(57)【要約】【課題】ろう付け接合が簡便なアルミニウム系多孔質部材を提供する。【解決手段】アルミニウム系多孔質部材は、アルミニウム又はアルミニウム合金で構成されるアルミニウム系多孔質体と、アルミニウム系多孔質体の外周に沿って一体形成される多孔質層状体とを有し、多孔質層状体は、アルミニウム系多孔質体と同じ組成を有し、アルミニウム系多孔質体より小さい細孔径を有する。多孔質樹脂基体と、多孔質樹脂基体より小さい細孔径を有し、多孔質樹脂基体に隣接する層状多孔質樹脂と、多孔質樹脂基体及び層状多孔質樹脂の表面に付着するアルミニウム系粉末とを有する前駆体を準備する。前駆体を加熱して、多孔質樹脂基体及び層状多孔質樹脂を熱分解し、アルミニウム系粉末を溶融してアルミニウム系多孔質体及び多孔質層状体を生成する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
アルミニウム又はアルミニウム合金で構成されるアルミニウム系多孔質体と、
前記アルミニウム系多孔質体の外周に沿って一体形成される多孔質層状体と
を有し、前記多孔質層状体は、前記アルミニウム系多孔質体と同じ組成を有し、前記アルミニウム系多孔質体より小さい細孔径を有するアルミニウム系多孔質部材。
【請求項２】
前記多孔質層状体は、円相当径による細孔径が平均で１０００μｍ以下であり、平均厚さが１０μｍ以上且つ１ｍｍ以下である平坦な形状である請求項１に記載のアルミニウム系多孔質部材。
【請求項３】
前記アルミニウム系多孔質体の形状は、直方体形である請求項１又は２に記載のアルミニウム系多孔質部材。
【請求項４】
更に、前記アルミニウム系多孔質体とは反対側における前記多孔質層状体の外周面に形成されるアルミニウム系薄膜を有し、前記アルミニウム系薄膜は、前記アルミニウム系多孔質体と同じ組成を有する請求項１〜３の何れか一項に記載のアルミニウム系多孔質部材。
【請求項５】
前記アルミニウム系多孔質体の気孔率は、９２〜９９％である、前記多孔質層状体において熱交換器と接合するための請求項１〜４の何れか一項に記載のアルミニウム系多孔質部材。
【請求項６】
多孔質樹脂基体と、前記多孔質樹脂基体より小さい細孔径を有し、前記多孔質樹脂基体に隣接する層状多孔質樹脂と、前記多孔質樹脂基体及び前記層状多孔質樹脂の表面に付着するアルミニウム系粉末とを有する前駆体を準備する準備工程と、
前記前駆体を加熱することによって、前記多孔質樹脂基体及び前記層状多孔質樹脂を熱分解し、前記アルミニウム系粉末を溶融してアルミニウム系多孔質体及び多孔質層状体を生成する加熱工程と、
前記加熱工程によって生成するアルミニウム系多孔質体及び多孔質層状体を冷却して、多孔質層状体とアルミニウム系多孔質体とを一体形成する冷却工程と
を有するアルミニウム系多孔質部材の製造方法。
【請求項７】
前記準備工程は、
前記アルミニウム系粉末が分散媒に分散するアルミニウム系粉末分散液を調製する調製工程と、
前記多孔質樹脂基体を前記層状多孔質樹脂に接着する接着工程と、
前記接着工程で接着された前記多孔質樹脂基体及び前記層状多孔質樹脂の表面に前記アルミニウム系粉末分散液を塗布する塗布工程と、
前記アルミニウム系粉末分散液が塗布された前記多孔質樹脂基体及び前記層状多孔質樹脂を乾燥して分散媒を除去することによって前記前駆体を得る乾燥工程と
を有する請求項６に記載のアルミニウム系多孔質部材の製造方法。
【請求項８】
前記準備工程は、
前記アルミニウム系粉末が分散媒に分散するアルミニウム系粉末分散液を調製する調製工程と、
前記多孔質樹脂基体の表面に前記アルミニウム系粉末分散液を塗布する第１塗布工程と、
前記層状多孔質樹脂に前記アルミニウム系粉末分散液を塗布する第２塗布工程と、
前記アルミニウム系粉末分散液が塗布された前記多孔質樹脂基体を、前記アルミニウム系粉末分散液が塗布された前記層状多孔質樹脂に載せて前記多孔質樹脂基体及び前記層状多孔質樹脂を乾燥して分散媒を除去することによって前記前駆体を得る乾燥工程と
を有する請求項６に記載のアルミニウム系多孔質部材の製造方法。
【請求項９】
前記塗布工程又は前記第２塗布工程において、前記層状多孔質樹脂は、細孔内に前記アルミニウム系粉末分散液を余剰に含むように、前記アルミニウム系粉末分散液が塗布される請求項７又は８に記載のアルミニウム系多孔質部材の製造方法。
【請求項１０】
前記アルミニウム系粉末は、アルミニウム粉末又はアルミニウム合金粉末であり、平均粒径が１μｍ以上且つ５０μｍ以下である請求項６〜９の何れか一項に記載のアルミニウム系多孔質部材の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、三次元網目状構造を有するアルミニウム系多孔質体を主体とし、適用部材へ接合するための作業及び取り扱いが容易であるアルミニウム系多孔質部材及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、アルミニウム製熱交換器は、車両に搭載されてエバポレータやコンデンサ等として用いられている。熱交換器においては、流体と熱交換器との間の熱伝導を促進するために、流体が流れる流路にアルミニウム製のフィン等が設置されている。このようなアルミニウム製の部材をアルミニウム製熱交換器に接合する際には、ろう付け接合が利用され、液状又はペースト状のろう付け用組成物が用いられる。
【０００３】
フィン等の熱伝導を促進する部材は、その構造によって熱伝導効率が変化するので、接触面積を増加させて熱伝導効率を高めるために、フィンの構造を様々に微細化させる改良が行われている。
【０００４】
一方、三次元網目状構造を有する金属多孔質体の製造方法が近年提案され、金属多孔質体の提供が可能となっている。下記特許文献１，２，４においては、金属粉末を分散させたスラリーを樹脂多孔質体に付着させ、加熱により樹脂を分解させて消失させることによって金属多孔質体を得ることが記載される。又、下記特許文献５においては、基体となる三次元網目構造体の骨格表面に粘着剤を付着させた後に、粉体を被着させて熱処理することによって、金属又はセラミックスからなる三次元網目構造体が得られることが記載される。一方、下記特許文献６では、鉄の多孔体の製造方法が記載され、この文献の技術によれば、表面酸化した鉄粉を結合剤と混連して多孔質高分子樹脂の骨格に塗着し、これを加熱して、高分子樹脂の消失及び鉄粉の焼結還元を行うことによって鉄の多孔体が得られる。又、電気メッキによって金属を発泡樹脂骨格表面に電析することを利用した金属多孔体の製造方法も提案されている（下記特許文献３，７）。
【０００５】
このような状況において、熱伝導を促進するフィンにおける構造変更によって熱伝導効率を向上させる試みにも限界が見られ、フィンの代わりとなる異なる形態の部材が求められている。この点に関して、金属製多孔質体は、熱伝導率が高く、表面積が大きいので、金属製多孔質体が熱交換用材料として好ましいと考えられている（下記特許文献７）。
【０００６】
このようなことから、近年、本発明者等も、フィン等の代わりに熱伝導を促進するために使用する部材として有望であると考えてアルミニウム系多孔質体を開発し、熱交換器用多孔質部材としての検討を行っている（下記特許文献８）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平０５−３３９６０５号公報
【特許文献２】特開平０８−０２０８３１号公報
【特許文献３】特開昭５７−１７４４８４号公報
【特許文献４】特公昭６１−０５３４１７号公報
【特許文献５】特開平０６―２３５０３３号公報
【特許文献６】特公平０６−０８９３７６号公報
【特許文献７】特開２０１１−２３６４７７号公報
