JP6459725B2 - Porous aluminum sintered body, porous aluminum composite member, method for producing porous aluminum sintered body, method for producing porous aluminum composite member - Google Patents

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本発明は、複数のアルミニウム繊維同士が焼結された多孔質アルミニウム焼結体、多孔質アルミニウム複合部材、多孔質アルミニウム焼結体の製造方法及び多孔質アルミニウム複合部材の製造方法に関するものである。   The present invention relates to a porous aluminum sintered body obtained by sintering a plurality of aluminum fibers, a porous aluminum composite member, a method for producing a porous aluminum sintered body, and a method for producing a porous aluminum composite member.

従来より、多孔質アルミニウムは、アルミニウム粉末の焼結もしくはアルミニウム溶湯への発泡助剤の添加などにより製造されている。その中でも、多孔質アルミニウム焼結体は、軽量・高比表面積・高開気孔率を有することから、フィルターや電極集合体、消音部材、熱交換器用部材などに利用されている。   Conventionally, porous aluminum has been produced by sintering aluminum powder or adding a foaming aid to molten aluminum. Among these, porous aluminum sintered bodies have light weight, high specific surface area, and high open porosity, and are used for filters, electrode assemblies, silencers, heat exchanger members, and the like.

リチウムイオン電池の正極として用いられるアルミ製の多孔質集電体の場合、開気孔率が高いほど活物質の体積充填密度が高まり、高容量の電池が得られる。
また、熱交換器の冷却通路として多孔質体を用いる場合、開気孔率が高いほど比表面積が大きくなる、すなわち熱交換面積が大きくなることから、熱交換性能が向上する。さらに、開気孔率が高いほどその内部を流れる熱媒体（流体）の圧力損失（流路抵抗）が低下するため、熱交換器の冷却通路として多孔質体を用いる場合、７０〜９０％程度の高開気孔率のアルミニウム多孔体を用いることが好ましい。 In the case of an aluminum porous current collector used as a positive electrode of a lithium ion battery, the higher the open porosity, the higher the volume filling density of the active material and the higher the capacity of the battery.
Moreover, when using a porous body as a cooling passage of the heat exchanger, the higher the open porosity, the larger the specific surface area, that is, the larger the heat exchange area, so that the heat exchange performance is improved. Furthermore, since the pressure loss (flow path resistance) of the heat medium (fluid) flowing through the inside decreases as the open porosity increases, when a porous body is used as the cooling passage of the heat exchanger, it is about 70 to 90%. It is preferable to use an aluminum porous body having a high open porosity.

しかしながら、アルミニウム粉末によって多孔質アルミニウム焼結体を形成した場合には、高強度と高気孔率の両立が難しいという問題点があった。
アルミニウム粉末が安定なＡｌ２Ｏ３の酸化被膜で覆われているため、ゆるやかに充填された（すなわち低嵩密度の）アルミニウム粉末を原料とする多孔質成形体では、一般的な金属では融点の１／２程度の温度から始まる固相焼結がほとんど進行しない。一方で、融点付近になると固相から液相への遷移過程で生じる体積膨張により酸化被膜が破壊されると同時に、融液の粉末粒子間及び粒界への広がりに伴う液相焼結が急速に進行することで、焼結収縮とそれに伴う高密度化が一気に進んでしまうことから、高気孔率を維持したまま焼結を進行させるのは困難である。これらのことから、アルミニウム粉末を原料として多孔質アルミニウム焼結体を形成した場合、高強度と高気孔率の両立を図ることは困難であった。 However, when a porous aluminum sintered body is formed of aluminum powder, there is a problem that it is difficult to achieve both high strength and high porosity.
Since the aluminum powder is covered with a stable Al 2 O 3 oxide film, a porous molded body made of loosely packed aluminum powder (that is, low bulk density) as a raw material has a melting point of a general metal. Solid-phase sintering starting from a temperature of about 1/2 hardly progresses. On the other hand, near the melting point, the oxide film is destroyed by the volume expansion that occurs during the transition from the solid phase to the liquid phase, and at the same time, the liquid phase sintering is rapidly accompanied by the spread of the melt between the powder particles and the grain boundary Therefore, it is difficult to advance the sintering while maintaining a high porosity. For these reasons, when forming a porous aluminum sintered body using aluminum powder as a raw material, it has been difficult to achieve both high strength and high porosity.

上記の問題を解決すべく、特許文献１には、アルミニウム繊維の嵩密度を真密度比３０％以上に充填した後に加圧状態で加熱し、拡散接合させることによって多孔質焼結体を製造する方法が開示されている。   In order to solve the above problem, Patent Document 1 discloses that a porous sintered body is manufactured by filling a bulk density of aluminum fibers to a true density ratio of 30% or more and then heating in a pressurized state to perform diffusion bonding. A method is disclosed.

また、特許文献２には、高気孔率の多孔質焼結体を製造する方法として、金属繊維と金属粉末粒子を一緒に焼結することで、金属粉末粒子を金属繊維同士の結節点とする方法が開示されている。   In Patent Document 2, as a method for producing a porous sintered body having a high porosity, metal fibers and metal powder particles are sintered together to make the metal powder particles a node between metal fibers. A method is disclosed.

特開２０１１−００７３６５号公報JP 2011-007365 A 特表２０１４−５１０８３６号公報Special table 2014-51083 gazette

しかしながら、特許文献１に記載された製造方法では、焼結時の加圧によりアルミニウム繊維同士を強固に接触させることにより、純アルミニウムの融点より有意に低温である６５０℃以下での焼結を可能とするが、焼結収縮があることから、原理的に初期充填時の気孔率である７０％以上の高気孔率は得られないという難点があった。   However, in the manufacturing method described in Patent Document 1, it is possible to sinter at 650 ° C. or lower, which is significantly lower than the melting point of pure aluminum, by firmly bringing aluminum fibers into contact with each other by pressing during sintering. However, since there is sintering shrinkage, a high porosity of 70% or more, which is the porosity at the initial filling, cannot be obtained in principle.

また、特許文献２に記載された製造方法では、特許文献２の実施例にあるようなニッケルやステンレス鋼では適用可能だが、アルミニウムにおいては、上述したような表面に形成された強固な酸化被膜によって焼結性が阻害され、十分な強度を有する多孔質アルミニウム焼結体を得ることができないといった問題があった。   In addition, the manufacturing method described in Patent Document 2 can be applied to nickel and stainless steel as in the embodiment of Patent Document 2, but aluminum has a strong oxide film formed on the surface as described above. There has been a problem that the sintered aluminum is impeded and a porous aluminum sintered body having sufficient strength cannot be obtained.

本発明は、以上のような事情を鑑みなされたものであって、気孔率が高く十分な強度を有する多孔質アルミニウム焼結体、多孔質アルミニウム複合部材、多孔質アルミニウム焼結体の製造方法、多孔質アルミニウム複合部材の製造方法を提供することを目的としている。   The present invention has been made in view of the above circumstances, and has a porous aluminum sintered body having a high porosity and sufficient strength, a porous aluminum composite member, a method for producing a porous aluminum sintered body, It aims at providing the manufacturing method of a porous aluminum composite member.

本発明の多孔質アルミニウム焼結体は、複数のアルミニウム繊維が焼結されてなる多孔質アルミニウム焼結体であって、前記アルミニウム繊維は純アルミニウムもしくはアルミニウム合金からなり、直径Ｒが０．０２ｍｍ以上、１．０ｍｍ以下の範囲内とされ、長さＬと直径Ｒとの比Ｌ／Ｒが４以上，２５００以下の範囲内とされており、前記アルミニウム繊維同士の結合部の内部には、Ａｌ−Ｍｇ−Ｓｉ−Ｆｅ合金相，Ｍｇ−Ｓｉ−Ｆｅ合金相のうちの１種もしくは両方の合金相が存在し、前記多孔質アルミニウム焼結体は、Ｆｅを０．０１質量％以上、３．００質量％以下含み、Ｍｇを０．０５質量％以上１５．００質量％以下、Ｓｉを０．０５質量％以上１５．００質量％以下含み、残部が不可避不純物とされた組成を有していることを特徴としている。   The porous aluminum sintered body of the present invention is a porous aluminum sintered body obtained by sintering a plurality of aluminum fibers, and the aluminum fibers are made of pure aluminum or an aluminum alloy and have a diameter R of 0.02 mm or more. The ratio L / R of the length L to the diameter R is in the range of 4 or more and 2500 or less, and the inside of the joint between the aluminum fibers is Al. -One or both of the Mg-Si-Fe alloy phase and the Mg-Si-Fe alloy phase are present, and the porous aluminum sintered body contains 0.01 mass% or more of Fe; 00 mass% or less, Mg is 0.05 mass% or more and 15.00 mass% or less, Si is 0.05 mass% or more and 15.00 mass% or less, and the remainder has an inevitable impurity composition. about It is characterized.

上述の構成とされた本発明の多孔質アルミニウム焼結体によれば、直径Ｒが０．０２ｍｍ以上１．０ｍｍ以下の範囲内とされ、長さＬと直径Ｒとの比Ｌ／Ｒが４以上２５００以下の範囲内とされたアルミニウム繊維同士が焼結された構成とされているので、アルミニウム繊維同士の間に十分な空隙が確保され、見掛気孔率が５０％以上、９０％以下と高い多孔質アルミニウム焼結体を得ることができる。   According to the porous aluminum sintered body of the present invention configured as described above, the diameter R is in the range of 0.02 mm to 1.0 mm, and the ratio L / R of the length L to the diameter R is 4. Since the aluminum fibers within the range of 2500 or less are sintered to each other, a sufficient gap is secured between the aluminum fibers, and the apparent porosity is 50% or more and 90% or less. A high porous aluminum sintered body can be obtained.

また、多孔質アルミニウム焼結体中にはアルミニウム繊維の他に、Ａｌ２Ｏ３の酸化被膜の還元剤として作用するＭｇが０．０５質量％以上１５．００質量％以下含まれていることから、酸化被膜を容易に破壊しやすくなり、焼結結合を促進させることができる。そしてその結果、より低温での焼結が可能となるため、液相焼結による焼結収縮が抑えられることから気孔率の高い多孔質アルミニウム焼結体を得ることができる。
さらに、粘性組成物のようにアルミニウム繊維同士の間にバインダーが多く存在していないことから、焼結時の脱バインダーによる収縮率が小さく、寸法精度に優れた多孔質アルミニウム焼結体を得ることが可能となる。
そして、前記アルミニウム繊維同士の結合部にＡｌ−Ｍｇ−Ｓｉ−Ｆｅ合金相，Ｍｇ−Ｓｉ−Ｆｅ合金相のうちの１種もしくは両方の合金相が存在しているので、この合金相によって結合部が強化されることになり、多孔質アルミニウム焼結体全体の強度を向上させることができる。 Moreover, since the porous aluminum sintered body contains 0.05% by mass or more and 15.00% by mass or less of Mg that acts as a reducing agent for the oxide film of Al 2 O 3 in addition to aluminum fibers. The oxide film can be easily broken and the sintering bond can be promoted. As a result, since sintering at a lower temperature becomes possible, sintering shrinkage due to liquid phase sintering can be suppressed, so that a porous aluminum sintered body having a high porosity can be obtained.
Furthermore, since there is not much binder between aluminum fibers as in the case of a viscous composition, it is possible to obtain a porous aluminum sintered body that has a small shrinkage rate due to debinding during sintering and has excellent dimensional accuracy. Is possible.
And since one or both alloy phases of Al-Mg-Si-Fe alloy phase and Mg-Si-Fe alloy phase exist in the joint part between the aluminum fibers, the joint part is formed by this alloy phase. As a result, the strength of the entire porous aluminum sintered body can be improved.

また、多孔質アルミニウム焼結体中には、純アルミニウム繊維もしくはアルミニウム合金繊維と局所的に反応する事で、局所的なマトリクスの融点降下効果を引き起こす作用を有するＳｉが０．０５質量％以上１５．００質量％以下含まれていることから、アルミニウム繊維の融点以下の温度で、局所的に酸化被膜を破壊し、焼結結合を促進させることができる。その結果、アルミニウム繊維の融点より、有意に低温での焼結が可能となるため、気孔率の高い多孔質アルミニウム焼結体を得ることができる。
さらに、多孔質アルミニウム焼結体中には、Ｆｅが０．０１質量％以上３．００質量％以下含まれていることから、焼結性を向上させ、多孔質アルミニウム焼結体全体の強度を高めることが可能となる。 In the porous aluminum sintered body, 0.05 mass% or more of Si having an action of causing a local matrix melting point lowering effect by locally reacting with pure aluminum fibers or aluminum alloy fibers. Since 0.0000 mass% or less is contained, an oxide film can be destroyed locally at the temperature below the melting point of an aluminum fiber, and a sinter bond can be promoted. As a result, since sintering at a significantly lower temperature is possible than the melting point of the aluminum fiber, a porous aluminum sintered body having a high porosity can be obtained.
Furthermore, since Fe is contained in the porous aluminum sintered body in an amount of 0.01% by mass or more and 3.00% by mass or less, the sinterability is improved and the strength of the entire porous aluminum sintered body is increased. It becomes possible to raise.

また、複数のアルミニウム繊維において個々の繊維が同じ長さであっても、直線状のものと、曲げや捻じりなどの形状が付与されているものとでは、気孔率や形成される気孔の形状が変わることから、長さを含めた各種の繊維形状因子を変量することにより、多孔質アルミニウム焼結体の気孔率や気孔構造を制御することが可能である。   In addition, even if the individual fibers of the plurality of aluminum fibers have the same length, the porosity and the shape of the pores to be formed are those that are linear and those that are provided with shapes such as bending and twisting. Therefore, it is possible to control the porosity and the pore structure of the porous aluminum sintered body by varying various fiber shape factors including the length.

本発明の多孔質アルミニウム複合部材は、部材本体と、上述の多孔質アルミニウム焼結体と、が接合されてなることを特徴としている。
この構成の多孔質アルミニウム複合部材によれば、上述の気孔率が高く、強度に優れた多孔質アルミニウム焼結体が部材本体と強固に接合されていることから、表面積が大きく熱交換効率等の各種特性に優れた多孔質アルミニウム焼結体単体の特性を、多孔質アルミニウム複合部材としても発揮する。 The porous aluminum composite member of the present invention is characterized in that a member main body and the above-described porous aluminum sintered body are joined.
According to the porous aluminum composite member having this configuration, the porous aluminum sintered body having a high porosity and excellent strength is firmly bonded to the member main body. The characteristics of the porous aluminum sintered body, which is excellent in various characteristics, are also exhibited as a porous aluminum composite member.

ここで、本発明の多孔質アルミニウム複合部材においては、前記部材本体のうち、前記多孔質アルミニウム焼結体との部材結合部は、アルミニウムまたはアルミニウム合金で構成され、前記部材結合部の内部には、Ａｌ−Ｍｇ−Ｓｉ−Ｆｅ合金相，Ｍｇ−Ｓｉ−Ｆｅ合金相のうちの１種もしくは両方の合金相が存在している。
多孔質アルミニウム焼結体と部材本体との部材結合部の内部に、Ａｌ−Ｍｇ−Ｓｉ−Ｆｅ合金相，Ｍｇ−Ｓｉ−Ｆｅ合金相のうちの１種もしくは両方の合金相が存在しているので、多孔質アルミニウム焼結体と部材本体との接合強度が大幅に向上することになる。 Here, in the porous aluminum composite member of the present invention, among the member body, member coupling portion between the front Kio porous sintered aluminum is composed of aluminum or an aluminum alloy, the inside of the member mounting portion One or both of an Al—Mg—Si—Fe alloy phase and an Mg—Si—Fe alloy phase are present.
One or both of an Al-Mg-Si-Fe alloy phase and an Mg-Si-Fe alloy phase are present in the member joint portion between the porous aluminum sintered body and the member body. Therefore, the joint strength between the porous aluminum sintered body and the member main body is greatly improved.

