| 【発明の名称】 |
多孔質金属体の製造方法 |
| 【発明者】 |
【氏名】和田 正弘
【住所又は居所】埼玉県北本市下石戸下４７６ 三菱マテリアル株式会社非鉄材料技術研究所内
【氏名】渋谷 巧
【住所又は居所】埼玉県桶川市上日出谷１２３０番地 三菱マテリアル株式会社桶川製作所内
【氏名】長 俊之
【住所又は居所】埼玉県北本市下石戸上１９７５番地２ 三菱マテリアル株式会社北本製作所内
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| 【要約】 |
【課題】任意の気孔率の多孔質金属体を製造できる多孔質金属体の製造方法を提供することにある。
【解決手段】金属粉末と水溶性バインダーと界面活性剤と水及び非水溶性炭化水素系有機溶剤を添加した混合物を平板状に成形して、これを加熱することにより発泡させて発泡金属１０を形成し、この発泡金属１０に金属粉１１を担持させた後に焼結したことを特徴とし、前記金属粉１１は、酸化銅粉であることを特徴とし、金属粉末と水溶性バインダーと界面活性剤と水及び非水溶性炭化水素系有機溶剤を添加した混合物を平板状に成形して、これを加熱することにより発泡させて発泡金属１０を形成し、この発泡金属１０に金属スラリー１７を担持させた後に焼結したことを特徴とする。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】 金属粉末と水溶性バインダーと界面活性剤と水を混合し、更に非水溶性有機溶剤を添加して均一に分散分布させた混合物を平板状に成形して、これを加熱することにより前記非水溶性有機溶剤を発泡させて発泡金属を形成し、この発泡金属に金属粉を更に担持させた後に焼結したことを特徴とする多孔質金属体の製造方法。
【請求項２】 請求項１記載の多孔質金属体の製造方法において、前記金属粉は、酸化銅粉であることを特徴とする多孔質金属体の製造方法。
【請求項３】 金属粉末と水溶性バインダーと界面活性剤と水を混合し、更に非水溶性有機溶剤を添加して均一に分散分布させた混合物を平板状に成形して、これを加熱することにより前記非水溶性有機溶剤を発泡させて発泡金属を形成し、この発泡金属に金属スラリーを担持させた後に焼結したことを特徴とする多孔質金属体の製造方法。
【請求項４】 請求項３記載の多孔質金属体の製造方法において、前記金属スラリーは、酸化銅粉を含むスラリーであることを特徴とする多孔質金属体の製造方法。
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【発明の詳細な説明】【０００１ 】
【発明の属する技術分野】本発明は伝熱管、ヒートパイプ等に利用される多孔質金属体の製造方法に関するものである。
【０００２ 】
【従来の技術】一般に、多孔質金属体は、発泡処理を行った後に焼結処理を行う場合と通常の焼結処理のみを行う場合があり、発泡処理を行う場合には、金属粉末と水溶性バインダーと界面活性剤と水を混合し、更に非水溶性有機溶剤を添加混合して、均一に分散分布させた成形体を成形し、この成形体を一定温度に保持することにより、成形体中の非水溶性有機溶剤を気化させ、ガスとして蒸発させる。この蒸発により、成形体中には微細にして整寸の気泡が多数発生して発泡金属体が形成される。以上のようにして成形された発泡金属体は、高温で焼結処理することにより金属粉部分が焼結され、気泡を覆うスケルトン部（骨格）で構成された多孔質金属体が得られる。
【０００３ 】また、通常の焼結金属は、種々の金属粉末を混合した後に成形し、この成形体を高温で焼結処理することにより多孔質金属体が製造される。
【０００４ 】
【発明が解決しようとする課題】一方、以上のように製造された多孔質金属体では、以下のような問題点を有していた。まず、従来の非水溶性有機溶剤を発泡させた後に焼結する、多孔質金属体では、気孔率が大きく９０％以上となってしまう。また、通常の焼結のみの場合では、気孔率が小さく３０％以下であった。したがって、従来の製造方法では、その中間の気孔率の多孔質金属体を得ることができなかった。ここで、気孔率とは、（１−測定比重（ｇ／ｃｍ3）÷真比重（ｇ／ｃｍ3））をいう。
【０００５ 】この発明は、このような事情を考慮してなされたもので、その目的は、気孔率９０〜３０％の間で任意の気孔率の多孔質金属体を提供することにある。
