(57)【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からなる多孔質アルミニウム体とアルミニウム又はアルミニウム合金からなるアルミニウムバルク体とが接合されてなる多孔質アルミニウム複合体であって、
前記多孔質アルミニウム体と前記アルミニウムバルク体との結合部には、Ｔｉ−Ａｌ系化合物が存在していることを特徴とする多孔質アルミニウム複合体。
【請求項２】
前記多孔質アルミニウム体及び前記アルミニウムバルク体の一方又は両方の外表面には、外方に向けて突出する複数の柱状突起が形成されており、前記柱状突起に前記結合部を有することを特徴とする請求項１に記載の多孔質アルミニウム複合体。
【請求項３】
前記Ｔｉ−Ａｌ系化合物が、Ａｌ３Ｔｉであることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の多孔質アルミニウム複合体。
【請求項４】
前記結合部に、さらに、Ａｌと共晶反応する共晶元素を含む共晶元素化合物が存在していることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の多孔質アルミニウム複合体。
【請求項５】
前記多孔質アルミニウム体は、複数のアルミニウム基材が焼結されることで形成されており、
前記アルミニウム基材同士が結合された基材結合部には、Ｔｉ−Ａｌ系化合物が存在していることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の多孔質アルミニウム複合体。
【請求項６】
前記アルミニウム基材が、アルミニウム繊維及びアルミニウム粉末のいずれか一方又は両方であることを特徴とする請求項５に記載の多孔質アルミニウム複合体。
【請求項７】
前記多孔質アルミニウム体の気孔率が３０％以上９０％以下の範囲内とされていることを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の多孔質アルミニウム複合体。
【請求項８】
多孔質アルミニウム体とアルミニウムバルク体とが接合されてなる多孔質アルミニウム複合体の製造方法であって、
前記多孔質アルミニウム体と前記アルミニウムバルク体との間に、金属チタン粉及び水素化チタン粉のいずれか一方又は両方からなるチタン粉を介在させ、前記多孔質アルミニウム体と前記アルミニウムバルク体を加熱し、
前記多孔質アルミニウム体及び前記アルミニウムバルク体の一方又は両方の外表面に、外方に向けて突出する複数の柱状突起を形成し、この柱状突起を介して前記多孔質アルミニウム体と前記アルミニウムバルク体を結合することを特徴とする多孔質アルミニウム複合体の製造方法。
【請求項９】
前記多孔質アルミニウム体と前記アルミニウムバルク体との間に、前記チタン粉に加えて、Ａｌと共晶反応する共晶元素からなる共晶元素粉を介在させることを特徴とする請求項８に記載の多孔質アルミニウム複合体の製造方法。
【請求項１０】
前記多孔質アルミニウム体は、複数のアルミニウム基材が焼結されることで形成されており、前記アルミニウム基材の外表面に前記チタン粉を固着して焼結用アルミニウム原料を形成し、前記焼結用アルミニウム原料を前記アルミニウムバルク体と接触させ、前記焼結用アルミニウム原料及び前記アルミニウムバルク体とを加熱して焼結することにより、前記多孔質アルミニウム体を形成するとともに、前記多孔質アルミニウム体と前記アルミニウムバルク体とを接合することを特徴とする請求項８又は請求項９に記載の多孔質アルミニウム複合体の製造方法。
【請求項１１】
前記焼結用アルミニウム原料における前記チタン粉の含有量が０．０１質量％以上２０質量％以下の範囲内とされていることを特徴とする請求項１０に記載の多孔質アルミニウム複合体の製造方法。
【請求項１２】
前記多孔質アルミニウム体と前記アルミニウムバルク体の一方又は両方の外表面に、前記チタン粉とバインダーとを混合したチタン混合物を塗布することにより、前記多孔質アルミニウム体と前記アルミニウムバルク体との間に、前記チタン粉を介在させることを特徴とする請求項８又は請求項９に記載の多孔質アルミニウム複合体の製造方法。
【請求項１３】
前記多孔質アルミニウム体と前記アルミニウムバルク体の一方又は両方の外表面に塗布されるチタン混合物の塗布量が、チタン量換算で０．０００５ｇ／ｃｍ２以上０．０５ｇ／ｃｍ２以下の範囲内とされていることを特徴とする請求項１２に記載の多孔質アルミニウム複合体の製造方法。
【請求項１４】
前記チタン混合物にＡｌと共晶反応する共晶元素粉を含むことを特徴とする請求項１２に記載の多孔質アルミニウム複合体の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アルミニウム又はアルミニウム合金からなる多孔質アルミニウム体とアルミニウム又はアルミニウム合金からなるアルミニウムバルク体とが接合された多孔質アルミニウム複合体及び多孔質アルミニウム複合体の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
上述の多孔質アルミニウム複合体は、例えば各種電池における電極及び集電体、熱交換器用部材、消音部材、フィルター、衝撃吸収部材等として使用されている。
例えば、特許文献１には、三次元網目状構造体をなす金属焼結体（多孔質アルミニウム体）を、同材質の金属部材（アルミニウムバルク体）と一体焼結化した伝熱部材が提案されている。
また、特許文献２には、アルミニウムからなる積層型蒸発器において、冷媒流通路（アルミニウムバルク体）の伝熱面に多孔質層（多孔質アルミニウム体）を形成し、伝熱効率を向上させたものが開示されている。
【０００３】
ここで、特許文献１においては、三次元網目状構造体をなす金属焼結体（多孔質アルミニウム体）は、加熱により焼失する材質から成る三次元網目状構造体の骨格に粘着剤を塗布し、金属粉状物を被着する方法等によって形成されている。また、金属部材（アルミニウムバルク体）と金属焼結体（多孔質アルミニウム体）との間に金属粉を粘着剤と混合して塗布し、これらを一体焼結することにより、金属部材（アルミニウムバルク体）と金属焼結体（多孔質アルミニウム体）とを接合している。
また、特許文献２においては、冷媒流通路（アルミニウムバルク体）の伝熱面に、金属粉末をろう付けすることにより、多孔質層（多孔質アルミニウム体）を形成している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平０８−１４５５９２号公報
【特許文献２】特公昭６２−０５０７４２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、特許文献１に記載されたように、多孔質アルミニウム体とアルミニウムバルク体とを、アルミニウム粉を用いて一体焼結した場合、多孔質アルミニウム体、アルミニウムバルク体及びアルミニウム粉の表面に形成された酸化膜により、アルミニウム粉との結合が阻害されるため、十分な接合強度を確保できないといった問題があった。また、加熱によって焼失する材質から成る三次元網目状構造体を利用して多孔質アルミニウム体を一体焼結によって成形する場合、焼結時における成形体の収縮率が大きくなり、寸法精度に優れた多孔質アルミニウム体を製造することができないおそれがあった。