本発明の多孔質アルミニウム焼結体の製造方法は、前記アルミニウム繊維は、純アルミニウムもしくはアルミニウム合金からなり、直径Ｒが０．０２ｍｍ以上１．０ｍｍ以下の範囲内とされ、長さＬと直径Ｒとの比Ｌ／Ｒが４以上２５００以下の範囲内とされており、複数の前記アルミニウム繊維の外表面に、Ｍｇ粉およびＭｇ合金粉のいずれか一方または両方と、およびＳｉ粉およびＳｉ合金粉のいずれか一方または両方と、を固着させて、焼結用アルミニウム原料を形成する焼結用アルミニウム原料形成工程と、前記焼結用アルミニウム原料を積層する焼結用アルミニウム原料積層工程と、積層された前記焼結用アルミニウム原料を加熱して焼結する焼結工程と、を有し、前記焼結用アルミニウム原料におけるＦｅの含有量が０．０１質量％以上３．００質量％以下であり、前記焼結用アルミニウム原料中において、Ｓｉ粉および前記Ｓｉ合金粉のいずれか一方または両方の添加量がＳｉ換算で０．０５質量％以上１５．００質量％以下、Ｍｇ粉および前記Ｍｇ合金粉のいずれか一方または両方の添加量がＭｇ換算で０．０５質量％以上１５．００質量％以下とし、前記焼結用アルミニウム原料積層工程では、嵩密度ＤＰを前記アルミニウム繊維の真密度ＤＴの５０％以下となるように複数の前記焼結用アルミニウム原料を積層配置し、前記焼結工程では、前記焼結用アルミニウム原料を不活性ガス雰囲気下において５６５℃〜６５５℃の範囲の温度で焼結することを特徴としている。
ただし、前記アルミニウム繊維中に合金成分として既にＳｉもしくは／およびＭｇ成分が含有されている場合には、前記アルミニウム繊維の他に添加するＳｉ粉およびＳｉ合金粉のいずれか一方または両方の添加量をＳｉ換算で０．０５質量％以上１３質量％以下、前記Ｍｇ粉および前記Ｍｇ合金粉のいずれか一方または両方の添加量をＭｇ換算で０．０５質量％以上１３質量％以下とし、前記焼結用アルミニウム原料全体でのＳｉもしくは／およびＭｇ成分が、それぞれ０．０５質量％以上１５．００質量％以下となるようにする。 In the method for producing a porous aluminum sintered body of the present invention, the aluminum fiber is made of pure aluminum or an aluminum alloy, the diameter R is in the range of 0.02 mm to 1.0 mm, the length L and the diameter R L / R is in the range of 4 or more and 2500 or less, and one or both of Mg powder and Mg alloy powder, and Si powder and Si alloy powder on the outer surface of the plurality of aluminum fibers One or both of them, and a sintering aluminum raw material forming step for forming a sintering aluminum raw material, and a sintering aluminum raw material lamination step for laminating the sintering aluminum raw material. A sintering step of heating and sintering the aluminum raw material for sintering, and the content of Fe in the aluminum raw material for sintering is 0.01 quality % Or more and 3.00% by mass or less, and in the sintering aluminum raw material, the addition amount of either or both of Si powder and Si alloy powder is 0.05% by mass or more and 15.00% by mass in terms of Si. % Or less, the addition amount of either or both of the Mg powder and the Mg alloy powder is 0.05 mass% or more and 15.00 mass% or less in terms of Mg. In the sintering aluminum raw material laminating step, the bulk density D A plurality of the aluminum raw materials for sintering are laminated so that P is 50% or less of the true density DT of the aluminum fibers, and in the sintering step, the aluminum raw materials for sintering are placed in an inert gas atmosphere. It is characterized by sintering at a temperature in the range of 565 ° C to 655 ° C.
However, when the aluminum fiber already contains Si or / and Mg component as an alloy component, the addition amount of either or both of the Si powder and Si alloy powder to be added in addition to the aluminum fiber 0.05 mass% or more and 13 mass% or less in terms of Si, and the addition amount of either or both of the Mg powder and Mg alloy powder is 0.05 mass% or more and 13 mass% or less in terms of Mg, and the sintering The Si or / and Mg component in the entire aluminum raw material is 0.05% by mass or more and 15.00% by mass or less.

この構成の多孔質アルミニウム焼結体の製造方法においては、Ｓｉ粉およびＳｉ合金粉の少なくともいずれか一方を純アルミニウム繊維もしくはアルミニウム合金繊維に加えて繊維外表面に固着させ、焼結用アルミニウム原料全体におけるＳｉ含有量をＳｉ換算で０．０５〜１５．００質量％とするとともに、さらにＭｇ粉およびＭｇ合金粉の少なくともいずれか一方を純アルミニウム繊維もしくはアルミニウム合金繊維に加えて繊維外表面に固着させ、焼結用アルミニウム原料全体におけるＭｇ含有量をＭｇ換算で０．０５〜１５．００質量％とした原料を、焼結することによって多孔質アルミニウム焼結体を製造している。
上記のＳｉ粉もしくは／およびＳｉ合金粉は、純アルミニウム繊維もしくはアルミニウム合金繊維の表面に固着した状態で、加熱されることにより、繊維表層部に拡散し、固着部近傍で局所的な融点降下効果を引き起こす。これにより、純アルミニウム繊維もしくはアルミニウム合金繊維の融点より、より低温で局所的に液相を生じることによって、充填時の形状を保持したまま、焼結を促進させることが出来る。
上記のＭｇ粉もしくは／およびＭｇ合金粉は、純アルミニウム繊維もしくはアルミニウム合金繊維の表面に固着した状態で、加熱されることにより、Ａｌ２Ｏ３の酸化被膜の還元剤として働き、酸化被膜を破壊しやすくする作用を有し、焼結結合を促進する働きがある。また、繊維表面に固着したＭｇおよびＳｉもしくは／およびそれらの合金粉がマトリクスの純アルミニウム繊維もしくはアルミニウム合金繊維と局所的に反応する事で、固着部近傍で局所的なマトリクスの融点降下効果を引き起こし、ＭｇおよびＳｉ無添加時に比べて、純アルミニウム繊維もしくはアルミニウム合金繊維の融点より、より低温で局所的に液相を生じさせることによって、焼結に伴う収縮を抑制、すなわち充填時の形状を保持したまま、焼結を促進させることが出来る。その結果、気孔率の高い多孔質アルミニウム焼結体を製造することができる。 In the method for producing a porous aluminum sintered body having this configuration, at least one of Si powder and Si alloy powder is added to pure aluminum fiber or aluminum alloy fiber and fixed to the outer surface of the fiber, and the entire aluminum raw material for sintering In addition, the Si content is 0.05 to 15.00% by mass in terms of Si, and at least one of Mg powder and Mg alloy powder is added to pure aluminum fiber or aluminum alloy fiber to fix it to the fiber outer surface. A porous aluminum sintered body is manufactured by sintering a raw material in which the Mg content in the entire aluminum raw material for sintering is 0.05 to 15.00% by mass in terms of Mg.
The Si powder or / and the Si alloy powder is heated to a surface of the pure aluminum fiber or aluminum alloy fiber, and is diffused to the fiber surface layer portion by being heated. cause. Thereby, sintering can be accelerated | stimulated, maintaining the shape at the time of filling by producing a liquid phase locally at lower temperature than melting | fusing point of a pure aluminum fiber or aluminum alloy fiber.
The above Mg powder and / or Mg alloy powder is heated in a state of being fixed to the surface of pure aluminum fiber or aluminum alloy fiber, thereby acting as a reducing agent for the oxide film of Al 2 O 3 and destroying the oxide film. Has the effect of facilitating the sinter bonding and promotes the sintering bond. In addition, Mg and Si or / and their alloy powder fixed to the fiber surface locally react with the pure aluminum fiber or aluminum alloy fiber of the matrix, thereby causing a local matrix melting point lowering effect in the vicinity of the fixed part. Compared to when Mg and Si are not added, by generating a liquid phase locally at a lower temperature than the melting point of pure aluminum fiber or aluminum alloy fiber, the shrinkage associated with sintering is suppressed, that is, the shape during filling is maintained. As it is, sintering can be promoted. As a result, a porous aluminum sintered body having a high porosity can be produced.

また、焼結用アルミニウム原料中には、０．０１質量％以上３．００質量％以下のＦｅが含まれている。なお、本発明において当該Ｆｅは、アルミニウム繊維に含まれているＦｅ成分でもよく、アルミニウム繊維中に含まれるＦｅとは別に、別途添加された粉末状のＦｅであってもよい。
Ｆｅ単体での融点降下効果は小さいが、Ｓｉと共に存在する事によりＡｌ−Ｆｅ−Ｓｉ合金相、もしくはＦｅ−Ｓｉ合金相を形成して、前述のＳｉの融点降下効果を強化する働きがある。また、Ｍｇによる局所的なマトリクスの溶融が起きたときに、未溶融アルミニウム繊維と溶融部との間にＦｅが存在することで、未溶融アルミニウム繊維内部へのＭｇの拡散を阻害し、Ｍｇのアルミニウム繊維内部への拡散速度を遅くする効果がある。これは、ＭｇのＦｅ中への固溶度が非常に小さいためである。これにより、焼結時において、Ｍｇが一時的にアルミニウム繊維表面に高濃度で分布している状態となり、アルミニウム繊維の表面のみで、アルミニウムの融点降下効果が起こり、結果、固着したアルミニウム繊維同士での焼結を促進させることができる。 Moreover, 0.01 mass% or more and 3.00 mass% or less Fe are contained in the aluminum raw material for sintering. In the present invention, the Fe may be an Fe component contained in the aluminum fiber, or may be powdered Fe added separately from the Fe contained in the aluminum fiber.
Although the melting point lowering effect of Fe alone is small, it exists together with Si to form an Al—Fe—Si alloy phase or an Fe—Si alloy phase to strengthen the aforementioned melting point lowering effect of Si. In addition, when local melting of the matrix by Mg occurs, the presence of Fe between the unmelted aluminum fiber and the melted portion inhibits the diffusion of Mg into the unmelted aluminum fiber, This has the effect of slowing the diffusion rate into the aluminum fiber. This is because the solubility of Mg in Fe is very small. Thereby, at the time of sintering, Mg is temporarily distributed at a high concentration on the surface of the aluminum fiber, and the melting point lowering effect of aluminum occurs only on the surface of the aluminum fiber. Can be promoted.

ここで、本発明の多孔質アルミニウム焼結体の製造方法においては、前記焼結用アルミニウム原料形成工程において、複数の前記アルミニウム繊維の外表面にさらにＦｅ粉を固着させ、前記焼結用アルミニウム原料中の前記Ｆｅ粉の含有量を、０．０１質量％以上３．００質量％以下としてもよい。   Here, in the method for producing a porous aluminum sintered body of the present invention, in the sintering aluminum raw material forming step, Fe powder is further fixed to the outer surfaces of the plurality of aluminum fibers, and the sintering aluminum raw material is formed. It is good also considering content of the said Fe powder in 0.01 to 3.00 mass%.

本発明の多孔質アルミニウム複合部材の製造方法は、純アルミニウムもしくはアルミニウム合金からなる部材本体と、複数のアルミニウム繊維が焼結されてなるアルミニウム多孔質焼結体と、が接合されてなる多孔質アルミニウム複合部材の製造方法であって、前記アルミニウム繊維は、純アルミニウムもしくはアルミニウム合金からなり、直径Ｒが０．０２ｍｍ以上１．０ｍｍ以下の範囲内とされ、長さＬと直径Ｒとの比Ｌ／Ｒが４以上，２５００以下の範囲内とされており、複数の前記アルミニウム繊維の外表面に、Ｍｇ粉およびＭｇ合金粉のいずれか一方または両方と、Ｓｉ粉およびＳｉ合金粉のいずれか一方または両方と、を固着して焼結用アルミニウム原料を形成し、前記焼結用アルミニウム原料を前記部材本体と接触させ、前記焼結用アルミニウム原料及び前記部材本体を加熱して焼結することにより、前記多孔質アルミニウム焼結体を形成するとともに、前記多孔質アルミニウム焼結体と前記部材本体とを接合する方法において、前記焼結用アルミニウム原料におけるＦｅの含有量が０．０１質量％以上３．００質量％以下であり、前記焼結用アルミニウム原料中において、Ｓｉ粉および前記Ｓｉ合金粉のいずれか一方または両方の添加量がＳｉ換算で０．０５質量％以上１５．００質量％以下、Ｍｇ粉および前記Ｍｇ合金粉のいずれか一方または両方の添加量がＭｇ換算で０．０５質量％以上１５．００質量％以下とし、前記焼結用アルミニウム原料積層工程では、嵩密度ＤＰを前記アルミニウム繊維の真密度ＤＴの５０％以下となるように複数の前記焼結用アルミニウム原料を積層配置し、前記焼結工程では、前記焼結用アルミニウム原料および前記部材本体を加熱して焼結する際に不活性ガス雰囲気下において５６５℃〜６５５℃の範囲の温度で焼結することを特徴としている。
ただし、前記アルミニウム繊維中に合金成分として既にＳｉもしくは／およびＭｇ成分が含有されている場合には、前記アルミニウム繊維の他に添加するＳｉ粉およびＳｉ合金粉のいずれか一方または両方の添加量をＳｉ換算で０．０５質量％以上１３．００質量％以下、前記Ｍｇ粉および前記Ｍｇ合金粉のいずれか一方または両方の添加量をＭｇ換算で０．０５質量％以上１３．００質量％以下とし、前記焼結用アルミニウム原料全体でのＳｉもしくは／およびＭｇ成分が、それぞれ０．０５質量％以上１５．００質量％以下となるようにする。 The method for producing a porous aluminum composite member according to the present invention comprises a porous aluminum obtained by joining a member main body made of pure aluminum or an aluminum alloy and an aluminum porous sintered body obtained by sintering a plurality of aluminum fibers. A method for producing a composite member, wherein the aluminum fiber is made of pure aluminum or an aluminum alloy, has a diameter R in a range of 0.02 mm to 1.0 mm, and a ratio L / L of the length L to the diameter R. R is in the range of 4 or more and 2500 or less, and either one or both of Mg powder and Mg alloy powder, Si powder and Si alloy powder or Both are fixed to form an aluminum raw material for sintering, the aluminum raw material for sintering is brought into contact with the member main body, In the method of forming the porous aluminum sintered body by heating and sintering the sintering aluminum raw material and the member main body, and joining the porous aluminum sintered body and the member main body, The content of Fe in the binding aluminum raw material is 0.01% by mass or more and 3.00% by mass or less, and in the sintering aluminum raw material, the addition amount of one or both of the Si powder and the Si alloy powder Is 0.05 mass% or more and 15.00 mass% or less in terms of Si, and the addition amount of either or both of Mg powder and the Mg alloy powder is 0.05 mass% or more and 15.00 mass% or less in terms of Mg the sintering in the sintering an aluminum material laminating process, the Al for sintering a plurality of such that 50% or less of the true density D T of the aluminum fiber bulk density D P In the sintering step, the aluminum raw material for sintering and the member main body are heated and sintered at a temperature in the range of 565 ° C. to 655 ° C. in an inert gas atmosphere. It is characterized by doing.
However, when the aluminum fiber already contains Si or / and Mg component as an alloy component, the addition amount of either or both of the Si powder and Si alloy powder to be added in addition to the aluminum fiber 0.05 mass% or more and 13.00 mass% or less in terms of Si, and the addition amount of either or both of the Mg powder and the Mg alloy powder is 0.05 mass% or more and 13.00 mass% or less in terms of Mg The Si or / and Mg components in the entire aluminum raw material for sintering are 0.05% by mass or more and 15.00% by mass or less, respectively.

この構成の多孔質アルミニウム複合部材の製造方法においては、上述の気孔率が高く強度に優れた多孔質アルミニウム焼結体を備えることになり、伝熱特性等の各種特性に優れた多孔質アルミニウム複合部材を製造することが可能となる。   In the method for producing a porous aluminum composite member having this configuration, the porous aluminum composite having the above-described porous aluminum sintered body having high porosity and excellent strength, and having various characteristics such as heat transfer characteristics is provided. The member can be manufactured.

本発明によれば、気孔率が高く十分な強度を有する多孔質アルミニウム焼結体、多孔質アルミニウム複合部材、多孔質アルミニウム焼結体の製造方法、および多孔質アルミニウム複合部材の製造方法を提供することができる。   According to the present invention, a porous aluminum sintered body having a high porosity and sufficient strength, a porous aluminum composite member, a method for producing a porous aluminum sintered body, and a method for producing a porous aluminum composite member are provided. be able to.