【特許文献８】特開２０１６−１４２４２０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかし、従来のアルミニウム系部材のろう付け技術には、ろう付け用組成物の保存安定性及び安全性等の課題が多く、基本的に、ろう付け作業が繁雑になる傾向がある。しかも、熱交換器のような製品において、ろう付けを行う部分には、熱交換用流路を形成するチューブ材、放熱を行うフィン材の接合部などがあり、このような部分の接合では、過度の加熱に起因するろう材浸食（エロージョン）によって、穴あきなどの不具合が非常に発生し易い。エロージョンは、近年軽量化が進むアルミニウム系部材の接合において深刻な技術課題となっている現象であり、ろう材成分（ケイ素）の拡散による浸食、及び、流動ろう材による浸食が含まれる。
【０００９】
又、近年開発されたアルミニウム多孔質体についても、構造が微細であるため、汎用のプレートフィン材に比べてろう付けの技術的難易度が高い。更に、取り扱いにおいて破損防止等の配慮も必要であり、ろう付け接合時の取り扱いが難しい。このようなことから、アルミニウム多孔質体を、従来のフィンに代えて熱交換器等における熱伝導を促進するための部材として利用するには、接合が容易になるような改善が必要である。
【００１０】
本発明は、上述の問題を解消し、アルミニウム製熱交換器等を含む各種アルミニウム製品へのろう付け接合が容易なアルミニウム系多孔質部材及びその製造方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明者らは、ろう付け用組成物を構成する各材料及びその材料形態について様々に検討した結果、ろう付け作業が簡便なアルミニウム系の層状体をアルミニウム系多孔質体に添設する構成に至った。
【００１２】
本発明の一態様によれば、アルミニウム系多孔質部材は、アルミニウム又はアルミニウム合金で構成されるアルミニウム系多孔質体と、前記アルミニウム系多孔質体の外周に沿って一体形成される多孔質層状体とを有し、前記多孔質層状体は、前記アルミニウム系多孔質体と同じ組成を有し、前記アルミニウム系多孔質体より小さい細孔径を有することを要旨とする。
【００１３】
前記多孔質層状体は、円相当径による細孔径が平均で１０００μｍ以下であり、平均厚さが１０μｍ以上且つ１ｍｍ以下である平坦な形状であると、ろう付け接合が非常に容易である。前記アルミニウム系多孔質体の形状は、直方体形であると汎用性が高い。更に、前記アルミニウム系多孔質体とは反対側における前記多孔質層状体の外周面に形成されるアルミニウム系薄膜を有するようにアルミニウム系多孔質部材を構成することができ、前記アルミニウム系薄膜は、前記アルミニウム系多孔質体と同じ組成を有する。前記アルミニウム系多孔質体の気孔率は、９２〜９９％であると、前記多孔質層状体において熱交換器と接合することによって、良好な熱伝導部材として機能する。
【００１４】
又、本発明の一態様によれば、アルミニウム系多孔質部材の製造方法は、多孔質樹脂基体と、前記多孔質樹脂基体より小さい細孔径を有し、前記多孔質樹脂基体に隣接する層状多孔質樹脂と、前記多孔質樹脂基体及び前記層状多孔質樹脂の表面に付着するアルミニウム系粉末とを有する前駆体を準備する準備工程と、前記前駆体を加熱することによって、前記多孔質樹脂基体及び前記層状多孔質樹脂を熱分解し、前記アルミニウム系粉末を溶融してアルミニウム系多孔質体及び多孔質層状体を生成する加熱工程と、前記加熱工程によって生成するアルミニウム系多孔質体及び多孔質層状体を冷却して、多孔質層状体とアルミニウム系多孔質体とを一体形成する冷却工程とを有することを要旨とする。
【００１５】
前記準備工程は、前記アルミニウム系粉末が分散媒に分散するアルミニウム系粉末分散液を調製する調製工程と、前記多孔質樹脂基体を前記層状多孔質樹脂に接着する接着工程と、前記接着工程で接着された前記多孔質樹脂基体及び前記層状多孔質樹脂の表面に前記アルミニウム系粉末分散液を塗布する塗布工程と、前記アルミニウム系粉末分散液が塗布された前記多孔質樹脂基体及び前記層状多孔質樹脂を乾燥して分散媒を除去することによって前記前駆体を得る乾燥工程とを有するように実施することができる。或いは、前記準備工程は、前記アルミニウム系粉末が分散媒に分散するアルミニウム系粉末分散液を調製する調製工程と、前記多孔質樹脂基体の表面に前記アルミニウム系粉末分散液を塗布する第１塗布工程と、前記層状多孔質樹脂に前記アルミニウム系粉末分散液を塗布する第２塗布工程と、前記アルミニウム系粉末分散液が塗布された前記多孔質樹脂基体を、前記アルミニウム系粉末分散液が塗布された前記層状多孔質樹脂に載せて前記多孔質樹脂基体及び前記層状多孔質樹脂を乾燥して分散媒を除去することによって前記前駆体を得る乾燥工程とを有するように実施しても良い。
【００１６】
前記塗布工程又は前記第２塗布工程において、前記層状多孔質樹脂は、細孔内に前記アルミニウム系粉末分散液を余剰に含むように、前記アルミニウム系粉末分散液が塗布されると好適である。前記アルミニウム系粉末分散液は、２５℃における粘度が２０〜１０００ｍＰａ・ｓ（回転数：５０ｒｐｍ）であり、前記層状多孔質樹脂は、セル数が３０ｐｐｉ以上且つ６０ｐｐｉ以下であると良い。前記アルミニウム系粉末は、アルミニウム粉末又はアルミニウム合金粉末であり、平均粒径が１μｍ以上且つ５０μｍ以下であると、多孔質樹脂表面への付着が良好である。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、層状体をアルミニウム系多孔質体と一体化したアルミニウム系多孔質部材が提供され、アルミニウム系多孔質体の取り扱いが容易になり、取り扱い時の破損も低減されるので、アルミニウム系多孔質体を簡便な作業で接合することができる。熱交換器を構成する板材、管材などにアルミニウム系多孔質体を接合する際に、簡便にろう付け接合を行うことが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明に係るアルミニウム系多孔質部材の一実施形態を示す模式図。
【図２】本発明に係るアルミニウム系多孔質部材の変形例を示す模式図。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
ペースト状のろう付け用組成物は、任意の箇所にろう材を配置して接合を形成できる有用な接合材である。しかし、熱交換器の製造においては、扁平管とフィン材とを何段にも多層状に組み込むような工程があり、ろう付け材を塗布する工程の繰り返しによる負担、手間暇が量産上の問題となる。また、塗膜の厚みの制御も非常に難しい。
【００２０】
本発明者等は、既に提案しているアルミニウム系多孔質体に関して、熱交換器への適用等の様々な用途について検討している（前記特許文献８参照）。しかし、アルミニウム系多孔質体のろう付けは、汎用のプレートフィン材に比べてさらに技術難易度が高い。その原因の一つは、アルミニウム系多孔質体が、直径１００μｍ程度の微細な骨格で形成される網状構造であるために、基本的に、ろう材のケイ素の浸食による変化を生じ易く、骨格の溶融変形や消失を生じ易いことにある。つまり、構造的にろう付け時の接合不良を生じ易い。又、破損し易い微細構造であるため、取扱い中の欠損も接合不良を増加させる。特に、多孔質体を形成する骨格自体が中空である場合、軽量化の点においては有利であっても、珪素の浸食がより強くなり、取り扱いにおいても強度に配慮する必要がある。
【００２１】
