親水性シリカコーティング発泡金属体
【課題】長期間の使用に亘り親水性が維持されるシリカコーティング発泡金属体を提供する。
【解決手段】Ｔｉ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ａｌ、Ａｇ、ステンレス鋼等の何れかからなる発泡金属の骨格表面が、平均層厚０．０１〜１μｍのシリカで被覆されてなるシリカコーティング発泡金属体において、発泡金属の気孔率は５０〜９９体積％であり、また、発泡金属の少なくとも一つの最外面に開口する空隙の開口率は５〜８０面積％であり、さらに、上記開口率は、該最外面に平行な発泡金属内部の任意断面における空隙の断面開口率より小さく形成されている。
【解決手段】Ｔｉ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ａｌ、Ａｇ、ステンレス鋼等の何れかからなる発泡金属の骨格表面が、平均層厚０．０１〜１μｍのシリカで被覆されてなるシリカコーティング発泡金属体において、発泡金属の気孔率は５０〜９９体積％であり、また、発泡金属の少なくとも一つの最外面に開口する空隙の開口率は５〜８０面積％であり、さらに、上記開口率は、該最外面に平行な発泡金属内部の任意断面における空隙の断面開口率より小さく形成されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、長期間の使用に亘って親水性が維持されるシリカコーティング発泡金属体に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
発泡金属等の多孔質金属の骨格の表面にシリカをコーティングした多孔質金属体は、例えば、燃料電池のガス拡散層、ルームエアコン、カーエアコンなどの熱交換器用のフィン材料、半導体チップのベーバチャンバウィック材料等として、従来から、各種技術分野において幅広く利用されている（特許文献１〜３参照）。
上記シリカをコーティングした多孔質金属体においては、いずれも、多孔質金属体の親水性向上が大きな課題とされ、種々の工夫がなされているが、例えば、発泡金属の骨格表面を、Ｃ：２．５〜１５質量％を含有し、残部がシリカからなるシリカコーティング層を被覆形成することにより、親水性の向上を図ることが知られている（特許文献４参照）。
【０００３】
また、発泡金属からなる多孔質金属の製造方法としては、例えば、原料粉末、水溶性樹脂結合剤、可塑剤、気泡剤および水を配合し混練して発泡スラリーを作製し、この発泡スラリーをキャリアシート上にドクターブレードなどにより薄板状に成形し、恒温・高湿度槽において前記発泡スラリーに含まれる揮発性有機溶剤の蒸気圧および界面活性剤の起泡性を利用して発泡させ、さらに乾燥槽において乾燥させて発泡グリーンシートを製造し、この発泡グリーンシートを脱脂装置および焼成炉を通し脱脂、焼成することにより製造することが知られている。（特許文献４、５参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−１００１５５号公報
【特許文献２】特許第３８１８８８２号明細書
【特許文献３】特開２００９−９２３４４号公報
【特許文献４】特開２００８−１９５０１６号公報
【特許文献５】特開２００４−４３９７６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
前記従来の多孔質金属の骨格表面にシリカをコーティングしたシリカコーティング多孔質金属体は、長期間にわたり使用された場合には、時間の経過とともに親水性が徐々に失われていく。そして、親水性の低下により、例えば、燃料電池のガス拡散層においては発電性能の低下が生じ、ルームエアコン、カーエアコンなどの熱交換器用フィン材料においては、熱交換特性の低下、水滴飛散、騒音の発生が生じ、また、半導体チップのベーバチャンバウィック材料においては、熱輸送効率の低下等、種々の問題が生じていた。
そこで、この発明では、長期の使用に亘っても、親水性の低下が生じることのないシリカコーティング発泡金属体を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明者は、長期間に亘って親水性を保持し得るシリカコーティング発泡金属体を得るべく研究を行なった結果、次のような知見を得たのである。
即ち、発泡金属の骨格表面が、平均膜厚０．０１〜１μｍのシリカで被覆されてなるシリカコーティング発泡金属体において、発泡金属に占める空隙全体の体積割合（以下、気孔率という）を５０〜９９体積％とするとともに、発泡金属の少なくとも一つの最外面、好ましくは、流体の流れ方向に沿って平行な、発泡金属の最外面、に開口する空隙の面積割合（以下、開口率という）は、該最外面の面積の５〜８０面積％とし、かつ、最外面に開口する空隙の上記開口率を、該最外面に平行な発泡金属内部の任意の断面における空隙開口の面積割合（以下、断面開口率という）より小さくすることにより、シリカコーティング発泡金属体の毛細管力が長時間に亘って維持されるため親水性が格段に向上し、その結果、長時間の使用においても、シリカコーティング発泡金属体の親水性の劣化が生じないことを見出したのである。
【０００７】
ここで、発泡金属とは、Ｔｉ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ａｌ、Ａｇ、ステンレス鋼等の金属焼結体の骨格により辺が構成されてなる複数の多面体状の空隙が相互に連続状態に形成されている金属多孔質体をいい、空隙は、骨格により辺が構成された複数の多面体状のポア（気孔）が相互に連続するように形成されている。
そして、発泡金属に占める空隙全体の体積割合（気孔率）は、発泡金属の重量をＷｐおよび同じ外形寸法の中実体の同じ金属材料とした時の重量をＷとした場合、
気孔率（体積％）＝（Ｗ−Ｗｐ）／Ｗ×１００
によって算出する。
【０００８】
この発明の発泡金属（焼結金属）は、その最外面に多数の空隙開口を有しており、この最外面に開口する空隙の面積割合（開口率）は、最外面を撮影した２５〜３００倍の顕微鏡写真を用い、視野面積Ａと、この視野中に観察される最外面の全ての空隙開口の面積和Ａｐとを観察測定した場合、
開口率（面積％）＝Ａｐ／Ａ×１００
によって算出することができる。
【０００９】
また、発泡金属（焼結金属）の内部であって、最外面に平行な任意の断面に占める空隙開口の面積割合（断面開口率）は、上記開口率の算出の場合と同様、断面を撮影した２５〜３００倍の顕微鏡写真を用い、断面視野面積Ａｃと、断面視野中に観察される全ての空隙開口の面積和Ａｃｐとを測定し、
断面開口率（面積％）＝Ａｃｐ／Ａｃ×１００
によって算出することができる。
【００１０】
この発明は、上記知見に基づいてなされたものであって、
「（１） 発泡金属の骨格表面が、平均膜厚０．０１〜１μｍのシリカで被覆されてなるシリカコーティング発泡金属体において、発泡金属の空隙全体の気孔率は５０〜９９体積％であり、また、発泡金属の少なくとも一つの最外面に開口する空隙の開口率は、該最外面の面積の５〜８０面積％であり、さらに、最外面に開口する空隙の上記開口率は、該最外面に平行な発泡金属内部の任意の断面における空隙の断面開口率より小さいことを特徴とするシリカコーティング発泡金属体。
（２） 前記発泡金属の骨格が、Ｔｉ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ａｌ、Ａｇ、ステンレス鋼のうちのいずれかで構成されている前記（１）に記載のシリカコーティング発泡金属体。」