本実施形態である多孔質アルミニウム焼結体の拡大模式図である。It is an expansion schematic diagram of the porous aluminum sintered compact which is this embodiment. 多孔質アルミニウム焼結体１０における結合部１５のＳＥＭ観察及び組成分析結果を示す図である。It is a figure which shows the SEM observation and composition analysis result of the coupling | bond part 15 in the porous aluminum sintered compact 10. FIG. 図１に示す多孔質アルミニウム焼結体の製造方法の一例を示すフロー図である。It is a flowchart which shows an example of the manufacturing method of the porous aluminum sintered compact shown in FIG. アルミニウム繊維の外表面にＭｇ粉末粒子およびＭｇ合金粉末粒子のいずれか一方または両方およびＳｉ粉末粒子およびＳｉ合金粉末粒子のいずれか一方または両方を固着した焼結用アルミニウム原料の説明図である。It is explanatory drawing of the aluminum raw material for sintering which fixed either one or both of Mg powder particle | grains and Mg alloy powder particle | grains and Si powder particle | grains and Si alloy powder particle | grains to the outer surface of the aluminum fiber. シート状の多孔質アルミニウム焼結体を製造する連続焼結装置の概略説明図である。It is a schematic explanatory drawing of the continuous sintering apparatus which manufactures a sheet-like porous aluminum sintered compact. 本実施形態であるアルミニウム多孔質複合部材の外観説明図である。It is an external view explanatory drawing of the aluminum porous composite member which is this embodiment. 図５に示す多孔質アルミニウム複合部材の製造方法の一例を示すフロー図である。It is a flowchart which shows an example of the manufacturing method of the porous aluminum composite member shown in FIG. バルク形状の多孔質アルミニウム焼結体を製造する製造工程を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the manufacturing process which manufactures a bulk-shaped porous aluminum sintered compact. 本発明の他の実施形態である多孔質アルミニウム複合部材の外観図である。It is an external view of the porous aluminum composite member which is other embodiment of this invention. 本発明の他の実施形態である多孔質アルミニウム複合部材の外観図である。It is an external view of the porous aluminum composite member which is other embodiment of this invention. 本発明の他の実施形態である多孔質アルミニウム複合部材の外観図である。It is an external view of the porous aluminum composite member which is other embodiment of this invention. 本発明の他の実施形態である多孔質アルミニウム複合部材の外観図である。It is an external view of the porous aluminum composite member which is other embodiment of this invention. 本発明の他の実施形態である多孔質アルミニウム複合部材の外観図である。It is an external view of the porous aluminum composite member which is other embodiment of this invention. 本発明の他の実施形態である多孔質アルミニウム複合部材の外観図である。It is an external view of the porous aluminum composite member which is other embodiment of this invention. 本発明の他の実施形態である多孔質アルミニウム複合部材の外観図である。It is an external view of the porous aluminum composite member which is other embodiment of this invention. 本実施例の多孔質アルミニウム焼結体の引張強度と見掛気孔率の調査結果を示すグラフである。It is a graph which shows the investigation result of the tensile strength and the apparent porosity of the porous aluminum sintered compact of a present Example.

以下に、本発明の一実施形態である多孔質アルミニウム焼結体１０、多孔質アルミニウム複合部材１００について、添付した図面を参照して説明する。   Below, porous aluminum sintered compact 10 and porous aluminum composite member 100 which are one embodiment of the present invention are explained with reference to the accompanying drawings.

＜多孔質アルミニウム焼結体＞
図１に、本実施形態である多孔質アルミニウム焼結体１０を示す。図１に示すように、本実施形態である多孔質アルミニウム焼結体１０は、複数のアルミニウム繊維１１が焼結されて一体化されたものである。また本実施形態では、その気孔率が５０％以上９０％以下の範囲内に設定されたものとされている。 <Porous aluminum sintered body>
FIG. 1 shows a porous aluminum sintered body 10 according to this embodiment. As shown in FIG. 1, a porous aluminum sintered body 10 according to the present embodiment is obtained by integrating a plurality of aluminum fibers 11 by sintering. In the present embodiment, the porosity is set in the range of 50% to 90%.

本発明において気孔率（見掛気孔率 Ｐ）は、多孔質アルミニウム焼結体の質量ｍ（ｇ）、体積Ｖ（ｃｍ３）、焼結用アルミニウム原料の真密度ｄ（ｇ／ｃｍ３）を測定し、以下の式により算出できる。
見掛気孔率Ｐ（％）＝（１−（ｍ÷（Ｖ×ｄ）））×１００
なお、真密度ｄ（ｇ／ｃｍ３）は、精密天秤を用いて、水中法によって測定できる。 In the present invention, the porosity (apparent porosity P) is the mass m (g) of the porous aluminum sintered body, the volume V (cm 3 ), and the true density d (g / cm 3 ) of the aluminum raw material for sintering. It can be measured and calculated by the following formula.
Apparent porosity P (%) = (1− (m ÷ (V × d))) × 100
The true density d (g / cm 3 ) can be measured by an underwater method using a precision balance.

ここで、アルミニウム繊維１１は、純アルミニウムもしくはアルミニウム合金からなり、直径Ｒが０．０２ｍｍ以上、１．０ｍｍ以下の範囲内とされ、長さＬと直径Ｒとの比Ｌ／Ｒが４以上、２５００以下の範囲内とされている。   Here, the aluminum fiber 11 is made of pure aluminum or an aluminum alloy, the diameter R is in the range of 0.02 mm or more and 1.0 mm or less, and the ratio L / R of the length L to the diameter R is 4 or more. The range is 2500 or less.

（直径Ｒ）
アルミニウム繊維１１の直径Ｒが０．０２ｍｍ未満の場合には、アルミニウム繊維同士の接合面積が小さく、焼結強度が不足するおそれがある。一方、アルミニウム繊維１１の直径Ｒが１．０ｍｍを超える場合には、アルミニウム繊維同士が接触する接点の数が不足し、やはり、焼結強度が不足するおそれがある。
以上のことから、本実施形態である多孔質アルミニウム焼結体１０では、アルミニウム繊維１１の直径Ｒを０．０２ｍｍ以上１．０ｍｍ以下の範囲内とする。なお、さらなる焼結強度の向上を図る場合には、アルミニウム繊維１１の直径Ｒを０．０５ｍｍ以上とすることが好ましく、アルミニウム繊維１１の直径Ｒを０．５ｍｍ以下とすることが好ましい。 (Diameter R)
When the diameter R of the aluminum fiber 11 is less than 0.02 mm, the bonding area between the aluminum fibers is small, and the sintered strength may be insufficient. On the other hand, when the diameter R of the aluminum fiber 11 exceeds 1.0 mm, the number of contacts with which the aluminum fibers contact each other is insufficient, and the sintering strength may be insufficient.
From the above, in the porous aluminum sintered body 10 according to the present embodiment, the diameter R of the aluminum fiber 11 is set in the range of 0.02 mm to 1.0 mm. In order to further improve the sintering strength, the diameter R of the aluminum fiber 11 is preferably 0.05 mm or more, and the diameter R of the aluminum fiber 11 is preferably 0.5 mm or less.

（長さＬと直径Ｒとの比：Ｌ／Ｒ）
アルミニウム繊維１１の長さＬと直径Ｒとの比Ｌ／Ｒが４未満の場合には、後述する多孔質アルミニウム焼結体の製造方法において、積層配置したときの嵩密度ＤＰをアルミニウム繊維の真密度ＤＴの５０％以下とすることが難しく、気孔率の高い多孔質アルミニウム焼結体１０を得ることが困難となるおそれがある。一方、アルミニウム繊維１１の長さＬと直径Ｒとの比Ｌ／Ｒが２５００を超える場合には、アルミニウム繊維を均一に分散させることができなくなり、均一な気孔率を有する多孔質アルミニウム焼結体１０を得ることが困難となるおそれがある。
以上のことから、本実施形態である多孔質アルミニウム焼結体１０では、アルミニウム繊維１１の長さＬと直径Ｒとの比Ｌ／Ｒを４以上２５００以下の範囲内とする。なお、さらなる気孔率の向上を図る場合には、アルミニウム繊維１１の長さＬと直径Ｒとの比Ｌ／Ｒを１０以上とすることが好ましい。また、より均一な気孔率を備えた多孔質アルミニウム焼結体１０を得るためには、アルミニウム繊維１１の長さＬと直径Ｒとの比Ｌ／Ｒを５００以下とすることが好ましい。 (Ratio of length L to diameter R: L / R)
If the ratio L / R of the length L and the diameter R of the aluminum fibers 11 is less than 4, in the manufacturing method described later porous sintered aluminum, the bulk density D P when the stacked arrangement of the aluminum fibers It may be difficult to obtain 50% or less of the true density DT , and it may be difficult to obtain the porous aluminum sintered body 10 having a high porosity. On the other hand, when the ratio L / R between the length L and the diameter R of the aluminum fibers 11 exceeds 2500, the aluminum fibers cannot be uniformly dispersed, and the porous aluminum sintered body has a uniform porosity. 10 may be difficult to obtain.
From the above, in the porous aluminum sintered body 10 according to the present embodiment, the ratio L / R between the length L and the diameter R of the aluminum fiber 11 is in the range of 4 or more and 2500 or less. In order to further improve the porosity, the ratio L / R between the length L and the diameter R of the aluminum fiber 11 is preferably 10 or more. In order to obtain a porous aluminum sintered body 10 having a more uniform porosity, the ratio L / R between the length L and the diameter R of the aluminum fibers 11 is preferably 500 or less.

（合金相）
図２に、多孔質アルミニウム焼結体１０における結合部１５のＳＥＭ観察及び組成分析結果を示す。
図２に示すように、多孔質アルミニウム焼結体１０において、アルミニウム繊維１１同士の結合部１５の内部には、Ａｌ−Ｍｇ−Ｓｉ−Ｆｅ合金相（図中「Ａ相」）、Ｍｇ−Ｓｉ−Ｆｅ合金相（図中「Ｂ相」）が存在している。すなわち、本実施形態では、Ａｌ−Ｍｇ−Ｓｉ−Ｆｅ合金相、Ｍｇ−Ｓｉ−Ｆｅ合金相が存在している部分において、アルミニウム繊維１１、１１同士が結合している。
なお、結合部１５の表層にもＡｌ−Ｍｇ−Ｓｉ−Ｆｅ合金相、Ｍｇ−Ｓｉ−Ｆｅ合金相が存在するが、このように表層に存在する合金相は、アルミニウム繊維同士の結合に直接影響を及ぼすものではない。
また、図２に示す結合部１５の内部には、Ａｌ−Ｍｇ−Ｓｉ−Ｆｅ合金相、Ｍｇ−Ｓｉ−Ｆｅ合金相ともに生成しているが、本発明では、Ａｌ−Ｍｇ−Ｓｉ−Ｆｅ合金相、Ｍｇ−Ｓｉ−Ｆｅ合金相のうちの少なくとも一方の合金相が存在していればよい。つまり、Ａｌ−Ｍｇ−Ｓｉ−Ｆｅ合金相、Ｍｇ−Ｓｉ−Ｆｅ合金相のうちの少なくとも一方が存在していれば、結合部１５の強度の強化に作用させることができ、多孔質アルミニウム焼結体全体の強度を向上させることができる。 (Alloy phase)
In FIG. 2, the SEM observation and composition analysis result of the coupling | bond part 15 in the porous aluminum sintered compact 10 are shown.
As shown in FIG. 2, in the porous aluminum sintered body 10, an Al—Mg—Si—Fe alloy phase (“A phase” in the figure), Mg—Si is formed inside the bonding portion 15 between the aluminum fibers 11. -Fe alloy phase ("B phase" in the figure) exists. That is, in this embodiment, the aluminum fibers 11 and 11 are bonded to each other in a portion where the Al—Mg—Si—Fe alloy phase and the Mg—Si—Fe alloy phase exist.
The Al—Mg—Si—Fe alloy phase and the Mg—Si—Fe alloy phase are also present on the surface layer of the bonding portion 15, but the alloy phase present on the surface layer directly affects the bonding between the aluminum fibers. It does not affect.
In addition, although an Al—Mg—Si—Fe alloy phase and an Mg—Si—Fe alloy phase are formed inside the joint portion 15 shown in FIG. 2, in the present invention, an Al—Mg—Si—Fe alloy phase is formed. It is sufficient that at least one of the phases and the Mg—Si—Fe alloy phase is present. That is, if at least one of the Al—Mg—Si—Fe alloy phase and the Mg—Si—Fe alloy phase is present, the strength of the bonding portion 15 can be increased, and the porous aluminum sintered The strength of the whole body can be improved.

（Ｍｇ：０．０５質量％以上１５．００質量％以下）
後に詳述するが、本実施形態に係る多孔質アルミニウム原料中には、Ｍｇが０．０５質量％以上１５．００質量％以下含有されている。アルミニウム繊維にＭｇ成分が含有されている場合、すなわちＭｇ成分が含有されているアルミニウム合金繊維を用いる場合には、アルミニウム合金繊維に含まれるＭｇとは別に、原料中にＭｇが０．０５質量％以上１３．００質量％以下添加されており、アルミニウム合金繊維に含まれるＭｇと合わせて、最終的に得られる多孔質アルミニウム焼結体１０中には、Ｍｇが０．０５質量％以上１５．００質量％以下含有されている。一方、アルミニウム繊維として純アルミニウムを用いる場合は、原料中へのＭｇの添加量を０．０５質量％以上１５．００質量％以下とする。
Ｍｇは、Ａｌ２Ｏ３の酸化被膜の還元剤として働き、酸化被膜を脆くして破壊しやすくすることで焼結結合を促進する働きがある。
また、アルミニウム繊維表面に固着したＭｇがマトリクスのアルミニウム繊維１１（純アルミもしくはアルミ合金）と局所的に反応する事で、固着部近傍において局所的なマトリクスの融点降下効果を引き起こす。その結果、Ｍｇ無添加時(すなわちＭｇの固着が無い場合)に比べて、より低温で液相が生じることにより焼結が促進される。
しかしながら、Ｍｇの含有量が０．０５質量％未満だと前述の焼結改善効果が十分見られない。またＭｇの含有量が１５．００質量％超では、液相線温度がアルミニウムの融点に対して著しく低下するため、アルミニウム繊維１１を積層した際、この積層体内部で部分的な溶融が起こりやすくなり、均一な気孔率を備えた多孔質アルミニウム焼結体１０を得ることが困難となるとともに、多孔質アルミニウム複合部材を製造する製造する際に部材本体との接合も困難となる。そのため、本実施形態である多孔質アルミニウム焼結体１０では、Ｍｇの含有量を０．０５質量％以上１５．００質量％以下とする。なお、焼結性の改善のためには、Ｍｇの含有量を０．３０質量％以上とすることが好ましい。また、気孔率が均一な多孔質アルミニウム焼結体１０を得るためには、Ｍｇの含有量を５．００質量％以下とすることが好ましい。 (Mg: 0.05 mass% or more and 15.00 mass% or less)
As will be described in detail later, the porous aluminum raw material according to this embodiment contains 0.05 mass% or more and 15.00 mass% or less of Mg. When the Mg component is contained in the aluminum fiber, that is, when the aluminum alloy fiber containing the Mg component is used, 0.05% by mass of Mg is contained in the raw material separately from Mg contained in the aluminum alloy fiber. In the porous aluminum sintered body 10 finally obtained together with Mg contained in the aluminum alloy fiber, Mg is added in an amount of 0.05 mass% to 15.00 mass%. It is contained by mass% or less. On the other hand, when pure aluminum is used as the aluminum fiber, the amount of Mg added to the raw material is set to 0.05% by mass or more and 15.00% by mass or less.
Mg functions as a reducing agent for the oxide film of Al 2 O 3 , and has a function of promoting the sintering bond by making the oxide film brittle and easily breaking.
Further, Mg fixed to the surface of the aluminum fiber locally reacts with the aluminum fiber 11 (pure aluminum or aluminum alloy) of the matrix, thereby causing a local matrix melting point lowering effect in the vicinity of the fixed portion. As a result, sintering is promoted by forming a liquid phase at a lower temperature than when Mg is not added (that is, when Mg is not fixed).
However, if the Mg content is less than 0.05% by mass, the above-mentioned sintering improving effect is not sufficiently observed. If the Mg content exceeds 15.00% by mass, the liquidus temperature is remarkably lowered with respect to the melting point of aluminum. Therefore, when aluminum fibers 11 are laminated, partial melting easily occurs inside the laminated body. Thus, it is difficult to obtain the porous aluminum sintered body 10 having a uniform porosity, and it is difficult to join the member body when manufacturing the porous aluminum composite member. Therefore, in the porous aluminum sintered body 10 which is this embodiment, content of Mg shall be 0.05 mass% or more and 15.00 mass% or less. In order to improve the sinterability, the Mg content is preferably 0.30% by mass or more. Moreover, in order to obtain the porous aluminum sintered body 10 with a uniform porosity, it is preferable that content of Mg shall be 5.00 mass% or less.

