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公開番号2025096980
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-06-30
出願番号2023213014
出願日2023-12-18
発明の名称多孔質材及びその製造方法
出願人旭化成株式会社
代理人個人,個人,個人,個人,個人,個人
主分類C22C 1/08 20060101AFI20250623BHJP(冶金;鉄または非鉄合金;合金の処理または非鉄金属の処理)
要約【課題】熱処理による硬度低下を回避することができる、多孔質材の製造方法、及びそれによって得られる多孔質材を提供すること。
【解決手段】金属材料を含む原料粉末と、支持粉末との混合粉末を、上記金属材料の再結晶温度未満の温度で圧縮固化することと、圧縮固化された上記混合粉末を溶媒に接触させて、上記支持粉末を溶解除去することと、を含む、多孔質材の製造方法。本開示の多孔質材の製造方法によれば、金属材料を含む多孔質材であって、上記多孔質材の金属骨格部の硬度が、上記金属骨格部を構成する原料としての上記金属材料の硬度以上である、金属材料が提供される。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
多孔質材の製造方法であって、前記方法は、
金属材料を含む原料粉末と、支持粉末との混合粉末を、前記金属材料の再結晶温度未満の温度で圧縮固化することと、
圧縮固化された前記混合粉末を溶媒に接触させて、前記支持粉末を溶解除去することと、を含む、多孔質材の製造方法。
続きを表示（約 680 文字）【請求項２】
前記圧縮固化が爆発圧搾法により行われる、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記金属材料は、純金属、合金、及びこれらの組み合わせからなる群から選択される少なくとも一つの金属材料を含む、請求項１又は２に記載の方法。
【請求項４】
前記金属材料は、２種以上の金属材料を含む、請求項１又は２に記載の方法。
【請求項５】
前記原料粉末は、無機化合物を更に含む、請求項１又は２に記載の方法。
【請求項６】
前記支持粉末は、水溶性塩を含み、前記溶媒は水を含む、請求項１又は２に記載の方法。
【請求項７】
第１の混合粉末から形成される層と、第１の混合粉末とは異なる組成を有する第２の混合粉末から形成される層とを積層した状態で、前記圧縮固化を行う、請求項１又は２に記載の方法。
【請求項８】
金属材料を含む多孔質材であって、前記多孔質材の金属骨格部の硬度が、前記金属骨格部を構成する原料としての前記金属材料の硬度以上である、多孔質材。
【請求項９】
前記金属材料は、純金属、合金、及びこれらの組み合わせからなる群から選択される少なくとも一つの金属材料を含む、請求項８に記載の多孔質材。
【請求項１０】
前記金属材料は、２種以上の金属材料を含み、前記多孔質材の金属骨格部の硬度が、前記金属骨格部を構成する原料としての前記金属材料の硬度以上である、請求項８又は９に記載の多孔質材。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、多孔質材及びその製造方法に関する。
続きを表示（約 2,800 文字）【背景技術】
【０００２】
多孔質材は、多くの空孔を有しており、通気性や比表面積の大きさから、フィルターや触媒、熱交換器、医療用人工骨・インプラント、電極材、緩衝材、及び消音材等さまざまな分野で利用されている。
【０００３】
一般的に使用される金属材料で形成された多孔質材は、めっき法や、鋳造法、発泡法、燃焼合成法、及び粉末焼結法などの、熱処理過程を経る手法で作製される。しかしながら、多孔質材を構成する金属材料の再結晶温度以上の熱負荷による硬度低下、並びに金属材料の融点以上の熱負荷による相変態及び合金層の形成など、金属材料の素材特性が変わることで、硬度、引張強度、耐力、及び疲労強度などの機械的特性を著しく低下させる恐れがあった。一般に、多孔質体の硬度が十分でない場合、機械的特性の低下を招く恐れがあり、高い機械的特性が要求される分野に用いる事が困難である。特に、合金、金属の混合物、及び金属と無機化合物とを混合した複合材料では、熱処理による機械的特性低下の傾向が顕著となる。そのため、熱影響を考慮して、金属、金属混合物、及び複合材料等を選定する必要があり、使用できる材料が限定されてしまう。
【０００４】
