特許 6182140 多孔体の製造方法、多孔体、及び構造体

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6182140

(24)【登録日】2017年7月28日

(45)【発行日】2017年8月16日

(54)【発明の名称】多孔体の製造方法、多孔体、及び構造体

(51)【国際特許分類】

   C23C 24/04 20060101AFI20170807BHJP

   B22F 1/02 20060101ALI20170807BHJP

   B22F 3/11 20060101ALI20170807BHJP

   H01M 4/38 20060101ALI20170807BHJP

   H01M 4/24 20060101ALI20170807BHJP

   H01M 4/26 20060101ALI20170807BHJP

   H01M 4/32 20060101ALI20170807BHJP

【ＦＩ】

   C23C24/04

   B22F1/02 A

   B22F3/11 B

   H01M4/38 A

   H01M4/24 J

   H01M4/26 J

   H01M4/32

【請求項の数】23

【全頁数】23

(21)【出願番号】特願2014-529463(P2014-529463)

(86)(22)【出願日】2013年8月1日

(86)【国際出願番号】JP2013070944

(87)【国際公開番号】WO2014024781

(87)【国際公開日】20140213

【審査請求日】2016年4月8日

(31)【優先権主張番号】特願2012-176390(P2012-176390)

(32)【優先日】2012年8月8日

(33)【優先権主張国】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】000004640

【氏名又は名称】日本発條株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100089118

【弁理士】

【氏名又は名称】酒井 宏明

(72)【発明者】

【氏名】平野 智資

(72)【発明者】

【氏名】瀧本 優

【審査官】 辰己 雅夫

(56)【参考文献】

【文献】 特開平０３−２８５８８０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−０４４６５３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２０１０／１２５７７８（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特開昭５７−００２８４７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特許第２８８９５４７（ＪＰ，Ｂ２）

【文献】 特開２０１３−１８９６７６（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｂ２２Ｆ ３／００

Ｃ２３Ｃ ２４／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

所定の溶解液に溶解可能な材料からなる第１の層と、前記第１の層の外側の少なくとも一部を金属又は合金で被覆することにより形成され、前記第１の層よりも前記溶解液に対して難溶解である第２の層とを有する複合化粉末を加熱したガスと共に加速し、少なくとも前記複合化粉末の表面を固相状態に保ったままで基材の表面に吹き付けて堆積させて皮膜を形成する皮膜形成工程と、
前記皮膜を前記溶解液に浸して、前記皮膜から前記材料を除去することにより、前記皮膜に平均気孔径が０．０１ｍｍ以上０．３ｍｍ以下、且つ、多孔体に対する前記気孔の体積の比率が７５％以上１００％未満の気孔を形成する気孔形成工程と、
を含むことを特徴とする多孔体の製造方法。

【請求項2】

所定の温度で熱分解可能な材料からなる第１の層と、前記第１の層の外側の少なくとも一部を金属又は合金で被覆することにより形成され、前記温度において溶融しない第２の層とを有する複合化粉末を加熱したガスと共に加速し、少なくとも前記複合化粉末の表面を固相状態に保ったままで基材の表面に吹き付けて堆積させて皮膜を形成する皮膜形成工程と、
前記皮膜を前記温度に加熱して、前記皮膜から前記材料を除去することにより、前記皮膜に平均気孔径が０．０１ｍｍ以上０．３ｍｍ以下、且つ、多孔体に対する前記気孔の体積の比率が７５％以上１００％未満の気孔を形成する気孔形成工程と、
を含むことを特徴とする多孔体の製造方法。

【請求項3】

前記複合化粉末は、前記第１の層の材料からなる線材を前記第２の層の材料によって被覆した複合化線材を切断することにより形成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の多孔体の製造方法。

【請求項4】

前記皮膜形成工程は、前記複合化粉末に、最外層をなす金属又は合金と同種の金属又は合金のみからなる粉末を混合して前記基材に吹き付けることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の多孔体の製造方法。

【請求項5】

前記材料は、前記第２の層とは種類が異なる金属又は合金であることを特徴とする請求項１に記載の多孔体の製造方法。

【請求項6】

前記気孔形成工程の前に、前記皮膜を熱処理する工程をさらに含むことを特徴とする請求項５に記載の多孔体の製造方法。

【請求項7】

前記溶解液は酸性溶液であり、
前記第２の層をなす金属又は合金のイオン化傾向は、前記材料のイオン化傾向よりも小さいことを特徴とする請求項５又は６に記載の多孔体の製造方法。

【請求項8】

前記材料は、アルミニウム又はアルミニウム合金であり、
前記第２の層をなす金属又は合金は、銅又は銅合金であることを特徴とする請求項７に記載の多孔体の製造方法。

【請求項9】

前記溶解液は酸性溶液であり、
前記第２の層はバルブ金属からなり、
前記材料は、前記第２の層の表面に形成される不動態膜よりも前記溶解液に対して易溶解であることを特徴とする請求項５に記載の多孔体の製造方法。

【請求項10】

前記材料は、銅又は銅合金であり、
前記第２の層をなす金属又は合金は、アルミニウム、アルミニウム合金、ニッケル、ニッケル合金、チタン、チタン合金、クロム、及びクロム合金のいずれかであることを特徴とする請求項９に記載の多孔体の製造方法。

【請求項11】

前記材料は、水又は水溶液に溶解可能な塩化物であることを特徴とする請求項１に記載の多孔体の製造方法。

【請求項12】

前記塩化物は、塩化ナトリウムであることを特徴とする請求項１１に記載の多孔体の製造方法。

【請求項13】

前記材料は、有機溶剤に溶解可能な樹脂であることを特徴とする請求項１に記載の多孔体の製造方法。

【請求項14】

前記材料は、アルカリ溶液に溶解可能な樹脂であることを特徴とする請求項１に記載の多孔体の製造方法。

【請求項15】

前記複合化粉末は、前記第２の層の外側に設けられた第３の層であって、前記第２の層をなす金属又は合金とは種類が異なる第２の金属又は合金からなり、前記第１の層よりも前記溶解液に対して難溶解である第３の層をさらに有することを特徴とする請求項１及び５〜１４のいずれか１項に記載の多孔体の製造方法。

【請求項16】

前記材料は樹脂であることを特徴とする請求項２に記載の多孔体の製造方法。

【請求項17】

前記複合化粉末は、前記第２の層の外側に設けられた第３の層であって、前記金属又は合金とは種類が異なる第２の金属又は合金からなり、前記温度において溶融しない第３の層をさらに有することを特徴とする請求項２又は１６に記載の多孔体の製造方法。

【請求項18】

前記気孔形成工程の後、前記気孔が形成された前記皮膜にめっき層を形成する工程をさらに含むことを特徴とする請求項１〜１７のいずれか１項に記載の多孔体の製造方法。

【請求項19】

金属又は合金又は金属間化合物からなるセル壁を有し、該セル壁の間に気孔が形成された多孔体であって、
前記気孔の平均気孔径が０．０１ｍｍ以上０．３ｍｍ以下、且つ、前記多孔体に対する前記気孔の体積の比率が７５％以上１００％未満であり、前記気孔は、前記多孔体の厚み方向における径よりも、該厚み方向と直交する面における径が大きい扁平形状をなすことを特徴とする多孔体。

