KR101642539B1

KR101642539B1 - 알루미늄 다공질 소결체를 갖는 알루미늄 복합체의 제조 방법

Info

Publication number: KR101642539B1
Application number: KR1020117030031A
Authority: KR
Inventors: 지빈 양; 고지 호시노; 겐지 오리토; 히토시 마루야마
Original assignee: 미쓰비시 마테리알 가부시키가이샤
Priority date: 2009-06-04
Filing date: 2010-03-30
Publication date: 2016-07-25
Anticipated expiration: 2030-03-30
Also published as: US20120135142A1; KR20120037399A; TW201105803A; EP2439007A4; US8691328B2; CN102458725A; TWI454580B; WO2010140290A1; CN102458725B; EP2439007A1; JP2010280951A; JP5428546B2

Abstract

이 알루미늄 복합체의 제조 방법은, 알루미늄 분말에 티탄 및/또는 수소화티탄을 함유하는 소결 보조제 분말을 혼합하여 알루미늄 혼합 원료 분말로 하는 공정과, 알루미늄 혼합 원료 분말에 수용성 수지 결합제와, 물과, 다가 알코올, 에테르 및 에스테르 중 적어도 1 종으로 이루어지는 가소제와, 탄소수 5 ∼ 8 의 비수용성 탄화수소계 유기 용제를 혼합하여 점성 조성물로 하는 공정과, 점성 조성물을 알루미늄박 또는 알루미늄판 상에 성형하고 발포시켜 소결 전 성형체로 하는 공정과, 소결 전 성형체를 비산화성 분위기에서 가열 소성함으로써, 알루미늄박 또는 알루미늄판 상에 알루미늄의 다공질 소결체가 일체로 접합된 알루미늄 다공질 소결체를 갖는 알루미늄 복합체를 얻는 공정을 갖고, 알루미늄 혼합 원료 분말이 융해를 개시하는 온도를 Tm (℃) 으로 하였을 때, 가열 소성의 온도 T (℃) 가 Tm － 10 (℃) ≤ T ≤ 685 (℃) 를 만족시킨다.

Description

알루미늄 다공질 소결체를 갖는 알루미늄 복합체의 제조 방법{PROCESS FOR PRODUCTION OF ALUMINUM COMPLEX COMPRISING SINTERED POROUS ALUMINUM BODY}

본 발명은, 특히 리튬 이온 2 차 전지나 전기 이중층형 커패시터의 집전체, LED 방열판 히트 싱크, 라디에이터 등에 바람직하게 사용되는, 알루미늄의 박 또는 판 상에 알루미늄 다공질 소결체가 일체화된 알루미늄 복합체의 제조 방법에 관한 것이다.

본원은, 2009년 6월 4일에 일본에 출원된 일본 특허출원 2009-135021호에 기초하여 우선권을 주장하고, 그 내용을 여기에 원용한다.

현재, 리튬 이온 전지나 전기 이중층형의 커패시터의 정극 (正極) 집전체로서 일반적으로 알루미늄박이 사용되고 있다. 그리고, 최근 이들 전지나 커패시터가 전기 자동차 등에도 사용되게 되었고, 그러한 용도 확대에 수반하여, 전지나 커패시터에 있어서의 전극 집전체의 고출력화, 고에너지 밀도화가 요구되고 있다. 특허문헌 1 및 2 에 나타내는 바와 같이, 전극 집전체로서 3 차원 그물 구조의 개기공을 갖는 알루미늄 다공질체가 알려지게 되었다.

이와 같은 알루미늄 다공질체의 제조 방법으로는, 예를 들어, 특허문헌 3 에 개시되는 바와 같이, 발포 용융법이 알려져 있다. 이 발포 용융법에서는, 용융 알루미늄에 증점제를 첨가하여 증점시킨 후, 발포제로서의 수소화티탄을 첨가하고, 수소화티탄의 열분해 반응에 의해 생성되는 수소 가스를 이용하여 용융 알루미늄을 발포시키면서 고화시킨다. 그러나, 이 방법에 의해 얻어지는 발포 알루미늄은, 수 ㎜ 의 큰 폐기공을 갖는 것이었다.

그 밖에 제 2 방법으로서, 스펀지 우레탄을 중자 (中子) 로 한 주형에 알루미늄을 압입하고, 우레탄이 소실 (燒失) 되어 형성되는 공동에 알루미늄을 충전함으로써, 스펀지 골격의 발포 알루미늄을 얻는 방법이 있다. 이 방법에 의하면, 40 PPI 이하의 구멍 직경, 즉, 1 인치당 40 셀 이하의 구멍 직경 (구멍 직경 약 600 ㎛ 이상) 의 개기공을 갖는 발포 알루미늄이 얻어진다.

또한, 제 3 방법으로서, 특허문헌 4 에 개시되는 바와 같이, 중공 세라믹스로 이루어지는 강화재에 알루미늄 합금을 가압 침투시켜, 강화재의 치수에 따른 500 ㎛ 이하의 구멍 직경의 폐기공을 갖는 발포 알루미늄을 얻는 방법도 있다.

또, 제 4 방법으로서, 특허문헌 5 에 개시되는 바와 같이, AlSi 합금 분말과 TiH₂ 분말의 혼합 분말을 알루미늄판재에 끼워 가열 압연함으로써, TiH₂ 분말의 분해에 의해 알루미늄을 발포시키는 방법이 있다. 이 방법에 의해 얻어지는 발포 알루미늄은, 수 ㎜ 단위의 큰 구멍 직경을 갖는 것이다.

나아가서는, 제 5 방법으로서, 특허문헌 6 에 개시되는 바와 같이, 알루미늄과의 공정 (共晶) 온도가 알루미늄의 융점보다 낮은 금속을 알루미늄에 혼합하고, 공정 온도보다 높고 알루미늄의 융점보다 낮은 온도로 가열 소성하는 방법이 있다. 이 방법에 의해 얻어지는 발포 알루미늄은 구멍 직경을 작게 할 수 있어도, 기공률이 40 ％ 안팎으로 작다. 이 때문에, 집전체로서의 발포 알루미늄의 기공에 침투하는 정극 활물질이나 부극 (負極) 활물질의 양이 적어, 원하는 고출력화, 고에너지 밀도화를 도모할 수 없다.

따라서, 상기 서술한 발포 용융법 및 제 2 ∼ 제 5 방법 중에서는, 고출력화, 고에너지 밀도화의 목적을 달성할 수 있는 미소한 개기공을 갖는 발포 알루미늄을 제조하는 방법으로서, 스펀지 우레탄을 중자로 한 주형에 알루미늄을 압입하는 제 2 방법이 채용될 수 있다.

