(57)【要約】【課題】エロージョンを防止しつつ、簡便な作業でアルミニウム多孔質体のろう付け接合が可能なアルミニウム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、三次元網目状構造を有し、アルミニウム又はアルミニウム合金で形成された骨格によって構成されるアルミニウム系多孔質体と、ろう付け用組成物とを有する。ろう付け用組成物は、ろう材粉末、フラックス、及び、有機バインダを含有し、ろう材粉末は、ケイ素又はケイ素合金で構成される。ろう付け用組成物は、アルミニウム系多孔質体を構成する骨格の少なくとも一部の先端に小塊状に付設される。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
三次元網目状構造を有し、アルミニウム又はアルミニウム合金で形成された骨格によって構成されるアルミニウム系多孔質体と、
ろう材粉末、フラックス、及び、有機バインダを含有するろう付け用組成物と
を有し、前記ろう付け用組成物は、前記アルミニウム系多孔質体を構成する骨格の少なくとも一部の先端に小塊状に付設され、前記ろう材粉末は、ケイ素又はケイ素合金で構成される、アルミニウム系多孔質部材。
【請求項２】
前記ろう材粉末は、ケイ素の含有量が９５質量％以上である請求項１に記載のアルミニウム系多孔質部材。
【請求項３】
前記ろう材粉末は、平均粒径が３４μｍ以下である請求項１又は２に記載のアルミニウム系多孔質部材。
【請求項４】
前記ろう付け用組成物は、更に、アルミニウム粉末を含有する請求項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】
フラックス、ケイ素粉末、アルミニウム粉末及び有機バインダからなるろう付け用組成物が、三次元構造を有するアルミニウム系多孔質体を構成する骨格の先端の少なくとも一部に固着されたアルミニウム系多孔質部材。
【請求項６】
前記有機バインダは、アクリル樹脂を含む請求項１〜５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７】
アルミニウム多孔質体を構成する骨格の先端の位置のバラつきが表面から３００μｍ以下の範囲内である請求項１〜６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８】
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１〜７の何れか一項に記載のアルミニウム系多孔質部材。
【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骨格によって構成された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】
アルミニウム又はアルミニウム合金を接合するためのろう付け用組成物は、ろう材である金属粉末、バインダ、溶媒及びろう付け用フラックスを配合した混合物である。このような組成物をろう付け部分に塗布した後、接合するアルミニウム系部材を組み付けて、加熱下でろう付け作業が行われる。このようなアルミニウム系部材のろう付け用組成物として、下記の特許文献１〜４が挙げられる。
【０００４】
特許文献１においては、ろう材組成物層が、アルミニウム合金押出管の外表面に塗布された熱交換器用押出チューブが記載され、ろう材組成物は、ろう材粉末とフラックスとバインダとを含有している。
【０００５】
特許文献２においては、ろう付用合金粉末、弗化物系フラックス、バインダー（アルキッド樹脂、ブチルゴム、石油樹脂及びこれらの混合物から選択される）、及び、有機溶媒からなるアルミニウムろう付用ペースト状組成物が記載されている。
【０００６】
さらに、特許文献３では、ろう付用合金粉末としてアルミニウム含有粉末を用いたアルミニウムろう付用ペースト状組成物が記載され、アルミニウム含有粉末の粒子径を管理することによって、塗膜厚みの寸法精度を改善し、エロージョンの発生を抑制することを提案している。
【０００７】
一方、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、流体との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。このような状況において、近年、本発明者等は、熱伝導を促進する部材への適用によって高い熱交換効率を期待できる構造材として、アルミニウム系多孔質体を開発し、下記特許文献４において提案している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００７―５１７８７号公報
【特許文献２】特開２００１―２２５１８５号公報
【特許文献３】特開２００７―２７５８９８号公報
【特許文献４】国際公開パンフレットＷＯ２０１５／０４６６２３
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
上記特許文献１〜３に記載されるろう付組成物を用いて、フィン（例えば、コルゲートフィン）、多穴扁平管、ヘッダー等から構成される多段の熱交換器を作製する場合、多穴扁平管にろう材組成物を塗布し、組み付け及び熱処理を行って、多数の接合がろう付けによって形成される。
【００１０】
塗布及び組立における煩雑さや塗膜の密着性の観点から、特許文献１においては、多穴扁平管（押出チューブ）上に予めろう付組成物を形成させており、これにより熱交換器の組み立て工程が非常に簡便で短時間で行うことが可能となる。
【００１１】
一方、熱交換器のような製品において、熱交換用流路を形成するチューブ材、及び、放熱を行うフィン材には、ろう付けを行う接合部分が多数あり、このような接合形成が密な部分では、過度なケイ素の拡散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、これには、ろう材成分（ケイ素）の拡散による浸食、及び、ろう材の流動による浸食が含まれる。このようなエロージョンの抑制には、高度な雰囲気制御、温度管理が求められる。
【００１２】
近年開発されたアルミニウム多孔質体についても、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ことが期待される。しかし、アルミニウム多孔質体は、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。また、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。
【００１３】
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】
【００１４】
本発明者らは、ろう付け組成物を構成する各成分及びその材料形態について様々に検討した結果、エロージョンを抑制可能な接合形態を特定し、接合用のろう付け機能をアルミニウム系多孔質体に付与する一体構成に至った。
【００１５】
本発明の一態様によれば、アルミニウム系多孔質部材は、三次元網目状構造を有し、アルミニウム又はアルミニウム合金で形成された骨格によって構成されるアルミニウム系多孔質体と、ろう材粉末、フラックス、及び、有機バインダを含有するろう付け用組成物とを有し、前記ろう付け用組成物は、前記アルミニウム系多孔質体を構成する骨格の少なくとも一部の先端に小塊状に付設され、前記ろう材粉末は、ケイ素又はケイ素合金で構成される。
【００１６】
上記ろう材粉末は、ケイ素の含有量が９５質量％以上であると良く、平均粒径が３４μｍ以下であると、エロージョンを抑制しつつ好適にろう付け接合を行える。前記ろう付け用組成物は、更に、アルミニウム粉末を含有すると、ケイ素の反応活性を適正に調整することができる。
【００１７】
また、本発明の他の態様によれば、アルミニウム系多孔質部材は、フラックス、ケイ素粉末、アルミニウム粉末及び有機バインダからなるろう付け用組成物が、三次元構造を有するアルミニウム系多孔質体を構成する骨格の先端の少なくとも一部に固着される。
【００１８】
上記有機バインダは、アクリル樹脂を含むと良く、アルミニウム多孔質体を構成する骨格の先端の位置のバラつきが表面から３００μｍ以下の範囲内であると、ろう付け用組成物の付設に有利である。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。
【００１９】
また、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、三次元網目状構造を有し、アルミニウム又はアルミニウム合金で形成された骨格によって構成されるアルミニウム系多孔質体を用意し、ケイ素又はケイ素合金で構成されるろう材粉末、フラックス、及び、有機バインダを含有するろう付け用組成物を、前記アルミニウム系多孔質体を構成する骨格の先端の少なくとも一部に小塊状に付設する。
【００２０】