に特徴を有するものである。
【００１１】
この発明の長期間の使用に亘って親水性が維持されるシリカコーティング発泡金属体は、発泡金属の最外面における空隙の存在割合と該発泡金属の内部断面における空隙の存在割合とを敢えて異ならしめることにより、シリカコーティング発泡金属体全体としての、長期間使用による毛細管力の低下を防止するとともに、親水性の劣化防止を図るものである。
【００１２】
まず、シリカコーティング発泡金属体は、発泡金属の骨格表面に、平均膜厚０．０１〜１μｍのシリカを被覆することによって親水性を高めるものであるが、被覆するシリカの平均膜厚が０．０１μｍ未満では、シリカコーティング発泡金属体が十分な親水性を有することができず、一方、シリカの平均膜厚が１μｍを超えると、シリカコーティング膜にクラックが発生し、脱落しやすくなり、長期間にわたる親水性の維持が困難になることから、この発明では、発泡金属の骨格表面に被覆するシリカの平均膜厚を０．０１〜１μｍと定めた。
ここで、被覆したシリカの平均膜厚は、シリカコーティング重量と発泡金属の比表面積から算出することができる。
【００１３】
また、この発明では、発泡金属に形成された空隙全体の気孔率（＝（Ｗ−Ｗｐ）／Ｗ×１００（体積％）。但し、Ｗｐ：発泡金属の重量，Ｗ：同じ外形寸法の中実体の同じ金属材料とした時の重量）は、５０〜９９体積％とすることが必要である。
気孔率が５０体積％未満では、シリカコーティング発泡金属体中の毛細管として働く空隙が不足し、親水性向上効果を十分に発揮することができず、一方、気孔率が９９体積％を超えると、シリカコーティング発泡金属体としての強度が不足するため、気孔率は５０〜９９体積％とすることが必要である。
【００１４】
この発明では、シリカコーティング発泡金属体の長時間使用による経時変化（劣化）を防止すべく、発泡金属の少なくとも一つの最外面、好ましくは、流体の流れ方向に沿って平行な発泡金属の最外面、に開口する空隙の開口率（＝Ａｐ／Ａ×１００（面積％）。但し、Ａｐ：視野中に観察される最外面の全ての空隙開口の面積和，Ａ：視野面積）を５〜８０面積％と定め、かつ、該最外面に平行な発泡金属内部の任意の断面における空隙の断面開口率より小さくするように空隙の存在形態を調整構成する。
【００１５】
図１に、Ｔｉ製発泡金属の空隙の存在形態についての一例を示す。
図１（ａ）は、Ｔｉ製発泡金属（厚さ：２．０ｍｍ）の最外面の顕微鏡像であり、この顕微鏡写真により求めた開口率は１４面積％であり、また、図１（ｂ）は、上記Ｔｉ製発泡金属の厚さ中央部分かつ最外面に平行な断面における顕微鏡像であり、この顕微鏡写真により求めた厚さ中央部分断面に占める開口空隙の面積割合（断面開口率）は８３面積％である。
図１（ａ），（ｂ）にも例示したように、この発明では、発泡金属の最外面における空隙の存在割合と該発泡金属の内部における空隙の存在割合とを敢えて異ならしめることにより、シリカコーティング発泡金属体全体としての長期間使用による、毛細管力の低下を防止するとともに、親水性の劣化防止を図る。
【００１６】
発泡金属の少なくとも一つの最外面、好ましくは、流体の流れ方向に沿って平行な発泡金属の最外面、に開口する空隙の開口率（＝Ａｐ／Ａ×１００（面積％））が５面積％未満であると、流体の流入口となる開口が少なすぎるため、流体の吸収や移動を妨げる。一方、開口率が８０面積％を超えると、流体を保持できなくなるため、自然落下に逆らうような流体の移動が難しくなることから、発泡金属の少なくとも一つの最外面の開口率を５〜８０面積％と定めた。
【００１７】
さらに、上記発泡金属の開口率は、断面開口率（＝Ａｃｐ／Ａｃ×１００（面積％））より小さいものとするが、その理由は、毛細管圧力差により、流体の引き込み力を増し、流体の移動速度を速くするためである。
【００１８】
気孔率が５０〜９９体積％、開口率が５〜８０面積％、かつ、開口率が断面開口率より小さな発泡金属の骨格表面に、平均膜厚０．０１〜１μｍのシリカを被覆した本発明のシリカコーティング発泡金属体は、例えば、以下に示す製造方法によって作成することができる。
【００１９】
発泡性スラリー作成工程：
まず、金属粉末と発泡剤とを含有する発泡性スラリーを作成する。
発泡性スラリーは、骨格を形成する金属粉末、バインダ（水溶性樹脂結合剤）、発泡剤および水と、必要に応じて界面活性剤および／または可塑剤とを混合することにより作成される。
より具体的には、まず金属粉末、バインダおよび水を含有するスラリーを作成した後、このスラリーに発泡剤を添加し、ミキサーなどの攪拌装置で攪拌する。金属粉末としては、特に限定されず、Ｎｉ，Ｃｕ，Ｔｉ，Ａｌ，Ａｇ，ステンレス鋼等を用いることができる。
【００２０】
また、この金属粉末は平均粒径０．５μｍ以上３０μｍ以下が好ましい。このような粉末は、水アトマイズ法，プラズマアトマイズ法などのアトマイズ法、酸化物還元法，湿式還元法，カルボニル反応法などの化学プロセス法によって製造することができる。
【００２１】
バインダ（水溶性樹脂結合剤）としては、メチルセルロース，ヒドロキシプロピルメチルセルロース，ヒドロキシエチルメチルセルロース，カルボキシメチルセルロースアンモニウム，エチルセルロース，ポリビニルアルコールなどを使用することができる。
【００２２】
発泡剤は、ガスを発生してスラリーに気泡を形成できるものであればよく、揮発性有機溶剤、例えば、ペンタン，ネオペンタン，ヘキサン，イソヘキサン，イソペプタン，ベンゼン，オクタン，トルエンなどの炭素数５〜８の非水溶性炭化水素系有機溶剤を使用することができる。この発泡剤の含有量としては、発泡性スラリーに対して０．１〜５重量％とすることが好ましい。
【００２３】
界面活性剤としては、アルキルベンゼンスルホン酸塩，α‐オレフィンスルホン酸塩，アルキル硫酸エステル塩，アルキルエーテル硫酸エステル塩，アルカンスルホン酸塩等のアニオン界面活性剤、ポリエチレングリコール誘導体，多価アルコール誘導体などの非イオン性界面活性剤および両性界面活性剤などを使用することができる。
【００２４】
可塑剤は、スラリーを成形して得られる成形体に可塑性を付与するために添加され、例えばエチレングリコール，ポリエチレングリコール，グリセリンなどの多価アルコール、鰯油，菜種油，オリーブ油などの油脂、石油エーテルなどのエーテル類、フタル酸ジエチル，フタル酸ジＮブチル，フタル酸ジエチルヘキシル，フタル酸ジオクチル，ソルビタンモノオレート，ソルビタントリオレート，ソルビタンパルミテート，ソルビタンステアレートなどのエステル等を使用することができる。
【００２５】
さらに、スラリーの特性や成形性を向上させるために任意の添加成分を加えてもよい。例えば、防腐剤を添加してスラリーの保存性を向上させたり、結合助材としてポリマー系化合物を加えて成形体の強度を向上させたりすることができる。
このように作成した発泡性スラリーから、成形装置を用いて、グリーンシートを形成する成形工程および発泡乾燥工程を行う。
【００２６】
成形工程：
成形装置は、ドクターブレード法を用いてシートを形成する装置であり、発泡性スラリーが貯留されるホッパ、ホッパから供給された発泡性スラリーを移送するキャリアシート、キャリアシートを支持するローラ、キャリアシート上の発泡性スラリーを所定厚さに成形するブレード（ドクターブレード）、発泡性スラリーを発泡させる恒温・高湿度槽、発泡したスラリーを乾燥させる乾燥槽を備えている。