【請求項20】

前記セル壁は、互いに異なる金属又は合金を複数層重ねた層構造を有することを特徴とする請求項１９に記載の多孔体。

【請求項21】

前記セル壁に形成されためっき層をさらに有することを特徴とする請求項１９または２０に記載の多孔体。

【請求項22】

前記セル壁は、金属又は合金からなり、
前記セル壁の表面に形成された金属間化合物層をさらに有することを特徴とする請求項１９〜２１のいずれか１項に記載の多孔体。

【請求項23】

金属又は合金により形成された基材と、
前記基材上に形成された、請求項１９〜２２のいずれか１項に記載の多孔体と、
を備えることを特徴とする構造体。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、多孔体の製造方法、多孔体、及び多孔体を備える構造体に関する。

【背景技術】

【0002】

近年、金属等の無機材料からなる多孔質構造を有する部材（以下、多孔体ともいう）は、自動車用電池の電極部材、フィルタ、触媒担体等、様々な用途に用いられている。金属からなる多孔体（以下、金属多孔体ともいう）の製造方法としては、芯材となる樹脂に骨材となる金属をめっきし、加熱により芯材を除去して気孔（空孔）を形成するめっき法、骨材となる金属と発泡剤とを混合し、過熱により発泡させて気孔を形成する発泡法、骨材となる金属粉末とスペーサ粉末を混合して焼結した後、スペーサ粉末を加熱により除去して気孔を形成するスペーサ法等が知られている（非特許文献１参照）。例えば、特許文献１には、樹脂発泡体、不織布、フェルト、織布等からなる樹脂製３次元網目状多孔体に金属めっきを施す方法が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１２−８２４８３号公報

【非特許文献】

【0004】

【非特許文献1】財団法人 機械システム振興協会（委託先 財団法人 素形材センター）、「ポーラス金属の利用技術の可能性に関する調査研究報告書」要旨、第５〜８頁、平成１８年３月、［平成２４年６月１６日検索］、インターネット＜ＵＲＬ：http://www.sokeizai.or.jp/japanese/17porous/porousyoushi.pdf＞

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかしながら、めっき法においては、樹脂によって形成された網目状の３次元構造体の隙間や、３次元構造体が除去された後のスペースが気孔となる。このため、一部の気孔の形状は線形状になってしまい、例えば径が０．３ｍｍ以下に制御されたセル状の微小な気孔を形成することが困難である。

【0006】

また、発泡法においては、やはり、径が例えば０．３ｍｍ以下の微小な気孔を形成することが困難であると共に、気孔径を制御することも困難である。

【0007】

一方、スペーサ法においては、スペーサ粉末の径を調節することにより、めっき法や発泡法よりも径が小さな（例えば数１０μｍ〜０．３ｍｍ程度）の気孔を形成することは可能である。しかしながら、スペーサ法の場合、金属多孔体における気孔率をあまり高くすることができず、高くても例えば７０％程度に留まってしまう。

【0008】

また、セラミックスのように、延性が金属ほど大きくない材料からなる多孔体を作製する場合、微小な気孔を形成したり、気孔径を制御することが困難である。

【0009】

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、気孔径及び気孔率を容易に制御することができ、且つ、従来よりも気孔径が小さく、気孔率が高い多孔体を形成することができる多孔体の製造方法、多孔体、及びこのような多孔体を備える構造体を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0010】

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る多孔体の製造方法は、所定の溶解液に溶解可能な材料からなる第１の層と、前記第１の層の外側の少なくとも一部を金属又は合金で被覆することにより形成され、前記第１の層よりも前記溶解液に対して難溶解である第２の層とを有する複合化粉末からなる皮膜を形成する皮膜形成工程と、前記皮膜を前記溶解液に浸して、前記皮膜から前記材料を除去することにより、前記皮膜に気孔を形成する気孔形成工程と、を含むことを特徴とする。

【0011】

また、本発明の多孔体の製造方法は、所定の温度で熱分解可能な材料からなる第１の層と、前記第１の層の外側の少なくとも一部を金属又は合金で被覆することにより形成され、前記温度において溶融しない第２の層とを有する複合化粉末からなる皮膜を形成する皮膜形成工程と、前記皮膜を前記温度に加熱して、前記皮膜から前記材料を除去することにより、前記皮膜に気孔を形成する気孔形成工程と、を含むことを特徴とする。

【0012】

上記多孔体の製造方法において、前記複合化粉末は、前記第１の層の材料からなる線材を前記第２の層の材料によって被覆した複合化線材を切断することにより形成されていることを特徴とする。

【0013】

上記多孔体の製造方法において、前記皮膜形成工程は、前記複合化粉末をガスと共に加速し、少なくとも前記複合化粉末の表面を固相状態に保ったままで基材の表面に吹き付けて堆積させることを特徴とする。

【0014】

上記多孔体の製造方法において、前記皮膜形成工程は、前記複合化粉末に、最外層をなす金属又は合金と同種の金属又は合金のみからなる粉末を混合して前記基材に吹き付けることを特徴とする。

【0015】

上記多孔体の製造方法において、前記皮膜形成工程は、前記複合化粉末を型に充填して圧力を印加することを特徴とする。

【0016】

上記多孔体の製造方法において、前記材料は、前記第２の層とは種類が異なる金属又は合金であることを特徴とする。

【0017】

上記多孔体の製造方法は、前記気孔形成工程の前に、前記皮膜を熱処理する工程をさらに含むことを特徴とする。

【0018】

上記多孔体の製造方法において、前記溶解液は酸性溶液であり、前記第２の層をなす金属又は合金のイオン化傾向は、前記材料のイオン化傾向よりも小さいことを特徴とする。

【0019】

上記多孔体の製造方法において、前記材料は、アルミニウム又はアルミニウム合金であり、前記第２の層をなす金属又は合金は、銅又は銅合金であることを特徴とする。

【0020】

上記多孔体の製造方法において、前記溶解液は酸性溶液であり、前記第２の層はバルブ金属からなり、前記材料は、前記第２の層の表面に形成される不動態膜よりも前記溶解液に対して易溶解であることを特徴とする。

【0021】

上記多孔体の製造方法において、前記材料は、銅又は銅合金であり、前記第２の層をなす金属又は合金は、アルミニウム、アルミニウム合金、ニッケル、ニッケル合金、チタン、チタン合金、クロム、及びクロム合金のいずれかであることを特徴とする。

【0022】

上記多孔体の製造方法において、前記材料は、水又は水溶液に溶解可能な塩化物であることを特徴とする。
上記多孔体の製造方法において、前記塩化物は、塩化ナトリウムであることを特徴とする。

【0023】

上記多孔体の製造方法において、前記材料は、有機溶剤に溶解可能な樹脂であることを特徴とする。
上記多孔体の製造方法において、前記材料は、アルカリ溶液に溶解可能な樹脂であることを特徴とする。

【0024】

上記多孔体の製造方法において、前記複合化粉末は、前記第２の層の外側に設けられた第３の層であって、前記第２の層をなす金属又は合金とは種類が異なる第２の金属又は合金からなり、前記第１の層よりも前記溶解液に対して難溶解である第３の層をさらに有することを特徴とする。

【0025】

上記多孔体の製造方法において、前記材料は樹脂であることを特徴とする。
上記多孔体の製造方法において、前記複合化粉末は、前記第２の層の外側に設けられた第３の層であって、前記金属又は合金とは種類が異なる第２の金属又は合金からなり、前記温度において溶融しない第３の層をさらに有することを特徴とする。