このようなことから、熱交換器等の伝熱面や熱源にフィン材の代わりにアルミニウム系多孔質体を接合するには、同質で緻密な層状体がアルミニウム系多孔質体に添設された構造を有するアルミニウム系多孔質部材が有用である。アルミニウム系多孔質体を構成する三次元網目状骨格の末端は、実質的に点状であるため、骨格末端でのろう付け接合は確度が低く、この点は、被接合面にろう付け用組成物を塗布した場合でも、骨格末端に塗布した場合でも同様である。これに対し、アルミニウム系多孔質体に層状体が添設されたアルミニウム系多孔質部材の場合は、層状体を被接合面に接合すればよいので、面と面との接合であり、接合の確度が高くなる。又、ろう付け用組成物やフラックスの塗布作業は、層状体への容易な作業になる。更に、層状体の表面においてろう付け接合が進行するので、アルミニウム系多孔質体の骨格末端のエロージョンによる溶融欠損を抑制することができる。又、簡素な構造であるので、熱交換器等に組み込んだ状態においても、アルミニウム系多孔質体を単独で組み込んだ場合と実質的な差はなく、熱伝導率の低下や、流体の流通抵抗の増加も生じない。加えて、取り扱いの際に、アルミニウム系多孔質体を構成する骨格の破損も生じ難くなる。以下に、アルミニウム系多孔質部材について詳細に説明する。尚、記載中の用語「アルミニウム系」は、「アルミニウム及びアルミニウム合金」に属する範囲の金属を意味するものとする。
【００２２】
層状体は、平面状の平坦な要素であり、熱交換器等の被接合面に接合される部材である。ろう付けを容易にする目的において、層状体の材質は、必ずしも溶製材のような非多孔質な材質でなくてもよい。つまり、多孔質体でも緻密なものであれば、その表面は、開口を多数有する多穴板と類似に取り扱うことができ、溶製材における面と面との接合と実質的に同様の面と面との接合が可能である。従って、本発明において、層状体は、外周面が実質的に面として扱えるような緻密な多孔質体として構成される。このような多孔質層状体は、アルミニウム系多孔質体の骨格を形成する製造過程において、層状の多孔質樹脂を用いて、アルミニウム系多孔質体と一緒に形成することが可能である。それにより、層状体がアルミニウム系多孔質体の外周に沿って一体形成されたアルミニウム系多孔質部材が得られる。
【００２３】
アルミニウム系多孔質部材の一実施形態として、図１に示すようなアルミニウム系多孔質部材１が挙げられる。このアルミニウム系多孔質部材１では、直方体形のアルミニウム系多孔質体２の一外周面（下面）に多孔質層状体３が一体形成される。扁平な直方体形のアルミニウム系多孔質体を用いて構成されるアルミニウム多孔質部材は、汎用性の点で有利である。このアルミニウム系多孔質部材１の多孔質層状体３は、アルミニウム系の緻密な層であるので、その外周面は、小さい開口を多数有する平材と近似する。従って、ろう付け用組成物を多孔質層状体に塗布することは容易であり、被接合体に密接させてろう付け温度に加熱すると、被接合体との間に容易に接合が形成される。従って、例えば、熱交換器の要部を構成する扁平管内にこの部材を配置してろう付け接合することによって、アルミニウム系多孔質体は多孔質層状体を介して接合され、この接合を介して良好な熱伝達が可能である。
【００２４】
アルミニウム系多孔質体に一体化される多孔質層状体の厚さは、必要に応じて適宜設定することができる。熱交換用フィンとして使用する際の通風抵抗の増大を避ける点で、多孔質層状体の厚さは、アルミニウム系多孔質体の厚さの１／１０程度以下であると好適である。但し、多孔質層状体が過度に薄いと、取り扱い時に破損や変形を生じ易くなり、厚すぎると、設計上の障害等になり得る。故に、これらを考慮して、ろう付け接合後にアルミニウム系多孔質体が良好に機能するように、多孔質層状体の厚さは、２ｍｍ程度以下、好ましくは１０μｍ程度以上且つ１ｍｍ程度以下、より好ましくは１００μｍ程度以上且つ５００μｍ程度以下の平均厚さに設定すると良い。
【００２５】
多孔質層状体は、アルミニウム又はアルミニウム合金によって構成される。アルミニウム系多孔質体の原料であるアルミニウム系粉末を用いて多孔質層状体を形成することができ、それにより、多孔質層状体は、アルミニウム系多孔質体と実質的に同じ組成を有する。アルミニウム製の層状体は、熱伝導率が高い点で好ましい。アルミニウム合金については、熱伝導率が良好な範囲の組成を適宜選択することができる。
【００２６】
多孔質層状体がアルミニウム製である場合は、一般的にアルミニウムの接合に使用されるろう付け用組成物を多孔質層状体に塗布し、被接合面にアルミニウム系多孔質部材を組み付けて加熱することにより、ろう付け接合が形成される。ろう付け用組成物は、ろう材粉末及びフラックスを含有するペースト状又は流動性の組成物である。
【００２７】
上述のような多孔質層状体は、アルミニウム系多孔質体の製造過程において、アルミニウム系多孔質体と一体形成することができる。つまり、アルミニウム系多孔質体の完成と共に、多孔質層状体が一体形成されたアルミニウム系多孔質部材が得られる。多孔質層状体は、アルミニウム系多孔質体の骨格と連続し、アルミニウム系多孔質体は、緻密な多孔質層状体で支持されるので、得られるアルミニウム系多孔質部材は、取り扱いが容易になり、搬送中にアルミニウム系多孔質体を構成する骨格が破損するのを低減することができ、骨格の欠損や粉落ちが少なくなる。
【００２８】
以下に、アルミニウム系多孔質部材の製造方法について詳細に説明する。アルミニウム系多孔質部材は、以下に記載する製造方法に従って、熱伝導促進用として優れた好ましい性状のものを得ることができる。アルミニウム系多孔質体と共に多孔質層状体を形成するために、目が細かい（つまり、細孔径が小さい）多孔質樹脂を使用する。目が細かい多孔質樹脂は、連通孔内に液体を保持し易いので、粉末から形成される多孔質層状体の骨格が厚く、気孔率の小さい層状体を形成することができる。
【００２９】
（製造するアルミニウム系多孔質体）
アルミニウム系多孔質体は、アルミニウム又はアルミニウム合金製の三次元網目状構造の骨格によって、三次元に連通する細孔（連通孔）が形成された多孔質体である。用途に応じて任意のアルミニウム系多孔質体を選択して、層状体との一体化及び被接合面へのろう付け接合が実施される。従って、アルミニウム系多孔質体の気孔率についても特に制限されず、必要に応じて適切な気孔率及び細孔径の多孔質体を製造すればよく、概して、気孔率が８０〜９９％程度、細孔径が３０〜４０００μｍ程度のアルミニウム多孔質体を製造すると有用である。熱交換器のフィン材として用いる場合、流体との接触効率及び通気抵抗等の観点から、９２〜９９％程度の気孔率（多孔質体単位容積当たりの細孔（空隙）の体積の割合）を有する多孔質体が好ましく、更に好ましくは、気孔率が９５〜９７％程度の多孔質体を使用すると良い。又、骨格の太さが５０〜５００μｍ程度であると好ましい。尚、気孔率は、アルミニウム系多孔質体の密度と、アルミニウム（又はアルミニウム合金）の密度（真密度、アルミニウム：２．７ｇ／cm3）とから計算によって求めることができ、多孔質体の密度は、多孔質体の体積及び質量の測定によって得られる。
【００３０】
（アルミニウム系多孔質体の製造）
上述のようなアルミニウム系多孔質体は、アルミニウム系粉末（アルミニウム粉末又はアルミニウム合金粉末）を用いて製造することができる。具体的には、連通孔を有する多孔質樹脂基体（発泡樹脂）の表面にアルミニウム系粉末を付着させて、加熱により多孔質樹脂を分解焼失させる。加熱時に、アルミニウム系粉末を除く殆どの成分が熱分解して消失し、微量の炭素、ケイ素分のみが残る。アルミニウム（又はアルミニウム合金）の融点以上で加熱することによって、アルミニウム系粉末の粒子内部は溶融するが、粒子表層部に存在する酸化被膜や微量成分などは、粉末粒子によって形成される三次元構造を維持する。溶融したアルミニウム（又はアルミニウム合金）が膨張して酸化被膜を破断し、粒子表層部上を濡れ拡がって反応する。この結果、アルミニウム系粉末粒子同士が融着して連続し、アルミニウム（又はアルミニウム合金）多孔質体の骨格が生成する。これを冷却することによって、アルミニウム（又はアルミニウム合金）は三次元構造を維持した状態で固化し、アルミニウム系多孔質体が形成される。これは、酸化被膜を形成するアルミニウム及びアルミニウム合金の粉末による特有な方法であり、例えば銅粉末を用いては達成できない。このようなアルミニウム系多孔質体の製造過程において、表面にアルミニウム系粉末が付着した多孔質樹脂基体と層状体とが接触した状態で加熱工程を行うと、層状体とアルミニウム系多孔質体との一体形成が達成される。つまり、加熱によってアルミニウム系粉末の融着が進行する間に、粉末と層状体との融着も進行する。従って、加熱時に、アルミニウム系粉末が付着した層状多孔質樹脂が存在して、これに、アルミニウム系粉末が付着した多孔質樹脂基体が接触した状態にあれば、層状多孔質樹脂の焼失及びアルミニウム系粉末の溶融によってアルミニウム系層状体が生成し、隣接して生成するアルミニウム系多孔質体と一体化する。従って、アルミニウム系多孔質体と多孔質層状体とが一体形成されたアルミニウム系多孔質部材が得られる。