（Ｓｉ：０．０５質量％以上１５．００質量％以下）
本実施形態に係る多孔質アルミニウム原料中には、Ｓｉが０．０５質量％以上１５．００質量％以下含有されている。アルミニウム繊維にＳｉ成分が含有されている場合、すなわちＳｉ成分が含有されているアルミニウム合金繊維を用いる場合には、アルミニウム合金繊維に含まれるＳｉとは別に、原料中にＳｉが０．０５質量％以上１３．００質量％以下添加されており、アルミニウム合金繊維に含まれるＳｉと合わせて、最終的に得られる多孔質アルミニウム焼結体１０中には、Ｓｉが０．０５質量％以上１５．００質量％以下含有されている。一方、アルミニウム繊維として純アルミニウムを用いる場合は、原料中へのＳｉの添加量を０．０５質量％以上１５．００質量％以下とする。
Ｓｉは、５６５℃以上でアルミニウム繊維表面に固着したＳｉがマトリクスのアルミニウム繊維１１（純アルミもしくはアルミ合金）と局所的に反応する事で、固着部近傍で局所的なマトリクスの融点降下効果を引き起こす。その結果、Ｓｉ無添加時(すなわちＳｉの固着が無い場合)に比べて、純アルミニウム繊維もしくはアルミニウム合金繊維の融点より、より低温で液相が生じることによって焼結が促進される。
しかしながら、Ｓｉの含有量が０．０５質量％未満だと前述の焼結改善効果が十分得られない。またＳｉの含有量が１５．００質量％超では、液相温度がアルミニウムの融点以上に上昇し、液相焼結を阻害し焼結性を悪化させる。そのため、本実施形態である多孔質アルミニウム焼結体１０では、Ｓｉの含有量を０．０５質量％以上１５．００質量％以下とする。なお、焼結性の改善のためには、Ｓｉの含有量を０．３０質量％以上とすることが好ましい。また、気孔率が均一な多孔質焼結体を得るためには、Ｓｉの含有量を５．００質量％以下とすることが好ましい。 (Si: 0.05 mass% or more and 15.00 mass% or less)
In the porous aluminum raw material according to this embodiment, Si is contained in an amount of 0.05% by mass or more and 15.00% by mass or less. In the case where the Si component is contained in the aluminum fiber, that is, when the aluminum alloy fiber containing the Si component is used, 0.05 mass% of Si is contained in the raw material separately from Si contained in the aluminum alloy fiber. In the porous aluminum sintered body 10 finally obtained together with Si contained in the aluminum alloy fiber, Si is added in an amount of 0.05% by mass to 15.00%. It is contained by mass% or less. On the other hand, when pure aluminum is used as the aluminum fiber, the amount of Si added to the raw material is set to 0.05% by mass or more and 15.00% by mass or less.
Si is locally bonded to the aluminum fiber 11 (pure aluminum or aluminum alloy) of the matrix at a temperature of 565 ° C. or higher, thereby causing a local matrix melting point lowering effect in the vicinity of the fixed portion. . As a result, sintering is promoted by forming a liquid phase at a lower temperature than the melting point of pure aluminum fiber or aluminum alloy fiber, compared to when Si is not added (that is, when Si is not fixed).
However, if the Si content is less than 0.05% by mass, the above-described sintering improvement effect cannot be obtained sufficiently. On the other hand, if the Si content exceeds 15.00% by mass, the liquidus temperature rises above the melting point of aluminum, impairing liquid phase sintering and deteriorating sinterability. Therefore, in the porous aluminum sintered body 10 which is this embodiment, content of Si shall be 0.05 mass% or more and 15.00 mass% or less. In order to improve sinterability, the Si content is preferably 0.30% by mass or more. In order to obtain a porous sintered body having a uniform porosity, the Si content is preferably 5.00% by mass or less.

（Ｆｅ：０．０１質量％以上３．００質量％以下）
多孔質アルミニウム焼結体１０中には、Ｆｅが０．０１質量％以上３．００質量％以下含まれている。
Ｆｅは、Ｆｅ単体での融点降下効果は小さいが、ＭｇおよびＳｉと共に添加される事によりＡｌ−Ｍｇ−Ｓｉ−Ｆｅ合金相を形成して、前記のＭｇおよびＳｉの効果を強化する働きがある。
しかしながら、Ｆｅ含有量が０．０１質量％未満では前述の効果が十分に得られず、一方、Ｆｅ含有量が３．００質量％超では、溶融部において、高融点の金属間化合物であるＦｅ３Ａｌを形成しやすくなり、液相焼結性を悪化させる。そのため、本実施形態である多孔質アルミニウム焼結体１０では、Ｆｅの含有量を０．０１質量％以上３．００質量％以下とする。なお、Ｓｉ、Ｍｇの効果をより強化するためには、Ｆｅの含有量を０．０２質量％以上とすることが好ましい。また、Ｆｅ３Ａｌの形成を抑制し、焼結性の悪化を防止するためには、Ｆｅの含有量を１．００質量％以下とすることが好ましい。 (Fe: 0.01% by mass or more and 3.00% by mass or less)
The porous aluminum sintered body 10 contains Fe in an amount of 0.01% by mass to 3.00% by mass.
Fe has a small melting point lowering effect in the simple substance of Fe, but when added together with Mg and Si, it forms an Al—Mg—Si—Fe alloy phase to strengthen the effect of Mg and Si. .
However, when the Fe content is less than 0.01% by mass, the above-described effects cannot be obtained sufficiently. On the other hand, when the Fe content exceeds 3.00% by mass, Fe, which is a high-melting intermetallic compound, in the molten part 3 It becomes easy to form Al, and liquid phase sinterability is deteriorated. Therefore, in the porous aluminum sintered body 10 which is this embodiment, content of Fe shall be 0.01 mass% or more and 3.00 mass% or less. In order to further strengthen the effects of Si and Mg, the Fe content is preferably 0.02% by mass or more. Moreover, in order to suppress the formation of Fe 3 Al and prevent deterioration of sinterability, the Fe content is preferably 1.00% by mass or less.

本実施形態では、アルミニウム繊維１１には、ねじりや曲げ等の形状付与が施されている。アルミニウム繊維１１の形状については、直線状、曲線状など任意であるが、アルミニウム繊維１１の少なくとも一部に、ねじり加工や曲げ加工等により所定の形状付与加工をされたものを用いると、アルミニウム繊維１１同士の間の空隙形状を立体的かつ等方的に形成させることができ、その結果、アルミニウム多孔質焼結体の伝熱特性等の各種特性の等方性向上に繋がる。   In the present embodiment, the aluminum fiber 11 is given a shape such as twisting or bending. The shape of the aluminum fiber 11 is arbitrary, such as a straight line or a curved line, but when a predetermined shape imparting process is applied to at least a part of the aluminum fiber 11 by twisting or bending, the aluminum fiber The void shape between 11 can be formed three-dimensionally and isotropically, and as a result, the isotropy of various characteristics such as heat transfer characteristics of the aluminum porous sintered body is improved.

＜多孔質アルミニウム焼結体の製造方法＞
次に、本実施形態である多孔質アルミニウム焼結体１０を製造する方法について、図３のフロー図等を参照して説明する。
具体的な製造工程を説明する前に、まず、多孔質アルミニウム焼結体１０の原料となる焼結用アルミニウム原料２０について説明する。 <Method for producing porous aluminum sintered body>
Next, a method for manufacturing the porous aluminum sintered body 10 according to the present embodiment will be described with reference to the flowchart of FIG.
Before describing the specific manufacturing process, first, the sintering aluminum raw material 20 that is a raw material of the porous aluminum sintered body 10 will be described.

この焼結用アルミニウム原料２０は、図４に示すように、Ｓｉ粉（Ｓｉ粉末粒子）２２ａおよびＳｉ合金粉（Ｓｉ合金粉末粒子）２２ｂのいずれか一方または両方と、Ｍｇ粉（Ｍｇ粉末粒子）２３ａおよびＭｇ合金粉（Ｍｇ合金粉末粒子）２３ｂのいずれか一方または両方がアルミニウム繊維１１の外表面に固着されてなるものである。なお図４ではＳｉ粉２２ａ、Ｓｉ合金粉２２ｂ、Ｍｇ粉２３ａおよびＭｇ合金粉２３ｂのすべてを固着した場合を示している。   As shown in FIG. 4, the sintering aluminum raw material 20 includes one or both of Si powder (Si powder particles) 22a and Si alloy powder (Si alloy powder particles) 22b, and Mg powder (Mg powder particles). One or both of 23a and Mg alloy powder (Mg alloy powder particles) 23b are fixed to the outer surface of the aluminum fiber 11. FIG. 4 shows a case where all of the Si powder 22a, the Si alloy powder 22b, the Mg powder 23a, and the Mg alloy powder 23b are fixed.

ここで、アルミニウム繊維１１としてアルミニウム合金を用いた場合、合金成分としてＭｇ、Ｓｉを含有している場合がある。本実施形態に係る焼結用アルミニウム原料２０には、これとは別にＭｇ粉および／またはＭｇ合金粉、Ｓｉ粉および／またはＳｉ合金粉が添加されており、その添加量をそれぞれ０．０５質量％以上１３．００質量％以下とする。アルミニウム合金繊維に含まれるＳｉ，およびＭｇを合わせた焼結用アルミニウム原料２０全体での組成は、Ｍｇを０．０５質量％以上１５．００質量％以下、Ｓｉを０．０５質量％以上１５．００量％以下含有した組成とされる。
なお、上述したように、アルミニウム繊維として純アルミニウムを用いる場合は、原料中へのＭｇ，Ｓｉの添加量をそれぞれ０．０５質量％以上１５．００質量％以下とする。
すなわち、焼結用アルミニウム原料２０全体のＳｉ，Ｍｇの含有量がそれぞれ０．０５質量％以上１５．００質量％以下となるようＭｇ粉および／またはＭｇ合金粉、Ｓｉ粉および／またはＳｉ合金粉を添加することが重要である。 Here, when an aluminum alloy is used as the aluminum fiber 11, it may contain Mg and Si as alloy components. Apart from this, Mg powder and / or Mg alloy powder, Si powder and / or Si alloy powder are added to the aluminum raw material 20 for sintering according to the present embodiment, and the added amount is 0.05 mass respectively. % To 13.00 mass%. The composition of the entire aluminum raw material 20 for sintering combined with Si and Mg contained in the aluminum alloy fiber is 0.05 mass% or more and 15.00 mass% or less, and Si is 0.05 mass% or more and 15. The composition contains up to 00% by weight.
In addition, as above-mentioned, when using pure aluminum as an aluminum fiber, the addition amount of Mg and Si to a raw material shall be 0.05 mass% or more and 15.00 mass% or less, respectively.
That is, Mg powder and / or Mg alloy powder, Si powder and / or Si alloy powder so that the content of Si and Mg in the sintering aluminum raw material 20 as a whole is 0.05 mass% or more and 15.00 mass% or less, respectively. It is important to add.

Ｍｇ合金粉２３の種類としては特に限定することなく、一般的なＭｇ合金（例えば、Ａｌ−Ｍｇ合金等）からなるものを用いることが可能である。
また、Ｓｉ合金粉２３の種類としては特に限定することなく、一般的なＳｉ合金（例えば、Ａｌ−Ｓｉ合金、Ｔｉ−Ｓｉ合金、Ｆｅ−Ｓｉ合金等）からなるものを用いることが可能である。 The type of the Mg alloy powder 23 is not particularly limited, and a Mg alloy powder 23 made of a general Mg alloy (for example, an Al—Mg alloy) can be used.
Further, the type of the Si alloy powder 23 is not particularly limited, and it is possible to use a material made of a general Si alloy (for example, an Al—Si alloy, a Ti—Si alloy, an Fe—Si alloy, etc.). .

アルミニウム繊維１１は、純アルミニウムおよび一般的なアルミニウム合金のいずれも好適に用いることが可能である。
アルミニウム繊維１１としてアルミニウム合金を用いる場合、例えば、ＪＩＳに規定されるＡ３００３合金(Ａｌ−０．６質量％Ｓｉ−０．７質量％Ｆｅ−０．１質量％Ｃｕ−１．５質量％Ｍｎ−０．１質量％Ｚｎ合金)やＡ５０５２合金（Ａｌ−０．２５質量％Ｓｉ−０．４０質量％Ｆｅ−０．１０質量％Ｃｕ−０．１０質量％Ｍｎ―２．５質量％Ｍｇ合金―０．２質量％Ｃｒ―０．１質量％Ｚｎ合金）などを例示できる。 As the aluminum fiber 11, either pure aluminum or a general aluminum alloy can be suitably used.
When an aluminum alloy is used as the aluminum fiber 11, for example, an A3003 alloy (Al-0.6 mass% Si-0.7 mass% Fe-0.1 mass% Cu-1.5 mass% Mn- 0.1 mass% Zn alloy) and A5052 alloy (Al-0.25 mass% Si-0.40 mass% Fe-0.10 mass% Cu-0.10 mass% Mn-2.5 mass% Mg alloy) 0.2 mass% Cr-0.1 mass% Zn alloy).

また、アルミニウム繊維１１として、その外表面に、純アルミニウム粉末（不図示）および／またはアルミニウム合金粉末（不図示）が付着したものであってもよく、目的に応じて、所望の組成となるよう調整してよい。アルミニウム繊維１１の外表面にアルミニウム合金粉末を付着させる場合、その種類は特に限定せず、例えば、ＪＩＳ Ａ３００３合金からなる粉末等を用いることができる。   Further, the aluminum fiber 11 may be one in which pure aluminum powder (not shown) and / or aluminum alloy powder (not shown) adheres to the outer surface thereof, and has a desired composition depending on the purpose. You may adjust. When the aluminum alloy powder is adhered to the outer surface of the aluminum fiber 11, the type thereof is not particularly limited, and for example, powder made of JIS A3003 alloy can be used.

また、焼結用アルミニウム原料２０は、０．０１質量％以上３質量％以下のＦｅを含むが、当該Ｆｅは、アルミニウム繊維１１中に含まれるＦｅであってもよく、アルミニウム繊維１１中に含まれるＦｅとは別のＦｅが添加されていてもよい。
つまり、焼結用アルミニウム原料２０を作成する際、アルミニウム繊維１１中のＦｅとは別にさらにＦｅを含有させるか否かは問わず、焼結用アルミニウム原料２０全体として０．０１質量％以上３．００質量％以下のＦｅが含有されていれば本発明の効果は発揮される。
なお、Ｆｅは焼結時にアルミニウム繊維中に固溶、もしくはＭｇによる溶融部に存在することでＭｇの拡散抑制効果を発揮する。さらにＦｅはＡｌへの固溶度が低く、偏析しやすいこと。つまり、アルミニウム繊維中に予め含有していたとしても、当該Ｆｅは繊維表面に偏在し、Ｆｅ粉末を繊維外表面に固着させた場合と同様の効果が得られる。かつ、Ｆｅをアルミニウム繊維中に予め含有させておくことで、Ｆｅを粉末状態で添加する場合に比べてより均一な分布状態が得られることから、Ｆｅはアルミニウム繊維中に予め合金元素として添加しておく方が望ましい。 Further, the aluminum material for sintering 20 contains 0.01% by mass or more and 3% by mass or less of Fe, and the Fe may be Fe contained in the aluminum fiber 11 or contained in the aluminum fiber 11. Fe different from Fe to be added may be added.
That is, when the sintering aluminum raw material 20 is prepared, 0.01 mass% or more as a whole of the sintering aluminum raw material 20 regardless of whether or not Fe is contained in addition to Fe in the aluminum fiber 11. The effect of the present invention is exhibited as long as it contains 00% by mass or less of Fe.
In addition, Fe exhibits the effect of suppressing the diffusion of Mg by being solid-solved in the aluminum fiber at the time of sintering or existing in the molten part of Mg. Furthermore, Fe has a low solid solubility in Al and is likely to segregate. That is, even if it is preliminarily contained in the aluminum fiber, the Fe is unevenly distributed on the fiber surface, and the same effect as that obtained when the Fe powder is fixed to the fiber outer surface can be obtained. In addition, since Fe is contained in the aluminum fiber in advance, a more uniform distribution state can be obtained as compared with the case where Fe is added in the powder state. Therefore, Fe is added to the aluminum fiber in advance as an alloy element. It is better to keep it.

以上説明したように、本実施形態に係る焼結用アルミニウム原料２０は、０．０１質量％以上３．００質量％以下のＦｅを含み、かつアルミニウム繊維中のＳｉ、Ｍｇに加え別のＳｉ、Ｍｇをそれぞれ０．０５質量％以上１３．００質量％以下（原料全体で０．０５質量％以上１５．００質量％以下）含み、残部が不可避不純物とされた組成であるが、前述の元素以外でも、本発明の効果を損なわない範囲内であれば、含有されていてもよい。   As explained above, the sintering aluminum raw material 20 according to the present embodiment contains 0.01 mass% or more and 3.00 mass% or less of Fe, and in addition to Si and Mg in the aluminum fiber, another Si, Mg is contained in an amount of 0.05% by mass or more and 13.00% by mass or less (0.05% by mass or more and 15.00% by mass or less of the whole raw material), and the balance is inevitable impurities. However, it may be contained as long as the effects of the present invention are not impaired.

