金属多孔質体の製造方法
【課題】任意の材質や構造を有する金属多孔質材からなる板部品同士を確実に接合して、大面積の多孔質金属体を提供する。
【解決手段】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１０の製造方法であって、金属粉末と発泡剤とを含有する発泡性スラリーを板状に成形し、発泡させた後に焼結してなり、前記骨格の間に形成される前記空隙による空隙率がそれぞれ６５％以上９９％以下、表裏面における前記空隙の開口面積の割合が１５％以上８５％以下、前記空隙の平均開口径が５０μｍ以上６００μｍ以下である金属多孔質材からなる板部品１１を複数枚用いて、これら板部品１１を、部分的に積層し、この積層部分の空隙率が４０％以上９８％以下となるまでかつその厚さが圧縮前の８０％以下となるまで厚さ方向に圧縮して、相互に接合する。
【解決手段】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１０の製造方法であって、金属粉末と発泡剤とを含有する発泡性スラリーを板状に成形し、発泡させた後に焼結してなり、前記骨格の間に形成される前記空隙による空隙率がそれぞれ６５％以上９９％以下、表裏面における前記空隙の開口面積の割合が１５％以上８５％以下、前記空隙の平均開口径が５０μｍ以上６００μｍ以下である金属多孔質材からなる板部品１１を複数枚用いて、これら板部品１１を、部分的に積層し、この積層部分の空隙率が４０％以上９８％以下となるまでかつその厚さが圧縮前の８０％以下となるまで厚さ方向に圧縮して、相互に接合する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、金属多孔質体の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、金属粉末を含有する発泡性スラリーを調整し、これを成形、乾燥、焼成して得られる、発泡構造を有する多孔質金属体が開発されている。この多孔質金属体は、たとえば特許文献１に記載されているように、ドクターブレードによって発泡性スラリーをシート状に成形することにより、シート状に製造される。
【０００３】
多孔質金属体には、触媒担持体、フィルタ、伝熱部材等の種々の用途が考えられるので、たとえば面積の大きい多孔質金属体が求められる。しかしながら、前述のドクターブレードを用いて成形した場合、成形装置の大きさに応じて成形可能なグリーンシートの幅が限定されてしまう。また、大面積のグリーンシートを形成できても、焼結炉の大型化が必要となり、製造コストや設置場所の点で問題が生じるおそれがある。さらに、大面積のグリーンシートを焼結した場合、収縮して割れる場合がある。このため、従来の方法では大面積の多孔質金属体を製造することが困難であった。
【０００４】
これに対して、特許文献１では、焼結前のグリーンシートを重ね合わせた状態で焼結することにより、種々の形状の多孔質金属体を製造することを提案している。この方法によれば、焼結後の多孔質金属板同士を熱可塑性樹脂や溶融金属によって接合する場合と異なり、接合部分での物性の変化を防止しながら大面積の多孔質金属体を製造することができる。
【特許文献１】特開平９−８７７０７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１の方法では、組み合わせるグリーンシート同士の焼結条件が同一でなければ、組み合わせた状態での焼結が不可能であるため、たとえば異種金属のグリーンシート同士の接合が難しい。また、同じ金属であっても、たとえば空隙率が異なる場合には焼結時の収縮率が異なるため、接合強度の不足や変形等の問題が生じるおそれがある。
【０００６】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、任意の材質や構造を有する金属多孔質材からなる板部品同士を確実に接合して、大面積の多孔質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】
【０００７】
本発明は、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の製造方法であって、金属粉末と発泡剤とを含有する発泡性スラリーを板状に成形し、発泡させた後に焼結してなり、前記骨格の間に形成される前記空隙による空隙率がそれぞれ６５％以上９９％以下、表裏面における前記空隙の開口面積の割合が１５％以上８５％以下、前記空隙の平均開口径が５０μｍ以上６００μｍ以下である金属多孔質材からなる板部品を複数枚用いて、これら板部品を、部分的に積層し、この積層部分の空隙率が４０％以上９８％以下となるまでかつその厚さが圧縮前の８０％以下となるまで厚さ方向に圧縮して、相互に接合する。
【０００８】
この製造方法によれば、焼結後の金属多孔質材からなる板部品を積層して積層方向に圧縮することにより、接合面において空隙の開口部を通じて互いの骨格が絡み合うので、これら板部品同士を接合できる。なお、板部品の空隙率については、圧縮後の多孔質性および接合性の確保のために下限を６５％と設定し、強度確保のために上限を９９％と設定している。また、板部品の空隙の開口面積および平均開口径についても、多孔質性、接合性および強度確保のために各上限値および下限値を設定している。さらに、圧縮前の板部品の厚さに対する圧縮後の金属多孔質体の厚さは、下限は圧縮前後の空隙率に応じて自ずと決定されるが、板部品同士の接合性を確保するために上限は８０％と設定している。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の製造方法では、接合面において空隙の開口部を通じて互いの骨格が絡み合うことによって、金属多孔質材からなる板部品同士が接合される。したがって、本発明によれば、異なる金属からなる金属多孔質材同士や、空隙率が異なる金属多孔質材同士など、任意の組み合わせで確実に接合することができ、材質や面積、形状、空隙率等、多様な多孔質金属体を実現できる。また、焼結後の板部品同士を接合するので、成形装置や焼結炉を大型化する必要がなく、製造コストの増大を抑えることができる。さらに、厚い金属多孔質体は従来の製造方法では空隙が均一に形成されにくい等の問題があり製造が困難であったが、本発明の製造方法によれば、均一な空隙を有する板部品を多数枚積層して接合できるので、均一な空隙を有する厚い金属多孔質体を製造することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明に係る金属多孔質体の製造方法の実施形態について説明する。
