층의 합금
2.1 ZnTi2 MgH2 (0.5 wt.%) Al 6082
2.2 ZnTi2 MgH2 (0.6 wt.%) Al 6082
2.3 ZnTi2 MgH2 (0.8 wt.%) Al 6082
2.4 ZnTi2 MgH2 (1.0 wt.%) Al 6082
2.5 ZnTi2 MgH2 (1.2 wt.%) Al 6082
2.6 ZnTi2 MgH2 (0.6 wt.%) 커버층 없음
2.7 ZnCu8 MgH2 (0.6 wt.%) 커버층 없음
중량% (wt.%)의 발포제의 함량 명세1는 발포성 혼합물의 총 함량을 기초로 한다. 상기 설정된 함량으로 MgH2 대신에 발포제로서 TiH2로 동일한 방법이 수행되었다.
실시예 3
본 방법은 300℃ 내지 400℃의 온도를 갖는 염 욕조 및 310℃ 내지 380℃의 발포체 온도를 제외하고는 실시예 1에 따라 수행되었다.
실시예 발포성 혼합물 중 합금 발포성 혼합물 중 발포제1 커버층 중 합금
3.1 PbCu1 ZrH2 (0.5 wt.%) Al 6082
3.2 PbCu1 ZrH2 (0.6 wt.%) Al 6082
3.3 PbCu1 ZrH2 (0.8 wt.%) Al 6082
3.4 PbCu1 ZrH2 (1.0 wt.%) Al 6082
3.5 PbCu1 ZrH2 (1.2 wt.%) Al 6082
3.6 PbCu1 ZrH2 (0.8 wt.%) 커버층 없음
3.7 PbZn5 ZrH2 (0.8 wt.%) 커버층 없음
중량%(wt.%)의 발포제의 함량 명세1는 발포성 혼합물의 총 함량을 기초로 한다. 상기 설정된 함량으로 ZrH2 대신에 발포제로서 TiH2으로 동일한 방법이 또한 수행되었다.
실시예 4
본 발명은 550℃ 내지 650℃의 온도를 갖는 염욕조 및 580℃ 내지 630℃의 발포체 온도를 가지고 실시예 1에 따라 수행되었다.
실시예 발포성 혼합물 중 합금 발포성 혼합물 중 발포제1 커버층의 합금
4.1 AZ 31 (Mg96Al3Zn) TiH2 (0.5 wt.%) Al 6082
4.2 AZ 31 (Mg96Al3Zn) TiH2 (0.6 wt.%) Al 6082
4.3 AZ 31 (Mg96Al3Zn) TiH2 (0.8 wt.%) Al 6082
4.4 AZ 31 (Mg96Al3Zn) TiH2 (1.0 wt.%) Al 6082
4.5 AZ 31 (Mg96Al3Zn) TiH2 (1.2 wt.%) Al 6082
4.6 AZ 31 (Mg96Al3Zn) TiH2 (0.6 wt.%) 커버층 없음
4.7 AZ 91 (Mg90Al9Zn) TiH2 (0.6 wt.%) 커버층 없음
중량%(wt.%)의 발포제의 함량 명세1는 발포성 혼합물의 총 함량을 기초로 한다.
실시예 5
본 방법은 1200℃ 내지 1450℃의 온도를 갖는 염욕조 및 1380℃ 내지 1420℃의 발포체 온도를 제외하고는 실시예 1에 따라 수행되었다.
실시예 발포성 혼합물 중 합금 발포성 혼합물 중 발포제1 커버층의 합금
5.1 강철 1.4301 MgCO3 (0.5 wt.%) TiAl2
5.2 강철 1.4301 MgCO3 (0.6 wt.%) TiAl2
5.3 강철 1.4301 MgCO3 (0.8 wt.%) TiAl2
5.4 강철 1.4301 MgCO3 (1.0 wt.%) TiAl2
5.5 강철 1.4301 MgCO3 (1.2 wt.%) TiAl2
5.6 강철 1.4301 MgCO3 (1.0 wt.%) 커버층 없음
5.7 ST37 MgCO3 (1.0 wt.%) 커버층 없음
중량%(wt.%)의 발포제의 함량 명세1는 발포성 혼합물의 총 함량을 기초로 한다.
실시예 6
본 방법은 1300℃ 내지 1650℃의 온도를 갖는 염욕조 및 1500℃ 내지 1680℃의 발포체 온도를 제외하고는 실시예 1에 따라 수행되었다.