【００３１】
このような加熱工程を実施するには、多孔質樹脂基体と、多孔質樹脂基体に接する層状多孔質樹脂と、多孔質樹脂基体及び層状多孔質樹脂の表面に付着するアルミニウム系粉末とを有する前駆体を準備して用いると良い。この前駆体を加熱して多孔質樹脂基体及び層状多孔質樹脂を熱分解し、アルミニウム系粉末が溶融することにより、多孔質樹脂基体に対応するアルミニウム系多孔質体の骨格と、層状多孔質樹脂に対応する多孔質層状体の骨格とが生成する。生成するアルミニウム系多孔質体の骨格及び多孔質層状体の骨格は、冷却工程において固化して、多孔質層状体とアルミニウム系多孔質体とが一体形成される。
【００３２】
アルミニウム系粉末を多孔質樹脂の表面に付着させる手法には、電気メッキ法や、乾式法、湿式法などが挙げられ、何れの方法であってもアルミニウム系粉末を付着させた多孔質樹脂や樹脂シートを得られるが、簡便さや制御の容易さにおいては湿式法が好ましい。湿式法では、アルミニウム系粉末を分散媒中に分散したスラリー状の分散液を調製し、この分散液中に多孔質樹脂を浸漬する等によって分散液を多孔質樹脂に含浸した後に多孔質樹脂を取り出して、余剰の分散液を多孔質樹脂から除去して乾燥する。これにより、アルミニウム系粉末が表面に付着した多孔質樹脂を簡便に得ることができる。
【００３３】
湿式法においては、多孔質樹脂に付着させるアルミニウム系粉末の量を、用いるアルミニウム系粉末分散液の粘度の調整によって調節することができるという利点がある。更に、分散媒の流動に伴ってアルミニウム系粉末が容易に濡れ広がるので、多孔質樹脂表面に粉末粒子を十分に付着させて表面を被覆する点においても湿式法は優れている。
【００３４】
湿式法によってアルミニウム系粉末の付着を行うことを前提として上述の前駆体を準備する場合、準備工程として、具体的に、以下のような形態を挙げることができる。
第１の形態としては、アルミニウム系粉末が分散媒に分散するアルミニウム系粉末分散液を調製する調製工程、多孔質樹脂基体を層状多孔質樹脂に接着する接着工程、接着された多孔質樹脂基体及び層状多孔質樹脂の表面にアルミニウム系粉末分散液を塗布する塗布工程、及び、アルミニウム系粉末分散液が塗布された多孔質樹脂基体及び層状多孔質樹脂を乾燥して分散媒を除去する乾燥工程を順次行い、これによって前駆体が得られる。アルミニウム系粉末分散液を多孔質樹脂基体及び層状多孔質樹脂の表面に塗布する工程は、アルミニウム系粉末分散液中に多孔質樹脂基体及び層状多孔質樹脂を浸漬した後に取り出すことによって達成される。アルミニウム系粉末分散液の塗布量は、浸漬後の多孔質樹脂基体及び層状多孔質樹脂を適宜圧搾することによって調整できる。
【００３５】
第２の形態としては、アルミニウム系粉末が分散媒に分散するアルミニウム系粉末分散液を調製する調製工程、多孔質樹脂基体の表面にアルミニウム系粉末分散液を塗布する第１塗布工程、層状多孔質樹脂の表面にアルミニウム系粉末分散液を塗布する第２塗布工程、及び、アルミニウム系粉末分散液が塗布された多孔質樹脂基体を、アルミニウム系粉末分散液が塗布された層状多孔質樹脂上に載せて多孔質樹脂基体及び層状多孔質樹脂を乾燥して分散媒を除去する乾燥工程を行い、これによって前駆体が得られる。多孔質樹脂基体及び層状多孔質樹脂の各々に対して個別に塗布工程が行われるので、各々における塗布量の調整及び変更が容易である。つまり、必要に応じて、層状多孔質樹脂中に含まれるアルミニウム系粉末の量を変更可能である。又、目の細かい層状多孔質樹脂は、アルミニウム系粉末分散液の内部保持能に優れるので、乾燥前のアルミニウム系粉末分散液の流動を抑制して、多孔質層状体を精密に形成することができる。
【００３６】
目の細かい（細孔径が小さい）層状多孔質樹脂は、アルミニウム系粉末分散液の保持能が相対的に高い。従って、多孔質樹脂基体又は層状多孔質樹脂が余剰にアルミニウム系粉末分散液を含む場合、余剰の分散液は、層状多孔質樹脂内、特に、その最下部付近の細孔中に貯留する傾向がある。従って、乾燥後の前駆体においては、層状多孔質樹脂の細孔中にアルミニウム系粉末が堆積し、加熱工程を経て形成される多孔質層状体においては、下部の細孔が狭窄されて、下側外周面（底面）における細孔の開口が縮小される。層状多孔質樹脂の細孔中に堆積するアルミニウム系粉末が更に増加すると、図２に示すアルミニウム系多孔質部材１’のように、形成される多孔質層状体３の下側外周面（アルミニウム系多孔質体と反対側）における細孔の開口は実質的に無くなって、多孔質層状体３の底部には、アルミニウム系薄膜（薄膜４）が形成され、薄膜４は、実質的に溶製材と同等の非透過性になる。つまり、細孔中の堆積粉末量に応じて、薄膜４は、多穴状又は非透過性に形成される。このような薄膜が存在すると、ろう付け接合における作業の簡便さや取り扱いの容易さにおいて更に有利である。アルミニウム系粉末分散液の塗布量、及び、樹脂中に含まれる余剰量は、アルミニウム系粉末分散液中に浸漬した後の多孔質樹脂の圧搾程度によって調整することができる。故に、圧搾条件の設定によって、アルミニウム系薄膜の形成を調節することができる。
【００３７】
（アルミニウム系多孔質部材の製造方法）
上述のような前駆体の準備を通じてアルミニウム系多孔質部材を製造する製造方法の詳細について、以下に記載する。
【００３８】
湿式法によるアルミニウム系粉末の付着では、アルミニウム系粉末を分散媒中に分散したスラリー状の分散液を調製して用いる。分散媒として、アルコール類等の揮発性溶媒や水を好適に使用でき、分散媒に結着剤を溶解することによって、アルミニウム系粉末粒子の付着性を高めることができる。又、分散剤を分散媒に配合することによって、アルミニウム系粉末粒子の沈降を抑制して粒子の分散状態を安定化することができる。湿式法においては、アルミニウム系粉末分散液の粘度を調整することによって、多孔質樹脂表面に付着するアルミニウム系粉末の量を調節することができる。この点に関しては、後述する。
【００３９】
（使用するアルミニウム系粉末）
アルミニウム系粉末は、アルミニウム系多孔質体の骨格及び層状体を形成する粉末であるので、その組成は、アルミニウム系多孔質体に求められる熱伝導率、比重、強度（硬度、脆性、展延性）等を考慮して、純アルミニウム及びアルミニウム合金から選択される。具体的には、純度が９９．５質量％以上の純アルミニウム粉末の他、アルミニウムの機械的強度や耐食性を向上させる成分や焼結温度を低温に低下させる成分を予め合金化したアルミニウム合金粉末を用いることができる。このような合金化成分としては、例えば、銅、マンガン、亜鉛、ケイ素、カルシウム、マグネシウムなどが例示できる。但し、焼結やろう付けを阻害する因子であるマグネシウムの含有量は、０．５質量％以下に設定することが望ましい。銅、マンガン、マグネシウム、ケイ素などの合金化成分を配合して予め合金化したアルミニウム合金は、得られるアルミニウム系多孔質体の強度を向上させるのに有用である一方で、熱伝導率はアルミニウムよりも低下する。従って、所望の物性が得られるように合金化成分の含有量を調節するとよい。このような観点から、アルミニウム以外の元素の総含有量は、１０質量％以下とすることが好ましく、５％以下とすることがより好ましい。上記含有量に設定することで、優れた伝熱性能および機械的強度を維持できる。アルミニウム系粉末は、市販の製品から適宜選択して使用して良い。
