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金属複合材料およびその製造方法 コモンズ

国内特許コード P07A010610
整理番号 NI0500063
掲載日 2007年10月4日
出願番号 特願2005-349749
公開番号 特開2007-153657
登録番号 特許第5181169号
出願日 平成17年12月2日(2005.12.2)
公開日 平成19年6月21日(2007.6.21)
登録日 平成25年1月25日(2013.1.25)
発明者
  • 宋 星武
  • 杉本 公一
  • 二タ村 朝比古
  • 小澤 啓太
出願人
  • 国立大学法人信州大学
発明の名称 金属複合材料およびその製造方法 コモンズ
発明の概要

【課題】多孔質体の連続孔内に金属を充填することによって、さらに熱伝導率を向上させた金属複合材料を提供する。
【解決手段】本発明に係る金属複合材料は、メソフェーズピッチにカーボンナノファ イバーが混入され、メソフェーズピッチが連続多孔質構造体に形成されると共に、 該連続多孔質構造体が不活性ガス下1000℃~3000℃の温度範囲で加熱され て炭化または黒鉛化され、該炭化もしくは黒鉛化された連続多孔質構造体の連続孔 内に金属が充填されていることを特徴とする。
【選択図】図12

従来技術、競合技術の概要


カーボンナノファイバー(カーボンナノチューブ等のナノファイバー:以下CNFという)は優れた機械的特性、熱伝導性、および電気伝導性を有するため、ナノテクノロジーを代表する新機能材料として、エレクトロニクスや医療など、様々な分野での利用が期待されている。複合材料のフィラーとしての利用は従来の炭素繊維と比較して少量の添加で諸特性を改善するため、種々の母材(樹脂、ゴム、金属、セラミックス、炭素など)にCNFを添加した先進複合材料の開発が進められている。



樹脂材料として、ナフタレン等の縮合多環式炭化水素またはこれを含有する物質をフッ化水素・三フッ化ホウ素の存在下で重合させて得られたメソフェーズピッチ(三菱瓦斯化学株式会社製:製品名AR:以下ARという)が知られている(特開2003-286019)。AR(Aromatic Resin)は、組成変動の多い石油タール、石炭タールを原料とする従来のメソフェーズピッチでは混入が避け難い不純物も極めて少なく、易黒鉛化性炭素材料の理想的な前駆体である。また、ある温度域(600℃程度)に加熱するとガスが発生し、同時に粘度が上昇し、固化することで連続多孔質構造体となる。このフォームは非常に黒鉛化性が高く、優れた熱伝導性が期待できる。

産業上の利用分野


本発明は、金属複合材料およびその製造方法に関する。

特許請求の範囲 【請求項1】
メソフェーズピッチにカーボンナノファイバーが混入され、メソフェーズピッチが連続多孔質構造体に形成されると共に、該連続多孔質構造体が不活性ガス下1000℃~3000℃の温度範囲で加熱されて炭化または黒鉛化され、該炭化もしくは黒鉛化された連続多孔質構造体の連続孔内に金属が連続孔の内壁と密着した状態で充填されていることを特徴とする金属複合材料。

【請求項2】
前記金属がアルミニウム、錫、亜鉛、銅もしくはこれらの合金であることを特徴とする請求項1記載の金属複合材料。

【請求項3】
前記連続多孔質構造体の壁の厚み内に、壁表面に突出することなく前記カーボンナノファイバーが封止込められていることを特徴とする請求項1または2記載の金属複合材料。

【請求項4】
前記メソフェーズピッチが、縮合多環式炭化水素またはこれを含有する物質をフッ化水素・三フッ化ホウ素の存在下で重合させて得られたメソフェーズピッチであることを特徴とする請求項1~3いずれか1項記載の金属複合材料。

【請求項5】
前記メソフェーズピッチに、前記カーボンナノファイバーが20wt%以下混入されていることを特徴とする請求項1~4いずれか1項記載の金属複合材料。

【請求項6】
メソフェーズピッチとカーボンナノファイバーとを混合する混合工程;
メソフェーズピッチを固化する時のガス発生量を抑制するために、該混合工程で混合された材料を不活性ガス下370℃~470℃の温度で加熱し、メソフェーズピッチを溶融してガスを発生させ、余分なガスを除去する前加熱工程;
該前加熱工程で加熱処理された材料を冷却する冷却工程;
該冷却工程で冷却された材料を不活性ガスによる加圧下で加温してメソフェーズピッチを発泡させ、固化させる後加熱工程;
を含む連続多孔質構造体を製造する工程と、
該連続多孔質構造体を不活性ガス下1000℃~3000℃の温度で加熱して炭化または黒鉛化させ、炭化または黒鉛化した連続多孔質構造体を製造する工程と、
該炭化または黒鉛化した連続多孔質構造体の連続孔内に金属を連続孔の内壁と密着する状態に充填する工程とを含むことを特徴とする金属複合材料の製造方法。

【請求項7】
前記連続孔内に金属を充填する工程において、前記連続多孔質構造体を、不活性ガス雰囲気中で、前記金属の融点以上の温度に予備加熱し、一方で、金型を、前記金属の融点以下の温度に加熱しておき、該金型のキャビティ内に該予備加熱した連続多孔質構造体を収納し、次いで該金型のキャビティ内に、融点以上の温度に加熱して溶融した溶融金属を充填すると共に、キャビティ内の該溶融金属を加圧し、該溶融金属を該連続多孔質構造体の連続孔内に充填することを特徴とする請求項6記載の金属複合材料の製造方法。

【請求項8】
前記金型の底板を多孔質セラミック板で形成することを特徴とする請求項7記載の金属複合材料の製造方法。
産業区分
  • 無機化合物
国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

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出願権利状態 権利存続中
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