그러나, 이 제 2 방법에서도, 더욱 개기공의 구멍 직경을 작게 하기 위해서는, 눈금이 작은 스펀지 우레탄을 사용할 수 밖에 없어, 알루미늄의 흐름이 나빠져 압입 불능이 되거나, 주조 압력이 지나치게 높아지거나 한다. 이 때문에, 40 PPI 보다 작은 구멍 직경의 발포 알루미늄을 제조하기 곤란하다.

그 반면, 다수의 미소한 개기공이 균등하게 배치된 작은 구멍 직경·정 (整) 치수의 개기공을 갖는 높은 기공률의 발포 금속을 제조하는 방법으로서, 특허문헌 7 에 나타내는 바와 같이, 금속 분말 및 발포제를 함유하는 발포성 슬러리를 발포시키고, 건조시킨 후에 소결시키는 슬러리 발포법이 있다. 이 방법에 의하면, 소결 가능한 원료 분말을 입수할 수 있으면, 약 10 PPI ∼ 약 500 PPI, 즉, 구멍 직경 2.5 ㎜ ∼ 50 ㎛ 범위의 임의의 구멍 직경의 정치수의 개기공을 갖는 높은 기공률의 발포 금속을 용이하게 제조할 수 있다. 또한, 슬러리 발포법은, 상기 서술한 바와 같이 발포제를 함유시킴으로써 발포시키거나, 혹은 기체의 주입이나 교반에 의해 발포시킴으로써, 그 발포 상태인 채 발포성 슬러리 등을 상기 서술한 바와 같이 소결시켜 발포 금속을 얻는 방법을 의미한다.

그러나, 종래 슬러리 발포법으로는 발포 알루미늄을 제조하기 곤란하였다.

그 이유에 대해 서술하면, 이 슬러리 발포법에서는, 금속 분말에 압축 등의 응력을 가하지 않고 소결시키는 프리 신터링 (free sintering) 에 의해 소결시켜 발포 금속을 얻게 된다. 그러나, 알루미늄 분말은 표면에 수 ㎚ ∼ 수 10 ㎚ 의 치밀한 산화알루미늄 피막으로 덮여 있어, 그것이 고상, 액상과는 상관없이 소결을 저해한다. 그 때문에 프리 신터링으로는 소결이 곤란하고, 그 때문에 슬러리 발포법으로 균질한 발포 알루미늄이 얻어지지 않았다.

또, 이 알루미늄 분말을 프리 신터링하는 방법으로서, 상기 서술한 제 5 방법에 슬러리 발포법을 조합한 수법을 채용한 방법을 들 수 있다. 이 방법에서는, 알루미늄과의 공정 온도가 알루미늄의 융점보다 낮은 금속인 구리 분말을 발포재와 함께 알루미늄에 혼합하고, 공정 온도보다 높고 알루미늄의 융점보다 낮은 온도로 가열 소성하여 발포 알루미늄을 얻는다. 그러나, 그 표면에 알루미늄의 액적이 배어 나오고, 이 액적이 응고되어 다수의 반구 형상의 알루미늄 덩어리가 형성된다. 특히 발포 알루미늄이 박판 형상이면, 도 9 에 나타내는 바와 같이, 알루미늄 덩어리의 형성이 현저하여, 원하는 균질한 발포 알루미늄을 제조할 수 없었다.

그래서, 본 발명자들은 앞서 일본 특허출원 2009-82498호로서, 구멍 직경이 40 PPI 이상, 즉 600 ㎛ 이하인 미소·정치수의 개기공을 갖는 높은 기공률의 균질한 발포 알루미늄을 얻을 수 있는 알루미늄 다공질 소결체의 제조 방법을 제안하였다.

한편, 상기 제조 방법에 의해 얻어진 알루미늄 다공질 소결체 자체는, 두께 치수가 얇아지면 기계적 강도가 떨어짐과 함께, 양면에 개구가 형성되어 있다. 이 때문에, 리튬 이온 2 차 전지나 전기 이중층형 커패시터의 집전체, LED 방열판 히트 싱크, 라디에이터 등으로서 사용하는 경우나, 단지 면 방향으로 유체를 흘리고자 하는 용도에 사용하는 경우에는, 기계적 강도를 담보하거나 혹은 일방의 면을 막거나 하기 위해, 금속박이나 금속판을 접합시켜 일체화할 필요가 있다. 그 결과, 제조 공정이 증가함과 함께, 특히 이 종류의 알루미늄재는 접합 방법에 제약이 있어, 당해 가공에 수고를 필요로 한다는 문제점이 발생한다.

일본 특허공보 제3591055호 일본 공개특허공보 2009-43536호 일본 공개특허공보 평08-209265호 일본 공개특허공보 2007-238971호 일본 공표특허공보 2003-520292호 일본 특허공보 소61-48566호 일본 특허공보 제3535282호

본 발명은, 이러한 사정을 감안하여 이루어진 것으로, 600 ㎛ 이하의 미소·정치수의 개기공을 갖는 높은 기공률의 균질한 알루미늄 다공질 소결체와 알루미늄박 또는 알루미늄판이 일체화된 복합체를 용이하고 저렴하게 얻을 수 있는 알루미늄 복합체의 제조 방법을 제공하는 것을 과제로 한다.

본 발명자들은, 알루미늄 분말에 티탄을 함유하는 소결 보조제 분말을 혼합하고 소정 범위의 온도에서 가열 소성하면, 프리 신터링이어도, 액적의 덩어리가 생성되지 않고 소결시킬 수 있는 조건이 있음을 알아내어, 알루미늄 다공질 소결체에 관련된 발명을 완성시켰다. 그리고, 상기 알루미늄 다공질 소결체를 제조할 때, 알루미늄 분말에 티탄 및/또는 수소화티탄을 함유하는 소결 보조제 분말 등을 혼합하여 발포 전의 점성 조성물을 제조하고, 이 점성 조성물을 알루미늄박 또는 알루미늄판 상에 성형하여 발포시키고, 이어서, 소정의 온도 범위에 있어서 가열 소결시킨다. 이 방법에 의해, 상기 알루미늄박 등에 알루미늄 다공질 소결체가 일체화된 알루미늄 복합체를 제조할 수 있다는 지견을 얻기에 이르렀다.

본 발명은, 이러한 지견에 기초하여 이루어졌다.

