KR20150123219A - 소결용 알루미늄 원료, 소결용 알루미늄 원료의 제조 방법 및 다공질 알루미늄 소결체의 제조 방법 - Google Patents

소결용 알루미늄 원료, 소결용 알루미늄 원료의 제조 방법 및 다공질 알루미늄 소결체의 제조 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR20150123219A
KR20150123219A KR1020157016095A KR20157016095A KR20150123219A KR 20150123219 A KR20150123219 A KR 20150123219A KR 1020157016095 A KR1020157016095 A KR 1020157016095A KR 20157016095 A KR20157016095 A KR 20157016095A KR 20150123219 A KR20150123219 A KR 20150123219A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
aluminum
sintering
raw material
sintered body
porous
Prior art date
Application number
KR1020157016095A
Other languages
English (en)
Inventor
지빈 양
도시히코 사이와이
고지 호시노
Original Assignee
미쓰비시 마테리알 가부시키가이샤
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 미쓰비시 마테리알 가부시키가이샤 filed Critical 미쓰비시 마테리알 가부시키가이샤
Publication of KR20150123219A publication Critical patent/KR20150123219A/ko

Links

Images

Classifications

    • B22F1/02—
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F3/00—Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the manner of compacting or sintering; Apparatus specially adapted therefor ; Presses and furnaces
    • B22F3/10—Sintering only
    • B22F3/11—Making porous workpieces or articles
    • B22F1/025—
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F1/00—Metallic powder; Treatment of metallic powder, e.g. to facilitate working or to improve properties
    • B22F1/06—Metallic powder characterised by the shape of the particles
    • B22F1/062—Fibrous particles
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F1/00—Metallic powder; Treatment of metallic powder, e.g. to facilitate working or to improve properties
    • B22F1/10—Metallic powder containing lubricating or binding agents; Metallic powder containing organic material
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F1/00—Metallic powder; Treatment of metallic powder, e.g. to facilitate working or to improve properties
    • B22F1/16—Metallic particles coated with a non-metal
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F1/00—Metallic powder; Treatment of metallic powder, e.g. to facilitate working or to improve properties
    • B22F1/17—Metallic particles coated with metal
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F3/00—Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the manner of compacting or sintering; Apparatus specially adapted therefor ; Presses and furnaces
    • B22F3/10—Sintering only
    • B22F3/1003—Use of special medium during sintering, e.g. sintering aid
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F7/00—Manufacture of composite layers, workpieces, or articles, comprising metallic powder, by sintering the powder, with or without compacting wherein at least one part is obtained by sintering or compression
    • B22F7/002—Manufacture of composite layers, workpieces, or articles, comprising metallic powder, by sintering the powder, with or without compacting wherein at least one part is obtained by sintering or compression of porous nature
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C1/00—Making non-ferrous alloys
    • C22C1/04—Making non-ferrous alloys by powder metallurgy
    • C22C1/0408—Light metal alloys
    • C22C1/0416—Aluminium-based alloys
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C1/00—Making non-ferrous alloys
    • C22C1/08—Alloys with open or closed pores
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C21/00—Alloys based on aluminium
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C21/00—Alloys based on aluminium
    • C22C21/003—Alloys based on aluminium containing at least 2.6% of one or more of the elements: tin, lead, antimony, bismuth, cadmium, and titanium
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C47/00—Making alloys containing metallic or non-metallic fibres or filaments
    • C22C47/14—Making alloys containing metallic or non-metallic fibres or filaments by powder metallurgy, i.e. by processing mixtures of metal powder and fibres or filaments
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C49/00—Alloys containing metallic or non-metallic fibres or filaments
    • C22C49/14—Alloys containing metallic or non-metallic fibres or filaments characterised by the fibres or filaments

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Nanotechnology (AREA)
  • Composite Materials (AREA)
  • Powder Metallurgy (AREA)

Abstract

이 소결용 알루미늄 원료는, 복수의 알루미늄 기재가 소결된 다공질 알루미늄 소결체를 제조할 때에 사용되는 소결용 알루미늄 원료로서, 상기 알루미늄 기재와, 이 알루미늄 기재의 외표면에 고착된 복수의 티탄 분말 입자를 구비하고 있고, 상기 티탄 분말 입자는, 금속 티탄 분말 입자 및 수소화티탄 분말 입자의 어느 일방 또는 양방이다.