【0026】

上記多孔体の製造方法は、前記気孔形成工程の後、前記気孔が形成された前記皮膜にめっき層を形成する工程をさらに含むことを特徴とする。

【0027】

本発明に係る多孔体は、金属又は合金又は金属間化合物からなるセル壁を有し、該セル壁の間に気孔が形成された多孔体であって、前記気孔の平均気孔径が０．０１ｍｍ以上０．３ｍｍ以下、且つ、前記多孔体に対する前記気孔の体積の比率が３０％以上１００％未満であることを特徴とする。

【0028】

本発明に係る多孔体は、金属又は合金又は金属間化合物からなるセル壁を有し、該セル壁の間に気孔が形成された多孔体であって、前記気孔の平均気孔径が０．０１ｍｍ以上１ｍｍ以下、且つ、前記多孔体に対する前記気孔の体積の比率が８５％以上１００％未満であることを特徴とする。

【0029】

本発明に係る多孔体は、金属又は合金又は金属間化合物からなるセル壁を有し、該セル壁の間に気孔が形成された多孔体であって、前記気孔は、前記多孔体の厚み方向における径よりも、該厚み方向と直交する面における径が大きい扁平形状をなすことを特徴とする。

【0030】

上記多孔体において、前記気孔の前記厚み方向と直交する断面における平均気孔径が０．０１ｍｍ以上１ｍｍ以下であり、前記多孔体に対する前記気孔の体積の比率が３０％以上１００％未満であることを特徴とする。

【0031】

上記多孔体において、前記セル壁は、互いに異なる金属又は合金を複数層重ねた層構造を有することを特徴とする。

【0032】

上記多孔体は、前記セル壁に形成されためっき層をさらに有することを特徴とする。

【0033】

上記多孔体は、前記セル壁は金属又は合金からなり、前記セル壁の表面に形成された金属間化合物層をさらに有することを特徴とする。

【0034】

上記多孔体において、前記気孔は、所定の溶解液に溶解可能な材料からなる第１の層と、前記第１の層の外側の少なくとも一部を金属又は合金で被覆することにより形成され、前記第１の層よりも前記溶解液に対して難溶解である第２の層とを有する複合化粉末をガスと共に加速し、少なくとも前記複合化粉末の表面を固相状態に保ったままで基材の表面に吹き付けて堆積させることにより皮膜を形成し、該皮膜を前記溶解液に浸して、前記皮膜から前記材料を除去することにより形成されたことを特徴とする。

【0035】

上記多孔体において、前記セル壁は金属又は合金からなり、前記気孔は、所定の温度で熱分解可能な材料からなる第１の層と、前記第１の層の外側の少なくとも一部を金属又は合金で被覆することにより形成され、前記温度において溶融しない第２の層とを有する複合化粉末をガスと共に加速し、少なくとも前記複合化粉末の表面を固相状態に保ったままで基材の表面に吹き付けて堆積させることにより皮膜を形成し、該皮膜を前記温度に加熱して、前記皮膜から前記材料を除去することにより形成されたことを特徴とする。

【0036】

本発明に係る構造体は、金属又は合金により形成された基材と、前記基材上に形成された上記多孔体と、を備えることを特徴とする。

【発明の効果】

【0037】

本発明によれば、第１の層及び第２の層を有する複合化粉末からなる皮膜を形成し、該皮膜から第１の層をなす材料を除去することによって皮膜に気孔を形成するので、多孔体に形成される気孔の径及び気孔率を容易に制御することができると共に、従来よりも気孔径が小さく、気孔率が高い多孔体を形成することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0038】

【図1】図１は、本発明の実施の形態１に係る多孔体の製造方法を示すフローチャートである。

【図2】図２は、図１に示す多孔体の製造方法において用いられる複合化粉末を示す断面図である。

【図3】図３は、図１に示す皮膜形成工程において使用されるコールドスプレー装置の概要を示す模式図である。

【図4】図４は、図１に示す皮膜形成工程により形成された皮膜を模式的に示す断面図である。

【図5】図５は、本発明の実施の形態１に係る多孔体を備える構造体を模式的に示す断面図である。

【図6】図６は、本発明の実施の形態４において用いられる複合化粉末を示す断面図である。

【図7】図７は、本発明の実施の形態４に係る多孔体を備える構造体を模式的に示す断面図である。

【図8】図８は、本発明の実施の形態５に係る多孔体の製造方法を示すフローチャートである。

【図9】図９は、本発明の実施の形態６に係る多孔体の製造方法を示すフローチャートである。

【図10】図１０は、本発明の実施の形態６に係る多孔体の製造方法を説明する模式図である。

【図11】図１１は、本発明の実施の形態６に係る多孔体を備える構造体を模式的に示す断面図である。

【図12】図１２は、本発明の実施の形態７に係る多孔体を備える構造体を模式的に示す断面図である。

【図13】図１３は、本発明の実施の形態９に係る多孔体の製造方法において用いられる複合化粉末の作製方法を説明する模式図である。

【図14】図１４は、皮膜形成工程により形成された皮膜の断面を撮像した電子顕微鏡写真である。

【図15】図１５は、実施例に係る多孔体の断面を撮像した電子顕微鏡写真である。

【発明を実施するための形態】

【0039】

以下、本発明を実施するための形態を、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、以下の実施の形態により本発明が限定されるものではない。また、以下の説明において参照する各図は、本発明の内容を理解し得る程度に形状、大きさ、及び位置関係を概略的に示してあるに過ぎない。即ち、本発明は各図で例示された形状、大きさ、及び位置関係のみに限定されるものではない。

【0040】

（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１に係る多孔体の製造方法を示すフローチャートである。
まず、工程Ｓ１において、多孔体の原料となる複合化粉末を作製する。図２は、工程Ｓ１において用いられる複合化粉末を模式的に示す断面図である。図２に示すように、複合化粉末１０は、粒径が例えば５〜１００μｍ程度の粉末であり、内側の心材層１１と、心材層１１の周囲を覆う被覆層１２とを含む。心材層１１は金属又は合金、塩化物、樹脂等の材料によって形成され、被覆層１２は金属又は合金によって形成されている。なお、心材層１１を金属又は合金によって形成する場合、被覆層１２とは種類が異なる金属又は合金が用いられる。複合化粉末１０については後で詳述する。

【0041】

続く工程Ｓ２において、多孔体のベースとなる基材を作製する。基材の材料は、後述するコールドスプレー法による皮膜形成が可能な材料であれば特に限定されない。好ましくは、金属又は合金によって基材を形成すると良い。この場合、基材の材料は、被覆層１２をなす金属又は合金（及び、心材層１１が金属又は合金である場合には、心材層１１をなす金属又は合金）と同種であっても良いし、異なる種類であっても良い。また、基材のサイズや形状も、コールドスプレー法による皮膜形成が可能な面を有していれば、特に限定されない。

【0042】

続く工程Ｓ３において、複合化粉末１０を用いたコールドスプレー法により、基材上に皮膜形成を行う。コールドスプレー法とは、原料の粉末をガスと共に加速し、固相状態のままで基材の表面に吹き付けて堆積させることにより皮膜を形成する成膜方法であり、例えば、図３に示すコールドスプレー装置６０によって行われる。

【0043】

図３は、コールドスプレー装置６０の概要を示す模式図である。図３に示すように、コールドスプレー装置６０は、圧縮ガスを加熱するガス加熱器６１と、複合化粉末１０を収容し、スプレーガン６３に供給する粉末供給装置６２と、加熱された圧縮ガス及びそこに供給された複合化粉末１０を基材２１に向けて噴射するガスノズル６４と、ガス加熱器６１及び粉末供給装置６２に対する圧縮ガスの供給量をそれぞれ調節するバルブ６５及び６６とを備える。