図１（ａ），（ｂ）に示すように、板部品１１を部分的に積層し、これらを積層方向（厚さ方向）に圧縮することにより、図２に示すようにこれら板部品１１同士が一体に接合された金属多孔質体１０を製造する。なお、板部品１１の圧縮は、圧延加工、プレス成形等により行うことができる
【００１１】
この板部品１１の表面の拡大図を図３に示す。板部品１１は、金属焼結体の骨格１１ａにより辺が構成されてなる複数の多面体状の空隙１１ｂが相互に連続状態に形成されている金属多孔質体材である。空隙１１ｂは、骨格１１ａにより辺が構成された複数の多面体状のポアが総合に連続するように形成されていて、表裏面に開口する複数の開口部１１ｃを有している。
【００１２】
［空隙率］
圧縮前の板部品１１において、空隙１１ｂ全体の体積は６５％以上９９％以下を閉めている。以下、この空隙１１ｂの体積割合を空隙率と呼ぶ。空隙率は、同形の中実体の重量に対する実測重量から算出することができる。
【００１３】
［開口率］
板部品１１の表裏面において、空隙１１ｂの開口部１１ｃの面積は１５％以上８５％以下を占めている。以下、板部品１１の表裏面における開口部１１ｃの開口面積の割合を開口率と呼ぶ。開口率は、板部品１１の表面を撮影した２５〜１００倍顕微鏡写真を用いて、視野面積Ａと、この視野中の最外面の全ての開口部１２ａの面積和Ａｐとを測定し、次の式によって算出する。
開口率（％）＝Ａｐ／Ａ×１００
【００１４】
［平均開口径］
この開口部１１ｃの平均開口サイズは、開口部１１ｃを円形とみなした場合の直径で表すことができ、以下、これを平均開口径と呼ぶ。平均開口径は、２５〜１００倍顕微鏡写真において、視野中の最外面の各開口部１１ｃの面積を測定して算出した各円相当径の算術平均である。本発明の板部品１１の平均開口径は、５０μｍ以上６００μｍ以下である。
【００１５】
本発明の製造方法では、複数枚の板部品１１を部分的に積層し、積層部分の空隙率が圧縮によって４０％以上９８％以下、かつ厚さが圧縮前の８０％以下となるまで板部品１１を圧縮することにより、これら板部品１１同士を接合し、金属多孔質体１０を製造する。
【００１６】
［接合強度の評価］
板部品同士を積層して圧縮した場合の接合強度について、次のように評価した。
試験片としては、図１（ａ），（ｂ）および図２に示す金属多孔質体１０と同様に、幅３０ｍｍ、長さ１００ｍｍの２枚の板部品３０を長さ方向に５０ｍｍずつ重なるように積層し、これらを積層方向にプレスして接合した金属多孔質体３１を作成する。この金属多孔質体を形成する板部品３０の空隙率、開口率、平均開口径、プレス前後の厚さ等を変化させて、表１に示すように本発明の実施例１〜６および比較例１〜５の試験片を作成し、図３に示すようにこれらの試験片を外径１１０ｍｍの円筒３２に巻き付け、積層部分の剥離の有無を確認する剥離試験を行った。
【００１７】
【表１】
【００１８】
＜実施例１および比較例１＞
圧縮前の空隙率８７％、開口率２４％、平均開口径１０４μｍ、厚さ０．５ｍｍの板部品を積層し、積層部分の厚さが０．７６ｍｍ（圧縮前の７６％）、空隙率が８３％となるまで圧縮して試験片を作成した。この試験片においては、前記剥離試験による積層部分の剥離は生じなかった。
一方、圧縮前の空隙率６４％、開口率２４％、平均開口径１０４μｍ、厚さ０．５ｍｍの板部品を積層し、積層部分の厚さが０．８２ｍｍ（圧縮前の８２％）、空隙率が５６％となるまで圧縮して、比較例１の試験片を作成した。すなわち、比較例１の試験片は、圧縮前の空隙率が本発明の下限値よりも低い板部品を用いて作成されており、実施例１と異なるのは圧縮前の板部品の空隙率のみである。この試験片においては、前記剥離試験によって積層部分の剥離が生じた。
【００１９】
＜実施例２＞
圧縮前の空隙率６５％、開口率６３％、平均開口径１６４μｍ、厚さ０．５ｍｍの板部品を積層し、積層部分の厚さが０．８０ｍｍ（圧縮前の８０％）、空隙率が５６％となるまで圧縮して、実施例２の試験片を作成した。すなわち、実施例２においては、圧縮前の空隙率が本発明の下限値である板部品を用いて試験片を作成した。この試験片においては、前記剥離試験による積層部分の剥離は生じなかった。
【００２０】
＜実施例３および比較例２＞
圧縮前の空隙率９８．５％、開口率８１％、平均開口径３６２μｍ、厚さ１ｍｍの板部品を積層し、積層部分の厚さが１．４８ｍｍ（圧縮前の７４％）、空隙率が９８．０％となるまで圧縮して、実施例３の試験片を作成した。すなわち、実施例３においては、圧縮後の空隙率が本発明の上限値である板部品を用いて試験片を作成した。この試験片においては、前記剥離試験による積層部分の剥離は生じなかった。
一方、比較例２は、実施例３と同じ板部品を用いて、積層部分の厚さが１．５８ｍｍ（圧縮前の７９％）、空隙率が９８．１％となるまで圧縮して、試験片を作成した。すなわち、比較例２においては、圧縮後の厚さは本発明の範囲内であるが、圧縮後の空隙率が本発明の上限値よりも大きい。この試験片においては、前記剥離試験によって積層部分の剥離が生じた。
【００２１】
＜実施例４および比較例３＞
圧縮前の空隙率８３％、開口率１５％、平均開口径８７μｍ、厚さ０．５ｍｍの板部品を積層し、積層部分の厚さが０．７７ｍｍ（圧縮前の７７％）、空隙率が７８％となるまで圧縮して、実施例４の試験片を作成した。すなわち、実施例４においては、開口率が本発明の下限値である板部品を用いて試験片を作成した。この試験片においては、前記剥離試験による積層部分の剥離は生じなかった。
一方、比較例３は、圧縮前の空隙率８３％、開口率１４％、平均開口径８７μｍ、厚さ０．５ｍｍの板部品を積層し、積層部分の厚さが０．７７ｍｍ（圧縮前の７７％）、空隙率が７８％となるまで圧縮して、試験片を作成した。すなわち、実施例４と比較すると、圧縮前の開口率が本発明の下限値よりも小さい。この試験片においては、前記剥離試験によって積層部分の剥離が生じた。
【００２２】
＜実施例５および比較例４＞
圧縮前の空隙率７０％、開口率１６％、平均開口径５０μｍ、厚さ０．５ｍｍの板部品を積層し、積層部分の厚さが０．７９ｍｍ（圧縮前の７９％）、空隙率が６２％となるまで圧縮して、実施例５の試験片を作成した。すなわち、実施例５においては、平均開口径が本発明の下限値である板部品を用いて試験片を作成した。この試験片においては、前記剥離試験による積層部分の剥離は生じなかった。