【０００６ 】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するために、この発明は以下の手段を提供している。請求項１に係る発明は、金属粉末と水溶性バインダーと界面活性剤と水を混合し、更に非水溶性有機溶剤を添加して均一に分散分布させた混合物を平板状に成形して、これを加熱することにより前記非水溶性有機溶剤を発泡させて発泡金属を形成し、この発泡金属に金属粉を担持させた後に焼結したことを特徴とするものである。
【０００７ 】この発明に係る多孔質金属体の製造方法においては、非水溶性有機溶剤を発泡させて形成した気孔内に金属粉を担持させるので、担持させる金属粉の量に応じて、発泡により生じた気孔を充填することができ、気孔率を任意に設定することができる。
【０００８ 】請求項２に係る発明は、請求項１記載の多孔質金属体の製造方法において、前記金属粉は、酸化銅粉であることを特徴とするものである。
【０００９ 】酸化銅粉を還元焼結すると、銅粉と比較して、比表面積の大きな焼結体が得られる。この発明に係る多孔質金属体の製造方法においては、酸化銅粉を担持させたので大きな比表面積を持つ焼結金属体を得ることができる。したがって、伝熱管、ヒートパイプ等に使用した場合に高い熱交換効率を得ることができる。
【００１０ 】請求項３に係る発明は、金属粉末と水溶性バインダーと界面活性剤と水を混合し、更に非水溶性有機溶剤を添加して均一に分散分布させた混合物を平板状に成形して、これを加熱することにより前記非水溶性有機溶剤を発泡させて発泡金属を形成し、この発泡金属に金属スラリーを担持させた後に焼結したことを特徴とするものである。
【００１１ 】この発明に係る多孔質金属体の製造方法においては、発泡金属に金属スラリーを担持させた後に焼結したので、均一に金属スラリーを分布させることができるので、気孔の分布を平均化できる。
【００１２ 】請求項４に係る発明は、請求項３記載の多孔質金属体の製造方法において、前記金属スラリーは、酸化銅粉を含む、スラリーであることを特徴とするものである。
【００１３ 】前述したように、酸化銅粉の焼結体は、大きな比表面積をもつ。この発明に係る多孔質金属体の製造方法においては、均一に金属スラリーを分布させることができると共に、大きな比表面積をもつ焼結金属体を得ることができる。したがって、伝熱管、ヒートパイプ等に使用した場合に高い熱交換効率を得ることができる。
【００１４ 】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照し、この発明の一実施の形態について説明する。図１は、本発明の多孔質金属体の製造方法の一例を示す説明図である。ここで、金属粉末と水溶性バインダーと界面活性剤と水を混合し、更に非水溶性有機溶剤を添加して均一に分散分布させた混合物を平板状に加工して成形体を成形する。界面活性剤としては、一般に洗剤でよく、市販の台所用中性洗剤、例えばアルキルグルコシドとポリオキシエチレンアルキルエーテルの２８％混合水溶液等を使用することができる。また、非水溶性有機溶剤は、炭素数５〜８の非水溶性炭素系有機溶剤、例えば、ネオペンタン、イソヘキサン、ヘプタン、イソヘプタン、ベンゼン、オクタン、及びトルエン等を使用することができる。また、前記金属粉は、焼結後の多孔質金属体を構成するものであるから、従来の有孔金属焼結体を含め金属多孔質体に適用されている金属材料で構成してよく、その平均粒径が０．５μｍ未満になると焼結体の高気孔率化が困難になる。一方、その平均粒径が５００μｍを越えると、混合原料中での分散性が低下し、均質な焼結体の製造が困難となる。したがって、その平均粒径を０．５〜５００μｍ、望ましくは５〜１００μｍとする。
【００１５ 】以上の様に形成した成形体を加熱することにより前記非水溶性有機溶剤を発泡させて発泡金属１０を形成する。この発泡金属１０に金属粉１１を更に担持させた後に焼結炉１２で焼結する。金属粉の材質が銅系の場合、焼結温度は、９００〜１０５０℃程度で行われる。焼結処理によって、図２に示すように、気孔Ａを覆うスケルトン部１３で構成された多孔質金属体１４が得られ、スケルトン部１３がその内部に前記気孔Ａより小径の内部微細気孔ａを多数包含する多孔質金属体１４となる。
【００１６ 】以上のようにして製造された多孔質金属体１４は、担持する金属粉の割合に応じて、気孔率を自由に設定することができる。したがって、多孔質金属体１４の用途に応じて気孔率を変更して製造できる。
【００１７ 】上記、多孔質金属体の製造方法において、形成した発泡金属１０に担持させる金属粉１１を酸化銅粉としてもよい。酸化銅粉を担持させた場合、表面積がさらに増大し、伝熱管、ヒートパイプ等に使用した場合に高い熱交換効率を得ることができる。
