JPS62230940A - 金属多孔体およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） この発明は多数の独立気孔の集合体よりなる発泡金属の
気孔の殻膜に亀裂を生じさせることにより、各気孔を互
いに連通させるようにした金属多孔体およびその製造方
法に関するものである。

（従来技術） 連通孔を有する多孔質金属を製造する方法としては、金
属の粉体や金属繊維を焼結する方法、連通孔を有する海
綿状のプラスチック多孔体に金属をめっきした後、プラ
スチックを除去する方法、無機塩類の粉体を焼結してそ
の空隙に溶融金属を圧入し、金属が凝固した復、無機塩
類を溶出する方法等、多くの技術が開発されている。し
かしこれらの方法により製造した多孔質金属は、粉体、
焼結、めっき、溶湯の１人等の手段によるためコストが
高くなるだけでなく、製品の大きさに限界があり、かつ
機械的強度が弱いという欠点がある。

また機械的強度および剛性に優れ、安価に製造すること
のできる発泡金属は独立気孔の集合体よりなるため、建
築材料や構造部材等、軽量構造材料として極めて優れた
特性をもっているが、吸音材等の用途に適用できる機能
を高めるためには、独立気孔の殻膜にｎ通孔を形成する
必要がある。

また軽量でしかも剛性があり、火災の際にも為害ガスを
発生することがなく、さらに吸音効果等に優れた建築、
構造材料の開発が求められてきた。

（発明の目的） この発明はこのような従来の欠点を解消するためになさ
れたものであり、独立気孔の集合体よりなる発泡金属の
気孔の殻膜に亀裂を生じさせることにより、吸音効果等
の高度な機能を付与した連続気孔の金属多孔体およびそ
の製造方法を提供するものである。

（発明の構成） この発明の第１の要旨は、気孔率６０％以上の独立気孔
の集合体よりなる発泡金属において、各気孔を構成する
殻膜に亀裂を生じさせることにより、各気孔を互いに連
通させたものである。

この発明の第２の要旨は、気孔率６０％以上の独立気孔
の集合体よりなる板状の発泡金属を製造し、これに降伏
点以上の圧縮または曲げ加：［を行うことにより、殻膜
に亀裂を生じさゼて各気孔を互いに連通させるようにし
たものである。

上記構成では、独立気孔の集合体であるセル構造よりな
る発泡金属の殻膜に微細な貫通孔を設けることにより、
吸音効果が極めて高く、かつ構造材料として軽量性、機
械的強度、耐熱性、耐候性に優れた多孔質金属材料が得
られ、また殻膜の亀裂は冷間ブレス、曲げ加工等の機械
的手段により、工業的に容易に製造することが可能であ
る。

（実施例） 第１図は独立気孔の集合体よりなる発泡金属の切断面に
おけるセル構造（金属組織）を示し、発泡金属は溶融ア
ルミニウムに増粘材、発泡材を加えて公知の方法により
製造した。溶融金属としては、アルミニウム、マグネシ
ウム、亜鉛、錫、銅、鉛、ニッケルおよびこれらの合金
、セラミック等粉体混合物であってもよい。発泡金属を
鋳造、凝固する際、一部の気孔殻膜に亀裂が入って気孔
が連続する場合があるが、発泡金属は全体的に独立気孔
の集合体を形成しており、各気孔は殻膜によって閉鎖さ
れている。

吸音材として多孔質金属を用いる場合は、複雑な形状の
連通孔を有している方が高い吸音効果が得られることは
よく知られており、したがって独立気孔の発泡金属の殻
膜に亀裂を生じさせることにより連通孔を有する発泡金
属にすれば吸音材としての機能が発揮されることになる
。

以下に示す実施例は見掛は比重が０．２７、気孔の大き
さが２〜７ｍｍで、発泡アルミニウム鋳造によってでき
る鋳肌の部分は切断して除去し、気孔を露出させた。

第２図は厚さ１５１Ｉ１１の発泡アルミニウム板状体を
圧縮した場合の圧縮荷重−歪曲線を示す。この試料の殻
膜の厚さは１０〜２００μである。発泡アルミニウムは
方向性がない複雑な形状をしたセル構造よりなっており
、圧縮荷重に対して高い弾性係数を示し、弾性限界Ａを
越えると、８点にお。

いて殻膜の一部が座屈し、続いて多少の荷重変動を伴い
ながら全体的に圧縮強度の低下をぎたすことなく、各気
孔の殻膜が座屈してＢ、Ｃ，Ｄのような圧縮荷重−歪曲
線を示し、全気孔が完全に圧壊されたＤ点からは気孔の
存在しない板状体としての圧縮強度を示す。この場合も
圧壊された殻膜の集合体として板状体は、その表裏両面
間に貫通する連通孔を有している。