前記ろう材粉末、前記フラックス、前記有機バインダ及び溶媒を含有する塗布用ろう材組成物を調製し、前記塗布用ろう材組成物を前記アルミニウム系多孔質体の骨格の先端に塗布し、前記塗布用ろう材組成物を乾燥して溶媒を除去し、焼き付けることによって、前記ろう付け用組成物は骨格の先端に良好に付設される。前記ろう付け用組成物を骨格の先端に付設する前に、アルミニウム多孔質体の骨格の先端位置の表面からのバラつきを３００μｍ以下に減少させる矯正を行うと良い。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、被接合材（アルミニウム板やアルミニウム製多穴扁平管）の接合点となる、アルミニウム多孔質体の骨格先端にのみろう材が配されるので、適量のろう材が使用されて過剰なケイ素の作用を回避でき、寸法変化や多孔質体の骨格先端の消失又は融解等のような、エロージョンに起因する不具合が生じるのを防ぐことができる。ろう付け時の組み立て工程が簡便になって、作業の負担を削減できると共に、骨格先端のろう付け用組成物が保護の役割をして、多孔質体の取扱中の破損が低減し、製造コストの削減にも寄与する。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】アルミニウム系多孔質体の一例を示す撮影画像。
【図２】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撮影画像。
【図３】アルミニウム多孔質体の骨格先端のバラツキを評価するためのグラフである。
【図４】矯正前後のアルミニウム多孔質体の表面における骨格先端を検出した画像であり、（ａ）は押圧矯正処理前、（ｂ）は押圧矯正処理後を示す。
【図５】実施例の試料Ａ１におけるアルミニウム多孔質体と被接合材との接合部分の撮影画像（ａ）、及び、撮影画像（ａ）における接合部分の一部拡大画像（ｂ）である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
ペースト状のろう付け材は、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、ろう付け材の塗布工程及び複数の部材の組み付け工程の繰り返しにおける煩雑さ及び手間暇が、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。
【００２４】
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（前記特許文献４参照）に関して、熱交換器への適用など、様々な用途について検討している。しかし、アルミニウム系多孔質体のろう付けは、従来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。また、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。
【００２５】
アルミニウム系多孔質体のろう付けを、様々なろう付け材を用いて試行し、ろう材金属の組成や、ろう付け材の形態と接合性／エロージョンとの関係について検討した。その結果、被接合材との接点となるアルミニウム多孔質体の骨格先端にのみ適正量のろう付け材を配して、良好なろう付け接合の形成とエロージョンの抑制とを可能にする技術的手法を見出した。本発明におけるアルミニウム系多孔質部材は、アルミニウム系多孔質体の被接合部分における骨格先端に、小塊状に付設されるろう付け用組成物を有する。つまり、マッチの頭薬のように、少量のろう付け用組成物が骨格先端に固定される。ろう付け用組成物は、ろう材粉末、有機バインダ及びフラックスを含有し、骨格先端に固着するために、溶媒を用いてペースト状の塗布用組成物に調製される。塗布用組成物は、骨格先端に塗布され、乾燥及び焼き付けによって固化し、ろう付け用組成物として骨格先端に固定される。このようにして得られるアルミニウム系多孔質部材を、骨格先端のろう付け用組成物が被接合面と接触するように被接合部材に組み付け、この状態でろう付け温度に加熱することにより、有機バインダは分解及び焼失し、ろう材粉末は溶融して、フラックスによって酸化物層が除去された被接合面に溶融したろう材が作用して、骨格先端と被接合面とが接合される。
【００２６】
本発明において注目に値する事項として、ろう付け用組成物に使用されるろう材粉末が、従来のろう付けに関する知識とは異なる知見に基づいて構成される点がある。従来は、エロージョンを防止するために、ケイ素とアルミニウムの反応活性を制御し得るように、ケイ素濃度が低いアルミニウム合金組成のろう材粉末を用いてろう付け用組成物を構成する。しかし、これとは異なり、本発明におけるろう材粉末は、ケイ素粉末、又は、ケイ素濃度が高いケイ素合金粉末がを好適に使用される。骨格先端におけるろう材粉末のケイ素濃度が低いと、ろう材粉末と被接合面との反応自体が進行し難いため、ケイ素濃度が高いろう材粉末が使用される。但し、ケイ素は、エロージョンを生じ易い高い活性を本質的に有するので、被接合面の単位面積当たりに作用するケイ素量が適切に制限されるように使用して、エロージョンは抑制される。以下に、ろう付け用組成物について説明する。
【００２７】
＜ろう付け用組成物、及び、塗布用ろう材組成物＞
ろう付け用組成物は、アルミニウム系多孔質体を構成する骨格の先端に固着されて本発明のアルミニウム系多孔質部材を構成し、ろう付け用組成物は、ろう材粉末、フラックス及び有機バインダを含有する。ろう付け用組成物を骨格先端に固着するために、塗布用ろう材組成物が用いられる。塗布用ろう材組成物は、ろう付け用組成物の構成成分を有機溶媒と共に均一に混合して、ペースト状の混合物に調製することによって得られる。塗布用ろう材組成物を骨格の先端に塗布し、乾燥して溶媒を除去し、焼き付けによって有機バインダを固化することによって、小塊状のろう付け用組成物が骨格先端に固着される。焼き付けは、概して１００〜２００℃程度の加熱によって実施可能であり、この加熱の際に溶媒を除去できる。ペースト状の塗布用ろう材組成物は、良好な分散性及び塗布性を備え、必要量のろう付け用組成物を任意の位置に固定化するのに適している。従って、任意の位置にろう材粉末を配置でき、アルミニウム多孔質体の骨格とろう材粉末との密着性を付与することができる。ろう付け用組成物は、アルミニウム系多孔質体のろう付け接合する部分にあればよいので、塗布用ろう材組成物は、アルミニウム系多孔質体を構成する骨格の少なくとも一部の先端、つまり、ろう付け接合される部分の先端に塗布すれば良い。尚、アルミニウム系部材のろう付け接合は、有機物を分解焼失し得る高温での加熱を伴うので、有機バインダは、ろう付けのための昇温過程で焼失し、ろう付け温度においてろう材粉末が溶融して被接合面と作用する。溶融ろう材の組成が、被接合面においてＡｌ−Ｓｉ共晶組成に変化し、被接合材とアルミニウム系多孔質体とが接合される。
【００２８】
＜ろう材粉末の組成及び粒子径＞
骨格先端に固定される小塊状の組成物中のろう材粉末が、被接合面に対して反応活性を示し得るように、高濃度のケイ素を含む組成のろう材粉末が使用される。具体的は、ろう材粉末は、金属ケイ素またはケイ素合金の粉末であって、ケイ素の含有量が９５質量％以上である組成を有することが好ましく、より好ましくはケイ素含有量が９８％以上である。このようなケイ素またはケイ素合金を用いることで、良好なろう付けが可能となり、ケイ素含有量が低いと、接合形成が困難になる。ケイ素合金粉末を使用する場合、ケイ素と合金化する成分はいかなるものであっても良い。具体的には、ケイ素−アルミニウム合金、ケイ素−亜鉛合金、ケイ素−アルミニウム−亜鉛合金、ケイ素−マグネシウム合金、ケイ素−アルミニウム−マグネシウム合金、ケイ素−銅合金、ケイ素−アルミニウム−銅合金、ケイ素−アルミニウム−亜鉛合金などの合金が例示できる。これらの合金の粉末から２種以上を組み合わせて用いてもよい。
【００２９】
ケイ素の本質的な活性の高さによるエロージョンの発生を防止するために、ろう付け用組成物としての反応活性が適切に制御されるように、塗布用ろう材組成物が設計される。ろう付け用組成物としての反応活性は、被接合面の単位面積当たりに作用するケイ素量（つまり、ケイ素分布及びケイ素濃度）によって制御されるので、ろう材粉末の粒子径及び配合割合（ろう材粉末が組成物を占める割合）、並びに、ろう付け用組成物の固着量によって調節可能である。特に、ろう材粉末の粒子径は、エロージョンの発生及びろう付け性に大きく影響する。従って、これらが適切な範囲で調製された塗布用ろう材組成物を使用して、適切な塗布量で塗布用ろう材組成物を骨格先端に塗布する。これにより、骨格先端に配されるろう付け用組成物は、適切に制御された活性で反応し得る。骨格と被接合面との接点付近にのみ、ろう材が配置されることで、過度なケイ素の拡散を防ぐことができる。
【００３０】
