(57)【要約】【課題】スラリー法およびめっき法によらず、アルミニウム粉末を融点未満の温度で加熱し焼結するアルミニウム多孔質体の製造方法を提供すること。【解決手段】アルミニウム多孔質体の製造方法として、三次元状に連結する骨格を有するとともに骨格により三次元状に連結する気孔が形成された樹脂構造体に、粘着性樹脂を塗布して表面に粘着性を付与する粘着剤塗布工程、粘着剤が塗布された樹脂構造体にアルミニウム粉末またはアルミニウム合金粉末からなる金属粉末を付着させる粉末付着工程、金属粉末の付着した樹脂構造体を前記金属粉末と化学結合する界面活性剤を含有する液体で濡らし、乾燥する粉末凝集工程、金属粉末の付着した樹脂構造体を加熱して樹脂構造体を除去する一次加熱工程、および６００℃以上かつ金属粉末の融点未満の温度に加熱して金属粉末を焼結する二次加熱工程を順に行う。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
三次元状に連結する骨格を有するとともに骨格により三次元状に連結する気孔が形成された樹脂構造体に、粘着性樹脂を塗布して表面に粘着性を付与する粘着剤塗布工程、
粘着剤が塗布された樹脂構造体にアルミニウム粉末またはアルミニウム合金粉末からなる金属粉末を付着させる粉末付着工程、
金属粉末の付着した樹脂構造体を前記金属粉末と化学結合する界面活性剤を含有する液体で濡らし、乾燥する粉末凝集工程、
金属粉末の付着した樹脂構造体を加熱して樹脂構造体を除去する一次加熱工程、および
６００℃以上かつ金属粉末の融点未満の温度に加熱して金属粉末を焼結する二次加熱工程を順に行うアルミニウム多孔質体の製造方法。
【請求項２】
前記界面活性剤が有機リン化合物である請求項１に記載のアルミニウム多孔質体の製造方法。
【請求項３】
前記金属粉末の平均粒径が１〜５０μｍであり、最大粒径が１００μｍ以下である、請求項１または２に記載のアルミニウム多孔質体の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、三次元状に連結する骨格を有し、前記骨格により三次元状に連通する連通気孔が形成された三次元網目状構造を有するアルミニウム系多孔体の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
アルミニウムは導電性、耐腐食性に優れており、また軽量であり比強度に優れるとともに、資源が豊富で、リサイクル性にも優れる材料である。このため、軽量化、環境・エネルギー負荷の低減等が強く求められる各種分野製品にアルミニウムまたはアルミニウム合金が大幅に使用されている。例えば、自動車および飛行機等の交通分野では、アルミニウム合金製の車両部品および機体が利用されており、軽量化にともなう省エネルギー化と高強度化の両立が図られている。また、伝熱材料としてのアルミニウムまたはアルミニウム合金は伝熱特性が優れているために、パソコン、ラジエータ、エアコン、インタークーラー等の電気機器の熱交換器部材に使用されている。
【０００３】
三次元状に連結する骨格を有し、その骨格により三次元状に連通する連通孔が形成された三次元網目状構造を有する多孔質体は、連通する連通孔にガスあるいは液体等の流体を通過させるとともに、これらの流体を濾過処理するフィルタ（特許文献１）、これらの流体を骨格表面に担時した触媒により改質する触媒用担体（特許文献２）、ニッケル水素電池、ニッケルカドミウム電池等の電池の電極材料（特許文献３）等、多方面に用いられている。
【０００４】
上述の三次元状に連結する骨格を有し、その骨格により三次元状に連通孔が形成された三次元網目構造を有する金属多孔質体は、連通孔を有する発泡樹脂の骨格表面に金属粉末含有スラリーを付着させた後、加熱して樹脂を分解除去するとともに粉末を焼結する方法（特許文献４）により製造されることが知られている。金属として純アルミニウム粉末を使用する場合、表面に存在する酸化皮膜によってアルミニウム同士の結合が阻害され他の金属よりも焼結が困難である。一般的にはプレス等により加圧して粉末表面の酸化皮膜を破壊することにより焼結を行うが、この方法では焼結体の形状自由度が限られてしまう。特に、前記方法で三次元状に連結する骨格を有した純アルミニウム多孔質体を作製する場合は無加圧で焼結することになる。純アルミニウムを無加圧で焼結するには純アルミニウムの融点（６６０℃）以上の温度で焼結を行う方法（特許文献５）もあるが、溶融して溶け出したアルミニウムが流れ出してしまい焼結体の形状が崩れてしまうという問題がある。