본 발명의 알루미늄 다공질 소결체를 갖는 알루미늄 복합체의 제조 방법은, 알루미늄 분말에 티탄 및 수소화티탄 중 어느 일방 또는 양방을 함유하는 소결 보조제 분말을 혼합하여 알루미늄 혼합 원료 분말로 하는 공정과, 이어서 상기 알루미늄 혼합 원료 분말에 수용성 수지 결합제와, 물과, 다가 알코올, 에테르 및 에스테르 중 적어도 1 종으로 이루어지는 가소제와, 탄소수 5 ∼ 8 의 비수용성 탄화수소계 유기 용제를 첨가·혼합하여 점성 조성물로 하는 공정과, 상기 점성 조성물을 알루미늄박 또는 알루미늄판 상에 성형하고 발포시킴으로써 소결 전 성형체로 하는 공정과, 이어서, 상기 소결 전 성형체를 비산화성 분위기에서 가열 소성함으로써, 상기 알루미늄박 또는 알루미늄판 상에 알루미늄의 다공질 소결체가 일체로 접합된 알루미늄 다공질 소결체를 갖는 알루미늄 복합체를 얻는 공정을 갖고, 상기 알루미늄 혼합 원료 분말이 융해를 개시하는 온도를 Tm (℃) 으로 하였을 때, 상기 가열 소성의 온도 T (℃) 가 Tm － 10 (℃) ≤ T ≤ 685 (℃) 를 만족시킨다.

여기서, 비산화성 분위기란, 불활성 분위기 혹은 환원성 분위기를 포함하고, 알루미늄 혼합 원료 분말을 산화시키지 않는 분위기인 것을 의미한다. 또, 상기 서술한 가열 소성 온도는, 알루미늄 혼합 원료 분말의 온도가 아니고, 즉, 알루미늄 혼합 원료 분말의 반응 온도 등을 측정한 것이 아니고, 알루미늄 혼합 원료 분말 주위의 유지 온도를 의미한다.

본 발명의 알루미늄 다공질 소결체를 갖는 알루미늄 복합체의 제조 방법에서는, 상기 알루미늄 분말의 평균 입자 직경이 2 ∼ 200 ㎛ 여도 된다.

상기 소결 보조제 분말의 평균 입자 직경을 r (㎛), 상기 소결 보조제 분말의 배합비를 W 질량％ 로 하였을 때, 상기 r 및 상기 W 는, 1 (㎛) ≤ r ≤ 30 (㎛), 1 ≤ W ≤ 20 (질량％) 또한 0.1 ≤ W/r ≤ 2 를 만족시켜도 된다.

상기 수용성 수지 결합제는, 상기 알루미늄 혼합 원료 분말의 질량의 0.5 ％ ∼ 7 ％ 의 범위 내에서 함유되어도 된다.

상기 알루미늄 혼합 원료 분말에 상기 알루미늄 혼합 원료 분말의 질량의 0.02 ∼ 3 ％ 의 범위 내의 계면 활성제를 첨가해도 된다.

본 발명의 알루미늄 다공질 소결체를 갖는 알루미늄 복합체의 제조 방법에 의하면, 알루미늄 분말에 티탄 및/또는 수소화티탄을 함유하는 소결 보조제 분말을 혼합하여 알루미늄 혼합 원료 분말로 하고, 이 알루미늄 혼합 원료 분말에 수용성 수지 결합제, 물, 가소제 및 비수용성 탄화수소계 유기 용제를 첨가·혼합하여 알루미늄박 또는 알루미늄판 상에 성형하고, 발포시켜 소결 전 성형체로 하고, 이어서 이 소결 전 성형체를 비산화성 분위기에서 소정의 온도 범위에 있어서 가열 소성한다. 이로써, 상기 알루미늄박 또는 알루미늄판 상에 알루미늄의 다공질 소결체가 일체로 접합된 알루미늄 다공질 소결체를 갖는 알루미늄 복합체를 얻을 수 있다.

여기서, 가열 소성 온도를 Tm － 10 (℃) 이상으로 한정한 이유는, 알루미늄 혼합 원료 분말에 함유되는 알루미늄 분말과 티탄을 함유하는 소결 보조제 분말이 반응을 개시하는 온도가 Tm － 10 (℃) 이기 때문이다. 알루미늄의 융점을 Tm 으로 기재한 것은, 순수한 알루미늄 융점은 660 ℃ 이지만, 공업적으로 이용되는 알루미늄은 불순물로서 철이나 실리콘을 함유하므로, 융점은 660 ℃ 보다 낮아지기 때문이다. 한편, 가열 소성 온도를 685 ℃ 이하로 한정한 이유는, 그 온도보다 높은 온도로 가열 유지하면, 소결체에 알루미늄의 액적 형상의 덩어리가 발생하게 되기 때문이다.

그 때, 상기 알루미늄 혼합 원료 분말에 수용성 수지 결합제와 물과 가소제를 혼합하여 점성 조성물로 하고, 이 점성 조성물에 기포를 혼합시킨 상태에서 건조시켜 소결 전 성형체로 하고, 이어서, 이 소결 전 성형체를 상기 온도 범위에서 가열 소성하고 있다. 이 때문에, 상기 소결 전 성형체가 스펀지 골격 구조체 (3 차원 골격 구조체, 개기공의 발포 골격 구조체) 가 되므로, 얻어지는 소결체는, 스펀지 골격으로 둘러싸이는 기공과 스펀지 골격 자체에 형성되는 기공의 2 종류 형태의 상이한 기공을 갖는 알루미늄 다공질체가 된다.

또, 상기 점성 조성물이 알루미늄박 또는 알루미늄판 상에 원하는 형상으로 성형 가능할 정도로 점성을 갖고, 또한 발포 후의 소결 전 성형체가 원하는 핸들링 강도를 갖도록, 상기 알루미늄 분말이 조제된다. 즉, 그 평균 입자 직경이 작아지면, 알루미늄 분말의 질량에 대한 수용성 수지 결합제의 질량을 많게 하여, 상기 점성이나 핸들링 강도를 확보할 필요가 있다. 그러나, 수용성 수지 결합제의 질량이 많아지면, 소결 전 성형체를 가열 소성할 때에 알루미늄 중에 잔존하는 탄소량이 증가하여, 소결 반응이 저해된다. 한편, 알루미늄 분말의 입자 직경이 지나치게 크면, 다공질 소결체의 강도가 저하된다.

따라서, 알루미늄 분말의 평균 입자 직경을 2 ㎛ 이상으로 하는 것이 바람직하고, 이로써 수용성 수지 결합제의 질량을 많게 하는 것에 의한 소결 반응의 저해를 방지한다. 또한 200 ㎛ 이하로 하는 것이 바람직하고, 이로써 다공질 소결체의 강도를 확보한다. 더욱 바람직하게는 알루미늄 분말의 평균 입자 직경을 7 ㎛ ∼ 40 ㎛ 로 한다.