【０００６】
また、特許文献２に記載されたように、多孔質アルミニウム体とアルミニウムバルク体とをろう付けによって接合した場合には、やはり接合強度を確保できないといった問題があった。特に、温度が上昇した場合にはろう材が優先的に溶融することから、高温環境下において使用できないといった問題があった。さらに、ろう付け時に溶融アルミニウムが多孔質アルミニウム体の内部に入り込み、多孔質アルミニウム体の気孔率が低下するおそれがあった。
【０００７】
本発明は、以上のような事情を背景としてなされたものであって、多孔質アルミニウム体とアルミニウムバルク体との接合強度に優れた高品質の多孔質アルミニウム複合体、及び、この多孔質アルミニウム複合体の製造方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
このような課題を解決して、前記目的を達成するために、本発明の多孔質アルミニウム複合体は、アルミニウム又はアルミニウム合金からなる多孔質アルミニウム体とアルミニウム又はアルミニウム合金からなるアルミニウムバルク体とが接合されてなる多孔質アルミニウム複合体であって、前記多孔質アルミニウム体と前記アルミニウムバルク体との結合部には、Ｔｉ−Ａｌ系化合物が存在していることを特徴としている。
【０００９】
上述の構成とされた本発明の多孔質アルミニウム複合体によれば、多孔質アルミニウム体とアルミニウムバルク体との結合部にＴｉ−Ａｌ系化合物が存在しているので、多孔質アルミニウム体とアルミニウムバルク体との接合強度が大幅に向上することになる。
また、Ｔｉ−Ａｌ系化合物によってアルミニウムの拡散移動が抑制されることから、多孔質アルミニウム体に溶融アルミニウムが入り込むことが抑制でき、多孔質アルミニウム体の気孔率を確保することができる。
【００１０】
ここで、本発明の多孔質アルミニウム複合体においては、前記多孔質アルミニウム体及び前記アルミニウムバルク体の一方又は両方の外表面には、外方に向けて突出する複数の柱状突起が形成されており、前記柱状突起に前記結合部を有することが好ましい。
この場合、多孔質アルミニウム体及びアルミニウムバルク体の外表面に形成された柱状突起を介して、多孔質アルミニウム体とアルミニウムバルク体とが結合されている構造とされているので、多孔質アルミニウム体の気孔率を確保することができる。
【００１１】
また、本発明の多孔質アルミニウム複合体においては、前記Ｔｉ−Ａｌ系化合物が、Ａｌ３Ｔｉであることが好ましい。
この場合、多孔質アルミニウム体とアルミニウムバルク体との結合部にＴｉ−Ａｌ系化合物としてＡｌ３Ｔｉが存在しているので、多孔質アルミニウム体とアルミニウムバルク体との接合強度を向上させることができる。
【００１２】
また、本発明の多孔質アルミニウム複合体においては、前記結合部に、さらに、Ａｌと共晶反応する共晶元素を含む共晶元素化合物が存在していることが好ましい。
この場合、結合部に存在する共晶元素化合物は、多孔質アルミニウム体及びアルミニウムバルク体のアルミニウムと共晶元素とが反応して形成されたものと推測される。このように、共晶元素が介在することにより、多孔質アルミニウム体及びアルミニウムバルク体において局所的に融点が低下する箇所が存在することになる。融点が低下した箇所では、上述の結合部が太く形成されやすくなり、多孔質アルミニウム体とアルミニウムバルク体との接合強度をさらに向上させることができる。
【００１３】
また、本発明の多孔質アルミニウム複合体においては、前記多孔質アルミニウム体は、複数のアルミニウム基材が焼結されることで形成されており、前記アルミニウム基材同士が結合された基材結合部には、Ｔｉ−Ａｌ系化合物が存在していることが好ましい。
この場合、アルミニウム基材同士の結合部にＴｉ−Ａｌ系化合物が存在しているので、アルミニウムの拡散移動が抑制されることから、アルミニウム基材同士の間の空隙を維持することができ、気孔率の高い多孔質アルミニウム焼結体を得ることができる。
【００１４】
また、本発明の多孔質アルミニウム複合体においては、前記アルミニウム基材が、アルミニウム繊維及びアルミニウム粉末のいずれか一方又は両方であることが好ましい。
前記アルミニウム基材としてアルミニウム繊維を用いた場合には、基材結合部を介してアルミニウム繊維同士が結合された際に、空隙が保持されやすく気孔率が高くなる傾向になる。そこで、前記アルミニウム基材としてアルミニウム繊維及びアルミニウム粉末を用いて、これらの混合比を調整することにより、多孔質アルミニウム体の気孔率を制御することが可能となる。
【００１５】
また、本発明の多孔質アルミニウム複合体においては、前記多孔質アルミニウム体の気孔率が３０％以上９０％以下の範囲内とされていることが好ましい。
この構成の多孔質アルミニウム複合体においては、多孔質アルミニウム体の気孔率が３０％以上９０％以下の範囲内に制御されているので、用途に応じて最適な気孔率の多孔質アルミニウム体を有する多孔質アルミニウム複合体を提供することが可能となる。
【００１６】
本発明の多孔質アルミニウム複合体の製造方法は、多孔質アルミニウム体とアルミニウムバルク体とが接合されてなる多孔質アルミニウム複合体の製造方法であって、前記多孔質アルミニウム体と前記アルミニウムバルク体との間に、金属チタン粉及び水素化チタン粉のいずれか一方又は両方からなるチタン粉を介在させ、前記多孔質アルミニウム体と前記アルミニウムバルク体を加熱し、前記多孔質アルミニウム焼結体及び前記アルミニウムバルク体の一方又は両方の外表面に、外方に向けて突出する複数の柱状突起を形成し、この柱状突起を介して前記多孔質アルミニウム体と前記アルミニウムバルク体を結合することを特徴としている。
【００１７】
この構成の多孔質アルミニウム複合体の製造方法においては、前記多孔質アルミニウム体と前記アルミニウムバルク体を加熱した際に、前記多孔質アルミニウム体と前記アルミニウムバルク体の表面近傍が溶融することになるが、前記多孔質アルミニウム体と前記アルミニウムバルク体の表面には酸化膜が形成されていることから、溶融したアルミニウムが酸化膜によって保持される。ここで、チタン粉末粒子が固着された部分においては、チタンとの反応によって酸化膜が破壊され、内部の溶融アルミニウムが外方へと噴出し、噴出した溶融アルミニウムがチタンとの反応によって融点の高い化合物を生成して固化する。これにより、前記多孔質アルミニウム体及び前記アルミニウムバルク体の外表面に、外方に向けて突出する複数の柱状突起が形成される。
そして、多孔質アルミニウム焼結体及びアルミニウムバルク体の一方又は両方の外表面に形成された柱状突起を介して、前記多孔質アルミニウム体と前記アルミニウムバルク体が結合されることにより、接合強度に優れた多孔質アルミニウム複合体を得ることが可能となる。また、溶融アルミニウムが多孔質アルミニウム体の内部に入り込むことが抑制され、多孔質アルミニウム体の気孔率を確保することができる。