Ｍｇ粉末粒子、Ｍｇ合金粉末粒子、Ｓｉ粉末粒子、Ｓｉ合金粉末粒子、および必要に応じて用いるＦｅ粉末粒子は、後述する「焼結用アルミニウム原料形成工程」においてアルミニウム繊維表面に均一に固着し、「焼結工程」で焼結することで局所的な融点低下効果を発揮し、焼結強度を強化する働きがある。強固かつ均質な多孔質アルミニウム焼結体を得るためには、「焼結用アルミニウム原料形成工程」において、Ｍｇ粉末粒子、Ｍｇ合金粉末粒子、Ｓｉ粉末粒子、Ｓｉ合金粉末粒子、およびＦｅ粉末粒子をアルミニウム繊維１１と均一に混合でき、かつ、アルミニウム繊維表面に強固に固着させうるサイズとすることが望ましい。
具体的には、Ｍｇ粉末粒子、Ｍｇ合金粉末粒子、Ｓｉ粉末粒子、Ｓｉ合金粉末粒子、およびＦｅ粉末粒子の平均粒径は、０．００１ｍｍ〜０．５ｍｍ、かつアルミニウム繊維１１直径Ｒに対して、０．０１〜０．５の比率が望ましい。Ｍｇ粉末粒子、Ｍｇ合金粉末粒子、Ｓｉ粉末粒子、Ｓｉ合金粉末粒子、およびＦｅ末粒子の平均粒径が０．００１ｍｍ未満では、焼結時に酸化が進行し、必要な融点降下効果が発揮できない。一方、Ｍｇ粉末粒子、Ｍｇ合金粉末粒子、Ｓｉ粉末粒子、Ｓｉ合金粉末粒子、およびＦｅ粉末粒子の平均粒径が０．５ｍｍ超では、所定の量を添加したとしても添加粒子の数が少なく、十分な混合効果が得られない。さらに、焼結時における局所的な溶融(影響)範囲が大きくなり、気孔率の制御が困難になるという問題がある。
また、アルミニウム繊維１１の直径Ｒに対する、Ｓｉ粉末粒子、Ｓｉ合金粉末粒子、およびＦｅ粉末粒子の平均粒径の比率が０．０１以下だと、混合時に粉末とアルミニウム繊維が分離しやすくなる。また、当該比率が０．５以上だとアルミニウム繊維径Ｒに対して粒子径が大きすぎ、十分な固着効果が得られない。 Mg powder particles, Mg alloy powder particles, Si powder particles, Si alloy powder particles, and Fe powder particles used as necessary are uniformly fixed on the aluminum fiber surface in the “sintering aluminum raw material forming step” described later, By sintering in the “sintering step”, it exerts a local melting point lowering effect and functions to strengthen the sintering strength. In order to obtain a strong and homogeneous porous aluminum sintered body, in the “sintering aluminum raw material forming step”, Mg powder particles, Mg alloy powder particles, Si powder particles, Si alloy powder particles, and Fe powder particles are used. It is desirable to have a size that can be uniformly mixed with the aluminum fiber 11 and can be firmly fixed to the surface of the aluminum fiber.
Specifically, the average particle size of Mg powder particles, Mg alloy powder particles, Si powder particles, Si alloy powder particles, and Fe powder particles is 0.001 mm to 0.5 mm, and the aluminum fiber 11 diameter R A ratio of 0.01 to 0.5 is desirable. If the average particle diameter of Mg powder particles, Mg alloy powder particles, Si powder particles, Si alloy powder particles, and Fe powder particles is less than 0.001 mm, oxidation proceeds during sintering, and the necessary melting point lowering effect cannot be exhibited. On the other hand, when the average particle size of Mg powder particles, Mg alloy powder particles, Si powder particles, Si alloy powder particles, and Fe powder particles exceeds 0.5 mm, even if a predetermined amount is added, the number of added particles is small, A sufficient mixing effect cannot be obtained. Furthermore, there is a problem that the local melting (influence) range during sintering becomes large, and it becomes difficult to control the porosity.
Moreover, when the ratio of the average particle diameter of the Si powder particles, the Si alloy powder particles, and the Fe powder particles to the diameter R of the aluminum fibers 11 is 0.01 or less, the powder and the aluminum fibers are easily separated during mixing. If the ratio is 0.5 or more, the particle diameter is too large with respect to the aluminum fiber diameter R, and a sufficient fixing effect cannot be obtained.

次に、本実施形態である多孔質アルミニウム焼結体１０の製造方法における各工程について、図３のフロー図等を参照して説明する。   Next, each process in the manufacturing method of the porous aluminum sintered body 10 which is this embodiment is demonstrated with reference to the flowchart of FIG.

「焼結用アルミニウム原料形成工程」
まず、本実施形態である多孔質アルミニウム焼結体１０の原料となる焼結用アルミニウム原料２０を製造する焼結用アルミニウム原料形成工程を行う。
なお、本実施形態に係る焼結用アルミニウム原料形成工程は、図３に示すように、アルミニウム繊維１１と、Ｍｇ粉末粒子およびＭｇ合金粉末粒子の少なくともいずれか一方と、Ｓｉ粉末およびＳｉ合金粉末の少なくともいずれか一方とを、バインダーとともに混合する混合工程Ｓ０１と、混合工程Ｓ０１で得られた混合物を乾燥する乾燥工程Ｓ０２と、を備えている "Sintering aluminum raw material formation process"
First, the sintering aluminum raw material formation process which manufactures the aluminum raw material 20 for sintering used as the raw material of the porous aluminum sintered compact 10 which is this embodiment is performed.
In addition, the aluminum raw material formation process for sintering which concerns on this embodiment is as shown in FIG. 3, aluminum fiber 11, at least any one of Mg powder particle and Mg alloy powder particle, Si powder, and Si alloy powder A mixing step S01 for mixing at least one of them together with a binder, and a drying step S02 for drying the mixture obtained in the mixing step S01 are provided.

「混合工程」
常温にて、アルミニウム繊維１１と、Ｍｇ粉およびＭｇ合金粉のいずれか一方または両方と、Ｓｉ粉末およびＳｉ合金粉末のいずれか一方または両方と、を混合する（混合工程Ｓ０１）。
なおここで、多孔質アルミニウム焼結体１０の組成においてアルミニウム繊維１１中のＦｅとは別のＦｅを含有させる場合は、この混合工程において、他の粉末とあわせてＦｅ粉も混合する。Ｆｅ粉は特に限定せず、Ｆｅ−Ｍｎ等の合金粉でもよい。 "Mixing process"
At normal temperature, aluminum fiber 11, one or both of Mg powder and Mg alloy powder, and one or both of Si powder and Si alloy powder are mixed (mixing step S01).
Here, in the composition of the porous aluminum sintered body 10, when Fe other than Fe in the aluminum fiber 11 is contained, in this mixing step, Fe powder is also mixed with other powder. The Fe powder is not particularly limited, and may be an alloy powder such as Fe-Mn.

混合する際にはバインダー溶液を噴霧する。なお、バインダーとしては、大気中で５００℃に加熱した際に燃焼・分解されるものが好ましく、具体的には、アクリル系樹脂、セルロース系高分子体を用いることが好ましい。また、バインダーの溶剤としては、水系、アルコール系、有機溶剤系の各種溶剤を用いることができる。   When mixing, the binder solution is sprayed. In addition, as a binder, what is combusted and decomposed | disassembled when heated to 500 degreeC in air | atmosphere is preferable, and it is preferable to specifically use an acrylic resin and a cellulose polymer. In addition, as the solvent for the binder, various solvents such as water-based, alcohol-based, and organic solvent-based solvents can be used.

この混合工程Ｓ０１においては、例えば、自動乳鉢、パン型転動造粒機、シェーカーミキサー、ポットミル、ハイスピードミキサー、Ｖ型ミキサー等の各種混合機を用いて、アルミニウム繊維１１とＭｇ粉末とＳｉ粉末とＦｅ粉末とを流動させながら混合する。   In this mixing step S01, for example, aluminum fibers 11, Mg powder, and Si powder are used by using various mixing machines such as an automatic mortar, a bread type rolling granulator, a shaker mixer, a pot mill, a high speed mixer, and a V type mixer. And Fe powder are mixed while flowing.

「乾燥工程」
次に、混合工程Ｓ０１で得られた混合体を乾燥する（乾燥工程Ｓ０２）。
この混合工程Ｓ０１及び乾燥工程Ｓ０２により、図４に示すように、アルミニウム繊維１１の外表面にＭｇ粉２３ａ、Ｍｇ合金粉２３ｂ、Ｓｉ粉２２ａおよびＳｉ合金粉２３ｂ、ならびに必要に応じてＦｅ粉（不図示）が分散されて固着されることになり、本実施形態である焼結用アルミニウム原料２０が製造される。 "Drying process"
Next, the mixture obtained in the mixing step S01 is dried (drying step S02).
By this mixing step S01 and drying step S02, as shown in FIG. 4, Mg powder 23a, Mg alloy powder 23b, Si powder 22a, Si alloy powder 23b, and Fe powder (if necessary) are formed on the outer surface of the aluminum fiber 11. (Not shown) is dispersed and fixed, and the sintering aluminum raw material 20 according to this embodiment is manufactured.

次に、上述のようにして得られた焼結用アルミニウム原料２０を用いて多孔質アルミニウム焼結体１０を製造する。
具体的には、焼結用アルミニウム原料２０を積層する焼結用アルミニウム原料積層工程Ｓ０３と、バインダーを除去する脱バインダー工程Ｓ０４と、積層された焼結用アルミニウム原料２０を加熱して焼結する焼結工程Ｓ０５を行い、多孔質アルミニウム焼結体１０を製造する。 Next, the porous aluminum sintered body 10 is manufactured using the sintering aluminum raw material 20 obtained as described above.
Specifically, the sintering aluminum material lamination step S03 for laminating the sintering aluminum material 20, the debinding step S04 for removing the binder, and the laminated sintering aluminum material 20 are heated and sintered. Sintering process S05 is performed and the porous aluminum sintered compact 10 is manufactured.

ここで、本実施形態では、図５に示す連続焼結装置３０を用いて、例えば幅：３００ｍｍ×厚さ：１〜５ｍｍ×長さ：２０ｍの長尺のシート状多孔質アルミニウム焼結体１０を製造する。
この連続焼結装置３０は、焼結用アルミニウム原料２０を均一に散布する原料散布機３１と、原料散布機３１から供給された焼結用アルミニウム原料２０を保持するカーボンシート３２と、このカーボンシート３２を駆動する搬送ローラ３３と、カーボンシート３２とともに搬送される焼結用アルミニウム原料２０を加熱してバインダーを除去する脱脂炉３４と、バインダーが除去された焼結用アルミニウム原料２０を加熱して焼結する焼成炉３５と、を備えている。 Here, in this embodiment, using the continuous sintering apparatus 30 shown in FIG. 5, for example, a long sheet-like porous aluminum sintered body 10 having a width of 300 mm × thickness: 1 to 5 mm × length: 20 m. Manufacturing.
The continuous sintering apparatus 30 includes a raw material spreader 31 that uniformly spreads the aluminum raw material 20 for sintering, a carbon sheet 32 that holds the aluminum raw material 20 for sintering supplied from the raw material spreader 31, and the carbon sheet. Conveying roller 33 for driving 32, degreasing furnace 34 for removing the binder by heating the sintering aluminum material 20 conveyed together with the carbon sheet 32, and heating the sintering aluminum material 20 from which the binder has been removed. A sintering furnace 35 for sintering.

「焼結用アルミニウム原料積層工程」
まず、原料散布機３１から、カーボンシート３２上に向けて、焼結用アルミニウム原料２０を散布し、焼結用アルミニウム原料２０を積層配置する（焼結用アルミニウム原料積層工程Ｓ０３）。
カーボンシート３２上に積層された焼結用アルミニウム原料２０は、進行方向Ｆに向けて移動する際に、カーボンシート３２の幅方向に広がって厚さが均一化され、シート状に成形される。このとき、荷重を加えていないことから、焼結用アルミニウム原料２０中のアルミニウム繊維１１，１１同士の間には空隙が形成される。 "Sintering aluminum raw material lamination process"
First, the aluminum material 20 for sintering is sprinkled on the carbon sheet 32 from the material spreader 31, and the aluminum material 20 for sintering is laminated and disposed (sintering aluminum material stacking step S03).
When the aluminum raw material 20 for sintering laminated | stacked on the carbon sheet 32 moves toward the advancing direction F, it spreads in the width direction of the carbon sheet 32, thickness is equalized, and it shape | molds in a sheet form. At this time, since no load is applied, a gap is formed between the aluminum fibers 11 and 11 in the sintering aluminum raw material 20.

ここで、この焼結用アルミニウム原料積層工程Ｓ０３では、充填後の嵩密度ＤＰがアルミニウム繊維１１の真密度ＤＴの５０％以下となるように複数のアルミニウム繊維１１を積層配置する。なお、本実施形態では、アルミニウム繊維１１にねじり加工や曲げ加工等の形状付与加工が施されているので、積層時にアルミニウム繊維１１同士の間に立体的かつ等方的な空隙が確保されることになる。 Here, in the sintering raw aluminum laminating step S03, a bulk density D P after filling is stacked a plurality of aluminum fibers 11 to be equal to or less than 50% of the true density D T of the aluminum fibers 11. In addition, in this embodiment, since shape provision processing, such as a twist process and a bending process, is given to the aluminum fiber 11, the three-dimensional and isotropic space | gap is ensured between the aluminum fibers 11 at the time of lamination | stacking. become.

「脱バインダー工程」
次に、カーボンシート３２上においてシート状に成形された焼結用アルミニウム原料２０は、カーボンシート３２とともに脱脂炉３４内に装入され、所定温度に加熱されることによってバインダーが除去される（脱バインダー工程Ｓ０４）。
ここで、脱バインダー工程Ｓ０４においては、大気雰囲気中で、３５０〜５００℃の温度範囲で０．５〜５分間保持し、焼結用アルミニウム原料２０中のバインダーを除去する。なお、本実施形態では、上述のように、アルミニウム繊維１１の外表面にＭｇ粉２３ａ、Ｍｇ合金粉２３ｂ、Ｓｉ粉２２ａおよびＳｉ合金粉２３ｂ、ならびに必要に応じてＦｅ粉を固着する目的でのみバインダーを用いていることから、粘性組成物に比べてバインダーの含有量が極めて少なく、短時間でバインダーを十分に除去することが可能である。 "Debinding process"
Next, the sintering aluminum raw material 20 formed into a sheet shape on the carbon sheet 32 is charged into the degreasing furnace 34 together with the carbon sheet 32, and heated to a predetermined temperature to remove the binder (debinding). Binder process S04).
Here, in binder removal process S04, it hold | maintains at the temperature range of 350-500 degreeC in air | atmosphere for 0.5 to 5 minutes, and the binder in the aluminum raw material 20 for sintering is removed. In the present embodiment, as described above, the Mg powder 23a, the Mg alloy powder 23b, the Si powder 22a, the Si alloy powder 23b, and, if necessary, the Fe powder are fixed to the outer surface of the aluminum fiber 11 only. Since the binder is used, the binder content is extremely small compared to the viscous composition, and the binder can be sufficiently removed in a short time.

「焼結工程」
次に、バインダーが除去された焼結用アルミニウム原料２０は、カーボンシート３２とともに焼成炉３５内に装入され、所定温度に加熱されることによって焼結される（焼結工程Ｓ０５）。
この焼結工程Ｓ０５においては、不活性ガス雰囲気中で、５６５℃〜６５５℃の温度範囲で０．５〜６０分間保持することにより実施される。焼結用アルミニウム原料２０中のＭｇ、Ｓｉの含有量に応じて、最適な焼結温度は変動するが、高強度かつ均一な焼結を実現するため、焼結温度はＡｌ−Ｍｇ−Ｓｉの３元共晶温度である５６５℃以上とし、また、生じた液相が、融液同士の結合による急速な焼結収縮の進行を防ぐため焼結温度は６５５℃以下とする。なお、保持時間は１分〜２０分間とすることが好ましい。 "Sintering process"
Next, the sintering aluminum raw material 20 from which the binder has been removed is charged into the firing furnace 35 together with the carbon sheet 32 and sintered by being heated to a predetermined temperature (sintering step S05).
In this sintering process S05, it hold | maintains by the temperature range of 565 degreeC-655 degreeC for 0.5 to 60 minutes in inert gas atmosphere. The optimum sintering temperature varies depending on the contents of Mg and Si in the aluminum raw material 20 for sintering. However, in order to achieve high strength and uniform sintering, the sintering temperature is Al—Mg—Si. The ternary eutectic temperature is set to 565 ° C. or higher, and the sintering temperature is set to 655 ° C. or lower in order to prevent rapid progress of shrinkage due to bonding between melts. The holding time is preferably 1 minute to 20 minutes.

この焼結工程Ｓ０５においては、焼結用アルミニウム原料２０中のアルミニウム繊維１１の一部は溶融することになるが、アルミニウム繊維１１の表面には酸化被膜が形成されていることから、溶融したアルミニウムが酸化被膜によって保持され、アルミニウム繊維１１の形状が維持される。   In this sintering step S05, a part of the aluminum fiber 11 in the sintering aluminum raw material 20 is melted, but since an oxide film is formed on the surface of the aluminum fiber 11, the molten aluminum Is retained by the oxide film, and the shape of the aluminum fiber 11 is maintained.

