JP4189401B2 - Method for producing foamed aluminum - Google Patents
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Description
本発明は、発泡アルミニウムの製造方法に関する。 The present invention relates to a method for producing foamed aluminum.
発泡アルミニウムは、周知のとおり、主にアルミニウムからなるマトリックス金属中に微細な気泡が形成された多孔質体であって、例えば、衝撃エネルギを吸収するエネルギ吸収体としての用途が考えられる。発泡アルミニウムをエネルギ吸収体として使用する場合には、発泡アルミニウムの変形強度が重要となる。具体的には、気泡の密度が同じ発泡アルミニウム同士であっても、気泡が微細な発泡アルミニウムは、気泡が粗大なものと比較して変形強度が高いので衝撃エネルギの吸収特性（エネルギ吸収特性）が優れている。
従来、発泡アルミニウムの製造方法としては、溶融アルミニウムに発泡剤またはガスを混合する溶融スタート法（例えば、特許文献１参照）や、アルミニウム粉末と発泡剤との混合物を圧粉成形した後に、この成形体を加熱することで、発泡剤からガスを生起させる粉体スタート法（例えば、特許文献２参照）が知られている。
Conventionally, as a method for producing foamed aluminum, a melting start method (for example, refer to Patent Document 1) in which a foaming agent or a gas is mixed with molten aluminum, or a mixture of an aluminum powder and a foaming agent is compacted and formed. A powder start method (for example, see Patent Document 2) in which gas is generated from a foaming agent by heating the body is known.
しかしながら、溶融スタート法では、粉体スタート法と比較して溶融アルミニウムが凝固するまでに時間がかかるために、溶融アルミニウム中で生起した気泡が熱膨張によって成長してしまう。そのため、得られた発泡アルミニウムの気泡は粗大化することとなる。そして、溶融スタート法では、溶融アルミニウム中で生起した気泡同士が癒着（融合）し合って発泡アルミニウムの気泡が粗大化するという問題もある。したがって、溶融スタート法で得られた発泡アルミニウムは、エネルギ吸収体としての用途に好ましくない。
これに対して、粉体スタート法では、前記したように、溶融スタート法と比較して、熱膨張による気泡の粗大化は或る程度抑制されるものの、気泡同士が癒着し合うことによる気泡の粗大化は充分に抑制することができない。したがって、このような粉体スタート法であってもエネルギ吸収特性が良好な発泡アルミニウムを製造することができなかった。
However, in the melting start method, it takes time for the molten aluminum to solidify as compared with the powder start method, so that bubbles generated in the molten aluminum grow due to thermal expansion. Therefore, the bubbles of the obtained foamed aluminum are coarsened. In the melting start method, there is also a problem that bubbles generated in the molten aluminum are fused (fused) with each other and the bubbles of the foamed aluminum become coarse. Therefore, the foamed aluminum obtained by the melting start method is not preferable for use as an energy absorber.
On the other hand, in the powder start method, as described above, compared with the melting start method, although bubble coarsening due to thermal expansion is suppressed to some extent, The coarsening cannot be sufficiently suppressed. Therefore, even with such a powder start method, it was not possible to produce foamed aluminum with good energy absorption characteristics.
そこで、本発明は、良好なエネルギ吸収特性を発揮する発泡アルミニウムの製造方法を提供することを課題とする。 Then, this invention makes it a subject to provide the manufacturing method of the aluminum foam which exhibits a favorable energy absorption characteristic.
前記課題を解決する本発明の発泡アルミニウムの製造方法は、マトリックスとしてのアルミニウム粉末と発泡剤とを含む未発泡前駆体を、前記アルミニウム粉末が半溶融状態となるように加熱して発泡させる発泡アルミニウムの製造方法であって、前記アルミニウム粉末よりも高融点の気泡微細化粒子を前記未発泡前駆体に含ませたことを特徴とする。
この製造方法では、未発泡前駆体が加熱されてアルミニウム粉末が半溶融状態になったときに、気泡微細化粒子はアルミニウム粉末よりも高融点であるので、半溶融状態のアルミニウム内で固体の気泡微細化粒子が存在する。その結果、気泡微細化粒子によってアルミニウムの粘性が高められることで気泡の動きが規制されて、気泡同士の癒着が防止される。
また、半溶融状態のアルミニウム内で気泡が発生して膨張していく際に、気泡微細化粒子が各気泡の間に介在することによって、癒着しようとする気泡同士を分離するクサビとして作用する。その結果、本実施形態に係る製造方法では、気泡同士の癒着が防止される。
The method for producing foamed aluminum according to the present invention for solving the above-mentioned problems is a foamed aluminum in which an unfoamed precursor containing aluminum powder as a matrix and a foaming agent is heated and foamed so that the aluminum powder is in a semi-molten state. The method is characterized in that bubble-refined particles having a melting point higher than that of the aluminum powder are included in the unfoamed precursor.
In this manufacturing method, when the unfoamed precursor is heated and the aluminum powder is in a semi-molten state, the bubble refined particles have a higher melting point than the aluminum powder. There are fine particles. As a result, the viscosity of the aluminum is increased by the finer particles, thereby restricting the movement of the bubbles and preventing the bubbles from sticking to each other.
Further, when bubbles are generated and expanded in the aluminum in a semi-molten state, the bubble fine particles are interposed between the bubbles, thereby acting as a wedge for separating the bubbles to be adhered to each other. As a result, in the manufacturing method according to the present embodiment, adhesion between bubbles is prevented.
このような発泡アルミニウムの製造方法において、前記気泡微細化粒子が、金属粉末および金属酸化物の少なくともいずれか１つからなるものが望ましい。 In such a method for producing foamed aluminum, it is desirable that the fine cell particles are made of at least one of metal powder and metal oxide.
そして、このような発泡アルミニウムの製造方法において、前記金属粉末が、ケイ素粒子からなり、前記未発泡前駆体中のケイ素粒子の含有率が、９質量％以上、１１質量％以下であるものが望ましい。この製造方法では、得られる発泡アルミニウムの圧縮強度がより良好となる。 In such a method for producing foamed aluminum, it is desirable that the metal powder is composed of silicon particles, and the content of silicon particles in the unfoamed precursor is 9% by mass or more and 11% by mass or less. . In this production method, the compressive strength of the obtained foamed aluminum becomes better.
このような発泡アルミニウムの製造方法において、前記未発泡前駆体の気孔率が、０．１％以上、１．０％以下であるものが望ましい。この製造方法では、得られる発泡アルミニウムの発泡倍率がより良好になる。 In such a method for producing foamed aluminum, it is desirable that the unfoamed precursor has a porosity of 0.1% to 1.0%. In this manufacturing method, the expansion ratio of the obtained foamed aluminum becomes better.
このような発泡アルミニウムの製造方法において、前記アルミニウム粉末の粒度が、１．０μｍ以上、６３μｍ未満であるものが望ましい。この製造方法では、得られる発泡アルミニウムの発泡倍率がより良好になる。 In such a method for producing foamed aluminum, it is desirable that the aluminum powder has a particle size of 1.0 μm or more and less than 63 μm. In this manufacturing method, the expansion ratio of the obtained foamed aluminum becomes better.
本発明によれば、良好なエネルギ吸収特性を発揮する発泡アルミニウムを製造することができる。 According to the present invention, it is possible to produce foamed aluminum that exhibits good energy absorption characteristics.
次に、本発明における発泡アルミニウムの製造方法の実施形態について図１を参照しながら詳細に説明する。なお、参照する図面において、図１は、本実施形態に係る発泡アルミニウムの製造方法を説明するためのフローチャートである。 Next, an embodiment of the method for producing foamed aluminum in the present invention will be described in detail with reference to FIG. In the drawings to be referred to, FIG. 1 is a flowchart for explaining a method for manufacturing foamed aluminum according to the present embodiment.
図１に示すように、本実施形態に係る発泡アルミニウムの製造方法は、アルミニウム粉末と、発泡剤と、気泡微細化粒子とを混合する混合工程と、得られた混合物を圧粉成形して未発泡前駆体を成形する未発泡前駆体の成形工程と、未発泡前駆体を加熱して未発泡前駆体を発泡させる発泡工程とで主に構成されている。 As shown in FIG. 1, the method for producing foamed aluminum according to the present embodiment includes a mixing step of mixing aluminum powder, a foaming agent, and bubble refined particles, and the resulting mixture is formed by compacting. The process mainly includes a molding process of an unfoamed precursor for molding the foamed precursor and a foaming process of heating the unfoamed precursor to foam the unfoamed precursor.