【００１８】
また、本発明の多孔質アルミニウム複合体の製造方法においては、前記多孔質アルミニウム体と前記アルミニウムバルク体との間に、前記チタン粉に加えて、Ａｌと共晶反応する共晶元素からなる共晶元素粉を介在させることが好ましい。
この場合、前記多孔質アルミニウム体と前記アルミニウムバルク体との間に、アルミニウム基材の表面にＡｌと共晶反応する共晶元素からなる共晶元素粉が介在されているので、この共晶元素粉が介在する部分において前記多孔質アルミニウム体及び前記アルミニウムバルク体の融点が局所的に低下して比較的低温の条件で柱状突起が形成されることになり、焼結時の温度条件を低く設定することができる。よって、融点の低いアルミニウム合金からなる前記多孔質アルミニウム体及び前記アルミニウムバルク体を用いた場合であっても、多孔質アルミニウム複合体を構成することができる。さらに、低温条件で溶融アルミニウムが生じることから、チタンとの反応によって酸化膜が破壊されて酸化膜内部の溶融アルミニウムが外方へと噴出する際の圧力が低くなり、柱状突起が太く形成されやすくなる。これにより、前記多孔質アルミニウム体と前記アルミニウムバルク体との接合強度を大幅に向上させることが可能となる。
【００１９】
さらに、本発明の多孔質アルミニウム複合体の製造方法においては、前記多孔質アルミニウム体は、複数のアルミニウム基材が焼結されることで形成されており、前記アルミニウム基材の外表面に前記チタン粉を固着して焼結用アルミニウム原料を形成し、前記焼結用アルミニウム原料を前記アルミニウムバルク体と接触させ、前記焼結用アルミニウム原料及び前記アルミニウムバルク体とを加熱して焼結することにより、前記多孔質アルミニウム体を形成するとともに、前記多孔質アルミニウム体と前記アルミニウムバルク体とを接合する構成としてもよい。
この場合、アルミニウム基材の外表面に前記チタン粉を固着した焼結用アルミニウム原料を焼結することによって多孔質アルミニウム体を形成する際に、多孔質アルミニウム体とアルミニウムバルク体との間に前記チタン粉を介在させて一体焼結することができ、前記多孔質アルミニウム体と前記アルミニウムバルク体とが確実に接合された多孔質アルミニウム複合体を得ることができる。
【００２０】
ここで、上述の多孔質アルミニウム複合体の製造方法においては、前記焼結用アルミニウム原料における前記チタン粉の含有量が０．０１質量％以上２０質量％以下の範囲内とされていることが好ましい。
この場合、前記焼結用アルミニウム原料における前記チタン粉の含有量が０．０１質量％以上２０質量％以下の範囲内とされているので、前記多孔質アルミニウム体及び前記アルミニウムバルク体の外表面に適切な間隔で柱状突起が形成され、前記多孔質アルミニウム体と前記アルミニウムバルク体とを確実に結合することができ、十分な接合強度を確保することができる。また、十分な強度と高い気孔率を有する多孔質アルミニウム体を得ることができる。
【００２１】
さらに、本発明の多孔質アルミニウム複合体の製造方法においては、前記多孔質アルミニウム体と前記アルミニウムバルク体の一方又は両方の外表面に、前記チタン粉とバインダーとを混合したチタン混合物を塗布することにより、前記多孔質アルミニウム体と前記アルミニウムバルク体との間に、前記チタン粉を介在させる構成としてもよい。
この場合、前記多孔質アルミニウム体と前記アルミニウムバルク体との間に、確実に前記チタン粉を介在させることができ、前記多孔質アルミニウム体と前記アルミニウムバルク体とを確実に接合することが可能となる。
【００２２】
ここで、上述の多孔質アルミニウム複合体の製造方法においては、前記多孔質アルミニウム体と前記アルミニウムバルク体の一方又は両方の外表面に塗布されるチタン混合物の塗布量が、チタン量換算で０．０００５ｇ／ｃｍ２以上０．０５ｇ／ｃｍ２以下の範囲内とされていることが好ましい。
この場合、チタン混合物の塗布量が、チタン量換算で０．０００５ｇ／ｃｍ２以上０．０５ｇ／ｃｍ２以下の範囲内とされているので、前記多孔質アルミニウム体及び前記アルミニウムバルク体の外表面に適切な間隔で柱状突起が形成され、前記多孔質アルミニウム体と前記アルミニウムバルク体とを確実に結合することができ、十分な接合強度を確保することができる。
また前記多孔質アルミニウム体と前記アルミニウムバルク体の一方又は両方の外表面に塗布されるチタン混合物に共晶元素粉を含んでも良い。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、多孔質アルミニウム体とアルミニウムバルク体との接合強度に優れた高品質の多孔質アルミニウム複合体、及び、この多孔質アルミニウム複合体の製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の第一の実施形態である多孔質アルミニウム複合体の外観図である。
【図２】図１に示す多孔質アルミニウム複合体における多孔質アルミニウム体の一部拡大模式図である。
【図３】図１に示す多孔質アルミニウム複合体における多孔質アルミニウム体とアルミニウム板との接合部の観察写真である。
【図４】図１に示す多孔質アルミニウム体とアルミニウムバルク体との接合部の説明図である。
【図５】図１に示す多孔質アルミニウム複合体の製造方法の一例を示すフロー図である。
【図６】アルミニウム基材の外表面にチタン粉及び共晶元素粉を固着した焼結用アルミニウム原料の説明図である。
【図７】焼結工程においてアルミニウム基材の外表面に柱状突起が形成される状態を示す説明図である。
【図８】本発明の第二の実施形態である多孔質アルミニウム複合体の外観図である。
【図９】図８に示す多孔質アルミニウム体とアルミニウムバルク体との接合部の観察写真である。
【図１０】図８に示す多孔質アルミニウム複合体の製造方法の一例を示すフロー図である。
【図１１】本発明の他の実施形態である多孔質アルミニウム複合体の外観図である。
【図１２】本発明の他の実施形態である多孔質アルミニウム複合体の外観図である。
【図１３】本発明の他の実施形態である多孔質アルミニウム複合体の外観図である。
【図１４】本発明の他の実施形態である多孔質アルミニウム複合体の外観図である。
【図１５】本発明の他の実施形態である多孔質アルミニウム複合体の外観図である。
【図１６】本発明の他の実施形態である多孔質アルミニウム複合体の外観図である。
【図１７】引張試験のために作製した多孔質アルミニウム複合体の外観図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下に、本発明の実施形態である多孔質アルミニウム複合体について、添付した図面を参照して説明する。
【００２６】
（第一の実施形態）