또한, 소결 보조제 분말에 대해서는, 그 평균 입자 직경 r (㎛), 배합비 W (질량％) 가, 1 (㎛) ≤ r ≤ 30 (㎛), 0.1 (질량％) ≤ W ≤ 20 (질량％), 0.1 ≤ W/r ≤ 2 를 만족시키는 것이 바람직하다.

이것은, 이하의 이유에 의한 것이다. 소결 보조제 분말의 배합비 W 가 20 질량％ 를 초과하면, 알루미늄 혼합 원료 분말 중에서 소결 보조제 분말끼리가 접점을 가지게 되어, 알루미늄과 티탄의 반응열을 제어할 수 없게 됨과 함께 원하는 다공질 소결체가 얻어지지 않게 된다. 이 때문에, 0.1 (질량％) ≤ W ≤ 20 (질량％) 으로 한다. 더욱 바람직하게는 1 (질량％) ≤ W ≤ 20 (질량％) 이다.

또, 0.1 (질량％) ≤ W ≤ 20 (질량％) 의 범위 내여도, 소결 보조제 분말의 입자 직경에 따라서는 알루미늄과 티탄의 반응열이 지나치게 커지는 경우가 있어, 반응열에 의해 용해된 알루미늄의 온도가 더욱 상승하고 점성이 낮아져, 액적을 발생시키는 경우가 있었다.

그래서, 다양한 조건으로 제조한 시험편을 전자 현미경으로 관찰한 결과로부터, 발열량을 티탄의 배합량 및 입자 직경으로 제어할 수 있는 범위 내에서는, 티탄 입자의 노출 표면측으로부터 거의 일정한 두께의 표층부만이 알루미늄 반응하고 있음을 알 수 있었다. 이로써, 액적의 발생을 방지하기 위해서는 1 (㎛) ≤ r ≤ 30 (㎛) 또한 0.1 ≤ W/r ≤ 2 인 것이 바람직함을 실험적으로 도출하였다.

또한, 0.1 ≤ W/r ≤ 2 의 의미에 대해, 소결 보조제 분말에 티탄을 이용하는 경우를 가지고 이하에 설명한다. 티탄의 평균 입자 직경을 r, 티탄의 입자수를 N, 티탄의 첨가 질량을 w, 티탄의 비중을 D, 알루미늄과의 반응에 의한 티탄 입경의 감소량을 d 로 하면, 반응 열량 Q 는, 반응한 티탄의 체적에 비례하므로, Q ∝ 4πr²dN 이다. 또한, 티탄 입자의 첨가량은 티탄 입자 1 개의 평균 체적과 티탄 입자의 수의 곱에 의해 산출되므로, w ＝ 4/3πr³DN 이다. 따라서 후자의 식을 전자의 식에 대입하면, Q ∝ 3wd/rD 가 된다. 여기서, 3/D 가 상수인 점, 그리고 d 가 소결 조건에 상관없이 거의 일정하다는 관찰 결과로부터, Q ∝ w/r 이다. 따라서, 액적이 발생하지 않는 W/r 의 범위를 실험적으로 구하여 상기 서술한 바와 같이 한정함으로써, 알루미늄과 티탄의 반응열이 지나치게 큰 것에 의한 액적의 발생을 방지하는 것이다.

또, 소결 보조제 분말로서의 수소화티탄은, 그 티탄 함유량이 95 질량％ 이상이고, 또한 470 ∼ 530 ℃ 에서 탈수소되어 티탄이 되기 때문에, 상기 서술한 가열 소성에 의해 열분해되어 티탄이 된다. 이 때문에, 소결 보조제 분말로서 티탄 및/또는 수소화티탄을 사용함으로써, 알루미늄 분말과의 반응 효율을 높일 수 있다.

또, 상기 수용성 결합제는, 알루미늄 혼합 원료 분말의 질량의 7 ％ 를 초과하여 함유되면, 가열 소성할 때에 소결 전 성형체 등에 잔류하는 탄소량이 증가하여, 소결 반응이 저해되기 쉽다. 한편, 0.5 ％ 미만이면, 소결 전 성형체의 핸들링 강도를 확보하기 어려워진다. 이 때문에, 알루미늄 혼합 원료 분말의 질량의 0.5 ％ ∼ 7 ％ 의 범위 내에서 함유되어 있는 것이 바람직하다.

이것에 추가하여, 알루미늄 혼합 원료 분말에 계면 활성제를 첨가함으로써, 효과적으로 기포를 생성시킬 수 있다. 이 계면 활성제의 첨가량을 알루미늄 혼합 원료 분말의 질량의 0.02 ％ 이상으로 함으로써, 상기 계면 활성제의 첨가에 의한 효과를 얻을 수 있다. 3 ％ 이하로 함으로써, 소결 전 성형체 등에 잔존하는 탄소량이 증가하는 것에 의한 소결 반응의 저해를 방지할 수 있다.

도 1 은 본 발명에 관련된 알루미늄 다공질 소결체를 갖는 알루미늄 복합체의 제조 방법을 실시하기 위한 장치의 일례를 나타내는 개략 구성도이다.
도 2 는 본 발명의 일 실시형태에 의해 제조된 알루미늄 다공질 소결체를 갖는 알루미늄 복합체의 형상을 나타내는 사시도이다.
도 3 은 도 2 의 알루미늄박 표면의 SEM 사진이다.
도 4 는 도 2 의 발포 알루미늄 (알루미늄 다공질 소결체) 표면의 SEM 사진이다.
도 5 는 도 2 의 복합체 단면의 SEM 사진이며, (a) 는 50 배, (b) 는 100 배, (c) 는 400 배이다.
도 6 은 실시예 1 의 발포 알루미늄의 SEM 사진이다.
도 7 은 도 6 의 일부 확대 SEM 사진도이다.
도 8 은 비교예 1 의 발포 알루미늄의 SEM 사진이다.
도 9 는 알루미늄 분말을 프리 신터링하는 방법으로서의 종래 기술에 있어서의 제 5 방법에 슬러리 발포법을 조합한 수법으로 얻어진 발포 알루미늄의 사진이다.

이하, 본 발명에 관련된 알루미늄 다공질 소결체를 갖는 알루미늄 복합체의 제조 방법의 일 실시형태에 대해 설명한다.