一方、比較例４は、圧縮前の空隙率７０％、開口率１６％、平均開口径３０μｍ、厚さ０．５ｍｍの板部品を積層し、積層部分の厚さが０．７９ｍｍ（圧縮前の７９％）、空隙率が６２％となるまで圧縮して、試験片を作成した。すなわち、実施例５と比較すると、圧縮前の平均開口径が本発明の下限値よりも小さい。この試験片においては、前記剥離試験によって積層部分の剥離が生じた。
【００２３】
＜実施例６および比較例５＞
圧縮前の空隙率９３％、開口率８０％、平均開口径６００μｍ、厚さ０．５ｍｍの板部品を積層し、積層部分の厚さが０．７８ｍｍ（圧縮前の７８％）、空隙率が９１％となるまで圧縮して、実施例６の試験片を作成した。すなわち、実施例６においては、平均開口径が本発明の上限値である板部品を用いて試験片を作成した。この試験片においては、前記剥離試験による積層部分の剥離は生じなかった。
一方、比較例５は、圧縮前の空隙率９３％、開口率８０％、平均開口径６１２μｍ、厚さ０．５ｍｍの板部品を積層し、積層部分の厚さが０．７８ｍｍ（圧縮前の７８％）、空隙率が９１％となるまで圧縮して、試験片を作成した。すなわち、実施例６と比較すると、圧縮前の平均開口径が本発明の上限値よりも大きい。この試験片においては、前記剥離試験によって積層部分の剥離が生じた。
【００２４】
以上のように、本発明の実施例１〜６では、前記剥離試験によっても金属多孔質体１０に剥離は生じず、２枚の板部品１１が確実に接合されていることが確認できた。一方、板部品の特性や圧縮後の厚さ、空隙率が本発明の範囲外である比較例１〜５では、前記剥離試験によって剥離が生じ、２枚の板部品の接合が確実ではないことが確認できた。
【００２５】
ここで、板部品１１の製造方法の一例について、図５を参照して説明する。板部品１１は、金属粉末と発泡剤とを含有する発泡性スラリーを板状に成形し、発泡させた後に焼結して形成される。
〈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Ｓを作成する。発泡性スラリーＳは、骨格１１ａ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。
【００２６】
金属粉末としては、特に限定されないが、耐食性等の点から、Ｎｉ，Ｃｕ，Ｔｉ，Ａｌ，Ａｇ，ステンレス鋼等が好ましい。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。
【００２７】
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。
【００２８】
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Ｓに対して０．１〜５重量％とすることが好ましい。
【００２９】
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，アルキル流酸エステル塩，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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
このように作成した発泡性スラリーＳから、図５に示す成形装置２０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。
〈成形工程〉
成形装置２０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Ｓが貯留されるホッパ２１、ホッパ２１から供給された発泡性スラリーＳを移送するキャリヤシート２２、キャリヤシート２２を支持するローラ２３、キャリヤシート２２上の発泡性スラリーＳを所定厚さに成形するブレード（ドクターブレード）２４、発泡性スラリーＳを発泡させる恒温・高湿度槽２５、および発泡したスラリーを乾燥させる乾燥槽２６を備えている。なお、キャリヤシート２２の下面は、支持プレートＰによって支えられている。
【００３３】
成形装置２０においては、まず、発泡性スラリーＳをホッパ２１に投入しておき、このホッパ２１から発泡性スラリーＳをキャリヤシート２２上に供給する。キャリヤシート２２は図の右方向へ回転するローラ２３および支持プレートＰによって支持されており、その上面が図の右方向へと移動している。キャリヤシート２２上に供給された発泡性スラリーＳは、キャリヤシート２２とともに移動しながらブレード２４によって薄板状に成形される。
【００３４】
〈発泡乾燥工程〉
次いで、薄板状の発泡性スラリーＳは、所定条件（例えば温度３０℃〜４０°、湿度７５％〜９５％）の恒温・高湿度槽２５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２５内で発泡したスラリーＳは、所定条件（例えば温度５０℃〜７０℃）の乾燥槽２６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。
【００３５】
〈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、薄板状の金属多孔質材を形成する。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、温度７００℃〜１３００℃、６０分〜１２０分の条件下で焼結する。この金属多孔質材を任意の形状に切断することにより、本発明の金属多孔質体１０を構成する板部品１１を製造することができる。
【００３６】
このような方法によれば、本発明の金属多孔質体の製造方法に適切な空隙率、開口率、平均開口径を有する板部品１１を形成することができる。この板部品１１を積層して圧縮すると、互いの骨格１１ａが開口部１１ｃを通じて互いに入り込み、絡み合うように変形することにより、隣接する２枚の板部品１１同士が接合される。
【００３７】
たとえば、図６に示すように、複数枚の板部品４０ａ，４０ｂおよび４０ｃを組み合わせることにより、面積の大きい金属多孔質体４０を製造することができる。この金属多孔質体４０は、各辺が６０ｍｍの正方形板である板部品４０ａを１枚、各辺が４０ｍｍの正方形板である板部品４０ｂを１枚、幅４０ｍｍ、長さ６０ｍｍの長方形板である板部品４０ｃを２枚組み合わせて配置した下層４０Ａに対して、これら板部品４０ａ，４０ｂおよび４０ｃを各接合線が重ならないように配置した上層４０Ｂを積層し、その積層方向に圧縮して下層４０Ａと上層４０Ｂとを接合することにより、各辺１００ｍｍの正方形板として形成されている。すなわち、最大幅が６０ｍｍである板部品から、幅が１００ｍｍの金属多孔質体４０を製造できる。