例えば、特許文献１（特開２０１５－７４８２０号公報）では、発泡樹脂の骨格表面を導電処理し、ニッケルめっきとスズめっきを施した後、樹脂部を熱分解除去することで多孔質材を作製する方法が記載されている。しかし、この方法では、樹脂部の熱分解除去に１０００℃もの高温加熱が必要であり、ニッケルの再結晶温度を超えるため硬度が著しく低下する恐れがある。また、めっきが可能な金属種に限定される手法であるため、使用できる金属材料が限定される。また、めっき液を循環させる必要があるため、数百μｍ以上の空孔径しか形成できない。さらに、樹脂部の熱分解除去によって環境負荷が増す。
【０００５】
特許文献２（特開２０１６－８３８１３号公報）、特許文献３（特開２０１１－４２８７３号公報）では、塩化ナトリウム粉末とアルミニウム粉末にチタン粉末や炭化ケイ素粉末などを混ぜた混合粉末を加圧焼成後、水洗にて塩化ナトリウムを除去して多孔質材を作製する方法が記載されている。しかし、この方法では、焼結による熱負荷によって、アルミニウム部の再結晶温度を超えるため硬度が低下する問題がある。さらに、塩化ナトリウムの融点（８１０℃）より低い温度で焼結できるアルミニウムなどの金属材料を必須成分としているため、使用できる金属材料が限定される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
特開２０１５－７４８２０号公報
特開２０１６－８３８１３号公報
特開２０１１－４２８７３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本開示は、熱処理による硬度低下を回避することができる、多孔質材の製造方法、及びそれによって得られる多孔質材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】
【０００８】
本発明者らは、金属材料の原料粉末と支持粉末との混合粉末を圧縮固化し、その後支持粉末を溶解除去することで、上記課題を解決できることを見いだした。本開示の実施形態の例を以下の項目［１］～［１２］に列記する。
［１］
多孔質材の製造方法であって、上記方法は、
金属材料を含む原料粉末と、支持粉末との混合粉末を、上記金属材料の再結晶温度未満の温度で圧縮固化することと、
圧縮固化された上記混合粉末を溶媒に接触させて、上記支持粉末を溶解除去することと、を含む、多孔質材の製造方法。
［２］
上記圧縮固化が爆発圧搾法により行われる、項目１に記載の方法。
［３］
上記金属材料は、純金属、合金、及びこれらの組み合わせからなる群から選択される少なくとも一つの金属材料を含む、項目１又は２に記載の方法。
［４］
上記金属材料は、２種以上の金属材料を含む、項目１～３のいずれか一項に記載の方法。
［５］
上記原料粉末は、無機化合物を更に含む、項目１～４のいずれか一項に記載の方法。
［６］
上記支持粉末は、水溶性塩を含み、上記溶媒は水を含む、項目１～５のいずれか一項に記載の方法。
［７］
第１の混合粉末から形成される層と、第１の混合粉末とは異なる組成を有する第２の混合粉末から形成される層とを積層した状態で、上記圧縮固化を行う、項目１～６のいずれか一項に記載の方法。
［８］
金属材料を含む多孔質材であって、上記多孔質材の金属骨格部の硬度が、上記金属骨格部を構成する原料としての上記金属材料の硬度以上である、多孔質材。
［９］
上記金属材料は、純金属、合金、及びこれらの組み合わせからなる群から選択される少なくとも一つの金属材料を含む、項目８に記載の多孔質材。
［１０］
上記金属材料は、２種以上の金属材料を含み、上記多孔質材の金属骨格部の硬度が、上記金属骨格部を構成する原料としての上記金属材料の硬度以上である、項目８又は９に記載の多孔質材。
［１１］
上記多孔質材は、無機化合物を更に含み、上記多孔質材の金属骨格部の硬度が、上記金属骨格部を構成する原料としての上記金属材料の硬度以上である、項目８～１０のいずれか一項に記載の多孔質材。
［１２］
上記多孔質材は、金属骨格部の構造及び／又は組成が異なる２種類以上の多孔質層を有する、項目８～１１のいずれか一項に記載の多孔質材。
【発明の効果】
【０００９】
本開示は、熱処理による硬度低下を回避することができる、多孔質材の製造方法、及びそれによって得られる多孔質材を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
図１は、円筒収束法（単管）で衝撃波を粉末に作用させる装置の例を示す模式図である。
図２は、円筒収束法（二重管）で衝撃波を粉末に作用させる装置の例を示す模式図である。
図３は、一軸圧縮法で衝撃波を粉末に作用させる装置の例を示す模式図である。
図４は、実施例２の多孔質材の外観写真である。
図５は、実施例２の純Ｎｉから構成される多孔質材の断面である。
図６は、実施例３の純Ｗから構成される多孔質材の断面である。
【発明を実施するための形態】
（【００１１】以降は省略されています）

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