JPH0368708A - 開気孔を有する多孔体の改質方法 - Google Patents

開気孔を有する多孔体の改質方法

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JPH0368708A
JPH0368708A JP1205421A JP20542189A JPH0368708A JP H0368708 A JPH0368708 A JP H0368708A JP 1205421 A JP1205421 A JP 1205421A JP 20542189 A JP20542189 A JP 20542189A JP H0368708 A JPH0368708 A JP H0368708A
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幸三 石崎
Shojiro Okada
岡田　昭次郎
Takao Fujikawa
隆男 藤川
Atsushi Takada
篤 高田
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、散気体や濾過材などの機能に必要な開気孔を
有するセラミック質または／および金属質からなる多孔
体の改質方法に関するものであり、該多孔体は、良好な
通気性ないしは通液性と高い強度が要求される各種散気
体、粉体移送用エアスライダー、各種濾過材、バイオリ
アクター用担体、油浸ベアリングおよび高能率研削用砥
石などに利用される。
（従来の技術〉 多孔体の構成要素としての気孔には開気孔と閉気孔があ
り、後者は外部と全く連絡のない閉鎖的な気孔であり、
前者は流体が通過できる貫通気孔が大部分を占めるが、
入口があって出口のない人口気孔も含まれる。多孔体の
体積のうち開気孔の占める体積の割合を開気孔率と云い
実験的に測定して求めることができる。
このような開気孔を有する多孔体（以下、開気孔型多孔
体という。）の製造方法としては、（１）　　セラミッ
ク質または／および金属質からなる粉粒体や繊維のグリ
ーン威型体を焼結する際に、該粉粒体や繊維の間の隙間
に開気孔を生成させる方法 （２）　　セラミック賞または／および金属質からなる
粉ね体にビトリファイド結合剤を添加した混合物のグリ
ーン成型体をビトリファイド化する際に、該粉粒体の間
の隙間に開気孔を生成させる方法 （３）セラ逅フク質からなる粉体と多量の可燃性有機物
との混合物のグリーン成型体を焼結する際に可熱性有機
物を焼失して開気孔を生成させる方法 （４）薬品に不溶の成分と可溶の成分からなるガラス溶
融体を分相の発生する温度で熱処理を施し、さらに薬品
で可溶成分を溶出除去して開気孔を生成させる方法 などがある。
（発明が解決しようとする課題） これらの開気孔型多孔体には良好な通気性ないしは通液
性が要求されるが、このためには高い開気孔率が必要で
ある。また、これらの開気孔型多孔体の使用条件の多様
化と共に高い強度が要求される。しかし、開気孔型多孔
体の高い気孔率と高い強度とは相反する特性であり、こ
れら双方を満足させることはこれ迄の製造技術では困難
であった。
すなわち、一般に開気孔型多孔体を製造する場合、焼結
温度ないしはビトリファイド化温度を低くすれば開気孔
率は増加するが強度は低下し、逆に焼結温度ないしはビ
トリファイド化温度を高くすれば強度は向上するが開気
孔率は減少する。
方、グリーン成型体の成型密度を低くすれば開気孔率は
増加するが強度は低下し、逆に成型密度を高くすれば強
度は向上するが開気孔率は減少する。
また、気孔賦与剤としての可燃性有機物やガラスの可溶
性成分を増加すれば開気孔率は増加するが強度は低下し
、逆に気孔賦与剤を減少すれば強度は向上するが開気孔
率は減少する。
このように、従来の開気孔型多孔体の製造技術では開気
孔率の増加と強度の向上とは相反する特性であった。本
発明はかかる問題に鑑みなされたもので、開気孔型多孔
体の開気孔率を増加させながら、しかもその強度を向上
させることができる方法を提供することを目的とする。
（！ｉ題を解決するための手段） 上記目的を達成するためになされた本発明の開気孔型多
孔体の改質方法は、セラミック譬または／および金属質
からなる開気孔を有する多孔体に対し、該多孔体の素地
部分が軟化ないし溶融する温度で熱間等方圧加圧し、素
地部分の緻密化や均質化を行うことを発明の構成とする
ものである。
この際、処理対象物としては、開気孔率２０〜９０％の