실시예 발포성 혼합물 중 합금 발포성 혼합물 중
발포제1 		커버층의 합금
6.1 Ti-6Al-2Sn-4Zr-6Mo SrCO3 (0.5 wt.%) Ti-5Al-2Sn-2Zr-4Mo-4Cr 또는 Ti
6.2 Ti-6Al-2Sn-4Zr-6Mo SrCO3 (0.6 wt.%) Ti-5Al-2Sn-2Zr-4Mo-4Cr 또는 Ti
6.3 Ti-6Al-2Sn-4Zr-6Mo SrCO3 (0.8 wt.%) Ti-5Al-2Sn-2Zr-4Mo-4Cr 또는 Ti
6.4 Ti-6Al-2Sn-4Zr-6Mo SrCO3 (1.0 wt.%) Ti-5Al-2Sn-2Zr-4Mo-4Cr 또는 Ti
6.5 Ti-6Al-2Sn-4Zr-6Mo SrCO3 (1.2 wt.%) Ti-5Al-2Sn-2Zr-4Mo-4Cr 또는 Ti
6.6 Ti-6Al-2Sn-4Zr-6Mo SrCO3 (1.0 wt.%) 커버층 없음
6.7 Ti-5Al-2Sn-2Zr-4Mo-4Cr SrCO3 (1.0 wt.%) 커버층 없음
중량%(wt.%)의 발포제의 함량 명세1는 발포성 혼합물의 총 함량을 기초로 한다.
실시예 7
본 방법은 900℃ 내지 1150℃의 온도를 갖는 염욕조 및 980℃ 내지 1100℃의 발포체 온도를 제외하고는 실시예 1에 따라 수행되었다.
실시예 발포성 혼합물 중 합금 발포성 혼합물 중 발포제1 커버층의 합금
7.1 750 Au SrCO3 (0.5 wt.%) Pt
7.2 750 Au SrCO3 (0.6 wt.%) Pt
7.3 750 Au SrCO3 (0.8 wt.%) Pt 또는 Ti
7.4 750 Au SrCO3 (1.0 wt.%) Pt 또는 Ti
7.5 750 Au SrCO3 (1.2 wt.%) Pt 또는 Ti
7.6 750 Au SrCO3 (1.0 wt.%) 커버층 없음
7.7 585 Au SrCO3 (1.0 wt.%) 커버층 없음
중량%(wt.%)의 발포제의 함량 명세1는 발포성 혼합물의 총 함량을 기초로 한다.
실시예 8
본 방법은, 염욕조 대신에, 대략 80 μm 내지 대략 100 μm의 입자 크기를 갖는 고체 입자 욕조로서 알루미늄 산화물 과립을 갖는 유동소각로가 사용된 것을 제외하고는 실시예 1에 따라 수행되었다. 단계(III) 후 가열을 위한 온도는 600℃이고 유동소각로에서의 보존 시간은 3min이었다. 합금으로서 AlSi8Mg4 이 사용되었고, 발포성 혼합물의 총 함량에 대하여 0.8 wt.% TiH2이 발포제로서 사용되었다. 발포 후, 반제품을 500℃의 모래 욕조 내에서 15min 동안 사전가온/가열하였다. 발포는 가열된 고체 입자 욕조 내에 잠기게 하는 것으로 일어났다. 사전가온/사전가열 및 발포를 위한 욕조는 또한 동일할 수 있다. 얻어진 복합재료 물질은 폐쇄된 기공을 형성하고 2개 커버층들 사이에 매우 균일한 금속 발포체를 가졌다.

