烧结用铝原料、烧结用铝原料的制造方法以及多孔铝烧结体的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种制造多个铝基材彼此烧结而成的多孔铝烧结体时使用的烧结用铝原料、该烧结用铝原料的制造方法、以及使用该烧结用铝原料的多孔铝烧结体的制造方法。
[0002]本申请基于2013年3月I日于日本申请的专利申请2013-040877号及2014年2月18日于日本申请的专利申请2014-028874号主张优先权，并将其内容援用于此。
【背景技术】
[0003]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。
[0004]以往，这种多孔铝烧结体例如通过专利文献I?5中所公开的方法来制造。
[0005]专利文献I中，将铝粉末、石蜡粒子及粘合剂混合而形成的混合物成型为片状，将其自然干燥，此后浸渍于有机溶剂中并去除蜡粒子，接着通过进行干燥、脱脂、烧结来制造多孔铝烧结体。
[0006]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，接着通过在非氧化气氛下加热烧结来制造多孔铝烧结体。
[0007]而且，专利文献5中，混合包含铝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和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包含铝的基础粉末通过包含过共晶组织的桥接部而相互连结的结构。
[0008]然而，专利文献I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。而且还存在如下问题:对铝基材彼此进行烧结时，铝基材彼此的结合因形成于铝基材表面的氧化膜而被阻碍，从而无法得到具有足够强度的多孔铝烧结体。
[0009]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。而且还存在如下问题:由于粘性组合物的粘合剂的含量较多，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。
[0010]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，设为使包含铝的基础粉末通过包含过共晶组织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。
[0011]专利文献1:日本专利公开2009-256788号公报
[0012]专利文献2:日本专利公开2010-280951号公报
[0013]专利文献3:日本专利公开2011-023430号公报
[0014]专利文献4:日本专利公开2011-077269号公报
[0015]专利文献5:日本专利公开平08-325661号公报
【发明内容】
[0016]本发明是以如上述的情况为背景而完成的，其目的在于提供一种能够得到可以高效且以低成本制造，且烧结时的收缩率小、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的烧结用铝原料、该烧结用铝原料的制造方法、以及使用了该烧结用铝原料的多孔铝烧结体的制造方法。
[0017]为了解决这种课题而实现所述目的，本发明的烧结用铝原料为制造多个铝基材烧结而成的多孔铝烧结体时所使用的烧结用铝原料，其中，具备所述铝基材及固着于该铝基材外表面的多个钛粉末粒子，所述钛粉末粒子为金属钛粉末粒子及氢化钛粉末粒子中的任意一种或两种。
[0018]设为上述结构的本发明的烧结用铝原料中，烧结时加热至铝熔点的熔点附近时，铝基材熔融。但是，铝基材的表面形成有氧化膜，因此已熔融的铝通过氧化膜被保持，铝基材的形状得以维持。在此，在固着有钛粉末粒子的部分，通过与钛发生反应而破坏氧化膜，内部的熔融铝向外侧喷出，所喷出的熔融铝通过与钛发生反应而生成熔点较高的化合物并固化。由此，在铝基材的外表面形成朝向外侧突出的多个柱状突起。
[0019]并且，经由形成于铝基材外表面的柱状突起使铝基材彼此结合，由此无需另外实施发泡工序等，就能够得到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多孔铝烧结体。
[0020]而且，铝基材彼此之间不像粘性组合物那样存在大量粘合剂，因此能够得到烧结时的收缩率较小且尺寸精度优异的多孔铝烧结体。