【００４０】
アルミニウム系粉末は、粒子が大きいと、多孔質樹脂表面に密に付着することが難しくなると共に、粉末粒子自体の質量増加によって多孔質樹脂表面から脱落し易くなって付着量が減少する。このため、微細なアルミニウム系粉末を使用することが好ましく、平均粒径が５０μｍ程度以下である粉末が好適である。更に、粒径が１００μｍを超える粒子を含まないことが好ましく、１００μｍを超える粒子を除去することで、多孔質樹脂表面からの脱落を良好に防止することができる。但し、アルミニウムは活性な金属であるので、過度に微細な粉末は取り扱いが難しい。この点を考慮すると、平均粒径が１μｍ程度以上且つ５０μｍ程度以下であるアルミニウム系粉末が好適である。好ましくは、アルミニウム系粉末の平均粒径が１．０〜２０μｍであると良く、約６μｍ程度であると最良である。尚、ここで用いている平均粒径は、メジアン径（Ｄ50）、つまり、累積分布が５０体積％となる粒径であり、日本工業規格（ＪＩＳ）の８８２５に規定されるレーザー解析法によって測定することができる。具体的には、レーザー回折散乱式マイクロトラック粒度分布計等を用いて測定される粒度分布のメジアン径（Ｄ50）として求めることができる。
【００４１】
（連通孔を有する多孔質樹脂基体（発泡樹脂））
多孔質樹脂基体（以下、単に「発泡樹脂」又は「基体」ということがある。）は、アルミニウム系多孔質体の骨格を成形する型の役割をする基体であるので、三次元状に連結する骨格を有し、その骨格によって三次元状に連通する細孔（連通孔）が形成される三次元網目状構造の多孔質樹脂基体が用いられる。このような多孔質樹脂基体を基に、樹脂表面にアルミニウム粉末またはアルミニウム合金粉末を付着させて表面を被覆することにより、アルミニウム系多孔質体の骨格形状に対応した粉末層が形成される。多孔質樹脂基体は、加熱によって分解焼失させるので、熱分解残渣が実質的に残らないような熱分解性の組成を有する樹脂が好適に使用される。具体例としては、ポリエチレンやポリプロピレン等のポリオレフィン、ポリウレタン、ポリスチレン、シリコーン、ポリエステル等の樹脂の発泡体や、これらの樹脂から生成される繊維構造体（織布、不織布）等を用いることができる。市販の多孔質樹脂としては、例えば、（株）ブリジストン製のポリウレタンフォーム（商品名：エバーライトＳＦ）等が挙げられる。このような多孔質樹脂は、熱分解後には、ほとんどの成分が分解消失して微量の炭素（及びケイ素酸化物、シリコーン樹脂の場合）が残るのみである。
【００４２】
（アルミニウム系多孔質体及び多孔質樹脂基体（発泡樹脂）の気孔率）
前述のように、アルミニウム系多孔質体の気孔率は、基本的に、用途に対応した適正な値であればよく、ろう付けに関連して気孔率の適正な範囲又は領域は限定されない。熱伝導促進を目的として熱交換器に搭載する用途においては、９２〜９９％程度の気孔率（多孔質体単位容積当たりの細孔（空隙）の体積の割合）を有するアルミニウム系多孔質体が好ましい。これに基づくと、アルミニウム系多孔質体を形成するための基体である多孔質樹脂基体も、アルミニウム系多孔質体に対応した形状を有するものが使用され、９２〜９９％程度の気孔率（多孔質体単位容積当たりの細孔（空隙）の体積の割合）を有する多孔質樹脂が好ましい。多孔質樹脂の気孔率も、多孔質樹脂の体積及び質量の測定から得られる発泡樹脂の密度と、発泡する前の樹脂の密度とから、計算によって求めることができる。尚、多孔質樹脂基体の表面へアルミニウム系粉末を付着させる際に、多孔質樹脂の細孔径が小さいと、目詰まりを生じ易くなる。発泡樹脂においては、起泡数が増加するにつれて気泡の成長が抑制される傾向があるので、目詰まりを生じることなく細孔内面にアルミニウム系粉末を良好に付着させることが可能な多孔質樹脂は、連通孔の密度を示すセル数（ｐｐｉ、pore per inch：気孔数／インチ）に基づいて選択することができる。この点において、セル数が８〜４０ｐｐｉであると、熱伝導促進用のアルミニウム系多孔質体を調製する上で好適である。セル数が４０ｐｐｉの多孔質樹脂における平均セル中心径は０．６４ｍｍ、８ｐｐｉにおける平均セル中心径は３．１８ｍｍである。特に、セル数が１３〜２０ｐｐｉ（平均セル中心径：１．２７〜１．９５ｍｍ）の多孔質樹脂が好ましく、このような多孔質樹脂を用いて調製されるアルミニウム系多孔質体は、細孔内の流体流れが滑らかで、熱伝導も良好である。
【００４３】
尚、本願において、アルミニウム多孔質体の気孔率（％）は、多孔質体の寸法測定（縦の長さ、横幅及び厚み）及び重量測定による測定値に基づいて計算されるアルミニウム多孔質体の密度から算出され、アルミニウムの密度として２．７ｇ／ｃｍ３を採用している。又、ウレタンフォームの気孔率も同様の測定に基づいて算出され、その際のウレタンの密度として１．３ｇ／ｃｍ３を採用している。
【００４４】
（層状多孔質樹脂）
層状多孔質樹脂は、層状体を形成するアルミニウム系粉末を支持するための基体であり、加熱によって分解焼失させるので、非酸化性雰囲気中で熱分解残渣が実質的に残らないような熱分解性の組成を有する樹脂で形成される層状の緻密な多孔質樹脂が好適に使用される。層状多孔質樹脂を構成する樹脂の具体例としては、例えば、ポリエチレンやポリプロピレン等のポリオレフィン、ポリウレタン、ポリスチレン、シリコーン、ポリエステル、ＰＶＡ等の樹脂が挙げられる。多孔質樹脂基体を構成する樹脂や、アルミニウム系粉末分散液に配合される結着剤を構成する樹脂によって調製される層状多孔質樹脂であると好ましい。層状多孔質樹脂の厚さに特に制限はないが、アルミニウム系粉末を付着させた多孔質樹脂基体を載せて移動可能な強度を有する厚さがあれば良く、加熱時に残渣が残り難いように過度な厚さを避けることが好ましい。概して、０．１〜数ｍｍ程度の厚さの層状多孔質樹脂が好適であり、層状多孔質樹脂の厚さに対応して、多孔質層状体が形成される。層状多孔質樹脂を基体として形成される多孔質層状体の外周面が緻密な平面になって溶製材の表面と同様に扱えるには、層状多孔質樹脂のセル数が３０ｐｐｉ程度以上（平均セル中心径：０．８５ｍｍ程度以下）であることが好ましく、セル数が３０〜８０ｐｐｉ程度（平均セル中心径：０．３２〜０．８５ｍｍ程度）の範囲において選択して使用すると、アルミニウム系粉末分散液の塗布を好適に実施でき、円相当径による細孔径が平均で１０００μｍ程度以下の多孔質層状体を形成することができる。セル数が３９〜６０ｐｐｉ程度の層状多孔質樹脂を用いて、図１のようなアルミニウム系多孔質部材を好適に製造することができる。多孔質樹脂基体より層状多孔質樹脂の細孔が小さいことにより、多孔質樹脂基体に含まれる余剰分散液が層状多孔質樹脂へ移行し易く、セル数が２０ｐｐｉ程度以上において、層状多孔質樹脂は、粉末分散液を細孔内に保持することができる。セル数が６０〜８０ｐｐｉ程度においては余剰分散液の保持能が高く、図２のような非多孔質の薄膜を形成し易い。
【００４５】
前述の前駆体を準備する工程の第１形態では、多孔質樹脂基体又は層状多孔質樹脂の外周面を接着剤に接触させて多孔質樹脂の骨格末端に接着剤を付着させ、接着剤が介在するように多孔質樹脂基体を層状多孔質樹脂上に載せると、多孔質樹脂基体と層状多孔質樹脂とを接着する工程が簡便に行える。接着剤は、樹脂同士を接着可能であれば良く、熱分解性の良いものが使用される。或いは、一方の多孔質樹脂の骨格末端を加熱溶融して接着しても良い。得られる積層構造の多孔質樹脂を用いて、前駆体を準備することができる。
