多孔铝烧结体及多孔铝烧结体的制造方法技术

本发明专利技术提供一种能够高效且以低成本制造，且烧结时的收缩率较小、尺寸精度优异并且具有足够强度的高品质的多孔铝烧结体及多孔铝烧结体的制造方法。本发明专利技术的多孔铝烧结体(10)由多个铝基材(11)烧结而成，其中，在铝基材(11)彼此结合而成的结合部(15)存在Ti‑Al系化合物(16)及包含与Al进行共晶反应的共晶元素的共晶元素化合物。在此，优选在铝基材(11)的外表面形成有朝向外侧突出的多个柱状突起，且在柱状突起上具有上述结合部(15)。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种由多个铝基材彼此烧结而成的多孔铝烧结体及多孔铝烧结体的制造方法。
技术介绍
上述多孔铝烧结体例如可被用作各种电池中的电极及集电体、热交换器用部件、消音部件、过滤器、冲击吸收部件等。以往，这种多孔铝烧结体例如通过专利文献1～5中所公开的方法来制造。专利文献1中，将混合铝粉末、石蜡颗粒及粘合剂而形成的混合物成型为片状，将其自然干燥后，浸渍于有机溶剂中并去除蜡颗粒后，通过进行干燥、脱脂、烧结来制造多孔铝烧结体。并且，专利文献2～4中，将铝粉末、包含钛的烧结助剂粉末、粘合剂、增塑剂及有机溶剂混合而形成粘性组合物，使该粘性组合物成型并发泡后，通过在非氧化气氛下加热烧结来制造多孔铝烧结体。而且，专利文献5中，混合由铝构成的基础粉末和包含共晶元素的桥接形成用Al合金粉末等，通过将其在氢气氛或氢与氮的混合气氛中加热烧结来制造多孔铝烧结体。另外，该多孔铝烧结体设为由铝构成的基础粉末通过由过共晶组织构成的桥接部而相互连结的结构。专利文献1：日本专利公开2009-256788号公报(A)专利文献2：日本专利公开2010-280951号公报(A)专利文献3：日本专利公开2011-023430号公报(A)专利文献4：日本专利公开2011-077269号公报(A)专利文献5：日本专利公开平08-325661号公报(A)然而，专利文献1中记载的多孔铝烧结体及多孔铝烧结体的制造方法中存在难以得到气孔率较高的多孔铝烧结体的问题。而且还存在对铝基材彼此进行烧结时，铝基材彼此的结合会因形成于铝基材表面的坚固的氧化膜而被阻碍，从而无法得到具有足够强度的多孔铝烧结体的问题。并且，专利文献2～4中记载的多孔铝烧结体及多孔铝烧结体的制造方法中，由于使粘性组合物成型、发泡，因此存在无法有效地制造多孔铝烧结体的问题。而且还存在由于粘性组合物含有较多的粘合剂，因此脱粘合剂处理需要较多的时间，并且烧结时的成型体的收缩率变大，无法制造尺寸精度优异的多孔铝烧结体的问题。而且，专利文献5中记载的多孔铝烧结体及多孔铝烧结体的制造方法中，设为使由铝构成的基础粉末通过由过共晶组织构成的桥接部而结合的结构。该桥接部通过由共晶组成的低熔点Al合金粉末熔融而产生液相且该液相在基础粉末之间凝固而形成。因此，很难得到气孔率较高的烧结体。并且，专利文献1～5中记载的多孔铝烧结体中为强度不足且容易破损的多孔铝烧结体。因此，需要注意在运输时或加工时的操作。尤其，在具有较高的气孔率的多孔铝烧结体中，有强度进一步降低的趋势。
技术实现思路
本专利技术是以如上的情况为背景而完成的，其目的在于提供一种能够高效且以低成本制造，且烧结时的收缩率较小、尺寸精度优异并且具有足够强度的高品质的多孔铝烧结体及多孔铝烧结体的制造方法。为解决这种课题而实现所述目的，本专利技术的多孔铝烧结体为由多个铝基材烧结而成的多孔铝烧结体，其特征在于，在所述铝基材彼此结合而成的结合部存在Ti-Al系化合物、及包含与Al进行共晶反应的共晶元素的共晶元素化合物。根据设为上述结构的本专利技术的多孔铝烧结体，在铝基材彼此的结合部存在Ti-Al系化合物，因此铝的扩散移动得到抑制，因而能够维持铝基材彼此之间的空隙，且能够得到气孔率较高的多孔铝烧结体。并且，在所述铝基材彼此结合而成的结合部存在包含与Al进行共晶反应的共晶元素的共晶元素化合物。可推测该共晶元素化合物为铝基材的铝与共晶元素进行反应而形成的化合物。如此，通过介入有共晶元素，而使铝基材中存在局部熔点降低的部分。在熔点降低的部分，容易较粗地形成铝基材彼此的结合部，从而能够提高多孔铝烧结体的强度。在此，本专利技术的多孔铝烧结体中，优选在所述铝基材的外表面形成有朝向外侧突出的多个柱状突起，且在所述柱状突起上具有所述结合部。此时，经由在铝基材的外表面形成的柱状突起而设为铝基材彼此结合而成的结构，因此无需另外实施发泡工序等，就能够制成气孔率较高的多孔铝烧结体。由此，能够高效且以低成本制造该多孔铝烧结体。并且，在铝基材彼此之间不像粘性组合物那样存在较多的粘合剂，因此能够得到烧结时收缩率较小且尺寸精度优异的多孔铝烧结体。而且，通过介入有共晶元素，容易较粗地形成柱状突起，从而能够大幅提高多孔铝烧结体的强度。并且，本专利技术的多孔铝烧结体中，优选所述铝基材为铝纤维及铝粉末中的任意一种或两种。使用铝纤维作为所述铝基材的情况下，当经由柱状突起使得铝纤维彼此结合时，有容易保持空隙且气孔率变高的趋势。