【００３８】
また、図７（ａ）に示すように、金属多孔質体４０の下層４０Ａと上層４０Ｂとの間に、各辺が６０ｍｍの正方形板である板部品４０ａと、各辺が４０ｍｍの正方形板である板部品４０ｂとを積層し（図７（ｂ））、図７（ｃ）に示すように全体が一定の厚さとなるように圧縮して各板部品４０ａ，４０ｂおよび４０ｃを接合した金属多孔質体４１を製造することができる。
【００３９】
この金属多孔質体４１では、中心部４１Ａにおいては４層、外周部４１Ｂにおいては２層、中心部４１Ａと外周部４１Ｂとの間の部分４１Ｃにおいては３層の板部品が積層されているため、各部分における圧縮後の空隙率が積層数に応じて異なっている。すなわち、板部品４０ａ，４０ｂおよび４０ｃがいずれも厚さ０．５ｍｍ、空隙率９０％であり、圧縮後の厚さが０．５ｍｍである場合、４層を圧縮した中心部４１Ａの空隙率は６０％、３層を圧縮した部分４１Ｃの空隙率は７０％、２層を圧縮した外周部４１Ｂの空隙率は８０％となる。
【００４０】
示す金属多孔質体４２は、空隙率９０％、厚さ１ｍｍの円板状の板部品４２ａ（直径４０ｍｍ）、板部品４２ｂ（直径７０ｍｍ）、板部品４２ｃ（直径１００ｍｍ）を図８（ａ）および図８（ｂ）に示すように同心円状に積層し、厚さ１ｍｍに圧縮したものである。図８（ａ）のＶＩＩＩａ−ＶＩＩＩａ線に沿う断面を図８（ｃ）に示す。この金属多孔質体４２の場合、中心部４２Ａにおいては３層、外周部４２Ｂにおいては１層、中心部４２Ａと外周部４２Ｂとの間の部分４２Ｃにおいては２層の板部品が積層されているため、各部分における圧縮後の空隙率が積層数に応じて異なっている。すなわち、３層を圧縮した中心部４２Ａの空隙率は７０％、圧縮していない外周部４２Ｂの空隙率は９０％、２層を圧縮した部分４２Ｃの空隙率は８０％となり、中心ほど密度が高い円板となっている。
【００４１】
金属多孔質体４３は、図９（ａ）および図９（ｂ）に示すように、空隙率９０％、厚さ０．５ｍｍの正方形の板部品４３ａ（各辺１２０ｍｍ）、板部品４３ｂ（各辺２１０ｍｍ）、板部品４３ｃ（各辺３００ｍｍ）の各中心を一致させて積層し、厚さ０．５ｍｍに圧縮したものである。図９（ａ）のＩＸａ−ＩＸａ線に沿う断面を図９（ｃ）に示す。この金属多孔質体４３の場合、中心部４３Ａにおいては５層、外周部４３Ｂにおいては２層、中心部４３Ａと外周部４３Ｂとの間の部分４３Ｃにおいては４層の板部品が積層されているため、各部分における圧縮後の空隙率が積層数に応じて異なっている。すなわち、５層を圧縮した中心部４３Ａの空隙率は５０％、２層を圧縮した外周部４３Ｂの空隙率は８０％、４層を圧縮した部分４３Ｃの空隙率は６０％となり、中心ほど密度が高い矩形板となっている。
【００４２】
つまり、図７〜図９に示すように、本発明の製造方法によれば、任意の空隙率を有する板部品を、任意の形状および枚数で積層し、任意の厚さに圧縮して接合することにより、任意の空隙率、形状および厚さを有する金属多孔質体を製造することができる。さらに、部分的に積層数を異ならせて板部品を積層することにより、面方向に空隙率の分布を有する金属多孔質体を形成することができる。
【００４３】
なお、本発明は前記実施形態の構成のものに限定されるものではなく、細部構成においては、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
たとえば、前記実施形態ではいずれも空隙率が同じ板部品を積層しているが、空隙率が異なる板部品を積層、圧縮して接合することもできる。空隙率が同じ板部品を積層して圧縮した場合、各板部品は同率で圧縮される。これに対し、空隙率が異なる板部品を積層して圧縮した場合、空隙率が大きい板部品から圧縮されはじめ、より空隙率の小さい他の板部品と同等の空隙率となるまでその板部品が圧縮されると、その後は各板部品が同率で圧縮される。このことを利用して、面方向に空隙率の分布を形成することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本発明の金属多孔質体の製造方法を示す上面図（ａ）および断面図（ｂ）である。
【図２】本発明の金属多孔質体の製造方法による金属多孔質体を示す断面図である。
【図３】本発明の製造方法による金属多孔質体を形成する板部品の表面を示す拡大図である。
【図４】金属多孔質体における板部品の接合強度を確認する剥離試験を示す模式図である。
【図５】本発明の金属多孔質体を形成する板部品の成形装置を示す模式図である。
【図６】本発明の製造方法による金属多孔質体の一例を示す斜視図である。
【図７】本発明の製造方法の他の例において、板部品の積層状態を示す斜視図（ａ）および断面図（ｂ）、および圧縮接合後の金属多孔質体において（ａ）のＶＩＩａ−ＶＩＩａ線に沿う断面図（ｃ）である。
【図８】本発明の製造方法の他の例において、板部品の積層状態を示す斜視図（ａ）および断面図（ｂ）、および圧縮接合後の金属多孔質体において（ａ）のＶＩＩＩａ−ＶＩＩＩａ線に沿う断面図（ｃ）である。
【図９】本発明の製造方法の他の例において、板部品の積層状態を示す斜視図（ａ）および断面図（ｂ）、および圧縮接合後の金属多孔質体において（ａ）のＩＸａ−ＩＸａ線に沿う断面図（ｃ）である。
【符号の説明】
【００４５】
１０ 金属多孔質体
１１ 板部品
１１ａ 骨格
１１ｂ 空隙
１１ｃ 開口部
２０ 成形装置
２１ ホッパ
２２ キャリヤシート
２３ ローラ
２４ ブレード（ドクターブレード）
２５ 恒温・高湿度槽
２６ 乾燥槽
３０ 板部品
３１ 金属多孔質体
３２ 円筒
４０ 金属多孔質体
４０Ａ 下層
４０Ｂ 上層
４０ａ，４０ｂ，４０ｃ 板部品
４１ 金属多孔質体
４１Ａ 中心部
４１Ｂ 外周部
４１Ｃ 部分
４２ 金属多孔質体
４２Ａ 中心部
４２Ｂ 外周部
４２Ｃ 部分
４２ａ，４２ｂ，４２ｃ 板部品
４３ 金属多孔質体
４３Ａ 中心部
４３Ｂ 外周部
４３Ｃ 部分
４３ａ，４３ｂ，４３ｃ 板部品
Ｐ 支持プレート
Ｓ 発泡性スラリー
【技術分野】
【０００１】
本発明は、金属多孔質体の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、金属粉末を含有する発泡性スラリーを調整し、これを成形、乾燥、焼成して得られる、発泡構造を有する多孔質金属体が開発されている。この多孔質金属体は、たとえば特許文献１に記載されているように、ドクターブレードによって発泡性スラリーをシート状に成形することにより、シート状に製造される。