なお、キャリアシートの下面は、支持プレートによって支えられている。
上記の成形装置において、まず、均一化した発泡性スラリーをホッパに投入しておき、このホッパから発泡性スラリーをキャリアシート上に供給し、キャリアシート上に供給された発泡性スラリーは、キャリアシートとともに移動しながらブレードによって薄板状に成形される。
【００２７】
発泡乾燥工程：
次いで、薄板状の発泡性スラリーは、所定条件（例えば温度３０℃〜４０℃、湿度７５％〜９５％）の恒温・高湿度槽内を、例えば１０分〜２０分かけて移動しながら発泡する。続いて、この恒温・高湿度槽内で発泡したスラリーは、所定条件（例えば温度５０℃〜８０℃）の乾燥槽内を例えば１０分〜２０分かけて移動し、乾燥される。
これにより、スポンジ状のグリーンシートが得られる。
【００２８】
焼結工程：
このようにして得られたグリーンシートを脱脂・焼結することにより、薄板状の焼結体を形成する。
具体的には、例えば真空中、温度５５０℃〜６５０℃、２５分〜３５分の条件下でグリーンシート中のバインダ（水溶性樹脂結合剤）を除去（脱脂）した後、さらに、真空中、１２００℃〜１３００℃、６０分〜１２０分の条件下で焼結する。
なお、焼結後、圧延することにより、任意の厚さ、気孔率に調整することが可能である。
例えば、焼結後、５〜９０％の圧延率で圧延することによって、本発明の気孔率５０〜９９体積％を得ることができる。
ここで、圧延率とは、[１−（圧延後の板厚／圧延前の板厚）]×１００で表される。
また、開口率、断面開口率の調整については、金属粉末の種類、スラリーの組成、キャリアシートの表面状態、恒温・高湿度槽の条件（温度、湿度、時間、圧力等）、乾燥槽の条件（温度、時間、圧力等）によって変化するが、具体的な条件については後記実施例に示すとおりである。
【発明の効果】
【００２９】
この発明のシリカコーティング発泡金属体は、従来のシリカコーティング発泡金属体（多孔質金属体）と比べて、すぐれた親水性を長期間に亘って維持・発揮することができるとともに、長期間使用による毛細管力の持続が可能である。さらに、親水性が維持されることによって、長期に亘る表面汚染防止、水の保持力の持続という効果も得られる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明のシリカコーティングＴｉ製発泡金属体（実施例１）の、シリカコーティング前の顕微鏡像を示し、（ａ）は、最外面の開口空隙（開口率１４％）の顕微鏡像（倍率：２５０倍）を示し、（ｂ）は、厚さ方向中央部断面における開口空隙（断面開口率８３％）の顕微鏡像（倍率：２５０倍）を示す。
【図２】本発明のシリカコーティングＣｕ製発泡金属体（実施例４）の、シリカコーティング前の最外面の開口空隙（開口率７７％）の顕微鏡像（倍率：２５０倍）を示す。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
本発明について、実施例を用いて以下に説明する。
なお、ここでは、シリカコーティングＴｉ製発泡金属体、シリカコーティングＣｕ製発泡金属体およびシリカコーティングＮｉ製発泡金属体について説明するが、本発明はこれらに制限されるものではなく、Ａｌ、Ａｇ、ステンレス鋼等の発泡金属からなるシリカコーティング発泡金属体についても適用できるものである。
【実施例】
【００３２】
Ｔｉ製発泡金属の作製：
金属粉末として平均粒径１０μｍのＴｉ粉末、バインダ（水溶性樹脂結合剤）としてメチルセルロース１０％を含む水溶液、可塑剤としてエチレングリコール、界面活性剤としてアルキルベンゼンスルホン酸ナトリウム、発泡剤としてネオペンタンを用意し、これらを原料粉末２０質量％、水溶性樹脂結合剤１０質量％、可塑剤１質量％、界面活性剤３質量％、発泡剤０．６質量％、残部：水となるように配合し、１５分間攪拌し、発泡スラリーを作製した。
得られた発泡スラリーをブレードギャップ０．５ｍｍでドクターブレード法によりキャリアシート上に成形し、恒温・高湿度槽に供給し、そこで温度３５℃、湿度９０％の恒温・高湿度槽内を２０分かけて移動し、引き続き温度８０℃の乾燥槽内を２０分かけて移動し、スポンジ状のグリーンシートを作製した。
このグリーンシートをキャリアシートから剥離し、アルミナ板上に載せ、真空焼結炉で、雰囲気５×１０−３Ｐａ、温度５５０℃、１８０分間保持の条件で脱脂し、引き続いて真空焼結炉で、雰囲気５×１０−３Ｐａ、温度１２００℃、１時間保持の条件で焼結し、圧延することにより、気孔率７０％を有し、厚さ２．０ｍｍを有し、かつ、表面に開口し内部の空隙に連続している連続空隙を有するＴｉ製発泡金属を作製した。
得られたＴｉ製発泡金属を縦２０ｍｍ、横２０ｍｍの寸法になるように切断して試験片を作製した。
【００３３】
シリカコーティングＴｉ製発泡金属体の作製：
これらの試験片を、表１に示す配合割合のシリカコート液に浸漬し、大気乾燥機にて、６０℃、６０分間保持の条件で乾燥し、Ｔｉ製発泡金属からなる骨格表面に表２に示す平均膜厚のシリカコーティング層を形成し、本発明のシリカコーティングＴｉ製発泡金属体１〜３（実施例１〜３という）を作製した。
【００３４】
表２に、実施例１〜３について測定・算出した気孔率（体積％）、開口率（面積％）および断面開口率（面積％）およびシリカコーティング層の平均膜厚の値を示す。
【００３５】
また、図１（ａ）に、実施例１のＴｉ製発泡金属の最外面の開口空隙（開口率１４％）の顕微鏡像（倍率：２５０倍）を示し、図１（ｂ）に、実施例１の中央断面における開口空隙（断面開口率８３％）の顕微鏡像（倍率：２５０倍）を示す。
【００３６】
Ｃｕ製発泡金属の作製：
金属粉末として平均粒径８μｍのＣｕ粉末、バインダ（水溶性樹脂結合剤）としてメチルセルロース１０％を含む水溶液、可塑剤としてエチレングリコール、界面活性剤としてアルキルベンゼンスルホン酸ナトリウム、発泡剤としてネオペンタンを用意し、これらを原料粉末２０質量％、水溶性樹脂結合剤１０質量％、可塑剤１質量％、界面活性剤６質量％、発泡剤３質量％、残部：水となるように配合し、１５分間攪拌し、発泡スラリーを作製した。
得られた発泡スラリーをブレードギャップ０．０５ｍｍでドクターブレード法によりキャリアシート上に成形し、恒温・高湿度槽に供給し、そこで温度３５℃、湿度９０％の恒温・高湿度槽内を２０分かけて移動し、引き続き温度８０℃乾燥槽内を２０分かけて移動し、スポンジ状のグリーンシートを作製した。
このグリーンシートをキャリアシートから剥離し、アルミナ板上に載せ、大気中、温度４５０℃、１８０分間保持の条件で脱脂し、引き続いて水素雰囲気中、温度９００℃、１時間保持の条件で焼結し、圧延することにより、気孔率９３％を有し、厚さ０．２ｍｍを有し、かつ、表面に開口し内部の空隙に連続している連続空隙を有するＣｕ製発泡金属を作製した。
得られたＣｕ製発泡金属を縦２０ｍｍ、横２０ｍｍの寸法になるように切断して試験片を作製した。
【００３７】
シリカコーティングＣｕ製発泡金属体の作製：
これらの試験片を、表１に示す配合割合のシリカコート液に浸漬し、大気乾燥機にて、６０℃、６０分間保持の条件で乾燥し、Ｃｕ製発泡金属からなる骨格表面に表２に示す平均膜厚のシリカコーティング層を形成し、本発明のシリカコーティングＣｕ製発泡金属体４〜６（実施例４〜６という）を作製した。
【００３８】
表２に、実施例４〜６について測定・算出した気孔率（体積％）、開口率（面積％）および断面開口率（面積％）およびシリカコーティング層の平均膜厚の値を示す。