多孔体がよい。また、熱間等方圧加圧条件として、処理
圧力はＯ，１ＭＰａ以上１０００ＭＰａ以下とするのが
よく、また処理温度は常圧下における多孔体の焼結温度
ないしはビトリファイド化温度に対して絶対温度で±２
０％の範囲内とするのがよい。
（作　用） 本発明の作用を第１図および第２図に基づいて説明する
。第１図は本発明に供すべき開気孔型多孔体く以下、予
備処理体と称する。）の断面構造の概念図で、１は素地
部分、２は貫通気孔、３は閉気孔、４は入口気孔、５は
内部クランク、６は偏析部分である。
予備処理体は、連続的につながった貫通気孔２を主とし
た開気孔を有するため、熱間等方圧加圧（以下、ＨＩＰ
という。）処理を施すと、高圧の圧力媒体が貫通気孔２
に自由に流入充満する。この際、ＨＩＰ処理は、予備処
理体の素地部分ｌが軟化ないし溶融する温度で実施され
るので、素地部分１の緻密化、均質化が速やかに行われ
、素地部分ｌの諸欠陥を解消して開気孔率の増加と強度
の向上とが同時に達成される。
すわなち、高圧下の高温の圧力媒体は貫通気孔２の中に
圧入され、素地部分１に作用して閉気孔３を押し潰して
貫通気孔２に合流させ開気孔率を増加させると共に素地
部分１が緻密化される。人口気孔４についても貫通気孔
２と同様な作用が行なわれる。内部クランク５は高温高
圧下で軟化ないしは溶融して塑性流動を起しやすくなっ
た素地同志が接触してお互に癒合する。偏析部分６も高
温高圧下で素地部分の拡散運動が活発化して均一化する
。これら諸現象のため、素地部分１は緻密化すると共に
強度が向上する。
第２図は本発明により予備処理体の処理を行ない、開気
孔率が増加し強度が向上した最終製品の断面構造の概念
図で、ＬＡは本発明により改質された素地部分、２Ａは
増量した貫通気孔である。
予備処理体としては、開気孔率が２０〜９０％のものが
好適である。２０％未満では、高圧下の高温の圧力媒体
が貫通気孔２内に充満しに＜＜、素地部分ｌの緻密化、
均質化に時間がかかる。一方、９０％を越えると強度不
足が著しくなり、保形も困難になる。
貫通気孔内に充満が可能な圧力媒体の圧力は開気孔率や
気孔径により異なるが、比較的開気孔率が高い場合や気
孔径の大きい場合は０．１ＭＰａあればよく、比較的開
気孔率が低い場合や気孔径の小さい場合でも１０００Ｍ
Ｐａで充分である。
処理温度に関しては、高圧下では軟化温度ないしは溶融
温度は常圧下より低下するため、常圧下における焼結な
いしはビトリファイド化温度より低い温度で処理するこ
とができる。また、素地部分の緻密化の速度をさらに促
進するため、常圧下の焼結温度ないしはビトリファイド
化温度より高目の温度で処理しても貫通気孔内に高圧ガ
スが充満しているため開気孔率が減少することはない。
しかし、余りに高い処理温度では素地部分に結晶粒が成
長して強度の低下を招くおそれがある。実験によれば、
予備処理体のＨＩＰ処理温度は常圧下の焼結温度ないし
はビトリファイド化温度に比べ、絶対温度で表わしてそ
のプラスマイナス２０％の範囲内であることが好ましい
。
尚、圧力媒体の種類としては、処理すべき多孔体の種類
によってアルゴンや窒素などの不活性雰囲気を与えるガ
ス、水素や一酸化炭素などの還元雰囲気を与えるガス、
酸素などの酸化雰囲気を与えるガス、溶融状態のガラス
などが用いられる。
水素や酸素を用いる場合は、通常アルゴンなどの不活性
ガスと混合して使用する。
（実施例） 以下、具体的実施例を示す、化学組成、混合比の単位は
すべて重量％である。
実施例１ （１）酸化アルミニウムＡｌｔｏ、９６．０％、酸化珪
素ＳｔＯ□、６％、酸化マグネシウム？１ｇ０、０％、
酸化カルシウムＣａＯ１，４％の化学＆ｌｌ或からなる
平均粒径０，３μｍの易焼結アルミナ原料からなるグリ
ーン成型体を空気中で１５７３にの温度で３時間焼結し
多孔体製品を作製し予備処理体とした。
（２）　　この予備処理体を１０００ＭＰａのアルゴン
の等方圧下で１５２３　Ｋの温度で１時間処理を行なっ
た。
（３）その結果、第１表に示すように開気孔率が増加し
強度も向上した。この製品はバイオリアクター用酵母担
体として用いられる。
フリット粉末１４％との混合物からなるグリーン成型体
を空気中で１４７３　Ｋの温度で５時間ビトリファイド
化を行ない多孔体製品を作製し予備処理体とした。
（２）　　この予備処理体を３０ＭＰａのアルゴン８０
％と酸素２０％の混合気体の等方圧下で１４２３にの温
度で２時間処理を行なった。