そして、アルミニウム繊維１１の外表面のうちＭｇ粉２３ａ、Ｍｇ合金粉２３ｂ、Ｓｉ粉２２ａおよびＳｉ合金粉２３ｂが固着された部分においては、ＭｇがＡｌ２Ｏ３の酸化被膜の還元剤として働き、酸化被膜が破壊されやすくなる結果、焼結結合が促進される。
また、アルミニウム繊維表面に固着したＭｇ、Ｓｉがアルミニウム繊維１１と局所的に反応する事で、固着部近傍において局所的な融点降下効果を引き起こす。その結果、Ｍｇ、Ｓｉ無添加時に比べて、純アルミニウム繊維もしくはアルミニウム合金繊維の融点より、より低温で液相が生じることにより焼結が促進され強度が向上する。
また、焼結用アルミニウム原料２０中のＦｅは、焼結時にアルミニウム繊維１１中に固溶、もしくはＭｇ添加により生成された局所溶融部に存在することでＭｇの拡散抑制効果を発揮する。
さらに、焼結用アルミニウム原料２０中のＦｅは、Ｓｉと共に含有される事によりＡｌ−Ｍｇ−Ｓｉ−Ｆｅ合金相もしくはＭｇ−Ｓｉ−Ｆｅ合金相として、前記のＭｇおよびＳｉの効果を強化し、より焼結が促進され強度を向上させることができる。 And in the part where Mg powder 23a, Mg alloy powder 23b, Si powder 22a and Si alloy powder 23b are fixed on the outer surface of aluminum fiber 11, Mg works as a reducing agent for the oxide film of Al 2 O 3 , As a result of the oxide film being easily broken, the sintering bond is promoted.
In addition, Mg and Si fixed on the surface of the aluminum fiber locally react with the aluminum fiber 11 to cause a local melting point lowering effect in the vicinity of the fixed portion. As a result, compared to the case where no Mg or Si is added, the liquid phase is generated at a lower temperature than the melting point of the pure aluminum fiber or the aluminum alloy fiber, whereby the sintering is promoted and the strength is improved.
Moreover, Fe in the aluminum raw material 20 for sintering exhibits a Mg diffusion suppressing effect by being in a solid solution in the aluminum fiber 11 at the time of sintering or in a local melting part generated by adding Mg.
Furthermore, Fe in the aluminum raw material 20 for sintering contains together with Si, thereby strengthening the effect of Mg and Si as an Al-Mg-Si-Fe alloy phase or Mg-Si-Fe alloy phase, Sintering is further promoted and the strength can be improved.

以上のような構成とされた本実施形態である多孔質アルミニウム焼結体１０によれば、直径Ｒが０．０２ｍｍ以上、１．０ｍｍ以下の範囲内とされ、長さＬと直径Ｒとの比Ｌ／Ｒが４以上、２５００以下の範囲内とされたアルミニウム繊維１１が焼結されることで構成されているので、アルミニウム繊維１１同士の間に十分な空隙が確保され、気孔率が５０〜９０％と高く、十分な引張強度を有する多孔質アルミニウム焼結体を得ることができる。   According to the porous aluminum sintered body 10 of the present embodiment configured as described above, the diameter R is in the range of 0.02 mm to 1.0 mm, and the length L and the diameter R are Since the aluminum fiber 11 having the ratio L / R in the range of 4 or more and 2500 or less is sintered, a sufficient gap is secured between the aluminum fibers 11 and the porosity is 50. A porous aluminum sintered body having a high tensile strength as high as ˜90% can be obtained.

また、本実施形態である多孔質アルミニウム焼結体中１０には、Ａｌ２Ｏ３の酸化被膜の還元剤として作用するＭｇ、および局所的なマトリクスの融点降下効果を引き起こすＳｉがそれぞれ０．０５質量％以上１５．００質量％以下含まれていることから、酸化被膜を容易に破壊しやすくなり、焼結結合を促進させることができる。そしてその結果、アルミニウム繊維の融点より、有意に低温での焼結が可能となるため、焼結収縮が抑制され、気孔率の高い多孔質アルミニウム焼結体１０を得ることができる。
さらに、多孔質アルミニウム焼結体１０中には、Ｍｇ、ＳｉとあわせてＦｅが０．０１質量％以上３．００質量％以下含まれていることから、前述のＭｇおよびＳｉ添加による作用をより強めることができ、結果、焼結性を向上させ、多孔質アルミニウム焼結体全体の強度を高めることが可能となる。
そして、アルミニウム繊維１１同士の結合部１５にＡｌ−Ｍｇ−Ｓｉ−Ｆｅ合金相，Ｍｇ−Ｓｉ−Ｆｅ合金相のうちの１種もしくは両方の合金相が存在しているので、この合金相によって結合部１５が強化されることになり、多孔質アルミニウム焼結体全体の強度を向上させることができる。 Further, in the porous aluminum sintered body 10 according to this embodiment, Mg that acts as a reducing agent for the oxide film of Al 2 O 3 and Si that causes the local matrix melting point lowering effect are each 0.05. Since it is contained in an amount of not less than 1% by mass and not more than 15.00% by mass, the oxide film can be easily broken, and the sinter bond can be promoted. As a result, since sintering at a significantly lower temperature is possible than the melting point of the aluminum fiber, sintering shrinkage is suppressed, and a porous aluminum sintered body 10 having a high porosity can be obtained.
Further, since the porous aluminum sintered body 10 contains 0.01 mass% or more and 3.00 mass% or less of Fe in addition to Mg and Si, the above-described action due to the addition of Mg and Si is further enhanced. As a result, the sinterability can be improved and the strength of the entire porous aluminum sintered body can be increased.
Since one or both of the Al—Mg—Si—Fe alloy phase and the Mg—Si—Fe alloy phase are present in the joint portion 15 between the aluminum fibers 11, the alloy fibers are bound by this alloy phase. The portion 15 is strengthened, and the strength of the entire porous aluminum sintered body can be improved.

また、本実施形態である多孔質アルミニウム焼結体１０の製造方法においては、直径Ｒが０．０２ｍｍ以上、１．０ｍｍ以下の範囲内とされ、長さＬと直径Ｒとの比Ｌ／Ｒが４以上、２５００以下の範囲内とされたアルミニウム繊維１１と、Ｍｇ粉およびＭｇ合金粉のいずれか一方または両方、Ｓｉ粉およびＳｉ合金粉のいずれか一方または両方を混合してアルミニウム繊維外表面に固着させ、前記原料中に含有されるＭｇ成分が０．０５質量％以上１５．００質量％以下、Ｓｉ成分が０．０５〜１５．００質量％とした原料を、嵩密度ＤＰがアルミニウム繊維１１の真密度ＤＴの５０％以下となるように積層配置する積層工程Ｓ０３を備えているので、焼結工程Ｓ０５においても、アルミニウム繊維１１同士の間の空隙を確保することができ、収縮を抑えることが可能となる。これにより、気孔率の高く寸法精度に優れた多孔質アルミニウム焼結体１０を製造することができる。 Moreover, in the manufacturing method of the porous aluminum sintered body 10 which is this embodiment, diameter R shall be in the range of 0.02 mm or more and 1.0 mm or less, and ratio L / R of length L and diameter R Aluminum fiber 11 in which the range is 4 or more and 2500 or less, and either or both of Mg powder and Mg alloy powder, Si powder and Si alloy powder, or both are mixed, and the outer surface of aluminum fiber is secured to, Mg component contained in said raw material 15.00 wt% 0.05 wt% or less, the raw material Si component was 0.05 to 15.00 wt%, bulk density D P aluminum is provided with the stacking step S03 of stacked so that more than 50% of the true density D T of the fiber 11, even in the sintering step S05, to ensure the air gap between the aluminum fibers 11 to each other Can, it is possible to suppress the contraction. Thereby, the porous aluminum sintered body 10 with high porosity and excellent dimensional accuracy can be manufactured.

＜多孔質アルミニウム複合部材＞
次に、本発明の実施形態である多孔質アルミニウム複合部材１００について、添付した図面を参照して説明する。
図６に、本実施形態である多孔質アルミニウム複合部材１００を示す。この多孔質アルミニウム複合部材１００は、純アルミニウム又はアルミニウム合金からなるアルミニウム板１２０（部材本体）と、このアルミニウム板１２０の表面に接合された多孔質アルミニウム焼結体１１０と、を備えている。 <Porous aluminum composite member>
Next, the porous aluminum composite member 100 which is embodiment of this invention is demonstrated with reference to attached drawing.
FIG. 6 shows a porous aluminum composite member 100 according to this embodiment. The porous aluminum composite member 100 includes an aluminum plate 120 (member main body) made of pure aluminum or an aluminum alloy, and a porous aluminum sintered body 110 bonded to the surface of the aluminum plate 120.

ここで、本実施形態である多孔質アルミニウム焼結体１１０は、上述してきた多孔質アルミニウム焼結体１０と同様に、複数のアルミニウム繊維が焼結されて一体化されたものである。アルミニウム繊維は、純アルミニウム又はアルミニウム合金からなり、直径Ｒが０．０２ｍｍ以上、１．０ｍｍ以下の範囲内とされ、長さＬと直径Ｒとの比Ｌ／Ｒが４以上、２５００以下の範囲内とされている。また、アルミニウム繊維同士の結合部の内部には、Ａｌ−Ｍｇ−Ｓｉ−Ｆｅ合金相，Ｍｇ−Ｓｉ−Ｆｅ合金相のうちの１種もしくは両方の合金相が存在し、多孔質アルミニウム焼結体１１０中には、Ｆｅが０．０１質量％以上３．００質量％以下含有され、Ｍｇが０．０５質量％以上１５．００質量％以下、Ｓｉが０．０５質量％以上１５．００質量％以下含有されている。
なお、本実施形態では、アルミニウム繊維には、ねじりや曲げ等の形状付与が施されている。 Here, the porous aluminum sintered body 110 according to the present embodiment is obtained by sintering and integrating a plurality of aluminum fibers in the same manner as the porous aluminum sintered body 10 described above. The aluminum fiber is made of pure aluminum or an aluminum alloy, has a diameter R in the range of 0.02 mm to 1.0 mm, and a ratio L / R of the length L to the diameter R of 4 to 2500. It is said to be inside. In addition, inside the bonded portion between the aluminum fibers, one or both of the Al-Mg-Si-Fe alloy phase and the Mg-Si-Fe alloy phase are present, and the porous aluminum sintered body In 110, Fe is contained in an amount of 0.01% by mass to 3.00% by mass, Mg is 0.05% by mass to 15.00% by mass, and Si is 0.05% by mass to 15.00% by mass. Contains below.
In the present embodiment, the aluminum fiber is provided with a shape such as twisting or bending.

また、部材結合部１５０の内部には、Ａｌ−Ｍｇ−Ｓｉ−Ｆｅ合金相，Ｍｇ−Ｓｉ−Ｆｅ合金相のうちの１種もしくは両方の合金相が存在している。すなわち、本実施形態では、前述の合金相が存在している部分において、アルミニウム板１２０と多孔質アルミニウム焼結体１１０が結合しているのである。
ここで、「部材結合部１５０の内部」とは、アルミニウム板１２０（部材本体）と多孔質アルミニウム焼結体１１０との間に生成された焼結ネック（不図示）の内部を示す。ＳｉおよびＭｇの融点降下効果によってこの焼結ネックの内部に前述の合金相が形成され、その結果、合金相による結合強化が発揮され、強度を向上させることができる。 In addition, one or both of the Al—Mg—Si—Fe alloy phase and the Mg—Si—Fe alloy phase are present in the member coupling portion 150. That is, in the present embodiment, the aluminum plate 120 and the porous aluminum sintered body 110 are bonded to each other in the portion where the alloy phase is present.
Here, “inside of the member coupling portion 150” indicates the inside of a sintered neck (not shown) generated between the aluminum plate 120 (member main body) and the porous aluminum sintered body 110. Due to the melting point lowering effect of Si and Mg, the above-described alloy phase is formed inside the sintered neck, and as a result, the bond strengthening due to the alloy phase is exhibited and the strength can be improved.

次に、本実施形態である多孔質アルミニウム複合部材１００を製造する方法について、図７のフロー図を参照して説明する。
まず、部材本体であるアルミニウム板１２０を準備する（アルミニウム板配置工程Ｓ１０１）。 Next, a method for manufacturing the porous aluminum composite member 100 according to the present embodiment will be described with reference to the flowchart of FIG.
First, the aluminum plate 120 which is a member main body is prepared (aluminum plate arrangement | positioning process S101).

次に、上述してきた多孔質アルミニウム焼結体１０の製造方法における焼結用アルミニウム原料形成工程（混合工程Ｓ０１、乾燥工程Ｓ０２）と同様に、複数のアルミニウム繊維の外表面に、Ｍｇ粉およびＭｇ合金粉のいずれか一方または両方と、およびＳｉ粉およびＳｉ合金粉のいずれか一方または両方と、を固着させて焼結用アルミニウム原料を形成する。
この焼結用アルミニウム原料は、Ｍｇ粉およびＭｇ合金粉のいずれか一方または両方と、およびＳｉ粉およびＳｉ合金粉のいずれか一方または両方が、アルミニウム繊維の外表面に固着されてなるものである。
本実施形態に係る焼結用アルミニウム原料には、アルミニウム繊維中に含まれるＳｉ、Ｍｇとは別にＳｉ、Ｍｇが添加されており、焼結用アルミニウム原料全体での組成は純アルミニウム繊維もしくはアルミニウム合金繊維中に含まれる分も含めて、Ｓｉ、Ｍｇをそれぞれ０．０５質量％以上１５．００質量％以下含有した組成とされている。
なお、この焼結用アルミニウム原料は、０．０１質量％以上３．００質量％以下のＦｅを含むが、当該Ｆｅは、アルミニウム繊維中に含まれるＦｅであってもよく、アルミニウム繊維中に含まれるＦｅとは別のＦｅが添加されていてもよい。 Next, similarly to the sintering aluminum raw material forming step (mixing step S01, drying step S02) in the method for manufacturing the porous aluminum sintered body 10 described above, Mg powder and Mg are formed on the outer surfaces of the plurality of aluminum fibers. Either one or both of the alloy powders and one or both of the Si powder and the Si alloy powder are fixed to form an aluminum raw material for sintering.
This aluminum raw material for sintering is formed by adhering either one or both of Mg powder and Mg alloy powder and either or both of Si powder and Si alloy powder to the outer surface of the aluminum fiber. .
In addition to Si and Mg contained in the aluminum fiber, Si and Mg are added to the aluminum raw material for sintering according to this embodiment, and the composition of the entire aluminum raw material for sintering is pure aluminum fiber or an aluminum alloy. It is set as the composition which contained 0.05 mass% or more and 15.00 mass% or less respectively of Si and Mg including the part contained in a fiber.
The aluminum raw material for sintering contains 0.01% by mass or more and 3.00% by mass or less of Fe. However, the Fe may be Fe contained in aluminum fibers, and is contained in aluminum fibers. Fe different from Fe to be added may be added.

次に、このアルミニウム板１２０の表面にアルミニウム繊維を分散させて積層配置する（アルミニウム繊維積層工程Ｓ１０２）。ここで、このアルミニウム繊維積層工程Ｓ１０１では、嵩密度ＤＰがアルミニウム繊維の真密度ＤＴの５０％以下となるように複数のアルミニウム繊維を積層配置する。 Next, aluminum fibers are dispersed and arranged on the surface of the aluminum plate 120 (aluminum fiber lamination step S102). Here, in the aluminum fibers lamination step S101, bulk density D P is stacked a plurality of aluminum fibers to be equal to or less than 50% of the true density D T of the aluminum fibers.

次に、焼結用アルミニウム原料が積層されたアルミニウム板１２０を、大気雰囲気で加熱してバインダーを除去する（脱バインダー工程Ｓ１０３）。
その後、焼成炉内に装入して、不活性ガス雰囲気で５６５℃〜６５５℃の温度範囲で１〜２０分間保持することで、アルミニウム板１２０上に多孔質アルミニウム焼結体１１０を形成するとともに、多孔質アルミニウム焼結体１１０とアルミニウム板１２０とを接合する（焼結工程Ｓ１０４）。 Next, the aluminum plate 120 on which the aluminum raw material for sintering is laminated is heated in the air atmosphere to remove the binder (debinding process S103).
Thereafter, the porous aluminum sintered body 110 is formed on the aluminum plate 120 by charging in a firing furnace and holding in an inert gas atmosphere at a temperature range of 565 ° C. to 655 ° C. for 1 to 20 minutes. The porous aluminum sintered body 110 and the aluminum plate 120 are joined (sintering step S104).

この焼結工程Ｓ１０４において、アルミニウム板１２０の表面の一部が溶融することになるが、アルミニウム板１２０の表面には酸化被膜が形成されていることから、溶融したアルミニウムが酸化被膜によって保持され、アルミニウム板１２０の形状が維持される。
そして、アルミニウム板１２０の表面のうちＳｉ粉末、Ｓｉ合金粉末、Ｍｇ粉末、Ｍｇ合金粉末が固着された部分においては、Ｓｉ、Ｍｇがアルミニウム板１２０と局所的に反応する事で、固着部近傍で局所的な融点降下効果を引き起こし、Ｓｉ、Ｍｇ無添加時に比べて、純アルミニウム繊維もしくはアルミニウム合金繊維の融点より、より低温で液相が生じることによって、アルミニウム板１２０と多孔質アルミニウム焼結体１１０とを接合させることができる。 In this sintering step S104, a part of the surface of the aluminum plate 120 is melted, but since the oxide film is formed on the surface of the aluminum plate 120, the molten aluminum is held by the oxide film, The shape of the aluminum plate 120 is maintained.
And in the part where Si powder, Si alloy powder, Mg powder, and Mg alloy powder are fixed on the surface of the aluminum plate 120, Si and Mg react with the aluminum plate 120 locally, and in the vicinity of the fixed part. The aluminum plate 120 and the porous aluminum sintered body 110 are caused by causing a local melting point lowering effect and producing a liquid phase at a lower temperature than the melting point of pure aluminum fiber or aluminum alloy fiber as compared with the case where Si and Mg are not added. And can be joined.