Description

소결용 알루미늄 원료, 소결용 알루미늄 원료의 제조 방법 및 다공질 알루미늄 소결체의 제조 방법{ALUMINUM MATERIAL FOR SINTERING, METHOD FOR PRODUCING ALUMINUM MATERIAL FOR SINTERING, AND METHOD FOR PRODUCING POROUS ALUMINUM SINTERED COMPACT}
본 발명은, 복수의 알루미늄 기재끼리가 소결된 다공질 알루미늄 소결체를 제조할 때에 사용되는 소결용 알루미늄 원료, 이 소결용 알루미늄 원료의 제조 방법 및 이 소결용 알루미늄 원료를 사용한 다공질 알루미늄 소결체의 제조 방법에 관한 것이다.
본원은, 2013년 3월 1일에 일본에 출원된 일본 특허출원 2013-040877호 및 2014년 2월 18일에 일본에 출원된 일본 특허출원 2014-028874호에 기초하여 우선권을 주장하고, 그 내용을 여기에 원용한다.
상기 서술한 다공질 알루미늄 소결체는, 예를 들어, 각종 전지에 있어서의 전극 및 집전체, 열 교환기용 부재, 소음 부재, 필터, 충격 흡수 부재 등으로서 사용되고 있다.
종래, 이와 같은 다공질 알루미늄 소결체는, 예를 들어, 특허문헌 1 ∼ 5 에 개시된 방법으로 제조되고 있다.
특허문헌 1 에 있어서는, 알루미늄 분말과 파라핀 왁스 입자와 바인더를 혼합하여 형성된 혼합물을 시트상으로 성형하고, 이것을 자연 건조시키고, 이어서 이후에 유기 용제에 침지시켜 왁스 입자를 제거하고, 이어서 건조, 탈지, 소결을 실시함으로써, 다공질 알루미늄 소결체를 제조하고 있다.
또, 특허문헌 2 ∼ 4 에 있어서는, 알루미늄 분말과 티탄을 함유하는 소결 보조제 분말과 바인더와 가소제와 유기 용제를 혼합하여 점성 조성물을 형성하고, 이 점성 조성물을 성형하여 발포시키고, 이어서 비산화 분위기에서 가열 소결함으로써, 다공질 알루미늄 소결체를 제조하고 있다.
또한, 특허문헌 5 에 있어서는, 알루미늄으로 이루어지는 베이스 분말과 공정 원소를 함유하는 교락 (橋絡) 형성용 Al 합금 분말 등을 혼합하고, 이것을 수소 분위기 혹은 수소와 질소의 혼합 분위기 중에서 가열 소결함으로써, 다공질 알루미늄 소결체를 제조하고 있다. 또한, 이 다공질 알루미늄 소결체는, 알루미늄으로 이루어지는 베이스 분말이 과공정 조직으로 이루어지는 교락부에 의해 서로 연결된 구조로 되어 있다.
그런데, 특허문헌 1 에 기재된 다공질 알루미늄 소결체 및 다공질 알루미늄 소결체의 제조 방법에 있어서는, 기공률이 높은 것을 얻는 것이 곤란하다는 문제가 있었다. 또한, 알루미늄 기재끼리를 소결하는 경우, 알루미늄 기재의 표면에 형성된 산화막에 의해 알루미늄 기재끼리의 결합이 저해되어, 충분한 강도를 갖는 다공질 알루미늄 소결체를 얻을 수 없다는 문제가 있었다.
또, 특허문헌 2 ∼ 4 에 기재된 다공질 알루미늄 소결체 및 다공질 알루미늄 소결체의 제조 방법에 있어서는, 점성 조성물을 성형·발포시키고 있다는 점에서, 효율적으로 다공질 알루미늄 소결체를 제조할 수 없다는 문제가 있었다. 또한, 점성 조성물은 바인더의 함유량이 많은 점에서, 탈바인더 처리에 많은 시간을 필요로 함과 함께, 소결시에 있어서의 성형체의 수축률이 커져, 치수 정밀도가 우수한 다공질 알루미늄 소결체를 제조할 수 없다는 문제가 있었다.
또한, 특허문헌 5 에 기재된 다공질 알루미늄 소결체 및 다공질 알루미늄 소결체의 제조 방법에 있어서는, 알루미늄으로 이루어지는 베이스 분말을 과공정 조직으로 이루어지는 교락부에 의해 결합된 구조로 되어 있다. 이 교락부는, 공정 조성의 저융점 Al 합금 분말이 용융되어 액상을 발생시키고, 이 액상이 베이스 분말 사이에서 응고됨으로써 형성되어 있다. 이 때문에, 기공률이 높은 것을 얻는 것이 곤란하였다.
일본 공개특허공보 2009-256788호 일본 공개특허공보 2010-280951호 일본 공개특허공보 2011-023430호 일본 공개특허공보 2011-077269호 일본 공개특허공보 평08-325661호
본 발명은, 이상과 같은 사정을 배경으로서 이루어진 것으로서, 효율적이고 저비용으로 제조 가능하고, 소결시의 수축률이 작고 치수 정밀도가 우수함과 함께 충분한 강도를 갖는 고품질의 다공질 알루미늄 소결체를 얻을 수 있는 소결용 알루미늄 원료, 이 소결용 알루미늄 원료의 제조 방법 및 이 소결용 알루미늄 원료를 사용한 다공질 알루미늄 소결체의 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 하고 있다.
이와 같은 과제를 해결하고, 상기 목적을 달성하기 위해서, 본 발명의 소결용 알루미늄 원료는, 복수의 알루미늄 기재가 소결된 다공질 알루미늄 소결체를 제조할 때에 사용되는 소결용 알루미늄 원료로서, 상기 알루미늄 기재와, 이 알루미늄 기재의 외표면에 고착된 복수의 티탄 분말 입자를 구비하고 있고, 상기 티탄 분말 입자는, 금속 티탄 분말 입자 및 수소화티탄 분말 입자의 어느 일방 또는 양방인 것을 특징으로 하고 있다.
상기 서술한 구성으로 이루어진 본 발명의 소결용 알루미늄 원료에 있어서는, 소결시에 알루미늄의 융점의 융점 근방에까지 가열한 경우, 알루미늄 기재가 용융되게 된다. 그러나, 알루미늄 기재의 표면에는 산화막이 형성되어 있음으로써, 용융된 알루미늄이 산화막에 의해 유지되고 있어, 알루미늄 기재의 형상이 유지된다. 여기서, 티탄 분말 입자가 고착된 부분에 있어서는, 티탄과의 반응에 의해 산화막이 파괴되어, 내부의 용융 알루미늄이 외방으로 분출되고, 분출된 용융 알루미늄이 티탄과의 반응에 의해 융점이 높은 화합물을 생성하고 고화된다. 이로써, 알루미늄 기재의 외표면에, 외방을 향하여 돌출하는 복수의 기둥상 돌기가 형성된다.
그리고, 알루미늄 기재의 외표면에 형성된 기둥상 돌기를 통하여, 알루미늄 기재끼리가 결합됨으로써, 별도, 발포 공정 등을 실시하지 않고, 기공률이 높은 다공질 알루미늄 소결체가 얻어지게 된다. 따라서, 다공질 알루미늄 소결체를 효율적이고, 또한 저비용으로 제조하는 것이 가능해진다.
또한, 점성 조성물과 같이 알루미늄 기재끼리의 사이에 바인더가 많이 존재하고 있지 않은 점에서, 소결시의 수축률이 작고, 치수 정밀도가 우수한 다공질 알루미늄 소결체를 얻는 것이 가능해진다.
또, 티탄에 의해 산화막이 파괴되어 있으므로, 알루미늄 기재끼리를 확실하게 결합할 수 있어, 충분한 강도를 갖는 다공질 알루미늄 소결체를 얻을 수 있다.
또한, 티탄에 의해 용융 알루미늄이 고화되고 있는 점에서, 알루미늄 기재끼리의 사이의 공극에 용융 알루미늄이 충전되는 것을 방지할 수 있어, 높은 기공률의 다공질 알루미늄 소결체를 얻을 수 있다.
여기서, 상기 티탄 분말 입자의 함유량이 0.5 질량％ 이상 20 질량％ 이하로 되어 있는 것이 바람직하다.