金属射出成形法（ＭＩＭ法）で焼結時の真空度を制御することにより純アルミニウムを融点以下で焼結するという報告（特許文献６）があるが、前記方法で三次元状に連結する骨格を有した純アルミニウム多孔質体を作製する場合、成形時の粉末充填密度はＭＩＭ法より小さくなるので粉末同士の接触面積も小さくなり、同手法では焼結させることは困難である。めっき法を用いて樹脂構造体表面にアルミニウムの皮膜を形成する方法（特許文献７）もあるが、めっき液に使用する薬剤の環境への影響・廃液処理の必要性の問題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１２−１１０８５１号公報
【特許文献２】特開２０１０−２０１３９０号公報
【特許文献３】特開２０１０−２７２４２５号公報
【特許文献４】特開２００６−３２２０６８号公報
【特許文献５】特開昭５６−０２５９０６号公報
【特許文献６】特開２００４−３０８００４号公報
【特許文献７】特開２０１６−０２３３２２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
前述の特許文献４の金属多孔質体製造方法は、チタン等の金属で適用され、表面に強固な酸化被膜（アルミナ：Ａｌ２Ｏ３）を有するアルミニウム粉末を用いるアルミニウム多孔質体の作製では困難な可能性がある。また、スラリーを用いた方法では、スラリー混合時に泡が発生し、それが樹脂構造体表面に付着した際に残存することで金属粉末の付着量にムラが生じてしまうおそれがある。それを防止するために添加する消泡材等の添加剤を用いることが可能であるが、焼結後に残留することが懸念される。一方、泡の発生を抑制するために攪拌速度を落とすことも考えられるが、金属粉末が沈降してしまうおそれがある。また、水を分散媒に用いることで、アルミニウム粉末の腐食反応により金属粉末が劣化してしまい、焼結性が下がってしまうことが懸念される。
【０００７】
さらに、分散媒を用いる場合、樹脂構造体の網目構造を塞いだ薄い膜状の部分（閉口部）を作り易いという欠点が挙げられる。これはスラリーが膜を張り易いために生じる現象でスラリーの粘度に依存するものである。スラリー中の高分子を取り除いて粉末と溶媒の混合物に基材を含浸させた場合でも乾燥過程で粉末同士の凝集が起こり、閉口部が発生する。
【０００８】
特許文献５のアルミニウム多孔質体製造方法は、純アルミニウムの融点以上の温度で加熱を行う方法であり、溶融して溶け出したアルミニウムが流れ出してしまい焼結体の形状が崩れてしまうという問題がある。そのため、生産の安定性向上かつ不良発生率の低減の余地が残る。
【０００９】
特許文献７のアルミニウム多孔質体製造方法はめっきを用いて樹脂構造体表面にアルミニウムの皮膜を作製する方法であり、めっき液の環境への影響および廃液の処理問題とともに、製造設備が大掛かりになってしまうといった懸念がある。
【００１０】
これらのことから本発明は、スラリー法およびめっき法によらず、アルミニウム粉末を融点未満の温度で加熱し焼結するアルミニウム多孔質体の製造方法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】
【００１１】
本発明のアルミニウム多孔質体の製造方法は、三次元状に連結する骨格を有するとともに骨格により三次元状に連結する気孔が形成された樹脂構造体に、粘着性樹脂を塗布して表面に粘着性を付与する粘着剤塗布工程、粘着剤が塗布された樹脂構造体にアルミニウム粉末またはアルミニウム合金粉末からなる金属粉末を付着させる粉末付着工程、金属粉末の付着した樹脂構造体を前記金属粉末と化学結合する界面活性剤を含有する液体で濡らし、乾燥する粉末凝集工程、金属粉末の付着した樹脂構造体を加熱して樹脂構造体を除去する一次加熱工程、および６００℃以上かつ金属粉末の融点未満の温度に加熱して金属粉末を焼結する二次加熱工程を順に行うものである。
【００１２】
本発明のアルミニウム多孔質体の製造方法においては、前記界面活性剤が有機リン化合物であることが好ましく、前記金属粉末は平均粒径が１〜５０μｍであり、最大粒径が１００μｍ以下であることが好ましい。
【発明の効果】
【００１３】
本発明のアルミニウム多孔質体の製造方法によれば、スラリー法およびめっき法によらず、アルミニウム粉末を融点未満の温度で焼結して強度の高い健全なアルミニウム多孔質体を製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の金属多孔質体の構造を示す模式図である。