【０００３】
多孔質金属体には、触媒担持体、フィルタ、伝熱部材等の種々の用途が考えられるので、たとえば面積の大きい多孔質金属体が求められる。しかしながら、前述のドクターブレードを用いて成形した場合、成形装置の大きさに応じて成形可能なグリーンシートの幅が限定されてしまう。また、大面積のグリーンシートを形成できても、焼結炉の大型化が必要となり、製造コストや設置場所の点で問題が生じるおそれがある。さらに、大面積のグリーンシートを焼結した場合、収縮して割れる場合がある。このため、従来の方法では大面積の多孔質金属体を製造することが困難であった。
【０００４】
これに対して、特許文献１では、焼結前のグリーンシートを重ね合わせた状態で焼結することにより、種々の形状の多孔質金属体を製造することを提案している。この方法によれば、焼結後の多孔質金属板同士を熱可塑性樹脂や溶融金属によって接合する場合と異なり、接合部分での物性の変化を防止しながら大面積の多孔質金属体を製造することができる。
【特許文献１】特開平９−８７７０７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１の方法では、組み合わせるグリーンシート同士の焼結条件が同一でなければ、組み合わせた状態での焼結が不可能であるため、たとえば異種金属のグリーンシート同士の接合が難しい。また、同じ金属であっても、たとえば空隙率が異なる場合には焼結時の収縮率が異なるため、接合強度の不足や変形等の問題が生じるおそれがある。
【０００６】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、任意の材質や構造を有する金属多孔質材からなる板部品同士を確実に接合して、大面積の多孔質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】
【０００７】
本発明は、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の製造方法であって、金属粉末と発泡剤とを含有する発泡性スラリーを板状に成形し、発泡させた後に焼結してなり、前記骨格の間に形成される前記空隙による空隙率がそれぞれ６５％以上９９％以下、表裏面における前記空隙の開口面積の割合が１５％以上８５％以下、前記空隙の平均開口径が５０μｍ以上６００μｍ以下である金属多孔質材からなる板部品を複数枚用いて、これら板部品を、部分的に積層し、この積層部分の空隙率が４０％以上９８％以下となるまでかつその厚さが圧縮前の８０％以下となるまで厚さ方向に圧縮して、相互に接合する。
【０００８】
この製造方法によれば、焼結後の金属多孔質材からなる板部品を積層して積層方向に圧縮することにより、接合面において空隙の開口部を通じて互いの骨格が絡み合うので、これら板部品同士を接合できる。なお、板部品の空隙率については、圧縮後の多孔質性および接合性の確保のために下限を６５％と設定し、強度確保のために上限を９９％と設定している。また、板部品の空隙の開口面積および平均開口径についても、多孔質性、接合性および強度確保のために各上限値および下限値を設定している。さらに、圧縮前の板部品の厚さに対する圧縮後の金属多孔質体の厚さは、下限は圧縮前後の空隙率に応じて自ずと決定されるが、板部品同士の接合性を確保するために上限は８０％と設定している。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の製造方法では、接合面において空隙の開口部を通じて互いの骨格が絡み合うことによって、金属多孔質材からなる板部品同士が接合される。したがって、本発明によれば、異なる金属からなる金属多孔質材同士や、空隙率が異なる金属多孔質材同士など、任意の組み合わせで確実に接合することができ、材質や面積、形状、空隙率等、多様な多孔質金属体を実現できる。また、焼結後の板部品同士を接合するので、成形装置や焼結炉を大型化する必要がなく、製造コストの増大を抑えることができる。さらに、厚い金属多孔質体は従来の製造方法では空隙が均一に形成されにくい等の問題があり製造が困難であったが、本発明の製造方法によれば、均一な空隙を有する板部品を多数枚積層して接合できるので、均一な空隙を有する厚い金属多孔質体を製造することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明に係る金属多孔質体の製造方法の実施形態について説明する。
図１（ａ），（ｂ）に示すように、板部品１１を部分的に積層し、これらを積層方向（厚さ方向）に圧縮することにより、図２に示すようにこれら板部品１１同士が一体に接合された金属多孔質体１０を製造する。なお、板部品１１の圧縮は、圧延加工、プレス成形等により行うことができる
【００１１】
この板部品１１の表面の拡大図を図３に示す。板部品１１は、金属焼結体の骨格１１ａにより辺が構成されてなる複数の多面体状の空隙１１ｂが相互に連続状態に形成されている金属多孔質体材である。空隙１１ｂは、骨格１１ａにより辺が構成された複数の多面体状のポアが総合に連続するように形成されていて、表裏面に開口する複数の開口部１１ｃを有している。
【００１２】
［空隙率］
圧縮前の板部品１１において、空隙１１ｂ全体の体積は６５％以上９９％以下を閉めている。以下、この空隙１１ｂの体積割合を空隙率と呼ぶ。空隙率は、同形の中実体の重量に対する実測重量から算出することができる。
【００１３】
［開口率］
板部品１１の表裏面において、空隙１１ｂの開口部１１ｃの面積は１５％以上８５％以下を占めている。以下、板部品１１の表裏面における開口部１１ｃの開口面積の割合を開口率と呼ぶ。開口率は、板部品１１の表面を撮影した２５〜１００倍顕微鏡写真を用いて、視野面積Ａと、この視野中の最外面の全ての開口部１２ａの面積和Ａｐとを測定し、次の式によって算出する。
開口率（％）＝Ａｐ／Ａ×１００
【００１４】
［平均開口径］
この開口部１１ｃの平均開口サイズは、開口部１１ｃを円形とみなした場合の直径で表すことができ、以下、これを平均開口径と呼ぶ。平均開口径は、２５〜１００倍顕微鏡写真において、視野中の最外面の各開口部１１ｃの面積を測定して算出した各円相当径の算術平均である。本発明の板部品１１の平均開口径は、５０μｍ以上６００μｍ以下である。
【００１５】
本発明の製造方法では、複数枚の板部品１１を部分的に積層し、積層部分の空隙率が圧縮によって４０％以上９８％以下、かつ厚さが圧縮前の８０％以下となるまで板部品１１を圧縮することにより、これら板部品１１同士を接合し、金属多孔質体１０を製造する。
