[发明专利]多孔钛系烧结体、其制造方法和电极

说明书

一种多孔钛系烧结体，其孔隙率为45～65％、平均孔隙直径为5～15μm、弯曲强度为100MPa以上。根据本发明，可以提供：兼顾良好的孔隙直径与孔隙率、且高强度的多孔钛系烧结体。

技术领域

本发明涉及多孔的钛系烧结体，特别是涉及适合作为过滤器、燃料电池用、大型蓄电池用的电极而加以利用的多孔钛系烧结体。

背景技术

一直以来，使钛系粉烧结而得到的多孔钛系烧结体、尤其使钛粉烧结而得到的多孔钛系烧结体被用作高温融体等过滤器，但近年来，在镍氢电池、锂电池用电极板的基材、生物体材料、催化剂基材、燃料电池的构件等用途中，也备受关注，正在推进开发。

作为这样的多孔钛系烧结体的制造方法，例如，专利文献1中公开了一种制造多孔钛烧结体的方法，所述方法使钛纤维进行烧结而制造具有高的孔隙率的多孔钛烧结体。

另外，例如，专利文献2中公开了一种制造烧结体的方法，所述方法通过使钛或钛合金的基于气体雾化法的球状粉粒体进行烧结，从而制造孔隙率为35～55％的烧结体。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2012-172179号公报

专利文献2：日本特开2002-66229号公报

发明内容

发明要解决的问题

然而，如专利文献1那样，使钛纤维烧结而得到的多孔钛烧结体虽然具有高的孔隙率，但是未进行孔隙直径和强度的研究。

如专利文献2那样，基于气体雾化法的球状的钛粉进行烧结而得到的多孔钛烧结体的孔隙率低，但圆形度大，因此，粉末彼此的接点少，强度低，从而期望改善强度。

近来，对多孔钛系烧结体要求结构上的强度的机会增高。这是由于在将过滤器、电极视为一个结构构件的情况下，强度降低导致发生破裂品等不良品。

然而，通常，如果提高多孔体的强度则孔隙率会降低。该内容是指，成为多孔体的原料的粉体等越变得致密，烧结体的强度越变高。

此处，发生过滤器等的压力损耗的用途中，有可能由于强度高而改善透气性、通液性。然而，如果确保适当的气孔且孔隙率不高，则即使施加压力，多孔体的透气性、通液性也不易改善。由此，金属质多孔体中期望兼顾良好的孔隙直径与孔隙率的同时想要高强度化。

因此，本发明的目的在于，提供兼顾良好的孔隙直径与孔隙率、且高强度的多孔钛系烧结体。

用于解决问题的方案

为了解决上述课题，本发明人等反复深入研究，获得了以下的见解。

本发明人等在金属中采用了较轻量的钛系粉作为金属材料。进而，本发明人等设想有效的是作为破碎品的钛系粉，而不是以气体雾化法制造的圆形度高的钛系粉。破碎品与气体雾化品相比，形状不均匀，也存在许多角部。由此，粉末彼此的接触点多，粉末彼此形成桥，因此认为，可以确保高的孔隙率。进而认为，如果在接触点多的状态下适当确保烧结面积，则可以实现良好的孔隙直径和孔隙率、且达成高强度化。

另一方面，如果使用气体雾化品等圆形度高的粉末，则一定空间中所填充的颗粒量变多，因此，孔隙率变低。进一步，圆形的粉末彼此的接触点少，因此，不易确保良好的烧结点，有无法得到期望的强度的担心。

基于以上的见解，对于成为原料的钛系粉的粒径和其烧结温度反复进行了各种研究，结果本发明人等获得了如下见解：集中在粒度分布测定中D90成为特定的值以下的微粉并利用，且在特定的温度区域内进行烧结是有效的。进一步反复研究，本发明人等实现了45％以上的孔隙率和5～15μm的平均孔隙直径且达成了100MPa以上的高强度。