【図２】本発明の金属多孔質体の骨格断面の模式図である。
【図３】実施例のアルミニウム多孔質体試料の外観示す写真代用図面である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
本発明者らは、アルミニウム多孔質体の簡便で、安定的な作製方法に着目し研究を行った。その結果、アルミニウム粉末およびアルミニウム合金粉末の焼結促進法を利用することにより、アルミニウム粉末もしくはアルミニウム合金粉末の融点より低温で加熱し、アルミニウム多孔質体の骨格を形成する粉末の結合が充分であり、緻密なアルミニウム多孔質体とすることができることを見出した。
【００１６】
本発明のアルミニウム多孔質体の製造方法は、この知見によるものであり、三次元状に連結する骨格を有するとともに骨格により三次元状に連結する気孔が形成された樹脂構造体に、粘着性を付与し、アルミニウム粉末またはアルミニウム合金粉末を主原料とする金属粉末を付着させた後、前記金属粉末と化学結合する界面活性剤を含有する高分子水溶液により付着粉末を凝集させ、加熱して樹脂構造体を分解、消失させ、さらにアルミニウム粉末またはアルミニウム合金粉末の融点より低温で焼結するものである。
【００１７】
［樹脂構造体］
本発明のアルミニウム多孔質体の製造方法において、樹脂構造体としては、三次元状に連結する骨格を有し、その骨格により三次元状に連結する気孔が形成された三次元網目状構造の樹脂構造体を用いる。この樹脂構造体は骨格表面にアルミニウム粉末またはアルミニウム合金粉末からなる金属粉末を付着させて担持するものであり、アルミニウム粉末またはアルミニウム合金粉末からなる金属粉末が三次元構造を形成するための鋳型材となる。この樹脂構造体は金属粉末を担持する基材として機能し、後述する一次加熱工程において、加熱されて分解、消失する。この樹脂構造体は、具体的には、ポリウレタンフォームが最も一般的に用いられるが、他にシリコーン樹脂、ポリエステル樹脂のフォーム等を用いることができる。具体的なポリウレタンフォームの例としては、株式会社ブリヂストン製の商品名エバーライトＳＦがある。
【００１８】
アルミニウム多孔質体の三次元網目状構造は、鋳型材となる樹脂構造体の構造により形成されるので、所望のアルミニウム多孔質体の三次元網目状構造に応じて各種構造の樹脂構造体を選択すればよい。例えば、アルミニウム多孔質体の気孔率および気孔の大きさ等は、樹脂構造体として所望の気孔率および気孔の大きさのものを使用することにより、アルミニウム多孔質体の気孔率および気孔の大きさを制御することができる。
【００１９】
樹脂構造体のセル数は、セルの大きさが細かすぎると、後述する粉末付着工程でアルミニウム粉末またはアルミニウム合金粉末からなる金属粉末の目詰まりが生じやすく、最終形態のアルミニウム多孔質体の気体、液体の流れが悪くなる。その一方で、セルの大きさが粗すぎるとアルミニウム多孔質体自体の比表面積および熱伝導率が低下する。この観点から、樹脂構造体のセル数は、４０ｐｐｉ（平均セル中心径０．６４ｍｍ）、２０ｐｐｉ（平均セル中心径１．２７ｍｍ）、１３ｐｐｉ（平均セル中心径１．９５ｍｍ）、８ｐｐｉ（平均セル中心径３．１８ｍｍ）等とすることが好ましく、特に２０ｐｐｉ、１３ｐｐｉが好ましい。
【００２０】
また、アルミニウム多孔質体の気孔率は、熱交換器の熱交換部材として用いる場合、気孔率が小さくなると気孔を通過する流体の圧力損失が大きくなるため９０％以上とすることが好ましいが、樹脂構造体として気孔率が９０％以上のものを用いることによりアルミニウム多孔質体の気孔率を９０％以上とすることができる。
【００２１】
［アルミニウム粉末またはアルミニウム合金粉末］
本発明のアルミニウム多孔質体の製造方法において、樹脂構造体に付着させる粉末は、熱伝導率が高いアルミニウム粉末を用いるが、アルミニウム粉末に替えて、アルミニウムを強化する成分を予め合金化したアルミニウム合金粉末を用いてもよい。たとえば、Ａｌ（アルミニウム）にＣｕ（銅）、Ｍｎ（マンガン）、Ｍｇ（マグネシウム）、Ｓｉ（ケイ素）等の合金化元素を予め合金化したアルミニウム合金粉末を用いた場合は、骨格がアルミニウム合金で形成され、多孔質体の強度を向上させることができる。なお、ＡｌにＣｕ、Ｍｎ、Ｍｇ、Ｓｉ等の合金化元素を添加することにより、熱伝導率はアルミニウム単体の場合よりも低下するが、ベース金属がアルミニウムであるため、充分に高い熱伝導率を維持することができる。しかしながら、合金化することにより熱伝導率が低下するため、アルミニウム合金粉末を用いる場合は、Ａｌ量が９０質量％以上とすることが好ましく、Ａｌ量が９５質量％以上とすることがより好ましい。