본 실시형태의 제조 방법을 개략적으로 설명하면, 먼저, 알루미늄 분말에 티탄 및/또는 수소화티탄을 혼합하여 알루미늄 혼합 원료 분말을 조제한다 (알루미늄 혼합 원료 분말 조제 공정). 그리고, 이 알루미늄 혼합 원료 분말에 수용성 수지 결합제와, 물과, 다가 알코올, 에테르 및 에스테르 중 적어도 1 종으로 이루어지는 가소제와, 탄소수 5 ∼ 8 의 비수용성 탄화수소계 유기 용제를 첨가하고 혼합하여, 점성 조성물을 조제한다 (점성 조성물 조제 공정).

이어서, 이 점성 조성물의 슬러리를 독터 블레이드법 (doctor blade method) 등에 의해 알루미늄박 상에 균일한 소정 두께로 잡아늘이고, 그리고 건조시켜, 소결 전 성형체를 얻는다 (소결 전 공정).

그리고, 이 소결 전 성형체를 비산화성 분위기하에서, Tm － 10 (℃) ≤ 가열 소성 온도 T ≤ 685 (℃) 를 만족시키는 가열 소성 온도 T 에서 가열 소성한다 (소결 공정). 여기서, Tm (℃) 은 알루미늄 혼합 원료 분말이 용해를 개시하는 온도이다.

다음으로, 상기 제조 방법의 각 공정에 대해 상세하게 설명한다.

상기 알루미늄 혼합 원료 분말 조제 공정에서는, 알루미늄 분말로서 평균 입자 직경 2 ∼ 200 ㎛ 의 것이 사용된다. 즉, 평균 입자 직경이 작은 경우, 점성 조성물이 원하는 형상으로 성형 가능할 정도로 점성을 갖고, 또한 소결 전 성형체가 핸들링 강도를 갖도록 하기 위해, 알루미늄 분말에 대하여 수용성 수지 결합제를 다량으로 첨가할 필요가 발생한다. 그러나, 수용성 수지 결합제를 다량으로 첨가하면, 소결 전 성형체를 가열 소성할 때, 알루미늄 중에 잔존하는 탄소량이 증가하여, 소결 반응이 저해된다. 한편, 알루미늄 분말의 입자 직경이 지나치게 크면, 발포 알루미늄의 강도가 저하된다. 따라서, 알루미늄 분말로는, 상기 서술한 바와 같이 평균 입자 직경 2 ∼ 200 ㎛ 의 범위 내, 보다 바람직하게는 7 ㎛ ∼ 40 ㎛ 의 범위 내의 것이 사용된다. 또한, 상기 평균 입자 직경은 레이저 회절법에 의해 측정할 수 있다.

그리고, 이 알루미늄 분말에 티탄 및/또는 수소화티탄을 함유하는 소결 보조제 분말을 혼합한다. 이로써, 소결 전 성형체를 Tm － 10 (℃) ≤ 가열 소성 온도 T ≤ 685 (℃) 를 만족시키는 가열 소성 온도 T 에서 가열 소성할 때, 액적의 덩어리를 생성시키지 않는 알루미늄의 상압 소결이 가능해진다. 또, 수소화티탄 (TiH₂) 은 그 티탄 함유량이 47.88 (티탄의 분자량)/(47.88 ＋ 1 (수소의 분자량) × 2) 로 95 질량％ 이상인 데다가, 470 ∼ 530 ℃ 에서 탈수소되어 티탄이 되기 때문에 상기 서술한 가열 소성에 의해 열분해되어 티탄이 된다. 따라서, 수소화티탄을 혼합한 경우에도 액적의 덩어리를 생성시키지 않는 알루미늄의 상압 소결이 가능해진다. 또한, 상기 소결 보조제는, 티탄 및/또는 수소화티탄을 함유하는 한, 다른 소결 보조제 분말을 첨가해도 된다.

그 때, 티탄을 함유하는 소결 보조제에 있어서는, 알루미늄과 티탄의 합계 100 질량％ 에 대하여, 티탄을 0.1 ∼ 20 질량％ 함유하는 것이 바람직하다.

여기서, 티탄 및/또는 수소화티탄의 평균 입자 직경을 r (㎛), 티탄 및/또는 수소화티탄의 배합비를 W (질량％) 로 하였을 때, 1 (㎛) ≤ r ≤ 30 (㎛), 0.1 (질량％) ≤ W ≤ 20 (질량％) 으로 하고 또한 0.1 ≤ W/r ≤ 2 로 하는 것이 바람직하다. 더욱 바람직하게는 1 (질량％) ≤ W ≤ 20 (질량％) 이다.

즉, 평균 입자 직경이 4 ㎛ 인 수소화티탄 분말인 경우에는, 0.1 ≤ W/4 ≤ 2 이므로, 상기 배합비 W 는 0.4 ∼ 8 질량％ 가 바람직하다. 또, 평균 입자 직경 20 ㎛ 의 티탄 분말인 경우에는, 0.1 ≤ W/20 ≤ 2 의 조건으로부터, 배합비 W 가 2 ∼ 40 질량％ 가 된다. 그러나 0.1 (질량％) ≤ W ≤ 20 (질량％) 의 조건을 부가함으로써, 2 ∼ 20 질량％ 인 것이 바람직하다.

또, 수소화티탄의 평균 입자 직경은 0.1 (㎛) ≤ r ≤ 30 (㎛) 으로 하였지만, 바람직하게는 1 (㎛) ≤ r ≤ 30 (㎛) 이고, 보다 바람직하게는 4 (㎛) ≤ r ≤ 20 (㎛) 이다. 즉, 수소화티탄의 평균 입경이 1 ㎛ 보다 작으면 자연 발화될 우려가 있고, 한편 30 ㎛ 를 초과하면 소결에 의해 생성되는 Al-Ti 화합물이 피복된 티탄 입자로부터 Al-Ti 화합물상이 박리되기 쉬워져, 소결체에 원하는 강도가 얻어지지 않게 되기 때문이다.

또, 0.1 (질량％) ≤ W ≤ 20 (질량％) 이 바람직하다고 한 이유를 이하에 나타낸다. 소결 보조제 분말의 배합비 W 가 20 질량％ 를 초과하면, 알루미늄 혼합 원료 분말 중에서 소결 보조제 분말끼리가 접점을 가지게 되어, 알루미늄과 티탄의 반응열을 제어할 수 없게 됨과 함께, 원하는 다공질 소결체가 얻어지지 않게 된다.

그러나, 다양한 조건에 의해 시험을 실시한 결과, 0.1 (질량％) ≤ W ≤ 20 (질량％) 의 범위 내여도, 소결 보조제 분말의 입자 직경에 따라서는 알루미늄과 티탄의 반응열이 지나치게 커지는 경우가 있어, 반응열에 의해 용해된 알루미늄의 온도가 더욱 상승하고 점성이 낮아져, 액적을 발생시키는 경우가 있었다.