【００３９】
また、図２に、実施例４のＣｕ製発泡金属の最外面の開口空隙（開口率７７％）の顕微鏡像（倍率：２５０倍）を示す。
【００４０】
Ｎｉ製発泡金属の作製：
金属粉末として平均粒径５μｍのＮｉ粉末、バインダ（水溶性樹脂結合剤）としてメチルセルロース１０％を含む水溶液、可塑剤としてエチレングリコール、界面活性剤としてアルキルベンゼンスルホン酸ナトリウム、発泡剤としてネオペンタンを用意し、これらを原料粉末２０質量％、水溶性樹脂結合剤１０質量％、可塑剤１質量％、界面活性剤３質量％、発泡剤１質量％、残部：水となるように配合し、１５分間攪拌し、発泡スラリーを作製した。
得られた発泡スラリーをブレードギャップ０．３ｍｍでドクターブレード法によりキャリアシート上に成形し、恒温・高湿度槽に供給し、そこで温度３５℃、湿度９０％の恒温・高湿度槽内を２０分かけて移動し、引き続き温度８０℃乾燥槽内を２０分かけて移動し、スポンジ状のグリーンシートを作製した。
このグリーンシートをキャリアシートから剥離し、アルミナ板上に載せ、真空焼結炉で、雰囲気５×１０−３Ｐａ、温度５５０℃、１８０分間保持の条件で脱脂し、引き続いて真空焼結炉で、雰囲気５×１０−３Ｐａ、温度１０００℃、１時間保持の条件で焼結し、圧延することにより、気孔率９３％を有し、厚さ０．２ｍｍを有し、かつ、表面に開口し内部の空隙に連続している連続空隙を有するＮｉ製発泡金属を作製した。
得られたＮｉ製発泡金属を縦２０ｍｍ、横２０ｍｍの寸法になるように切断して試験片を作製した。
【００４１】
シリカコーティングＮｉ製発泡金属体の作製：
これらの試験片を、表１に示す配合割合のシリカコート液に浸漬し、大気乾燥機にて、６０℃、６０分間保持の条件で乾燥し、Ｎｉ製発泡金属からなる骨格表面に表２に示す平均膜厚のシリカコーティング層を形成し、本発明のシリカコーティングＮｉ製発泡金属体７〜９（実施例７〜９という）を作製した。
【００４２】
表２に、実施例７〜９について測定・算出した気孔率（体積％）、開口率（面積％）および断面開口率（面積％）およびシリカコーティング層の平均膜厚の値を示す。
【００４３】
比較のために、特許文献４（特開２００８−１９５０１６号公報）に記載される方法で、Ｔｉ製発泡金属にシリカコーティングを行い、比較例のシリカコーティング多孔質Ｔｉ１〜３（比較例１〜３という）を作製した。
即ち、実施例１〜３と同様な方法で、Ｔｉ製発泡金属試験片を作製した後、Ｔｉ製発泡金属試験片を、シランカップリング剤（３−メルカプトプロピルトリメトキシシラン）を１０倍率のエタノールで希釈（比較例１）、または、５０倍率のエタノールで希釈（比較例２）、または、１００倍率のエタノールで希釈（比較例３）した溶液に浸漬し、大気乾燥機にて５０℃、１０分間保持の条件で乾燥した。その後、これを大気中、温度４００℃、１０分間保持の焼成を行い、骨格表面にシリカコーティング層を形成し、比較例のシリカコーティング多孔質Ｔｉを作製した。
【００４４】
参考のため、シリカコーティングを行わない焼結上がりのＴｉ製発泡金属試験片を参考例１とした。
【００４５】
また、本発明で規定する気孔率、開口率、断面開口率の条件から外れたシリカコーティングＴｉ製発泡金属体を参考例２として作製した。
参考例２のシリカコーティングＴｉ製発泡金属体の作成手順は次のとおりである。
まず、金属粉末として平均粒径２０μｍのＴｉ粉末、バインダ（水溶性樹脂結合剤）としてメチルセルロース、可塑剤としてエチレングリコール、界面活性剤としてアルキルベンゼンスルホン酸ナトリウム、これらを原料粉末２０質量％、水溶性樹脂結合剤７質量％、可塑剤１質量％、界面活性剤０．１質量％、残部：水となるように配合し、３０分間攪拌し、発泡スラリーを作製した。
得られた発泡スラリーをブレードギャップ０．５ｍｍでドクターブレード法によりキャリアシート上に成形し、恒温・高湿度槽に供給し、そこで温度３５℃、湿度９０％の恒温・高湿度槽内を５分かけて移動し、引き続き温度１１０℃の乾燥槽内を５分かけて移動し、スポンジ状のグリーンシートを作製した。
このグリーンシートをキャリアシートから剥離し、アルミナ板上に載せ、真空焼結炉で、雰囲気５×１０−３Ｐａ、温度５５０℃、１８０分間保持の条件で脱脂し、引き続いて真空焼結炉で、雰囲気５×１０−３Ｐａ、温度１２００℃、１時間保持の条件で焼結し、圧延することにより、気孔率４５％を有し、厚さ０．８ｍｍを有し、かつ、表面に開口し内部の空隙に連続している連続空隙を有するＴｉ製発泡金属を作製した。
得られたＴｉ製発泡金属を縦２０ｍｍ、横２０ｍｍの寸法になるように切断して試験片を作製した。
これらの試験片を、表１に示す配合割合のシリカコート液に浸漬し、大気乾燥機にて、６０℃、６０分間保持の条件で乾燥し、Ｔｉ製発泡金属からなる骨格表面にシリカコーティング層を形成することにより、参考例２のシリカコーティングＴｉ製発泡金属体（参考例２）を作製した。
【００４６】
表２に、比較例１〜３および参考例１，２について測定・算出した気孔率（体積％）、開口率（面積％）および断面開口率（面積％）およびシリカコーティング層の平均膜厚の値を示す。
【００４７】
【表１】
【００４８】
親水性評価試験：
上記の実施例１〜９、比較例１〜３および参考例１，２について、長期間使用条件下における親水性の良否を評価するため、以下の条件で親水性評価試験を実施した。
即ち、常温の水道水２０ｍＬ／分の流水に１時間浸漬し、その後、大気中１５０℃で２〜１２時間乾燥し、この試料を用い、スポイトにて蒸留水０．００５ｍｌを滴下し、蒸留水が吸い込まれるか、それとも、液滴のまま残るかを観察することにより、親水性の有無を判断した。
この操作を繰り返し行ない、液滴のまま残ることにより親水性無と判断されるまで続け、親水性が保持された回数を表２に示した。
【００４９】
【表２】
【００５０】
表２に示す親水性評価試験の結果から、本発明の実施例１〜９については、親水性保持回数は１００回を超えるものであることから、すぐれた親水性を長期間の使用条件下において備えることは明らかである。
これに対して、比較例１〜３および参考例１，２では、親水性保持回数はせいぜい５３回以下であり、本発明に比して、長期間の使用条件下における親水性がはるかに劣ることが分かる。
【産業上の利用可能性】
【００５１】
本発明のシリカコーティング発泡金属体は、長期間の使用条件下においてすぐれた親水性を維持し、また、毛細管力の持続、長期に亘る表面汚染防止、水の保磁力の持続などの効果も得られることから、例えば、燃料電池のガス拡散層、ルームエアコン、カーエアコンなどの熱交換器用のフィン材料、半導体チップのベーバチャンバウィック材料等として、長期にわたり安定した特性が必要とされる多方面の分野への適用が大いに期待できる。
【技術分野】
【０００１】
この発明は、長期間の使用に亘って親水性が維持されるシリカコーティング発泡金属体に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
発泡金属等の多孔質金属の骨格の表面にシリカをコーティングした多孔質金属体は、例えば、燃料電池のガス拡散層、ルームエアコン、カーエアコンなどの熱交換器用のフィン材料、半導体チップのベーバチャンバウィック材料等として、従来から、各種技術分野において幅広く利用されている（特許文献１〜３参照）。