まず、本発明の第一の実施形態である多孔質アルミニウム複合体１０について説明する。この多孔質アルミニウム複合体１０は、アルミニウム又はアルミニウム合金からなる多孔質アルミニウム体と、アルミニウム又はアルミニウム合金からなるアルミニウムバルク体と、が接合された構造とされている。
【００２７】
詳述すると、図１に示すように、本実施形態である多孔質アルミニウム複合体１０は、例えば熱交換器等の伝熱部材として用いられるものであり、熱媒体となる流体が流通される流路を備えたアルミニウム多穴管２０（アルミニウムバルク体）と、このアルミニウム多穴管２０の外周面の少なくとも一部に接合された多孔質アルミニウム焼結体３０（多孔質アルミニウム体）と、を備えている。
【００２８】
アルミニウム多穴管２０は、アルミニウム又はアルミニウム合金からなり、本実施形態では、Ａ３００３等のＡｌ−Ｍｎ系合金で構成されている。このアルミニウム多穴管２０は、例えば押出し加工によって成形されており、図１に示すように、扁平形状をなし、内部に熱媒体が流通される流路となる複数の貫通孔２１を備えている。
【００２９】
多孔質アルミニウム焼結体３０は、複数のアルミニウム基材３１が焼結されて一体化されたものであり、気孔率が３０％以上９０％以下の範囲内に設定されている。
ここで、本実施形態である多孔質アルミニウム焼結体は、図２に示すように、アルミニウム基材３１として、アルミニウム繊維３１ａとアルミニウム粉末３１ｂとが用いられている。
【００３０】
このアルミニウム基材３１（アルミニウム繊維３１ａ及びアルミニウム粉末３１ｂ）の外表面には、外方に向けて突出する複数の柱状突起３２が形成されており、複数のアルミニウム基材３１（アルミニウム繊維３１ａ及びアルミニウム粉末３１ｂ）同士が、この柱状突起３２を介して結合した構造とされている。なお、図２に示すように、アルミニウム基材３１、３１同士の基材結合部３５は、柱状突起３２同士が結合した部分や柱状突起３２とアルミニウム基材３１の側面とが接合した部分、さらにはアルミニウム基材３１、３１の側面同士が接合した部分がある。
【００３１】
そして、本実施形態である多孔質アルミニウム複合体１０においては、図３に示すように、アルミニウム多穴管２０及び多孔質アルミニウム焼結体３０の一方又は両方の外表面に、外方に向けて突出する複数の柱状突起３２が形成されており、これら柱状突起３２を介して、アルミニウム多穴管２０と多孔質アルミニウム焼結体３０とが接合されている。
すなわち、柱状突起３２に、アルミニウム多穴管２０と多孔質アルミニウム焼結体３０との結合部１５が形成されているのである。
【００３２】
ここで、図４に示すように、柱状突起３２を介して結合されたアルミニウム多穴管２０と多孔質アルミニウム焼結体３０の結合部１５には、Ｔｉ−Ａｌ系化合物１６及びＡｌと共晶反応する共晶元素を含む共晶元素化合物１７が存在している。本実施形態では、図４に示すように、Ｔｉ−Ａｌ系化合物１６は、ＴｉとＡｌの化合物とされており、より具体的には、Ａｌ３Ｔｉ金属間化合物とされている。すなわち、本実施形態では、Ｔｉ−Ａｌ系化合物１６が存在している部分において、アルミニウム多穴管２０と多孔質アルミニウム焼結体３０が結合しているのである。
【００３３】
なお、Ａｌと共晶反応する共晶元素としては、例えば、Ａｇ、Ａｕ、Ｂａ、Ｂｅ、Ｂｉ、Ｃａ、Ｃｄ、Ｃｅ、Ｃｏ、Ｃｕ、Ｆｅ、Ｇａ、Ｇｄ、Ｇｅ、Ｉｎ、Ｌａ、Ｌｉ、Ｍｇ、Ｍｎ、Ｎｄ、Ｎｉ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｒｕ、Ｓｂ、Ｓｉ、Ｓｍ、Ｓｎ、Ｓｒ、Ｔｅ、Ｙ、Ｚｎ等が挙げられる。
本実施形態では、図４に示すように、共晶元素化合物１７は、共晶元素としてＮｉ、Ｍｇ、Ｃｕ、Ｓｉを含有している。
【００３４】
また、多孔質アルミニウム焼結体３０においても、柱状突起３２を介して結合されたアルミニウム基材３１、３１同士の基材結合部３５に、Ｔｉ−Ａｌ系化合物及びＡｌと共晶反応する共晶元素を含む共晶元素化合物が存在している。本実施形態では、Ｔｉ−Ａｌ系化合物は、ＴｉとＡｌの化合物とされており、より具体的には、Ａｌ３Ｔｉ金属間化合物とされている。また、共晶元素化合物は、共晶元素としてＮｉ、Ｍｇ、Ｃｕ、Ｓｉを含有している。すなわち、本実施形態では、Ｔｉ−Ａｌ系化合物が存在している部分において、アルミニウム基材３１、３１同士が結合しているのである。
【００３５】
次に、本実施形態である多孔質アルミニウム複合体１０の製造方法について、図５から図７を参照して説明する。
まず、本実施形態である多孔質アルミニウム焼結体３０の原料となる焼結用アルミニウム原料４０について説明する。この焼結用アルミニウム原料４０は、図６に示すように、アルミニウム基材３１と、このアルミニウム基材３１の外表面に固着された複数のチタン粉末粒子４２及び共晶元素粉末粒子（ニッケル粉末粒子、マグネシウム粉末粒子、銅粉末粒子、シリコン粉末粒子）４３と、を備えている。なお、チタン粉末粒子４２としては、金属チタン粉末粒子及び水素化チタン粉末粒子のいずれか一方又は両方が用いることができる。また、共晶元素粉末粒子（ニッケル粉末粒子、マグネシウム粉末粒子、銅粉末粒子、シリコン粉末粒子）４３としては、金属ニッケル粉末粒子、金属マグネシウム粉末粒子、金属銅粉末粒子、金属シリコン粉末粒子および これらの合金粉末が用いられている。
【００３６】
ここで、焼結用アルミニウム原料４０においては、チタン粉末粒子４２の含有量が０．０１質量％以上２０質量％以下の範囲内とされている。
チタン粉末粒子４２の粒径は、１μｍ以上５０μｍ以下の範囲内とされており、好ましくは、５μｍ以上３０μｍ以下の範囲内とされている。なお、水素化チタン粉末粒子は、金属チタン粉末粒子よりも粒径を細かくすることが可能であることから、アルミニウム基材３１の外表面に固着するチタン粉末粒子４２の粒径を微細にする場合には、水素化チタン粉末粒子を用いることが好ましい。
さらに、アルミニウム基材３１の外表面に固着された複数のチタン粉末粒子４２、４２同士の間隔は、５μｍ以上１００μｍ以下の範囲内とすることが好ましい。
【００３７】
また、焼結用アルミニウム原料４０においては、共晶元素粉末粒子４３の含有量がニッケル粉末粒子は０．０１質量％以上５．０質量％以下の範囲内、マグネシウム粉末粒子は０．０１質量％以上５．０質量％以下の範囲内、銅粉末粒子は０．０１質量％以上５．０質量％以下の範囲内、シリコン粉末粒子は０．０１質量％以上１５．０質量％以下の範囲内とされている。
共晶元素粉末粒子４３の粒径は、ニッケル粉末粒子は１μｍ以上２０μｍ以下の範囲内とされており、好ましくは、２μｍ以上１０μｍ以下の範囲内、マグネシウム粉末粒子は２０μｍ以上５００μｍ以下の範囲内とされており、好ましくは、２０μｍ以上１００μｍ以下の範囲内、銅粉末粒子は５μｍ以上５００μｍ以下の範囲内とされており、好ましくは、２０μｍ以上１００μｍ以下の範囲内、シリコン粉末粒子は５μｍ以上２００μｍ以下の範囲内とされており、好ましくは、１０μｍ以上１００μｍ以下の範囲内とされている。
【００３８】