이 경우, 티탄 분말 입자의 함유량이 0.5 질량％ 이상으로 되어 있으므로, 알루미늄 기재의 외표면에 기둥상 돌기가 충분히 형성되고, 알루미늄 기재끼리를 확실하게 결합할 수 있어, 충분한 강도를 갖는 다공질 알루미늄 소결체를 얻을 수 있다. 또, 티탄 분말 입자의 함유량이 20 질량％ 이하로 되어 있으므로, 알루미늄 기재의 외표면에 필요 이상의 기둥상 돌기가 형성되지 않아, 높은 기공률을 확보할 수 있다.
또한, 상기 알루미늄 기재가, 알루미늄 섬유 및 알루미늄 분말의 어느 일방 또는 양방인 것이 바람직하다.
상기 알루미늄 기재로서 알루미늄 섬유를 사용한 경우에는, 기둥상 돌기를 통하여 알루미늄 섬유끼리가 결합되었을 때에, 공극이 유지되기 쉬워 기공률이 높아지는 경향이 있다. 그래서, 상기 알루미늄 기재로서 알루미늄 섬유 및 알루미늄 분말을 사용하고, 이들 혼합비를 조정함으로써, 다공질 알루미늄 소결체의 기공률을 제어하는 것이 가능해진다.
본 발명의 소결용 알루미늄 원료의 제조 방법은, 상기 서술한 소결용 알루미늄 원료를 제조하는 소결용 알루미늄 원료의 제조 방법으로서, 상기 알루미늄 기재와 상기 티탄 분말을 바인더와 함께 혼합하는 혼합 공정과, 상기 혼합 공정에서 얻어진 혼합물을 건조시키는 건조 공정을 구비하고 있는 것을 특징으로 하고 있다.
이 구성의 소결용 알루미늄 원료의 제조 방법에 의하면, 상기 알루미늄 기재와 티탄 분말을 바인더와 함께 혼합하는 혼합 공정과, 이 혼합 공정에서 얻어진 혼합물을 건조시키는 건조 공정을 구비하고 있으므로, 알루미늄 기재의 외표면에 티탄 분말 입자가 분산되고 고착되어, 상기 서술한 소결용 알루미늄 원료가 제조된다.
여기서, 상기 건조 공정은, 40 ℃ 이하의 온도에서 건조시키는 저온 건조 또는 1.33 ㎩ 이하의 감압 건조인 것이 바람직하다.
이 경우, 건조 공정에 있어서, 알루미늄 기재의 표면에 두꺼운 산화막이 형성되는 것을 억제할 수 있어, 소결용 알루미늄 원료의 소결성을 향상시킬 수 있다.
또, 본 발명의 다공질 알루미늄 소결체의 제조 방법은, 상기 서술한 소결용 알루미늄 원료를 사용한 다공질 알루미늄 소결체의 제조 방법으로서, 유지체에 대해 상기 소결용 알루미늄 원료를 산포하는 원료 산포 공정과, 상기 유지체에 유지된 상기 소결용 알루미늄 원료를 가열하여 소결하는 소결 공정을 갖는 것을 특징으로 하고 있다.
이 구성의 다공질 알루미늄 소결체의 제조 방법에 의하면, 상기 서술한 소결용 알루미늄 원료를 사용하고 있으므로, 소결시에 알루미늄 기재의 외표면에 고착된 티탄 분말 입자에 의해 알루미늄 기재의 산화막이 파괴되어, 알루미늄 기재 내부의 용융 알루미늄이 외방으로 분출된다. 이 용융 알루미늄이 티탄과의 반응에 의해 융점이 높은 화합물을 생성하고 고화됨으로써, 알루미늄 기재의 외표면에 외방을 향하여 돌출하는 복수의 기둥상 돌기가 형성된다.
그리고, 이 기둥상 돌기를 통하여 복수의 상기 알루미늄 기재끼리가 결합되게 되어, 기공률이 높고, 강도가 충분한 다공질 알루미늄 소결체를 제조할 수 있다.
본 발명에 의하면, 고품질의 다공질 알루미늄 소결체를 얻을 수 있는 소결용 알루미늄 원료, 이 소결용 알루미늄 원료의 제조 방법 및 이 소결용 알루미늄 원료를 사용한 다공질 알루미늄 소결체의 제조 방법을 제공할 수 있다. 본 발명의 소결용 알루미늄 원료를 사용함으로써, 효율적이고 저비용으로 다공질 알루미늄 소결체를 제조 가능하고, 제조된 다공질 알루미늄 소결체는, 소결시의 수축률이 작아, 치수 정밀도가 우수함과 함께 충분한 강도를 갖는다.
도 1 은, 본 발명의 일 실시형태인 소결용 알루미늄 원료를 사용하여 제조된 다공질 알루미늄 소결체를 나타내는 도면으로, (a) 는 다공질 알루미늄 소결체의 관찰 사진이고, (b) 는 다공질 알루미늄 소결체의 확대 모식도이다.
도 2 는, 도 1 에 나타내는 다공질 알루미늄 소결체에 있어서의 알루미늄 기재끼리의 접합부를 나타내는 도면으로, (a), (b) 는 접합부의 SEM 관찰 사진이고, (c) 는 접합부의 Al 분포를 나타내는 조성 분석 결과이고, (d) 는 접합부의 Ti 분포를 나타내는 조성 분석 결과이다.
도 3 은, 본 발명의 일 실시형태인 소결용 알루미늄 원료를 나타내는 도면으로, (a), (b) 는 소결용 알루미늄 원료의 SEM 관찰 사진이고, (c) 는 소결용 알루미늄 원료의 Al 분포를 나타내는 조성 분석 결과이고, (d) 는 소결용 알루미늄 원료의 Ti 분포를 나타내는 조성 분석 결과이다.
도 4 는, 본 발명의 일 실시형태인 소결용 알루미늄 원료의 제조 방법 및 도 1 에 나타내는 다공질 알루미늄 소결체의 제조 방법의 일례를 나타내는 플로도이다.
도 5 는, 알루미늄 기재의 외표면에 티탄 분말 입자를 고착시킨 본 실시형태인 소결용 알루미늄 원료의 설명도로, (a) 는 알루미늄 기재가 알루미늄 섬유인 소결용 알루미늄 원료를 나타내고, (b) 는 알루미늄 기재가 알루미늄 분말인 소결용 알루미늄 원료를 나타낸다.
도 6 은, 시트상의 다공질 알루미늄 소결체를 제조하는 연속 소결 장치의 개략 설명도이다.
도 7 은, 소결 공정에 있어서 알루미늄 기재의 외표면에 기둥상 돌기가 형성되는 상태를 나타내는 설명도로, (a) 는 알루미늄 기재가 알루미늄 섬유인 경우를 나타내고, (b) 는 알루미늄 기재가 알루미늄 분말인 경우를 나타낸다.
도 8 은, 벌크 형상의 다공질 알루미늄 소결체를 제조하는 제조 공정을 나타내는 설명도이다.
이하에, 본 발명의 일 실시형태인 소결용 알루미늄 원료, 이 소결용 알루미늄 원료의 제조 방법, 이 소결용 알루미늄 원료를 사용한 다공질 알루미늄 소결체의 제조 방법에 대해 설명한다.
먼저, 본 실시형태인 소결용 알루미늄 원료를 사용하여 제조된 다공질 알루미늄 소결체 (10) 에 대해 설명한다.
도 1 에, 본 실시형태인 소결용 알루미늄 원료를 사용하여 제조된 다공질 알루미늄 소결체 (10) 를 나타낸다. 또한, 도 1 의 (a) 가 본 실시형태인 다공질 알루미늄 소결체의 관찰 사진이고, 도 1 의 (b) 가 본 실시형태인 다공질 알루미늄 소결체의 모식도이다.
도 1 에 나타내는 바와 같이, 이 다공질 알루미늄 소결체 (10) 는, 복수의 알루미늄 기재 (11) 가 소결되어 일체화된 것으로, 기공률이 30 ％ 이상 90 ％ 이하의 범위 내로 설정된 것으로 되어 있다.
본 실시형태에 있어서는, 도 1 에 나타내는 바와 같이, 알루미늄 기재 (11) 로서 알루미늄 섬유 (11a) 와 알루미늄 분말 (11b) 이 사용되고 있다.
그리고, 이 알루미늄 기재 (11) (알루미늄 섬유 (11a) 및 알루미늄 분말 (11b)) 의 외표면에는, 외방을 향하여 돌출하는 복수의 기둥상 돌기 (12) 가 형성되어 있고, 복수의 알루미늄 기재 (11, 11) (알루미늄 섬유 (11a) 및 알루미늄 분말 (11b)) 끼리가, 이 기둥상 돌기 (12) 를 통하여 결합된 구조로 되어 있다. 또한, 도 1 에 나타내는 바와 같이, 알루미늄 기재 (11, 11) 끼리의 결합부 (15) 는, 기둥상 돌기 (12, 12) 끼리가 결합된 부분이나 기둥상 돌기 (12) 와 알루미늄 기재 (11) 의 측면이 접합된 부분, 나아가서는 알루미늄 기재 (11, 11) 의 측면끼리가 접합된 부분이 있다.