上記シリカをコーティングした多孔質金属体においては、いずれも、多孔質金属体の親水性向上が大きな課題とされ、種々の工夫がなされているが、例えば、発泡金属の骨格表面を、Ｃ：２．５〜１５質量％を含有し、残部がシリカからなるシリカコーティング層を被覆形成することにより、親水性の向上を図ることが知られている（特許文献４参照）。
【０００３】
また、発泡金属からなる多孔質金属の製造方法としては、例えば、原料粉末、水溶性樹脂結合剤、可塑剤、気泡剤および水を配合し混練して発泡スラリーを作製し、この発泡スラリーをキャリアシート上にドクターブレードなどにより薄板状に成形し、恒温・高湿度槽において前記発泡スラリーに含まれる揮発性有機溶剤の蒸気圧および界面活性剤の起泡性を利用して発泡させ、さらに乾燥槽において乾燥させて発泡グリーンシートを製造し、この発泡グリーンシートを脱脂装置および焼成炉を通し脱脂、焼成することにより製造することが知られている。（特許文献４、５参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−１００１５５号公報
【特許文献２】特許第３８１８８８２号明細書
【特許文献３】特開２００９−９２３４４号公報
【特許文献４】特開２００８−１９５０１６号公報
【特許文献５】特開２００４−４３９７６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
前記従来の多孔質金属の骨格表面にシリカをコーティングしたシリカコーティング多孔質金属体は、長期間にわたり使用された場合には、時間の経過とともに親水性が徐々に失われていく。そして、親水性の低下により、例えば、燃料電池のガス拡散層においては発電性能の低下が生じ、ルームエアコン、カーエアコンなどの熱交換器用フィン材料においては、熱交換特性の低下、水滴飛散、騒音の発生が生じ、また、半導体チップのベーバチャンバウィック材料においては、熱輸送効率の低下等、種々の問題が生じていた。
そこで、この発明では、長期の使用に亘っても、親水性の低下が生じることのないシリカコーティング発泡金属体を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明者は、長期間に亘って親水性を保持し得るシリカコーティング発泡金属体を得るべく研究を行なった結果、次のような知見を得たのである。
即ち、発泡金属の骨格表面が、平均膜厚０．０１〜１μｍのシリカで被覆されてなるシリカコーティング発泡金属体において、発泡金属に占める空隙全体の体積割合（以下、気孔率という）を５０〜９９体積％とするとともに、発泡金属の少なくとも一つの最外面、好ましくは、流体の流れ方向に沿って平行な、発泡金属の最外面、に開口する空隙の面積割合（以下、開口率という）は、該最外面の面積の５〜８０面積％とし、かつ、最外面に開口する空隙の上記開口率を、該最外面に平行な発泡金属内部の任意の断面における空隙開口の面積割合（以下、断面開口率という）より小さくすることにより、シリカコーティング発泡金属体の毛細管力が長時間に亘って維持されるため親水性が格段に向上し、その結果、長時間の使用においても、シリカコーティング発泡金属体の親水性の劣化が生じないことを見出したのである。
【０００７】
ここで、発泡金属とは、Ｔｉ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ａｌ、Ａｇ、ステンレス鋼等の金属焼結体の骨格により辺が構成されてなる複数の多面体状の空隙が相互に連続状態に形成されている金属多孔質体をいい、空隙は、骨格により辺が構成された複数の多面体状のポア（気孔）が相互に連続するように形成されている。
そして、発泡金属に占める空隙全体の体積割合（気孔率）は、発泡金属の重量をＷｐおよび同じ外形寸法の中実体の同じ金属材料とした時の重量をＷとした場合、
気孔率（体積％）＝（Ｗ−Ｗｐ）／Ｗ×１００
によって算出する。
【０００８】
この発明の発泡金属（焼結金属）は、その最外面に多数の空隙開口を有しており、この最外面に開口する空隙の面積割合（開口率）は、最外面を撮影した２５〜３００倍の顕微鏡写真を用い、視野面積Ａと、この視野中に観察される最外面の全ての空隙開口の面積和Ａｐとを観察測定した場合、
開口率（面積％）＝Ａｐ／Ａ×１００
によって算出することができる。
【０００９】
また、発泡金属（焼結金属）の内部であって、最外面に平行な任意の断面に占める空隙開口の面積割合（断面開口率）は、上記開口率の算出の場合と同様、断面を撮影した２５〜３００倍の顕微鏡写真を用い、断面視野面積Ａｃと、断面視野中に観察される全ての空隙開口の面積和Ａｃｐとを測定し、
断面開口率（面積％）＝Ａｃｐ／Ａｃ×１００
によって算出することができる。
【００１０】
この発明は、上記知見に基づいてなされたものであって、
「（１） 発泡金属の骨格表面が、平均膜厚０．０１〜１μｍのシリカで被覆されてなるシリカコーティング発泡金属体において、発泡金属の空隙全体の気孔率は５０〜９９体積％であり、また、発泡金属の少なくとも一つの最外面に開口する空隙の開口率は、該最外面の面積の５〜８０面積％であり、さらに、最外面に開口する空隙の上記開口率は、該最外面に平行な発泡金属内部の任意の断面における空隙の断面開口率より小さいことを特徴とするシリカコーティング発泡金属体。
（２） 前記発泡金属の骨格が、Ｔｉ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ａｌ、Ａｇ、ステンレス鋼のうちのいずれかで構成されている前記（１）に記載のシリカコーティング発泡金属体。」
に特徴を有するものである。
【００１１】
この発明の長期間の使用に亘って親水性が維持されるシリカコーティング発泡金属体は、発泡金属の最外面における空隙の存在割合と該発泡金属の内部断面における空隙の存在割合とを敢えて異ならしめることにより、シリカコーティング発泡金属体全体としての、長期間使用による毛細管力の低下を防止するとともに、親水性の劣化防止を図るものである。
【００１２】
まず、シリカコーティング発泡金属体は、発泡金属の骨格表面に、平均膜厚０．０１〜１μｍのシリカを被覆することによって親水性を高めるものであるが、被覆するシリカの平均膜厚が０．０１μｍ未満では、シリカコーティング発泡金属体が十分な親水性を有することができず、一方、シリカの平均膜厚が１μｍを超えると、シリカコーティング膜にクラックが発生し、脱落しやすくなり、長期間にわたる親水性の維持が困難になることから、この発明では、発泡金属の骨格表面に被覆するシリカの平均膜厚を０．０１〜１μｍと定めた。
ここで、被覆したシリカの平均膜厚は、シリカコーティング重量と発泡金属の比表面積から算出することができる。
【００１３】
また、この発明では、発泡金属に形成された空隙全体の気孔率（＝（Ｗ−Ｗｐ）／Ｗ×１００（体積％）。但し、Ｗｐ：発泡金属の重量，Ｗ：同じ外形寸法の中実体の同じ金属材料とした時の重量）は、５０〜９９体積％とすることが必要である。
気孔率が５０体積％未満では、シリカコーティング発泡金属体中の毛細管として働く空隙が不足し、親水性向上効果を十分に発揮することができず、一方、気孔率が９９体積％を超えると、シリカコーティング発泡金属体としての強度が不足するため、気孔率は５０〜９９体積％とすることが必要である。
【００１４】