【００２２】
また、アルミニウム粉末またはアルミニウム合金粉末からなる金属粉末は、樹脂構造体の骨格表面に密に付着できることから微細なものが好ましい。金属粉末が大きくなると連通孔発泡樹脂フォームの骨格表面に密に付着させることが難しくなるとともに、金属粉末の質量が増加することにより、連通孔発泡樹脂フォームの骨格表面に付着し難くなるとともに、脱落し易くなる。この観点からアルミニウム粉末またはアルミニウム合金粉末からなる金属粉末は、平均粒径が５０μｍ以下のものを用いることが好ましい。さらに、粒径が１００μｍを超える粉末を含まないものであることが好ましい。ただし、アルミニウムは活性な金属であるため、あまりに微細な粉末は取扱いが難しくなる。この観点からアルミニウム粉末は、平均粒径が１μｍ以上のものを用いることが好ましい。なお、平均粒子径が異なる金属粉末を混合して用いてもよい。粒径の大きいものと小さいものを混合することで、粉末付着時の充填率を上げることができ、より強度の高い焼成物を得ることが可能である。
【００２３】
［粘着剤塗布工程］
樹脂構造体の骨格表面には粉末の被着を容易にし、剥離を防止する目的から樹脂構造体の骨格表面に粘着性樹脂を塗布する。塗布する粘着性樹脂は、アクリル系樹脂、ゴム系等の粘着剤溶液またはフェノール樹脂、エポキシ樹脂、フラン樹脂等の樹脂溶液が好ましい。粘着性樹脂は、後述する加熱工程において樹脂分を焼失させる必要があるため、熱分解後の残渣が少ないアクリル系の粘着剤溶液を用いるのが好ましい。アクリル系粘着剤としては一般的なアクリル酸エステルの単重合体でも良く、２種類以上のアクリル酸エステルを組み合わせた共重合体でも良い。アクリル系粘着剤の性質としては、常温で十分な粘着性を持つためにガラス転移温度が−１０℃以下であることが好ましい。接着強度の観点から分子量が５万以上であることが好ましく、１０万以上の分子量であることがより好ましい。分子量は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー（ＧＰＣ）で測定する。
【００２４】
ＧＰＣの測定条件は以下のとおりである。
装置：高速液体クロマトグラフ  Ｐｒｏｍｉｎｅｎｃｅ  株式会社島津製作所
溶離液：テトラヒドロフラン（ＴＨＦ）(ＨＰＬＣ用、安定剤含有）和光純薬工業株式会社
流速：１ｍＬ／ｍｉｎ
カラム温度：４０℃
検出波長：２５４ｎｍ  
分子量標準物質：ＰＳｔＱｕｉｃｋ  Ａ／Ｂ／Ｃ  東ソー株式会社
【００２５】
前記アクリル系共重合体は、炭素数１０以下の直鎖状又は分岐鎖状アルキル基を有するアクリル酸アルキルエステル以外に、必要に応じて、前記アクリル酸アルキルエステルと共重合可能な他の単量体成分に対応する単位を含んでいてもよい。このような単量体成分として、例えば、アクリル酸、メタクリル酸、カルボキシエチルアクリレート、カルボキシペンチルアクリレート、イタコン酸、マレイン酸、フマル酸、クロトン酸等のカルボキシル基含有モノマー；（メタ）アクリル酸ヒドロキシエチル、（メタ）アクリル酸ヒドロキシプロピル、（メタ）アクリル酸ヒドロキシブチル、（メタ）アクリル酸ヒドロキシヘキシル、（メタ）アクリル酸ヒドロキシオクチル、（メタ）アクリル酸ヒドロキシデシル、（メタ）アクリル酸ヒドロキシラウリル、（４−ヒドロキシメチルシクロヘキシル）メチルメタクリレート等のヒドロキシル基含有モノマー；アクリロニトリル、メタクリロニトリル等のシアノアクリレートモノマー；（メタ）アクリル酸グリシジル等のエポキシ基含有アクリル樹脂系モノマー；（メタ）アクリル酸ポリエチレングリコール、（メタ）アクリル酸ポリプロピレングリコール、（メタ）アクリル酸メトキシエチレングリコール、（メタ）アクリル酸メトキシポリプロピレングリコール等のグリコール系（メタ）アクリルエステルモノマー；シクロプロピル（メタ）アクリレート、シクロブチル（メタ）アクリレート、シクロペンチル（メタ）アクリレート、シクロヘキシル（メタ）アクリレート、シクロヘプチル（メタ）アクリレート、シクロオクチル（メタ）アクリレート、イソボルニル（メタ）アクリレート、ジシクロペンタニル（メタ）アクリレート等の環状構造含有アクリル樹脂系モノマー；ヘキサンジオールジ（メタ）アクリレート、エチレングリコールジ（メタ）アクリレート、プロピレングリコールジ（メタ）アクリレート、ネオペンチルグリコールジ（メタ）アクリレート、ペンタエリスリトールジ（メタ）アクリレート、トリメチロールプロパントリ（メタ）アクリレート、ペンタエリスリトールトリ（メタ）アクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサ（メタ）アクリレート、エポキシ（メタ）アクリレート、ポリエステル（メタ）アクリレート、ウレタン（メタ）アクリレート等の多官能モノマー；イソプレン、ブタジエン、イソブチレン等のオレフィン系モノマー；ビニルエーテル等のビニルエーテル系モノマー等が挙げられる。これらの単量体成分は１種又は２種以上使用できる
【００２６】
［粉末付着工程］
粘着剤塗布工程の後、アルミニウム粉末またはアルミニウム合金粉末からなる金属粉末中で粘着剤を塗布した樹脂構造体を揺動させる、あるいは粘着剤を塗布した樹脂構造体にアルミニウム粉末またはアルミニウム合金粉末からなる金属粉末を噴霧する等の方法により、粘着剤を塗布した樹脂構造体の骨格表面に粉末を付着させる。これにより乾燥状態の粉末を粘着剤を塗布した樹脂構造体の骨格表面に付着させることができる。金属粉末は瞬時に基材表面に固定され、スラリー法のように乾燥過程での樹脂構造体表面での金属粉末の移動がないため樹脂構造体の骨格の接合部に粉末が集まることはない。また金属粉末の付着は樹脂構造体表面で起こり、粘着剤層の厚みに依存しないため、金属粉末の付着量は樹脂構造体全域で均一になり、一定質量の金属粉末を付着させた場合、強度の大きい三次元網目構造体が得られる。さらに金属粉末は粘着性の付与された部分にのみ選択的に付着し、また溶媒を使用しないので金属粉末同士の凝集も生じないのでスラリー法のように閉口部を形成することはない。
【００２７】
また、粘着剤塗布工程と、粉末付着工程を繰り返すことにより任意の骨格厚さを持つ三次元網状構造体を得ることができる。
【００２８】
［粉末凝集工程］
樹脂構造体へアルミニウム粉末またはアルミニウム合金粉末からなる金属粉末を付着した後、金属粉末を付着した樹脂構造体を液体で濡らし、その後乾燥することにより金属粉末を緻密に樹脂構造体の骨格に付着させることが可能となる。このため後述する二次加熱工程により強度の大きい三次元網状構造体が得られる。これは樹脂構造体の表面に付着した金属粉末を液体で濡らし、乾燥過程で液体の表面張力により金属粉末を凝集させるものである。金属粉末を濡らす方法は樹脂構造体の液体への浸漬、樹脂構造体への液体の噴霧等により行われる。液体の種類は樹脂構造体と金属粉末の粘着力を低下させない材料であればよいが、水が最も実用的である。
【００２９】
［界面活性剤］
本発明のアルミニウム多孔質体の製造方法においては、この溶液中にアルミニウム粉末またはアルミニウム合金粉末からなる金属粉末と化学結合する界面活性剤を含有させたものを用いる。アルミニウム粉末またはアルミニウム合金粉末からなる金属粉末と化学結合する界面活性剤は、アルミニウム粉末またはアルミニウム合金粉末の表面に存在する酸化皮膜（アルミニウム酸化物：Ａｌ２Ｏ３）の表面に化学結合して吸着層を形成し、酸化皮膜の化学安定性と金属腐食防止効果が高まる。この界面活性剤は、液体を乾燥して除去した後もアルミニウム粉末またはアルミニウム合金粉末からなる金属粉末の表面に吸着して残留し、後述する二次加熱工程において、金属粉末の結合を促進して、アルミニウム粉末もしくはアルミニウム合金粉末の融点より低温で焼結することによってアルミニウム多孔質体を得ることができる。
【００３０】
上記の界面活性剤としては、陰イオン界面活性剤、陽イオン界面活性剤、両性界面活性剤、非イオン界面活性剤を使用することができる。具体的には、シラン系界面活性剤、リン酸エステル系界面活性剤、カルボン酸エステル系界面活性剤、カテコール系界面活性剤、アミン系界面活性剤、チオール系界面活性剤、アルキン系界面活性剤、アルケン系界面活性剤等を使用することができる。特に、有機リン化合物が好ましい。界面活性剤の好ましい添加量は分散媒１００質量部に対し、０．１〜１０．０質量部、より好ましくは０．５〜５．０質量部とすることが好ましい。
【００３１】
本発明に使用できる有機リン化合物の例としては、下記の化合物が挙げられる。リン酸エステル、ポリオキシエチレンアルキルフェノール酸、エポキシ化合物またはアクリル化合物とリン酸の反応によるリン酸エステル。また、特に好ましい化合物は炭素数１０〜１８の脂肪族リン酸モノエステルで、下記のような構造を有するものの混合物である。