여기서, 도 2 에 나타내는 바와 같이, 기둥상 돌기 (12) 를 통하여 결합된 알루미늄 기재 (11, 11) 끼리의 결합부 (15) 에는, Ti-Al 계 화합물 (16) 이 존재하고 있다. 본 실시형태에서는, 도 2 의 분석 결과에 나타내는 바와 같이, Ti-Al 계 화합물 (16) 은, Ti 와 Al 의 화합물로 되어 있고, 보다 구체적으로는, Al3Ti 금속간 화합물로 되어 있다. 즉, 본 실시형태에서는, Ti-Al 계 화합물 (16) 이 존재하고 있는 부분에 있어서, 알루미늄 기재 (11, 11) 끼리가 결합되어 있는 것이다.
다음으로, 본 실시형태인 소결용 알루미늄 원료 (20) 에 대해 설명한다.
이 소결용 알루미늄 원료 (20) 는, 도 3 에 나타내는 바와 같이, 알루미늄 기재 (11) 와, 이 알루미늄 기재 (11) 의 외표면에 고착된 복수의 티탄 분말 입자 (22) 를 구비하고 있다. 또한, 티탄 분말 입자 (22) 로는, 금속 티탄 분말 입자 및 수소화티탄 분말 입자의 어느 일방 또는 양방을 사용할 수 있다.
여기서, 소결용 알루미늄 원료 (20) 에 있어서는, 티탄 분말 입자 (22) 의 함유량이 0.5 질량％ 이상 20 질량％ 이하의 범위 내로 되어 있고, 바람직하게는 0.5 질량％ 이상 15 질량％ 이하, 더욱 바람직하게는 1.0 질량％ 이상 10 질량％ 이하의 범위 내로 되어 있다. 본 실시형태에서는, 5 질량％ 로 되어 있다.
또, 티탄 분말 입자 (22) 의 입경은, 1 ㎛ 이상 50 ㎛ 이하의 범위 내로 되어 있고, 바람직하게는 5 ㎛ 이상 30 ㎛ 이하의 범위 내로 되어 있다. 또한, 수소화티탄 분말 입자는, 금속 티탄 분말 입자보다 입경을 세밀하게 하는 것이 가능한 점에서, 알루미늄 기재 (11) 의 외표면에 고착되는 티탄 분말 입자 (22) 의 입경을 미세하게 하는 경우에는, 수소화티탄 분말 입자를 사용하는 것이 바람직하다.
또한, 알루미늄 기재 (11) 의 외표면에 고착된 복수의 티탄 분말 입자 (22, 22) 끼리의 간격은 5 ㎛ 이상 100 ㎛ 이하의 범위 내로 하는 것이 바람직하고, 5.0 ㎛ 이상 70 ㎛ 이하의 범위 내로 하는 것이 더욱 바람직하다.
알루미늄 기재 (11) 로는, 상기 서술한 바와 같이, 알루미늄 섬유 (11a) 와 알루미늄 분말 (11b) 이 사용되고 있다. 또한, 알루미늄 분말 (11b) 로는, 애토마이즈 분말을 사용할 수 있다.
여기서, 알루미늄 섬유 (11a) 의 섬유 직경은 40 ㎛ 이상 300 ㎛ 이하의 범위 내로 되어 있고, 바람직하게는 50 ㎛ 이상 200 ㎛ 이하의 범위 내로 되어 있다. 또, 알루미늄 섬유 (11a) 의 섬유 길이는 0.2 ㎜ 이상 20 ㎜ 이하의 범위 내, 바람직하게는 1 ㎜ 이상 10 ㎜ 이하의 범위 내로 되어 있다.
또, 알루미늄 분말 (11b) 의 입경은 20 ㎛ 이상 300 ㎛ 이하의 범위 내로 되어 있고, 바람직하게는 20 ㎛ 이상 100 ㎛ 이하의 범위 내로 되어 있다.
또한, 알루미늄 기재 (11) 로는, 순도가 99.5 질량％ 이상의 순알루미늄으로 구성되어 있는 것이 바람직하고, 나아가서는, 순도가 99.99 질량％ 이상인 4N 알루미늄으로 구성되어 있는 것이 바람직하다.
또, 알루미늄 섬유 (11a) 와 알루미늄 분말 (11b) 의 혼합 비율을 조정함으로써 기공률을 조정하는 것이 가능해진다. 즉, 알루미늄 섬유 (11a) 의 비율을 늘림으로써 다공질 알루미늄 소결체 (10) 의 기공률을 향상시키는 것이 가능해지는 것이다. 이 때문에, 알루미늄 기재 (11) 로는, 알루미늄 섬유 (11a) 를 사용하는 것이 바람직하고, 알루미늄 분말 (11b) 을 혼합하는 경우에는, 알루미늄 분말 (11b) 의 비율을 10 질량％ 이하로 하는 것이 바람직하고, 1.0 질량％ 이상 5.0 질량％ 이하로 하는 것이 더욱 바람직하다.
다음으로, 본 실시형태인 소결용 알루미늄 원료의 제조 방법 및 다공질 알루미늄 소결체의 제조 방법에 대하여, 도 4 의 플로도 등을 참조하여 설명한다.
먼저, 도 4 에 나타내는 바와 같이, 본 실시형태인 소결용 알루미늄 원료 (20) 를 제조한다.
상온에서, 알루미늄 기재 (11) 와 티탄 분말을 혼합한다 (혼합 공정 (S01)). 이 때 바인더 용액을 분무한다. 또한, 바인더로는, 대기 중에서 500 ℃ 로 가열했을 때에 연소·분해되는 것이 바람직하고, 구체적으로는, 아크릴계 수지, 셀룰로오스계 고분자체를 사용하는 것이 바람직하다. 또, 바인더의 용제로는, 수계, 알코올계, 유기 용제계의 각종 용제를 사용할 수 있다.
이 혼합 공정 (S01) 에 있어서는, 예를 들어, 자동 유발, 팬형 전동 조립기 (造粒機), 쉐이커 믹서, 포트 밀, 하이 스피드 믹서, V 형 믹서 등의 각종 혼합기를 사용하여, 알루미늄 기재 (11) 와 티탄 분말을 유동시키면서 혼합한다.
다음으로, 혼합 공정 (S01) 에서 얻어진 혼합체를 건조시킨다 (건조 공정 (S02)). 이 건조 공정 (S02) 에 있어서는, 알루미늄 기재 (11) 의 표면에 산화막이 두껍게 형성되지 않도록, 40 ℃ 이하의 저온 건조, 또는 1.33 ㎩ 이하 (10-2 Torr 이하) 의 감압 건조를 실시한다. 저온 건조의 온도는, 바람직하게는 25 ℃ ∼ 30 ℃ 이고, 감압 건조의 압력은, 바람직하게는 0.5 ㎩ ∼ 1.0 ㎩ 이다.
이 혼합 공정 (S01) 및 건조 공정 (S02) 에 의해, 도 5 에 나타내는 바와 같이, 알루미늄 기재 (11) 의 외표면에 티탄 분말 입자 (22) 가 분산되고 고착되게 되어, 본 실시형태인 소결용 알루미늄 원료 (20) 가 제조된다. 또한, 알루미늄 기재 (11) 의 외표면에 고착된 복수의 티탄 분말 입자 (22, 22) 끼리의 간격은 5 ㎛ 이상 100 ㎛ 이하의 범위 내가 되도록, 티탄 분말 입자 (22) 를 분산시키는 것이 바람직하다.
다음으로, 상기 서술한 바와 같이 하여 얻어진 소결용 알루미늄 원료 (20) 를 사용하여 다공질 알루미늄 소결체 (10) 를 제조한다.
여기서, 본 실시형태에서는, 도 6 에 나타내는 연속 소결 장치 (30) 를 사용하고, 예를 들어, 폭：300 ㎜ × 두께：1 ∼ 5 ㎜ × 길이：20 m 의 장척의 시트상 다공질 알루미늄 소결체 (10) 를 제조한다.
이 연속 소결 장치 (30) 는, 소결용 알루미늄 원료 (20) 를 균일하게 산포시키는 분말 산포기 (31) 와, 분말 산포기 (31) 로부터 공급된 소결용 알루미늄 원료 (20) 를 유지하는 카본 시트 (32) 와, 이 카본 시트 (32) 를 구동시키는 반송 롤러 (33) 와, 카본 시트 (32) 와 함께 반송되는 소결용 알루미늄 원료 (20) 를 가열하여 바인더를 제거하는 탈지로 (34) 와, 바인더가 제거된 소결용 알루미늄 원료 (20) 를 가열하여 소결하는 소성로 (35) 를 구비하고 있다.
먼저, 분말 산포기 (31) 로부터, 카본 시트 (32) 상을 향하여 소결용 알루미늄 원료 (20) 를 산포한다 (원료 산포 공정 (S03)).
