JPH1046268A - Ni−Cr多孔質合金の製造方法 - Google Patents

Ni−Cr多孔質合金の製造方法

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JPH1046268A
JPH1046268A JP19813196A JP19813196A JPH1046268A JP H1046268 A JPH1046268 A JP H1046268A JP 19813196 A JP19813196 A JP 19813196A JP 19813196 A JP19813196 A JP 19813196A JP H1046268 A JPH1046268 A JP H1046268A
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alloy
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porous
metal
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JP19813196A
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Jun Nishida
純 西田
Takashi Sakuma
孝 佐久間
Shigeru Kadokake
繁 角掛
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Japan Metals and Chemical Co Ltd
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Japan Metals and Chemical Co Ltd
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F3/00—Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the manner of compacting or sintering; Apparatus specially adapted therefor ; Presses and furnaces
    • B22F3/10—Sintering only
    • B22F3/11—Making porous workpieces or articles
    • B22F3/1121—Making porous workpieces or articles by using decomposable, meltable or sublimatable fillers
    • B22F3/1137—Making porous workpieces or articles by using decomposable, meltable or sublimatable fillers by coating porous removable preforms

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  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Powder Metallurgy (AREA)
  • Cell Electrode Carriers And Collectors (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】骨格がNi−Cr合金よりなり、かつ低炭素で
あるために、融点が高くまた十分な靭性を備えたNi−
Cr多孔質合金の製造方法。 【構成】Ni−Cr合金粉末、金属Ni粉末、金属Cr
粉末、Ni酸化物粉末を所望の割合で含有するスラリー
を形成する。スラリーを発泡樹脂に塗着する。次いで塗
着物を水蒸気または炭酸ガスを含む還元性ガス雰囲気下
で700〜900℃に加熱し発泡樹脂を熱分解しかつ炭
素分を消失させる。次いで1100℃〜1300℃の還
元性ガス雰囲気下で1100℃〜1300℃に加熱し焼
結させてNi−Cr多孔質合金とする。水蒸気または炭
酸ガスは2.5〜30vol%とする事が好ましい。還元
性ガスとしては水素ガスまたはアンモニア分解ガスを用
いる事ができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、耐摩耗性金属材
料、触媒若しくはその担体、発熱抵抗体等として使用す
ることができるNi−Cr合金からなる多孔質合金の製
造方法についての提案である。
【0002】
【従来の技術】空孔率の大きな金属多孔体(多孔質金
属)は、触媒担体や電池用の基板とした場合には充填率
が大きいために良好な担体もしくは基板となり得る。
【0003】このような多孔質金属のうち、気孔率が9
0%を超えるものについては、発泡性樹脂に金属をメッ
キする方法(以下、メッキ法と称する)、発泡樹脂のシ
ート等に金属粉末を含有するスラリーを含浸させ、その
