铝结构体的制造方法和铝结构体技术

本发明专利技术提供了一种使用具有三维网状结构的多孔树脂成形体来制造铝结构体的方法，其中可以形成在铝的表面上具有少量氧化物（具有薄的氧化膜）的铝结构体，特别是可以获得具有大的表面积的铝多孔体。该制造方法包括：制备铝包覆的树脂成形体的步骤，其中在由聚氨酯构成的树脂成形体的表面上直接形成或隔着其他层而形成铝层；以及热处理步骤，其中在大于或等于270℃且小于660℃的温度下对所述铝包覆的树脂成形体进行热处理以分解所述树脂成形体。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及适宜用作各种过滤器和电池电极等中的多孔金属体的铝结构体以及制造该铝结构体的方法。
技术介绍
具有三维网状结构的多孔金属体已被用于各种过滤器、催化剂载体和电池电极等中。例如，由镍构成的Celmet (由住友电气エ业株式会社制造，注册商标)已被用作电池(如镍-氢电池和镍-镉电池)的电极材料。Celmet是具有开孔的多孔金属体，其特征在于具有比其它多孔体(如金属非织造布)更高的孔隙率(90%或更大)。Celmet可以这样获得:在具有开孔的多孔树脂(如聚氨酯泡沫)的骨架的表面上形成镍层，进行热处理以使该树脂发泡成形体分解，然后对镍进行还原处理。通过向树脂发泡成形体的骨架表面涂布碳粉末以进赋予导电性，然后通过电沉积的方式将镍沉积，从而形成镍层。铝在导电性、耐腐蚀性和重量轻方面具有优异的特性。关于铝在电池中的应用，例如，已将表面涂布有活性材料(如钴酸锂)的铝箔用作锂离子电池的正扱。为了增加正极的容量，想到形成铝多孔体以增加表面积，从而使铝多孔体的内部被活性材料填充。在这种情况下，即使电极的厚度増加，活性材料也能够得到利用，并且提高了每单位面积的活性材料利用率。多孔铝的例子包括其中铝纤维间相互缠绕的铝无纺布以及使铝发泡而制备的铝泡沫。专利文献I公开了制造含有大量封闭的空孔的发泡金属的方法，该方法包括:向熔融状态的金属中添加有发泡剂和增稠剂，然后进行搅拌。 专利文献2描述了ー种制造金属多孔体的方法,其中，将制造Celmet的方法应用于铝，该方法包括:在具有三维网状结构的树脂发泡成形体的骨架上形成由金属(如铜等)制成的膜，所述金属能够在铝的熔点以下温度下形成共晶合金；将铝糊状物涂布至所述膜上，并且在非氧化性气氛中在550°C至750°C的温度下进行热处理，由此除去有机组分(树脂泡沫)并烧结所述铝粉末。另外，专利文献3描述了ー种制造铝多孔体的方法，该方法包括:使用弧离子镀法，对具有内部连通空间的三维网状塑性基材进行铝气相沉积，从而形成厚度在2iim至20iim范围内的金属铝层。引用列表专利文献专利文献1:日本专利N0.4176975专利文献2:日本未审查专利申请公开N0.8-170126专利文献3:日本专利N0.3341366
技术实现思路
技术问题对于铝无纺布和铝泡沫，由于在制造エ艺中，铝被加热至等于或高于其熔点的温度，因此趋于发生氧化，且直至对其进行冷却氧化才会停止，并且趋于在铝的表面上形成氧化膜。铝容易氧化，并且一旦氧化便难以在等于或低于熔点的温度下还原。因此，不可能得到氧含量低的铝无纺布或铝泡沫。另外，在含有封闭的空孔(非连通的空孔)的铝泡沫中，即使由于发泡而使表面积增加，但也不是所有的表面都能得到有效利用。因此，当将这种铝泡沫用作电池的电极材料(集电体)吋，难以增加活性材料的利用效率。在专利文献2的方法中，制备了与铝形成共晶合金的层，因此不可能形成高纯度的铝层。另外，尽管是在非氧化性气氛中，也有必要在接近铝的熔点的温度下进行热处理以烧结铝，因此可能会在铝的表面上形成氧化膜。在专利文献3的方法中，可以获得厚度为2 iim至20 iim的铝多孔体。然而，因为使用了气相法，因此难以制造具有大面积的铝多孔体，并且取决于基材的厚度或孔隙率，难以形成即使在多孔体的内部仍均匀的层。另外，关于三维网状塑料基材的去除，描述了“可以根据塑料的类型来适当地选择方法，例如，可以采用通过熔化或热分解而去除塑料基材的方法、或者使塑料溶解于合适的有机溶剂的方法等”。然而，没有对具体的去除方法进行说明。特别是对于去除适合用作具有三维网状结构的树脂多孔体的聚氨酯(聚氨基甲酸酷)而不使铝氧化的这种方法是未知的。因此，本专利技术的目的是提供一种通过使用由聚氨酯构成的树脂成形体、特别是具有三维网状结构的多孔树脂成形体来制造铝结构体的方法，利用该方法可以形成这样的铝结构体，在该铝结构体中，铝的表面中的氧化物含量较低(即，氧化膜厚度较小)，并且可以获得面积大且尤其适用于电池中的铝多孔体。