카본 시트 (32) 상에 산포된 소결용 알루미늄 원료 (20) 는, 진행 방향 (F) 을 향하여 이동할 때에, 카본 시트 (32) 의 폭방향으로 퍼져 두께가 균일화되어 시트상으로 성형된다. 이 때에, 하중을 더하고 있지 않음으로써, 소결용 알루미늄 원료 (20) 중의 알루미늄 기재 (11, 11) 끼리의 사이에는 공극이 형성된다.
다음으로, 카본 시트 (32) 상에 있어서 시트상으로 성형된 소결용 알루미늄 원료 (20) 는, 카본 시트 (32) 와 함께 탈지로 (34) 내에 장입되고, 소정 온도로 가열됨으로써 바인더가 제거된다 (탈바인더 공정 (S04)).
여기서, 탈바인더 공정 (S04) 에 있어서는, 대기 분위기 중에서, 350 ∼ 500 ℃ 의 온도 범위에서 0.5 ∼ 30 분간 유지하고, 소결용 알루미늄 원료 (20) 중의 바인더를 제거한다. 가열 온도는, 바람직하게는 350 ℃ ∼ 450 ℃ 이고, 유지 시간은, 바람직하게는 10 분 ∼ 15 분이다. 또한, 본 실시형태에서는, 상기 서술한 바와 같이, 알루미늄 기재 (11) 의 외표면에 티탄 분말 입자 (22) 를 고착하기 위해서 바인더가 사용되고 있는 점에서, 점성 조성물에 비해 바인더의 함유량이 매우 적어, 단시간에 바인더를 충분히 제거하는 것이 가능하다.
다음으로, 바인더가 제거된 소결용 알루미늄 원료 (20) 는, 카본 시트 (32) 와 함께 소성로 (35) 내에 장입되고, 소정 온도로 가열됨으로써 소결된다 (소결 공정 (S05)).
이 소결 공정 (S05) 에 있어서는, 불활성 가스 분위기 중에서, 655 ∼ 665 ℃ 의 온도 범위에서 0.5 ∼ 60 분간 유지함으로써 실시된다. 또한, 가열 온도는, 바람직하게는 657 ℃ ∼ 662 ℃ 이고, 유지 시간은 1 ∼ 20 분간으로 하는 것이 바람직하다.
여기서, 소결 공정 (S05) 에 있어서의 소결 분위기를 Ar 가스 등의 불활성 가스 분위기로 함으로써, 노점을 충분히 낮출 수 있다. 수소 분위기 또는 수소와 질소의 혼합 분위기에서는, 노점을 낮추기 어렵기 때문에 바람직하지 않다. 또, 질소는, Ti 와 반응하여 TiN 을 형성하는 점에서 Ti 의 소결 촉진 효과를 잃기 때문에 바람직하지 않다.
그래서, 본 실시형태에서는, 분위기 가스로서 노점 -50 ℃ 이하의 Ar 가스를 사용하고 있다. 또한, 분위기 가스의 노점은 -65 ℃ 이하로 하는 것이 더욱 바람직하다.
이 소결 공정 (S05) 에 있어서는, 상기 서술한 바와 같이, 온도를 655 ∼ 665 ℃ 로 알루미늄의 융점 근처까지 가열하고 있는 점에서, 소결용 알루미늄 원료 (20) 중의 알루미늄 기재 (11) 는 용융되게 된다. 여기서, 알루미늄 기재 (11) 의 표면에는 산화막이 형성되어 있는 점에서, 용융된 알루미늄이 산화막에 의해 유지 되어, 알루미늄 기재 (11) 의 형상이 유지되고 있다.
또, 655 ∼ 665 ℃ 로 가열되면, 알루미늄 기재 (11) 의 외표면 중 티탄 분말 입자 (22) 가 고착된 부분에 있어서는, 티탄과의 반응에 의해 산화막이 파괴되어, 내부의 용융 알루미늄이 외방으로 분출된다. 분출된 용융 알루미늄은 티탄과의 반응에 의해 융점이 높은 화합물을 생성하고 고화되게 된다. 이로써, 도 7 에 나타내는 바와 같이, 알루미늄 기재 (11) 의 외표면에, 외방을 향하여 돌출하는 복수의 기둥상 돌기 (12) 가 형성된다. 여기서, 기둥상 돌기 (12) 의 선단에는, Ti-Al 계 화합물 (16) 이 존재하고 있고, 이 Ti-Al 계 화합물 (16) 에 의해 기둥상 돌기 (12) 의 성장이 억제되고 있는 것이다.
또한, 티탄 분말 입자 (22) 로서 수소화티탄을 사용한 경우에는, 300 ∼ 400 ℃ 부근에서 수소화티탄이 분해되어, 생성된 티탄이 알루미늄 기재 (11) 의 표면의 산화막과 반응하게 된다.
이 때에, 인접하는 알루미늄 기재 (11, 11) 끼리가, 서로의 기둥상 돌기 (12) 를 통하여 용융 상태로 일체화 혹은 고상 소결함으로써 결합되어, 도 1 에 나타내는 바와 같이, 기둥상 돌기 (12) 를 통하여 복수의 알루미늄 기재 (11, 11) 끼리가 결합된 다공질 알루미늄 소결체 (10) 가 제조되게 된다. 그리고, 기둥상 돌기 (12) 를 통하여 알루미늄 기재 (11, 11) 끼리가 결합된 결합부 (15) 에는, Ti-Al 계 화합물 (16) (본 실시형태에서는, Al3Ti 금속간 화합물) 이 존재하게 된다.
이상과 같은 구성으로 된 본 실시형태인 소결용 알루미늄 원료 (20) 에 의하면, 소결 공정 (S05) 에 있어서, 온도를 655 ∼ 665 ℃ 로 알루미늄의 융점 근처까지 가열함으로써, 티탄 분말 입자 (22) 가 고착된 부분에 있어서 알루미늄 기재 (11) 의 표면에 형성된 산화막이 파괴되어, 용융 알루미늄이 분출된다. 분출된 용융 알루미늄이 티탄과의 반응에 의해 융점이 높은 화합물을 생성하고 고화됨으로써, 알루미늄 기재 (11) 의 외표면에, 외방을 향하여 돌출하는 복수의 기둥상 돌기 (12) 가 형성된다. 여기서, 인접하는 알루미늄 기재 (11, 11) 끼리가, 서로의 기둥상 돌기 (12) 를 통하여 용융 상태로 일체화 혹은 고상 소결됨으로써 결합되어, 도 1 에 나타내는 바와 같이, 기둥상 돌기 (12) 를 통하여 복수의 알루미늄 기재 (11, 11) 끼리가 결합된 다공질 알루미늄 소결체 (10) 를 제조하는 것이 가능해진다.
상기 서술한 바와 같이, 알루미늄 기재 (11) 의 외표면에 형성된 기둥상 돌기 (12) 를 통하여, 알루미늄 기재 (11, 11) 끼리가 결합되어 있는 구조로 되어 있으므로, 별도, 발포 공정 등을 실시하지 않고, 기공률이 높은 다공질 알루미늄 소결체 (10) 를 얻을 수 있다. 따라서, 본 실시형태인 다공질 알루미늄 소결체 (10) 를 효율적으로, 또한, 저비용으로 제조하는 것이 가능해진다.
또한, 점성 조성물과 같이 알루미늄 기재 (11, 11) 끼리의 사이에 바인더가 많이 존재하고 있지 않는 점에서, 소결시의 수축률이 작고, 치수 정밀도가 우수한 다공질 알루미늄 소결체 (10) 를 얻는 것이 가능해진다.
또, 티탄에 의해 산화막이 파괴되어 있으므로, 알루미늄 기재 (11, 11) 끼리를 확실하게 결합할 수 있어, 충분한 강도를 갖는 다공질 알루미늄 소결체 (10) 를 얻을 수 있다.
또한, 티탄에 의해 용융 알루미늄이 고화되어 있는 점에서, 알루미늄 기재 (11, 11) 끼리의 사이의 공극에 용융 알루미늄이 충전되는 것을 방지할 수 있어, 높은 기공률의 다공질 알루미늄 소결체 (10) 를 얻을 수 있다.
또, 본 실시형태의 소결용 알루미늄 원료 (20) 에 있어서는, 티탄 분말 입자 (22) 의 함유량이 0.5 질량％ 이상 20 질량％ 이하로 되어 있으므로, 알루미늄 기재 (11) 의 외표면에 적절한 간격으로 기둥상 돌기 (12) 를 형성할 수 있어, 충분한 강도와 높은 기공률을 갖는 다공질 알루미늄 소결체 (10) 를 얻을 수 있다.
또, 본 실시형태에 있어서는, 알루미늄 기재 (11) 로서 알루미늄 섬유 (11a) 및 알루미늄 분말 (11b) 을 사용하고 있으므로, 이들의 혼합비를 조정함으로써 다공질 알루미늄 소결체 (10) 의 기공률을 제어하는 것이 가능해진다.