エロージョンの推進力が小さい組成のろう材であっても、生成する液相量が多いと、結果的に相間を移行するケイ素量が多くなることは、Ａｌ−Ｓｉ系状態図から容易に理解される。このようなことから、粒径が小さいろう材粉末、具体的には、平均粒径が３４μｍ程度以下のろう材粉末を使用するとよい。使用するろう材粉末の平均粒径が２μｍ以上且つ２５μｍ以下であると好ましく、より好ましくは、２μｍ以上且つ２０μｍ以下の平均粒径のものを使用する。これにより、エロージョンの抑制と接合形成とをバランス良く果たすことができる。粒子径の小さなろう材粉末を使うほど、エロージョンを抑制でき、ペースト状の塗布用ろう材組成物に調製した際の分散性が良好に維持できるが、２μｍ未満では、ろう材としての接合性の低下による接合不良を生じる可能性が高くなる。一方、粒子径の大きなろう材粉末を使用すると、接合性が向上し、粉末の取り扱いが容易になるが、５０μｍを超えるような粉末を用いると、エロージョンによって接合部におけるアルミニウム系骨格の融解又は消失が生じ易くなる。更に、ペーストにおける粒子の分離も生じ易くなり、均一な塗布が難しくなる。
尚、粉末の平均粒径は、メジアン径（Ｄ50）で表記する。メジアン径は、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、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に基づいて求めることができる。
【００３１】
ろう材粉末の使用量は、ろう付け用組成物（つまり、塗布用ろう材組成物の不揮発分）に含まれるケイ素の割合が３６〜８２質量％程度であると良く、４５〜７５質量％程度であると好ましい。配合割合としては、ケイ素、フラックス及び有機バインダの割合が、ケイ素：２０〜６０質量部、フラックス：１０〜２５質量部、有機バインダ：３〜１０質量部、になるように配合すると好ましい。ろう材粉末としてケイ素合金粉末を使用する場合は、ろう材粉末の合金組成に基づいて、上記のケイ素の割合から使用量を換算すればよい。有機バインダの焼失時に残存する炭素は、ろう付けの阻害要因となり得るが、上記の配合において、有機バインダからの残存炭素量は比較的少なく、良好なろう付けが可能である。
【００３２】
被接合材が肉厚な製品である場合や熱容量が大きな素材の場合、ろう付け時の高温を保持する時間が長くなる傾向にある。このようなエロージョンを生じ易くなる状況においては、ろう材粉末の一部をアルミニウム粉末に置換した混合粉末を使用して反応活性を緩和又は調整することが有効である。これは、温度制御が難しい系においてろう付け用組成物を使用する場合にも有効である。このような反応活性の調整において、アルミニウム粉末で置換する割合は、ろう材粉末の１０〜５０質量％程度であると好ましく、この範囲未満であると、反応活性の調整効果が顕現し難く、この範囲を超えると、ろう付け接合の不良を生じる畏れがある。アルミニウム粉末は、ケイ素粉末のように粒径を制限する必要はないが、組成物中の分散性等を考慮すると、平均粒径（メジアン径）が１５μｍ程度以下であると好ましく、より好ましくは１．０μｍ以上且つ１０μｍ以下であると良い。
【００３３】
＜フラックス＞
ろう付け用組成物に配合されるフラックスは、被接合面の酸化被膜を除去するために使用される。塩化物系やフッ化物系のフラックスが広く実用化されているが、本発明においては、洗浄工程を省略可能な非腐食性フラックスであることが好ましい。例えば、フルオロアルミン酸カリウム、フッ化カリウム、フッ化アルミニウム、フッ化リチウム、フッ化ナトリウム、フルオロアルミニウム酸カリウム−セシウム錯体、フルオロアルミン酸セシウム、フルオロ亜鉛酸カリウム、フルオロ亜鉛酸セシウムなどのフッ化物系化合物が挙げられる。これらのフラックスから少なくとも１種を選択して用いることができ、複数のフラックスを併用しても良い。市販のフラックスとしては、例えば、ソルベイ社製の「Nocolok Flux（フルオロアルミン酸カリウム）」、「Nocolok Cs Flux（セシウム系フラックス) 」などがある。また、ケイ素粉末とフラックスの混合物として市販されている、ソルベイ社製の「Nocolok Sil Flux（フルオロアルミン酸カリウムと金属ケイ素粉末との混合物）」を用いることもできる。フラックスは、耐食性を目的として亜鉛や銅などを含むものであっても良い。また、マグネシウムを含むアルミニウム材料を接合するには、Ｃｓ（セシウム）フラックスなど用いることで、ろう付け性を向上することも出来る。
【００３４】
フラックスの量は、ろう材粉末のケイ素１００質量部に対して、３０〜６０質量部となるような割合で使用すると、被接合面の酸化被膜を除去する上で好適である。従って、ケイ素粉末を使用する場合は、上記の割合に基づいてフラックスを配合し、ケイ素合金粉末を使用する場合は、その合金組成に基づいて上記割合から配合量を換算れば良い。
【００３５】
＜有機バインダ＞
有機バインダは、金属を接着可能であれば特に制限無く、如何なる有機バインダも使用可能である。分子量が大きいポリマーを選択することで、接着力を高められるが、加熱焼失後の炭素残渣が増加する傾向がある。配合するろう材粉末及びフラックスの質量、更に、ペースト調製時の粘度を考慮して、有機バインダを適宜選択して使用すると良い。塗膜の均一性、及び、アルミニウムとの密着性を有すると好適である。ろう付けを阻害する成分（炭素、炭化物、酸化物などの残渣を生じる成分）が少ないという観点においては、ろう付け時の熱分解による残渣が少ないものが良い。ろう付けは、５８０℃〜６２０℃で行われるので、５５０℃までに十分に有機成分が熱分解されることが好ましい。具体的には、５５０℃における重量減少が８０％以上であることが好ましく、より好ましくは９０％以上、更に好ましくは、９５％以上の重量減少であることが好適である。
【００３６】
上記の点について好適な有機バインダには、様々な重合物が含まれ、例えば、アクリル樹脂、メタクリル樹脂、ウレタン樹脂、グリオキザール樹脂、フェノール樹脂、ブタジエン樹脂ラテックス等が挙げられる。その中で、（メタ）アクリル酸重合物、（メタ）アクリル酸エステル重合物、（メタ）アクリル酸および（メタ）アクリル酸エステルの共重合物、ポリスチレン、スチレン−（メタ）アクリル酸エステル共重合物等の（メタ）アクリル樹脂を使用することが好ましい。これらの有機バインダのうち、負電荷の極性基を持つものが特に好ましい。アルミニウムの表面は、正電荷に帯電しているので、負電荷の極性基を持つバインダは、電気的に作用することで密着性を向上させることができる。
【００３７】
＜ペースト調製用添加剤＞
本発明においては、上述のろう材粉末、フラックス及び有機バインダを用いてペースト状の塗布用ろう材組成物を調製する際に、必要に応じて、粘度調整を目的とした増粘剤、ろう材粉末と有機バインダとの密着性をあげるための表面処理剤（例えばシランカップリング剤等）、液ダレを抑制するためのレベリング剤、ろう材粉末の分散剤などを配合してもよい。これらの添加剤は、ペースト状態において有効に作用するが、ろう付け時には、ろう材粉末の溶融や、ろう材とアルミニウムとの反応を抑制する可能性がある。従って、これらの添加量は、総量で、ろう付け用組成物に対して０．１質量％〜５質量％とすることが実使用上好適である。
【００３８】
＜有機溶媒＞
上記成分を混合してペースト状の塗布用ろう材組成物を調製する際に、有機溶媒が使用される。有機溶媒は、有機バインダを希釈して適正な粘度に調整可能なものであればよい。具体的には、アルコール類やケトン類などの極性溶媒、芳香族系炭化水素、脂肪族系炭化水素等を使用することができる。実用的な溶媒として、例えば、３−メトキシブチルアセテート、エチレングリコールモノブチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールモノブチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、ブチルアセテート、ｎ−プロピルアセテート、プロピレングリコールジアセテート、プロピレングリコールｎ−プロピルエーテル、ジプロピレングリコールｎ−プロピルエーテル等が挙げられる。
【００３９】
粘度を調整したペースト状の塗布用ろう材組成物は、アルミニウム多孔質体の骨格先端に塗布して、乾燥（溶媒除去）及び焼き付けを行うことによって、アルミニウム系多孔質体の骨格先端にろう付け用組成物の小塊が固定されたアルミニウム系多孔質部材が得られる。
【００４０】
本発明のアルミニウム系多孔質部材は、被接合面との接合点にろう材が固定された多孔質体であるので、煩雑な塗布及び組み付けの工程を大幅に簡略化することができる。ろう材組成物中に含まれる有機バインダは、骨格の先端でろう材粉末の骨格表面への密着性を付与すると共に、ろう付け時の加熱過程で容易に熱分解して、ろう付けに悪影響を与えない。従って、ろう付けする部位に適正量のろう材及びフラックスを供給出来るので、良好な接合を形成させることが出来る。価格面についても、製造コストが高くなる微粉末レベルより大きい粒子径のろう材粉末を用いるので、材料費を低く抑えることができ、工業的に好ましい。故に、本発明のアルミニウム系多孔質部材を従来のフィンに代えて使用して熱交換器の製造を実施すると、ろう材を塗布するための繁雑な作業を行わずに、短時間で作業を終了することができる。多穴管やヘッダー管等への組み付けも、従来に比べて容易になる。