【0044】

圧縮ガスとしては、ヘリウム、窒素、空気などが使用される。ガス加熱器６１に供給された圧縮ガスは、例えば５０℃以上であって、被覆層１２の融点よりも低い範囲の温度に加熱された後、スプレーガン６３に供給される。圧縮ガスの加熱温度は、好ましくは３００〜９００℃である。

【0045】

一方、粉末供給装置６２に供給された圧縮ガスは、粉末供給装置６２内の複合化粉末１０をスプレーガン６３に、該スプレーガン６３から所定の吐出量で吐出されるように供給する。

【0046】

加熱された圧縮ガスは、末広形状をなすガスノズル６４により超音速流（約３４０ｍ／ｓ以上）にされる。この際の圧縮ガスのガス圧力は、１〜５ＭＰａ程度とすることが好ましい。圧縮ガスの圧力をこの程度に調節することにより、基材２１とその上に形成される皮膜２２との間の密着強度の向上を図ることができるからである。これらのスプレー条件（圧縮ガスの温度及び圧力、複合化粉末１０の吐出量等）は、圧縮ガスに直接接触する最外層である被覆層１２の特性に応じて決定される。

【0047】

スプレーガン６３に供給された複合化粉末１０は、圧縮ガスの超音速流の中に投入されて加速され、少なくとも複合化粉末１０の表面を固相状態に保ったまま基材２１に高速で衝突して堆積し、皮膜２２を形成する。

【0048】

なお、複合化粉末１０を基材２１に、少なくとも複合化粉末１０の表面を固相状態に保ったまま衝突させて皮膜２２を形成できる装置であれば、図３に示すコールドスプレー装置６０に限定されるものではない。

【0049】

図４は、工程Ｓ３により基材２１上に皮膜２２を形成した構造体を模式的に示す断面図である。工程Ｓ３においては、心材層１１を被覆層１２で被覆した粉末を基材２１上に堆積させるので、皮膜２２は、被覆層１２をなす金属又は合金により形成されたセル壁２４の間（即ち、セル内）に心材層１１をなす材料２３が充填された構造を有する。なお、皮膜２２の形成時に複合化粉末１０を基材２１に衝突させた際の衝撃により複合化粉末１０が変形するため、材料２３で満たされた各セルは、皮膜２２の厚み方向（複合化粉末１０の堆積方向）における径よりも、該厚み方向と直交する面（基材２１の皮膜形成面）における径の方が大きい扁平形状となっている。

【0050】

続く工程Ｓ４において、皮膜２２を所定の溶解液に浸して心材層１１をなす材料２３を除去することにより、皮膜２２に気孔（空孔）を形成する。

【0051】

溶解液は、心材層１１をなす材料２３及び被覆層１２をなす金属又は合金の種類に応じて調製される。即ち、心材層１１を溶解させ、且つ、被覆層１２は溶解させ難い溶解液となるように、成分、濃度、温度等が決定される。具体例として、心材層１１がアルミニウム、被覆層１２が銅である場合には、溶解液として塩酸が用いられる。また、心材層１１が銅又は銅合金、被覆層１２がニッケル又はニッケル合金である場合には、溶解液として濃硝酸が用いられる。

【0052】

図５は、材料２３を除去した後の皮膜の構造を模式的に示す断面図であり、実施の形態１に係る多孔体を備える構造体を示す。皮膜２２から、セル壁２４を残して材料２３のみを除去することにより、材料２３で満たされていた各セルが気孔２５となる。それにより、セル構造を有する多孔体２６が作製される。なお、上述したように、材料２３で満たされた各セルは扁平形状をなしていたため、材料２３を除去した後の気孔２５も扁平形状となる。

【0053】

このように作製された多孔体２６は、基材２１上に固定された構造体１の状態で各種用途に適用しても良い。この際、基材２１を所望の形状又は厚さにカットしても良い。或いは、基材２１をカット又は溶解するなどして多孔体２６から除去し、多孔体２６を単独で使用しても良い。基材２１を溶解させる場合には、基材２１を心材層１１と同じ材料（金属又は合金）で作製し、工程Ｓ４において、基材２１を心材層１１と共に溶解させても良い。なお、基材２１を所望の形状又は厚さにカットする場合には、工程Ｓ４において材料２３を除去する前にカットしても良い。

【0054】

次に、図２に示す複合化粉末１０について詳しく説明する。
複合化粉末１０は、金属又は合金、塩化物、樹脂等の材料によって形成された粉末の周囲を、金属又は合金で被覆することにより作製される。なお、被覆法としては、めっき法やＣＶＤ法等、公知の種々の手法を用いることができる。この際、加熱による金属間化合物の形成を抑制するため、金属又は合金の温度がなるべく上昇しない被覆方法（例えばめっき法）を用いることが好ましい。

【0055】

心材層１１の材料としては、例えば、マグネシウム、マグネシウム合金、アルミニウム、アルミニウム合金、銅、銅合金、亜鉛、亜鉛合金、ニッケル、ニッケル合金、鉄、鉄合金、チタン、チタン合金、錫、錫合金等の金属又は合金、塩化ナトリウム等の塩化物、ウレタン等の樹脂が用いられる。

【0056】

被覆層１２の材料としては、例えば、アルミニウム、アルミニウム合金、銅、銅合金、亜鉛、亜鉛合金、ニッケル、ニッケル合金、鉄、鉄合金、チタン、チタン合金、クロム、クロム合金、ニオブ、ニオブ合金、モリブデン、モリブデン合金、銀、銀合金、錫、錫合金、タンタル、タンタル合金、タングステン、又は、タングステン合金が用いられる。なお、心材層１１を金属又は合金によって形成する場合、被覆層１２としては、心材層１１とは種類が異なる金属又は合金を使用する。

【0057】

心材層１１をなす材料及び被覆層１２をなす金属又は合金の組み合わせは、工程Ｓ４において用いられる溶解液を考慮して決定される。例えば、心材層１１を金属又は合金によって形成する場合、溶解液として酸性溶液を用い、被覆層１２をなす金属又は合金の方が心材層１１をなす金属又は合金よりもイオン化傾向が小さくなるように、各材料を選択すると良い。具体的には、心材層１１としてアルミニウム又はアルミニウム合金、被覆層１２として銅又は銅合金、溶解液として塩酸の組み合わせが挙げられる。

【0058】

或いは、溶解液として酸化性の強酸溶液を用い、被覆層１２として表面に不動態膜を形成する所謂バルブ金属を用い、心材層１１として、上記強酸溶液に対して溶解し易い金属又は合金を用いても良い。具体的には、心材層１１として銅又は銅合金、被覆層１２としてアルミニウム、アルミニウム合金、ニッケル、ニッケル合金、チタン、チタン合金、クロム、及びクロム合金のいずれか、溶解液として濃硝酸の組み合わせが挙げられる。

【0059】

また、心材層１１を、水又は水溶液に溶解可能な塩化物によって形成しても良い。この場合、被覆層１２をなす金属又は合金の種類は特に限定されない。具体的には、心材層１１として例えば塩化ナトリウムを用いる場合、溶解液として水を用いれば良い。

【0060】

また、心材層１１を、有機溶剤に溶解可能な樹脂によって形成しても良い。この場合も、被覆層１２をなす金属又は合金の種類は特に限定されない。有機溶剤としては、アセトン、エタノール、トルエン等、任意のものを用いることができる。具体的な組み合わせとしては、心材層１１として例えばポリエチレン系樹脂を用いる場合、溶解液としてアセトンを用いれば良い。