以上のような構成とされた本実施形態である多孔質アルミニウム複合部材１００によれば、アルミニウム板１２０の表面に、直径Ｒが０．０２ｍｍ以上、１．０ｍｍ以下の範囲内とされ、長さＬと直径Ｒとの比Ｌ／Ｒが４以上、２５００以下の範囲内とされ、アルミニウム繊維同士の結合部の内部には、Ａｌ−Ｍｇ−Ｓｉ−Ｆｅ合金相，Ｍｇ−Ｓｉ−Ｆｅ合金相のうちの１種もしくは両方の合金相が存在し、Ｍｇが０．０５質量％以上１５．００質量％以下、Ｓｉが０．０５質量％以上１５．００質量％以下、Ｆｅが０．０１質量％以上３．００質量％以下含有されたアルミニウム繊維が焼結されてなる、気孔率が高く、強度や寸法精度に優れた多孔質アルミニウム焼結体１１０が接合されており、伝熱特性等の各種特性に優れている。   According to the porous aluminum composite member 100 of the present embodiment configured as described above, the diameter R is within the range of 0.02 mm to 1.0 mm on the surface of the aluminum plate 120, and the length The ratio L / R of L and diameter R is in the range of 4 or more and 2500 or less, and there are Al—Mg—Si—Fe alloy phase and Mg—Si—Fe alloy phase inside the joint portion between the aluminum fibers. One or both of the alloy phases are present, Mg is 0.05% by mass or more and 15.00% by mass or less, Si is 0.05% by mass or more and 15.00% by mass or less, and Fe is 0.01% by mass. % To 3.00% by mass of aluminum fiber sintered, porous aluminum sintered body 110 having high porosity, excellent strength and dimensional accuracy is joined, and heat transfer characteristics, etc. Excellent in various characteristics.

多孔質アルミニウム焼結体１１０とアルミニウム板１２０との部材結合部の内部に、Ａｌ−Ｍｇ−Ｓｉ−Ｆｅ合金相，Ｍｇ−Ｓｉ−Ｆｅ合金相のうちの１種もしくは両方の合金相のうちの１種もしくは２種以上の合金相が存在しているので、多孔質アルミニウム焼結体１１０とアルミニウム板１２０との接合強度が大幅に向上することになる。   One of the Al—Mg—Si—Fe alloy phase and the Mg—Si—Fe alloy phase or both of the alloy phases is formed inside the member joint between the porous aluminum sintered body 110 and the aluminum plate 120. Since one or more alloy phases are present, the bonding strength between the porous aluminum sintered body 110 and the aluminum plate 120 is greatly improved.

本実施形態である多孔質アルミニウム複合部材１００の製造方法によれば、アルミニウム板１２０の表面に、直径Ｒが０．０２ｍｍ以上、１．０ｍｍ以下の範囲内とされ、長さＬと直径Ｒとの比Ｌ／Ｒが４以上、２５００以下の範囲内とされ、Ｍｇが０．０５質量％以上１５．００質量％以下、Ｓｉが０．０５質量％以上１５．００質量％以下、Ｆｅが０．０１質量％以上３．００質量％以下含有されたアルミニウム繊維１１を、嵩密度ＤＰがアルミニウム繊維１１の真密度ＤＴの５０％以下となるように積層配置するアルミニウム繊維積層工程Ｓ１０１を備えているので、焼結工程Ｓ１０４においても、アルミニウム繊維同士の間の空隙を確保することができ、収縮を抑えることが可能となる。これにより、気孔率の高く寸法精度に優れた多孔質アルミニウム焼結体１１０を成形することができる。よって、熱伝導性等の各種特性に優れた多孔質アルミニウム複合部材１００を製造することが可能となる。 According to the method for manufacturing the porous aluminum composite member 100 according to the present embodiment, the diameter R is within the range of 0.02 mm or more and 1.0 mm or less on the surface of the aluminum plate 120, and the length L and the diameter R are The ratio L / R is in the range of 4 to 2500, Mg is 0.05% to 15.00%, Si is 0.05% to 15.00%, and Fe is 0%. .01 wt% to 3.00 wt% aluminum fiber 11 which is contained below with an aluminum fiber lamination step S101 bulk density D P is stacked so as to be less than 50% of the true density D T of aluminum fibers 11 Therefore, also in sintering process S104, the space | gap between aluminum fibers can be ensured and it becomes possible to suppress shrinkage | contraction. Thereby, the porous aluminum sintered body 110 with high porosity and excellent dimensional accuracy can be formed. Therefore, the porous aluminum composite member 100 excellent in various characteristics such as thermal conductivity can be manufactured.

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明はこれに限定されることはなく、その発明の技術的思想を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
例えば、図５に示す連続焼結装置を用いて多孔質アルミニウム焼結体を連続的に製造するものとして説明したが、これに限定されることはなく、他の製造装置によって多孔質アルミニウム焼結体を製造してもよい。 As mentioned above, although embodiment of this invention was described, this invention is not limited to this, It can change suitably in the range which does not deviate from the technical idea of the invention.
For example, although it demonstrated as what manufactures a porous aluminum sintered compact continuously using the continuous sintering apparatus shown in FIG. 5, it is not limited to this, Porous aluminum sintering by another manufacturing apparatus The body may be manufactured.

また、本実施形態では、シート状の多孔質アルミニウム焼結体として説明したが、これに限定されることはなく、例えば図８で示す製造工程によって製造されるバルク形状の多孔質アルミニウム焼結体であってもよい。
図８に示すように、焼結用アルミニウム原料２０を散布する原料散布機１３１から、カーボン製容器１３２内に向けて焼結用アルミニウム原料２０を散布してかさ充填し、必要に応じてプレス成形する（原料散布工程）。これを、脱脂炉１３４内に装入して、大気雰囲気で加熱してバインダーを除去する（脱バインダー工程）。その後、焼成炉１３５内に装入して、Ａｒ雰囲気で５６５℃〜６５５℃に加熱保持することにより、バルク形状の多孔質アルミニウム焼結体１０´が得られる。
本説明では、離型性の良いカーボン製容器１３２を用いており、かつ、焼結時に１％程度のわずかな焼結収縮が発生することから、カーボン製容器１３２からバルク形状の多孔質アルミニウム焼結体１０´を比較的容易に取り出すことができる。 Moreover, although this embodiment demonstrated as a sheet-like porous aluminum sintered compact, it is not limited to this, For example, the bulk-shaped porous aluminum sintered compact manufactured by the manufacturing process shown in FIG. It may be.
As shown in FIG. 8, from the raw material spreader 131 for spraying the aluminum material for sintering 20, the aluminum material for sintering 20 is sprayed into the carbon container 132 and filled, and if necessary, press molding is performed. (Raw material spraying process). This is charged into a degreasing furnace 134 and heated in an air atmosphere to remove the binder (debinding step). Then, it inserts in the firing furnace 135, and heat-maintains at 565 to 655 degreeC by Ar atmosphere, The bulk-shaped porous aluminum sintered compact 10 'is obtained.
In this description, a carbon container 132 having good releasability is used, and a slight sintering shrinkage of about 1% occurs during sintering. The bonded body 10 'can be removed relatively easily.

また、上述の多孔質アルミニウム複合部材１００では、図６に示す構造を例に挙げて説明したが、これに限定されることはなく、図９から図１５に示すような構造の多孔質アルミニウム複合部材であってもよい。   In the porous aluminum composite member 100 described above, the structure shown in FIG. 6 has been described as an example. However, the structure is not limited to this, and the porous aluminum composite having the structure shown in FIGS. 9 to 15 is used. It may be a member.

例えば、図９に示すように、多孔質アルミニウム焼結体２１０の中に、部材本体として複数のアルミニウム管２２０が挿入された構造のアルミニウム多孔質複合部材２００であってもよい。
あるいは、図１０に示すように、多孔質アルミニウム焼結体３１０の中に、部材本体としてＵ字状に湾曲されたアルミニウム管３２０が挿入された構造の多孔質アルミニウム複合部材３００であってもよい。 For example, as shown in FIG. 9, an aluminum porous composite member 200 having a structure in which a plurality of aluminum tubes 220 are inserted into a porous aluminum sintered body 210 as a member main body may be used.
Alternatively, as shown in FIG. 10, a porous aluminum composite member 300 having a structure in which a U-shaped aluminum tube 320 is inserted as a member main body into a porous aluminum sintered body 310 may be used. .

さらに、図１１に示すように、部材本体であるアルミニウム管４２０の内周面に多孔質アルミニウム焼結体４１０を接合した構造の多孔質アルミニウム複合部材４００であってもよい。
また、図１２に示すように、部材本体であるアルミニウム管５２０の外周面に多孔質アルミニウム焼結体５１０を接合した構造のアルミニウム多孔質複合部材５００であってもよい。 Furthermore, as shown in FIG. 11, a porous aluminum composite member 400 having a structure in which a porous aluminum sintered body 410 is joined to the inner peripheral surface of an aluminum tube 420 as a member main body may be used.
Further, as shown in FIG. 12, an aluminum porous composite member 500 having a structure in which a porous aluminum sintered body 510 is bonded to the outer peripheral surface of an aluminum tube 520 as a member main body may be used.

さらに、図１３に示すように、部材本体であるアルミニウム管６２０の内周面及び外周面に多孔質アルミニウム焼結体６１０を接合した構造の多孔質アルミニウム複合部材６００であってもよい。
また、図１４に示すように、部材本体であるアルミニウム板７２０の両面に多孔質アルミニウム焼結体７１０を接合した構造の多孔質アルミニウム複合部材７００であってもよい。 Furthermore, as shown in FIG. 13, a porous aluminum composite member 600 having a structure in which a porous aluminum sintered body 610 is joined to the inner peripheral surface and the outer peripheral surface of an aluminum tube 620 that is a member main body may be used.
Further, as shown in FIG. 14, a porous aluminum composite member 700 having a structure in which a porous aluminum sintered body 710 is bonded to both surfaces of an aluminum plate 720 as a member main body may be used.

さらに、図１５に示すように、部材本体であるアルミニウム多穴管８２０の外周面の少なくとも一部に多孔質アルミニウム焼結体８１０を接合した構造の多孔質アルミニウム複合部材８１０であってもよい。ここで、アルミニウム多穴管８２０は、扁平形状をなし、内部に熱媒体が流通される流路となる複数の貫通孔８２１を備えている。
なお、図１５に示す多孔質アルミニウム複合部材８００は、例えば、直方体状をなすカーボン製容器を準備し、このカーボン製容器の一側面から他側面に向けて貫通するようにアルミニウム多穴管８２０を配置し、カーボン製容器内に向けて焼結用アルミニウム原料を散布して嵩充填して、焼結することにより製造できる。 Furthermore, as shown in FIG. 15, a porous aluminum composite member 810 having a structure in which a porous aluminum sintered body 810 is joined to at least a part of the outer peripheral surface of an aluminum multi-hole tube 820 as a member main body may be used. Here, the aluminum multi-hole tube 820 has a flat shape and includes a plurality of through holes 821 serving as a flow path through which the heat medium flows.
The porous aluminum composite member 800 shown in FIG. 15 is prepared, for example, by preparing a carbon container having a rectangular parallelepiped shape, and inserting the aluminum multi-hole tube 820 so as to penetrate from one side surface of the carbon container toward the other side surface. It can be manufactured by disposing, spraying aluminum raw material for sintering into a carbon container, filling the bulk, and sintering.

以下に、本発明の効果を確認すべく行った確認実験の結果について説明する。
表１に示す焼結用アルミニウム原料を作製した。本表には、使用したアルミニウム繊維の詳細、具体的には、合金種類(ＪＩＳ番号)、繊維径、長さ／直径比（Ｌ／Ｒ）に加え、原料中に含まれるＭｇ、Ｓｉ、Ｆｅ各成分の含有量(質量％)について、アルミニウム繊維中に含まれる分とアルミニウム繊維とは別に添加した分を分けて表記している。 Below, the result of the confirmation experiment performed in order to confirm the effect of this invention is demonstrated.
Aluminum raw materials for sintering shown in Table 1 were produced. This table shows the details of the aluminum fibers used, specifically, the alloy type (JIS number), fiber diameter, length / diameter ratio (L / R), and Mg, Si, Fe contained in the raw material. Regarding the content (% by mass) of each component, the component contained in the aluminum fiber and the component added separately from the aluminum fiber are shown separately.

本実施例においては、表１のＮｏ．１〜３０に示した組成となるようにアルミニウム繊維に、Ｍｇ粉末、Ｓｉ粉末および必要に応じてＦｅ粉を所定組成に秤量して添加し、少量のバインダーと一緒にＶ型混合ミルにより混合し、アルミニウム繊維の表面に各添加物を固着させた後、カーボン型に嵩充填した。本実施例では、Ｍｇ粉末としては純度９９％のマグネシウム粉末を用い、Ｓｉ粉末としては純度９８％のＳｉ粉末を用い、Ｆｅ粉は還元鉄粉を用いた。   In this example, No. 1 in Table 1 was used. Mg powder, Si powder and, if necessary, Fe powder are weighed to a predetermined composition and added to the aluminum fiber so as to have the composition shown in 1 to 30, and mixed with a small amount of binder by a V-type mixing mill. After each additive was fixed to the surface of the aluminum fiber, the carbon mold was bulk filled. In this example, magnesium powder with a purity of 99% was used as the Mg powder, Si powder with a purity of 98% was used as the Si powder, and reduced iron powder was used as the Fe powder.

次いで、充填された焼結用アルミニウム原料をアルゴンガス雰囲気中において表記の焼結温度で３０分間保持、焼結して、多孔質アルミニウム焼結体とした。
得られた多孔質アルミニウム焼結体は、下記の方法により、気孔率の測定および引張強度の測定を行った。その結果を表１に、また、見掛気孔率と引張強度の関係を示したグラフを図１６に示す。また、得られた多孔質アルミニウム焼結体の組成、結合部の内部における合金相の有無および形態も併せて示す。なお、表中の「Ａ」はＡｌ−Ｍｇ−Ｓｉ−Ｆｅ合金相、「Ｂ」はＭｇ−Ｓｉ−Ｆｅ合金相、「Ｃ」はＦｅ３Ａｌ相、「Ｄ」はＭｇ２Ｓｉ相を表している。 Next, the filled aluminum raw material for sintering was held and sintered at the indicated sintering temperature for 30 minutes in an argon gas atmosphere to obtain a porous aluminum sintered body.
The obtained porous aluminum sintered body was measured for porosity and tensile strength by the following methods. The results are shown in Table 1, and a graph showing the relationship between the apparent porosity and the tensile strength is shown in FIG. Moreover, the composition of the obtained porous aluminum sintered body, the presence or absence of the alloy phase inside the joint, and the form are also shown. In the table, “A” represents the Al—Mg—Si—Fe alloy phase, “B” represents the Mg—Si—Fe alloy phase, “C” represents the Fe 3 Al phase, and “D” represents the Mg 2 Si phase. ing.

（見掛気孔率）
得られた多孔質アルミニウム焼結体の質量ｍ（ｇ）、体積Ｖ（ｃｍ３）、焼結用アルミニウム原料の真密度ｄ（ｇ／ｃｍ３）を測定し、以下の式で見掛気孔率Ｐを算出した。
見掛気孔率Ｐ（％）＝（１−（ｍ÷（Ｖ×ｄ）））×１００
なお、真密度ｄ（ｇ／ｃｍ３）は、精密天秤を用いて、水中法によって測定した。 (Apparent porosity)
The mass m (g), volume V (cm 3 ) of the obtained porous aluminum sintered body, and the true density d (g / cm 3 ) of the aluminum raw material for sintering were measured, and the apparent porosity was determined by the following formula: P was calculated.
Apparent porosity P (%) = (1− (m ÷ (V × d))) × 100
The true density d (g / cm 3 ) was measured by an underwater method using a precision balance.