【００１８ 】また、本発明の他の実施の形態として、金属粉末と水溶性バインダーと界面活性剤と水を混合し、更に非水溶性有機溶剤を添加して均一に分散分布させた混合物を平板状に成形して、これを加熱することにより前記非水溶性有機溶剤を発泡させて発泡金属１０を形成する。この発泡金属１０に金属スラリー１７を担持させた後に焼結炉１２で焼結処理する。
【００１９ 】以上のように構成した多孔質金属体の製造方法によれば、発泡金属１０に金属スラリー１７を担持させた後に焼結したので、均一に金属スラリー１７を分布させることができ、気孔Ａの分布を平均化できる。
【００２０ 】上記、多孔質金属体の製造方法において、前記金属スラリー１７は、酸化銅粉を含むスラリーであってもよい。
【００２１ 】以上のように構成した多孔質金属体の製造方法によれば、均一に金属スラリー１７を分布させることができると共に、大きな比表面積をもつ焼結金属体を得ることができる。したがって、伝熱管、ヒートパイプ等に使用した場合に高い熱交換効率を得ることができる。
【００２２ 】図３は、本発明の多孔質金属体の製造方法により製造した多孔質金属体１４を使用したヒートパイプ１５の断面図である。ここで、ヒートパイプ１５は、銅やアルミニウム等の耐熱材料で円筒状でかつ、密閉状態とされた中空部１６ａを有するパイプ本体１６と、このパイプ本体１６の内周面に接するように配置された多孔質金属体１４と、前記パイプ本体１６内に封入された水やナトリウム等の作動流体Ｌとを備えている。
【００２３ 】ヒートパイプ１５は、筒状のパイプ本体１６内に、筒状に丸めた多孔質金属体１４を挿入し、その後パイプ本体１６内に前記多孔質金属体１４の内径より大径の球状部を有する引抜きプラグを挿入し、かつこれをパイプ本体１６の軸線方向へ引き抜くことにより前記多孔質金属体１４をパイプ本体１６の内周面に圧着させる。その後、還元雰囲気中で熱処理を行い、パイプ本体１６と多孔質金属体１４とを拡散接合させる。その後、内部に水やナトリウム等の作動流体Ｌを入れて、両端を封止する。
【００２４ 】このように製造されたヒートパイプ１５は、多孔質金属体１４の気孔率を自由に設定することができるので、ヒートパイプ１５の用途、使用する作動流体Ｌによって使いわけることができる。
【００２５ 】尚、本発明は以上の実施の形態に限ることなく本発明の技術思想に基づいて種々の設計変更が可能である。
【００２６ 】
【発明の効果】以上説明したように、請求項１に係る発明によれば、非水溶性有機溶剤を発泡させて形成した気孔内に金属粉を担持させるので、担持させる金属粉の量に応じて、発泡により生じた気孔を充填することができ、所望の気孔率の多孔質金属体を製造することができる。
【００２７ 】また、請求項２に係る発明によれば、発泡金属に酸化銅粉を担持させたので焼結金属体の比表面積を増大させることができる。したがって、伝熱管、ヒートパイプ等に使用した場合に高い熱交換効率を得ることができる。
【００２８ 】また、請求項３に係る発明によれば、発泡金属に金属スラリーを担持させた後に焼結したので、均一に金属スラリーを分布させることができる。したがって、気孔の分布を均一化した多孔質金属体を製造することができる。
【００２９ 】また、請求項４に係る発明によれば、発泡金属に酸化銅粉を含むスラリーを担持させたので、均一に金属スラリーを分布させることができると共に、焼結金属体の比表面積を増大させることができる。したがって、伝熱管、ヒートパイプ等に使用した場合に高い熱交換効率を得ることができる。
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| 【出願人】 |
【識別番号】０００００６２６４
【氏名又は名称】三菱マテリアル株式会社
【住所又は居所】東京都千代田区大手町１丁目５番１号
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| 【出願日】 |
平成１３年１１月１５日（２００１．１１．１５） |
| 【代理人】 |
【識別番号】１０００６４９０８
【弁理士】
【氏名又は名称】志賀 正武 （外６名）
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| 【公開番号】 |
特開２００３−１５５５０３（Ｐ２００３−１５５５０３Ａ） |
| 【公開日】 |
平成１５年５月３０日（２００３．５．３０） |
| 【出願番号】 |
特願２００１−３５０７０３（Ｐ２００１−３５０７０３） |
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