第３図は発泡金属板の圧縮前のセルＭ４造を示し、１は
発泡アルミニウムからなる発泡金属板、２は独立気孔、
３は殻膜を示す。第４図は厚さ１５ｍｍの上記発泡金属
板１を１Ｑｎ＋ｍの板状体にまで圧縮した場合の発泡金
属板１０のセル構造を示している。第４図においてｒａ
　１１３は座屈してヘアークラック４が生じ、これによ
って各気孔２は互いに連通している。このようにして発
泡金属板１０の表裏両面間が複雑な経路を通って連通ず
るように構成されている。発泡金属の厚さが薄い場合は
殻膜が一様に座屈するため、降伏点Ｂより少し圧縮歪の
大きいところで亀裂を生じるが、厚さが厚くなるにした
がって殻膜の一部が座屈し、つづいて相隣接する殻膜が
座屈し、順次座屈が伝搬するという傾向がみられるので
、例えば３Ｑｍｍ以上の厚さの発泡体では第２図Ｃ点ま
で圧縮することにより全体の殻膜に亀裂を生じさけるこ
とができる。第５図は第４図の亀裂発生部の拡大図であ
る。

第６図は上記発泡アルミニウム板を曲げ加工した場合の
曲げ荷重−撓み線図である。曲げ加：［の場合は圧縮加
工の場合と異なって撓みが大きく、冷間加工により容易
に殻膜に亀裂を生じさせることができる。微細なヘアー
クラックをつくるために、Ｂ点まで曲げ加工を行うが、
Ｄ点にいたって発泡金属の曲げ強度が急激に減少し、Ｅ
点で完全に破壊される。Ｂ点で繰返し荷重を加えると、
破線で示すようにループを描き、永久歪ＯＦを生じて殻
膜に所定の亀裂が生じる。第７図は曲げ加工による亀裂
の発生状況を示したものであり、発泡金属板１１は厚さ
の減少は小さく、かつ各気孔２が互いに連通ずるように
１ｉｌｌｌｌ１３に亀裂が生じている。

第８図は上記発泡金属板１に対して盤台７とプレス金型
６とによって部分的に圧縮を行っている状態を示してい
る。これによって第９図に示すように、発泡金属板１２
には多数の圧縮部５が形成され、この圧縮部５は上記発
泡金属板１０のように殻膜３に亀裂が形成され、発泡金
属板１２の表裏両面間に貫通する連通孔が形成されてい
る。このように発泡金属板全体を圧縮加工する代りに、
部分的に圧縮加工してもよい。部分的に圧縮する場合の
利点は、全体として厚い板状体として建築、構造材料に
利用できることおよび任意の表面意匠が得られること等
である。

また第１０図に示すように、発泡金属板１を一対のロー
ルにより圧延して連続的に発泡金属板１０を製造するよ
うにしてもよい。

第１１図はロール圧延により部分的に圧縮を行う状態を
示し、一対のロールのうちの一方を通常の円柱形ロール
８、他方を圧縮部５に相当する突出部が形成された異形
ロール９を用い、この両ロール８．９で発泡金属板１を
挟み付けて移送することにより、発泡金属板１の表面に
圧縮部５を形成させて発泡金属板１２を製造するように
してもよい。

第１２図はロールにより正逆曲げ加工を行うことにより
発泡金属板１の殻膜に亀裂を生じさせるようにした例を
示し、８０は送りまたはガイドロール、８１は殻膜に亀
裂を生じさせるための曲げ加工ロール、８２は矯正ロー
ル、８３は引出しロールである。

第１３図は吸音効果を測定するために上記発泡金属板１
０を、遮音板（無孔鉄板）１４と、厚ざ１＋ｍの空気層
１５を介して組合せた試料を示す。

測定条件は第１表の通りであり、同表において工は発泡
アルミニウムの貫通孔の有無および種類、■は空気層の
厚さくＬｌｌｌｌ）をそれぞれ示している。

（以下余白） 第１表 上記測定結果は第１４図に示すようになった。

同図において、線２１は貫通孔を有しない厚さ１５Ｉｌ
ｌＩｌの発泡アルミニウム板（第３図に示す発泡金属板
１）を用い、空気１ｉＪＬ＝ｏの場合、１２２は第１５
図に示す直径１　ｍｍの１通孔１６を開孔率が断面積比
で１％となるように、等間隔に穿孔した発泡アルミニウ
ム板１３（殻膜の亀裂のない）を用いて空気層Ｌ＝６０
１１１１１に設定した場合、ｌ１１２３は厚さ１５１１
１Ｉｌで貫通孔を有しない発泡アルミニウム板（発泡金
属板１）を、ロール圧延により厚さ１０１１１１Ｒとし
、殻膜にヘアークラックを生じさせた連続気孔の発泡金
属板１１を用いて空気層Ｌ−６Ｑｍｍに設定した場合、
線２４は上記連通発泡アルミニウム板１１を用い、Ｌ−
３００ｍｍに設定した場合の垂直入射吸音率と周波数と
の関係をそれぞれ示している。