【0061】

また、心材層１１を、アルカリ溶液に溶解可能な樹脂によって形成しても良い。この場合、アルカリ溶液の成分、濃度、温度等は、心材層１１を溶解させ、且つ、被覆層１２は溶解させ難い溶液となるように決定される。具体的な組み合わせとしては、心材層１１がポリエチレン系樹脂、被覆層１２がニッケルである場合には、溶解液として９０℃程度に加熱した水酸化ナトリウム水溶液が用いられる。

【0062】

複合化粉末１０全体のサイズは、上述したコールドスプレー法に適用可能なサイズ（例えば１０〜３００μｍ程度）であれば特に限定されない。また、心材層１１の径Ｄ及び被覆層１２の厚さｄは、多孔体２６において実現したい気孔２５の径（気孔径）、セル壁２４の太さ（壁の厚さ）、多孔体２６に対する気孔２５の体積の比率（気孔率）等に応じて決定される。即ち、気孔径を制御したい場合には、心材層１１の径Ｄを調節すれば良い。また、セル壁２４の太さを制御したい場合には、被覆層１２の厚さｄを調節すれば良い。さらに、気孔率を制御したい場合には、心材層１１の径Ｄと被覆層１２の厚さｄとの比率を調節すれば良い。具体例として、心材層１１を平均粒径が約３０μｍのアルミニウム粉末とし、被覆層１２を厚さ約０．５μｍの銅めっき層とすることにより、約９５％の気孔率を実現することができる。

【0063】

以上説明したように、実施の形態１によれば、複合化粉末１０を用いてコールドスプレー法により形成した皮膜２２から心材層１１をなす材料２３を除去するという簡単な工程で、基材２１上に多孔体２６を作製することができる。

【0064】

また、本実施の形態１によれば、複合化粉末１０における心材層１１の径Ｄ、被覆層１２の厚さｄ、及びこれらの比率を調節することにより、多孔体２６における気孔径、セル壁２４の太さ、及び、気孔率を容易に制御することができる。なお、本実施の形態１において、気孔径とは、多孔体２６の厚み方向と直交する断面１ｍｍ²当たりで計数した気孔２５の個数をｋとした場合に、１／（√ｋ）で与えられる平均気孔径のことをいう。

【0065】

具体的には、実施の形態１によれば、気孔径を約０．０１ｍｍ以上約１ｍｍ以下の範囲で制御することができる。従って、従来は実現が困難であった、例えば０．３ｍｍ以下、０．０２ｍｍ以下、さらには、０．０１ｍｍ以下の微小な気孔を形成することも可能である。例えば、気孔径が好ましくは０．０１ｍｍ以上０．１ｍｍ以下である小気孔径の多孔体２６を、例えば触媒や放熱部材等に適用する場合、大きな比表面積を確保することができるので、触媒や放熱部材等の性能を向上させることが可能となる。

【0066】

また、実施の形態１によれば、気孔率を約３０％以上１００％未満の範囲で制御することができる。従って、従来は実現が困難であった７５％以上、或いは８５％以上という高い気孔率を実現することも可能である。例えば、気孔率が好ましくは７５％以上である高気孔率の多孔体２６を例えばフィルタ等に適用する場合、流体の圧力損失を低く抑えることが可能となる。

【0067】

さらには、実施の形態１によれば、気孔径及び気孔率を、上述した範囲で同時に制御することができる。例えば、気孔径を０．０１ｍｍ以上０．３ｍｍ以下の微小な径としつつ、気孔率を３０％以上１００％未満の所望の範囲に制御することができる。或いは、気孔率を８５％以上１００％未満の高気孔率にしつつ、気孔径を０．０１ｍｍ以上１ｍｍ以下の所望の径に制御することができる。従って、例えば、気孔径が０．０１ｍｍ以上０．３ｍｍ以下、且つ気孔率が８５％以上という、気孔径が微小で高気孔率の多孔体を作製することも可能である。

【0068】

また、多孔体２６は、金属又は合金からなるセル壁２４の内側（セル内）に気孔２５が形成されたセル構造を有している。このようなセル構造においては、気孔率に対するセル壁２４の表面積の比率が、網目状といった他の多孔構造よりも高くなる。従って、このような多孔体２６を例えば触媒の担体として用いることにより、触媒作用の効率を向上させることが可能となる。

【0069】

また、多孔体２６において、セル壁２４はコールドスプレー法により形成されているため、それ自体が非常に緻密であると共に、基材２１に強く密着している。従って、セル壁２４において良好な電気伝導率及び熱伝導率が得られると共に、セル壁２４と基材２１との間においても良好な電気伝導率及び熱伝導率を確保することが可能となる。従って、このような多孔体２６、又は多孔体２６を備える構造体１を電池等における電極部材として用いることにより、電池等の効率を向上させることが可能となる。また、構造体１をヒートシンクとして用いることにより、ヒートシンクに設けられる回路基板の熱交換効率を向上させることが可能となる。

【0070】

また、上述したように、多孔体２６におけるセル壁２４は非常に緻密であると共に、基材２１と強く密着しているので、従来の多孔体よりも高い耐久性を得ることができる。従って、このような多孔体２６、又は多孔体２６を備える構造体１を各種モジュールに適用した場合、当該モジュールを従来よりも長寿命化させることが可能となる。

【0071】

また、実施の形態１によれば、コールドスプレー法による皮膜形成が可能な基材であれば、基材の形状やサイズによらず、所望の基材上に多孔体を製造することができる。従って、多孔体を用いたモジュール等の設計の自由度を広げることが可能となる。

【0072】

（実施の形態２）
次に、本発明の実施の形態２について説明する。
本実施の形態２においては、コールドスプレー法により皮膜形成を行う際に（図１の工程Ｓ３参照）、被覆層１２（図２参照）をなす金属又は合金のみからなる粉末（以下、単層の粉末という）を複合化粉末１０に混合した混合粉末を用いることを特徴とする。例えば、心材層１１がアルミニウム、被覆層１２が銅からなる複合化粉末１０を用いる場合、該複合化粉末１０に銅粉末を混合する。

【0073】

このように、単層の粉末を複合化粉末１０に混合することにより、皮膜２２（図４参照）における材料２３とセル壁２４との比率を変化させることができる。これより、皮膜２２から材料２３を除去した後の多孔体２６（図５参照）におけるセル壁２４の太さや気孔率を、さらに容易に制御することが可能となる。

【0074】

（実施の形態３）
次に、本発明の実施の形態３について説明する。
本実施の形態３においては、心材層１１（図２参照）をなす材料を除去する際に（図１の工程Ｓ４参照）、皮膜を溶解液に浸す代わりに、皮膜を加熱することを特徴とする。

【0075】

本実施の形態３において、複合化粉末１０の心材層１１は、所定の温度で熱分解可能な材料によって形成され、被覆層１２は、該温度で溶融しない金属又は合金によって形成される。具体的には、心材層１１として約５００℃で熱分解するポリエチレンを用い、被覆層１２として該５００℃では溶融しない銅を用いる。

【0076】

工程Ｓ３において、上記複合化粉末１０を用いて基材２１上に皮膜２２を形成した後（図４参照）、工程Ｓ４において、例えば電気炉により皮膜２２を約５００℃に加熱し、材料２３を熱分解して除去する。それにより、セル構造を有する多孔体２６（図５参照）を得ることができる。