그래서, 상기 다양한 조건으로 제조한 시험편을 전자 현미경으로 관찰한 결과로부터, 발열량을 티탄의 배합량 및 입자 직경으로 제어할 수 있는 범위 내에서는, 티탄 입자의 노출 표면측으로부터 거의 일정한 두께의 표층부만이 알루미늄과 반응하고 있음을 알 수 있었다. 이로써, 액적의 발생을 방지하기 위해서는 1 (㎛) ≤ r ≤ 30 (㎛) 또한 0.1 ≤ W/r ≤ 2 인 것이 바람직함을 실험적으로 도출하였다.

다음으로, 상기 점성 조성물 조제 공정에 있어서는, 상기 알루미늄 혼합 원료 분말에, 수용성 수지 결합제로서, 폴리비닐알코올, 메틸셀룰로오스 및 에틸셀룰로오스로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 어느 1 종을 첨가하고, 또 가소제로서, 폴리에틸렌글리콜, 글리세린 및 프탈산디-N-부틸로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1 종을 첨가함과 함께, 증류수와, 계면 활성제로서의 알킬베타인을 각각 첨가한다.

이와 같이, 수용성 수지 결합제로서, 폴리비닐알코올, 메틸셀룰로오스나 에틸셀룰로오스를 사용하면, 그 첨가량이 비교적 소량이어도 충분하다. 이 때문에, 상기 수용성 수지 결합제의 첨가량은, 알루미늄 혼합 원료 분말의 100 질량부에 대하여 0.5 ∼ 7 질량％ 의 범위 내이다. 알루미늄 혼합 원료 분말의 100 질량부에 대하여 7 질량％ 를 초과하면, 가열 소성할 때에 소결 전 성형체 등에 잔류하는 탄소량이 증가하여 소결 반응이 저해된다. 한편, 0.5 질량％ 에 못 미치면 소결 전 성형체의 핸들링 강도가 확보되지 않는다.

또, 알킬베타인은, 알루미늄 혼합 원료 분말의 100 질량％ 에 대하여 0.02 ∼ 3 질량％ 가 첨가된다. 알루미늄 혼합 원료 분말의 100 질량％ 에 대하여 0.02 질량％ 를 초과하면, 후술하는 비수용성 탄화수소계 유기 용제의 혼합시에 기포가 효과적으로 생성된다. 한편, 3 질량％ 이하로 함으로써, 소결 전 성형체 등에 잔존하는 탄소량이 증가하는 것에 의한 소결 반응의 저해가 방지된다.

그리고, 이들을 혼련한 후에 추가로 탄소수 5 ∼ 8 의 비수용성 탄화수소계 유기 용제를 혼합함으로써 발포시켜, 기포가 혼합된 점성 조성물을 조제한다. 이 탄소수 5 ∼ 8 의 비수용성 탄화수소계 유기 용제로는, 펜탄, 헥산, 헵탄 및 옥탄 중 적어도 1 종 이상을 사용할 수 있다.

다음으로, 본 실시형태에 있어서는, 상기 소결 전 공정은, 도 1 에 나타내는 바와 같은 성형 장치를 사용하여 실시한다.

이 성형 장치 (1) 는, 독터 블레이드 (2), 점성 조성물 (3) 의 호퍼 (4), 예비 건조실 (5), 항온·고습도조 (6), 건조조 (7), 알루미늄박 (8) 의 송출 릴 (9), 알루미늄박 (8) 의 지지 롤 (10, 11) 및 알루미늄박 (8) 상에 소결 전의 알루미늄 다공질체가 도포된 소결 전 성형체 (14) 를 안내·지지하는 롤 (13) 을 구비한다.

그리고, 상기 소결 전 공정에 있어서는, 두께 20 ㎛ 의 띠 형상의 99.9 ％ 알루미늄박 (8) 을 송출 릴 (9) 로부터 연속적으로 조출하고, 호퍼 (4) 에 투입된 점성 조성물 (3) 을 알루미늄박 (8) 의 상면 (도포면) 에 독터 블레이드 (2) 에 의해 0.05 ∼ 5 ㎜ 의 두께가 되도록 도포한다. 그 후, 예비 건조실 (5) 로부터 항온·고습도조 (6) 에 있어서 발포시켜, 그 기포를 정치수화한다. 이어서, 건조조 (7) 에 있어서 온도 70 ℃ 에서 건조시킨다. 이어서, 롤 (13) 로부터 송출되어 온 소결 전 성형체 (14) 를 필요에 따라 직경 100 ㎜ 의 원형 등의 소정 형상으로 잘라낸다.

다음으로, 상기 소결 공정에서는, 상기 소결 전 성형체 (14) 를 지르코니아 분말을 깐 알루미나 세터 상에 재치하고, 이슬점이 -20 ℃ 이하인 아르곤 분위기 중에 520 ℃ 에서 1 시간 가열 유지하는 임시 소성을 실시한다. 이로써, 소결 전 성형체 (14) 의 수용성 수지 결합제 성분, 가소제 성분, 증류수 및 알킬베타인의 바인더 용액을 휘발 및/또는 분해시키는 탈바인더가 실시됨과 함께, 소결 보조제 분말로서 수소화티탄을 사용한 경우에는 탈수소가 이루어진다.

그 후, 임시 소성 후의 소결 전 성형체를 이슬점이 -40 ℃ 이하인 아르곤 가스 분위기 중에서 Tm － 10 (℃) ≤ 가열 소성 온도 T ≤ 685 (℃) 를 만족시키는 가열 소성 온도 T 에서 가열 소성한다. 이로써, 도 2 에 나타내는 바와 같은, 알루미늄박 (8) 의 편면에 알루미늄 다공질 소결체 (15) 가 일체로 접합된 알루미늄 복합체 (16) 가 얻어진다.

이 때, 상기 소결 전 성형체는 알루미늄의 융해 온도인 Tm (＝ 660) ℃ 까지 가열되면, 소결 보조제로서의 티탄 성분은, 알루미늄 분말과 알루미늄박의 반응이 개시되는 것으로 생각된다. 그러나, 알루미늄 분말 및 알루미늄박은 불순물로서 Fe 나 Si 등의 공정 합금 원소를 함유하고 있어, 융점이 저하된다. 이 때문에, 실제로는 Tm － 10 (℃) 까지의 가열에 의해 알루미늄과 티탄의 반응이 개시되어, 알루미늄 다공질 소결체가 형성됨과 동시에, 알루미늄박도 강고하게 접합된다.

