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機能性を付与した多孔質構造体の製造方法

国内特許コード P03A003205
整理番号 Y01-P386
掲載日 2003年12月22日
出願番号 特願2002-017453
公開番号 特開2003-213352
登録番号 特許第4328052号
出願日 平成14年1月25日(2002.1.25)
公開日 平成15年7月30日(2003.7.30)
登録日 平成21年6月19日(2009.6.19)
発明者
  • 山内 五郎
  • 中嶋 英雄
  • 平 博仁
  • 馬渕 守
出願人
  • 独立行政法人産業技術総合研究所
発明の名称 機能性を付与した多孔質構造体の製造方法
発明の概要 機能性微粒子となる成分を含んだ出発材料として多孔体を加熱処理することにより、多孔体全体にわたって機能性微粒子を均一分散させた多孔質構造体を得る。親和力が大きな元素Z及びマトリックスとなる元素Yからなる空隙率0.1~95.0%の多孔体を元素X含有雰囲気中で加熱することにより、元素Xを元素Zと選択反応させ、化合物Z-Xが微細に均一分散した多孔質構造体を製造する。各種金属の酸化物,窒化物,フッ化物,水素化物等、化合物Z-Xの種類に応じて種々の機能性が付与された多孔質構造体が得られる。
従来技術、競合技術の概要
微粒子分散複合機能材料は、マトリックスを構成する金属又は合金粉末に所定の機能を呈する微粒子を配合し、得られた混合物を所定形状に成形した後、焼成することによって製造している。しかし、この製造方法によるとき、機能性微粒子をマトリックスに均一分散させることが困難である。
因みに、大きな比表面積が要求される触媒粒子を分散させた複合機能材料では機能性微粒子の粒径が小さなほど触媒反応に有効に寄与するが、極微細粒径の微粒子は凝集しやすい。そのため、マトリックスを構成する金属又は合金粉末と混合した状態で機能性微粒子が大径の凝集粒子として分布し、極微細粒化に由来する反応活性の向上が期待できない。
【0003】
粉末混合-焼結法における機能性微粒子の凝集を避けるため、酸化物(機能性微粒子)となる金属元素を含む合金を内部酸化する方法がある。本発明者も、特定条件下での内部酸化により酸化物粒子をマトリックスに分散析出させることにより、導電材料,接点材料,高強度材料等の機能材料が得られることを紹介した(JEMS NEWS,第28号(1986)第1~5頁)。
産業上の利用分野
本発明は、各種機能を発現する微粒子状や平板状の化合物を多孔質体の内部や表面に分散析出させた多孔質構造体を製造する方法に関する。
特許請求の範囲 【請求項1】 元素Z,マトリックスとなる元素Yからなり、前記元素Zは前記元素Yよりも元素Xと反応しやすい元素であって、元素Zの濃度が0.0001~70原子%であり、かつ空隙率30~85%の多孔体を用意し、元素Xを含む雰囲気下で多孔体を加熱し、元素Zと元素Xとの化合物を粒子状又は平板状に多孔体の表面及び/又は内部に析出させる、機能性を付与した多孔質構造体の製造方法であって、
元素Xが酸素Oであるとき、Si,Mn,P,Al,Zn,Ti,Ni,Cr,Co,Fe,Be,Mg,Cd,In,Zr,Sn,Ce,Ca,Ga,B,Sb,Tl,Pb,Nb,Ta,Bi,Li,Mo,W,V,Pb.Hfから選ばれた1種又は2種以上の金属を元素Zに、元素Zと異なりAg,Cu,Ni,Fe,Pd,Co,Au,Pt,Cr,Mo,W,Ti,Zr,Hf,V,Nb,Ta,Ge,Sn,Pbから選ばれた1種又は2種以上の金属を元素Yに使用する、製造方法
【請求項2】 元素Z,マトリックスとなる元素Yからなり、前記元素Zは前記元素Yよりも元素Xと反応しやすい元素であって、元素Zの濃度が0.0001~70原子%であり、かつ空隙率30~85%の多孔体を用意し、元素Xを含む雰囲気下で多孔体を加熱し、元素Zと元素Xとの化合物を粒子状又は平板状に多孔体の表面及び/又は内部に析出させる、機能性を付与した多孔質構造体の製造方法であって、
元素Xが窒素Nであるとき、Ti,Zr,Al,Fe,Cr,Mo,V,Siから選ばれた1種又は2種以上の金属を元素Zに、元素Zと異なりAg,Cu,Ni,Fe,Pd,Co,Au,Pt,Cr,Mo,Wから選ばれた1種又は2種以上の金属を元素Yに使用する、製造方法。
【請求項3】 元素Z,マトリックスとなる元素Yからなり、前記元素Zは前記元素Yよりも元素Xと反応しやすい元素であって、元素Zの濃度が0.0001~70原子%であり、かつ空隙率30~85%の多孔体を用意し、元素Xを含む雰囲気下で多孔体を加熱し、元素Zと元素Xとの化合物を粒子状又は平板状に多孔体の表面及び/又は内部に析出させる、機能性を付与した多孔質構造体の製造方法であって、
元素Xがフッ素Fであるとき、Be,Mg,Ca,Al,Ti,Si,Crから選ばれた1種又は2種以上の金属を元素Zに、元素Zと異なりAg,Cu,Ni,Fe,Pd,Co,Au,Pt,Cr,Mo,W,Ti,Zrから選ばれた1種又は2種以上の金属を元素Yに使用する、製造方法。
【請求項4】 元素Z,マトリックスとなる元素Yからなり、前記元素Zは前記元素Yよりも元素Xと反応しやすい元素であって、元素Zの濃度が0.0001~70原子%であり、かつ空隙率30~85%の多孔体を用意し、元素Xを含む雰囲気下で多孔体を加熱し、元素Zと元素Xとの化合物を粒子状又は平板状に多孔体の表面及び/又は内部に析出させる、機能性を付与した多孔質構造体の製造方法であって、
元素Xが水素Hであるとき、La,Ca,Li,Ti,K,Na,U,Mg,Ni,Co,V,Fe,Mn,Ce,Al,Y,Zrから選ばれた1種又は2種以上を元素Zに、元素Zと異なりAg,Cu,Ni,Fe,Pd,Co,Au,Pt,Cr,Mo,W,Ti,Zr,Mgから選ばれた1種又は2種以上の金属を元素Yに使用する、製造方法。
産業区分
  • 合金
  • 冶金、熱処理
国際特許分類(IPC)
出願権利状態 権利存続中
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