Claims (19)

  1. 적어도 하나의 제1 금속의 함량에 대하여 적어도 80wt%의 함량으로 주요 구성 성분 Mg, Al, Pb, Au, Zn, Ti 또는 Fe을 포함하는 적어도 하나의 제1 금속의 금속 발포체를 제조하는 방법으로서,
    (I) 적어도 하나의 제1 금속 및 적어도 하나의 발포체를 포함하는 발포성 혼합물을 포함하는 반제품을 제공하는 단계,
    (II) 액체를 포함하는 가열가능한 욕조 내에 반제품을 침지시키는 단계, 및
    (III) 상기 욕조 내 반제품을 가열하여 적어도 하나의 발포제로부터 기체를 제거하여 발포성 혼합물을 발포하여 금속 발포체를 형성하는 단계를 포함하고,
    상기 가열가능한 욕조의 액체는 적어도 하나의 용융 염 또는 고체 입자를 포함하고,
    상기 반제품은 복합재료 물질을 제조하기 위하여 상기 발포성 혼합물로부터 형성된 하나의 제1 영역, 및 상기 제1 영역에 의해 서로 분리되는 제1 영역의 양면 상의 커버층으로서 비발포성 완전 물질의 형태로 적어도 하나의 제2 금속으로부터 형성된 두 개의 제2 영역을 포함하고, 상기 복합재료 물질은 적어도 하나의 제1 금속의 금속 발포체로부터 형성된 하나의 제1 영역, 및 상기 제1 영역에 의해 서로 분리되는 제1 영역의 양면 상의 커버층으로서 비발포성 완전물질의 형태로 적어도 하나의 제2 금속으로부터 형성된 두 개의 제2 영역을 포함하고,
    상기 단계(III)에서 가열은 0.5 K/s 내지 50 K/s의 가열 속도로 일어나는, 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 제2 금속은 적어도 하나의 제1 금속의 함량에 대하여 적어도 80wt%의 함량으로 주요 구성성분 Mg, Al, Pb, Au, Zn, Ti 또는 Fe을 포함하는, 방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 제1 금속 및 상기 적어도 하나의 제2 금속은 동일한 주요 성분 Mg, Al, Pb, Au, Zn, Ti 또는 Fe을 갖는, 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 제2 금속은 다음을 갖는 방법:
    (a) 발포성 혼합물의 액상 온도보다 적어도 5℃ 높은 고상 온도; 및/또는
    (b) 상기 적어도 하나의 제1 금속 보다 합금 구성 성분을 적게 갖거나, 또는 상기 적어도 하나의 제1 금속보다 합금 중 보다 적은 질량 비율을 갖는 적어도 하나의 동일한 합금 구성 성분.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 제2 영역이 적어도 하나의 제1 영역의 표면의 적어도 일부에 층으로서 형성되는, 방법.
  6. 제5항에 있어서,
    (a) 복합재료 물질에서 상기 적어도 하나의 제1영역이 발포된 코어로서 형성되고, 및
    (b) 이 복합재료 물질을 제조하기 위한 반제품에서, 상기 적어도 하나의 제1영역이 발포성 코어로서 형성되는, 방법.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 발포체의 기체 진화 온도가 다음의 온도인, 방법:
    (a) 적어도 하나의 제1 금속의 고상 온도와 동등한 온도,
    (b) 적어도 하나의 제1 금속의 고상 온도의 이하이나, 적어도 하나의 제1 금속의 고상 온도 이하 90℃ 이하인 온도.
  8. 제6항에 있어서,
    적어도 하나의 발포체의 기체 진화 온도는 적어도 하나의 제2 금속의 고상 온도 이하인, 방법.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 발포체는 금속수소화물 및 금속탄산염으로 이루어진 군으로부터 선택되는, 방법.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 방법의 단계(III)에서 가열은 또한 발포 온도까지 일어나고, 상기 발포 온도는 발포성 혼합물 내에서 다음의 온도인, 방법:
    (a) 적어도 하나의 발포제의 기체 진화 온도만큼 높은 온도 및/또는
    (b) 적어도 발포성 혼합물의 고상 온도만큼 높은 온도.
  11. 제1항에 있어서,
    단계(III) 중 가열은 발포 온도까지 일어나고, 상기 발포 온도는 발포성 혼합물 내에서 적어도 하나의 제2 금속의 고상 온도보다 낮은 온도인, 방법.
  12. 제1항에 있어서,
    다음 단계들을 추가적으로 포함하는 방법:
    (IV) 단계(I)의 반제품을 발포 온도 이하에서 50℃ 내지 100℃의 온도까지 가열하여 사전가열하는 단계,
    단계 (IV)는 단계(II) 및/또는 단계(III) 전에 일시적으로 수행된다.
  13. 제1항에 있어서,
    가열가능한 욕조의 액체는 다음을 갖는 방법:
    (a) 1000 J/(kg·K) 내지 2000 J/(kg·K)의 비열용량, 및/또는
    (b) 0.1 W/(m·K) 내지 1 W/(m·K)의 열전도도.
  14. 제1항에 있어서,
    상기 고체 입자는 10 μm 내지 200 μm 범위의 입자 크기를 갖는 방법.
  15. 제1항에 있어서,
    알루미늄 산화물의 고체 입자가 고체 입자로서 사용되는 방법.
  16. 제1항에 있어서,
    고체 입자를 사용하면서 유동소각로가 사용된, 방법.
  17. 제1항에 있어서,
    단계(III)에서 실질적으로 폐쇄된-기공 금속 발포체가 형성된, 방법.
  18. 제1항에 있어서,
    단계(III)에서 형성된 금속 발포체의 기공도는 60% 내지 92%인, 방법.
  19. 제1항에 있어서,
    추가적으로 다음 단계들을 포함하는 방법:
    (V) 단계(I)에서 제공된 반제품을 형상화된 부품으로 형상화하는 단계로서, 상기 얻어진 형상화된 부품이 단계(III) 및/또는 (V)에서 반제품 대신에 가열되는, 형상화 단계.
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