【００４１】
以下に、アルミニウム系多孔質部材の調製及びそれを用いる接合について詳細に説明する。尚、アルミニウム系多孔質部材は、以下に記載する調製に従って、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が、本発明は、アルミニウム系多孔質体のろう付け接合を簡便に行えるように構成されたものであり、基本的に、アルミニウム系多孔質体については、市場から入手可能なものを適宜使用して良い。また、アルミニウム系多孔質部材の応用及び変形に関して、ろう材粉末の金属組成及びフラックスを、アルミニウム以外の金属へのろう付けに適したものに変更すると、アルミニウム系多孔質部材を各種金属部材への接合に応用することができる。更に、アルミニウム系多孔質部材の構成は、接合用として使用しない用途にもそのまま適用してよい。
【００４２】
（アルミニウム系多孔質体）
本発明において、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構成され、三次元に連通する気孔（連通孔）が形成された多孔質体であれば好適に使用できる。アルミニウム系多孔質体の形状は、ろう付け部分の形態に応じて適宜変更すれば良い。直方体形のアルミニウム系多孔質体は汎用性が高い。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、ろう付け用組成物の固着及び被接合面へのろう付け接合を実施することができる。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選択して使用すればよく、概して、気孔率が８０〜９８％程度、細孔径が３０〜４０００μｍ程度のアルミニウム多孔質体が利用できる。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、９２〜９８％程度の気孔率（多孔質体単位容積当たりの気孔（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。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。
【００４３】
（アルミニウム系多孔質体の製造方法）
アルミニウム系多孔質体の製造方法に特に制限はなく、製造方法の如何に関わらず、用途に適した性状のアルミニウム系多孔質体を使用すればよい。アルミニウム系多孔質体を手元で調製する場合には、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）を用いて調製することができる。具体的には、連通孔を有する多孔質樹脂（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し、溶融したアルミニウム（又はアルミニウム合金）が粒子表層部上を濡れ拡がって反応し、連通したアルミニウム（又はアルミニウム合金）が形成される。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て骨格を形成し、アルミニウム系多孔質体が得られる。
【００４４】
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良い。乾式法は、多孔質樹脂の表面に粘着性を付与してアルミニウム系粉末を付着させる方法であり、粘着剤溶液又は接着性を有する樹脂の溶液を多孔質樹脂表面に塗布し、乾燥して粘着性を付与する。これを、アルミニウム系粉末中で多孔質樹脂を揺動させる、或いは、アルミニウム系粉末を多孔質樹脂に吹き付けて、粉末を付着させる。粘着剤としては、例えば、アクリル系粘着剤、ゴム系粘着剤等が挙げられ、接着性樹脂としては、例えば、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、フラン樹脂などが挙げられるが、これらに限定されることなく、入手可能なものから適切なものを選択して使用して良い。粘着剤溶液及び接着性樹脂溶液を構成する溶媒としては、これらを溶解可能で揮発性が良い溶媒を使用すればよい。
【００４５】
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。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。また、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。
【００４６】
（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単味組成の場合よりも低下する。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。市販のアルミニウム系粉末製品から適宜選択して使用して良く、市販のアルミニウム粉末製品としては、例えば、エカグラニュラー株式会社製の２５Ｅ及び３５Ｃ（何れも製品名）、ミナルコ株式会社製の噴霧アルミニウム粉＃３００Ａ、＃５００Ａ、＃６００Ｆ（何れも製品名）などが挙げられる。
【００４７】
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も、メジアン径（Ｄ50）である。
【００４８】
（連通孔を有する多孔質樹脂（発泡樹脂））
多孔質樹脂（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。従って、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結する気孔（連通孔）が形成される三次元網目状構造の多孔質樹脂が用いられる。このような多孔質樹脂を基に、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、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（製品名：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。
【００４９】
（アルミニウム系多孔質体及び多孔質樹脂（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、９２〜９８％程度の気孔率（多孔質体単位容積当たりの気孔（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、９２〜９８％程度の気孔率（多孔質体単位容積当たりの気孔（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気泡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、気孔内の流体流れが滑らかで、熱伝導も良好である。
【００５０】
尚、ウレタンフォームの気孔率は、前述のアルミニウム系多孔質体の気孔率と同様に、ウレタンフォームの寸法及び重量の測定に基づいて計算されるウレタンフォームの密度から算出され、その際のウレタンの真密度として１．３ｇ／ｃｍ３を採用している。
【００５１】
（アルミニウム系粉末の多孔質樹脂表面への付着方法）
前述したように、アルミニウム系粉末は、電気メッキ法や乾式法、湿式法などを利用して多孔質樹脂表面へ付着させることができる。乾式法及び湿式法では、多孔質樹脂表面に粘着性を付与する粘着剤やアルミニウム系粉末の付着性を高める結着剤が使用される。さらに粉末表面の腐食が進行するのを抑制する成分や、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を添加することが好ましい。また、アルミニウム系粉末の分散安定剤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。
【００５２】
また、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る点においても湿式法は優れている。以下に、湿式法で使用されるアルミニウム系粉末分散液について記載する。
【００５３】
（アルミニウム系粉末分散液）
アルミニウム系粉末分散液の分散媒としては、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のが有利である。
【００５４】
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、分散液の安定性を高めることができる。
【００５５】