【００１６】
［接合強度の評価］
板部品同士を積層して圧縮した場合の接合強度について、次のように評価した。
試験片としては、図１（ａ），（ｂ）および図２に示す金属多孔質体１０と同様に、幅３０ｍｍ、長さ１００ｍｍの２枚の板部品３０を長さ方向に５０ｍｍずつ重なるように積層し、これらを積層方向にプレスして接合した金属多孔質体３１を作成する。この金属多孔質体を形成する板部品３０の空隙率、開口率、平均開口径、プレス前後の厚さ等を変化させて、表１に示すように本発明の実施例１〜６および比較例１〜５の試験片を作成し、図３に示すようにこれらの試験片を外径１１０ｍｍの円筒３２に巻き付け、積層部分の剥離の有無を確認する剥離試験を行った。
【００１７】
【表１】
【００１８】
＜実施例１および比較例１＞
圧縮前の空隙率８７％、開口率２４％、平均開口径１０４μｍ、厚さ０．５ｍｍの板部品を積層し、積層部分の厚さが０．７６ｍｍ（圧縮前の７６％）、空隙率が８３％となるまで圧縮して試験片を作成した。この試験片においては、前記剥離試験による積層部分の剥離は生じなかった。
一方、圧縮前の空隙率６４％、開口率２４％、平均開口径１０４μｍ、厚さ０．５ｍｍの板部品を積層し、積層部分の厚さが０．８２ｍｍ（圧縮前の８２％）、空隙率が５６％となるまで圧縮して、比較例１の試験片を作成した。すなわち、比較例１の試験片は、圧縮前の空隙率が本発明の下限値よりも低い板部品を用いて作成されており、実施例１と異なるのは圧縮前の板部品の空隙率のみである。この試験片においては、前記剥離試験によって積層部分の剥離が生じた。
【００１９】
＜実施例２＞
圧縮前の空隙率６５％、開口率６３％、平均開口径１６４μｍ、厚さ０．５ｍｍの板部品を積層し、積層部分の厚さが０．８０ｍｍ（圧縮前の８０％）、空隙率が５６％となるまで圧縮して、実施例２の試験片を作成した。すなわち、実施例２においては、圧縮前の空隙率が本発明の下限値である板部品を用いて試験片を作成した。この試験片においては、前記剥離試験による積層部分の剥離は生じなかった。
【００２０】
＜実施例３および比較例２＞
圧縮前の空隙率９８．５％、開口率８１％、平均開口径３６２μｍ、厚さ１ｍｍの板部品を積層し、積層部分の厚さが１．４８ｍｍ（圧縮前の７４％）、空隙率が９８．０％となるまで圧縮して、実施例３の試験片を作成した。すなわち、実施例３においては、圧縮後の空隙率が本発明の上限値である板部品を用いて試験片を作成した。この試験片においては、前記剥離試験による積層部分の剥離は生じなかった。
一方、比較例２は、実施例３と同じ板部品を用いて、積層部分の厚さが１．５８ｍｍ（圧縮前の７９％）、空隙率が９８．１％となるまで圧縮して、試験片を作成した。すなわち、比較例２においては、圧縮後の厚さは本発明の範囲内であるが、圧縮後の空隙率が本発明の上限値よりも大きい。この試験片においては、前記剥離試験によって積層部分の剥離が生じた。
【００２１】
＜実施例４および比較例３＞
圧縮前の空隙率８３％、開口率１５％、平均開口径８７μｍ、厚さ０．５ｍｍの板部品を積層し、積層部分の厚さが０．７７ｍｍ（圧縮前の７７％）、空隙率が７８％となるまで圧縮して、実施例４の試験片を作成した。すなわち、実施例４においては、開口率が本発明の下限値である板部品を用いて試験片を作成した。この試験片においては、前記剥離試験による積層部分の剥離は生じなかった。
一方、比較例３は、圧縮前の空隙率８３％、開口率１４％、平均開口径８７μｍ、厚さ０．５ｍｍの板部品を積層し、積層部分の厚さが０．７７ｍｍ（圧縮前の７７％）、空隙率が７８％となるまで圧縮して、試験片を作成した。すなわち、実施例４と比較すると、圧縮前の開口率が本発明の下限値よりも小さい。この試験片においては、前記剥離試験によって積層部分の剥離が生じた。
【００２２】
＜実施例５および比較例４＞
圧縮前の空隙率７０％、開口率１６％、平均開口径５０μｍ、厚さ０．５ｍｍの板部品を積層し、積層部分の厚さが０．７９ｍｍ（圧縮前の７９％）、空隙率が６２％となるまで圧縮して、実施例５の試験片を作成した。すなわち、実施例５においては、平均開口径が本発明の下限値である板部品を用いて試験片を作成した。この試験片においては、前記剥離試験による積層部分の剥離は生じなかった。
一方、比較例４は、圧縮前の空隙率７０％、開口率１６％、平均開口径３０μｍ、厚さ０．５ｍｍの板部品を積層し、積層部分の厚さが０．７９ｍｍ（圧縮前の７９％）、空隙率が６２％となるまで圧縮して、試験片を作成した。すなわち、実施例５と比較すると、圧縮前の平均開口径が本発明の下限値よりも小さい。この試験片においては、前記剥離試験によって積層部分の剥離が生じた。
【００２３】
＜実施例６および比較例５＞
圧縮前の空隙率９３％、開口率８０％、平均開口径６００μｍ、厚さ０．５ｍｍの板部品を積層し、積層部分の厚さが０．７８ｍｍ（圧縮前の７８％）、空隙率が９１％となるまで圧縮して、実施例６の試験片を作成した。すなわち、実施例６においては、平均開口径が本発明の上限値である板部品を用いて試験片を作成した。この試験片においては、前記剥離試験による積層部分の剥離は生じなかった。
一方、比較例５は、圧縮前の空隙率９３％、開口率８０％、平均開口径６１２μｍ、厚さ０．５ｍｍの板部品を積層し、積層部分の厚さが０．７８ｍｍ（圧縮前の７８％）、空隙率が９１％となるまで圧縮して、試験片を作成した。すなわち、実施例６と比較すると、圧縮前の平均開口径が本発明の上限値よりも大きい。この試験片においては、前記剥離試験によって積層部分の剥離が生じた。
【００２４】
以上のように、本発明の実施例１〜６では、前記剥離試験によっても金属多孔質体１０に剥離は生じず、２枚の板部品１１が確実に接合されていることが確認できた。一方、板部品の特性や圧縮後の厚さ、空隙率が本発明の範囲外である比較例１〜５では、前記剥離試験によって剥離が生じ、２枚の板部品の接合が確実ではないことが確認できた。
【００２５】
ここで、板部品１１の製造方法の一例について、図５を参照して説明する。板部品１１は、金属粉末と発泡剤とを含有する発泡性スラリーを板状に成形し、発泡させた後に焼結して形成される。
〈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Ｓを作成する。発泡性スラリーＳは、骨格１１ａ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。