解决问题的手段根据本专利技术的一个实施方案，提供了一种用于制造铝结构体的方法，其包括:制备铝包覆的树脂成形体的步骤，其中在由聚氨酯构成的树脂成形体的表面上直接形成或隔着其他层而形成铝层；以及热处理 步骤，其中在大于或等于270°C且小于660°C的温度下对所述铝包覆的树脂成形体进行热处理以分解所述树脂成形体(第一专利技术)。存在这样的问题:当在高温下分解聚氨酯时，聚氨酯能够完全分解，但是铝会被氧化。本申请的专利技术人研究了聚氨酯的分解条件，结果发现如果在大于或等于270°C且小于660°C的温度下进行热处理，则聚氨酯可分解而不会使铝发生太多的氧化。当热处理温度被设为大于或等于660°C吋，则会进行氧化以至于使得铝的表面褪色变黑，并且导电性降低。当温度低于270°C吋，聚氨酯的分解不会进行。提高热处理温度时，可以缩短热处理时间，因此生产率提高，这是优选的。另ー方面，降低热处理温度时，温度控制的精度提高，因而能够更加稳定地抑制铝的氧化。鉴于此，热处理温度优选大于或等于270°C且小于500°C (第二专利技术)。通过在这些条件下进行热处理，可以得到铝表面中的氧化物含量较低(即，氧化膜的厚度较小)的铝结构体(第八专利技术)。特别是当使用了其中在复杂骨架结构(如具有三维网状结构的树脂多孔体)的表面上形成有铝层的铝包覆的树脂成形体时，可以得到孔隙率高的铝结构体，而这种铝结构体可适用于电池等。(第三专利技术)。通过所述热处理使聚氨酯分解并将其去除。尽管可将这种状态的结构体用作集电体，然而优选进一歩使该结构体与有机溶剂接触而去除热处理步骤之后的树脂成形体的分解产物，以提高聚氨酯的去除率，这样可以获得具有更少杂质的铝结构体(第四专利技术)。此外，热处理可以在氧气的存在下或惰性气体气氛中进行。在氧气的存在下进行热处理吋，聚氨酯的分解反应容易进行。在惰性气体气氛中进行热处理吋，铝的氧化能够得到抑制，这是更加优选的(第五专利技术)。可通过任意方法在由聚氨酯构成的树脂成形体的表面上形成铝层从而获得铝包覆的树脂成形体，其中所述任意方法为(例如)气相法(如气相沉积、溅射或等离子体CVD)、施加铝糊状物、或者镀覆等。对于铝镀覆，由于铝对氧具有高亲和力、且电势比氢低，因此难以在水溶液类的镀浴中进行电镀。因此优选进行在熔融盐中进行镀覆的熔融盐电镀。根据优选的实施方案，制备铝包覆的树脂成形体的步骤包括:赋予树脂成形体的表面以导电性的导电性赋予步骤；以及通过在熔融盐中进行镀铝而形成铝层的步骤。(第六专利技术)。赋予树脂成形体的表面以导电性使得可在熔融盐中进行铝镀覆。导电性赋予步骤优选为通过气相法使铝附着的步骤(第七专利技术)。通过使铝附着以赋予树脂成形体的表面以导电性，从而可获得实质上不含有除铝以外的其他金属的铝结构体。本专利技术的有益效果根据本专利技术，可提供一种通过使用由聚氨酯构成的树脂成形体、特别是具有三维网状结构的多孔树脂成形体来制造铝结构体的方法，利用该方法可以形成这样的铝结构体，在该铝结构体中，铝的表面中的氧化物含量较低(即，氧化膜厚度较小)，并且本专利技术可提供铝多孔体。附图说明[图1]图1为示出根据本专利技术的铝结构体的制造エ序的流程图。[图2]图2为示出根据本专利技术的铝结构体的制造エ序的截面示意图。[图3]图3为示出作为多孔树脂成本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2010.09.15 JP 2010-2062431.一种用于制造铝结构体的方法，包括: 制备铝包覆的树脂成形体的步骤，其中在由聚氨酯构成的树脂成形体的表面上直接形成或隔着其他层而形成铝层；以及 热处理步骤，其中在大于或等于270°C且小于660°C的温度下对所述铝包覆的树脂成形体进行热处理以分解所述树脂成形体。2.根据权利要求1所述的用于制造铝结构体的方法，其中，在所述热处理步骤中，在大于或等于270°C且小于500°C的温度下进行热处理。3.根据权利要求1或2所述的用于制造铝结构体的方法，其中，所述树脂成形体为具有三维网状结构的树脂多孔体。4.根据权利要求1至3中任一项所...

【专利技术属性】
技术研发人员：木村弘太郎，细江晃久，杉原崇康，大滨理，奥野一树，粟津知之，新田耕司，
申请(专利权)人：住友电气工业株式会社，
类型：
国别省市：