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、リン酸エステル化合物、ポリオキシエチレンアルキルフェノールのような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が、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。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。
【００５６】
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。
【００５７】
（粘度の調整による付着量の調節）
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するので、骨格の太さとしては５０〜５００μｍ程度であるのが好ましく、多孔質樹脂への付着量としては、１０〜２００μｍ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５０Ｐａ・ｓ程度以上且つ５００Ｐａ・ｓ程度以下（５０ｍｉｎ−１での値）であることか好ましい。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（製品名：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。
【００５８】
（アルミニウム系粉末の付着）
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が得られる。分散液に浸漬した多孔質樹脂を、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。また、分散液から引き上げた多孔質樹脂の気孔中に余分な分散液が残留する場合は、絞りロール等を用いて圧搾により排出すればよい。圧搾程度によって、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。
【００５９】
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。
【００６０】
（多孔質樹脂の熱分解及びアルミニウム系多孔質体の骨格形成）
乾燥によって得られるアルミニウム系粉末が付着した多孔質樹脂は、加熱が施され、これにより多孔質樹脂を熱分解によって焼失させる。多孔質樹脂を焼失させる加熱温度は、使用した多孔質樹脂の組成によって適宜設定すれば良く、概して４００〜５５０℃程度において焼失可能である。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。尚、アルミニウム系粉末の酸化を防止するために、加熱は、全て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、減圧（真空）下の何れかにおいて行うとよい。特に、アルミニウム系粉末粒子を焼結によって結合させる場合、界面活性剤の作用による酸化被膜の欠損を利用して焼結を進行させるためには、酸化を防止することが重要である。
【００６１】
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、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、より高い温度での加熱を行って、融着によって粉末粒子同士を結合させる。
【００６２】
融着による結合は、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粉末粒子を溶融一体化させた後に冷却し、冷却固化によって粒子同士は結合する。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。
【００６３】
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。
【００６４】
アルミニウム系粉末粒子が一体化して多孔質体の骨格が形成されるので、これを融点（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。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て、アルミニウム系多孔質体が得られる（例えば、図１の写真参照）。骨格内部には、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。
【００６５】
＜アルミニウム系多孔質体の前処理＞
アルミニウム系多孔質体は、塗布用ろう材組成物を塗布する前に、必要に応じて、ろう付け接合に適した形状及び寸法に切断加工を施して使用するとよい。アルミニウム系多孔質体の切断加工は、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して良く、例えば、放電加工、レーザー加工、ワイヤーソーなどの切断技術を利用して、所望の形状及び寸法のアルミニウム系多孔質体へ容易に加工できる。加工の精密さにおいては放電加工が優れている。
【００６６】
アルミニウム系多孔質体を構成する骨格は、その端部が多孔質体の表層部において途切れて先端を有し、先端部に塗布用ろう材組成物が塗布される。切断加工を行ったアルミニウム系多孔質体において、骨格端部は、屡々不揃いになる。また、原料として使用した多孔質樹脂の骨格欠損に起因する不揃いや、破損による不揃いも生じ得る。このようなアルミニウム系多孔質体の骨格端部の不揃いは、塗布用ろう材組成物の塗布のし損じを生じ易いので、ろう付け接合する部分における骨格の先端の位置のバラツキが表面から３００μｍ以下、好ましくは２００μｍ以下、より好ましくは１００μｍ以下の範囲内になるように、先端の位置を所定の面（被接合面に対応）に揃えると良い。骨格の先端位置は、相対的に長く伸長する骨格の端部を軟化又は溶融させて、端部を曲折又は短縮することによって、揃えることができる。このような末端処理は、被接合面に対応した表面形状を有する加熱板を用いて簡便に実施することができ、加熱板を多孔質体の表層部に接触させて、相対的に長く伸長する骨格端部を加熱して軟化又は溶融させる。加熱板に軽く負荷をかけて、相対的に短い骨格端部の先端位置に近づけることによって、長い骨格端部は曲折又は液玉化して先端位置が整えられる。或いは、レーザー光の照射によって、相対的に長い骨格端部を加熱溶融しても良い。骨格端部の溶融によって先端を揃えた場合、短縮された骨格端部は、丸く先太りした先端を有する。このように軟化又は溶融によって曲折又は短縮して揃えられた骨格先端は、塗布用ろう材組成物を塗布し易く、ろう付け接合において堅固な接合を形成できる。
【００６７】
製造後のアルミニウム系多孔質体には、冷却時の収縮によって外表面が波打つような歪みが生じることがある。そのような場合、切断加工によって形状を整えることができるが、上述の末端処理によって骨格の先端位置を揃えてもよい。また、形状の歪みが全体的なものであって、歪みの程度が僅かである場合には、アルミニウム系多孔質体を板材で挟んで押圧力を加えることによって、加熱せずに矯正することが可能であり、骨格の先端位置のバラツキが表面から３００μｍ以下の範囲内になるように先端の位置を揃えることができる。この場合、過度な押圧によって多孔質体を破損しないようにスペーサ等の治具を用いて、押圧力の付加を制限するとよい。ろう付け用組成物が付設される前に、アルミニウム多孔質体を押圧矯正して骨格の先端位置を揃えることは、接合率を高めるために有効である。或いは、塗布及び焼き付けを行ったアルミニウム系多孔質部材を被接合部材に組み付けて固定する際に、加わる押圧力を利用して行うことも可能である。
【００６８】
＜塗布用ろう材組成物の焼き付け＞
前述のように調製したペースト状の塗布用ろう材組成物を、アルミニウム系多孔質体のろう付け接合を行う表層部分に塗布することにより、アルミニウム系多孔質体を構成する骨格の先端に、塗布用ろう材組成物の小滴が付着する。この後、乾燥及び焼き付けを行うことによって、例えば、図２に示すような、アルミニウム系多孔質部材が調製される。図２において、アルミニウム系多孔質部材１は、アルミニウム系多孔質体を構成する骨格２の先端に、小塊状のろう付け用組成物３を有する。
【００６９】
骨格の先端に塗布された塗布用ろう材組成物は、加熱して焼き付け温度に昇温すると、昇温過程において溶媒の気化によって乾燥し、焼き付け温度において有機バインダが硬化して組成物が固化する。焼き付け温度は、有機バインダの硬化反応が進行する温度であり、使用する有機バインダによって適宜設定され、概して、１００〜３００℃程度の温度範囲において実施可能である。焼き付け温度に１〜３０分程度維持することによって有機バインダは十分に固化し、小塊状のろう付け用組成物が骨格先端に固着される。室温に冷却すると、骨格の先端に小塊状のろう付け用組成物を有するアルミニウム系多孔質部材が得られる。
【００７０】
（アルミニウム系多孔質部材を用いたろう付け接合）