【００２６】
金属粉末としては、特に限定されないが、耐食性等の点から、Ｎｉ，Ｃｕ，Ｔｉ，Ａｌ，Ａｇ，ステンレス鋼等が好ましい。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。
【００２７】
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。
【００２８】
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Ｓに対して０．１〜５重量％とすることが好ましい。
【００２９】
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，アルキル流酸エステル塩，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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
このように作成した発泡性スラリーＳから、図５に示す成形装置２０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。
〈成形工程〉
成形装置２０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Ｓが貯留されるホッパ２１、ホッパ２１から供給された発泡性スラリーＳを移送するキャリヤシート２２、キャリヤシート２２を支持するローラ２３、キャリヤシート２２上の発泡性スラリーＳを所定厚さに成形するブレード（ドクターブレード）２４、発泡性スラリーＳを発泡させる恒温・高湿度槽２５、および発泡したスラリーを乾燥させる乾燥槽２６を備えている。なお、キャリヤシート２２の下面は、支持プレートＰによって支えられている。
【００３３】
成形装置２０においては、まず、発泡性スラリーＳをホッパ２１に投入しておき、このホッパ２１から発泡性スラリーＳをキャリヤシート２２上に供給する。キャリヤシート２２は図の右方向へ回転するローラ２３および支持プレートＰによって支持されており、その上面が図の右方向へと移動している。キャリヤシート２２上に供給された発泡性スラリーＳは、キャリヤシート２２とともに移動しながらブレード２４によって薄板状に成形される。
【００３４】
〈発泡乾燥工程〉
次いで、薄板状の発泡性スラリーＳは、所定条件（例えば温度３０℃〜４０°、湿度７５％〜９５％）の恒温・高湿度槽２５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２５内で発泡したスラリーＳは、所定条件（例えば温度５０℃〜７０℃）の乾燥槽２６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。
【００３５】
〈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、薄板状の金属多孔質材を形成する。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、温度７００℃〜１３００℃、６０分〜１２０分の条件下で焼結する。この金属多孔質材を任意の形状に切断することにより、本発明の金属多孔質体１０を構成する板部品１１を製造することができる。
【００３６】
このような方法によれば、本発明の金属多孔質体の製造方法に適切な空隙率、開口率、平均開口径を有する板部品１１を形成することができる。この板部品１１を積層して圧縮すると、互いの骨格１１ａが開口部１１ｃを通じて互いに入り込み、絡み合うように変形することにより、隣接する２枚の板部品１１同士が接合される。
【００３７】
たとえば、図６に示すように、複数枚の板部品４０ａ，４０ｂおよび４０ｃを組み合わせることにより、面積の大きい金属多孔質体４０を製造することができる。この金属多孔質体４０は、各辺が６０ｍｍの正方形板である板部品４０ａを１枚、各辺が４０ｍｍの正方形板である板部品４０ｂを１枚、幅４０ｍｍ、長さ６０ｍｍの長方形板である板部品４０ｃを２枚組み合わせて配置した下層４０Ａに対して、これら板部品４０ａ，４０ｂおよび４０ｃを各接合線が重ならないように配置した上層４０Ｂを積層し、その積層方向に圧縮して下層４０Ａと上層４０Ｂとを接合することにより、各辺１００ｍｍの正方形板として形成されている。すなわち、最大幅が６０ｍｍである板部品から、幅が１００ｍｍの金属多孔質体４０を製造できる。
【００３８】
また、図７（ａ）に示すように、金属多孔質体４０の下層４０Ａと上層４０Ｂとの間に、各辺が６０ｍｍの正方形板である板部品４０ａと、各辺が４０ｍｍの正方形板である板部品４０ｂとを積層し（図７（ｂ））、図７（ｃ）に示すように全体が一定の厚さとなるように圧縮して各板部品４０ａ，４０ｂおよび４０ｃを接合した金属多孔質体４１を製造することができる。
【００３９】
この金属多孔質体４１では、中心部４１Ａにおいては４層、外周部４１Ｂにおいては２層、中心部４１Ａと外周部４１Ｂとの間の部分４１Ｃにおいては３層の板部品が積層されているため、各部分における圧縮後の空隙率が積層数に応じて異なっている。すなわち、板部品４０ａ，４０ｂおよび４０ｃがいずれも厚さ０．５ｍｍ、空隙率９０％であり、圧縮後の厚さが０．５ｍｍである場合、４層を圧縮した中心部４１Ａの空隙率は６０％、３層を圧縮した部分４１Ｃの空隙率は７０％、２層を圧縮した外周部４１Ｂの空隙率は８０％となる。
【００４０】
示す金属多孔質体４２は、空隙率９０％、厚さ１ｍｍの円板状の板部品４２ａ（直径４０ｍｍ）、板部品４２ｂ（直径７０ｍｍ）、板部品４２ｃ（直径１００ｍｍ）を図８（ａ）および図８（ｂ）に示すように同心円状に積層し、厚さ１ｍｍに圧縮したものである。図８（ａ）のＶＩＩＩａ−ＶＩＩＩａ線に沿う断面を図８（ｃ）に示す。この金属多孔質体４２の場合、中心部４２Ａにおいては３層、外周部４２Ｂにおいては１層、中心部４２Ａと外周部４２Ｂとの間の部分４２Ｃにおいては２層の板部品が積層されているため、各部分における圧縮後の空隙率が積層数に応じて異なっている。すなわち、３層を圧縮した中心部４２Ａの空隙率は７０％、圧縮していない外周部４２Ｂの空隙率は９０％、２層を圧縮した部分４２Ｃの空隙率は８０％となり、中心ほど密度が高い円板となっている。
【００４１】
