JP6287438B2 - 金属部材の製造方法 - Google Patents
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(1)本発明の金属部材は、純金属または合金からなる基体と、該基体の表面に該基体と一体的に形成された表面部と、を有する金属部材であって、前記表面部は、前記基体の主たる構成元素である主金属元素の純金属もしくは合金からなると共に該基体の表面から起立している基幹と該基幹から連なって分岐した分枝とからなる樹枝状突起が複数並存した突起群を有することを特徴とする。
(1)本発明は上述の金属部材としてのみならず、その製造方法としても把握できる。すなわち本発明は、純金属または合金からなる基体の表面上で該基体の主たる構成元素である主金属元素と一種以上の合金元素とからなる溶融液を該基体の表面に対して一方向に凝固させた凝固層を形成する凝固工程と、該凝固層から該合金元素を選択的に溶出させて該基体の表面に晶出した該主金属元素からなる樹枝状晶を残存させる溶出工程とを備え、上述した金属部材が得られることを特徴とする金属部材の製造方法としても把握できる。
(1)本発明に係る樹枝状突起または樹枝状晶は、主金属元素からなる純金属もしくは主金属元素と微量の不可避不純物と固溶・析出・分散状態で存在する合金元素とからなる合金であることが好ましい。このような合金元素として、Si、Mg、Zn、Cu、Fe等がある。
本発明に係る樹枝状突起は、基体の表面から起立している基幹と基幹から連なる分枝とからなる。樹枝状突起は、その詳細な形態を問わないが、通常、外径:100μm以下、高さ:1mm以下程度の微細突起である。個々の樹枝状突起の大きさや形態を詳細に規定することは困難であり、その意味も乏しい。そこで本明細書では、基本的に、複数の樹枝状突起からなる突起群全体の平均的な形態等を規定することとした。
基体は、その形態を問わず、金属部材の用途に応じて適切な形態が選択される。本発明に係る突起群は、基体の元の表面に付加的に形成されたものでもよいし、基体の元の表面から内部(深部)に向かって樹枝状突起以外の部分を除去して残存的に形成されたものでもよい。
本発明に係る突起群は種々の方法により形成され得るが、既述した凝固工程と溶出工程によりなされると突起群が効率的に形成され得る。
本発明の金属部材は、あらゆる分野の種々の製品に利用することができる。例えば、その表面積の大きさに着目すると、熱交換器(ラジエータ等)やその構成部材(フィン等)、活物質の担持体やまたは担持電極等へ利用可能である。また、その表面形状の特異性に着目すると、超撥水部材、摺動部材、流動制御部材(層流化部材、乱流化部材)、汚れ付着抑止部材、水の相変化を利用したヒートパイプ、気液分離フィルター等へ利用可能である。さらに、樹枝状突起のアンカー効果等に着目すると、他部材や被膜との密着性を向上させることができ、異種材同士の接合部材、表面被膜を有する被覆部材等としても本発明の金属部材を利用できる。なお、各用途に応じて、本発明に係る樹枝状突起の形態や密度等が適宜調整されると好ましいことは当然である。
(1)基体として市販の純Al板(A1050)からなる基材を用意した。この基材を電熱ヒーターを用いて550℃に加熱した(予熱工程)。次に、Al−90質量%Snに調製された合金溶湯(溶融液)を用意した。この合金溶湯は700℃以上に加熱して完全溶解させたものである。
得られた試料の表面(基材の上面側)を走査型電子顕微鏡(SEM)で観察した写真を図1Aに、その断面(側面)を観察した写真を図1Bに示した。また、その表面の一部を拡大した写真を図1Cに示した。
Claims (11)
- 純金属または合金からなる基体の表面上で該基体の主たる構成元素である主金属元素と一種以上の合金元素とからなる溶融液を該基体の表面に対して一方向に凝固させた凝固層を形成する凝固工程と、
該凝固層から該合金元素を選択的に溶出させて該基体の表面に晶出した樹枝状晶を残存させる溶出工程とを備え、
前記基体と、該基体の表面に該基体と一体的に形成された表面部と、を有する金属部材が得られる金属部材の製造方法であって、
前記表面部は、前記基体の主たる構成元素である主金属元素の純金属もしくは合金からなると共に該基体の表面から起立している基幹と該基幹から連なって分岐した分枝とからなる樹枝状突起が複数並存した突起群を有することを特徴とする金属部材の製造方法。 - 前記突起群は、前記基幹毎の根元から先端までの高さ(Hi)を平均した平均幹高(Hm)が該基幹毎の最大外径(Di)を平均した平均幹径(Dm)よりも大きい柱状突起群である請求項1に記載の金属部材の製造方法。
- 前記突起群は、前記基幹毎の根元における外径(dri)を平均した平均根元径(drm)が該基幹毎の最大外径(Di)を平均した平均幹径(Dm)よりも小さいアンダーカット状突起群である請求項1または2に記載の金属部材の製造方法。
- 前記突起群は、前記分枝毎の根元から先端までの長さ(Li)を平均した平均枝長(Lm)が前記基幹毎の最大外径(Di)を平均した平均幹径(Dm)に対して0.1以上である請求項1〜3のいずれかに記載の金属部材の製造方法。
- 前記突起群は、前記基幹毎の根元から先端までの高さ(Hi)を平均した平均幹高(Hm)が1mm以下である請求項1〜4のいずれかに記載の金属部材の製造方法。
- 前記突起群は、前記基幹毎の最大外径(Di)を平均した平均幹径(Dm)が100μm以下である請求項1〜5のいずれかに記載の金属部材の製造方法。
- 前記溶出工程は、エッチング工程である請求項1〜6のいずれかに記載の金属部材の製造方法。
- 前記主金属元素は、前記溶融液から初晶を生じる元素であり、
前記合金元素は、該主金属元素中に実質的に固溶しない元素である請求項1〜7のいずれかに記載の金属部材の製造方法。 - 前記主金属元素はAlである請求項1〜8のいずれかに記載の金属部材の製造方法。
- 前記樹枝状突起は、AlもしくはAl合金からなる請求項9に記載の金属部材の製造方法。
- 前記合金元素はSnである請求項9または10に記載の金属部材の製造方法。
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