骨格先端にろう付け用組成物の小塊を有する本発明のアルミニウム系多孔質部材は、ろう付け用組成物が板材や管材等の被接合面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。接合前に、ろう付け用組成物の小塊、及び、被接合材（アルミニウム扁平管やアルミニウム板など）の表面のうちの少なくとも一方に、フラックスを予め塗布しておくと、酸化被膜による接合阻害を解消でき、フラックス不足や塗布ムラに起因するろう付け不良を防止することができる。フラックスは、アルミニウム系のろう付けにおいて従来使用されているものから適宜選択して使用可能であり、前述の塗布用ろう材組成物の調製において使用したフッ化物系のフラックスを使用しても良い。フラックスは、アルコール溶媒などを用いて適正な濃度の溶液に調製し、スプレー又はディッピングによって、接合する面、及び／又は、多孔質骨格の先端のろう付け用組成物小塊に塗布する。また、アルミニウム系多孔質部材を被接合部材に組み付けた後に、接合する面の間にフラックスを浸透させても良い。溶液中のフラックス濃度は、３質量％〜１０質量％とすることが塗布面の均一性の点で好ましい。
【００７１】
ろう付け温度は、ろう材粉末の金属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。概して、５８０〜６２０℃程度の加熱温度においてろう付け接合が行われる。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。
【実施例】
【００７２】
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。
【００７３】
（アルミニウム多孔質体の調製）
三次元網目状構造を有する多孔質樹脂（発泡樹脂）製の基体として、縦２００ｍｍ、横２００ｍｍ、厚さ２５ｍｍのポリウレタンフォームを用意した。このポリウレタンフォームの質量は２９．３ｇ、体積は１０００ｃｍ３であることから、気孔率（全体の体積に対する連通孔の体積の割合）は９７．７％であった。なお、用いたウレタンフォームのセル数は、２０ｐｐｉであった。
【００７４】
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、和光純薬工業株式会社製）、界面活性剤として有機リン化合物（２−ホスホノブタン−１，２，４−トリカルボン酸、2-phosphonobutane-1,2,4-tricarboxylic acid（PBTCA））、ポリビニルアルコールの消泡剤として、和光純薬工業株式会社製の消泡剤（製品名：消泡剤Ｌ、内容：鉱物油、高級脂肪酸アミド、ポリエチレングリコール型非イオン界面活性剤等の混合物）を用意した。上記の材料の各々の水溶液を純水を用いて調製し、これらの水性液を配合して、各成分の濃度が、結着剤：２．０質量％、界面活性剤：３．０質量％、消泡剤：０．２５質量％である６００ｇの水溶液を調製した。この水溶液を、アルミニウム粉末を分散するための分散用水溶液（以下、単に「分散用水溶液」と記載する）として用いて、以下の調製作業を行った。
【００７５】
アルミニウム粉末として、平均粒径が６μｍで、融点が６６０．４℃である、純度９９．５％の純アルミニウム粉末を用意した。純アルミニウム粉末の平均粒径は、レーザー回折散乱式マイクロトラック粒度分布計「ＭＴ−３１００」（日機装株式会社製、製品名）を用いて測定した粒度分布から求めたメジアン径（Ｄ50）である。このアルミニウム粉末１０００ｇと分散用水溶液をプラスチック製の瓶内で混合して、アルミニウム粉末分散液を調合した。この際、アルミニウム粉末と分散用水溶液の質量比が５：３となるように混合割合を調整し、ミックスロータを用いて回転数４０回転／分（ｒｐｍ）で５時間程度撹拌した。得られたアルミニウム粉末分散液の粘度を測定したところ、１１０ｍＰａ・ｓ（５０ｒｐｍ、２５℃）であった。なお、粘度は、東機産業株式会社製ＴＶＢ１０型粘度計等を用いて、粘性トルクによる２枚のスリット円板のねじれ角を検出して、この測定値から粘度に換算した。
【００７６】
調製したアルミニウム粉末分散液中に、上述で用意した発泡樹脂（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発泡樹脂を絞り、発泡樹脂に付着した過剰なアルミニウム粉末の水分散液を除去した（絞り工程）。この際、発泡樹脂の体積１Ｌに対するアルミニウム粉末の付着量が５５．０〜６０．０ｇ／Ｌの範囲になるように絞り度合いを調整した。
【００７７】
尚、アルミニウム粉末の付着量は、分散液に浸漬する前、及び、絞り工程後の各々における発泡樹脂の質量を測定して質量の変化分を求め、これを発泡樹脂に付着したアルミニウム粉末の水分散液の質量として、アルミニウム粉末と分散用水溶液の混合質量比（５：３）に基づき、発泡樹脂に付着したアルミニウム粉末の質量を計算し、この値から発泡樹脂の体積１Ｌ当たりに付着したアルミニウム粉末の付着量を求めた。
【００７８】
アルミニウム粉末が付着した発泡樹脂を、８０℃にて６０分乾燥した（乾燥工程）。次いで、圧力が１０-3Ｐａの減圧雰囲気（真空雰囲気）中で、６６５℃（使用したアルミニウム粉末の融点（６６０．４℃）以上の温度）にて２１０分間加熱した（加熱工程）。この後、真空雰囲気を保って冷却し（冷却工程）、温度が３００℃以下に低下したら窒素ガスを流し込み、更に室温まで冷却した。このようにしてアルミニウム多孔質体を作製し、寸法測定および重量測定の値から算出したアルミニウム多孔質体の気孔率は９６．５％であった。このようにして作製したアルミニウム多孔質体を用いて、以下のように、アルミニウム多孔質部材の調製及びろう付け評価を行った。
【００７９】
（切断及び矯正）
アルミニウム多孔質体を２５ｍｍ×６５ｍｍ×６．６ｍｍの直方体形状に切断した。切断は、アルミニウム多孔質体の骨格にカケが生じないように放電加工にて行った。切断後、アルミニウム多孔質体の上下面（寸法２５ｍｍ×６５ｍｍの面）を２枚のＳＵＳ製の平板で挟み、高さが６．０ｍｍの治具を平板間に介在させて上下に押圧して、全体的な僅かな歪みを矯正した。矯正後の厚みは６．０５ｍｍであった。このようにして得られたアルミニウム多孔質体を、以下の試料Ａ１〜Ａ８におけるアルミニウム多孔質部材の調製に用いた。また、矯正処理前後のアルミニウム多孔質体について、各々、上面の表層部における骨格先端のバラツキを評価した。その結果は後述する
【００８０】
［試料Ａ１〜Ａ８］
（塗布用ろう材組成物の調製）
下記の原料（ろう材Ｓ１〜Ｓ５、フラックス、有機バインダＺ１〜Ｚ３、溶媒、表面処理剤）を用意し、表１に記載の配合に従って原料を混合し、試料Ａ１〜Ａ８の塗布用ろう材組成物を調製した。
【００８１】
（原材料）
ろう材Ｓ１：ケイ素粉末／フラックス(質量比：2/1)混合物（製品名：NOCOLOK(登録商標) Sil Flux2:1 (extra fine grade)、SOLVAY製灰色粉末）、ケイ素粉末のＤ50：２〜６μｍ、フラックス：フルオロアルミン酸カリウム
ろう材Ｓ２：ケイ素粉末／フラックス(質量比：2/1)混合物（製品名：NOCOLOK(登録商標) Sil Flux2:1 (fine grade)、SOLVAY製灰色粉末）、ケイ素粉末のＤ50：１７．５μｍ、フラックス：フルオロアルミン酸カリウム
ろう材Ｓ３：ケイ素粉末（製品名：No. 350、山石金属社製）、Ｄ50：２５μｍ
ろう材Ｓ４：ケイ素粉末（純度＞９９％、粒径＜４５μｍ）、Ｄ50：３４μｍ
ろう材Ｓ５：アルミニウム粉末（製品名：Ecka 25E、ECKA Granules Germany GmbH製）、Ｄ50：６μｍ
フラックス：フルオロアルミン酸カリウム（製品名：NOCOLOK Flux、SOLVAY製）、Ｄ50：４μｍ
有機バインダＺ１：アクリル樹脂（製品名：NM-2002-1、藤倉化成株式会社製）、Ｍw：１７０×１０4
有機バインダＺ２：アクリル樹脂（製品名：KC-1100、共栄社化学株式会社製）、Ｍw：１３×１０4
有機バインダＺ３：ポリビニルアルコール、Ｍw：１５０×１０4
表面処理剤：３−アクリロキシプロピルトリメトキシシラン（製品名：KBM-5103、信越シリコーン株式会社製）
テルピネオール（日本香料薬品株式会社製）
【００８２】
（塗布及び焼付け）
試料Ａ１〜Ａ８のペースト状の塗布用ろう材組成物の各々を用いて、以下の作業を行った。
【００８３】
アルミニウム多孔質体の上下面（２５ｍｍ×７０ｍｍの面）を、各々、塗布用ろう材組成物に漬けた後、塗布していない面を下に配置して立てた状態で、空気中で２５０℃に加熱して１０分間焼付けを行った。この後、自然冷却して、試料Ａ１〜Ａ８のアルミニウム多孔質部材を得た。
各試料について、アルミニウム多孔質体の表層部を観察したところ、何れも、骨格の先端に、ケイ素粉末に由来する焦茶色を呈するろう付け用組成物の小塊が固着しているのを確認した。
【００８４】
＜ろう付け用組成物の密着性及び強度の評価＞
焼付け後のろう付け用組成物のろう付け前の状態及び密着性を、以下の基準に基づいて評価した。評価結果は、表１に示す。