（混合工程）
この混合工程では、アルミニウム粉末と、発泡剤と、気泡微細化粒子とを混合した混合物が調製される。
アルミニウム粉末は、発泡アルミニウムのマトリックスとなるものであって、このアルミニウム粉末としては、公知のものを使用することができる。中でも大気アトマイズ法で得られたアルミニウム粉末は、例えば、不活性ガスアトマイズ法で得られたものと比較して、後記する未発泡前駆体の発泡工程での発泡がより良好になるので好ましい。アルミニウム粉末の粒度は、１μｍ以上、６３μｍ未満のものが好ましい。
(Mixing process)
In this mixing step, a mixture is prepared by mixing aluminum powder, a foaming agent, and fine cell particles.
The aluminum powder serves as a matrix of foamed aluminum, and a known one can be used as the aluminum powder. Among these, an aluminum powder obtained by an air atomizing method is preferable because, for example, foaming in a foaming step of an unfoamed precursor described later is better than that obtained by an inert gas atomizing method. The particle size of the aluminum powder is preferably 1 μm or more and less than 63 μm.
発泡剤は、発泡アルミニウムの気泡を形成するガスを発生させるものであって、この発泡剤としては、公知の発泡アルミニウムの製造方法で使用される粉末状のものを使用することができる。この発泡剤としては、例えば、水素化チタン（ＴｉＨ２）、炭酸マグネシウム（ＭｇＣＯ３）、炭酸カルシウム（ＣａＣＯ３）等が挙げられる。発泡剤の粒度、および配合量は、製造の目標となる発泡アルミニウムの密度、気孔率、および気泡径に応じて適宜に設定することができる。 The foaming agent generates a gas that forms bubbles of foamed aluminum. As the foaming agent, a powdery one used in a known method for producing foamed aluminum can be used. Examples of the foaming agent include titanium hydride (TiH 2 ), magnesium carbonate (MgCO 3 ), calcium carbonate (CaCO 3 ), and the like. The particle size and blending amount of the foaming agent can be appropriately set according to the density, porosity, and bubble diameter of the foamed aluminum that is the production target.
気泡微細化粒子は、後記する未発泡前駆体を加熱して発泡剤からガスを生起させた際に、そのガスで形成される気泡同士が癒着することを防止するものであって、アルミニウム粉末よりも高融点の粉末材料からなる。この気泡微細化粒子としては、アルミニウム粉末よりも高融点の金属粉末および金属酸化物の少なくともいずれか１つからなるものが望ましい。中でもケイ素（Ｓｉ）、炭化ケイ素（ＳｉＣ）、および酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）が好ましく、ケイ素（Ｓｉ）は最も好ましい。この気泡微細化粒子の粒度は、４３μｍ未満のものが好ましい。そして、気泡微細化粒子（ケイ素）の配合率は、９質量％以上、１１質量％以下が好ましい。 Bubble refined particles prevent the bubbles formed by the gas from adhering to each other when the unfoamed precursor described later is heated to generate gas from the foaming agent. Is also made of a powder material having a high melting point. As the finer particles, those made of at least one of metal powder and metal oxide having a melting point higher than that of aluminum powder are desirable. Among these, silicon (Si), silicon carbide (SiC), and aluminum oxide (Al 2 O 3 ) are preferable, and silicon (Si) is most preferable. The particle size of the bubble refined particles is preferably less than 43 μm. And the blending ratio of the bubble fine particles (silicon) is preferably 9% by mass or more and 11% by mass or less.
（成形工程）
この成形工程では、混合工程で調製された混合物が圧粉成形されることによって未発泡前駆体（プリカーサ）が形成される。この未発泡前駆体は、その気孔率が、好ましくは０．１％以上、さらに好ましくは０．１％以上、１．０％以下となるように公知のプレス機等で前記混合物が圧縮されることによって形成される。そして、このような未発泡前駆体における気泡微細化粒子の含有率は、９質量％以上、１１質量％以下が好ましい。
(Molding process)
In this molding step, an unfoamed precursor (precursor) is formed by compacting the mixture prepared in the mixing step. The unfoamed precursor is compressed by a known press machine or the like so that the porosity thereof is preferably 0.1% or more, more preferably 0.1% or more and 1.0% or less. Formed by. And the content rate of the bubble refinement | miniaturization particle | grains in such an unfoamed precursor has preferable 9 mass% or more and 11 mass% or less.