因此，作为所述铝基材而使用铝纤维及铝粉末并调整它们的混合比，由此能够控制多孔铝烧结体的气孔率。而且，本专利技术的多孔铝烧结体中，优选气孔率设在30％以上且90％以下的范围内。该结构的多孔铝烧结体中，气孔率控制在30％以上且90％以下的范围内，因此能够根据用途来提供最佳气孔率的多孔铝烧结体。本专利技术的多孔铝烧结体的制造方法为由多个铝基材烧结而成的多孔铝烧结体的制造方法，其特征在于，具有：烧结用铝原料形成工序，在所述铝基材的外表面固着钛粉和共晶元素粉，所述钛粉由金属钛粉及氢化钛粉中的任意一种或两种构成，所述共晶元素粉由与Al进行共晶反应的共晶元素构成，从而形成烧结用铝原料；原料散布工序，向保持体散布所述烧结用铝原料；及烧结工序，对保持在所述保持体的所述烧结用铝原料进行加热而进行烧结，并且经由结合部而将多个所述铝基材彼此结合，该结合部存在Ti-Al系化合物及包含与Al进行共晶反应的共晶元素的共晶元素化合物。该结构的多孔铝烧结体的制造方法中，通过对在所述铝基材的外表面固着有由金属钛粉及氢化钛粉中的任意一种或两种构成的钛粉和由与Al进行共晶反应的共晶元素构成的共晶元素粉的烧结用铝原料进行烧结来制造多孔铝烧结体。当将上述烧结用铝原料在烧结工序中加热至铝的熔点附近时，使得铝基材熔融，但铝基材的表面形成有氧化膜，因此熔融的铝通过氧化膜被保持，铝基材的形状得以维持。并且，经由存在Ti-Al系化合物的结合部而将多个所述铝基材彼此结合，因此铝的扩散移动得到抑制，能够维持铝基材彼此之间的空隙，且能够得到气孔率较高的多孔铝烧结体。而且，铝基材的表面固着有由与Al进行共晶反应的共晶元素构成的共晶元素粉末粒子，因此在介入有该共晶元素粉末粒子的部分，铝基材的熔点局部降低，通过与钛的反应而使氧化膜被破坏，从而使氧化膜内部的熔融铝向外侧喷出时的压力变低，容易较粗地形成结合部。由此，能够提高多孔铝烧结体的强度。在此，本专利技术的多孔铝烧结体的制造方法中，优选所述结合部形成在从铝基材的外表面朝向外侧突出的多个柱状突起上。在铝基材的外表面中固着有钛粉的部分，通过与钛的反应而使氧化膜被破坏，从而使内部的熔融铝向外侧喷出，所喷出的熔融铝通过与钛的反应而生成熔点较高的化合物并使其固化。由此，在铝基材的外表面形成有朝向外侧突出的多个柱状突起。并且，通过经由在铝基材的外表面形成的柱状突起而使铝基材彼此结合，无需另外实施发泡工序等，就可得到气孔率较高的多孔铝烧结体。而且，在铝基材彼此之间不像粘性组合物那样存在较多的粘合剂，因此能够得到烧结时收缩率较小且尺寸精度优异的多孔铝烧结体。并且，熔融铝通过钛而被固化，由此能够防止在铝基材彼此之间的空隙中填充有熔融铝，且能够得到较高的气孔率的多孔铝烧结体。并且，优选在所述烧结用铝原料形成工序中，使用镍粉作为所述共晶元素粉，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种多孔铝烧结体，由多个铝基材烧结而成，其特征在于，在所述铝基材彼此结合而成的结合部存在Ti‑Al系化合物及包含与Al进行共晶反应的共晶元素的共晶元素化合物。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.05.16 JP 2014-102778;2015.05.14 JP 2015-099291.一种多孔铝烧结体，由多个铝基材烧结而成，其特征在于，在所述铝基材彼此结合而成的结合部存在Ti-Al系化合物及包含与Al进行共晶反应的共晶元素的共晶元素化合物。2.根据权利要求1所述的多孔铝烧结体，其特征在于，在所述铝基材的外表面形成有朝向外侧突出的多个柱状突起，且在所述柱状突起上具有所述结合部。3.根据权利要求1或2所述的多孔铝烧结体，其特征在于，所述铝基材为铝纤维及铝粉末中的任意一种或两种。4.根据权利要求1至3中任一项所述的多孔铝烧结体，其特征在于，气孔率设在30％以上且90％以下的范围内。5.一种多孔铝烧结体的制造方法，所述多孔铝烧结体由多个铝基材烧结而成，所述多孔铝烧结体的制造方法的特征在于，具有：烧结用铝原料形成工序，在所述铝基材的外表面固着钛粉和共晶元素粉，所述钛粉由金属钛粉及氢化钛粉中的任意一种或两种构成，所述共晶元素粉由与Al进行共晶反应的共晶元素构成，从而形成烧结用铝原料；原料散布工序，向保持体散布所述烧结用铝原料；及烧结工序，对保持在所述保持体的所述烧结用铝原料进行加热而进行烧结，并且经由结合部而将多个所述铝基材彼此结合，该结合部存在Ti-Al系化合物及包含与Al进行共晶反应的共晶元素的共晶元素化合物。6.根据权利要求5所述的多孔铝烧结体的制造方法，其特征在于，所述结合部形成在从所述铝基材的外表面朝...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨积彬，喜多晃一，幸俊彦，星野孝二，加藤纯，
申请(专利权)人：三菱综合材料株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP