[发明专利]多孔金属的制造方法

说明书

本发明涉及多孔金属制造方法，具体地讲是采用简单的工艺利用金属粉末能够制造作为过滤器、吸音板和热交换器管道材料等使用的、含60～95％连续气孔的多孔金属的制造方法。

多孔金属主要是以不锈钢、铜合金和铝合金为对象，在材料内部形成连续气孔的材料。调节多孔金属连续气孔的尺寸可用于塑料成形过滤器、空气过滤器和净化油用的过滤器等，另一方面利用声音在气孔内振动衰减的现象作为吸音材料使用也受到关注。特别是搞清了现在大量使用的石棉、玻璃纤维等吸音材料是强致癌物质后，一直持续努力要实现用多孔金属来代替这些材料。除过滤器的吸音材料以外，多孔金属也可以作为热交换器和散热器等的管道材料使用。因为多孔金属完全可以满足要求大的比表面积同时具有高的热传导系数的管道材料的特性。

为了能利用多孔金属适用于以上用途，第一：材料内的气孔必须连续；第二必须具有60％以上的气孔率；第三要保持适当的机械强度。能满足这样要求的多孔金属的制造方法已开发的技术有：

①低密度烧结金属粉末的方法。

②用发泡剂使熔融金属发泡的方法。

③把熔融金属压铸到氯化钠的予成形坯(preform)中的方法。

④把石膏浆注入到氯化聚氨脂泡沫塑料(form)后，使聚氨脂泡沫塑料热分解制成石膏模型，然后真空吸入熔融金属的方法等。

在以上的方法中，方法①具有工艺简单、气孔的连续性好的优点，尽管至今为止得到最广泛的应用，但存在难以把气孔率提高到60％以上的缺点，同时也存在难以用于铝合金的问题。

方法②尽管工艺简单，但存在必须使用高价发泡剂的缺点。而方法③是要预先使氯化钠成形为具有一定的气孔后，对熔融金属加压使其渗透到该气孔内，然后再使氯化钠溶在水中去除的方法。可是几乎应用的所有的金属多与氯化钠的亲和能力很低，即使是利用高压铸机给予相当高的压力，熔融金属几乎也不能渗透到1mm以下的气孔中，而且也可以发现熔融金属的渗透程度在表面和内部之间存在相当的差异。因此此方法仅局限于制造气孔尺寸在数毫米以上的粗的多孔金属。

方法④应用的是精密铸造法，具有气孔率在90％以上，金属形成三维网状结构的特点，适用于作过滤器的材料。可是由于工艺复杂，所以价格高，内部网状结构的金属比表面积小，难以用于需要大比表面积的吸音材料和热交换器管道材料。

以上的现今制造多孔金属的方法存在着气孔率低、工艺复杂造成制造费用高，或比表面积小等问题。

本发明的目的是：出于要改善乃至完全消除上述以前技术的问题，提供一种采用简单的工艺可以有高的生产率、而且具有高气孔率和大的比表面积的多孔金属的制造方法。

为了达到此目的，按照本发明提供多孔金属的制造方法，包含步骤：把粉末状的盐和金属粉末的混合物加热到比盐的熔融温度低而比金属粉末的熔融温度高的温度使金属粉末熔融；使上述熔融金属填充到上述盐粉末间，对上述混合物加压成形；使盐从上述成形体中溶出，最终得到多孔金属。

本发明使用的盐的种类要根据烧结时的变形性能来选择。也就是说，如果盐烧结时不能变形的话，通过下述的加压工序就不能保证盐与盐之间充分接触，不能防止因熔融金属使盐呈孤立状态。如果烧结时盐不发生变形或变形程度不充分，处于孤立状态的盐在溶出工序中就不能去除，这样会影响多孔金属的耐蚀性。

因此考虑到这一点，本发明中可使用的盐希望是烧结时变形性能优良的氯化钠和氯化钾等那样的1价盐。

用本发明制造的多孔金属的气孔尺寸取决于盐粉末粒子的尺寸，而气孔率取决于盐和金属粉末的混合比。因此要根据使用的多孔金属的用途可适当调节盐粉末的尺寸和与金属粉末的混合比，一般希望盐粉末尺寸为0.05～5mm，金属粉末的粒子尺寸为10～300μm左右，金属粉末的形状可以使用矩形的、椭圆形的、针状的、板状的等。

把盐的粉末和金属粉末按规定的比例混合成原料粉末混合体，以一定的压力加压，尽可能填充金属模后，把该金属模加热到比盐的熔融温度低，比金属粉末的熔融温度高的温度，此时希望在填充原料粉末混合体之前，为了要预先排出金属模底部的空气，在金属模下部要形成透气层。

作为这种透气层的一个例子，把二氧化硅粉末加压成形后的成形体设置在加压用金属模下部，然后装入原料粉末混合体进行加压工序。在本发明中透气层是能够吸收从被加压的原料粉末混合体排出的空气的多孔成形体，必须不能与原料粉末混合体中的熔融金属发生反应。在没有透气层的情况下随加压工序的进行对原料粉末加压的话，熔融金属没有能致密地填充在盐粒子间，由于混合体内部的空气压力，熔融金属会被从金属模的间隙挤出。