（引張強度）
得られた多孔質アルミニウム焼結体は、幅１０ｍｍ×長さ１００ｍｍ×厚さ５ｍｍの試験片に加工した後、インストロン型引張試験機を用いて引張試験を行い、最大引張強度Ｓ（Ｎ/ｍｍ２）を測定した。最大引張強度Ｓは、測定された最大荷重（Ｎ）を引張り試験片の断面積（５０ｍｍ２）で除した値である。この様にして得られた最大引張強度Ｓは、見掛気孔率Ｐ（％）により変化するため、本実施例では、以下の式により最大引張強度Ｓを見掛気孔率Ｐ（％）で規格化した相対引張強度Ｓｒ（Ｎ／ｍｍ２）を定義し、見掛気孔率の異なる材料間での相対的な強度比較評価を行った。
相対引張強度Ｓｒ（Ｎ／ｍｍ２）＝Ｓ×１００／（１００−Ｐ） (Tensile strength)
The obtained porous aluminum sintered body was processed into a test piece having a width of 10 mm, a length of 100 mm, and a thickness of 5 mm, and then subjected to a tensile test using an Instron type tensile tester to obtain a maximum tensile strength S (N / mm 2 ) was measured. The maximum tensile strength S is a value obtained by dividing the measured maximum load (N) by the cross-sectional area (50 mm 2 ) of the tensile test piece. Since the maximum tensile strength S obtained in this manner varies depending on the apparent porosity P (%), in this example, the maximum tensile strength S is specified by the apparent porosity P (%) according to the following formula. Relative relative tensile strength Sr (N / mm 2 ) was defined, and relative strength comparison evaluation was performed between materials having different apparent porosity.
Relative tensile strength Sr (N / mm 2 ) = S × 100 / (100−P)

（アルミニウム繊維直径Ｒおよびアルミニウム繊維長さＬ）
アルミニウム繊維直径Ｒおよびアルミニウム繊維長さＬは、マルバーン社製粒子解析装置「Morphologi G3」を用いて、画像解析により算出された単純平均値を用いた。 (Aluminum fiber diameter R and aluminum fiber length L)
As the aluminum fiber diameter R and the aluminum fiber length L, simple average values calculated by image analysis using a particle analyzer “Morphologi G3” manufactured by Malvern Co., Ltd. were used.

表１および図１６の結果から、本発明により実用的に十分な強度である２．０Ｎ／ｍｍ２以上を有し、気孔率５０％以上の高気孔率の多孔質アルミニウム焼結体を得ることが出来ることがわかる。
また、本発明例では、アルミニウム繊維間の結合部内部および結合部近傍にはＡｌ−Ｍｇ−Ｓｉ−Ｆｅ合金相，Ｍｇ−Ｓｉ−Ｆｅ合金相が存在していることが確認できた。このことから、ＭｇおよびＳｉもしくはＭｇ、ＳｉおよびＦｅ固着部近傍で局所的にマトリクスの融点降下効果が起き、焼結が促進されていると考えられる。 From the results shown in Table 1 and FIG. 16, according to the present invention, a highly porous porous aluminum sintered body having a practically sufficient strength of 2.0 N / mm 2 or more and a porosity of 50% or more is obtained. I can see that
Moreover, in the example of this invention, it has confirmed that the Al-Mg-Si-Fe alloy phase and the Mg-Si-Fe alloy phase existed inside the joint part between aluminum fibers, and the joint part vicinity. From this, it is considered that the melting point lowering effect of the matrix locally occurs in the vicinity of the Mg and Si or Mg, Si and Fe fixing portion, and the sintering is promoted.

試験No.２３ではＭｇ，Ｓｉの量が少なく、焼結促進効果が十分に得られないため、焼結を進行させるためには融点に近い高温で焼結を行った結果、作成した多孔質アルミニウム焼結体は見かけ気孔率が５０％以下のものしか得られなかった。
試験No.２４ではＭｇの量が多すぎるため、液相焼結が阻害され、強度が低い多孔質アルミニウム焼結体しか得られなかった。
試験No.２５ではＳｉの量が多すぎるため、焼結促進効果が十分に得られず、強度が著しく低い多孔質アルミニウム焼結体しか得られなかった。
試験No.２６ではＦｅの量が多すぎるため、Ｓｉの焼結促進効果を阻害し、焼結が十分に進行せず、強度が著しく低い弱い多孔質アルミニウム焼結体しか得られなかった。
試験No.２７ではアルミニウム繊維の直径が細すぎるため、各アルミニウム繊維同士の接触面積が小さいことにより、強固な結合点を形成出来ず、強度が低い多孔質アルミニウム焼結体しか得られなかった。
試験No.２８ではアルミニウム繊維の直径が大きすぎるため、焼結時に十分な数の結合点が形成出来ず、強度が著しく低い多孔質アルミニウム焼結体しか得られなかった。
試験No.２９ではＬ／Ｒ比が小さすぎるため、充填時に高い嵩密度を得ることが出来ず、結果、気孔率の高い多孔質焼結体を得ることが出来なかった。
試験No.３０ではＬ／Ｒ比が大きすぎるため、多孔質焼結体内部の結合が不均一となり、部分的に弱い結合部が生じるため、結果、強度が低い多孔質アルミニウム焼結体しか得られなかった。 In test No. 23, the amount of Mg and Si is small, and the effect of promoting the sintering cannot be obtained sufficiently. Therefore, in order to proceed the sintering, as a result of sintering at a high temperature close to the melting point, the produced porous aluminum Only a sintered body having an apparent porosity of 50% or less was obtained.
In test No. 24, since the amount of Mg was too large, liquid phase sintering was inhibited, and only a porous aluminum sintered body having low strength was obtained.
In Test No. 25, since the amount of Si was too large, a sufficient sintering acceleration effect was not obtained, and only a porous aluminum sintered body having a remarkably low strength was obtained.
In Test No. 26, since the amount of Fe was too large, the effect of accelerating the sintering of Si was inhibited, the sintering did not proceed sufficiently, and only a weak porous aluminum sintered body having a remarkably low strength was obtained.
In Test No. 27, since the diameter of the aluminum fiber was too thin, the contact area between the aluminum fibers was small, so that a strong bonding point could not be formed, and only a porous aluminum sintered body with low strength was obtained.
In test No. 28, since the diameter of the aluminum fiber was too large, a sufficient number of bonding points could not be formed at the time of sintering, and only a porous aluminum sintered body with extremely low strength was obtained.
In Test No. 29, since the L / R ratio was too small, a high bulk density could not be obtained during filling, and as a result, a porous sintered body having a high porosity could not be obtained.
In test No. 30, since the L / R ratio is too large, the bonding inside the porous sintered body becomes non-uniform and a weakly bonded part is generated. As a result, only a porous aluminum sintered body with low strength is obtained. I couldn't.

以上のことから、本発明によれば、高い気孔率及び十分な強度を有する高品質の多孔質アルミニウム焼結体を提供可能であることが確認された。   From the above, according to the present invention, it was confirmed that a high-quality porous aluminum sintered body having a high porosity and sufficient strength can be provided.

１０，１０´ 多孔質アルミニウム焼結体
１１ アルミニウム繊維
１５ 結合部
２０ 焼結用アルミニウム原料
１００ 多孔質アルミニウム複合部材
１２０ アルミニウム板（部材本体）
１５０ 部材結合部 10, 10 ′ Porous aluminum sintered body 11 Aluminum fiber 15 Bonding portion 20 Aluminum raw material 100 for sintering Porous aluminum composite member 120 Aluminum plate (member main body)
150 Member coupling part

Claims (8)

複数のアルミニウム繊維が焼結されてなる多孔質アルミニウム焼結体であって、
前記アルミニウム繊維は純アルミニウムもしくはアルミニウム合金からなり、直径Ｒが０．０２ｍｍ以上、１．０ｍｍ以下の範囲内とされ、長さＬと直径Ｒとの比Ｌ／Ｒが４以上，２５００以下の範囲内とされており、
前記アルミニウム繊維同士の結合部の内部には、Ａｌ−Ｍｇ−Ｓｉ−Ｆｅ合金相，Ｍｇ−Ｓｉ−Ｆｅ合金相のうちの１種もしくは両方の合金相が存在し、
前記多孔質アルミニウム焼結体は、Ｆｅを０．０１質量％以上３．００質量％以下含み、Ｍｇを０．０５質量％以上１５．００質量％以下、Ｓｉを０．０５質量％以上１５．００質量％以下含み、残部が不可避不純物とされた組成を有していることを特徴とする多孔質アルミニウム焼結体。 A porous aluminum sintered body obtained by sintering a plurality of aluminum fibers,
The aluminum fiber is made of pure aluminum or an aluminum alloy, the diameter R is in the range of 0.02 mm to 1.0 mm, and the ratio L / R of the length L to the diameter R is in the range of 4 to 2500. It is said that
Inside the bonding portion between the aluminum fibers, there is an alloy phase of one or both of Al-Mg-Si-Fe alloy phase and Mg-Si-Fe alloy phase,
The porous aluminum sintered body contains 0.01% by mass to 3.00% by mass of Fe, 0.05% by mass to 15.00% by mass of Mg, and 0.05% by mass to 15% of Si. A porous aluminum sintered body having a composition containing not more than 00% by mass and the balance being inevitable impurities. 見掛気孔率が５０％以上、９０％以下であることを特徴とする請求項１に記載の多孔質アルミニウム焼結体。   The porous aluminum sintered body according to claim 1, wherein the apparent porosity is 50% or more and 90% or less. 部材本体と、請求項１または２に記載の多孔質アルミニウム焼結体と、が接合されてなることを特徴とする多孔質アルミニウム複合部材。   A porous aluminum composite member comprising a member main body and the porous aluminum sintered body according to claim 1 or 2 joined together. 前記部材本体のうち、前記多孔質アルミニウム焼結体との部材結合部は、アルミニウムまたはアルミニウム合金で構成され、前記部材結合部の内部には、Ａｌ−Ｍｇ−Ｓｉ−Ｆｅ合金相，Ｍｇ−Ｓｉ−Ｆｅ合金相のうちの１種もしくは両方の合金相が存在していることを特徴とする請求項３に記載の多孔質アルミニウム複合部材。 Wherein among the member body, the member coupling portion between the front Kio porous sintered aluminum, is made of aluminum or an aluminum alloy, the inside of the member mounting portion, Al-Mg-Si-Fe alloy phase, Mg The porous aluminum composite member according to claim 3, wherein one or both of the -Si-Fe alloy phases are present. 複数のアルミニウム繊維が焼結されてなる多孔質アルミニウム焼結体の製造方法であって、
前記アルミニウム繊維は、アルミニウムもしくはアルミニウム合金からなり、直径Ｒが０．０２ｍｍ以上１．０ｍｍ以下の範囲内とされ、長さＬと直径Ｒとの比Ｌ／Ｒが４以上２５００以下の範囲内とされており、
複数の前記アルミニウム繊維の外表面に、Ｍｇ粉およびＭｇ合金粉のいずれか一方または両方と、Ｓｉ粉およびＳｉ合金粉のいずれか一方または両方と、を固着させて、焼結用アルミニウム原料を形成する焼結用アルミニウム原料形成工程と、
前記焼結用アルミニウム原料を積層する焼結用アルミニウム原料積層工程と、
積層された前記焼結用アルミニウム原料を加熱して焼結する焼結工程と、を有し、
前記焼結用アルミニウム原料におけるＦｅの含有量が０．０１質量％以上３．００質量％以下であり、
前記Ｓｉ粉および前記Ｓｉ合金粉のいずれか一方または両方の添加量をＳｉ換算で０．０５質量％以上１５．００質量％以下、前記Ｍｇ粉および前記Ｍｇ合金粉のいずれか一方または両方の添加量をＭｇ換算で０．０５質量％以上１５．００質量％以下とし、
前記焼結用アルミニウム原料積層工程では、嵩密度ＤＰを前記アルミニウム繊維の真密度ＤＴの５０％以下となるように複数の前記焼結用アルミニウム原料を積層配置し、
前記焼結工程では、前記焼結用アルミニウム原料を不活性ガス雰囲気下において５６５℃〜６５５℃の範囲の温度で焼結をすることを特徴とする多孔質アルミニウム焼結体の製造方法。 A method for producing a porous aluminum sintered body obtained by sintering a plurality of aluminum fibers,
The aluminum fiber is made of aluminum or an aluminum alloy, the diameter R is in the range of 0.02 mm to 1.0 mm, and the ratio L / R of the length L to the diameter R is in the range of 4 to 2500. Has been
One or both of Mg powder and Mg alloy powder and either or both of Si powder and Si alloy powder are fixed to the outer surface of the plurality of aluminum fibers to form an aluminum raw material for sintering An aluminum raw material forming step for sintering,
A sintering aluminum material lamination step of laminating the sintering aluminum material;
A sintering step of heating and sintering the laminated aluminum raw material for sintering,
The content of Fe in the aluminum raw material for sintering is 0.01% by mass or more and 3.00% by mass or less,
Addition amount of either one or both of the Si powder and the Si alloy powder is 0.05 mass% or more and 15.00 mass% or less in terms of Si, and the addition of either or both of the Mg powder and the Mg alloy powder The amount is 0.05 mass% or more and 15.00 mass% or less in terms of Mg,
Wherein the sintering in consolidating the aluminum material laminating process, the aluminum material for the plurality of sintered to a bulk density D P equal to or less than 50% of the true density D T of the aluminum fibers stacked,
In the sintering step, the sintered aluminum raw material is sintered at a temperature in the range of 565 ° C. to 655 ° C. in an inert gas atmosphere. 前記焼結用アルミニウム原料形成工程において、複数の前記アルミニウム繊維の外表面にさらにＦｅ粉を固着させ、
前記焼結用アルミニウム原料中の前記Ｆｅ粉の含有量が、０．０１質量％以上３．００質量％以下であることを特徴とする請求項５に記載の多孔質アルミニウム焼結体の製造方法。 In the sintering aluminum raw material forming step, further fixing Fe powder to the outer surface of the plurality of aluminum fibers,
The method for producing a porous aluminum sintered body according to claim 5, wherein the content of the Fe powder in the aluminum raw material for sintering is 0.01 mass% or more and 3.00 mass% or less. . 純アルミニウムもしくはアルミニウム合金からなる部材本体と、複数のアルミニウム繊維が焼結されてなる多孔質アルミニウム焼結体とが接合された多孔質アルミニウム複合部材の製造方法であって、
前記アルミニウム繊維は、純アルミニウムもしくはアルミニウム合金からなり、直径Ｒが０．０２ｍｍ以上１．０ｍｍ以下の範囲内とされ、長さＬと直径Ｒとの比Ｌ／Ｒが４以上，２５００以下の範囲内とされており、
複数の前記アルミニウム繊維の外表面に、Ｍｇ粉およびＭｇ合金粉のいずれか一方または両方と、Ｓｉ粉およびＳｉ合金粉のいずれか一方または両方と、を固着して焼結用アルミニウム原料を形成し、前記焼結用アルミニウム原料を前記部材本体と接触させ、前記焼結用アルミニウム原料及び前記部材本体を加熱して焼結することにより、前記多孔質アルミニウム焼結体を形成するとともに、前記多孔質アルミニウム焼結体と前記部材本体とを接合する方法において、
前記焼結用アルミニウム原料におけるＦｅの含有量が０．０１質量％以上３．００質量％以下であり、
前記Ｓｉ粉および前記Ｓｉ合金粉のいずれか一方または両方の添加量をＳｉ換算で０．０５質量％以上１５．００質量％以下、前記Ｍｇ粉および前記Ｍｇ合金粉のいずれか一方または両方の添加量をＭｇ換算で０．０５質量％以上１５．００質量％以下とし、
前記焼結用アルミニウム原料及び前記部材本体を加熱して焼結する際において、不活性ガス雰囲気下において５６５℃〜６５５℃の範囲の温度で焼結をすることを特徴とする多孔質アルミニウム複合部材の製造方法。 A method for producing a porous aluminum composite member in which a member main body made of pure aluminum or an aluminum alloy and a porous aluminum sintered body formed by sintering a plurality of aluminum fibers are joined,
The aluminum fiber is made of pure aluminum or an aluminum alloy, has a diameter R in the range of 0.02 mm to 1.0 mm, and a ratio L / R of the length L to the diameter R in the range of 4 to 2500. It is said that
Either one or both of Mg powder and Mg alloy powder and one or both of Si powder and Si alloy powder are fixed to the outer surface of the plurality of aluminum fibers to form an aluminum raw material for sintering. The sintered aluminum raw material is brought into contact with the member body, and the sintered aluminum raw material and the member body are heated and sintered to form the porous aluminum sintered body, and the porous body. In the method of joining the aluminum sintered body and the member main body,
The content of Fe in the aluminum raw material for sintering is 0.01% by mass or more and 3.00% by mass or less,
Addition amount of either one or both of the Si powder and the Si alloy powder is 0.05 mass% or more and 15.00 mass% or less in terms of Si, and the addition of either or both of the Mg powder and the Mg alloy powder The amount is 0.05 mass% or more and 15.00 mass% or less in terms of Mg,
A porous aluminum composite member characterized by sintering at a temperature in the range of 565 ° C to 655 ° C in an inert gas atmosphere when the sintering aluminum raw material and the member main body are heated and sintered. Manufacturing method. 前記焼結用アルミニウム原料を形成する際において、複数の前記アルミニウム繊維の外表面にさらにＦｅ粉を固着させ、
前記焼結用アルミニウム原料中の前記Ｆｅ粉の含有量が、０．０１質量％以上３．００質量％以下であることを特徴とする請求項７に記載の多孔質アルミニウム複合部材の製造方法。 When forming the aluminum raw material for sintering, further fixing Fe powder to the outer surface of the plurality of aluminum fibers,
8. The method for producing a porous aluminum composite member according to claim 7, wherein the content of the Fe powder in the aluminum raw material for sintering is 0.01% by mass or more and 3.00% by mass or less.
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