多孔鋁燒結(jié)體的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種由多個鋁基材彼此燒結(jié)而成的多孔鋁燒結(jié)體。
[0002]本申請基于2013年3月I日于日本申請的專利申請2013-040876號及2014年2月18日于日本申請的專利申請2014-028873號主張優(yōu)先權(quán)，并將其內(nèi)容援用于此。
【背景技術(shù)】
[0003]上述多孔鋁燒結(jié)體例如可被用作各種電池中的電極及集電體、熱交換器用部件、消音部件、過濾器、沖擊吸收部件等。
[0004]以往，這種多孔鋁燒結(jié)體例如通過專利文獻I?5中所公開的方法來制造。
[0005]專利文獻I中，將鋁粉末、石蠟粒子及粘合劑混合而形成的混合物成型為片狀，將其自然干燥，接著浸漬于有機溶劑中并去除蠟粒子，接著通過進行干燥、脫脂、燒結(jié)來制造多孔鋁燒結(jié)體。
[0006]并且，專利文獻2?4中，將鋁粉末、包含鈦的燒結(jié)助劑粉末、粘合劑、增塑劑及有機溶劑混合而形成粘性組合物，使該粘性組合物成型并發(fā)泡，接著通過在非氧化氣氛下加熱燒結(jié)來制造多孔鋁燒結(jié)體。
[0007]而且，專利文獻5中，混合包含鋁的基礎(chǔ)粉末和包含共晶元素的橋接形成用Al合金粉末等，通過將此在氫氣氛或氫和氮的混合氣氛中加熱燒結(jié)來制造多孔鋁燒結(jié)體。另外，該多孔鋁燒結(jié)體設(shè)為包含鋁的基礎(chǔ)粉末通過包含過共晶組織的橋接部而相互連結(jié)的結(jié)構(gòu)。
[0008]然而，專利文獻I中記載的多孔鋁燒結(jié)體及多孔鋁燒結(jié)體的制造方法中存在難以得到氣孔率較高的多孔鋁燒結(jié)體的問題。而且還存在對鋁基材彼此進行燒結(jié)時，鋁基材彼此的結(jié)合因形成于鋁基材表面的氧化膜而被阻礙，從而無法得到具有足夠強度的多孔鋁燒結(jié)體的問題。
[0009]并且，專利文獻2?4中記載的多孔鋁燒結(jié)體及多孔鋁燒結(jié)體的制造方法中使粘性組合物成型、發(fā)泡，因此存在無法有效地制造多孔鋁燒結(jié)體的問題。而且還存在由于粘性組合物含有較多的粘合劑，因此脫粘合劑處理需要較多的時間，并且燒結(jié)時的成型體的收縮率變大，無法制造尺寸精度優(yōu)異的多孔鋁燒結(jié)體的問題。
[0010]而且，專利文獻5中記載的多孔鋁燒結(jié)體及多孔鋁燒結(jié)體的制造方法中，設(shè)為使包含鋁的基礎(chǔ)粉末通過包含過共晶組織的橋接部而結(jié)合的結(jié)構(gòu)。該橋接部通過由共晶組成的低熔點Al合金粉末熔融而產(chǎn)生液相且該液相在基礎(chǔ)粉末之間凝固而形成。因此，很難得到氣孔率較高的燒結(jié)體。
[0011]專利文獻1:日本專利公開2009-256788號公報
[0012]專利文獻2:日本專利公開2010-280951號公報
[0013]專利文獻3:日本專利公開2011-023430號公報
[0014]專利文獻4:日本專利公開2011-077269號公報
[0015]專利文獻5:日本專利公開平08-325661號公報

【發(fā)明內(nèi)容】

[0016]本發(fā)明是以如上述的情況為背景而完成的，其目的在于提供一種能夠高效且以低成本制造，且燒結(jié)時的收縮率小、尺寸精度優(yōu)異并且具有足夠強度的高品質(zhì)的多孔鋁燒結(jié)體。
[0017]為解決這種課題而實現(xiàn)所述目的，本發(fā)明的多孔鋁燒結(jié)體為由多個鋁基材燒結(jié)而成的多孔鋁燒結(jié)體，其中，在所述鋁基材彼此結(jié)合的結(jié)合部存在T1-Al系化合物。
[0018]根據(jù)設(shè)為上述結(jié)構(gòu)的本發(fā)明的多孔鋁燒結(jié)體，鋁基材彼此的結(jié)合部存在T1-Al系化合物，因此鋁的擴散移動得到抑制。因此，能夠維持鋁基材彼此之間的空隙，且能夠得到多孔鋁燒結(jié)體。
[0019]在此，本發(fā)明的多孔鋁燒結(jié)體中，優(yōu)選在所述鋁基材的外表面形成有朝向外側(cè)突出的多個柱狀突起，且在所述柱狀突起具有所述結(jié)合部。