アルミニウム基材３１としては、上述したように、アルミニウム繊維３１ａとアルミニウム粉末３１ｂとが用いられている。なお、アルミニウム粉末３１ｂとしては、アトマイズ粉末を用いることができる。
ここで、アルミニウム繊維３１ａの繊維径は２０μｍ以上１０００μｍ以下の範囲内とされており、好ましくは５０μｍ以上５００μｍ以下の範囲内とされている。また、アルミニウム繊維３１ａの繊維長さは０．２ｍｍ以上１００ｍｍ以下の範囲内、好ましくは１ｍｍ以上５０ｍｍ以下の範囲内とされている。
【００３９】
アルミニウム繊維３１ａは、例えば、純アルミニウムもしくはアルミニウム合金からなり長さＬと繊維径Ｒとの比Ｌ／Ｒが４以上，２５００以下の範囲内とすることができる。アルミニウム繊維３１ａは、その外表面に共晶元素粉末、例えばシリコン粉およびシリコン合金粉のいずれか一方または両方を固着し、焼結用アルミニウム原料を形成する焼結用アルミニウム原料形成工程によって得られる。焼結工程にあたっては、焼結用アルミニウム原料を不活性ガス雰囲気下において５７５℃〜６５５℃の範囲の温度で焼結をすることができる。
【００４０】
アルミニウム繊維３１ａの繊維径Ｒが２０μｍ未満の場合には、アルミニウム繊維同士の接合面積が小さく、焼結強度が不足するおそれがある。一方、アルミニウム繊維３１ａの繊維径Ｒが１０００μｍを超える場合には、アルミニウム繊維同士が接触する接点の数が不足し、やはり、焼結強度が不足するおそれがある。
【００４１】
以上のことから、本実施形態である多孔質アルミニウム焼結体３０では、アルミニウム繊維３１ａの繊維径を２０μｍ以上５００μｍ以下の範囲内としている。なお、さらなる焼結強度の向上を図る場合には、アルミニウム繊維３１ａの繊維径を５０μｍ以上とすることが好ましく、アルミニウム繊維３１ａの繊維径を５００μｍ以下とすることが好ましい。
【００４２】
アルミニウム繊維３１ａの長さＬと繊維径Ｒとの比Ｌ／Ｒが４未満の場合には、多孔質アルミニウム焼結体の製造方法において、積層配置したときの嵩密度ＤＰをアルミニウム繊維の真密度ＤＴの５０％以下とすることが難しく、気孔率の高い多孔質アルミニウム焼結体３０を得ることが困難となるおそれがある。一方、アルミニウム繊維３１ａの長さＬと直径Ｒとの比Ｌ／Ｒが２５００を超える場合には、アルミニウム繊維を均一に分散させることができなくなり、均一な気孔率を有する多孔質アルミニウム焼結体３０を得ることが困難となるおそれがある。
【００４３】
以上のことから、本実施形態である多孔質アルミニウム焼結体３０では、アルミニウム繊維３１ａの長さＬと繊維径Ｒとの比Ｌ／Ｒを４以上２５００以下の範囲内とする。なお、さらなる気孔率の向上を図る場合には、アルミニウム繊維３１ａの長さＬと繊維径Ｒとの比Ｌ／Ｒを１０以上とすることが好ましい。また、より均一な気孔率を備えた多孔質アルミニウム焼結体３０を得るためには、アルミニウム繊維３１ａの長さＬと直径Ｒとの比Ｌ／Ｒを５００以下とすることが好ましい。
【００４４】
また、アルミニウム粉末３１ｂの粒径は５μｍ以上５００μｍ以下の範囲内とされており、好ましくは２０μｍ以上２００μｍ以下の範囲内とされている。
【００４５】
さらに、アルミニウム繊維３１ａとアルミニウム粉末３１ｂとの混合比率を調整することで気孔率を調整することが可能となる。すなわち、アルミニウム繊維３１ａの比率を増やすことにより多孔質アルミニウム焼結体３０の気孔率を向上させることが可能となるのである。このため、アルミニウム基材３１としては、アルミニウム繊維３１ａを用いることが好ましく、アルミニウム粉末３１ｂを混合する場合にはアルミニウム粉末３１ｂの比率を１５質量％以下とすることが好ましい。
また、アルミニウム基材３１（アルミニウム繊維３１ａとアルミニウム粉末３１ｂ）としては、一般的なアルミニウム合金からなるアルミニウム基材を用いてもよい。
例えば、ＪＩＳに規定されるＡ３００３合金(Ａｌ−０．６質量％Ｓｉ−０．７質量％Ｆｅ−０．１質量％Ｃｕ−１．５質量％Ｍｎ−０．１質量％Ｚｎ合金)やＡ５０５２合金（Ａｌ−０．２５質量％Ｓｉ−０．４０質量％Ｆｅ−０．１０質量％Ｃｕ−０．１０質量％Ｍｎ―２．５質量％Ｍｇ合金―０．２質量％Ｃｒ―０．１質量％Ｚｎ合金）などからなるアルミニウム基材を好適に用いる事ができる。
また、アルミニウム基材３１も１種類の組成に限定されることなく、例えば、純アルミニウムからなる繊維とＪＩＳ Ａ３００３合金からなる粉末の混合物とするなど、目的に応じて適宜調整することができる。
【００４６】
本実施形態である多孔質アルミニウム複合体１０の製造方法においては、図５に示すように、上述した焼結用アルミニウム原料４０を製造する。
常温にて、アルミニウム基材３１とチタン粉末と共晶元素粉末（例えば、ニッケル粉末、マグネシウム粉末粒子、銅粉末粒子、シリコン粉末粒子）を混合する（混合工程Ｓ０１）。このとき、バインダー溶液を噴霧する。なお、バインダーとしては、大気中で５００℃に加熱した際に燃焼・分解されるものが好ましく、具体的には、アクリル系樹脂、セルロース系高分子体を用いることが好ましい。また、バインダーの溶剤としては、水系、アルコール系、有機溶剤系の各種溶剤を用いることができる。
この混合工程Ｓ０１においては、例えば、自動乳鉢、パン型転動造粒機、シェーカーミキサー、ポットミル、ハイスピードミキサー、Ｖ型ミキサー等の各種混合機を用いて、アルミニウム基材３１とチタン粉末と共晶元素粉末（例えば、ニッケル粉末、マグネシウム粉末粒子、銅粉末粒子、シリコン粉末粒子）とを流動させながら混合する。
【００４７】
次に、混合工程Ｓ０１で得られた混合体を乾燥する（乾燥工程Ｓ０２）。この混合工程Ｓ０１及び乾燥工程Ｓ０２により、図６に示すように、アルミニウム基材３１の外表面にチタン粉末粒子４２及び共晶元素粉末粒子（例えば、ニッケル粉末粒子、マグネシウム粉末粒子、銅粉末粒子、シリコン粉末粒子）４３が分散させて固着されることになり、本実施形態である焼結用アルミニウム原料４０が製造される。
【００４８】
次に、直方体状をなすカーボン製容器を準備し、このカーボン製容器の一側面から他側面に向けて貫通するようにアルミニウムバルク体であるアルミニウム多穴管２０を配置する（アルミニウムバルク体配置工程Ｓ０３）。
そして、カーボン製容器内に向けて焼結用アルミニウム原料４０を散布してかさ充填する（原料散布工程Ｓ０４）。
【００４９】
これを、脱脂炉内に装入して、大気雰囲気で加熱してバインダーを除去する（脱バインダー工程Ｓ０５）。
その後、焼成炉内に装入して、不活性ガス雰囲気で添加した共晶元素粒子の種類や添加量に応じて５７５〜６６５℃の温度範囲で０．５〜６０分間保持する（焼結工程Ｓ０６）。なお、保持時間は１〜２０分間とすることが好ましい。
【００５０】
この焼結工程Ｓ０６においては、焼結用アルミニウム原料４０中のアルミニウム基材３１は溶融することになるが、アルミニウム基材３１の表面には酸化膜が形成されていることから、溶融したアルミニウムが酸化膜によって保持され、アルミニウム基材３１の形状が維持される。
【００５１】