【００４６】
（アルミニウム系粉末分散液）
前述のように、アルミニウム系粉末分散液は、結着剤を含む分散媒にアルミニウム系粉末を分散させたスラリー状の液体である。分散媒としては、水又はアルコール類等の揮発性を有する液体が使用可能である。分散媒としてアルコール類を使用する場合、揮発した溶媒が周囲に放出される点を考慮して、環境への流出を防止可能な装置や施設環境を整える必要がある。この点において、水を分散媒として使用することが有利である。
【００４７】
アルミニウム系粉末の水性分散液を調製するに当たり、アルミニウム系粉末を多孔質樹脂基体及び層状多孔質樹脂の表面に付着させるための結着剤が配合される。結着剤としては、ポリビニルアルコール、ポリ（メタ）アクリル樹脂、水溶性セルロース等の水溶性高分子が使用可能である。数％程度の濃度で結着剤を含む水性分散媒にアルミニウム系粉末を添加混合してスラリー状の分散液を調製する。必要に応じて分散剤を配合することによって、アルミニウム系粉末粒子の沈降を抑制して粒子の分散状態を安定化することができるので、安定性が高い分散液が得られる。さらに、界面活性剤は、水との接触によってアルミニウム系粉末表面の酸化腐食が進行するのを抑制するのに有効であり、粉末粒子表面に吸着して層を形成し、化学安定性を高めて腐食を抑制すると共に、アルミニウム系粉末の分散性及び分散液の粘度安定性を高める。また、アルミニウム系多孔質体の骨格を形成する加熱の際に粉末の焼結促進に寄与する成分や、撹拌時に生じる泡を抑制する消泡剤等を添加しても良い。
【００４８】
アルミニウム系粉末の粒子は、表面に酸化被膜を有する。液相線温度以上に加熱した場合、内部のアルミニウム（又はアルミニウム合金）が溶融（液相化）し、熱膨張して次第に酸化被膜を破裂させる。被膜を破って濡れ広がった溶融アルミニウム（又はアルミニウム合金）によって粉末粒子同士が結合する。しかし、加熱温度が液相線温度未満である場合、酸化被膜が維持されると、拡散接合は進行し得ず、粉末粒子同士は結合しない。アルミニウム系粉末粒子を結合させる上で、酸化皮膜に対する溶融アルミニウムの濡れ性を向上させるような成分や酸化被膜の形成を抑制可能な成分は有用である。この点に関して、アルミニウム系粉末の粒子表面と反応する官能基を有する界面活性剤は有用であり、分散液に配合すると好ましい。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などの界面活性剤が有用であり、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などが挙げられる。特に、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、エポキシ化合物又はアクリル化合物とリン酸とがエステル化したリン酸エステルは、高温での反応性の点において好ましく、炭素数が１０〜１８程度の脂肪族リン酸モノエステルがより好ましい。リン酸エステルは、アルミニウム系粉末の表面を保護して酸化を抑制する作用がある。界面活性剤の添加量は、結着剤を含む分散媒１００質量部に対して０．１〜１０．０質量部となるように設定すると、アルミニウム系粉末粒子の腐食防止の点で好ましく、より好ましくは０．５〜５．０質量部とするとよい。
【００４９】
脂肪族リン酸モノエステルとしては、例えば、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及びブトキシエトキシエチルアシッドホスフェート等の化合物が挙げられる。このような化合物のいずれか１種を単独で用いてもよく、２種以上を混合して用いてもよい。又、これらの重合体を含んでも良い。
【００５０】
アルミニウム系粉末の酸化被膜は、分散液を酸性に調整すると、エッチング効果によって薄くすることができる。リン酸、フッ化物等を使用して酸性化すると、エッチング効果が高いが、酸化被膜のエッチングによって水素が発生する場合があり、これが気泡として粉末粒子に存在すると、アルミニウム系粉末が多孔質樹脂の表面に付着するのを阻害する。このような点を考慮して、ｐＨに留意してアルミニウム系粉末の分散液を調製し、必要に応じて、アルミニウムの腐食抑制剤を使用すると良い。
【００５１】
（粘度の調整による付着量の調節）
多孔質樹脂基体及び層状多孔質樹脂に付着させるアルミニウム系粉末の量は、用いるアルミニウム系粉末分散液の粘度の調整によって調節することができる。つまり、分散液の粘度が高いと、多孔質樹脂基体及び層状多孔質樹脂の表面に付着するアルミニウム系粉末の量が増加し、粘度が低いと、付着するアルミニウム系粉末の量は低下する。付着量が過剰であると、後続の加熱時に型くずれが生じ易いので、多孔質樹脂基体の表面に付着するアルミニウム系粉末の厚さが５００μｍ程度以下であるような付着量に調整すれば、型くずれが抑制されて、好適な太さの骨格を有するアルミニウム系多孔質体が得られる。アルミニウム系多孔質体の骨格が細いと強度が不足し、骨格の太さとしては５０〜５００μｍ程度であるのが好ましいので、多孔質樹脂への粉末の付着量としては、１００〜１０００μｍ程度の厚さが好適である。この観点から、分散液の粘度は、２５℃において２０Ｐａ・ｓ程度以上且つ１０００Ｐａ・ｓ程度以下（５０ｒｐｍでの値）であることか好ましく、５０Ｐａ・ｓ程度以上且つ５００Ｐａ・ｓ程度以下であることがより好ましい。尚、粘度測定は、粘度計を用いて測定することができ、例えば、東機産業株式会社製の粘度計（商品名：ＴＶＢ１０形）を用いて、粘性トルクによる２枚のスリット円盤のねじれ角を検出し、この値を粘度に換算することができる。
【００５２】
上述のように調製したスラリー状のアルミニウム系粉末分散液を多孔質樹脂に含浸させ、全体に分散液が浸透した多孔質樹脂基体から余剰のスラリーを取り除いて乾燥することによって、アルミニウム系粉末が表面に付着した多孔質樹脂基体が得られる。分散液に浸漬した多孔質樹脂基体を、必要に応じて、上下逆転させる、又は、軽く圧縮すると、全体への浸透が促進される。又、分散液から引き上げた多孔質樹脂基体の細孔中に残留する余分な分散液は、絞りロール等を用いた圧搾により排出できる。絞りロールのロール間隔によって調整される圧搾程度によって、多孔質樹脂基体の表面に付着するアルミニウム系粉末の量を調整することが可能であり、一定の圧搾工程を実施することで、付着量のバラツキを抑制することも可能である。層状多孔質樹脂、及び、多孔質樹脂基体と層状多孔質樹脂とを接着したものについても同様である。多孔質樹脂基体及び層状多孔質樹脂の各々について、異なる粘度の分散液を用いても良いが、同一の分散液を使用すれば、作業が簡便であり効率的である。
【００５３】
アルミニウム系粉末分散液を塗布した多孔質樹脂基体及び層状多孔質樹脂の乾燥は、加熱を伴っても非加熱であってもよい。加熱乾燥を行う場合は、多孔質樹脂が変形しない温度で乾燥することが好ましい。乾燥の後に、多孔質樹脂及び層状多孔質樹脂の熱分解のための加熱を施すので、乾燥と熱分解とを連続して行うように加熱温度を設定しても良い。但し、気化した分散媒が加熱装置に不具合を生じる場合は、気化物を速やかに排出可能な加熱装置を使用する。乾燥によって、多孔質樹脂基体及び層状多孔質樹脂の表面に、アルミニウム系多孔質体の骨格及び多孔質層状体の骨格を生成する元となる粉末結着体が各々形成される。層状多孔質樹脂に含まれる余剰のアルミニウム系粉末分散液が乾燥すると、層状多孔質樹脂の細孔中にアルミニウム系粉末が堆積して、加熱後に形成される骨格の太さを増加させる。余剰分散液の量が増加すると、層状多孔質樹脂の下部の細孔に分散液が充満し、乾燥後の下部の細孔はアルミニウム系粉末の結着物で満たされる。従って、加熱後に形成されるアルミニウム系多孔質層状体の底部は、図２のように薄膜状になり、実質的に非透過性の平滑面になる。