【００３２】
脂肪族リン酸モノエステル：Ｒ−Ｏ−ＰＯ（ＯＨ）２
【００３３】
脂肪族リン酸モノエステルとしては、具体的には下記のような化合物が挙げられる。イソプロピルアシッドホスフェート、ブチルアシッドホスフェート、ブトキシエチルアシッドホスフェート、ヘキシルアシッドホスフェート、オクチルアシッドホスフェート、２−エチルヘキシルアシッドホスフェート、ノニルアシッドホスフェート、デシルアシッドホスフェート、ドデシルアシッドホスフェート、トリデシルアシッドホスフェート、イソトリデシルアシッドホスフェート、テトラデシルアシッドホスフェート、ヘキサデシルアシッドホスフェート、ステアリルアシッドホスフェート、フェニルアシッドホスフェート、プロピルフェニルアシッドホスフェート、ブチルフェニルアシッドホスフェートおよびブトキシエトキシエチルアシッドホスフェート等のリン酸モノエステル化合物。また、有機リン化合物としては重合体も含まれる。
【００３４】
［一次加熱工程］
上記の粉末付着工程および粉末凝集工程を経て樹脂構造体の骨格表面にアルミニウム粉末またはアルミニウム合金粉末からなる金属粉末を付着させた樹脂構造体を加熱して、樹脂性の鋳型材を加熱分解して除去する。一次加熱工程における加熱温度は、樹脂構造体の熱分解温度以上とする。上記説明で挙げた樹脂構造体であれば、５００℃程度とすることが好ましい。
【００３５】
一次加熱工程は樹脂構造体を熱分解する工程であるため、一次加熱工程の雰囲気は、特に限定しないが、圧力が１０−３Ｐａ以下の減圧雰囲気（真空雰囲気）とすると樹脂構造体が熱分解して生じる残渣の残留を防止できるので好ましい。
【００３６】
［二次加熱工程（焼結工程）］
一次加熱工程に次いで、非酸化性雰囲気中で、アルミニウム粉末またはアルミニウム合金粉末からなる金属粉末を加熱し、金属粉末同士を拡散接着させる二次加熱工程を行う。アルミニウム粉末またはアルミニウム合金粉末は表面に強固な酸化被膜（アルミニウム酸化物：Ａｌ２Ｏ３）を有している。アルミニウム酸化物の融点は２０７２℃と高いため、通常の焼結（融点の９０％程度の温度での加熱）においては、アルミニウム粉末またはアルミニウム合金粉末表面の酸化被膜（アルミニウム酸化物：Ａｌ２Ｏ３）がバリヤー層となって焼結による粉末同士の拡散接合を阻害するため、焼結が進行しない。しかしながら、本発明のアルミニウム多孔質体の製造方法においては、上記の粉末凝集工程において、アルミニウム粉末またはアルミニウム合金粉末からなる金属粉末の酸化皮膜の表面に界面活性剤の吸着層が形成されている。この金属粉末の酸化皮膜の表面に形成された吸着層は、二次加熱工程における加熱温度が６００℃を超えると消失するが、消失の際にアルミニウム粉末表面の酸化被膜の一部を破壊して酸化皮膜の割れ目を形成する。このため本発明のアルミニウム多孔質体の製造方法では、アルミニウム粉末またはアルミニウム合金粉末からなる金属粉末どうしの拡散接合が容易に進行し、焼結を促進して強度の高いアルミニウム多孔質体とすることができる。
【００３７】
二次加熱工程における加熱温度（焼結温度）は、アルミニウム粉末またはアルミニウム合金粉末からなる金属粉末が溶融しない融点未満の温度とする。その一方で加熱温度（焼結温度）はより高い方が、金属粉末どうしの拡散接合が促進されて、冶金的な結合が強くなり、得られるアルミニウム多孔質体の強度が向上するためアルミニウム粉末またはアルミニウム合金粉末からなる金属粉末の融点−２０℃以上とする。
【００３８】
二次加熱工程における雰囲気は、大気等の酸化性の雰囲気であると、界面活性剤の吸着層が消失する際に、アルミニウム酸化被膜からではなく雰囲気中の酸素と結合してアルミニウム粉末表面の酸化被膜の破壊が行われず、また、界面活性剤の吸着層の消失の際にアルミニウム粉末表面の酸化被膜が破壊されても直ちに雰囲気中の酸素により新たな酸化被膜が形成されることとなり、アルミニウム粉末どうしの焼結を阻害することとなる。このため、加熱工程における雰囲気は、窒素ガス、不活性ガス等の非酸化性の雰囲気とすることが望ましい。なお、上記の加熱工程は、アルミニウム粉末もしくはアルミニウム合金粉末の表面の酸化被膜を除去することは目的ではないため、水素ガスもしくは水素混合ガス等の還元性の雰囲気である必要はないが、還元性の雰囲気は非酸化性の雰囲気であるため、還元性の雰囲気としてもよい。なお、圧力が１０−３Ｐａ以下の減圧雰囲気（真空雰囲気）とすると、アルミニウムの酸化を確実に防止して強度の高いアルミニウム多孔質体を得ることができるので、圧力が１０−３Ｐａ以下の減圧雰囲気（真空雰囲気）とすることが好ましい。