（発泡工程）
この発泡工程では、未発泡前駆体に含まれるアルミニウム粉末が半溶融状態となるように未発泡前駆体が加熱される。この際、未発泡前駆体に含まれる発泡剤は、ガスを生起して半溶融状態のアルミニウム中に気泡を発生させる。ちなみに、未発泡前駆体に含まれる気泡微細化粒子は、アルミニウム粉末よりも融点が高いので、半溶融状態のアルミニウム中で固体の状態が維持される。
そして、気泡を含む半溶融状態のアルミニウムを冷却して固化させることによって、発泡アルミニウムの製造工程は終了する。
(Foaming process)
In this foaming step, the unfoamed precursor is heated so that the aluminum powder contained in the unfoamed precursor is in a semi-molten state. At this time, the foaming agent contained in the unfoamed precursor generates gas and generates bubbles in the semi-molten aluminum. Incidentally, since the finer bubbles contained in the unfoamed precursor have a melting point higher than that of the aluminum powder, the solid state is maintained in the semi-molten aluminum.
And the manufacturing process of foamed aluminum is complete | finished by cooling and solidifying the aluminum of the semi-molten state containing a bubble.
次に、本実施形態に係る発泡アルミニウムの製造方法の作用について主に図２を参照しながら説明する。参照する図面において、図２（ａ）は、発泡アルミニウムの製造方法の発泡工程で、気泡が発生した際の様子を示す模式図、図２（ｂ）は、従来の発泡アルミニウムの製造方法（粉体スタート法）の発泡工程で、気泡が発生した際の様子を示す模式図である。 Next, the operation of the foamed aluminum manufacturing method according to the present embodiment will be described mainly with reference to FIG. In the drawings to be referred to, FIG. 2 (a) is a schematic diagram showing a state in which bubbles are generated in the foaming step of the foamed aluminum production method, and FIG. 2 (b) is a conventional method for producing foamed aluminum (powder). It is a schematic diagram which shows a mode when a bubble generate | occur | produces in the foaming process of the body start method.
ここでは、本発明との比較のために、まず、従来の発泡アルミニウムの製造方法（粉体スタート法）の作用について簡単に説明する。この製造方法では、図２（ｂ）に示すように、半溶融状態のアルミニウム１内で気泡３が発生して膨張していくと、気泡３同士が癒着し合って気泡３が粗大化する。 Here, for comparison with the present invention, the operation of a conventional foamed aluminum manufacturing method (powder start method) will be briefly described first. In this manufacturing method, as shown in FIG. 2 (b), when the bubbles 3 are generated and expanded in the semi-molten aluminum 1, the bubbles 3 adhere to each other and the bubbles 3 become coarse.
これに対し、本実施形態に係る製造方法では、図２（ａ）に示すように、半溶融状態のアルミニウム１内で固体の気泡微細化粒子２が存在することによって、アルミニウム１の粘性が高められることで流動性が低減される。その結果、本実施形態に係る製造方法では、アルミニウム１内の気泡３の動きが規制されて気泡３同士の癒着が防止される。そして、気泡微細化粒子２が微細なケイ素粉末である場合には、効果的に粘性が高められることで、より確実に気泡成長が抑制されることとなる。 On the other hand, in the manufacturing method according to this embodiment, as shown in FIG. 2A, the viscosity of the aluminum 1 is increased due to the presence of the solid bubble refined particles 2 in the semi-molten aluminum 1. Fluidity is reduced. As a result, in the manufacturing method according to the present embodiment, the movement of the bubbles 3 in the aluminum 1 is restricted and adhesion between the bubbles 3 is prevented. And when the bubble refinement | miniaturization particle | grains 2 are fine silicon powder, a bubble growth will be suppressed more reliably by viscosity being raised effectively.