【0077】

（変形例）
次に、本発明の実施の形態３の変形例について説明する。
複合化粉末１０の心材層１１として、例えば、蒸気による加水分解可能な樹脂材料を用いても良い。このような樹脂材料の具体例として、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）が挙げられる。また、被覆層１２としては、当該樹脂材料に対する加水分解処理における反応性が高くない金属又は合金を用いることができる。

【0078】

この場合、ＰＥＴを心材層１１とする複合化粉末１０により基材２１上に皮膜２２を形成した後、１５０℃以上に加熱された水蒸気で満たされたチャンバ内に基材２１及び皮膜２２を載置し、皮膜２２を水蒸気に曝露する。それにより皮膜２２中のＰＥＴからなる材料２３が加水分解されて除去される。なお、加水分解により皮膜２２中に残ったＰＥＴの重合前の原料物質は、皮膜２２を洗浄することにより除去すれば良い。

【0079】

（実施の形態４）
次に、本発明の実施の形態４について説明する。
実施の形態４においては、図１に示す多孔体の製造方法において、多層からなる複合化粉末を用いることを特徴とする。

【0080】

図６は、本実施の形態４において用いられる複合化粉末３０の構造を示す断面図である。図６に示す複合化粉末３０は、心材層３１と、その周囲に形成された第１被覆層３２及び第２被覆層３３とを有する。心材層３１は、図２に示す心材層１１と同様、所定の溶解液に溶解可能な金属又は合金、塩化物、樹脂等の材料からなる。一方、第１被覆層３２及び第２被覆層３３は、上記溶解液に対して心材層３１よりも溶解し難く、且つ、互いに異なる種類の金属又は合金からなる。これらの第１被覆層３２及び第２被覆層３３は、心材層３１に対してめっき法等による被覆を順次施すことにより形成される。

【0081】

実施の形態４においては、このような複合化粉末３０を用いてコールドスプレー法により基材上に皮膜を形成し（工程Ｓ３）、該皮膜を上記溶解液に浸して心材層３１をなす材料を除去することにより気孔を形成する（工程Ｓ４）。各工程Ｓ３、Ｓ４の詳細については、実施の形態１と同様である。

【0082】

図７は、工程Ｓ４により作製された多孔体４２を含む構造体２を示す断面図である。基材４１上に形成された皮膜から心材層３１をなす材料を除去することにより、図７に示すように、セル壁４３の間に気孔４４が形成された多孔体４２が作製される。このセル壁４３は、第１被覆層３２をなす金属又は合金４５及び第２被覆層３３をなす金属又は合金４６からなる層構造を有している。

【0083】

このような多孔体４２において、例えば、第２被覆層３３（金属又は合金４６）を銅などの導電性の高い金属又は合金で形成し、第１被覆層３２（金属又は合金４５）を白金などの触媒用の金属で形成することにより、触媒を担持させた多孔体を容易に作製することができる。なお、この場合、複合化粉末３０の心材層３１は、例えば、銅及び白金よりもイオン化傾向が大きいアルミニウムで形成すれば良い。

【0084】

以上説明したように、実施の形態４によれば、複合化粉末３０の層数を増やすことにより、層構造を有するセル壁からなる多孔体を容易に作製することが可能となる。なお、複合化粉末における被覆層を３層以上にすることにより、セル壁をさらに多層化することも可能である。

【0085】

（変形例）
上記実施の形態４においても、実施の形態３と同様に、心材層３１を熱分解可能な材料（例えばポリエチレン等の樹脂）によって形成しても良い。この場合、工程Ｓ４においては、皮膜を加熱して心材層３１をなす材料を熱分解により除去すれば良い。或いは、実施の形態３の変形例と同様に、心材層３１を加水分解可能な材料（例えばＰＥＴ）によって形成しても良い。

【0086】

（実施の形態５）
次に、本発明の実施の形態５について説明する。
図８は、実施の形態５に係る多孔体の製造方法を示すフローチャートである。なお、図８に示す工程Ｓ１〜Ｓ４は、実施の形態１において説明したものと同様である。

【0087】

工程Ｓ４に続く工程Ｓ５において、基材２１上に残ったセル壁２４（図５参照）にめっき処理を施すことによりめっき層を形成して、セル壁２４をコーティングする。めっき層をなす金属又は合金は特に限定されず、多孔体の用途に応じて選択すれば良い。例えば、銅によって形成されたセル壁２４に対してパラジウムめっきを施すことにより、ニッケル水素電池の負極材料として使用することができる。

【0088】

このように、気孔２５が形成された多孔体２６にめっき処理を施すことによっても、図７に示す多孔体４２と同様に、セル壁を多層化（複数層化）することができる。
なお、本実施の形態５における工程Ｓ５を、実施の形態２〜４に適用しても良い。

【0089】

（実施の形態６）
次に、本発明の実施の形態６について説明する。
図９は、実施の形態６に係る多孔体の製造方法を示すフローチャートである。また、図１０は、実施の形態６に係る多孔体の製造方法を説明する模式図である。なお、図９に示す工程Ｓ１〜Ｓ３は、実施の形態１において説明したものと同様である。ただし、複合化粉末１０としては、心材層１１及び被覆層１２が、種類が互いに異なる金属又は合金により形成されたものを用いる。より詳細には、例えばアルミニウムと銅や、アルミニウムとニッケルのように、互いに接触する界面に金属間化合物が形成可能な金属又は合金の組み合わせで、心材層１１及び被覆層１２からなる複合化粉末１０を用意する。

【0090】

工程Ｓ３に続く工程Ｓ６において、基材２１上に形成された皮膜２２（図４参照）に熱処理を施す。それにより、図１０に示すように、心材層１１をなす材料（合金又は金属）２３と被覆層１２をなす金属又は合金により形成されたセル壁２４との界面に、金属間化合物層５１が形成される。例えば、心材層１１をアルミニウム、被覆層１２をニッケルめっきで形成した場合、５００〜６００℃で加熱することにより、材料２３とセル壁２４との界面に金属間化合物が形成される。

【0091】

続く工程Ｓ７において、金属間化合物層５１が形成された皮膜２２を所定の溶解液に浸し、未反応部分の材料２３を除去することにより、皮膜２２に気孔を形成する。なお、未反応部分の材料２３を溶解させる溶解液の具体例については、実施の形態１の工程Ｓ４で説明したものと同様である。

【0092】

図１１は、それによって形成された多孔体を備える構造体３を示す断面図である。材料２３を除去することにより、セル壁２４の表層（気孔５２との接触面）が金属間化合物層５１で覆われた多孔体５３が形成される。

【0093】

金属間化合物層５１の厚さは、工程Ｓ６における熱処理の時間及び温度によって制御することができる。例えば図１１には、セル壁２４の表層のみを材料２３と反応させて金属間化合物層５１を形成した場合を示したが、工程Ｓ６における熱処理を十分に行うことにより、セル壁２４全体を反応させても良い。この場合、金属間化合物のみからなるセル壁２４（多孔体）を基材２１上に形成することができる。

【0094】

例えば、アルミニウムの心材層１１とニッケルめっきで形成した被覆層１２とからなる複合化粉末１０を用いる場合、アルミニウムとニッケルとの反応により形成された金属間化合物の層は、セラミックスのように、耐食性及び耐熱性に優れた層となる。このような金属間化合物は一般に、金属と比較して脆いので、通常は多孔質体とすることが困難である。しかしながら、実施の形態６によれば、耐食性及び耐熱性に優れた金属間化合物からなり、且つ、気孔径が微小な多孔質体を、比較的容易に作製することが可能となる。