【００３９】
上記の一次加熱工程と二次加熱工程は、別々に行ってもよい。また、二次加熱工程における昇温時において、一次加熱工程の加熱温度に達した時点で恒温保持して樹脂構造体の熱分解を行った後、二次加熱工程の加熱温度に加熱して、一次加熱と二次加熱を同時に行ってもよい。
【００４０】
［アルミニウム多孔質体］
以上の製造方法により製造されるアルミニウム多孔質体は、アルミニウムまたはアルミニウム合金からなり、三次元状に連結する骨格を有し、前記骨格により三次元状に連結する気孔が形成されたものとなる。アルミニウム多孔質体の骨格は、図２に示すように、樹脂構造体の骨格の形状と同様に三角柱構造であり、内部は鋳型材が消失した空隙になっている。このため、軽量化が求められる用途に有効である。
【００４１】
上記の製造方法により製造されるアルミニウム系多孔質体の気孔率は、上述のとおり、使用する樹脂構造体の気孔率に依存する。気孔率が大きくなれば通気抵抗は小さくなる。前記の製造方法によって製造したアルミニウム系多孔質体の三次元網目状構造は、樹脂構造体の三次元網目状構造がそのまま維持されたものとなる。したがって、樹脂構造体の三次元網目状構造を変更することで、アルミニウム系多孔質体の三次元網目状構造を変更することができ、アルミニウム系多孔質体全体の気孔率、気孔の大きさを所望のものに調整することが可能である。具体的には、気孔率は８５〜９８％のものとすることができ、気孔の大きさは３０〜４０００μｍのものとすることができ、６〜４０ｐｐｉ（セル数／２５．４ｍｍ）の多孔質体を容易に製造することができる。
【００４２】
また、本発明のアルミニウム多孔質体の製造方法においては、同じ樹脂構造体を用いる場合でも、粉末付着工程を繰り返し行うことで気孔率を低くすることが可能である。気孔率が大きくなれば通気抵抗は小さくなるが、同時に熱伝導性が低下するため、用途に応じて通気抵抗と熱伝導性のバランスを勘案して適宜決定すればよい。なお、樹脂構造体の気孔率が小さいと、粉末付着工程時にアルミニウム粉末が連通孔に詰まりやすくなる。このため、使用する樹脂構造体の気孔率は９５％以上であることが好ましく、得られるアルミニウム系多孔質体の気孔率は９０％以上であることが好ましい。
【００４３】
なお、多孔質体の気孔率は次のようにして求めることができる。多孔質体の縦、横および高さを測定し、多孔質体の体積を求めるとともに、多孔質体の質量を測定し、多孔質体の密度（見掛け密度）を求め、得られた多孔質体の密度を多孔質体を構成する金属の密度（比重）で除すれば、多孔質体の密度比が求められる。多孔質体の密度比は、単位体積あたりの骨格の質量率であるから、気孔率（単位体積あたりの気孔の率）は、全体から単位体積あたりの骨格の質量率（多孔質体の密度比）を減ずることで求めることができる。すなわち、下記式により求めることができる
【００４４】
気孔率＝１−多孔質体の密度比／多孔質体を構成する金属の密度
【実施例】
【００４５】
［樹脂構造体］
三次元網目状構造を有する樹脂構造体として、縦１００ｍｍ、横１００ｍｍ、厚み２０ｍｍのポリウレタンフォーム（商品名：エバーライトＳＦ、株式会社ブリヂストン製）を使用した。セル数は１３ｐｐｉである。
【００４６】
［粉末付着工程］
樹脂粘着剤として、アクリル酸ブチル、ジシクロペンタニルアクリレート、グリシジルメタクリレートの共重合体を使用した。メチルエチルケトンを溶媒として５質量％になるように上記樹脂粘着剤を溶解し、粘着性溶液を得た。上記ポリウレタンフォームをこの粘着性溶液に浸漬し、余分な溶液を除去した後、１００℃で１０分間乾燥させて粘着剤を塗布した樹脂構造体を得た。この際、繰り返し粘着性溶液への浸漬と乾燥を行うことでより均一な粘着剤の塗布が可能となる。
【００４７】
平均粒径５μｍの純アルミニウム粉末として、アルミニウム粉末（商品名：２５Ｅ、エカグラニュラー株式会社製）を用いた。上記アルミニウム粉末中に粘着剤を塗布した樹脂構造体を挿入し、揺動させることにより樹脂構造体の骨格表面にアルミニウム粉を付着させた。余分なアルミニウム粉は樹脂構造体が変形しない程度の風を吹きつけることで除去することが可能である。
【００４８】
［粉末凝集工程］
