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PRODUCTION METHOD OF POROUS LAYER, JOINING METHOD OF METAL AND RESIN, POROUS LAYER, JOINED STRUCTURE OF METAL AND RESIN

Patent code P150011224
File No. NU-0552
Posted date Jan 29, 2015
Application number P2014-210721
Publication number P2016-079445A
Patent number P6447969
Date of filing Oct 15, 2014
Date of publication of application May 16, 2016
Date of registration Dec 14, 2018
Inventor
  • (In Japanese)小橋 眞
Applicant
  • (In Japanese)国立大学法人名古屋大学
Title PRODUCTION METHOD OF POROUS LAYER, JOINING METHOD OF METAL AND RESIN, POROUS LAYER, JOINED STRUCTURE OF METAL AND RESIN
Abstract PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a production method of a porous layer, with which both improved porosity and sufficient sinterability are achieved even if a temperature set for sintering metal powder is not raised.
SOLUTION: In a production method of a porous layer: Ti powder, Al powder, and NaCl powder are mixed together (procedures 1, 2); the mixture is pressurized and heated in a pressure and temperature condition in which the Al powder is diffused and the NaCl powder is not decomposed (procedure 3) so as to sinter the Ti powder; and subsequently the NaCl powder is removed with water (procedures 4, 5). In the production method of the porous layer: because cavities caused by sintering of the Ti powder and those caused by removal of the NaCl powder are formed in the Ti-Al alloy, high porosity is materialized; and TiAl3, generated by a reaction of the diffused Al powder, having been diffused only by raising a set temperature to a temperature near to the melting point of Al, and the Ti powder, functions as a binder to bond pieces of the Ti powder with one another, and sufficient sinterability is obtained.
Outline of related art and contending technology (In Japanese)

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B4C(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。

Field of industrial application (In Japanese)

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。

Scope of claims (In Japanese)
【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TiAl3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TiAl3からTiAlを生成させ、更にTiAlからTi3Al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TiAl3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。
IPC(International Patent Classification)
F-term
Drawing

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JP2014210721thum.jpg
State of application right Registered
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