【0095】

本実施の形態６に係る多孔体の製造方法は、実施の形態２、４、５と組み合わせても良い。実施の形態６に係る多孔体の製造方法を例えば実施の形態２と組み合わせる場合、複合化粉末１０に混合する単層の粉末の量を調節して皮膜２２におけるセル壁２４の太さを制御すると共に、工程Ｓ６における熱処理の条件（時間及び温度）を制御することにより、金属間化合物層５１の厚さをより簡単に調節できるようになる。

【0096】

また、本実施の形態６に係る多孔体の製造方法を実施の形態４と組み合わせる場合、複合化粉末３０（図６参照）の各層をなす金属又は合金を適宜選択することにより、工程Ｓ３で形成された皮膜に対し、所望の界面（心材層３１をなす金属又は合金と第１被覆層３２をなす金属又は合金との界面、或いは、第１被覆層３２をなす金属又は合金と第２被覆層３３をなす金属又は合金との界面）に金属間化合物層を形成することができる。後者の場合には、材料として、心材層３１が樹脂材料で形成された複合化粉末３０を用いることができる。

【0097】

また、本実施の形態６に係る多孔体の製造方法を実施の形態５と組み合わせる場合、金属間化合物層５１の表面がめっきによりさらに覆われた多孔体を得ることができる。

【0098】

（実施の形態７）
次に、本発明の実施の形態７について説明する。
図１２は、実施の形態７に係る多孔体を備える構造体を模式的に示す断面図である。図１２に示すように、構造体４は、基材２１と、該基材２１の両面に形成された多孔体２６とを備える。

【0099】

各多孔体２６は、実施の形態１と同様に、複合化粉末１０（図２参照）を用いたコールドスプレー法により、基材２１の両面に皮膜２２を順次形成した後、各皮膜２２を溶解液に順次浸して、心材層１１をなす材料を除去することにより作製されたものである。

【0100】

このような構造体４は、例えば、基材２１を巻回可能な薄板により形成し、基材２１の両面に多孔体２６を形成した後で、シート状の絶縁部材と共に巻回することにより、電極部材として使用することができる。

【0101】

（実施の形態８）
次に、本発明の実施の形態８について説明する。
上記実施の形態１〜７においては、コールドスプレー法により基材２１、４１上に皮膜２２を形成した（図１の工程Ｓ３参照）。しかしながら、複合化粉末１０、３０からなる緻密な皮膜を形成することができれば、コールドスプレー法以外の手法を用いても良い。例えば、複合化粉末１０、３０を金型に充填し、圧力を印加して押し固める金型プレスや、複合化粉末１０、３０を成形モールドに充填して圧力を印加する冷間等方圧加圧法等の高圧粉末成形技術により、複合化粉末１０、３０を所望の形状に成形することができる。この際、複合化粉末１０、３０からなる皮膜を基材２１、４１上に形成しても良いし、複合化粉末１０、３０からなる皮膜を単独の成形体として作製しても良い。

【0102】

このような複合化粉末１０、３０からなる皮膜を、実施の形態１と同様に、心材層１１、３１及び被覆層１２、３２、３３に応じて選択される溶解液に浸して心材層１１を除去することにより、多孔体を作製することができる。或いは、実施の形態３と同様に、心材層１１、３１を熱分解によって除去しても良い。

【0103】

本実施の形態８によれば、複合化粉末１０、３０における心材層１１、３１の径Ｄ、被覆層１２、３２、３３の厚さｄ、及びこれらの比率を調節することにより、多孔体における気孔径、セル壁の太さ、及び、気孔率を容易に制御することができる。

【0104】

具体的には、気孔径を約０．０１ｍｍ以上約１ｍｍ以下の範囲で制御することができる。従って、従来は実現が困難であった、例えば０．３ｍｍ以下、０．０２ｍｍ以下、さらには、０．０１ｍｍ以下の微小な気孔を形成することも可能である。なお、本実施の形態８において、気孔径とは、多孔体の任意の断面１ｍｍ²当たりで計数した気孔の個数をｋとした場合に、１／（√ｋ）で与えられる平均気孔径のことをいう。

【0105】

また、実施の形態８によれば、気孔率を約３０％以上１００％未満の範囲で制御することができる。従って、従来は実現が困難であった７５％以上、或いは８５％以上という高い気孔率を実現することも可能である。

【0106】

さらには、実施の形態８によれば、気孔径及び気孔率を、上述した範囲で同時に制御することができる。例えば、気孔径を０．０１ｍｍ以上０．３ｍｍ以下の微小な径としつつ、気孔率を３０％以上１００％未満の所望の範囲に制御することができる。或いは、気孔率を８５％以上１００％未満の高気孔率にしつつ、気孔径を０．０１ｍｍ以上１ｍｍ以下の所望の径に制御することができる。従って、例えば、気孔径が０．０１ｍｍ以上０．３ｍｍ以下、且つ気孔率が８５％以上という、気孔径が微小で高気孔率の多孔体を作製することも可能である。

【0107】

また、複合化粉末１０、３０からなる皮膜を高圧粉末成形技術により作製する場合には、複合化粉末１０、３０に対して方向によらず概ね等しい圧力が作用するので、複合化粉末１０、３０が特定の方向に揃って変形することはない。従って、厚み方向における断面と、厚み方向と直交する断面とにおいて、平均気孔径が概ね等しい多孔体を得ることができる。

【0108】

（変形例）
上記実施の形態８においても、実施の形態５と同様に、心材層を除去することによって気孔が形成された多孔体に対し、さらにめっき処理を施すことにより、セル壁を多層化（複数層化）しても良い。

【0109】

（実施の形態９）
次に、本発明の実施の形態９について説明する。
上記実施の形態１〜８においては、基材２１上に皮膜２２（図４参照）を形成する際に、心材層１１、３１の周囲を被覆層１２、又は、第１被覆層３２及び第２被覆層３３で被覆した複合化粉末１０、３０を用いた（図２、図６参照）。しかしながら、必ずしも心材層１１、３１の周囲全体が被覆層１２等で覆われている必要はなく、被覆層１２等の一部から心材層１１、３１が露出していても良い。或いは、複合化粉末１０、３０の代わりに、円柱状の心材層の外周面のみを被覆層の材料で覆った複合化粉末を用いても良い。以下、そのような複合化粉末の作製方法を説明する。

【0110】

図１３は、実施の形態９における複合化粉末の作製方法を説明する模式図である。まず、マグネシウム、マグネシウム合金、アルミニウム、アルミニウム合金、銅、銅合金、亜鉛、亜鉛合金、ニッケル、ニッケル合金、鉄、鉄合金、チタン、チタン合金、錫、錫合金等の金属又は合金、塩化ナトリウム等の塩化物、ウレタン等の樹脂からなる線材を作製する。なお、これらの材料は、実施の形態１における心材層１１の材料と共通である。線材の作製方法は特に限定されず、伸線加工や引き抜き加工等、公知の種々の方法を用いることができる。

【0111】

続いて、図１３（ａ）に示すように、上記材料からなる線材７１の外周面を、アルミニウム、アルミニウム合金、銅、銅合金、亜鉛、亜鉛合金、ニッケル、ニッケル合金、鉄、鉄合金、チタン、チタン合金、クロム、クロム合金、ニオブ、ニオブ合金、モリブデン、モリブデン合金、銀、銀合金、錫、錫合金、タンタル、タンタル合金、タングステン、又は、タングステン合金等からなる被覆層７２によって被覆する。なお、これらの材料は、実施の形態１における被覆層１２の材料と共通である。線材７１を金属又は合金によって形成する場合、被覆層７２としては、線材７１と種類が異なる金属又は合金を使用する。また、被覆層７２の形成方法は特に限定されず、めっき法やＣＶＤ法等、公知の種々の方法を用いることができる。