また、本実施形態に係る製造方法では、半溶融状態のアルミニウム１内で気泡３が発生して膨張していく際に、気泡微細化粒子２が各気泡３の間に介在することによって、癒着しようとする気泡３同士を分離するクサビとして作用する。その結果、本実施形態に係る製造方法では、気泡３同士の癒着が防止される。 Further, in the manufacturing method according to the present embodiment, when the bubbles 3 are generated and expanded in the semi-molten aluminum 1, the bubble refined particles 2 are interposed between the bubbles 3, thereby causing adhesion. It acts as a wedge that separates the bubbles 3 to be tried. As a result, in the manufacturing method according to this embodiment, adhesion between the bubbles 3 is prevented.
また、本実施形態に係る製造方法において、アルミニウム粉末の粒度が１μｍ以上、６３μｍ未満のものを使用する場合には、発泡性がより良好となる。そして、このような微細なアルミニウム粉末を使用するとともに、微細な気泡微細化粒子２を使用することによって、発泡アルミニウム内に微細な気泡を均一に形成することができる。 Moreover, in the manufacturing method according to the present embodiment, when the aluminum powder having a particle size of 1 μm or more and less than 63 μm is used, the foaming property becomes better. And while using such a fine aluminum powder and using the fine bubble refinement particle | grains 2, a fine bubble can be uniformly formed in foamed aluminum.
また、本実施形態に係る製造方法において、未発泡前駆体の気孔率が０．１％以上、１．０％以下に設定されることによって、発泡工程で生起するガスの散逸が低減されて発泡性がより良好となる。 Further, in the manufacturing method according to the present embodiment, the porosity of the unfoamed precursor is set to 0.1% or more and 1.0% or less, thereby reducing the dissipation of gas generated in the foaming process and foaming. The property becomes better.
また、本実施形態に係る製造方法において、未発泡前駆体中の気泡微細化粒子の含有率が９質量％以上、１１質量％以下に設定されることによって、得られる発泡アルミニウムの圧縮強度がより良好となる。 Moreover, in the manufacturing method which concerns on this embodiment, the compressive strength of the foamed aluminum obtained by the content rate of the cell refinement | miniaturization particle | grains in an unfoamed precursor being 9 mass% or more and 11 mass% or less is more. It becomes good.
以上のような本実施形態に係る発泡アルミニウムの製造方法によれば、従来の製造方法と比較して、半溶融状態のアルミニウム１内での気泡３同士の癒着が防止されるので、主に独立気泡からなる多孔質の発泡アルミニウムを製造することができる。 According to the manufacturing method of the foamed aluminum according to the present embodiment as described above, the adhesion between the bubbles 3 in the semi-molten aluminum 1 is prevented as compared with the conventional manufacturing method. It is possible to produce porous aluminum foam composed of air bubbles.
また、本実施形態に係る発泡アルミニウムの製造方法によれば、気泡３同士の癒着が防止されるので、従来の製造方法と比較して、より微小な気泡３を均一に有する発泡アルミニウムを製造することができる。 Moreover, according to the manufacturing method of the foamed aluminum which concerns on this embodiment, since the adhesion | attachment of the bubbles 3 is prevented, compared with the conventional manufacturing method, the foamed aluminum which has the microbubble 3 uniformly is manufactured. be able to.
また、本実施形態に係る発泡アルミニウムの製造方法によれば、前記したように、微細な独立気泡（気泡３）を均一に有する発泡アルミニウム、つまり、優れたエネルギ吸収特性を発揮する発泡アルミニウムを提供することができる。
なお、以上のような本実施形態に係る製造方法で得られた発泡アルミニウムは、衝撃エネルギの吸収部材、例えば、自動車のバンパ、ピラー等に使用することができることは勿論のこと、吸音部材や断熱部材として使用することもできる。
Moreover, according to the manufacturing method of the foamed aluminum which concerns on this embodiment, as mentioned above, the foamed aluminum which has fine closed cells (bubble 3) uniformly, ie, the foamed aluminum which exhibits the outstanding energy absorption characteristic, is provided. can do.
In addition, the foamed aluminum obtained by the manufacturing method according to the present embodiment as described above can be used for an impact energy absorbing member, for example, an automobile bumper, a pillar, and the like, as well as a sound absorbing member and a heat insulating member. It can also be used as a member.