上記で作製したアルミニウム粉末付着樹脂構造体を用い、水を溶媒として、２質量％の日本合成化学工業株式会社製のポリビニルアルコール（商品名：ゴーセノールＧＨ−２３）、３質量％の分子量６００以上のモノエチルアシッドホスフェート（脂肪属リン酸モノエステル）、０．１質量％以下のリン酸（８５．０％、和光純薬工業株式会社）を添加した溶液に浸漬し、１００℃で１０分間乾燥させたものを用意した。
【００４９】
比較のため、上記で作製したアルミニウム粉末付着樹脂構造体を用い水を溶媒として、２質量％の日本合成化学工業株式会社製のポリビニルアルコール（商品名：ゴーセノールＧＨ−２３）を添加した溶液に浸漬し、１００℃で１０分間乾燥させたものを用意した。
【００５０】
［一次加熱工程および二次加熱工程］
上記工程により作製したアルミニウム粉が凝集して付着した樹脂構造体を、炉内雰囲気を制御可能な電気炉中に設置して、非酸化性雰囲気である窒素中で室温から昇温し５００℃で１時間保持する一次加熱を行い、樹脂構造体の熱分解除去を行った後、炉内の雰囲気を圧力：１０−３Ｐａの減圧雰囲気（真空雰囲気）と変更し、さらに昇温して、表１に示す加熱温度で３．５時間保持する二次加熱を行い、試料番号１〜５のアルミニウム多孔質体試料を作製した。
【００５１】
［アルミニウム多孔質体試料の評価］
試料番号１〜５のアルミニウム多孔質体試料につき、外観を目視で観察し金属塊の有無について調査した。次いで、アルミニウム多孔質体の強度を圧縮応力によって評価した。ＪＩＳ  Ｈ  ７９０２（ポーラス金属の圧縮試験方法）では、圧縮ひずみ２０〜３０％における圧縮応力の平均値を「プラトー応力（プラトー領域が存在する場合）」または「規定ひずみ圧縮応力（プラトー領域が存在しない場合）」と定義している。実施例ではこの規格を参考に、上記範囲の圧縮応力の平均値を「圧縮応力」として評価した。なお圧縮応力の測定はマイクロテスター（INSTRON製、モデル５９４８）を用い、圧縮速度を試験片高さ×０．１ｍｍ／分として行った。これらの結果を表１に併せて示す。
【００５２】
【表１】
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【００５３】
図３に試料番号１および２のアルミニウム多孔質体試料の外観を示す。表１および図３より、アルミニウムの融点（６６０℃）を超える６６５℃で二次加熱した試料番号１のアルミニウム多孔質体試料は、アルミニウムの溶融にともなう金属塊が発生している。これに対し、アルミニウムの融点未満の温度で二次加熱した試料番号２〜５のアルミニウム多孔質体試料では金属塊が発生していない。このことから、アルミニウムの融点以上で二次加熱を行うと溶融したアルミニウムの一部が金属塊として生成し、健全なアルミニウム多孔質体を得ることができないことがわかった。
【００５４】
表１より、試料番号２，３および５のアルミニウム多孔質体試料を比較すると、二次加熱の加熱温度が６４５℃および６５５℃のアルミニウム多孔質体試料試料では圧縮応力の測定が可能であり、加熱温度が高い試料番号２のアルミニウム多孔質体試料試料のほうが圧縮応力が高い値を示すが、加熱温度がアルミニウムの融点−２０℃、すなわち６４０℃より低い試料番号５のアルミニウム多孔質体試料試料は焼結が進行せず、圧縮応力の測定が不可能なほど強度が低いものであった。また、粉末凝集工程においてアルミニウムと反応する界面活性剤を用いた試料番号２，３および５のアルミニウム多孔質体試料については、上記のように焼結により強度が高いアルミに多孔質体が得られているが、粉末凝集工程においてアルミニウムと反応する界面活性剤を用いない試料番号４のアルミニウム多孔質体試料は、焼結が進行せず、圧縮応力の測定が不可能なほど強度が低いものであった。
【００５５】
以上より、粉末凝集工程においてアルミニウムと反応する界面活性剤を用いるとともに、焼結温度をアルミニウムの融点−２０℃以上アルミニウムの融点未満の温度で焼結することにより、強度の高いアルミニウム多孔質体の焼結による作製ができることが確認された。
【産業上の利用可能性】
【００５６】
本発明のアルミニウム多孔質体の製造方法によれば、焼結法により強度の高いアルミニウム多孔質体を製造することができ、例えば、熱交換器の熱交換部材等に好適なものである。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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