後焼成により発泡樹脂を消失させ、金属粉末を焼結する
方法(以下、スラリー法と称する)により製造されてい
る。(特開昭57−17448号公報、特開平 −14
9183号公報)。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】ところで、このような
方法により金属がNiとCrよりなるNi−Cr多孔質
合金をメッキ法で製造するには、先ず例えばニッケルの
多孔質金属を製造し、その後、ニッケルの表面にCrの
メッキ層を更に形成する。ところがこの方法によれば内
部はNiで表面はCrの二層構造となり、表面には金属
Crが露出されており、多孔質体全体が合金化されたも
のはできない。
【0005】さらに、メッキ法による場合、Ni表面に
単にCrが析出しているだけでNiとCrが合金化され
た部分が殆どなく、金属間の密着性を持たせるために加
熱処理を行っても、合金化は不十分であった。またクロ
マイズ処理を行う方法もあるが表面しか合金化しないと
いう問題点がある。
【0006】スラリー法により、Ni粉末と金属Crの
粉末を混合しこれを用いてスラリーとを形成し、ついで
このスラリーを発泡性樹脂に塗着し、ついでこの塗着し
たものを焼成することによりNi−Cr多孔質合金を製
造することが考えられる。
【0007】しかし、本発明者等の知見によるとこの方
法では、発泡性樹脂等が熱分解した時に発生する炭素が
合金に含有され、得られたNi−Cr多孔質合金は炭素
含有量が高く、炭素と合金の金属間化合物が生成し、融
点が低下するために発熱性抵抗体としての用途には不適
当であり、また金属間化合物が生成したNi−Cr多孔
質合金は伸びも小さい脆い材質となるため摺動部材とし
ても利用し得ないという問題点がある。
【0008】本発明は、炭素の含有量が少ないために発
熱性抵抗体としても使用が可能であり、また十分な靭性
を有し摺動部材としても使用が可能なNi−Cr多孔質
合金を製造する方法の提供を課題としている。
【0009】
【課題を解決するための手段】上記の課題を達成するた
めに本発明者らは、鋭意研究した。その結果、スラリー
法を用いて炭素含有量が低く金属間化合物を形成させな
い多孔質合金を製造する方法を見出し、本発明を完成し
た。
【0010】すなわち、本発明は(1)発泡性樹脂に、
Ni−Crの合金粉末を含有するスラリーを、あるいは
金属Ni粉末もしくはNi酸化物粉末と金属Cr粉末を
含有するスラリーを塗着する第一工程、次いで第一工程
で得られた塗着物を水蒸気または炭酸ガスを含む還元性
ガス雰囲気下で700℃〜900℃に加熱し前記発泡樹
脂を消失させかつ脱炭する第二工程、その後1100℃
〜1300℃の還元性ガス雰囲気下において前記Ni−
Crの合金粉末をあるいは金属Ni粉末もしくはNi酸
化物粉末と金属Cr粉末を焼結する第三工程を有する事
を特徴とするNi−Cr多孔質合金の製造方法である。
【0011】また(2)上記第二工程の水蒸気または炭
酸ガスを含む還元性ガスが、水蒸気または炭酸ガスを
2.5〜30vol%含有する水素ガスまたはアンモニア
分解ガスであることを特徴とする前記(1)に記載のN
i−Cr多孔質合金の製造方法である。
【0012】また(3)上記第三工程の還元性ガスが、
水素ガスまたはアンモニア分解ガスであることを特徴と
する前記(1)または(2)に記載のNi−Cr多孔質
合金の製造方法である。
【0013】
【発明の実施の形態】本発明において、金属粉末あるい
は合金粉末を含有するスラリーを発泡樹脂に含浸させる
方法は、従来のスラリー法に開示された技術を用いる。
即ち、平均粒径1〜15ミクロンの金属Ni粉末もしく
は酸化Ni粉末と金属Cr粉末の混合粉末をあるいはN
iとCrの合金の粉末を樹脂溶液中に分散させ、スラリ
ーとする。ついで、このスラリーを発泡樹脂に含浸さ
せ、乾燥し、焼成する。この第一工程により、発泡樹脂
の骨格の表面には金属粉末あるいは合金粉末を含有する
スラリーが塗着される。
【0014】本発明の特徴は、次の焼成工程にあり、ま
ず、第二工程として、700〜900℃の温度で、好ま
しくは2.5〜30vol%の水蒸気または炭酸ガスを含
む還元性ガス雰囲気下において、焼成し、発泡樹脂を消
失させかつ発泡樹脂の熱分解で生成した炭素を酸化除去
する焼成工程を行う。ついで、第三工程として1100
〜1300℃でかつ、水蒸気または炭酸ガスを含まない
還元雰囲気下で焼成し酸化物を還元し、金属粉末を焼結
し合金化して、多孔質合金を得る。本発明の焼成工程の
特徴は、この第二工程と第三工程の2段階焼成を行うと
ころにある。
【0015】格別の工夫を行わないで焼成工程を行う
と、焼成工程で発泡樹脂は熱分解し、熱分解の結果炭素
が発生し、この炭素は金属粉末や合金粉末に混入して焼
成される。この結果炭素を多量含有する多孔質合金とな
る。
【0016】本発明の第二工程では水蒸気または炭酸ガ
スを含有する雰囲気下で焼成するが、発泡樹脂の熱分解
により発生した炭素は水蒸気または炭酸ガスにより酸化
されて消失する。本発明者等の知見によると、700℃
未満では酸化に長時間を要するために効率が低く、90