그리고, 본 실시형태의 다공질 알루미늄 소결체 (10) 에 있어서는, 기공률이 30 ％ 이상 90 ％ 이하의 범위 내로 되어 있으므로, 용도에 따라 최적인 기공률의 다공질 알루미늄 소결체 (10) 를 제공하는 것이 가능해진다.
또, 본 실시형태에 있어서는, 알루미늄 기재 (11) 의 외표면에 고착된 복수의 티탄 분말 입자 (22, 22) 끼리의 간격은, 5 ㎛ 이상 100 ㎛ 이하의 범위 내로 되어 있으므로, 기둥상 돌기 (12) 의 간격이 적정화되어 있어, 충분한 강도와 높은 기공률을 갖는 다공질 알루미늄 소결체 (10) 를 얻을 수 있다.
또한, 본 실시형태에서는, 알루미늄 기재 (11) 인 알루미늄 섬유 (11a) 의 섬유 직경이 40 ㎛ 이상 300 ㎛ 이하의 범위 내, 알루미늄 분말 (11b) 의 입경이 20 ㎛ 이상 300 ㎛ 이하의 범위 내로 됨과 함께, 티탄 분말 입자 (22) 의 입경이 1 ㎛ 이상 50 ㎛ 이하의 범위 내로 되어 있으므로, 알루미늄 기재 (11) (알루미늄 섬유 (11a) 및 알루미늄 분말 (11b)) 의 외표면에 확실하게 티탄 분말 입자 (22) 를 분산시켜 고착할 수 있다.
또한, 본 실시형태인 소결용 알루미늄 원료 (20) 의 제조 방법에 의하면, 알루미늄 기재 (11) 와 티탄 분말을, 바인더를 분무하여 혼합하는 혼합 공정 (S01) 과, 이 혼합 공정 (S01) 으로 얻어진 혼합물을 건조시키는 건조 공정 (S02) 을 구비하고 있으므로, 알루미늄 기재 (11) 의 외표면에 티탄 분말 입자 (22) 가 분산되고 고착되어, 상기 서술한 소결용 알루미늄 원료 (20) 를 제조할 수 있다.
여기서, 건조 공정 (S02) 에서는, 온도 40 ℃ 이하에서 건조시키는 저온 건조 또는 1.33 ㎩ 이하의 감압 건조를 사용하고 있으므로, 건조 공정 (S02) 에 있어서, 알루미늄 기재 (11) 의 표면에 두꺼운 산화막이 형성되는 것을 억제할 수 있어, 소결용 알루미늄 원료 (20) 의 소결성을 향상시킬 수 있다.
또, 본 실시형태인 다공질 알루미늄 소결체의 제조 방법에 의하면, 상기 서술한 소결용 알루미늄 원료 (20) 를 사용하고 있으므로, 소결시에, 알루미늄 기재 (11) 의 외표면에 외방을 향하여 돌출하는 복수의 기둥상 돌기 (12) 를 형성하고, 이 기둥상 돌기 (12) 를 통하여 복수의 알루미늄 기재 (11, 11) 끼리를 결합하게 된다. 이 때문에, 기공률이 높고, 강도가 충분한 다공질 알루미늄 소결체 (10) 를 제조할 수 있다.
또, 본 실시형태에서는, 도 6 에 나타내는 연속 소결 장치 (30) 를 사용하고 있는 점에서, 시트상의 다공질 알루미늄 소결체 (10) 를 연속하여 제조할 수 있어, 생산 효율이 대폭 향상되는 것이 된다.
또한, 소결용 알루미늄 원료 (20) 를 유지하는 유지체로서 카본 시트 (32) 를 사용하고 있으므로, 소결 후에 카본 시트 (32) 로부터 다공질 알루미늄 소결체 (10) 를 양호하게 떼어낼 수 있다.
또, 본 실시형태인 소결용 알루미늄 원료 (20) 를 사용하여 제조된 다공질 알루미늄 소결체 (10) 에 있어서는, 알루미늄 기재 (11, 11) 끼리의 결합부 (15) 에 Ti-Al 계 화합물 (16) 이 존재하고 있으므로, 이 Ti-Al 계 화합물 (16) 에 의해 알루미늄 기재 (11) 의 표면에 형성된 산화막이 파괴되어 있어, 알루미늄 기재 (11, 11) 끼리가 양호하게 결합되어 있다. 따라서, 강도가 충분한 다공질 알루미늄 소결체 (10) 를 얻을 수 있다.
특히, 본 실시형태에서는, 알루미늄 기재 (11, 11) 끼리의 결합부 (15) 에 Ti-Al 계 화합물 (16) 로서 Al3Ti 가 존재하고 있으므로, 알루미늄 기재 (11) 의 표면에 형성된 산화막이 확실하게 파괴되어 알루미늄 기재 (11, 11) 끼리가 양호하게 결합되어 있어, 다공질 알루미늄 소결체 (10) 의 강도를 확보할 수 있다.
또, 본 실시형태에서는, 알루미늄 기재 (11) 가, 순도 99.5 질량％ 이상의 순알루미늄, 나아가서는, 순도 99.99 질량％ 이상의 4N 알루미늄으로 구성되어 있으므로, 다공질 알루미늄 소결체 (10) 의 내식성을 향상시킬 수 있다.
또한, 본 실시형태에서는, 알루미늄 기재 (11) 로서 알루미늄 섬유 (11a) 와 알루미늄 분말 (11b) 을 사용하고 있고, 알루미늄 분말 (11b) 의 혼합 비율을 10 질량％ 이하로 하고 있으므로, 기공률이 높은 다공질 알루미늄 소결체 (10) 를 얻을 수 있다.
이상, 본 발명의 실시형태에 대해 설명했지만, 본 발명은 이것에 한정되지 않고, 그 발명의 기술적 요건을 일탈하지 않는 범위에서 적절히 변경 가능하다.
예를 들어, 도 6 에 나타내는 연속 소결 장치를 사용하여 다공질 알루미늄 소결체를 연속적으로 제조하는 방법을 설명했지만, 이것에 한정되지 않고, 다른 제조 장치에 의해 다공질 알루미늄 소결체를 제조해도 된다.
또, 본 실시형태에서는, 시트상의 다공질 알루미늄 소결체를 설명했지만, 이것에 한정되지 않고, 예를 들어, 도 8 에 나타내는 제조 공정에 의해 제조되는 벌크 형상의 다공질 알루미늄 소결체여도 된다.
도 8 에 나타내는 바와 같이, 소결용 알루미늄 원료 (20) 를 산포하는 분말 산포기 (131) 로부터, 카본제 용기 (132) 내를 향하여 소결용 알루미늄 원료 (20) 를 산포하여 벌크 충전한다 (원료 산포 공정). 이 소결용 알루미늄 원료 (20) 가 충전된 카본제 용기 (132) 를 탈지로 (134) 내에 장입하고, 대기 분위기에서 가열하여 바인더를 제거한다 (탈바인더 공정). 그 후, 소성로 (135) 내에 장입하고, Ar 분위기에서 655 ∼ 665 ℃ 로 가열 유지함으로써, 벌크 형상의 다공질 알루미늄 소결체 (110) 가 얻어진다. 또한, 이형성이 양호한 카본제 용기 (132) 를 사용하고 있고, 또한, 소결시에 1 ％ 정도의 수축이 발생하는 점에서, 카본제 용기 (132) 로부터 벌크 형상의 다공질 알루미늄 소결체 (110) 를 비교적 용이하게 취출할 수 있다.
산업상 이용가능성
본 발명의 소결용 알루미늄 원료를 사용함으로써, 효율적이고 저비용으로 다공질 알루미늄 소결체를 제조 가능하고, 제조된 다공질 알루미늄 소결체는, 소결시의 수축률이 작고 치수 정밀도가 우수함과 함께 충분한 강도를 갖는다. 이 때문에, 본 발명의 다공질 알루미늄 원료는, 각종 전지에 있어서의 전극 및 집전체, 열 교환기용 부재, 소음 부재, 필터, 충격 흡수 부재 등에 적용되는 다공질 알루미늄 소결체의 제조 공정에 바람직하게 사용된다.
10, 110 : 다공질 알루미늄 소결체
11 : 알루미늄 기재
11a : 알루미늄 섬유
11b : 알루미늄 분말
12 : 기둥상 돌기
15 : 결합부
16 : Ti-Al 계 화합물
20 : 소결용 알루미늄 원료
22 : 티탄 분말 입자
32 : 카본 시트 (유지체)
132 : 카본제 용기 (유지체)