【００５４】
前述した前駆体を準備する工程の第２の形態では、乾燥工程は、アルミニウム系粉末分散液が塗布された多孔質樹脂基体を、アルミニウム系粉末分散液が塗布された層状多孔質樹脂上に載せた状態で行う。これは、乾燥と熱分解とを連続して行えるように構成された形態であり、前述の第１、第２の形態の何れにおいても、乾燥と熱分解とを連続して行うことが可能である。又、アルミニウム系粉末分散液が塗布された多孔質樹脂基体とアルミニウム系粉末分散液が塗布された層状多孔質樹脂とが接触した状態で乾燥を行うと、アルミニウム系多孔質体骨格の元となる粉末結着体と多孔質層状体の元となる粉末結着体が接合されて一体化するので、加熱後に得られるアルミニウム系多孔質体骨格と多孔質層状体との連続性が高い。しかし、多孔質樹脂基体及び層状多孔質樹脂を各々乾燥した後に、層状多孔質樹脂上に多孔質樹脂基体を載せて加熱工程に投入するように第２の形態を変更しても良い。或いは、多孔質樹脂基体及び層状多孔質樹脂の一方を先に乾燥し、他方を乾燥する前に多孔質樹脂基体を層状多孔質樹脂上に載せて加熱工程に投入しても良い。
【００５５】
（多孔質樹脂の熱分解、アルミニウム系多孔質体の骨格形成及び層状体の一体化）
上述のようにして用意される前駆体、つまり、アルミニウム系粉末が表面に付着した多孔質樹脂基体及び層状多孔質樹脂は、加熱が施され（加熱工程）、多孔質樹脂基体及び層状多孔質樹脂を熱分解によって焼失させ、更に、アルミニウム系粉末の融着を進行させる。アルミニウム系多孔質体及び多孔質層状体の元となる粉末結着体が互いに接触又は一体化した状態で加熱溶融されるので、生成されるアルミニウム系多孔質体と多孔質層状体とが良好に金属結合によって接合される。つまり、アルミニウム系多孔質体と多孔質層状体とが一体形成される。
【００５６】
多孔質樹脂は、概して４００〜５５０℃程度において焼失可能であり、粘着剤や結着剤のような有機成分も、この加熱によって同様に焼失可能である。使用した多孔質樹脂の組成によって、焼失させる加熱温度を適宜設定すれば良く、ポリウレタンフォームの場合は４５０〜５５０℃程度が好適である。多孔質樹脂の熱分解温度は、アルミニウムの溶融温度よりかなり低いので、多孔質樹脂が分解焼失する加熱温度では、アルミニウム系粉末の粒子は互いに結合しておらず、強度のある骨格は形成されていない。従って、加熱工程においては、アルミニウム系多孔質体の骨格に強度を付与するために加熱温度を更に上昇させて粉末粒子を溶融し、融着によって粉末粒子同士を結合させる。多孔質樹脂を加熱分解させるための温度を特に設定せずに、アルミニウム系粉末を融着させる温度まで温度を上昇させても、その間に多孔質樹脂の熱分解を進行させることが可能である。
【００５７】
アルミニウムの融点（６６０．４℃）又はアルミニウム合金の液相線温度以上での加熱によって、アルミニウム系粉末粒子は互いに融着（つまり、溶融一体化）する。従って、この後に冷却してアルミニウム系溶融物を固化する（冷却工程）ことによって、粒子同士は強固に結合し、融着による結合形成は完成する。粒子同士の結合と共に、アルミニウム系多孔質体の骨格と多孔質層状体の骨格との結合も固定される。高融点の酸化被膜（アルミナ）は、溶融アルミニウム又はアルミニウム合金に包まれ、結合した粒子が形成する骨格の内部で芯として機能する。加熱温度は、融点又は液相線温度より１００℃以上超えないことが好ましい。
【００５８】
尚、アルミニウム系粉末の酸化を防止するために、加熱工程は、全て、酸素量が少ない非酸化性雰囲気中で行うのが適切である。具体的には、窒素ガスやアルゴンガスなどのような不活性ガス雰囲気中、水素ガス又は水素混合ガスなどの還元性ガス雰囲気中、或いは、１０-3Ｐａ程度以下の減圧（真空）下の何れかにおいて行うとよい。酸化被膜の欠損を利用してアルミニウム系粉末粒子の焼結を進行させるには、酸化を防止することが重要である。
【００５９】
アルミニウム系多孔質体と多孔質層状体との一体化は、加熱によるアルミニウム系粉末粒子の溶融時に起こるので、厳密には、多孔質樹脂の熱分解を行う間については層状多孔質樹脂と多孔質樹脂基体とが接触状態にある必要はない。しかし、多孔質樹脂や結着剤が焼失した後のアルミニウム系粉末粒子による骨格形成体は、粒子間の付着力が不十分で破損し易いので、多孔質樹脂及び層状多孔質樹脂の熱分解及び粉末の溶融一体化を続けて行うように前駆体を加熱することが、現実的な方法である。
【００６０】
アルミニウム合金において、液相線温度未満であって固相線温度以上である温度領域は、温度に応じて液相が形成されるので、酸化被膜による阻害がなければ、原子拡散による焼結や液相を通じた結合が進行可能である。つまり、６００℃程度以上且つ６６０．４℃未満の温度範囲、特に、液相線温度との差が２０℃以下となる範囲は、酸化被膜に欠損があるアルミニウム合金粉末粒子同士の結合が可能な温度となる。アルミニウム合金粉末の加熱温度を液相線温度に近づけると、生じる液相量は多くなるので、酸化被膜が薄く破裂し易ければ、液相線温度以上での加熱の場合と同様に、融着によって粒子同士及び粒子と層状体が結合し得る。真空での加熱は、焼結を進行し易くする上で有効であり、１０−３Ｐａ以上の真空度の適用は好ましい。アルミニウム系粉末表面に結合する界面活性剤は、表面の酸化進行を抑制する。
【００６１】
アルミニウム系粉末の溶融により、粉末粒子が一体化してアルミニウム系多孔質体の骨格及び多孔質層状体の骨格が生成され、同時に、これらの骨格同士が互いに接続されるので、これを冷却して溶融物を固化する（冷却工程）。つまり、融点（又は液相線温度）よりも低い温度、一般的には室温（１〜３０℃程度）まで冷却する。これにより、加熱中に熱膨張したアルミニウム（又はアルミニウム合金）は、冷却により収縮し、多孔質樹脂の三次元網目構造に沿った形状を維持したまま骨格形状が固定化される。そして、平坦な多孔質層状体とアルミニウム系多孔質体とが一体形成され、アルミニウム系多孔質体の外周に沿って多孔質層状体が一体形成されたアルミニウム系多孔質部材が得られる。多孔質層状体の骨格は、金属結合によってアルミニウム系多孔質体の骨格と連続する。骨格の内部には、多孔質樹脂に起因する空隙が存在し得る。金属組織構造の形成は冷却速度による影響を受けるので、材料強度等の物性を考慮して冷却速度を適宜設定するとよい。
【００６２】
このようにして、アルミニウム系多孔質体と多孔質層状体とが一体形成されたアルミニウム系多孔質部材が製造される。アルミニウム系多孔質体より緻密な多孔質層状体の気孔率は、アルミニウム系多孔質体より小さく、２０〜９５％程度になる。アルミニウム系多孔質体及び多孔質層状体の骨格は、同一のアルミニウム系粉末の結着体から生成されるので、原料であるアルミニウム系粉末と同じ組成を有する。アルミニウム系多孔質体の骨格は、多孔質樹脂の熱分解により生じる空隙を含み得る。多孔質層状体の骨格も樹脂由来の空隙を含み得る。余剰のアルミニウム系粉末分散液から形成される薄膜においては、樹脂由来の空隙は少ないので、かさ密度は多孔質層状体の骨格より高く、概して真密度の９０〜９９％程度になり、非透過性に近づく。
【００６３】
多孔質層状体は、有機バインダーなどを介した接着ではなく、アルミニウム系多孔質体との一体形成によって設けられるので、ろう付け接合の際に接合を阻害する成分（炭素、炭化物、酸化物などの加熱残渣を生じる成分）が少ないという点で好ましい。又、多孔質層状体は緻密であるので、その外周面は平坦であり、平滑面に類似した取り扱いが可能である点において多穴板に類似する。従って、ろう付け接合において、被接合面と密接させることが容易である。この利点は、余剰の粉末分散液から薄膜が多孔質層状体の下部に形成される場合に、更に顕著である。製造後のアルミニウム系多孔質部材について、形状又は寸法を変更する場合、その切断加工は、一般的に材料の切断に利用される技術から適宜選択して適用すれば良い。例えば、放電加工、レーザー加工、ワイヤーソー、丸刃などの切断技術を利用して、所望の形状、寸法に加工可能である。加工の精密さにおいては放電加工が優れている。