また、本実施形態に係る製造方法で得られた発泡アルミニウムは、適応する部材の形状となるように切削加工して使用してもよいし、適応する部材の外形を有する中空部材に未発泡前駆体を充填した後にこれを発泡させたものであってもよい。 Further, the foamed aluminum obtained by the manufacturing method according to the present embodiment may be used by cutting so as to have a shape of an applicable member, or an unfoamed precursor in a hollow member having an outer shape of the applicable member. After filling the body, it may be foamed.
また、本実施形態に係る製造方法で得られた発泡アルミニウムは、その内部に金属等からなる骨材をインサートしたものであってもよい。 Moreover, the foamed aluminum obtained by the manufacturing method according to the present embodiment may be one in which an aggregate made of metal or the like is inserted.
また、本実施形態に係る製造方法で得られた発泡アルミニウムであって、気泡微細化粒子２としてケイ素粉末を使用したものは、鋳造材料としてリサイクルすることができる。 Moreover, the foamed aluminum obtained by the manufacturing method according to the present embodiment, in which silicon powder is used as the cell refinement particles 2, can be recycled as a casting material.
次に、実施例を示しながら本発明をさらに具体的に説明する。
（実施例１）
微粒粉であるアルミニウム粉末（粒度：１μｍ以上、６３μｍ未満）と、気泡微細化粒子としてのケイ素粉末と、発泡剤としての水素化チタン（ＴｉＨ２）との混合物を調製した。なお、この混合物中のアルミニウム粉末とケイ素粉末との質量比（アルミニウム粉末：ケイ素粉末）は、９０：１０である。この混合物を圧粉成形することによって未発泡前駆体（プリカーサ）を作製した。なお、未発泡前駆体中の発泡剤の含有率は、１質量％であった。次に、この未発泡前駆体を加熱することによって発泡させて発泡アルミニウムを作製した。この発泡アルミニウムの発泡倍率は４．５倍であり、発泡アルミニウムの平均気泡径は２．０ｍｍであった。図３は、実施例１の製造方法で作製された発泡アルミニウムの断面の顕微鏡写真である。
そして、この発泡アルミニウムの圧縮強度を測定したところ、１０ＭＰａであった。なお、圧縮強度の測定には、島津製作所製オートグラフＡＧ−１０ＴＢを使用した。
Next, the present invention will be described more specifically with reference to examples.
(Example 1)
A mixture of fine aluminum powder (particle size: 1 μm or more and less than 63 μm), silicon powder as bubble refined particles, and titanium hydride (TiH 2 ) as a blowing agent was prepared. In addition, the mass ratio (aluminum powder: silicon powder) of the aluminum powder and the silicon powder in this mixture is 90:10. An unfoamed precursor (precursor) was produced by compacting this mixture. In addition, the content rate of the foaming agent in an unfoamed precursor was 1 mass%. Next, this unfoamed precursor was foamed by heating to produce foamed aluminum. The expansion ratio of the foamed aluminum was 4.5 times, and the average cell diameter of the foamed aluminum was 2.0 mm. 3 is a photomicrograph of a cross section of foamed aluminum produced by the production method of Example 1. FIG.
And when the compressive strength of this aluminum foam was measured, it was 10 MPa. In addition, Shimadzu Corporation autograph AG-10TB was used for the measurement of compressive strength.
（比較例１）
アルミニウム粉末、およびケイ素粉末を使用せずに、アルミニウム−ケイ素合金の粉末（粒度：１μｍ以上、６３μｍ未満）を使用した以外は、実施例１と同様に発泡アルミニウムを作製した。この発泡アルミニウムの発泡倍率は３．５倍であり、発泡アルミニウムの平均気泡径は３．０ｍｍであった。図４は、比較例１の製造方法で作製された発泡アルミニウムの断面の顕微鏡写真である。
そして、この発泡アルミニウムの圧縮強度を測定したところ、８ＭＰａであった。
(Comparative Example 1)
Foamed aluminum was prepared in the same manner as in Example 1 except that aluminum powder and silicon powder (particle size: 1 μm or more and less than 63 μm) were used without using aluminum powder and silicon powder. The foaming ratio of the foamed aluminum was 3.5 times, and the average cell diameter of the foamed aluminum was 3.0 mm. 4 is a micrograph of a cross section of foamed aluminum produced by the production method of Comparative Example 1. FIG.