구체적으로는, 알루미늄의 융점이 660 ℃ 인 반면, 순알루미늄 분말로서 유통되고 있는 순도 98 ％ ∼ 99.7 ％ 정도의 애토마이즈 분말에서는, 650 ℃ 안팎이 용해 개시 온도가 된다. 한편, 685 ℃ 보다 높은 온도에서 가열 소성을 실시하면, 소결체에 알루미늄의 액적 형상의 덩어리가 발생한다.

또한, 소결 공정에 있어서의 가열 소성은, 알루미늄 입자 표면 및 티탄 입자 표면의 산화 피막의 성장을 억제하기 위해, 비산화성 분위기에서 실시할 필요가 있다. 단, 예비 가열로서 400 ℃ 이하의 가열 온도로 30 분간 정도 유지하는 경우에는, 공기 중에서 가열해도 알루미늄 입자 표면 및 티탄 입자 표면의 산화 피막은 그다지 성장하지 않는다. 이 때문에, 예를 들어, 소결 전 성형체를 일단 공기 중에서 300 ℃ ∼ 400 ℃ 로 10 분간 정도 가열 유지하여 탈바인더한 후, 아르곤 분위기 중에서 소정 온도로 가열하여 소성해도 된다.

이것에 의해 얻어진 알루미늄 복합체는, 도 3 ∼ 도 5 에 보여지는 바와 같이, 일방의 면에 치밀한 알루미늄박층을 가짐과 함께, 타방의 면에 3 차원 그물 구조의 금속 골격을 갖고, 또한 거의 균일하게 Al-Ti 화합물이 분산된 알루미늄 다공질 소결체를 구비하고 있다.

그리고, 상기 알루미늄 다공질 소결체는, 공공이 직선 길이 1 ㎝ 당 20 개 이상 형성되어, 70 ∼ 90 ％ 의 전체 기공률을 갖고 있다.

또한, 도 5(c) 의 확대된 SEM 사진에 보여지는 바와 같이, 알루미늄 다공질 소결체와 알루미늄박 사이에는 명료한 계면이 없고, 완전히 알루미늄 다공질 소결체와 알루미늄박이 일체화되어 있다.

이 때문에, 상기 알루미늄 복합체는 리튬 이온 2 차 전지나 전기 이중층형 커패시터의 집전체로서 바람직하게 사용할 수 있다.

실시예

(실시예 1 ∼ 16)

다음으로, 평균 입자 직경 2.1 ㎛, 9.4 ㎛, 24 ㎛, 87 ㎛ 및 175 ㎛ 의 Al 분말과, 평균 입자 직경 9.8 ㎛, 24 ㎛ 및 42 ㎛ 의 Ti 분말과, 평균 입자 직경 4.2 ㎛, 9.1 ㎛ 및 21 ㎛ 의 TiH₂ 분말을 준비한다. 그리고, 상기 서술한 실시형태에 따라, 표 1 에 나타내는 비율로 Al 분말에 Ti 분말 및/또는 TiH₂ 분말을 혼합하여 알루미늄 혼합 원료 분말 1 ∼ 10 을 조제하고, 표 2 에 나타내는 배합 조성으로 바인더 용액 1 ∼ 5 를 조제하였다. 그것들과 비수용성 탄화수소계 유기 용제를 표 3 에 나타내는 비율로 혼련하여 실시예 1 ∼ 16 의 점성 조성물을 제조하였다.

이어서, 이들 실시예 1 ∼ 16 의 점성 조성물을 독터 블레이드법에 의해 알루미늄박 상에 잡아늘여 도포하고, 온도 및 습도를 일정 시간 유지하도록 관리하여, 기포를 정치수화하였다. 그 후, 대기 건조기로 온도 70 ℃ 에서 건조시켰다. 그 때의 점성 조성물의 도포 두께 그리고 상기 온도, 습도 및 유지 시간을 표 3 에 나타낸다. 그리고, 건조 후의 점성 조성물을 알루미늄박과 함께 직경 100 ㎜ 의 원형으로 잘라내어 실시예 1 ∼ 16 의 소결 전 성형체를 얻었다.

그리고, 이들 실시예 1 ∼ 16 의 소결 전 성형체를, 지르코니아 분말을 깐 알루미나 세터 상에 재치하고, 아르곤 기류 분위기 중 또는 대기 중에서 탈바인더를 실시한 후, 가열 소성하여, 발포 알루미늄을 얻었다. 그 때의 가열 소성 온도와 가열 소성 유지 시간에 대해서도 표 3 에 나타낸다.

다음으로, 이것에 의해 얻어진 실시예 1 ∼ 16 의 발포 알루미늄의 수축률과 기공률을 산출하였다. 또, 실체 현미경 사진으로부터 3 차원 공공 (空孔) 수를 계측하고, 주사형 전자 현미경 (SEM) 사진으로부터 골격의 구멍수를 계측하였다. 얻어진 SEM 사진으로 액적 응고의 유무를 확인하였다. 또한, 전자선 마이크로 애널라이저 (EPMA) 에 의한 면 분석에 의해, 발포 알루미늄의 골격 표면에 Al-Ti 화합물의 유무를 확인하였다. 그것들의 결과를 표 5 에 나타냄과 함께, 실시예 1 의 발포 알루미늄의 SEM 사진을 도 6 에 나타내고, 그 일부 확대 사진을 도 7 에 나타냈다.

다음으로, 실시예 1 ∼ 16 의 발포 알루미늄에 대해, 각각 압하율 20 ％ 로 롤 압연 테스트를 실시하고, 균열의 유무를 육안으로 확인하였다. 그 후, 20 ㎜ × 50 ㎜ 의 직사각형 형상으로 잘라내어 대향 모서리부 사이의 전기 저항을 측정하였다. 이어서, 이들 직사각형 형상의 발포 알루미늄을 각각 직경 5 ㎜ 의 원기둥체의 외주에 감고, 균열의 유무를 육안으로 확인하였다. 그것들의 결과를 표 5 에 나타냈다.

(비교예 1 ∼ 9)

이어서, 실시예와 동일한 Al 분말, Ti 분말 및 TiH₂ 분말을 준비하여 조제한 비교 알루미늄 혼합 원료 분말 31 ∼ 35 또는 본 발명 알루미늄 혼합 원료 분말 1 을 사용하고, 표 2 에 나타내는 바인더 용액 1 ∼ 5 와 비수용성 탄화수소계 유기 용제를 표 4 에 나타내는 비율로 혼련한 것 이외에는, 실시예와 동일하게 하여 비교예 1 ∼ 9 의 발포 알루미늄을 제조하였다. 그리고, 비교예 1 ∼ 9 의 발포 알루미늄을 실시예와 동일한 방법으로 평가한 결과를 표 5 에 나타냄과 함께, 비교예 1 의 발포 알루미늄의 SEM 사진을 도 8 에 나타냈다.