[0020]此時，設(shè)為經(jīng)由形成于鋁基材外表面的柱狀突起而使鋁基材彼此結(jié)合的結(jié)構(gòu)，因此無需另外實施發(fā)泡工序等，就能夠設(shè)為氣孔率較高的多孔鋁燒結(jié)體。由此，能夠高效且以低成本制造該多孔鋁燒結(jié)體。
[0021]而且，鋁基材彼此之間不像粘性組合物那樣存在較多的粘合劑，因此能夠得到燒結(jié)時的收縮率較小且尺寸精度優(yōu)異的多孔鋁燒結(jié)體。
[0022]并且，本發(fā)明的多孔鋁燒結(jié)體中，優(yōu)選所述T1-Al系化合物主要為Al3Ti。
[0023]此時，在鋁基材彼此的結(jié)合部存在Al3Ti作為T1-Al系化合物，因此能夠使鋁基材彼此良好地結(jié)合，且能夠確保多孔鋁燒結(jié)體的強度。
[0024]并且，本發(fā)明的多孔鋁燒結(jié)體中，優(yōu)選所述鋁基材為鋁纖維及鋁粉末中的任意一種或兩種。
[0025]使用鋁纖維作為所述鋁基材的情況下，當經(jīng)由柱狀突起使得鋁纖維彼此結(jié)合時，呈容易保持空隙且氣孔率變高的趨勢。因此，作為所述鋁基材而使用鋁纖維及鋁粉末并調(diào)整它們的混合比，由此能夠控制多孔鋁燒結(jié)體的氣孔率。
[0026]而且，本發(fā)明的多孔鋁燒結(jié)體中，優(yōu)選氣孔率設(shè)在30%以上90%以下的范圍內(nèi)。
[0027]該結(jié)構(gòu)的多孔鋁燒結(jié)體中，氣孔率控制在30%以上90%以下的范圍內(nèi)，因此能夠根據(jù)用途來提供最佳氣孔率的多孔鋁燒結(jié)體。
[0028]根據(jù)本發(fā)明可提供一種能夠高效且以低成本制造，且燒結(jié)時收縮率小、尺寸精度優(yōu)異并且具有足夠強度的高品質(zhì)的多孔鋁燒結(jié)體。
【附圖說明】
[0029]圖1是表示本發(fā)明的一實施方式的多孔鋁燒結(jié)體的圖，圖1的(a)是多孔鋁燒結(jié)體的觀察照片，圖1的(b)是多孔鋁燒結(jié)體的放大示意圖。
[0030]圖2是表示圖1所示的多孔鋁燒結(jié)體中的鋁基材彼此的接合部的圖，圖2的(a)、圖2的(b)是接合部的SEM觀察照片，圖2的(c)是表示接合部的Al分布的組成分析結(jié)果，圖2的(d)是表示接合部的Ti分布的組成分析結(jié)果。
[0031]圖3是表示成為圖1所示的多孔鋁燒結(jié)體的原料的燒結(jié)用鋁原料的圖，圖3的(a)、圖3的(b)是燒結(jié)用鋁原料的SEM觀察照片，圖3的(c)是表示燒結(jié)用鋁原料的Al分布的組成分析結(jié)果，圖3的(d)是表示燒結(jié)用鋁原料的Ti分布的組成分析結(jié)果。
[0032]圖4是表示圖1所示的多孔鋁燒結(jié)體的制造方法的一例的流程圖。
[0033]圖5是在鋁基材的外表面固著鈦粉末粒子的燒結(jié)用鋁原料的說明圖，圖5的(a)表示鋁基材為鋁纖維的燒結(jié)用鋁原料，圖5的(b)表示鋁基材為鋁粉末的燒結(jié)用鋁原料。
[0034]圖6是制造片狀的多孔鋁燒結(jié)體的連續(xù)燒結(jié)裝置的概略說明圖。
[0035]圖7是表示燒結(jié)工序中在鋁基材的外表面形成有柱狀突起的狀態(tài)的說明圖，圖7的(a)表不銷基材為銷纖維的情況，圖7的(b)表不銷基材為銷粉末的情況。
[0036]圖8是表示制造塊狀的多孔鋁燒結(jié)體的制造工序的說明圖。
【具體實施方式】
[0037]以下，參考附圖對本發(fā)明的一實施方式的多孔鋁燒結(jié)體10進行說明。
[0038]圖1中示出本實施方式的多孔鋁燒結(jié)體10。另外，圖1的(a)是本實施方式的多孔鋁燒結(jié)體的觀察照片，圖1的(b)是本實施方式的多孔鋁燒結(jié)體的示意圖。
[0039]如圖1所示，本實施方式的多孔鋁燒結(jié)體10是由多個鋁基材11進行燒結(jié)而成為一體的燒結(jié)體，其氣孔率設(shè)定在30%以上90%以下的范圍內(nèi)。
[0040]本實施方式中，如圖1所示，使用鋁纖維Ila和鋁粉末Ilb作為鋁基材11。