同図において、線２１は１０００Ｈ２以上の高周波域で
最高の吸音率０．６６、線２２は４００Ｈｚで最高の吸
音率０．９１が得られるが、いずれも高い吸音率を示す
周波数範囲が狭いことが示されている。

これに対し、この発明によるものでは線２３および線２
４で示されるように、広い周波数域にわたって高い吸音
率が得られ、とくに空気層Ｌ−３００１ｉＩＩｌとした
線２４では低周波域で極めて高い吸音率が得られた。な
お、気孔率が６０％以下の発泡金属では殻膜が厚く、殻
膜に亀裂を生じさゼることは困難であるので、この発明
による連通発泡金属を得るためには、気孔率を６０％以
上とすることが必要である。

第１６図はこの発明による連通発泡アルミニウム吸音板
の実用例で、発泡金属板１２を枠部材１４と組合せて防
音壁としたもの、第１７図は適宜の壁材３４に対して溝
形部材３５を介して発泡金属板１２を両者間に空気層が
形成されるように組合せて建築壁材としたもの、第１８
図はバイブ４４の内面に適宜の間隔を設け、円筒形に成
形した発泡金属板１２を取付けてダクト型消音材とした
ものをそれぞれ示している。

（発明の効果） 以上説明したように、この発明は独立気孔の集合体より
なる発泡金属の殻膜に貫通孔を形成することによって、
複雑な形状をした連通孔を非連続的に形成させ、これに
よって広い周波数域に亘って高い吸音効果が得られ、か
つ機械的特性、耐熱性、耐候性等の優れた特性を具備さ
せたものであり、建築、構造材料、消音器等に極めて有
用である。また精密フィルタや触媒坦体として利用する
ことも可能である。

【図面の簡単な説明】 第１図は独立気孔の集合体よりなる発泡金属板のセル構
造（金属組織）の写真、第２図は厚さ１５ｍＩＩｌの発
泡アルミニウム板状体を圧縮した場合の圧縮荷重−歪曲
線図、第３図は発泡金属板の圧縮前のセル構造を示す概
略断面図、第４図は発泡金属板を板状体に圧縮した発泡
金属板のセル構造を示す概略断面図、第５図は第４図の
亀裂発生部の拡大図、第６図は上記発泡アルミニウム板
を曲げ加工した場合の曲げ荷重−撓み線図、第７図は曲
げ加工による亀裂の発生状況を示す概略断面図、第８図
は独立気孔の発泡金属板に対して部分的に圧縮を行って
いる状態を示す概略説明図、第９図は部分的な圧縮部が
形成された発泡金属板の斜視図、第１０図は独立気孔の
発泡金属板を一対のロールにより圧延して連続的に連続
気孔の発泡金属板を製造する状態の説明図、第１１図は
ロール圧延により部分的に圧縮を行う状態を示す説明図
、第１２図はロールにより独立気孔の発泡金属板の殻膜
に亀裂を生じさせる状態の説明図、第１３図は吸音効果
を測定するための試料の概略断面図、第１４図は上記試
料による垂直入射吸音率と周波数との関係図、第１５図
は連続気孔の発泡金属板の別の例を示す概略断面図、第
１６図・〜第１８図はそれぞれこの発明による連通気孔
の発泡アルミニウム板の応用例を示し、第１６図は防音
壁としたものの斜視図、第１７図は建築壁材としたもの
の斜視図、第１８図はダクト型消音材としたものの斜視
図である。 １・・・独立気孔の発泡金属板、２・・・気孔、３・・
・殻膜、４・・・亀裂、５・・・圧縮部、６・・・プレ
ス金型、８゜９．８１・・・ロール、１０．１１．１２
・・・連続気孔発泡金属板。 特許出願人　　　　　神鋼鋼線工業株式会社代　理　人
　　　　　弁理士　　　小谷悦司同　　　　　　　弁理
士　　　長１）正向　　　　　　　弁理士　　　板谷康
夫第　　１　　図 零 ｊｌＩＺ　　　図 第　　４　　図　　　　　　　　　　　第　　５　　図
第　　６　　図 第　　７　　図 第　　８　　図 第　　９　　図 第１０図 第１１図 第１２囚 Ｒ？ 第１３図 ７ｉ’１　　束数（Ｈｚ）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、気孔率６０％以上の独立気孔の集合体よりなる発泡
   金属において、各気孔を構成する殻膜に亀裂を生じさせ
   ることにより、各気孔を互いに連通させたことを特徴と
   する金属多孔体。 ２、気孔率６０％以上の独立気孔の集合体よりなる板状
   の発泡金属を製造し、これに降伏点以上の圧縮または曲
   げ加工を行うことにより、殻膜に亀裂を生じさせて各気
   孔を互いに連通させることを特徴とする金属多孔体の製
   造方法。