표 5 로부터 알 수 있는 바와 같이, 실시예 1 ∼ 16 의 발포 알루미늄은, 유공 (有孔) 금속 소결체의 골격 길이 100 ㎛ 당 구멍수 2 ∼ 4 임과 함께, 금속 골격 사이에 있는 3 차원 공공을 1 인치당 52 개 이상 갖고, 즉, 1 ㎝ 당 20 개 이상 갖고 있다. 그리고, 발포 알루미늄에 액적 형상의 덩어리가 발생하지도 않아, 전기 저항도 낮고, 감기 시험에 의한 균열도 없었다. 따라서, 고출력화, 고에너지 밀도화가 요구되는 전지나 커패시터의 정극 집전체에 적합하다.

다음으로, 활물질로서 코발트산리튬 (LiCoO₂) 분말과, 결착제로서 폴리불화비닐리덴 (PVdE) 과, 도전재로서 인조 흑연 분말을 중량비로 86 : 6 : 8 로 혼합하여 정극제를 조제하였다. 이 정극제에 용제로서 N-메틸-2 피롤리돈을 혼합하여 정극 활물질 슬러리를 조제하였다.

이어서, 이 정극 활물질 슬러리에 실시예 1 ∼ 16 의 발포 알루미늄 및 종래예 1 의 발포 알루미늄을 10 분간 침지시키고, 꺼내어 건조시켰다. 그 후, 압연하여 두께 0.5 ㎜ 의 실시예 1 ∼ 16 의 리튬 이온 전지의 정극을 제조하였다.

또한, 종래예 1 의 발포 알루미늄으로는, 종래 기술의 제 2 방법인 스펀지 우레탄을 중자로 한 주형에 알루미늄을 압입하는 방법으로 제조한 30 PPI 의 발포 알루미늄을 사용하였다. 또, 이들 실시예 1 ∼ 16 의 발포 알루미늄 및 종래예 1 의 발포 알루미늄의 정극 활물질의 충전 밀도는 표 5 에 나타냈다.

이어서, 직경 1 ㎜, 1.5 ㎜, 2 ㎜, 2.5 ㎜, 3 ㎜, 3.5 ㎜, 4 ㎜, 4.5 ㎜, 5 ㎜ 의 원기둥체를 각각 준비하고, 실시예 1 ∼ 16 및 종래예 1 의 리튬 이온 전지의 정극을 감았다. 그리고, 활물질이 박리되는지의 여부를 육안으로 관찰하여, 박리가 확인되지 않은 최소 직경을 표 5 에 나타냈다.

그 결과, 표 5 로부터 알 수 있는 바와 같이, 실시예 1 ∼ 16 의 리튬 이온 전지의 정극은 직경 1.5 ㎜ ∼ 2.5 ㎜ 의 원기둥체에 감아도 활물질이 박리되지 않았다. 그 반면, 종래예 1 의 정극은 직경 3 ㎜ 의 원기둥체에 감은 단계에서 활물질이 박리되었다. 나아가서는, 실시예 1 ∼ 16 의 리튬 이온 전지의 정극은 활물질의 충전 밀도가 4.1 g/㎤ 이상인 반면, 종래예 1 의 정극은 활물질의 충전 밀도가 3.841 g/㎤ 로 작았다.

산업상 이용가능성

리튬 이온 2 차 전지나 전기 이중층형 커패시터의 집전체 등으로서 사용하기에 적합한, 알루미늄의 박 또는 판 상에 알루미늄 다공질 소결체가 일체화된 알루미늄 복합체의 제조 방법으로서 이용할 수 있다.

1 : 성형 장치
3 : 점성 조성물
8 : 알루미늄박
14 : 소결 전 성형체
15 : 알루미늄 다공질 소결체
16 : 알루미늄 복합체

Claims

알루미늄 분말에 티탄 및 수소화티탄 중 어느 일방 또는 양방을 함유하는 소결 보조제 분말을 혼합하여 알루미늄 혼합 원료 분말로 하는 공정과,
이어서 상기 알루미늄 혼합 원료 분말에 수용성 수지 결합제와, 물과, 다가 알코올, 에테르 및 에스테르 중 적어도 1 종으로 이루어지는 가소제와, 탄소수 5 ∼ 8 의 비수용성 탄화수소계 유기 용제를 첨가·혼합하여 점성 조성물로 하는 공정과,
상기 점성 조성물을 알루미늄박 또는 알루미늄판 상에 성형하고 발포시킴으로써 소결 전 성형체로 하는 공정과,
이어서, 상기 소결 전 성형체를 비산화성 분위기에서 가열 소성함으로써, 상기 알루미늄박 또는 알루미늄판 상에 알루미늄의 다공질 소결체가 일체로 접합된 알루미늄 다공질 소결체를 갖는 알루미늄 복합체를 얻는 공정을 갖고,
상기 알루미늄 혼합 원료 분말이 융해를 개시하는 온도를 Tm (℃) 으로 하였을 때, 상기 가열 소성의 온도 T (℃) 가 Tm － 10 (℃) ≤ T ≤ 685 (℃) 를 만족시키고,
상기 소결 보조제 분말의 평균 입자 직경을 r (㎛), 상기 소결 보조제 분말의 배합비를 W 질량％ 로 하였을 때, 상기 r 및 상기 W 는, 1 (㎛) ≤ r ≤ 30 (㎛), 1 ≤ W ≤ 20 (질량％), 또한 0.1 ≤ W/r ≤ 2 를 만족시키는 것을 특징으로 하는 알루미늄 다공질 소결체를 갖는 알루미늄 복합체의 제조 방법.
제 1 항에 있어서,
상기 알루미늄 분말의 평균 입자 직경이 2 ∼ 200 ㎛ 인 것을 특징으로 하는 알루미늄 다공질 소결체를 갖는 알루미늄 복합체의 제조 방법.
삭제
제 1 항에 있어서,
상기 수용성 수지 결합제는, 상기 알루미늄 혼합 원료 분말의 질량의 0.5 ％ ∼ 7 ％ 의 범위 내에서 함유되어 있는 것을 특징으로 하는 알루미늄 다공질 소결체를 갖는 알루미늄 복합체의 제조 방법.
제 1 항에 있어서,
상기 알루미늄 혼합 원료 분말에 상기 알루미늄 혼합 원료 분말의 질량의 0.02 ∼ 3 ％ 의 범위 내의 계면 활성제를 첨가하는 것을 특징으로 하는 알루미늄 다공질 소결체를 갖는 알루미늄 복합체의 제조 방법.