この発明では、シリカコーティング発泡金属体の長時間使用による経時変化（劣化）を防止すべく、発泡金属の少なくとも一つの最外面、好ましくは、流体の流れ方向に沿って平行な発泡金属の最外面、に開口する空隙の開口率（＝Ａｐ／Ａ×１００（面積％）。但し、Ａｐ：視野中に観察される最外面の全ての空隙開口の面積和，Ａ：視野面積）を５〜８０面積％と定め、かつ、該最外面に平行な発泡金属内部の任意の断面における空隙の断面開口率より小さくするように空隙の存在形態を調整構成する。
【００１５】
図１に、Ｔｉ製発泡金属の空隙の存在形態についての一例を示す。
図１（ａ）は、Ｔｉ製発泡金属（厚さ：２．０ｍｍ）の最外面の顕微鏡像であり、この顕微鏡写真により求めた開口率は１４面積％であり、また、図１（ｂ）は、上記Ｔｉ製発泡金属の厚さ中央部分かつ最外面に平行な断面における顕微鏡像であり、この顕微鏡写真により求めた厚さ中央部分断面に占める開口空隙の面積割合（断面開口率）は８３面積％である。
図１（ａ），（ｂ）にも例示したように、この発明では、発泡金属の最外面における空隙の存在割合と該発泡金属の内部における空隙の存在割合とを敢えて異ならしめることにより、シリカコーティング発泡金属体全体としての長期間使用による、毛細管力の低下を防止するとともに、親水性の劣化防止を図る。
【００１６】
発泡金属の少なくとも一つの最外面、好ましくは、流体の流れ方向に沿って平行な発泡金属の最外面、に開口する空隙の開口率（＝Ａｐ／Ａ×１００（面積％））が５面積％未満であると、流体の流入口となる開口が少なすぎるため、流体の吸収や移動を妨げる。一方、開口率が８０面積％を超えると、流体を保持できなくなるため、自然落下に逆らうような流体の移動が難しくなることから、発泡金属の少なくとも一つの最外面の開口率を５〜８０面積％と定めた。
【００１７】
さらに、上記発泡金属の開口率は、断面開口率（＝Ａｃｐ／Ａｃ×１００（面積％））より小さいものとするが、その理由は、毛細管圧力差により、流体の引き込み力を増し、流体の移動速度を速くするためである。
【００１８】
気孔率が５０〜９９体積％、開口率が５〜８０面積％、かつ、開口率が断面開口率より小さな発泡金属の骨格表面に、平均膜厚０．０１〜１μｍのシリカを被覆した本発明のシリカコーティング発泡金属体は、例えば、以下に示す製造方法によって作成することができる。
【００１９】
発泡性スラリー作成工程：
まず、金属粉末と発泡剤とを含有する発泡性スラリーを作成する。
発泡性スラリーは、骨格を形成する金属粉末、バインダ（水溶性樹脂結合剤）、発泡剤および水と、必要に応じて界面活性剤および／または可塑剤とを混合することにより作成される。
より具体的には、まず金属粉末、バインダおよび水を含有するスラリーを作成した後、このスラリーに発泡剤を添加し、ミキサーなどの攪拌装置で攪拌する。金属粉末としては、特に限定されず、Ｎｉ，Ｃｕ，Ｔｉ，Ａｌ，Ａｇ，ステンレス鋼等を用いることができる。
【００２０】
また、この金属粉末は平均粒径０．５μｍ以上３０μｍ以下が好ましい。このような粉末は、水アトマイズ法，プラズマアトマイズ法などのアトマイズ法、酸化物還元法，湿式還元法，カルボニル反応法などの化学プロセス法によって製造することができる。
【００２１】
バインダ（水溶性樹脂結合剤）としては、メチルセルロース，ヒドロキシプロピルメチルセルロース，ヒドロキシエチルメチルセルロース，カルボキシメチルセルロースアンモニウム，エチルセルロース，ポリビニルアルコールなどを使用することができる。
【００２２】
発泡剤は、ガスを発生してスラリーに気泡を形成できるものであればよく、揮発性有機溶剤、例えば、ペンタン，ネオペンタン，ヘキサン，イソヘキサン，イソペプタン，ベンゼン，オクタン，トルエンなどの炭素数５〜８の非水溶性炭化水素系有機溶剤を使用することができる。この発泡剤の含有量としては、発泡性スラリーに対して０．１〜５重量％とすることが好ましい。
【００２３】
界面活性剤としては、アルキルベンゼンスルホン酸塩，α‐オレフィンスルホン酸塩，アルキル硫酸エステル塩，アルキルエーテル硫酸エステル塩，アルカンスルホン酸塩等のアニオン界面活性剤、ポリエチレングリコール誘導体，多価アルコール誘導体などの非イオン性界面活性剤および両性界面活性剤などを使用することができる。
【００２４】
可塑剤は、スラリーを成形して得られる成形体に可塑性を付与するために添加され、例えばエチレングリコール，ポリエチレングリコール，グリセリンなどの多価アルコール、鰯油，菜種油，オリーブ油などの油脂、石油エーテルなどのエーテル類、フタル酸ジエチル，フタル酸ジＮブチル，フタル酸ジエチルヘキシル，フタル酸ジオクチル，ソルビタンモノオレート，ソルビタントリオレート，ソルビタンパルミテート，ソルビタンステアレートなどのエステル等を使用することができる。
【００２５】
さらに、スラリーの特性や成形性を向上させるために任意の添加成分を加えてもよい。例えば、防腐剤を添加してスラリーの保存性を向上させたり、結合助材としてポリマー系化合物を加えて成形体の強度を向上させたりすることができる。
このように作成した発泡性スラリーから、成形装置を用いて、グリーンシートを形成する成形工程および発泡乾燥工程を行う。
【００２６】
成形工程：
成形装置は、ドクターブレード法を用いてシートを形成する装置であり、発泡性スラリーが貯留されるホッパ、ホッパから供給された発泡性スラリーを移送するキャリアシート、キャリアシートを支持するローラ、キャリアシート上の発泡性スラリーを所定厚さに成形するブレード（ドクターブレード）、発泡性スラリーを発泡させる恒温・高湿度槽、発泡したスラリーを乾燥させる乾燥槽を備えている。
なお、キャリアシートの下面は、支持プレートによって支えられている。
上記の成形装置において、まず、均一化した発泡性スラリーをホッパに投入しておき、このホッパから発泡性スラリーをキャリアシート上に供給し、キャリアシート上に供給された発泡性スラリーは、キャリアシートとともに移動しながらブレードによって薄板状に成形される。
【００２７】
発泡乾燥工程：
次いで、薄板状の発泡性スラリーは、所定条件（例えば温度３０℃〜４０℃、湿度７５％〜９５％）の恒温・高湿度槽内を、例えば１０分〜２０分かけて移動しながら発泡する。続いて、この恒温・高湿度槽内で発泡したスラリーは、所定条件（例えば温度５０℃〜８０℃）の乾燥槽内を例えば１０分〜２０分かけて移動し、乾燥される。
これにより、スポンジ状のグリーンシートが得られる。
【００２８】
焼結工程：
このようにして得られたグリーンシートを脱脂・焼結することにより、薄板状の焼結体を形成する。
具体的には、例えば真空中、温度５５０℃〜６５０℃、２５分〜３５分の条件下でグリーンシート中のバインダ（水溶性樹脂結合剤）を除去（脱脂）した後、さらに、真空中、１２００℃〜１３００℃、６０分〜１２０分の条件下で焼結する。
なお、焼結後、圧延することにより、任意の厚さ、気孔率に調整することが可能である。
例えば、焼結後、５〜９０％の圧延率で圧延することによって、本発明の気孔率５０〜９９体積％を得ることができる。
ここで、圧延率とは、[１−（圧延後の板厚／圧延前の板厚）]×１００で表される。
また、開口率、断面開口率の調整については、金属粉末の種類、スラリーの組成、キャリアシートの表面状態、恒温・高湿度槽の条件（温度、湿度、時間、圧力等）、乾燥槽の条件（温度、時間、圧力等）によって変化するが、具体的な条件については後記実施例に示すとおりである。
【発明の効果】
【００２９】