[0021]并且，氧化膜因钛被破坏，因此能够将铝基材彼此可靠地结合，能够得到具有足够强度的多孔铝烧结体。
[0022]而且，熔融铝因钛被固化，因此能够防止熔融铝填充于铝基材彼此之间的空隙中，能够得到气孔率较高的多孔铝烧结体。
[0023]在此，优选所述钛粉末粒子的含量设为0.5质量％以上20质量％以下。
[0024]该情况下，由于钛粉末粒子的含量设为0.5质量％以上，因此在铝基材的外表面形成足够的柱状突起，能够将铝基材彼此可靠地结合，能够得到具有足够强度的多孔铝烧结体。并且，由于钛粉末粒子的含量设为20质量％以下，因此在铝基材的外表面未形成所需以上的柱状突起，能够确保较高的气孔率。
[0025]而且，优选所述铝基材为铝纤维及铝粉末中的任意一种或两种。
[0026]在使用铝纤维作为所述铝基材的情况下，经由柱状突起使得铝纤维彼此结合时，呈容易保持空隙且气孔率变高的趋势。因此，作为所述铝基材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。
[0027]本发明的烧结用铝原料的制造方法为制造上述烧结用铝原料的烧结用铝原料的制造方法，其中，该制造方法具备:混合工序，将所述铝基材和所述钛粉末与粘合剂一同进行混合；及干燥工序，将所述混合工序中得到的混合物进行干燥。
[0028]根据该结构的烧结用铝原料的制造方法，由于具备将所述铝基材和钛粉末与粘合剂一同进行混合的混合工序、及将该混合工序中得到的混合物进行干燥的干燥工序，因此在铝基材的外表面使钛粉末粒子分散而固着，制造出上述烧结用铝原料。
[0029]在此，优选所述干燥工序为在40°C以下的温度下进行干燥的低温干燥或1.33Pa以下的减压干燥。
[0030]该情况下，在干燥工序中能够抑制在铝基材的表面形成较厚的氧化膜，能够提高烧结用铝原料的烧结性。
[0031]并且，本发明的多孔铝烧结体的制造方法为使用上述烧结用铝原料的多孔铝烧结体的制造方法，其中，该制造方法具有:原料散布工序，对保持体散布所述烧结用铝原料；及烧结工序，对被所述保持体保持的所述烧结用铝原料进行加热而烧结。
[0032]根据该结构的多孔铝烧结体的制造方法，由于使用上述烧结用铝原料，因此烧结时，通过固着于铝基材外表面的钛粉末粒子使得铝基材的氧化膜被破坏，铝基材内部的熔融铝向外侧喷出。该熔融铝通过与钛发生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朝向外侧突出的多个柱状突起。
[0033]并且，经由该柱状突起使多个所述铝基材彼此结合，由此能够制造气孔率较高且强度足够的多孔铝烧结体。
[0034]根据本发明，可以提供一种能够得到高品质的多孔铝烧结体的烧结用铝原料、该烧结用铝原料的制造方法、以及使用了该烧结用铝原料的多孔铝烧结体的制造方法。通过使用本发明的烧结用铝原料，能够高效且以低成本制造多孔铝烧结体，且所制造的多孔铝烧结体烧结时的收缩率小、尺寸精度优异并且具有足够强度。
【附图说明】
[0035]图1是表示使用本发明的一实施方式的烧结用铝原料制造的多孔铝烧结体的图，图1的(a)是多孔铝烧结体的观察照片，图1的(b)是多孔铝烧结体的放大示意图。
[0036]图2是表示图1所示的多孔铝烧结体中的铝基材彼此的接合部的图，图2的(a)、图2的(b)是接合部的SEM观察照片，图2的(c)是表示接合部的Al分布的组成分析结果，图2的(d)是表示接合部的Ti分布的组成分析结果。
[0037]图3是表示本发明的一实施方式的烧结用铝原料的图，图3的(a)、图3的(b)是烧结用铝原料的SEM观察照片，图3的(c)是表示烧结用铝原料的Al分布的组成分析结果，图3的(d)是表示烧结用铝原料的Ti分布的组成分析结果。
[0038]图4是表示本发明的一实施方式的烧结用铝原料的制造方法及图1所示的多孔铝烧结体的制造方法的一例的流程图。
[0039]图5是在铝基材的外表面固着钛粉末粒子的本实施方式的烧结用铝原料的说明图，图5的(a)表示铝基材为铝纤维的烧结用铝原料，图5的(b)表示铝基材为铝粉末的烧结用铝原料。
[0040]图6是制造片状的多孔铝烧结体的连续烧结装置的概略说明图。
[0041]图7是表示烧结工序中在铝基材的外表面形成有柱状突起的状态的说明图，图7的(a)表不销基材为销纤维的情况，图7的(b)表不销基材为销粉末的情况。
[0042]图8是表示制造块状的多孔铝烧结体的制造