[0041]而且，設(shè)為如下結(jié)構(gòu):該鋁基材11(鋁纖維Ila及鋁粉末Ilb)的外表面形成有朝向外側(cè)突出的多個柱狀突起12，多個鋁基材11 (鋁纖維Ila及鋁粉末Ilb)彼此經(jīng)由該柱狀突起12結(jié)合。另外，如圖1所示，鋁基材11、11彼此的結(jié)合部15具有柱狀突起12、12彼此結(jié)合的部分、柱狀突起12與鋁基材11的側(cè)面接合的部分、以及鋁基材11、11的側(cè)面彼此接合的部分。
[0042]在此，如圖2所示，經(jīng)由柱狀突起12結(jié)合的鋁基材11、11彼此的結(jié)合部15存在T1-Al系化合物16。本實施方式中，如圖2的分析結(jié)果所示，T1-Al系化合物16設(shè)為Ti和Al的化合物，更具體而言設(shè)為Al3Ti金屬間化合物。即，本實施方式中，在T1-Al系化合物16所存在的部分，鋁基材11、11彼此結(jié)合。
[0043]接著，對成為本實施方式的多孔鋁燒結(jié)體10的原料的燒結(jié)用鋁原料20進行說明。如圖3所示，該燒結(jié)用鋁原料20具備:鋁基材11 ;及固著于該鋁基材11外表面的多個鈦粉末粒子22。另外，作為鈦粉末粒子22，可使用金屬鈦粉末粒子及氫化鈦粉末粒子中的任意一種或兩種。
[0044]在此，燒結(jié)用鋁原料20中，鈦粉末粒子22的含量設(shè)在0.5質(zhì)量％以上20質(zhì)量％以下的范圍內(nèi)，優(yōu)選設(shè)在0.5質(zhì)量％以上15質(zhì)量％以下，進一步優(yōu)選設(shè)在1.0質(zhì)量％以上10.0質(zhì)量％以下的范圍內(nèi)。本實施方式中設(shè)為5質(zhì)量％。
[0045]并且，鈦粉末粒子22的粒徑設(shè)在Ιμ??以上50μπι以下的范圍內(nèi)，優(yōu)選設(shè)在5 μ m以上30 μ m以下的范圍內(nèi)。另外，可將氫化鈦粉末粒子的粒徑設(shè)為比金屬鈦粉末粒子小，因此將固著于鋁基材11外表面的鈦粉末粒子22的粒徑設(shè)為較小時，優(yōu)選使用氫化鈦粉末粒子。
[0046]而且，固著于鋁基材11外表面的多個鈦粉末粒子22、22彼此的間隔優(yōu)選設(shè)在5 μπι以上100 μ m以下的范圍內(nèi)，進一步優(yōu)選設(shè)在5.0 μ m以上70 μ m以下的范圍內(nèi)。
[0047]如上所述，作為鋁基材11使用鋁纖維Ila和鋁粉末lib。另外，作為鋁粉末Ilb可使用霧化粉末。
[0048]在此，鋁纖維Ila的纖維直徑設(shè)在40 μm以上300 μm以下的范圍內(nèi)，優(yōu)選設(shè)在50 μ m以上200 μ m以下的范圍內(nèi)。并且，銷纖維Ila的纖維長度設(shè)在0.2mm以上20mm以下的范圍內(nèi)，優(yōu)選設(shè)在Imm以上1mm以下的范圍內(nèi)。
[0049]并且，鋁粉末Ilb的粒徑設(shè)在20 μm以上300 μπι以下的范圍內(nèi)，優(yōu)選設(shè)在20 μm以上100 μ m以下的范圍內(nèi)。
[0050]而且，作為鋁基材11，優(yōu)選由純度為99.5質(zhì)量％以上的純鋁構(gòu)成，進一步優(yōu)選由純度為99.99質(zhì)量％以上的4N鋁構(gòu)成。
[0051]并且，通過調(diào)整鋁纖維Ila與鋁粉末Ilb的混合比例，能夠調(diào)整氣孔率。即，通過增加鋁纖維Ila的比例，能夠提高多孔鋁燒結(jié)體10的氣孔率。因此，作為鋁基材11，優(yōu)選使用鋁纖維11a，當混合鋁粉末Ilb時，優(yōu)選將鋁粉末Ilb的比例設(shè)在10質(zhì)量％以下，進一步優(yōu)選設(shè)在1.0質(zhì)量％以上5.0質(zhì)量％以下。
[0052]接著，參考圖4的流程圖等對制造本實施方式的多孔鋁燒結(jié)體10的方法進行說明。
[0053]首先，如圖4所示，制造成為本實施方式的多孔鋁燒結(jié)體10的原料的燒結(jié)用鋁原料20。
[0054]在常溫下混合鋁基材11和鈦粉末(混合工序S01)。此時，將粘合劑溶液噴霧。另外，作為粘合劑，優(yōu)選為在大氣中加熱至500 0C時被燃燒、分解的粘合劑，具體而言，優(yōu)選使用丙烯酸系樹脂、纖維素系高分子體。并且，作為粘合劑的溶劑，可使用水系溶劑、醇系溶劑、有機溶劑系溶劑等各種溶劑。
[0055]該混合工序SOl中，例如使用自動研缽