この発明のシリカコーティング発泡金属体は、従来のシリカコーティング発泡金属体（多孔質金属体）と比べて、すぐれた親水性を長期間に亘って維持・発揮することができるとともに、長期間使用による毛細管力の持続が可能である。さらに、親水性が維持されることによって、長期に亘る表面汚染防止、水の保持力の持続という効果も得られる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明のシリカコーティングＴｉ製発泡金属体（実施例１）の、シリカコーティング前の顕微鏡像を示し、（ａ）は、最外面の開口空隙（開口率１４％）の顕微鏡像（倍率：２５０倍）を示し、（ｂ）は、厚さ方向中央部断面における開口空隙（断面開口率８３％）の顕微鏡像（倍率：２５０倍）を示す。
【図２】本発明のシリカコーティングＣｕ製発泡金属体（実施例４）の、シリカコーティング前の最外面の開口空隙（開口率７７％）の顕微鏡像（倍率：２５０倍）を示す。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
本発明について、実施例を用いて以下に説明する。
なお、ここでは、シリカコーティングＴｉ製発泡金属体、シリカコーティングＣｕ製発泡金属体およびシリカコーティングＮｉ製発泡金属体について説明するが、本発明はこれらに制限されるものではなく、Ａｌ、Ａｇ、ステンレス鋼等の発泡金属からなるシリカコーティング発泡金属体についても適用できるものである。
【実施例】
【００３２】
Ｔｉ製発泡金属の作製：
金属粉末として平均粒径１０μｍのＴｉ粉末、バインダ（水溶性樹脂結合剤）としてメチルセルロース１０％を含む水溶液、可塑剤としてエチレングリコール、界面活性剤としてアルキルベンゼンスルホン酸ナトリウム、発泡剤としてネオペンタンを用意し、これらを原料粉末２０質量％、水溶性樹脂結合剤１０質量％、可塑剤１質量％、界面活性剤３質量％、発泡剤０．６質量％、残部：水となるように配合し、１５分間攪拌し、発泡スラリーを作製した。
得られた発泡スラリーをブレードギャップ０．５ｍｍでドクターブレード法によりキャリアシート上に成形し、恒温・高湿度槽に供給し、そこで温度３５℃、湿度９０％の恒温・高湿度槽内を２０分かけて移動し、引き続き温度８０℃の乾燥槽内を２０分かけて移動し、スポンジ状のグリーンシートを作製した。
このグリーンシートをキャリアシートから剥離し、アルミナ板上に載せ、真空焼結炉で、雰囲気５×１０−３Ｐａ、温度５５０℃、１８０分間保持の条件で脱脂し、引き続いて真空焼結炉で、雰囲気５×１０−３Ｐａ、温度１２００℃、１時間保持の条件で焼結し、圧延することにより、気孔率７０％を有し、厚さ２．０ｍｍを有し、かつ、表面に開口し内部の空隙に連続している連続空隙を有するＴｉ製発泡金属を作製した。
得られたＴｉ製発泡金属を縦２０ｍｍ、横２０ｍｍの寸法になるように切断して試験片を作製した。
【００３３】
シリカコーティングＴｉ製発泡金属体の作製：
これらの試験片を、表１に示す配合割合のシリカコート液に浸漬し、大気乾燥機にて、６０℃、６０分間保持の条件で乾燥し、Ｔｉ製発泡金属からなる骨格表面に表２に示す平均膜厚のシリカコーティング層を形成し、本発明のシリカコーティングＴｉ製発泡金属体１〜３（実施例１〜３という）を作製した。
【００３４】
表２に、実施例１〜３について測定・算出した気孔率（体積％）、開口率（面積％）および断面開口率（面積％）およびシリカコーティング層の平均膜厚の値を示す。
【００３５】
また、図１（ａ）に、実施例１のＴｉ製発泡金属の最外面の開口空隙（開口率１４％）の顕微鏡像（倍率：２５０倍）を示し、図１（ｂ）に、実施例１の中央断面における開口空隙（断面開口率８３％）の顕微鏡像（倍率：２５０倍）を示す。
【００３６】
Ｃｕ製発泡金属の作製：
金属粉末として平均粒径８μｍのＣｕ粉末、バインダ（水溶性樹脂結合剤）としてメチルセルロース１０％を含む水溶液、可塑剤としてエチレングリコール、界面活性剤としてアルキルベンゼンスルホン酸ナトリウム、発泡剤としてネオペンタンを用意し、これらを原料粉末２０質量％、水溶性樹脂結合剤１０質量％、可塑剤１質量％、界面活性剤６質量％、発泡剤３質量％、残部：水となるように配合し、１５分間攪拌し、発泡スラリーを作製した。
得られた発泡スラリーをブレードギャップ０．０５ｍｍでドクターブレード法によりキャリアシート上に成形し、恒温・高湿度槽に供給し、そこで温度３５℃、湿度９０％の恒温・高湿度槽内を２０分かけて移動し、引き続き温度８０℃乾燥槽内を２０分かけて移動し、スポンジ状のグリーンシートを作製した。
このグリーンシートをキャリアシートから剥離し、アルミナ板上に載せ、大気中、温度４５０℃、１８０分間保持の条件で脱脂し、引き続いて水素雰囲気中、温度９００℃、１時間保持の条件で焼結し、圧延することにより、気孔率９３％を有し、厚さ０．２ｍｍを有し、かつ、表面に開口し内部の空隙に連続している連続空隙を有するＣｕ製発泡金属を作製した。
得られたＣｕ製発泡金属を縦２０ｍｍ、横２０ｍｍの寸法になるように切断して試験片を作製した。
【００３７】
シリカコーティングＣｕ製発泡金属体の作製：
これらの試験片を、表１に示す配合割合のシリカコート液に浸漬し、大気乾燥機にて、６０℃、６０分間保持の条件で乾燥し、Ｃｕ製発泡金属からなる骨格表面に表２に示す平均膜厚のシリカコーティング層を形成し、本発明のシリカコーティングＣｕ製発泡金属体４〜６（実施例４〜６という）を作製した。
【００３８】
表２に、実施例４〜６について測定・算出した気孔率（体積％）、開口率（面積％）および断面開口率（面積％）およびシリカコーティング層の平均膜厚の値を示す。
【００３９】
また、図２に、実施例４のＣｕ製発泡金属の最外面の開口空隙（開口率７７％）の顕微鏡像（倍率：２５０倍）を示す。
【００４０】
Ｎｉ製発泡金属の作製：
金属粉末として平均粒径５μｍのＮｉ粉末、バインダ（水溶性樹脂結合剤）としてメチルセルロース１０％を含む水溶液、可塑剤としてエチレングリコール、界面活性剤としてアルキルベンゼンスルホン酸ナトリウム、発泡剤としてネオペンタンを用意し、これらを原料粉末２０質量％、水溶性樹脂結合剤１０質量％、可塑剤１質量％、界面活性剤３質量％、発泡剤１質量％、残部：水となるように配合し、１５分間攪拌し、発泡スラリーを作製した。
得られた発泡スラリーをブレードギャップ０．３ｍｍでドクターブレード法によりキャリアシート上に成形し、恒温・高湿度槽に供給し、そこで温度３５℃、湿度９０％の恒温・高湿度槽内を２０分かけて移動し、引き続き温度８０℃乾燥槽内を２０分かけて移動し、スポンジ状のグリーンシートを作製した。
このグリーンシートをキャリアシートから剥離し、アルミナ板上に載せ、真空焼結炉で、雰囲気５×１０−３Ｐａ、温度５５０℃、１８０分間保持の条件で脱脂し、引き続いて真空焼結炉で、雰囲気５×１０−３Ｐａ、温度１０００℃、１時間保持の条件で焼結し、圧延することにより、気孔率９３％を有し、厚さ０．２ｍｍを有し、かつ、表面に開口し内部の空隙に連続している連続空隙を有するＮｉ製発泡金属を作製した。
得られたＮｉ製発泡金属を縦２０ｍｍ、横２０ｍｍの寸法になるように切断して試験片を作製した。
【００４１】
シリカコーティングＮｉ製発泡金属体の作製：
これらの試験片を、表１に示す配合割合のシリカコート液に浸漬し、大気乾燥機にて、６０℃、６０分間保持の条件で乾燥し、Ｎｉ製発泡金属からなる骨格表面に表２に示す平均膜厚のシリカコーティング層を形成し、本発明のシリカコーティングＮｉ製発泡金属体７〜９（実施例７〜９という）を作製した。
【００４２】