【００６４】
（アルミニウム系多孔質部材を用いたろう付け接合）
緻密な多孔質層状体が一体化されたアルミニウム系多孔質部材は、板材や管材等の被接合面と多孔質層状体との間にろう付け用組成物を存在させて相互に密接するように組み付けられた状態でろう付け温度に加熱することによって、被接合面に接合される。多孔質層状体は、外周面付近の骨格間にペースト等を保持可能な程度に緻密であるので、多孔質層状体へのろう付け用組成物の塗布作業は容易である。ろう付け温度は、ろう材の組成における液相線温度以上、好ましくは液相線温度との差が１０℃程度以内の温度に設定すると良い。ろう付け温度での加熱時間は、必要最小限にすることが望ましく、具体的には、０．５分〜１０分程度が好ましい。ろう付け温度での加熱が終了後、速やかに冷却を行って、過剰な加熱によるエロージョンを防止することにより、被接合面に好適にろう付け接合されたアルミニウム系多孔質部材が得られる。
【００６５】
アルミニウム系多孔質部材の構成は、多孔質体の保護性及び取り扱い容易性の点で有利であるので、接合用として使用しない用途においても利用可能である。上記の有利性は、多孔質層状体の代わりに、アルミニウムと接合可能な他の金属製シート又は非金属製シートを使用しても得られるが、同じ組成で構成することにより、熱伝導性の局所的変化が回避される。
【実施例】
【００６６】
以下に実施例を掲げて本発明を更に具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
【００６７】
＜実施例１＞
三次元網目状構造を有する発泡樹脂製の基体（多孔質樹脂基体）として、縦２５ｍｍ、横７０ｍｍ、厚さ２０ｍｍのポリウレタンフォーム（商品名：エバーライトＳＦ、（株）ブリジストン社製）を用意した。この発泡樹脂の気孔率（全体の体積に対する連通孔の体積の割合）は９５％であり、連通孔の大きさは円相当径で３０００μｍであった。更に、多孔質層状体用の樹脂基体として、縦２５ｍｍ、横７０ｍｍ、厚さ１ｍｍ程度のポリウレタンフォーム（連通孔の大きさ：円相当径で約５００μｍ）を用意した。この一側の外周面に樹脂用の接着剤を塗布して、上述の多孔質樹脂基体の一面（縦２５ｍｍ×横７０ｍｍの面）を接触させて接着剤を硬化さることにより、２種類のポリウレタンフォームを接着した。
【００６８】
次いで、アルミニウム粉末分散液（スラリー）を調製するために、結着材としてポリビニルアルコール（ＰＶＡ、商品名：ゴーセノールＧＨ−２３、日本合成化学社製）をイオン交換水に溶解して、濃度１質量％のＰＶＡ水溶液を調製した。この水溶液と、粒径が１０μｍ以下であるアルミニウム粉末（商品名：２５Ｅ、エカ・グラニュラー社製）とを３：５の質量比で混合して、アルミニウム粉末分散液を調合した。
【００６９】
調製したアルミニウム粉末分散液中に、上述で接着したポリウレタンフォームを浸漬した後に取り出して、一対の絞りロールを備えた装置を用いてポリウレタンフォームを絞り、余分なアルミニウム粉末分散液を除去した。この際、ポリウレタンフォームの体積１Ｌに対するアルミニウム粉末の付着量が４４．０〜１００．０ｇ／Ｌの範囲になるように、絞り度合いによって分散液の塗布量を調整した。アルミニウム粉末が付着したポリウレタンフォームを、８０℃にて１２０分乾燥して、アルミニウム多孔質部材の前駆体を得た。
【００７０】
乾燥後の前駆体を炉内に配置し、圧力が１０-3Ｐａの減圧雰囲気（真空雰囲気）中で、加熱温度を６６５℃（使用したアルミニウム粉末の融点：６６０．４℃）まで 上昇させて、６６５℃で２１０分間加熱した。この後、真空雰囲気を保って冷却した。加熱皿を炉から取り出して確認したところ、ポリウレタンフォームは焼失し、アルミニウム多孔質体の骨格が形成されると共に、アルミニウム製の多孔質層状体が形成され、多孔質層状体の骨格とアルミニウム多孔質体の骨格は、連続する一体物であった。このようにして得られたアルミニウム多孔質部材におけるアルミニウム多孔質体の気孔率は９５％であり、多孔質層状体の厚さは約１ｍｍであった。多孔質層状体は、骨格間が狭い緻密な構造であり、下側外周面（アルミニウム多孔質体と反対側の面）における骨格の先端は平面状に揃っていた。
【００７１】
＜実施例２＞
実施例１と同様のウレタンフォーム及びアルミニウム粉末分散液を使用して、以下の作業を行った。
【００７２】
アルミニウム粉末分散液中に、２種類のウレタンフォームを各々浸漬した後に取り出して、多孔質樹脂基体であるウレタンフォームについて、絞りロールを備えた装置を用いて実施例1と同様の絞り度合いで絞り作業を行い、アルミニウム粉末分散液が塗布された多孔質樹脂基体を得た。多孔質層状体用のウレタンフォームについては、余分なアルミニウム粉末分散液を発泡樹脂中に残したまま加熱皿に載せ、この上に、アルミニウム粉末が付着した多孔質樹脂基体を載せて、８０℃にて１２０分乾燥し、アルミニウム多孔質部材の前駆体を得た。
【００７３】
乾燥後の前駆体を炉内に配置し、実施例１と同じ条件で加熱及び冷却を行った。冷却後に炉から過熱皿を取り出して確認したところ、実施例１と同様に、ウレタンフォームは焼失し、アルミニウム多孔質体の骨格が形成されると共に、アルミニウム製の多孔質層状体が形成され、多孔質層状体の骨格とアルミニウム多孔質体の骨格は、連続する一体物であった。形成された多孔質層状体の下部において、実質的に連続した薄膜が形成されて骨格間が閉塞され、底面は平滑面であった。
【００７４】
＜ろう付け＞
厚さが０．８ｍｍのアルミニウム板（ＪＩＳ−Ａ１０５０）を用意し、これを３０ｍｍ×１００ｍｍの寸法に切断して、以下のろう付けにおいて被接合材として使用した。
実施例１，２の各々で得られたアルミニウム多孔質部材の多孔質層状体の外周面を、東洋アルミニウム株式会社製のアルミニウムペーストろう材（トーヤルハイパーブレイズ（登録商標）、製品名：ＡＦ５２４Ｆ）に接触させて、１００μｍ程度の厚さにろう材を付着させ、大気中で８０℃にて１０分間程度乾燥した。このようにろう材を付着させた多孔質層状体を、被接合材として用意したアルミニウム板に密に接触させた。これをろう付け炉に投入し、窒素雰囲気中（酸素濃度：５０ｐｐｍ以下）にて加熱した。この時、炉内の温度は、室温から５９０℃まで１０℃／ｍｉｎで上昇し、その後、５９０℃にて５分間温度を保持した。この後、速やかに炉内を冷却し、室温に戻った炉内からアルミニウム多孔質部材及び被接合材を回収した。この結果、何れの実施例についても、被接合材がろう付けされたアルミニウム多孔質部材が得られた。アルミニウム多孔質部材と被接合材であるアルミニウム板との接合は、何れの実施例においても強固な状態であった。
【産業上の利用可能性】
【００７５】
簡便な作業によってアルミニウム系多孔質体の良好なろう付け接合を行うことが可能であり、煩雑な組み付け及びろう付け作業を簡素化できるので、熱交換器の放熱フィン等の構成要素として組み込まれるアルミニウム系多孔質体として有用である。熱伝導性を活かした用途に適用されるアルミニウム系多孔質体を、接合及び取り扱いが容易な製品として提供できるので、汎用性の高い製品として提供可能である。
【符号の説明】
【００７６】
１，１’  アルミニウム系多孔質部材
２  アルミニウム系多孔質体
３  多孔質層状体
４  薄膜
【図１】
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【図２】
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