And when the compressive strength of this aluminum foam was measured, it was 8 MPa.
（実施例２および実施例３）
粒度が異なるアルミニウム粉末を使用した以外は、実施例１と同様にして発泡アルミニウムを作製した。ちなみに、実施例２では、中粒粉であるアルミニウム粉末（粒度：６３μｍ以上、１０６μｍ未満）を使用し、実施例３では、粗粒粉であるアルミニウム粉末（粒度：１０６μｍ以上、３５５μｍ未満）を使用した。そして、得られた発泡アルミニウムの発泡倍率を表１に示す。なお、表１には、実施例１で作製した発泡アルミニウムの発泡倍率を併記している。
(Example 2 and Example 3)
Foamed aluminum was produced in the same manner as in Example 1 except that aluminum powder having different particle sizes was used. By the way, in Example 2, an aluminum powder (particle size: 63 μm or more and less than 106 μm) that is a medium particle is used, and in Example 3, an aluminum powder that is a coarse particle powder (particle size: 106 μm or more and less than 355 μm) is used. did. Table 1 shows the expansion ratio of the obtained foamed aluminum. In Table 1, the expansion ratio of the foamed aluminum produced in Example 1 is also shown.
（実施例４乃至実施例８）
ここでは、未発泡前駆体（プリカーサ）の残留気孔率を表２に示すように調節して圧粉成形した以外は、実施例１と同様にして発泡アルミニウムを作製した。そして、得られた発泡アルミニウムの発泡倍率を表２に示す。
(Example 4 to Example 8)
Here, foamed aluminum was produced in the same manner as in Example 1, except that the residual porosity of the unfoamed precursor (precursor) was adjusted as shown in Table 2 and compacted. Table 2 shows the expansion ratio of the obtained aluminum foam.
（実施例９乃至実施例１３）
ここでは、未発泡前駆体（プリカーサ）におけるケイ素の含有率（質量％）を表３に示すように調節した以外は、実施例１と同様にして発泡アルミニウムを作製した。そして、得られた発泡アルミニウムの平均圧縮強度（ＭＰａ）を測定した。なお、平均圧縮強度の測定には、島津製作所製オートグラフＡＧ−１０ＴＢを使用した。その結果を表３に示す。ちなみに、図５は、未発泡前駆体（プリカーサ）におけるケイ素の含有率（質量％）と、平均圧縮強度（ＭＰａ）との関係を示すグラフである。
(Examples 9 to 13)
Here, foamed aluminum was produced in the same manner as in Example 1 except that the silicon content (mass%) in the unfoamed precursor (precursor) was adjusted as shown in Table 3. And the average compressive strength (MPa) of the obtained foamed aluminum was measured. In addition, Shimadzu Corporation autograph AG-10TB was used for the measurement of average compressive strength. The results are shown in Table 3. Incidentally, FIG. 5 is a graph showing the relationship between the silicon content (mass%) in the unfoamed precursor (precursor) and the average compressive strength (MPa).
（実施例で得られた発泡アルミニウムの評価）
実施例１で製造された発泡アルミニウムは、比較例１で製造された発泡アルミニウムと比較して気泡径が小さく、発泡アルミニウムの発泡倍率が大きい。そして、実施例１で製造された発泡アルミニウムは、図３に示すように、微細な独立気泡が均一に形成されている。これに対し、比較例１で製造された発泡アルミニウムは、図４に示すように、気泡同士が癒着し合って連通しており、各気泡の径も不均一になっている。また、図３に示すように、実施例１で製造された発泡アルミニウムは、その全体に亘ってほぼ均等に発泡しているのに対して、図４に示すように、比較例１で製造された発泡アルミニウムは、発泡が不均一であり、内側では気泡の連通が顕著になっており、外側では気泡が消失している。
(Evaluation of foamed aluminum obtained in Examples)
The foamed aluminum produced in Example 1 has a smaller cell diameter than the foamed aluminum produced in Comparative Example 1, and the foaming ratio of foamed aluminum is large. In the foamed aluminum manufactured in Example 1, fine closed cells are uniformly formed as shown in FIG. On the other hand, as shown in FIG. 4, the foamed aluminum manufactured in Comparative Example 1 has the bubbles adhering to and communicating with each other, and the diameters of the bubbles are not uniform. Further, as shown in FIG. 3, the foamed aluminum produced in Example 1 is foamed almost uniformly over the whole, whereas as shown in FIG. 4, it is produced in Comparative Example 1. The foamed aluminum has non-uniform foaming, and the communication of bubbles is remarkable on the inside, and the bubbles disappear on the outside.
