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多孔質層の作製方法、金属と樹脂との接合方法、多孔質層、金属と樹脂との接合構造

国内特許コード P150011224
整理番号 NU-0552
掲載日 2015年1月29日
出願番号 特願2014-210721
公開番号 特開2016-079445
出願日 平成26年10月15日(2014.10.15)
公開日 平成28年5月16日(2016.5.16)
発明者
  • 小橋 眞
出願人
  • 国立大学法人名古屋大学
発明の名称 多孔質層の作製方法、金属と樹脂との接合方法、多孔質層、金属と樹脂との接合構造
発明の概要 【課題】金属粉末を焼結させるための設定温度を高くしなくとも、気孔率の向上と十分な焼結性とを両立することができる多孔質層の作製方法の提供。
【解決手段】Ti粉末とAl粉末とNaCl粉末とを混合(手順1,2)、Al粉末が拡散し且つNaCl粉末が分解しない圧力及び温度の条件下で加圧及び加熱して(手順3)、Ti粉末を焼結させ、その後にNaCl粉末を(手順4)水にて除去し(手順5)、多孔質層を作製する方法。Ti-Al合金に、Ti粉末の焼結による空隙部と、NaCl粉末の除去による空隙部とが形成されるので、高い気孔率を実現でき、設定温度をAlの融点近くまで高くするだけでAl粉末が拡散し、その拡散したAl粉末とTi粉末とが反応して生成されたTiAlがTi粉末同士を結合させるバインダーとして機能し、十分な焼結性を得る多孔質層の作成方法。
【選択図】図3
従来技術、競合技術の概要


例えば自動車や航空機等の輸送機器を始めとする様々な分野で、優れた材料を適材適所に配置するマルチマテリアル化が進んでいる。特に炭素繊維強化樹脂複合材料(CFRP:carbon fiber reinforced plastic)を用いることで、著しい軽量化が可能となる。例えば自動車ではキャビン部分にCFRPが用いられたり、航空機ではジェットエンジンのファンブレード部分にCFRPが用いられたりする動きがあり、何れの場合も金属と樹脂との強固な接合が不可欠である。



金属と樹脂とを接合する方法として、金属の表面に多孔質層(相互浸透層)を作製し、樹脂を多孔質層の空隙部(気孔)に浸透させる方法がある。この方法では、植物が根付くように樹脂が多孔質層の空隙部に浸透することで、金属と樹脂とが多孔質層を介して接合する。金属として軽量化に優れた特性を有するTi(チタン)を採用し、Tiの表面に多孔質層を作製する方法として、Ti粉末を焼結する方法(例えば非特許文献1参照)や、Ti粉末とスペーサー粉末(例えばNaCl(塩化ナトリウム)粉末やカルバミド粉末等)とを混合して焼結する方法(例えば非特許文献2参照)や、Ti粉末とBC(炭化ホウ素)粉末とを混合して焼結する方法(例えば非特許文献3参照)等がある。

産業上の利用分野


本発明は、多孔質層の作製方法、金属と樹脂との接合方法、多孔質層、金属と樹脂との接合構造に関する。

特許請求の範囲 【請求項1】
第1金属の粉末である第1金属粉末と、前記第1金属よりも融点が低い第2金属の粉末である第2金属粉末と、少なくとも前記第2金属よりも融点が高い物質からなるスペーサー粉末とを用い、前記第1金属粉末と前記第2金属粉末と前記スペーサー粉末とを、前記第2金属粉末が拡散し且つ前記スペーサー粉末が分解しない圧力及び温度の条件下で加圧及び加熱して前記第1金属粉末を焼結させて第1空隙部を形成し、その後に前記スペーサー粉末を除去して第2空隙部を形成し、前記第1空隙部と前記第2空隙部とを有する多孔質層を作製することを特徴とする多孔質層の作製方法。

【請求項2】
請求項1に記載した多孔質層の作製方法において、
前記スペーサー粉末として、前記第1金属よりも融点が低い物質からなる粉末を用いて作製することを特徴とする多孔質層の作製方法。

【請求項3】
請求項1又は2に記載した多孔質層の作製方法において、
前記スペーサー粉末として、静水に溶解する粉末を用いて作製することを特徴とする多孔質層の作製方法。

【請求項4】
請求項3に記載した多孔質層の作製方法において、
前記第1金属としてTiを用い、前記第2金属としてAlを用い、前記スペーサー粉末としてNaCl粉末を用いて作製することを特徴とする多孔質層の作製方法。

【請求項5】
請求項4に記載した多孔質層の作製方法において、
前記Ti粉末と前記Al粉末と前記NaCl粉末とを加圧及び加熱する際に、前記Ti粉末と前記Al粉末とを反応させてTiAlから少なくともTiAlを生成させることを特徴とする多孔質層の作製方法。

【請求項6】
請求項5に記載した多孔質層の作製方法において、
前記Ti粉末と前記Al粉末と前記NaCl粉末とを加圧及び加熱する際に、前記Ti粉末と前記Al粉末とを反応させてTiAlからTiAlを生成させ、更にTiAlからTiAlを生成させることを特徴とする多孔質層の作製方法。

【請求項7】
請求項1から6の何れか一項に記載した多孔質層の作製方法を含み、
前記多孔質層の作製方法により多孔質層を前記第1金属からなる基板上に作製し、樹脂を前記第1空隙部及び前記第2空隙部のうち少なくとも何れかに浸透させることにより、前記第1金属と前記樹脂とを前記多孔質層を介して接合することを特徴とする金属と樹脂との接合方法。

【請求項8】
少なくとも第1領域と第2領域とを有し、前記第1領域では、第1金属の粉末である第1金属粉末と当該第1金属よりも融点が低い第2金属の粉末である第2金属粉末との化合物が前記第1金属粉末の表面の少なくとも一部に形成され、前記第1金属粉末同士が前記化合物を介して結合されていることで第1空隙部が形成されており、前記第2領域では、前記第1空隙部とは異なる第2空隙部が形成されていることを特徴とする多孔質層。

【請求項9】
請求項8に記載した多孔質層において、
前記第1金属がTiであり、前記第2金属がAlであり、前記化合物の少なくとも一部がTiAl又はTiAlであることを特徴とする多孔質層。

【請求項10】
請求項8又は9に記載した多孔質層を含み、
前記多孔質層が前記第1金属からなる基板上に作製されており、樹脂が前記第1空隙部及び前記第2空隙部のうち少なくとも何れかに浸透されていることにより、前記第1金属と前記樹脂とが前記多孔質層を介して接合されていることを特徴とする金属と樹脂との接合構造。
国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

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JP2014210721thum.jpg
出願権利状態 公開
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