「Ａ」：強く指で擦ったり、たたいても、先端の小塊が剥がれない。
「Ｂ」：先端の小塊は、たたいても剥がれないが、強く擦ると剥離する。
「Ｃ」：先端の小塊は、たたくと容易に剥がれ落ちる。
【００８５】
（ろう付け）
厚さが２．０ｍｍ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、被接合材として以下の作業で使用した。また、フラックスとして、フッ化アルミン酸カリウムの５％エタノール水溶液を用意した。
【００８６】
試料Ａ１〜Ａ８の各々において、骨格先端に固着したろう付け用組成物の小塊が被接合材に接するように、２つの被接合材でアルミニウム多孔質部材を上下から挟み込み、被接合材の間に隙間が生じないように、カーボン製の重しで上から負荷を加えて固定した。この際、上下の被接合材の間隔が過度に縮まるのを防止するために、高さが６．０ｍｍのカーボン製治具を被接合材の間に介在させて、アルミニウム多孔質部材の長手方向両端に配置した。この組み付け状態が維持されるようにこれらをステンレスワイヤーで固定し、多孔質体が接触する被接合面全体にフラックス溶液を噴霧した後に、ろう付け炉に投入した。
【００８７】
炉内において、窒素雰囲気中（酸素濃度：２０ｐｐｍ以下）でアルミニウム多孔質部材及び被接合材を加熱した。この時、炉内の温度は、室温から５９０℃まで約１０分間で昇温し、その後、５９０℃（試料Ａ１〜Ａ６）又は５９５℃（試料Ａ７及びＡ８）にて３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。
【００８８】
回収物からワイヤーによる固定を外して目視で観察したところ、試料Ａ１〜Ａ８の何れにおいても、アルミニウム多孔質体の骨格先端と被接合材とのろう付け部分においてフィレットの形成が確認され、エロージョンの進行は見られなかった。観察結果からは、被接合材であるアルミニウム板とアルミニウム多孔質体との接合は強固な状態であると推察される。試料Ａ１について、アルミニウム多孔質体と被接合材との接合部分の撮影画像を図５（ａ）に示す。図５（ｂ）は、図５（ａ）の撮影画像における接合部分の一部を拡大した画像である。図５によれば、ケイ素粉末をろう材としてアルミニウム多孔質体の接合が良好に形成され、エロージョンや骨格先端の融解短縮は見られない。
【００８９】
被接合材にろう付けされたアルミニウム多孔質部材について、以下のように、ろう付けによるアルミニウム多孔質体の寸法変化、及び、接合強度の評価を行った。評価結果は、表１に示す。
【００９０】
＜ろう付けによる寸法変化＞
ろう付け前後におけるアルミニウム多孔質体の厚み方向の寸法変化を、以下の基準に基づいて評価した。
「Ａ」：寸法変化が０．３ｍｍ未満（ほとんど変化なし）
「Ｂ」：寸法変化は０．３ｍｍ以上且つ０．７ｍｍ未満（やや変化が見られるが、ろう付け自体は良好）
「Ｃ」：寸法変化が０．７ｍｍ以上で、骨格が融けてなくなっている箇所が散見される
【００９１】
＜接合強度の評価＞
接合体の各々について、アルミニウム板の一方を固定し、もう一方に１ｋｇの重り荷重を掛けて接合状態を目視で観察した。観察結果に基づいて、以下のように接合強度を簡易的に評価した。
「Ａ」：両方の接合界面の何れにも剥離が生じず、重りの荷重に耐えた
「Ｂ」：アルミニウム多孔質体の骨格の一部が被接合材から剥離した
「Ｃ」：接合界面において被接合材が剥離して分離し、明らかに接合が不十分
【００９２】
【表１】
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【００９３】
表１の結果から、塗布用ろう材組成物をアルミニウム多孔質体の骨格先端に塗布して焼き付けたアルミニウム多孔質部材を使用すると、簡便な方法でろう付けが可能であり、良好な接合強度でアルミニウム板に接合することができることが理解される。骨格先端に予め焼き付け固定したろう付け用組成物は、骨格との密着性が良く、取り扱い中にろう付け用組成物の剥離や破損が生じることも低減される。従って、ろう材を塗布し直す作業を無くすことができる。
【００９４】
ろう材粉末の粒子径が異なる試料Ａ１〜試料Ａ４を比較すると、粒子径が大きくなるにつれて焼き付け後の密着性及び強度が低下し、アルミニウム多孔質体の寸法変化が大きくなる傾向はあるが、何れもアルミニウム板に対する接合強度が得られており、最も粒子径が大きい試料Ａ４において実使用上問題ない水準である。このことから、ろう材粉末の粒子径に関して、平均粒径が３４μｍのものは好適に使用できる。
【００９５】
有機バインダが異なる試料Ａ２、Ａ５及びＡ６を比べると、ポリビニルアルコールを用いた試料Ａ６よりも、アクリル樹脂を使用した試料Ａ２及びＡ５の方が、ろう材の密着性及び強度に優れる。アクリル樹脂は、接着力に優れ、熱分解性に優れたバインダであり、熱分解後の炭化物残差が少ない。このような熱分解性によい有機バインダの使用は、ろう付け接合の妨げにならいため、ろう材とアルミニウム系多孔質体とを固着させるバインダとして好適である。
【００９６】
試料Ａ７、Ａ８は、異なるろう付け条件によるもので、試料Ａ１〜Ａ６に比べてろう付け温度を５℃高くしている。ろう材としてケイ素粉末のみを用いる試料Ａ７においては、ろう付けによる寸法変化が増加する。これは、温度上昇によってエロージョンが進行したことに起因すると考えられる。但し、アルミニウム粉末を混合してケイ素の配合割合を低下させた試料Ａ８では、試料Ａ７に比べて寸法変化が減少することから、組成物中のケイ素濃度を抑えることで、エロージョンを緩和することが可能であると言える。
【００９７】
尚、アルミニウムは、一般的に、高温になると強度が低くなり、加熱を経ることで収縮も起こるため、負荷を加えた状態でのろう付けでは、負荷がアルミニウム多孔質体に影響を及ぼす可能性がある。しかし、上記のように冶具を配置することによって、加熱時の寸法変化を規制することができ、アルミニウム多孔質体が荷重によって変形又は損傷することを防止できる。
【００９８】
［試料Ｂ１］
有機バインダを使用せずに、その配合分だけ有機溶媒（テルピネオール）を増加させたこと以外は試料Ａ１と同様の配合によって、塗布用ろう材組成物を調製した。この塗布用ろう材組成物を用いて、試料Ａ１と同様の作業によって焼き付けを行ってアルミニウム多孔質部材を作成し、被接合材とアルミニウム多孔質部材とのろう付け接合を行った。
焼き付け後にろう付け用組成物の密着性及び強度を評価し、ろう付け後の接合体について、ろう付けによる寸法変化、及び、接合強度の評価を同様に行った。その結果、ろう付け用組成物の密着性及び強度の評価はＣであり、明らかな密着性不足により、衝撃やわずかな擦れでもろう材が剥離した。また、ろう付けによる寸法変化の評価はＣ、接合強度の評価はＢであった。
【００９９】
試料Ｂ１においては、焼き付け後のろう付け用組成物の密着性及び強度が明らかに不足し、これは、有機バインダを使用しないことに起因する。ろう付け後の接合強度が低いことも、ろう付け用組成物が十分に密着しないことが原因と考えられる。また、ろう付けによるアルミニウム多孔質体の寸法変化が増加する点から、有機バインダは、エロージョンの抑制にも有効であり、ろう材粉末粒子が集中的に作用せずに、有機バインダによってろう材の作用が適切に分散されることによると理解される。
【０１００】
［試料Ｂ２］
試料Ａ１と同様のペースト状の塗布用ろう材組成物を調製した。フィルムアプリケータを用いて、この塗布用ろう材組成物を、２つの被接合材の各々の片面に、アルミニウム多孔質体の上下面と同じ面積（２８ｍｍ×６８ｍｍ）になるように、３０μｍの膜厚で塗布し、大気中で８０℃で１０分間程度乾燥し、次いで、大気中で２５０℃で１０分間程度焼付けを行うことで、被接合材の表面にろう付け用組成物を固着させた。ろう付け用組成物の単位面積当たりの塗布量（バインダを含む）は２１．５ｇ／ｍ２であった。
【０１０１】
ろう付け用組成物が固着した面を内側に向けた２つの被接合材を用いて、アルミニウム多孔質体を挟み込んで、アルミニウム多孔質体の骨格先端と被接合材との間に隙間が生じないように、カーボン製の重しで上から負荷を加えて固定した。この際、試料Ａ１と同様に、高さが６．０ｍｍのカーボン製治具を被接合材の間に介在させて、上下の被接合材の間隔が過度に縮まるのを防止し、ステンレスワイヤーで固定した。多孔質体が接触するろう付け用組成物の全面体にフラックス溶液を噴霧した後に、ろう付け炉に投入した。
【０１０２】
炉内において、窒素雰囲気中（酸素濃度：５０ｐｐｍ以下）でアルミニウム多孔質体及び被接合材を加熱した。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、温度を５９０℃に３分間保持した。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体及び被接合材を回収した。
【０１０３】