そして、アルミニウム基材３１の外表面のうちチタン粉末粒子４２が固着された部分においては、チタンとの反応によって酸化膜が破壊され、内部の溶融アルミニウムが外方へと噴出する。噴出された溶融アルミニウムはチタンとの反応によって融点の高い化合物を生成して固化することになる。これにより、図７に示すように、アルミニウム基材３１の外表面に、外方に向けて突出する複数の柱状突起３２が形成される。ここで、柱状突起３２の先端には、Ｔｉ−Ａｌ系化合物１６が存在しており、このＴｉ−Ａｌ系化合物１６によって柱状突起３２の成長が抑制されているのである。
なお、チタン粉末粒子４２として水素化チタンを用いた場合には、３００〜４００℃付近で水素化チタンが分解し、生成したチタンがアルミニウム基材３１の表面の酸化膜と反応することになる。
【００５２】
また、本実施形態では、アルミニウム基材３１の外表面に固着された共晶元素粉末粒子（例えば、ニッケル粉末粒子、マグネシウム粉末粒子、銅粉末粒子、シリコン粉末粒子）４３によって、アルミニウム基材３１には局所的に融点が低くなる箇所が形成される。よって、添加した共晶元素粒子の種類や添加量に応じて５７５〜６５５℃といった比較的低温条件でも、柱状突起３２が確実に形成されることになる。
【００５３】
このとき、隣接するアルミニウム基材３１，３１同士が、互いの柱状突起３２を介して溶融状態で一体化あるいは固相焼結することによって結合され、図２に示すように、柱状突起３２を介して複数のアルミニウム基材３１、３１同士が結合された多孔質アルミニウム焼結体３０が製造されることになる。なお、柱状突起３２を介してアルミニウム基材３１、３１同士が結合された基材結合部３５には、Ｔｉ−Ａｌ系化合物（本実施形態では、Ａｌ３Ｔｉ金属間化合物）及び共晶元素化合物が存在することになる。
【００５４】
そして、図３及び図４に示すように、多孔質アルミニウム焼結体３０を構成するアルミニウム基材３１の柱状突起３２がアルミニウム多穴管２０と結合することにより、アルミニウム多穴管２０と多孔質アルミニウム焼結体３０とが、柱状突起３２を介して接合されることになる。なお、アルミニウム多穴管２０の表面にチタン粉末粒子４２及び共晶元素粉末粒子（例えば、ニッケル粉末粒子、マグネシウム粉末粒子、銅粉末粒子、シリコン粉末粒子）４３が接触するように配置されている場合には、アルミニウム多穴管２０の表面からも柱状突起３２が形成され、アルミニウム多穴管２０と多孔質アルミニウム焼結体３０とが接合される。
ここで、柱状突起３２を介してアルミニウム多穴管２０と多孔質アルミニウム焼結体３０とが結合された結合部１５には、Ｔｉ−Ａｌ系化合物１６（本実施形態では、Ａｌ３Ｔｉ金属間化合物）及び共晶元素化合物１７が存在することになる。
【００５５】
以上のような構成とされた本実施形態である多孔質アルミニウム複合体１０においては、アルミニウム多穴管２０と多孔質アルミニウム焼結体３０との結合部１５にＴｉ−Ａｌ系化合物１６が存在しているので、このＴｉ−Ａｌ系化合物１６によってアルミニウム多穴管２０及び多孔質アルミニウム焼結体３０の表面に形成された酸化膜が除去されており、アルミニウム多穴管２０と多孔質アルミニウム焼結体３０との接合強度が大幅に向上することになる。
また、このＴｉ−Ａｌ系化合物１６によって柱状突起３２の成長が抑制されることから、溶融アルミニウムが多孔質アルミニウム焼結体３０側に噴出することを抑制でき、多孔質アルミニウム焼結体３０の気孔率を確保することができる。
【００５６】
特に、本実施形態では、アルミニウム多穴管２０と多孔質アルミニウム焼結体３０との結合部１５にＴｉ−Ａｌ系化合物１６としてＡｌ３Ｔｉが存在しているので、アルミニウム多穴管２０及び多孔質アルミニウム焼結体３０の表面に形成された酸化膜が確実に除去され、アルミニウム多穴管２０と多孔質アルミニウム焼結体３０との接合強度を確保することができる。
また、本実施形態では、結合部１５に共晶元素化合物１７が存在しているので、アルミニウム基材３１において局所的に融点が低下する箇所が存在し、柱状突起３２が太く形成されやすくなり、アルミニウム多穴管２０と多孔質アルミニウム焼結体３０との接合強度をさらに向上させることができる。
【００５７】
さらに、本実施形態では、焼結用アルミニウム原料４０におけるチタン粉末粒子４２の含有量が０．０１質量％以上２０質量％以下とされているので、アルミニウム基材３１の外表面に適切な間隔で柱状突起３２を形成することができ、アルミニウム多穴管２０と多孔質アルミニウム焼結体３０とを確実に接合することができる。
また、本実施形態においては、アルミニウム基材３１の外表面に固着された複数のチタン粉末粒子４２、４２同士の間隔が５μｍ以上１００μｍ以下の範囲内とされているので、柱状突起３２の間隔が適正化されており、十分な強度と高い気孔率を有する多孔質アルミニウム焼結体３０を得ることができる。
【００５８】
さらに、本実施形態では、焼結用アルミニウム原料４０における共晶元素粉末粒子（ニッケル粉末粒子、マグネシウム粉末粒子、銅粉末粒子、シリコン粉末粒子）４３の含有量がニッケル粉末粒子は０．０１質量％以上５．０質量％以下の範囲内、マグネシウム粉末粒子は０．０１質量％以上５．０質量％以下の範囲内、銅粉末粒子は０．０１質量％以上５．０質量％以下の範囲内、シリコン粉末粒子は０．０１質量％以上１５．０質量％以下の範囲内とされているので、アルミニウム基材３１における局所的に融点が低下した箇所を適切な間隔で形成することができるとともに、余分な溶融アルミニウムが流出することを抑制でき、十分な強度と高い気孔率を有する多孔質アルミニウム焼結体３０を得ることができる。
また、添加した共晶元素粒子の種類や添加量に応じて５７５〜６６５℃といった比較的低温条件でも、柱状突起３２が確実に形成されることになり、焼結工程Ｓ０５の温度条件を低く設定することが可能となる。
【００５９】
さらに、本実施形態においては、アルミニウム基材３１としてアルミニウム繊維３１ａ及びアルミニウム粉末３１ｂを用いているので、これらの混合比を調整することにより、多孔質アルミニウム焼結体３０の気孔率を制御することが可能となる。
そして、本実施形態の多孔質アルミニウム焼結体３０においては、気孔率が３０％以上９０％以下の範囲内とされているので、伝熱部材として用いられる多孔質アルミニウム複合体１０において表面積を確保することができ、伝熱効率を大幅に向上させることが可能となる。
【００６０】
（第二の実施形態）
次に、本発明の第一の実施形態である多孔質アルミニウム複合体１１０について、添付した図面を参照して説明する。
図８に、本実施形態である多孔質アルミニウム複合体１１０を示す。この多孔質アルミニウム複合体１１０は、アルミニウム又はアルミニウム合金からなるアルミニウム板１２０（アルミニウムバルク体）と、このアルミニウム板１２０の表面に接合された多孔質アルミニウム体１３０と、を備えている。
【００６１】