金属多孔質体４３は、図９（ａ）および図９（ｂ）に示すように、空隙率９０％、厚さ０．５ｍｍの正方形の板部品４３ａ（各辺１２０ｍｍ）、板部品４３ｂ（各辺２１０ｍｍ）、板部品４３ｃ（各辺３００ｍｍ）の各中心を一致させて積層し、厚さ０．５ｍｍに圧縮したものである。図９（ａ）のＩＸａ−ＩＸａ線に沿う断面を図９（ｃ）に示す。この金属多孔質体４３の場合、中心部４３Ａにおいては５層、外周部４３Ｂにおいては２層、中心部４３Ａと外周部４３Ｂとの間の部分４３Ｃにおいては４層の板部品が積層されているため、各部分における圧縮後の空隙率が積層数に応じて異なっている。すなわち、５層を圧縮した中心部４３Ａの空隙率は５０％、２層を圧縮した外周部４３Ｂの空隙率は８０％、４層を圧縮した部分４３Ｃの空隙率は６０％となり、中心ほど密度が高い矩形板となっている。
【００４２】
つまり、図７〜図９に示すように、本発明の製造方法によれば、任意の空隙率を有する板部品を、任意の形状および枚数で積層し、任意の厚さに圧縮して接合することにより、任意の空隙率、形状および厚さを有する金属多孔質体を製造することができる。さらに、部分的に積層数を異ならせて板部品を積層することにより、面方向に空隙率の分布を有する金属多孔質体を形成することができる。
【００４３】
なお、本発明は前記実施形態の構成のものに限定されるものではなく、細部構成においては、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
たとえば、前記実施形態ではいずれも空隙率が同じ板部品を積層しているが、空隙率が異なる板部品を積層、圧縮して接合することもできる。空隙率が同じ板部品を積層して圧縮した場合、各板部品は同率で圧縮される。これに対し、空隙率が異なる板部品を積層して圧縮した場合、空隙率が大きい板部品から圧縮されはじめ、より空隙率の小さい他の板部品と同等の空隙率となるまでその板部品が圧縮されると、その後は各板部品が同率で圧縮される。このことを利用して、面方向に空隙率の分布を形成することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本発明の金属多孔質体の製造方法を示す上面図（ａ）および断面図（ｂ）である。
【図２】本発明の金属多孔質体の製造方法による金属多孔質体を示す断面図である。
【図３】本発明の製造方法による金属多孔質体を形成する板部品の表面を示す拡大図である。
【図４】金属多孔質体における板部品の接合強度を確認する剥離試験を示す模式図である。
【図５】本発明の金属多孔質体を形成する板部品の成形装置を示す模式図である。
【図６】本発明の製造方法による金属多孔質体の一例を示す斜視図である。
【図７】本発明の製造方法の他の例において、板部品の積層状態を示す斜視図（ａ）および断面図（ｂ）、および圧縮接合後の金属多孔質体において（ａ）のＶＩＩａ−ＶＩＩａ線に沿う断面図（ｃ）である。
【図８】本発明の製造方法の他の例において、板部品の積層状態を示す斜視図（ａ）および断面図（ｂ）、および圧縮接合後の金属多孔質体において（ａ）のＶＩＩＩａ−ＶＩＩＩａ線に沿う断面図（ｃ）である。
【図９】本発明の製造方法の他の例において、板部品の積層状態を示す斜視図（ａ）および断面図（ｂ）、および圧縮接合後の金属多孔質体において（ａ）のＩＸａ−ＩＸａ線に沿う断面図（ｃ）である。
【符号の説明】
【００４５】
１０ 金属多孔質体
１１ 板部品
１１ａ 骨格
１１ｂ 空隙
１１ｃ 開口部
２０ 成形装置
２１ ホッパ
２２ キャリヤシート
２３ ローラ
２４ ブレード（ドクターブレード）
２５ 恒温・高湿度槽
２６ 乾燥槽
３０ 板部品
３１ 金属多孔質体
３２ 円筒
４０ 金属多孔質体
４０Ａ 下層
４０Ｂ 上層
４０ａ，４０ｂ，４０ｃ 板部品
４１ 金属多孔質体
４１Ａ 中心部
４１Ｂ 外周部
４１Ｃ 部分
４２ 金属多孔質体
４２Ａ 中心部
４２Ｂ 外周部
４２Ｃ 部分
４２ａ，４２ｂ，４２ｃ 板部品
４３ 金属多孔質体
４３Ａ 中心部
４３Ｂ 外周部
４３Ｃ 部分
４３ａ，４３ｂ，４３ｃ 板部品
Ｐ 支持プレート
Ｓ 発泡性スラリー
【特許請求の範囲】
【請求項１】
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の製造方法であって、
金属粉末と発泡剤とを含有する発泡性スラリーを板状に成形し、発泡させた後に焼結してなり、前記骨格の間に形成される前記空隙による空隙率がそれぞれ６５％以上９９％以下、表裏面における前記空隙の開口面積の割合が１５％以上８５％以下、前記空隙の平均開口径が５０μｍ以上６００μｍ以下である金属多孔質材からなる板部品を複数枚用いて、
これら板部品を、部分的に積層し、この積層部分の空隙率が４０％以上９８％以下となるまでかつその厚さが圧縮前の８０％以下となるまで厚さ方向に圧縮して、相互に接合することを特徴とする金属多孔質体の製造方法。
【請求項１】
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の製造方法であって、
金属粉末と発泡剤とを含有する発泡性スラリーを板状に成形し、発泡させた後に焼結してなり、前記骨格の間に形成される前記空隙による空隙率がそれぞれ６５％以上９９％以下、表裏面における前記空隙の開口面積の割合が１５％以上８５％以下、前記空隙の平均開口径が５０μｍ以上６００μｍ以下である金属多孔質材からなる板部品を複数枚用いて、
これら板部品を、部分的に積層し、この積層部分の空隙率が４０％以上９８％以下となるまでかつその厚さが圧縮前の８０％以下となるまで厚さ方向に圧縮して、相互に接合することを特徴とする金属多孔質体の製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１０−９０４１６（Ｐ２０１０−９０４１６Ａ）
【公開日】平成２２年４月２２日（２０１０．４．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−２５９３９０（Ｐ２００８−２５９３９０）
【出願日】平成２０年１０月６日（２００８．１０．６）
【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２２年４月２２日（２０１０．４．２２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年１０月６日（２００８．１０．６）
【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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