Claims (6)

  1. 복수의 알루미늄 기재가 소결된 다공질 알루미늄 소결체를 제조할 때에 사용되는 소결용 알루미늄 원료로서,
    상기 알루미늄 기재와, 이 알루미늄 기재의 외표면에 고착된 복수의 티탄 분말 입자를 구비하고 있고,
    상기 티탄 분말 입자는, 금속 티탄 분말 입자 및 수소화티탄 분말 입자의 어느 일방 또는 양방인 것을 특징으로 하는 소결용 알루미늄 원료.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 티탄 분말 입자의 함유량이 0.5 질량％ 이상 20 질량％ 이하로 되어 있는 것을 특징으로 하는 소결용 알루미늄 원료.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 알루미늄 기재가, 알루미늄 섬유 및 알루미늄 분말의 어느 일방 또는 양방인 것을 특징으로 하는 소결용 알루미늄 원료.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 기재된 소결용 알루미늄 원료를 제조하는 소결용 알루미늄 원료의 제조 방법으로서,
    상기 알루미늄 기재와 티탄 분말을 바인더와 함께 혼합하는 혼합 공정과, 상기 혼합 공정에서 얻어진 혼합물을 건조시키는 건조 공정을 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 소결용 알루미늄 원료의 제조 방법.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 건조 공정은, 온도 40 ℃ 이하에서 건조시키는 저온 건조 또는 1.33 ㎩ 이하의 감압 건조인 것을 특징으로 하는 소결용 알루미늄 원료의 제조 방법.
  6. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 기재된 소결용 알루미늄 원료를 사용한 다공질 알루미늄 소결체의 제조 방법으로서,
    유지체에 대해 상기 소결용 알루미늄 원료를 산포하는 원료 산포 공정과, 상기 유지체에 유지된 상기 소결용 알루미늄 원료를 가열하여 소결하는 소결 공정을 갖는 것을 특징으로 하는 다공질 알루미늄 소결체의 제조 방법.
KR1020157016095A 2013-03-01 2014-02-27 소결용 알루미늄 원료, 소결용 알루미늄 원료의 제조 방법 및 다공질 알루미늄 소결체의 제조 방법 KR20150123219A (ko)