そして、本実施形態である多孔質アルミニウム複合体１１０においては、アルミニウム板１２０及び多孔質アルミニウム体１３０の一方又は両方の外表面に、外方に向けて突出する複数の柱状突起１３２が形成されており、これら柱状突起１３２を介して、アルミニウム板１２０と多孔質アルミニウム体１３０とが接合されている。すなわち、柱状突起１３２に、アルミニウム板１２０と多孔質アルミニウム体１３０との結合部１１５が形成されている。
【００６２】
ここで、図９に示すように、柱状突起１３２を介して結合されたアルミニウム板１２０と多孔質アルミニウム体１３０の結合部１１５には、Ｔｉ−Ａｌ系化合物１１６が存在している。本実施形態では、Ｔｉ−Ａｌ系化合物１１６は、ＴｉとＡｌの化合物とされており、より具体的には、Ａｌ３Ｔｉ金属間化合物とされている。すなわち、本実施形態では、Ｔｉ−Ａｌ系化合物１１６が存在している部分において、アルミニウム板１２０と多孔質アルミニウム体１３０とが結合しているのである。
【００６３】
次に、本実施形態である多孔質アルミニウム複合体１１０を製造する方法について、図１０のフロー図等を参照して説明する。
まず、アルミニウム板１２０の接合面に、チタン粉末を含有するチタン含有ペーストを塗布する（チタン含有ペースト塗布工程Ｓ１０１）。このとき、チタン含有ペーストの塗布量は、チタン量換算で０．０００５ｇ／ｃｍ２以上０．０５ｇ／ｃｍ２以下の範囲内とされている。
【００６４】
ここで、チタン含有ペーストは、例えば、粒径１μｍ以上５０μｍ以下のチタン粉末を、６０質量％以上８０質量％以下の範囲で含むとともに、バインダー（例えばアクリルＩＰＡ溶液）等を含むものである。なお、チタン粉末としては、水素化チタン粉末及び金属チタン粉末を用いることができる。またチタン含有ペーストは共晶元素粉を含んでも良い。
【００６５】
次に、アルミニウム板１２０のうちチタン含有ペーストを塗布した面に多孔質アルミニウム体１３０を積層する（積層工程Ｓ１０２）。
そして、積層したアルミニウム板１２０及び多孔質アルミニウム体１３０を脂炉内に装入して、大気雰囲気で加熱してバインダーを除去する（脱バインダー工程Ｓ１０３）。
その後、焼成炉内に装入して、不活性ガス雰囲気で添加した共晶元素粒子の種類や添加量に応じて５７５〜６６５の温度範囲で０．５〜６０分間保持する（焼結工程Ｓ１０４）。なお、保持時間は１〜２０分間とすることが好ましい。
【００６６】
この焼結工程Ｓ１０４において、アルミニウム板１２０の表面の一部が溶融することになるが、アルミニウム板１２０の表面には酸化膜が形成されていることから、溶融したアルミニウムが酸化膜によって保持され、アルミニウム板１２０の形状が維持される。
そして、アルミニウム板１２０の表面のうちチタン粉末が固着された部分においては、チタンとの反応によって酸化膜が破壊され、内部の溶融アルミニウムが外方へと噴出する。噴出された溶融アルミニウムはチタンとの反応によって融点の高い化合物を生成して固化することになる。これにより、アルミニウム板１２０の表面に、外方に向けて突出する複数の柱状突起１３２が形成される。ここで、柱状突起１３２の先端には、Ｔｉ−Ａｌ系化合物１６が存在しており、このＴｉ−Ａｌ系化合物１１６によって柱状突起１３２の成長が抑制されているのである。
【００６７】
そして、アルミニウム板１２０の柱状突起１３２が多孔質アルミニウム体１３０と結合することにより、アルミニウム板１２０と多孔質アルミニウム体１３０とが、柱状突起１３２を介して接合されることになる。なお、多孔質アルミニウム体１３０の表面にチタン粉末が接触するように配置されている場合には、多孔質アルミニウム体１３０の表面からも柱状突起１３２が形成され、アルミニウム板１２０と多孔質アルミニウム体１３０とが接合されることになる。
【００６８】
以上のような構成とされた本実施形態である多孔質アルミニウム複合体１１０においては、アルミニウム板１２０と多孔質アルミニウム体１３０との結合部１１５にＴｉ−Ａｌ系化合物１１６が存在しているので、アルミニウム板１２０と多孔質アルミニウム体１３０との接合強度が大幅に向上することになる。
また、このＴｉ−Ａｌ系化合物１１６によって柱状突起１３２の成長が抑制されることから、溶融アルミニウムが多孔質アルミニウム体１３０側に噴出することを抑制でき、多孔質アルミニウム体１３０の気孔率を確保することができる。
【００６９】
また、本実施形態では、多孔質アルミニウム体１３０とアルミニウム板１２０とを、チタン粉末を含有するチタン含有ペーストを塗布して焼成することによって接合していることから、アルミニウム板１２０と多孔質アルミニウム体１３０とを備えた多孔質アルミニウム複合体１１０を比較的簡単に製造することができる。
【００７０】
多孔質アルミニウム焼結体の別な製造方法を示す。
例えば、常温にて、アルミニウム繊維３１ａと、共晶元素粉末４３、例えばシリコン粉末およびシリコン合金粉末のいずれか一方または両方とを混合する。混合する際にはバインダー溶液を噴霧する。なお、バインダーとしては、大気中で５００℃に加熱した際に燃焼・分解されるものが好ましく、具体的には、アクリル系樹脂、セルロース系高分子体を用いることが好ましい。また、バインダーの溶剤としては、水系、アルコール系、有機溶剤系の各種溶剤を用いることができる。
【００７１】
混合の際には、例えば、自動乳鉢、パン型転動造粒機、シェーカーミキサー、ポットミル、ハイスピードミキサー、Ｖ型ミキサー等の各種混合機を用いて、アルミニウム繊維３１ａとシリコン粉末４３を流動させながら混合する。
【００７２】
次に、混合によって得られた混合体を乾燥すると、アルミニウム繊維の外表面にシリコン粉およびシリコン合金粉が分散されて固着され、本実施形態である焼結用アルミニウム原料が製造される。
【００７３】
次に、上述のようにして得られた焼結用アルミニウム原料を用いて多孔質アルミニウム焼結体を製造する際には、例えば、連続焼結装置などを用いて、例えば幅：３００ｍｍ×厚さ：１〜５ｍｍ×長さ：２０ｍの長尺のシート状多孔質アルミニウム焼結体を製造する。
例えば、原料散布機から、カーボンシート上に向けて、焼結用アルミニウム原料を散布し、焼結用アルミニウム原料を積層配置し、カーボンシート上に積層された焼結用アルミニウム原料をシート状に成形する。このとき、荷重を加えずに、焼結用アルミニウム原料中のアルミニウム繊維同士の間には空隙が形成される。
【００７４】
ここで、例えば、充填後の嵩密度がアルミニウム繊維の真密度の５０％以下となるように複数のアルミニウム繊維を積層配置し、積層時にアルミニウム繊維同士の間に立体的かつ等方的な空隙が確保されるようにする。
【００７５】
次に、カーボンシート上においてシート状に成形された焼結用アルミニウム原料を脱脂炉内に装入し、所定温度に加熱されることによってバインダーが除去される。ここで、大気雰囲気中で、３５０〜５００℃の温度範囲で０．５〜５分間保持し、焼結用アルミニウム原料中のバインダーを除去する。なお、本実施形態では、アルミニウム繊維の外表面にシリコン粉、シリコン合金粉を固着する目的でのみバインダーを用いていることから、粘性組成物に比べてバインダーの含有量が極めて少なく、短時間でバインダーを十分に除去することが可能である。
