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METAL COMPOSITE MATERIAL

Patent code P07A010610
File No. NI0500063
Posted date Oct 4, 2007
Application number P2005-349749
Publication number P2007-153657A
Patent number P5181169
Date of filing Dec 2, 2005
Date of publication of application Jun 21, 2007
Date of registration Jan 25, 2013
Inventor
  • (In Japanese)宋 星武
  • (In Japanese)杉本 公一
  • (In Japanese)二タ村 朝比古
  • (In Japanese)小澤 啓太
Applicant
  • (In Japanese)国立大学法人信州大学
Title METAL COMPOSITE MATERIAL
Abstract PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a metal composite material whose thermal conductivity is enhanced by packing a metal in continuous pores of a porous body.
SOLUTION: The metal composite material is characterized in that a carbon nanofiber is mixed into a mesophase pitch, the mesophase pitch is formed in a continuous porous structural body, the continuous porous structural body is heated and carbonized or graphitized in the temperature range of 1,000-3,000°C under an inert gas atmosphere and the metal is packed in the continuous pores at the carbonized or graphitized continuous porous structural body.
Outline of related art and contending technology (In Japanese)


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。

Field of industrial application (In Japanese)


本発明は、金属複合材料およびその製造方法に関する。

Scope of claims (In Japanese)
【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。
IPC(International Patent Classification)
F-term
Drawing

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JP2005349749thum.jpg
State of application right Registered
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