Applications Claiming Priority (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2013040877 2013-03-01
JPJP-P-2013-040877 2013-03-01
JPJP-P-2014-028874 2014-02-18
JP2014028874A JP5594445B1 (ja) 2013-03-01 2014-02-18 焼結用アルミニウム原料、焼結用アルミニウム原料の製造方法及び多孔質アルミニウム焼結体の製造方法
PCT/JP2014/054876 WO2014133079A1 (ja) 2013-03-01 2014-02-27 焼結用アルミニウム原料、焼結用アルミニウム原料の製造方法及び多孔質アルミニウム焼結体の製造方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20150123219A true KR20150123219A (ko) 2015-11-03

Family

ID=51428338

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020157016095A KR20150123219A (ko) 2013-03-01 2014-02-27 소결용 알루미늄 원료, 소결용 알루미늄 원료의 제조 방법 및 다공질 알루미늄 소결체의 제조 방법

Country Status (6)

Country Link
US (1) US10035187B2 (ko)
EP (1) EP2962786B1 (ko)
JP (1) JP5594445B1 (ko)
KR (1) KR20150123219A (ko)
CN (1) CN104994975A (ko)
WO (1) WO2014133079A1 (ko)

Families Citing this family (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5673707B2 (ja) * 2012-12-27 2015-02-18 三菱マテリアル株式会社 アルミニウム多孔体およびその製造方法
JP5633658B2 (ja) 2013-03-01 2014-12-03 三菱マテリアル株式会社 多孔質アルミニウム焼結体
JP6488875B2 (ja) * 2014-05-16 2019-03-27 三菱マテリアル株式会社 多孔質アルミニウム焼結体及び多孔質アルミニウム焼結体の製造方法
JP6488876B2 (ja) 2014-05-16 2019-03-27 三菱マテリアル株式会社 多孔質アルミニウム焼結体及び多孔質アルミニウム焼結体の製造方法
JP6477254B2 (ja) 2014-05-30 2019-03-06 三菱マテリアル株式会社 多孔質アルミニウム複合体及び多孔質アルミニウム複合体の製造方法
JP6237500B2 (ja) * 2014-07-02 2017-11-29 三菱マテリアル株式会社 多孔質アルミニウム熱交換部材
JP6405892B2 (ja) * 2014-10-30 2018-10-17 三菱マテリアル株式会社 多孔質アルミニウム焼結体及び多孔質アルミニウム焼結体の製造方法
CN109550963A (zh) * 2018-12-13 2019-04-02 华南理工大学 一种用于3d打印的亚微米氢化物颗粒增强铝基粉体的制备方法
EP4317901A4 (en) * 2021-03-30 2024-08-07 Tomoegawa Co Ltd ALUMINUM FIBER STRUCTURE AND ALUMINUM COMPOSITE MATERIAL
CN115261747B (zh) * 2021-04-29 2023-08-22 苏州铜宝锐新材料有限公司 粉末冶金复合功能材料、其制作方法及应用

Family Cites Families (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6184351A (ja) * 1984-10-01 1986-04-28 Toyota Motor Corp 多孔質材料
JPH08325661A (ja) * 1995-05-31 1996-12-10 Ndc Co Ltd 多孔質アルミニウム焼結材
TWI259849B (en) * 2001-06-11 2006-08-11 Sumitomo Electric Industries Porous metal, metallic composite using it and method for manufacturing the same
CN100344583C (zh) 2005-08-17 2007-10-24 华东师范大学 一种烧结微纤结构化微米尺度颗粒的多孔复合材料及制造方法
US7959704B2 (en) 2005-11-16 2011-06-14 Geo2 Technologies, Inc. Fibrous aluminum titanate substrates and methods of forming the same
JP5182648B2 (ja) 2008-03-18 2013-04-17 日立金属株式会社 多孔質アルミニウム焼結体の製造方法
JP5402380B2 (ja) 2009-03-30 2014-01-29 三菱マテリアル株式会社 アルミニウム多孔質焼結体の製造方法
JP5428546B2 (ja) * 2009-06-04 2014-02-26 三菱マテリアル株式会社 アルミニウム多孔質焼結体を有するアルミニウム複合体の製造方法
JP5338533B2 (ja) 2009-07-13 2013-11-13 三菱マテリアル株式会社 電気二重層型キャパシタ用電極およびその製造方法
JP5310450B2 (ja) * 2009-09-30 2013-10-09 三菱マテリアル株式会社 非水系電気化学セルの集電体およびそれを用いた電極
CN102740947A (zh) 2009-12-21 2012-10-17 美商绩优图科技股份有限公司 经纤维强化的多孔性基材
JP2011175934A (ja) * 2010-02-25 2011-09-08 Mitsubishi Materials Corp 非水電解質二次電池用集電体およびこれを用いた電極、ならびにこれらの製造方法
JP5526941B2 (ja) 2010-03-31 2014-06-18 三菱マテリアル株式会社 アルミニウム多孔質焼結体の製造方法
CN101985084A (zh) 2010-11-18 2011-03-16 南京工业大学 一种陶瓷Ti-Al合金复合膜的制备方法
JP2012195182A (ja) * 2011-03-17 2012-10-11 Sanyo Electric Co Ltd リチウム二次電池用電極及びその電極を用いたリチウム二次電池
CN102305564A (zh) * 2011-08-26 2012-01-04 华南理工大学 一种纤维烧结式微热管及其制造方法
JP5673707B2 (ja) * 2012-12-27 2015-02-18 三菱マテリアル株式会社 アルミニウム多孔体およびその製造方法
JP5633658B2 (ja) * 2013-03-01 2014-12-03 三菱マテリアル株式会社 多孔質アルミニウム焼結体

Also Published As

Publication number Publication date
WO2014133079A1 (ja) 2014-09-04
EP2962786B1 (en) 2018-10-17
JP5594445B1 (ja) 2014-09-24
US20160008884A1 (en) 2016-01-14
JP2014194075A (ja) 2014-10-09
EP2962786A4 (en) 2016-08-17
EP2962786A1 (en) 2016-01-06
US10035187B2 (en) 2018-07-31
CN104994975A (zh) 2015-10-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101660665B1 (ko) 다공질 알루미늄 소결체
KR20150123219A (ko) 소결용 알루미늄 원료, 소결용 알루미늄 원료의 제조 방법 및 다공질 알루미늄 소결체의 제조 방법
JP6488875B2 (ja) 多孔質アルミニウム焼結体及び多孔質アルミニウム焼結体の製造方法
KR101642539B1 (ko) 알루미늄 다공질 소결체를 갖는 알루미늄 복합체의 제조 방법
JP6488876B2 (ja) 多孔質アルミニウム焼結体及び多孔質アルミニウム焼結体の製造方法
JP6459726B2 (ja) 多孔質アルミニウム焼結体、多孔質アルミニウム複合部材、多孔質アルミニウム焼結体の製造方法、多孔質アルミニウム複合部材の製造方法
WO2016068176A1 (ja) 多孔質アルミニウム焼結体及び多孔質アルミニウム焼結体の製造方法
WO2023063170A1 (ja) アルミニウム粉末混合物、金属積層造形用粉末および金属積層造形物
US11377358B2 (en) Method for producing porous carbon material
JP2015151609A (ja) 多孔質アルミニウム焼結体
JP5890843B2 (ja) 溶射用Ｍｏ粉末およびそれを用いたＭｏ溶射膜並びにＭｏ溶射膜部品
JP2013072135A (ja) シート状多孔体の製造方法
JP6439550B2 (ja) 多孔質アルミニウム焼結体、多孔質アルミニウム複合部材、多孔質アルミニウム焼結体の製造方法、多孔質アルミニウム複合部材の製造方法
JP2949130B2 (ja) 金属多孔濾過体の製造方法

Legal Events

Date Code Title Description
WITN Application deemed withdrawn, e.g. because no request for examination was filed or no examination fee was paid