【００７６】
次に、バインダーが除去された焼結用アルミニウム原料をカーボンシートとともに焼成炉内に装入し、所定温度に加熱されることによって焼結する。焼結にあたっては、例えば、不活性ガス雰囲気中で、５７５〜６６５℃の温度範囲で０．５〜６０分間保持することにより実施される。焼結用アルミニウム原料中のシリコンの含有量に応じて、最適な焼結温度は変動するが、高強度かつ均一な焼結を実現するため、焼結温度はＡｌ−１２．６％Ｓｉの共晶温度である５７５℃以上とし、また、生じた液相が、融液同士の結合による急速な焼結収縮の進行を防ぐため焼結温度は６５５℃以下とする。なお、保持時間は１分〜２０分間とすることが好ましい。
【００７７】
この焼結時には、焼結用アルミニウム原料中のアルミニウム繊維の一部は溶融することになるが、アルミニウム繊維の表面には酸化被膜が形成されていることから、溶融したアルミニウムが酸化被膜によって保持され、アルミニウム繊維の形状が維持される。
【００７８】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明はこれに限定されることはなく、その発明の技術的思想を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
例えば、図１及び図８に示す構造の多孔質アルミニウム複合体を例に挙げて説明したが、これに限定されることはなく、図１１〜図１５に示すような構造の多孔質アルミニウム複合体であってもよい。
【００７９】
例えば、図１１に示すように、多孔質アルミニウム体２３０の中に、アルミニウムバルク体として複数のアルミニウム管２２０が挿入された構造の多孔質アルミニウム複合体２１０であってもよい。
あるいは、図１２に示すように、多孔質アルミニウム体３３０の中に、アルミニウムバルク体としてＵ字状に湾曲されたアルミニウム管３２０が挿入された構造の多孔質アルミニウム複合体３１０であってもよい。
【００８０】
さらに、図１３に示すように、アルミニウムバルク体であるアルミニウム管４２０の内周面に多孔質アルミニウム体４３０を接合した構造の多孔質アルミニウム複合体４１０であってもよい。
また、図１４に示すように、アルミニウムバルク体であるアルミニウム管５２０の外周面に多孔質アルミニウム体５３０を接合した構造の多孔質アルミニウム複合体５１０であってもよい。
さらに、図１５に示すように、アルミニウムバルク体であるアルミニウム管６２０の内周面及び外周面に多孔質アルミニウム体６３０を接合した構造の多孔質アルミニウム複合体６１０であってもよい。
また、図１６に示すように、アルミニウムバルク体であるアルミニウム板７２０の両面に多孔質アルミニウム体７３０を接合した構造の多孔質アルミニウム複合体７１０であってもよい。
【００８１】
また、アルミニウムバルク体と多孔質アルミニウム体との結合部に、Ｔｉ−Ａｌ系化合物に加えて、Ａｌと共晶反応する共晶元素を含む共晶元素化合物が存在していてもよい。
なお、Ａｌと共晶反応する共晶元素として、Ａｇ、Ａｕ、Ｂａ、Ｂｅ、Ｂｉ、Ｃａ、Ｃｄ、Ｃｅ、Ｃｏ、Ｃｕ、Ｆｅ、Ｇａ、Ｇｄ、Ｇｅ、Ｉｎ、Ｌａ、Ｌｉ、Ｍｇ、Ｍｎ、Ｎｄ、Ｎｉ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｒｕ、Ｓｂ、Ｓｉ、Ｓｍ、Ｓｎ、Ｓｒ、Ｔｅ、Ｙ、Ｚｎのうちから選択される１種又は２種以上を用いてもよい。
【実施例】
【００８２】
以下に、本発明の効果を確認すべく行った確認実験の結果について説明する。
【００８３】
（本発明例１−１５［第１の実施形態に準拠］）
第１の実施形態で示した方法により、表１に示す原料を用いて、焼結用アルミニウム原料を作製した。そして、表１に示す組成のアルミニウムバルク体と焼結用アルミニウム原料とを用いて、図１７に示す形状の多孔質アルミニウム複合体を一体焼結して製造した。
焼結条件（接合条件）を表１に示す。なお、多孔質アルミニウム体の大きさは、直径５０ｍｍ×長さ４０ｍｍ、アルミニウムバルク体の大きさは、直径５０ｍｍ×厚さ２０ｍｍとした。
【００８４】
（本発明例１６−３１［第２の実施形態に準拠］）
第２の実施形態で示した方法により、表１に示すアルミニウムバルク体と多孔質アルミニウム体とを接合し、図１７に示す形状の多孔質アルミニウム複合体を製造した。なお、接合時に用いたチタン含有ペーストの組成を表１に示す。また、接合条件を表１に示す。
なお、多孔質アルミニウム体の大きさは、直径５０ｍｍ×長さ４０ｍｍ、アルミニウムバルク体の大きさは、直径５０ｍｍ×厚さ２０ｍｍとした。
【００８５】
（比較例１、２）
比較例１、２として、表１に示すアルミニウムバルク体と多孔質アルミニウム体とを、融点が約２３０℃のＳｎ−０．７Ｃｕ系共晶ろう材を用いて接合し、図１７に示す形状の多孔質アルミニウム複合体を製造した。なお、多孔質アルミニウム体の大きさは、直径５０ｍｍ×長さ４０ｍｍ、アルミニウムバルク体の大きさは、直径５０ｍｍ×厚さ２０ｍｍとした。
【００８６】
得られた多孔質アルミニウム複合体について、引張試験を行うことにより、接合強度を評価した。評価結果を表１に示す。
【００８７】
（接合部の金属組織）
接合部のＴｉ−Ａｌ系化合物、共晶元素を含む共晶元素化合物の同定及び分布状態は、エネルギー分散型Ｘ線分光法（ＥＤＸ法）又は電子線マイクロアナライザ（ＥＰＭＡ法）によって測定した。
【００８８】
【表１】
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【００８９】
表１に示すように、アルミニウムバルク体と多孔質アルミニウム体とをＳｎ系ろう材を用いて接合した比較例１，２では、接合強度が４０Ｎ／ｃｍ２以下と低くなっている。
これに対して、アルミニウムバルク体とチタン粉末を有する焼結用アルミニウム原料とを用いて一体焼結された本発明例１−１５においては、接合強度が１１０Ｎ／ｃｍ２以上と高くなっていることが確認される。
また、アルミニウムバルク体と多孔質アルミニウム体とを、チタン含有ペーストを塗布して接合した本発明例１６−３１においては、接合強度が１００Ｎ／ｃｍ２以上と高くなっていることが確認される。
以上のことから、本発明によれば、アルミニウムバルク体と多孔質アルミニウム体とが強固に接合された多孔質アルミニウム複合体を提供可能である。
【符号の説明】
【００９０】
１０  多孔質アルミニウム複合体
１５  結合部
１６  Ｔｉ−Ａｌ系化合物
１７  共晶元素化合物
２０  アルミニウム多穴管（アルミニウムバルク体）
３０  多孔質アルミニウム焼結体（多孔質アルミニウム体）
３１    アルミニウム基材
３１ａ  アルミニウム繊維
３１ｂ  アルミニウム粉末
４０    焼結用アルミニウム原料
４２    チタン粉末粒子
４３    共晶合金粉末粒子
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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