0℃超では炭素が金属粉末に含有されて多孔質合金の炭
素含有量が高くなる。また水蒸気や炭酸ガスの含有量が
2.5vol%未満では炭素の除去効率が低く、30vol%
超では金属粉末が過度に酸化される。
【0017】本発明の第三工程では、第二工程よりも高
温の1100〜1300℃で焼成するが、第三工程は水
蒸気や炭酸ガスを含有しない強い還元性雰囲気下である
ため、金属粉末は酸化される事なく焼結され、酸化物は
還元され焼結される。尚第三工程の焼成温度が1100
℃未満では焼成が不十分であり、1300℃超では溶融
し易く多孔体を形成し難い。
【0018】このような焼成によって、まず、発泡樹脂
を消失させる工程においては、水蒸気または炭酸ガスに
よって発泡樹脂の熱分解により生成した炭素は酸化を受
けて除去され、次の金属の還元工程では、強い還元性雰
囲気であるために酸化物は還元されて、Ni−Cr多孔
質合金を形成する。
【0019】なお、例えば第二工程の領域と第三工程の
領域を有する連続炉を用いて、第二工程と第三工程を連
続して行う事が考えられるが、この際は第三工程で強い
還元性雰囲気を形成し難く、従って第二工程で形成され
た酸化Crの還元が不十分となり、例えば強度が不十分
なNi−Cr多孔質金属となり易い。このため、第二工
程と第三工程はそれぞれ独立して別途に行う事が望まし
い。また本発明によるとFe,Al等の第3成分を含有
するNi−Cr多孔質合金も製造できることは自明であ
り、従って本発明のNi−Cr多孔質合金にはこれ等の
第3成分を含有するものも含まれる。
【0020】
【実施例】平均粒径4μmの金属Ni粉と金属Cr粉を
Ni:Cr=80:20の割合に調合し、水溶性フェノ
ール樹脂を用いて、金属Ni粉末と金属Cr粉末を含有
するスラリーを形成した。またNi:Crが80:20
の合金鋳塊を粉砕し、Ni:Cr=80:20で平均粒
径が4μmのNi−Cr合金粉末を作成し、水溶性フェ
ノール樹脂を用いて、Ni−Cr合金粉末を含有するス
ラリーを形成した。
【0021】
【表1】
【0022】30ppi(1インチ当たりの開孔数が3
0)のポリウレタン発泡樹脂を前記のスラリーに含浸
し、乾燥後、表1に示した条件で焼成した。尚表1で第
2工程と第3工程には別異の焼成炉を用い、第2工程の
焼成の後で第3工程の焼成を行った。
【0023】表1の実施例1〜5の如く、本発明の多孔
質合金は、酸素含有量が60〜90ppmで低く、C含
有量も50〜110ppmで低い。この結果25〜35
kgf/cm2の圧縮強度を有し好ましい靭性を備えて
いる。
【0024】比較例1〜2は第2工程では炭酸ガスを用
いないで、第3工程で炭酸ガスを用いた例であるが、炭
素含有量は低減するが酸素含有量が高く、圧縮強度も低
い。比較例3は第2工程、第3工程の何れにおいても炭
酸ガスを用いなかった例で、炭素含有量が高い。また比
較例4は第2工程を行わなかった例であるが、多孔質合
金のC含有量が顕著に高く、靭性がない。比較例5は第
3工程の焼成温度を、本発明よりも高温の1350℃に
した例であるが、溶融し、このため多孔質合金を得る事
ができなかった。
【0025】
【発明の効果】本発明を実施すると、多孔質合金の骨格
の表面と内部とが均一な組成のNi−Cr合金で形成さ
れている多孔質合金が得られる。本発明によるこの多孔
質合金は、炭素含有が低くかつ酸素含有量も低い。この
結果、炭素と合金の金属間化合物が生成する事がなく、
従って融点が低下することがなく、発熱性抵抗体として
使用する事ができる。また十分な靭性を備えているため
に成形加工が可能であり、摺動部材や電極部材や触媒担
体等に使用する事ができる。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】発泡性樹脂に、Ni−Crの合金粉末を含
    有するスラリーを、あるいは金属Ni粉末もしくはNi
    酸化物粉末と金属Cr粉末を含有するスラリーを塗着す
    る第一工程、次いで第一工程で得られた塗着物を水蒸気
    または炭酸ガスを含む還元性ガス雰囲気下で700℃〜
    900℃に加熱し前記発泡樹脂を消失させかつ脱炭する
    第二工程、その後1100℃〜1300℃の還元性ガス
    雰囲気下において前記Ni−Crの合金粉末をあるいは
    金属Ni粉末もしくはNi酸化物粉末と金属Cr粉末を
    焼結する第三工程を有する事を特徴とするNi−Cr多
    孔質合金の製造方法。
  2. 【請求項2】上記第二工程の水蒸気または炭酸ガスを含
    む還元性ガスが、水蒸気または炭酸ガスを2.5〜30
    vol%含有する水素ガスまたはアンモニア分解ガスであ
    ることを特徴とする請求項1に記載のNi−Cr多孔質
    合金の製造方法。
  3. 【請求項3】上記第三工程の還元性ガスが、水素ガスま
    たはアンモニア分解ガスであることを特徴とする請求項
    1または2に記載のNi−Cr多孔質合金の製造方法。
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