このように実施例１で製造された発泡アルミニウムの気泡が独立しており、しかも気泡が微細で均一であるのは、気泡微細化粒子としてのケイ素粉末が溶融状態のアルミニウムの粘性を高めて気泡の動きを規制するとともに、癒着しようとする気泡同士を分離するようにケイ素粉末が作用したためと考えられる。 As described above, the foamed aluminum bubbles produced in Example 1 are independent, and the bubbles are fine and uniform because the silicon powder as the bubble refinement particles increases the viscosity of the molten aluminum to increase the bubbles. This is thought to be because the silicon powder acted to regulate the movement of the cells and to separate the bubbles to be adhered to each other.
また、表１から明らかなように、粒度が１μｍ以上、６３μｍ未満のアルミニウム粉末を使用した本発明に係る製造方法（実施例１参照）では、発泡倍率がより良好になっている。 Further, as is clear from Table 1, in the production method (see Example 1) according to the present invention using an aluminum powder having a particle size of 1 μm or more and less than 63 μm, the expansion ratio is better.
また、表２から明らかなように、未発泡前駆体（プリカーサ）の残留気孔率が、０．１％以上、１．０％以下に設定された本発明に係る製造方法（実施例４および実施例５参照）では、発泡倍率がより良好になっている。 Further, as apparent from Table 2, the production method according to the present invention (Example 4 and implementation) in which the residual porosity of the unfoamed precursor (precursor) was set to 0.1% or more and 1.0% or less. In Example 5), the expansion ratio is better.
また、表３から明らかなように、未発泡前駆体（プリカーサ）におけるケイ素の含有率（質量％）が、９質量％以上、１１質量％以下に設定された本発明に係る製造方法（実施例１０、実施例１１および実施例１２参照）では、平均圧縮強度（ＭＰａ）がより優れている。
なお、参考例としての図６は、発泡アルミニウムの気泡径（ｍｍ）と、圧縮強度（ＭＰａ）との関係について示すグラフである。図６から明らかなように、気泡径が小さければ小さいほど、圧縮強度は増大している。つまり、本発明に係る発泡アルミニウムの製造方法は、従来の製造方法と比較して、気泡径を微小化することができるので、発泡アルミニウムの圧縮強度をより増大することができる。ちなみに、目標の発泡アルミニウムの圧縮強度を１０ＭＰａとすると、気泡径は２．０ｍｍ以下に設定されることとなる。
Further, as is apparent from Table 3, the production method according to the present invention in which the silicon content (mass%) in the unfoamed precursor (precursor) is set to 9 mass% or more and 11 mass% or less (Examples) 10, see Example 11 and Example 12), the average compressive strength (MPa) is better.
FIG. 6 as a reference example is a graph showing the relationship between the bubble diameter (mm) of foamed aluminum and the compressive strength (MPa). As is clear from FIG. 6, the smaller the bubble diameter, the greater the compressive strength. That is, since the foamed aluminum manufacturing method according to the present invention can reduce the bubble diameter compared to the conventional manufacturing method, the compressive strength of the foamed aluminum can be further increased. Incidentally, if the compression strength of the target foamed aluminum is 10 MPa, the bubble diameter is set to 2.0 mm or less.
１ アルミニウム
２ 気泡微細化粒子
３ 気泡
1 Aluminum 2 Fine particles of bubbles 3 Bubbles
Claims (5)
前記アルミニウム粉末よりも高融点の気泡微細化粒子を前記未発泡前駆体に含ませたことを特徴とする発泡アルミニウムの製造方法。 An unfoamed precursor containing aluminum powder as a matrix and a foaming agent is a method for producing foamed aluminum that is heated and foamed so that the aluminum powder is in a semi-molten state ,
A method for producing foamed aluminum, characterized in that bubble-refined particles having a melting point higher than that of the aluminum powder are contained in the unfoamed precursor.
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