表２に、実施例７〜９について測定・算出した気孔率（体積％）、開口率（面積％）および断面開口率（面積％）およびシリカコーティング層の平均膜厚の値を示す。
【００４３】
比較のために、特許文献４（特開２００８−１９５０１６号公報）に記載される方法で、Ｔｉ製発泡金属にシリカコーティングを行い、比較例のシリカコーティング多孔質Ｔｉ１〜３（比較例１〜３という）を作製した。
即ち、実施例１〜３と同様な方法で、Ｔｉ製発泡金属試験片を作製した後、Ｔｉ製発泡金属試験片を、シランカップリング剤（３−メルカプトプロピルトリメトキシシラン）を１０倍率のエタノールで希釈（比較例１）、または、５０倍率のエタノールで希釈（比較例２）、または、１００倍率のエタノールで希釈（比較例３）した溶液に浸漬し、大気乾燥機にて５０℃、１０分間保持の条件で乾燥した。その後、これを大気中、温度４００℃、１０分間保持の焼成を行い、骨格表面にシリカコーティング層を形成し、比較例のシリカコーティング多孔質Ｔｉを作製した。
【００４４】
参考のため、シリカコーティングを行わない焼結上がりのＴｉ製発泡金属試験片を参考例１とした。
【００４５】
また、本発明で規定する気孔率、開口率、断面開口率の条件から外れたシリカコーティングＴｉ製発泡金属体を参考例２として作製した。
参考例２のシリカコーティングＴｉ製発泡金属体の作成手順は次のとおりである。
まず、金属粉末として平均粒径２０μｍのＴｉ粉末、バインダ（水溶性樹脂結合剤）としてメチルセルロース、可塑剤としてエチレングリコール、界面活性剤としてアルキルベンゼンスルホン酸ナトリウム、これらを原料粉末２０質量％、水溶性樹脂結合剤７質量％、可塑剤１質量％、界面活性剤０．１質量％、残部：水となるように配合し、３０分間攪拌し、発泡スラリーを作製した。
得られた発泡スラリーをブレードギャップ０．５ｍｍでドクターブレード法によりキャリアシート上に成形し、恒温・高湿度槽に供給し、そこで温度３５℃、湿度９０％の恒温・高湿度槽内を５分かけて移動し、引き続き温度１１０℃の乾燥槽内を５分かけて移動し、スポンジ状のグリーンシートを作製した。
このグリーンシートをキャリアシートから剥離し、アルミナ板上に載せ、真空焼結炉で、雰囲気５×１０−３Ｐａ、温度５５０℃、１８０分間保持の条件で脱脂し、引き続いて真空焼結炉で、雰囲気５×１０−３Ｐａ、温度１２００℃、１時間保持の条件で焼結し、圧延することにより、気孔率４５％を有し、厚さ０．８ｍｍを有し、かつ、表面に開口し内部の空隙に連続している連続空隙を有するＴｉ製発泡金属を作製した。
得られたＴｉ製発泡金属を縦２０ｍｍ、横２０ｍｍの寸法になるように切断して試験片を作製した。
これらの試験片を、表１に示す配合割合のシリカコート液に浸漬し、大気乾燥機にて、６０℃、６０分間保持の条件で乾燥し、Ｔｉ製発泡金属からなる骨格表面にシリカコーティング層を形成することにより、参考例２のシリカコーティングＴｉ製発泡金属体（参考例２）を作製した。
【００４６】
表２に、比較例１〜３および参考例１，２について測定・算出した気孔率（体積％）、開口率（面積％）および断面開口率（面積％）およびシリカコーティング層の平均膜厚の値を示す。
【００４７】
【表１】
【００４８】
親水性評価試験：
上記の実施例１〜９、比較例１〜３および参考例１，２について、長期間使用条件下における親水性の良否を評価するため、以下の条件で親水性評価試験を実施した。
即ち、常温の水道水２０ｍＬ／分の流水に１時間浸漬し、その後、大気中１５０℃で２〜１２時間乾燥し、この試料を用い、スポイトにて蒸留水０．００５ｍｌを滴下し、蒸留水が吸い込まれるか、それとも、液滴のまま残るかを観察することにより、親水性の有無を判断した。
この操作を繰り返し行ない、液滴のまま残ることにより親水性無と判断されるまで続け、親水性が保持された回数を表２に示した。
【００４９】
【表２】
【００５０】
表２に示す親水性評価試験の結果から、本発明の実施例１〜９については、親水性保持回数は１００回を超えるものであることから、すぐれた親水性を長期間の使用条件下において備えることは明らかである。
これに対して、比較例１〜３および参考例１，２では、親水性保持回数はせいぜい５３回以下であり、本発明に比して、長期間の使用条件下における親水性がはるかに劣ることが分かる。
【産業上の利用可能性】
【００５１】
本発明のシリカコーティング発泡金属体は、長期間の使用条件下においてすぐれた親水性を維持し、また、毛細管力の持続、長期に亘る表面汚染防止、水の保磁力の持続などの効果も得られることから、例えば、燃料電池のガス拡散層、ルームエアコン、カーエアコンなどの熱交換器用のフィン材料、半導体チップのベーバチャンバウィック材料等として、長期にわたり安定した特性が必要とされる多方面の分野への適用が大いに期待できる。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
発泡金属の骨格表面が、平均膜厚０．０１〜１μｍのシリカで被覆されてなるシリカコーティング発泡金属体において、発泡金属の空隙全体の気孔率は５０〜９９体積％であり、また、発泡金属の少なくとも一つの最外面に開口する空隙の開口率は、該最外面の面積の５〜８０面積％であり、さらに、最外面に開口する空隙の上記開口率は、該最外面に平行な発泡金属内部の任意の断面における空隙の断面開口率より小さいことを特徴とするシリカコーティング発泡金属体。
【請求項２】
前記発泡金属の骨格が、Ｔｉ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ａｌ、Ａｇ、ステンレス鋼のうちのいずれかで構成されている請求項１に記載のシリカコーティング発泡金属体。
【請求項１】
発泡金属の骨格表面が、平均膜厚０．０１〜１μｍのシリカで被覆されてなるシリカコーティング発泡金属体において、発泡金属の空隙全体の気孔率は５０〜９９体積％であり、また、発泡金属の少なくとも一つの最外面に開口する空隙の開口率は、該最外面の面積の５〜８０面積％であり、さらに、最外面に開口する空隙の上記開口率は、該最外面に平行な発泡金属内部の任意の断面における空隙の断面開口率より小さいことを特徴とするシリカコーティング発泡金属体。
【請求項２】
前記発泡金属の骨格が、Ｔｉ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ａｌ、Ａｇ、ステンレス鋼のうちのいずれかで構成されている請求項１に記載のシリカコーティング発泡金属体。
【図１】
【図２】
【図２】
【公開番号】特開２０１１−３１５４１（Ｐ２０１１−３１５４１Ａ）
【公開日】平成２３年２月１７日（２０１１．２．１７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１８１４５８（Ｐ２００９−１８１４５８）
【出願日】平成２１年８月４日（２００９．８．４）
【出願人】（０００００６２６４）三菱マテリアル株式会社 (4,417)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年２月１７日（２０１１．２．１７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年８月４日（２００９．８．４）
【出願人】（０００００６２６４）三菱マテリアル株式会社 (4,417)
【Ｆターム（参考）】
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