（３）その結果、第２表に示すように開気孔率が増加し
強度も向上した。この製品は溶融金属の精密濾過に用い
られる。
第２表 」 実施例２ （１）粒度＃８０の熔融アル稟す１００％と、はう珪酸
実施例３ （１）　　粒度１７０／２００の人造ダイヤモンド１０
０％と、銅Ｃｕ８０．７％、ニッケルＮｉ　９．３％、
絽Ｓｎ　１０．０％からなる合金粉末２５０％との混合
物からなるグリーン成型体を空気中で７２３にの温度で
３時間脱脂を１テない半焼成体を作製し予備処理体とし
た。
（２）　　この予備処理体を８０ＭＰａのアルゴン９９
％と水素１％の混合気体の等方圧下で１１２３にの温度
で４０分間処理を行なった。
（３）その結果、第３表に示すように高い開気孔率をそ
なえたメタルボンドダイヤモンド砥石の製造に成功した
。
第３表 実施例４ （１）粒度＃８０の焼結窒化アルミニウム１００％と、
粉末状窒化アルミニウムＡ７Ｎ９５モルと酸化イツトリ
ウムＹ＊Ｏｓ　５モルの混合粉末４０％との混合物を冷
間等方圧プレス（ＣＩＰ）で圧力８０　Ｍ　Ｐａで底型
し予備処理体とした。
（２）　　この予備処理体を２００ＭＰａの窒素の等方
圧下で１９７３にの温度で３時間処理を行なった。
（３）　　その結果、第４表に示すように高い気孔率を
そなえた熱伝導性セラミック多孔体の製造に底切した。
実施例５ （１）酸化ナトリウムＮａｎｏ　６％、酸化リチウムＬ
ｉｚ０、０％、酸化はう素ＢｚＯ＋　２３．０％１酸化
珪素ＳｉＯ□６６．０％、酸化アルミニウムＡｌｔｏｓ
　４．０％の化学組成からなるガラス溶融体を８６３に
の温度で１００時間熱処理を行ない分相ガラスを作製し
た。
（２）　３６３にの１規定の塩酸ＩＮ−ＨＣＡを用いて
可溶成分を溶出除去して開気孔型多孔性ガラスを作製し
予備処理体とした。この予備処理体の気孔壁にはかなり
の量のシリカゲルの付着が認められた。
（３）　　この予備処理体を３００ＭＰａのアルゴン９
０％と酸素１０％の混合気体の等方圧下で１２２３にの
温度で３時間処理を行なった。
（４）　　その結果、第５表に示すように開気孔率が増
加し強度も向上した。また、気孔壁に付着していたシリ
カゲルは気孔壁に吸収されて一体化し壁面は平滑化した
。この製品は海水の脱塩に用いられる。
第５表 （発明の効果） 以上説明した通り、本発明の改質方法によれば、開気孔
を有する多孔体に対し所定の温度でＨＩＰ処理を施すの
で、同多孔体の素地部分の閉気孔、内部クランク、偏析
などの線欠陥を解消することができ、素地部分の緻密化
、均質化を図ることができる。これによって、開気孔率
が向上し、多孔体の通気性ないしは通液性が改良され、
通気抵抗ないしは通液抵抗が減少し液体中への気体の分
散効率ないしは液体の濾過作業時の濾過効率が向上する
。また、該多孔体の強度が向上し、破損による事故が減
少し寿命が向上する。更に、該多孔体の気孔壁面からの
不純物の剥離や溶出などの現象も減少する。このため、
開気孔型多孔体の応用分野が拡大し、多くの産業分野で
の効果は極めて大である。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明に供される予備処理体の断面構造の概念
図、第２図は本発明により改質された開気孔型多孔体製
品の断面構造の概念図である。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. （１）セラミック質または／および金属質からなる開気
    孔を有する多孔体に対し、該多孔体の素地部分が軟化な
    いし溶融する温度で熱間等方圧加圧し、素地部分の緻密
    化や均質化を行うことを特徴とする開気孔を有する多孔
    体の改質方法。
  2. （２）開気孔率が２０〜９０％の多孔体に対し、０．１
    ＭＰａ以上１０００ＭＰａ以下の圧力下で熱間等方圧加
    圧する請求項（１）に記載の開気孔を有する多孔体の改
    質方法。
  3. （３）常圧下における多孔体の焼結温度ないしはビトリ
    ファイド化温度に対し、絶対温度で±２０％の範囲内の
    温度で熱間等方圧加圧する請求項（１）の開気孔を有す
    る多孔体の改質方法。
JP1205421A 1989-08-07 1989-08-07 開気孔を有する多孔体の改質方法 Pending JPH0368708A (ja)

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