ろう付けされたアルミニウム多孔質体及び被接合材について、ろう付けによる寸法変化、及び、接合強度の評価を同様に行った。その結果、ろう付けによる寸法変化の評価はＣ、接合強度の評価はＣであった。接合部分を目視で観察したところ、アルミニウム多孔質体の骨格に欠損が生じ、被接合材の接合界面において部分的に剥離や欠損、ろう材が付着していない箇所が確認された。これらは、エロージョン（ろう材のケイ素の拡散による浸食）が進行したことに起因し、被接合材上のろう材粉末が、アルミニウム多孔質体の骨格先端の接触部分に集中的に作用したことによると考えられる。この試料は、従来と同様に、ろう付け用組成物を被接合面に塗布した形態であり、この結果から、従来の塗布形態においてはアルミニウム多孔質体と被接合部材とを良好にろう付け接合することは難しいことが明らかである。
【０１０４】
［試料Ｂ３］
合金番号Ａ４０４５（Ａｌ−１０Ｓｉ）のろう材が片面にクラッドされたアルミニウム板を２枚用意し、表面に５％フラックス溶液を塗布した。これらのアルミニウム板でアルミニウム多孔質体の上下を挟み込み、ろう付けを行った。ろう付け接合時の加熱及び治具の使用については、試料Ａ１と同じ条件を適用した。ろう付け後に得られた接合体について、ろう付けによる寸法変化、及び、接合強度の評価を同様に行った。その結果、ろう付けによる寸法変化の評価はＣ、接合強度の評価はＣであった。アルミニウム多孔質体の厚みは、ろう付けによって２．１〜２．４ｍｍほど収縮しており、寸法変化は、エロージョンによる融解であると考えられる。
【０１０５】
［試料Ｂ４］
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, A4047/Al-12Si）を用意した。このペーストろう材は、平均粒径が約７０μｍのＡｌ−１２Ｓｉ合金粉を含有し、これを塗布用ろう材組成物の代わりに用いたこと以外は試料１Ａと同様の作業を繰り返して、アルミニウム多孔質体へのろう材の塗布及び焼き付けを行って、焼き付け後のろう材の密着性及び強度を評価したところ、評価結果はＣであり、骨格先端とろう材の密着性が不十分で、ろう材に触れると剥離した。
更に、試料Ａ１と同様に、被接合材へのろう付けを行ったが、アルミニウム多孔質体と被接合材とは接合されず、接合体が得られなかった。
【０１０６】
試料Ａ１〜Ａ８及びＢ１〜Ｂ４から、以下のようなことが言える。
先ず、従来のろう付け手法による試料Ｂ２、及び、ろう材（Ａｌ−１０Ｓｉ合金）によるクラッド材を用いた試料Ｂ３では、エロージョンの発生が避けられず、寸法変化が大きく、ろう付け後の接合強度も著しく低い。この原因は、いずれもケイ素量が多すぎるためと考えられる。これに対し、塗布用ろう材組成物の小塊を骨格先端に塗布し固着させる試料Ａ１〜Ａ８のアルミニウム多孔質部材では、ケイ素濃度が高いろう材粉末によって、エロージョンの問題を起こさずに接合を形成することができる。つまり、接合の形成密度が低いろう付け形態では、ケイ素濃度が高いろう材粉末が好適に作用し、ケイ素濃度が低いろう材粉末では却って結合の形成自体が進行しない。この点は、市販のＡｌ−１２Ｓｉ合金のペーストろう材を用いた試料Ｂ４において接合そのものが困難であることからも理解される。
【０１０７】
アルミニウム粉末及びアルミニウムを主成分とするＡｌ−Ｓｉ合金粉末においては、粒子表面に存在する緻密な酸化被膜の厚さが、粒径に関わらずほぼ一定（数ｎｍ〜２０ｎｍ程度）であり、粒径が小さいほど酸化被膜の占める割合が高くなる。このため、ペースト組成物中のＡｌ−Ｓｉ合金の粉末は、粒径が小さくなるほどろう材としての働きが失われ、ペーストを調製する際のろう材の取り扱いが難しくなる。この点が、試料Ｂ４における接合形成の困難さの一因と考えられる。しかし、ケイ素の濃度が高ければ、上記のような酸化被膜による問題は回避され、粒径が小さい粉末が、ろう材として有効に作用する。従って、ケイ素濃度が高く、粒子径が比較的小さいろう材粉末を用いて、ろう材成分の不均一さによるエロージョンの発生を回避することができる。
【０１０８】
＜Ｘ線ＣＴによる表層部の骨格先端のバラツキ評価＞
マイクロフォーカスＸ線ＣＴシステムＳＭＸ−１６０ＣＴ（島津製作所製）を使用した以下のような測定によって、押圧矯正処理を施す前後のアルミニウム多孔質体の各々について、表層部における骨格先端のバラツキを評価した。
【０１０９】
発泡スチロール（ＣＴ画像に映らない素材）の柱体の上に、試料とするアルミニウム多孔質体を設置し、試料を回転させながらＸ線走査を行って、アルミニウム多孔質体のＸ線ＣＴ画像を得た。この際の測定条件は、Ｘ線管電圧：７５ｋＶ、明るさ（電流）：１００ｍＡ、検出サイズ：４ｉｎｃｈ、ＳＩＤ：３８７．７ｍm、ＳＯＤ：７８ｍｍ、ビュー数：１２００、アベレージ数：８、とした。取得したＸ線ＣＴ画像から１０ｍｍ×１０ｍｍ×３．０ｍｍの領域を抽出して、画像における平行度（切断面の僅かな傾き）を補正した。試料の上面（寸法２５ｍｍ×６５ｍｍの面）側の表層部（表面からの距離が０．９ｍｍまでの範囲）における内部構造を調べるために、補正したＸ線ＣＴ画像に基づいて、表面に平行な断面画像を３０μｍピッチで取得した。
【０１１０】
このようにして得られたアルミニウム多孔質体の断面画像を、画像解析ソフト「Ｉｍａｇｅ Ｊ」を用いて画像解析した。すなわち、断面画像を二値化画像(白黒画像)として検出し、得られた二値化画像から各断面を占めるアルミニウムの面積率（％）を算出した。得られたアルミニウムの面積率と表面からの距離との関係をグラフに示した結果を図３に示す。
【０１１１】
図３の矯正処理前の試料においては、多孔質体の表面から０．３ｍｍまでの領域では、アルミニウムの面積率が徐々に増加しており、０．３ｍｍ以上の領域ではほぼ一様な数値（約５％）を示している。つまり、面積率の最大値は５％程度であることが分かる。従って、アルミニウム多孔質体の骨格先端の位置が、表面から０．３ｍｍ（３００μｍ）までの範囲に分布していると見なせる。一方、図３の矯正処理後の試料においては、アルミニウムの面積率が増加する範囲は、表面から０．１ｍｍ程度までの領域に狭まっている。従って、多孔質体表面の押圧矯正によって、骨格先端の位置の分布範囲を狭くして、先端を揃えられることが解る。
【０１１２】
このようにして、アルミニウム多孔質体の断面画像に基づいて、アルミニウムの面積率が増加する範囲として、骨格先端の位置のバラツキを求めることができる。また、このような画像解析によって、アルミニウム骨格の数を算出することも可能である。図３の矯正処理後の試料においては、骨格先端の位置は、表面から０．１ｍｍ（１００μｍ）以下の範囲に分布し、表面からの距離が０．０６ｍｍにおけるアルミニウムの面積率は約４．１％（つまり、最大値の８２％）である。従って、例えば、多孔質体表面から０．０６ｍｍ（６０μｍ）以内の範囲に塗布用ろう材組成物を塗布可能な条件では、表層部の骨格先端の８０％程度以上にろう付け用組成物を付設することが可能であると理解される。
【０１１３】
＜押圧矯正による効果＞
スキージを用いて黒インクを平板上に塗布して、厚さが０．１ｍｍに調整された薄膜を形成し、矯正処理前後のアルミニウム多孔質体の各々について、上面（寸法２５ｍｍ×６５ｍｍの面）を黒インク薄膜に押し付けて骨格先端に黒インクを付着させた。この後、黒インクが付着した面を白色紙に接触させて黒インクの転写画像を取得した。転写画像を図４に示す。図４（ａ）は、矯正処理前の試料による転写画像であり、図４（ｂ）の矯正処理後の試料による転写画像では、転写された黒点が増加している。つまり、押圧矯正によって、多孔質体の表面に骨格先端が位置するように骨格の長さを揃えられることが明らかである。従って、上述のインク薄膜と同様の方法で塗布用ろう材組成物の薄膜を形成して、アルミニウム多孔質体の被接合面を薄膜に押しつけて塗布用ろう材組成物を付着及び固化させると、アルミニウム多孔質体の骨格先端のろう付け用組成物の小塊は、図４の転写画像と同様の状態で存在し得る。図４の転写画像は、前述のアルミニウム多孔質体のＸ線ＣＴ画像に基づいて取得可能な断面画像（表面からの距離が０．１ｍｍの断面画像）に対応すると見なせる。従って、図４のような転写画像を利用して多孔質体の骨格先端のバラツキ評価を行うことも可能である。
【産業上の利用可能性】
【０１１４】
エロージョンを抑制しつつ、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、被接合面の形状等にも対応可能で、複雑な被接合部へのろう付けが可能になる。従って、熱交換器の放熱フィン等の構成要素としてアルミニウム系多孔質体を組み込むのに有用である。熱伝導性を活かした用途にアルミニウム系多孔質体を適用する上で、接合及び取り扱いが容易な製品として、市場において極めて有用である。
【符号の説明】
【０１１５】
１  アルミニウム系多孔質部材
２  骨格
３  ろう付け用組成物
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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