【0112】

続いて、図１３（ｂ）に示すように、線材７１を被覆層７２で被覆した複合化線材７０を所望の長さに切断する。それにより、円柱状をなす心材層７４の外周面が被覆層７５で覆われ、心材層７４の端面が露出した複合化粉末７３が得られる。

【0113】

ここで、線材７１（心材層７４）をなす材料及び被覆層７２（被覆層７５）をなす金属又は合金の組み合わせは、実施の形態１又は３と同様に、心材層の除去工程（図１及び図８の工程Ｓ４、又は図９の工程Ｓ７参照）において用いられる溶解液の種類や熱分解温度等に応じて決定される。或いは、実施の形態６と同様に、界面に金属間化合物が形成可能な金属又は合金の組み合わせを選択しても良い。

【0114】

また、線材７１（心材層７４）の周囲に形成される被覆層は、被覆層７２（被覆層７５）の１層に限定されない。即ち、実施の形態４と同様に、被覆層７２とは種類が異なる金属又は合金からなる１層以上の被覆層を、被覆層７２の外周面にさらに形成しても良い。

【0115】

線材７１の径ｄ１及び被覆層７２の厚さｄ２は、完成した多孔体（例えば、図５に示す多孔体２６）において実現したい気孔のサイズ、セル壁の厚さ、気孔率等に応じて決定される。例えば、気孔のサイズを制御する場合には、線材７１の径ｄ１や複合化粉末７３の長さＬを調節すれば良い。また、セル壁の厚さを制御する場合には、被覆層７２の厚さｄ２を調節すれば良い。さらに、気孔率を制御する場合には、線材７１の径ｄ１と被覆層７２の厚さｄ２との比率、又は、複合化粉末７３の径Ｄ₂と長さＬとの比率を調節すれば良い。

【0116】

複合化粉末７３の径Ｄ₂及び長さＬは、コールドスプレー法や高圧粉末成形技術に適用可能なサイズ（例えば１０〜３００μｍ程度）の範囲内で適宜決定される。例えば、上記気孔率を複合化粉末７３の径Ｄと長さＬとの比率により制御する場合、長さＬを長くするほど気孔率を低くすることができ、長さＬを短くするほど気孔率を高くすることができる。ただし、長さＬを短くし過ぎると、複合化粉末７３の表面積に対する被覆層７５の表面積の割合が低下し、コールドスプレー法や高圧粉末成形技術により皮膜２２を形成する際に、他の複合化粉末７３との間で被覆層７２同士が結合し難くなるおそれがある。そのため、皮膜２２において複合化粉末７３の被覆層７２同士を確実に結合させ、多孔体２６を安定的に作製するためには、複合化粉末７３の径Ｄ₂と長さＬとの比Ｄ₂／Ｌの範囲を、０．５≦Ｄ₂／Ｌ≦２程度とすることが好ましい。例えば径Ｄ₂を約３０μｍとした場合、長さＬを１５〜６０μｍ程度にすると良い。

【0117】

以上説明したように、本実施の形態９によれば、線材７１に被覆層７２を形成した複合化線材７０を切断して粉末状にするので、予め粉末状にされた心材層１１に被覆層１２を形成する場合と比べ、複合化粉末７３を非常に簡単に、短時間且つ安価に作製することができる。例えば、本実施の形態９によれば、アルミニウムからなる被覆層７５を有する複合化粉末７３を容易に作製することができる。従って、複合化粉末７３及びこれを用いて作製した多孔体の製造の手間やコストを低減することが可能となる。

【0118】

また、本実施の形態９によれば、複合化粉末７３のサイズ（径Ｄ及び長さＬ）や、心材層７４の径ｄ１及び被覆層７５の厚さｄ２を容易且つ精度良く調節することができる。従って、多孔体における気孔のサイズ、セル壁の厚さ、及び気孔率を容易且つ精度良く制御することが可能となる。

【0119】

また、本実施の形態９によれば、線材７１に対して被覆可能な材料であれば被覆層７２として用いることができるので、複合化粉末７３における心材層７４と被覆層７５との材料の組み合わせの幅を広げることができる。従って、心材層の除去工程において適用する方法の選択の幅を広げることができる。

【0120】

例えば、樹脂からなる線材７１にアルミニウムからなる被覆層７２を形成した複合化線材７０により複合化粉末７３を作製した場合、心材層の除去工程において心材層７４の樹脂を有機溶剤により溶解し、或いは、熱分解することにより、アルミニウムからなる多孔体を短時間に作製することができる。

【0121】

また、本実施の形態９によれば、心材層７４の外側に複数の被覆層を設ける場合においても、各被覆層の材料の選択の幅を広げることができると共に、各層の層厚や層数を容易に制御することができる。

【0122】

以上実施の形態１〜９において説明した多孔体は、各実施の形態において説明した適用例の他、以下に例示する種々の用途に使用することができる。
例えば、ヒートシンクの表面を上記実施の形態１〜５又は８、９に係る多孔体で形成することにより、熱交換性能を向上させることができる。

【0123】

また、上記実施の形態１〜６又は８、９に係る多孔体を備える構造体を各種機器の筐体や壁部材に用いることにより、吸音又は防音性能を向上させることができる。
また、上記実施の形態１〜５又は８、９に係る多孔体を触媒フィルタに適用することにより、熱伝導率や耐衝撃性を向上させることができる。

【実施例】

【0124】

以下、本発明の実施例を説明する。本実施例においては、上記実施の形態１に係る多孔体の製造方法により、基材上に多孔体を作製する実験を行った。

【0125】

複合化粉末としては、平均粒径が約３０μｍのアルミニウム粉末に銅メッキを施した粉末を用意した。複合化粉末全体の平均粒径は、約３２μｍであった。

【0126】

このような複合化粉末を用い、スプレー条件を、不活性ガス（窒素）の温度を約５００℃、ガス圧力を５ＭＰａに設定して、コールドスプレー法により、純アルミニウム（Ａ１０５０）からなる基材上に皮膜を形成した。

【0127】

図１４は、基材上に形成された皮膜の断面を撮影したＳＥＭ（走査型電子顕微鏡）写真である。図１４に示すように、皮膜の内部には、セル構造をなす銅（Ｃｕ）と、セル構造の間（セル内）に充填されたアルミニウム（Ａｌ）とが観察される。

【0128】

その後、皮膜を以下の条件で溶解液に浸すことにより、アルミニウムを除去した。
液の種類：塩酸
濃度：５０％
温度：３０℃
浸している時間：５分

【0129】

図１５は、アルミニウムが除去された後の皮膜の断面を撮影したＳＥＭ写真である。図１５に示すように、アルミニウムが除去された後の領域は気孔となり、銅からなるセル壁のみが基材上に残った。このようにして作製された多孔体において、厚さ方向（皮膜の堆積方向）における気孔の径（平均値）は約１０μｍであり、厚さ方向と直交する面における気孔の径（平均値）は約３０μｍであり、扁平形状の気孔が形成されていることが確認された。

【符号の説明】

【0130】

１、２、３、４ 構造体
１０、３０、７３ 複合化粉末
１１、３１、７４ 心材層
１２、７２、７５ 被覆層
２１、４１ 基材
２２ 皮膜
２３ 材料
２４、４３ セル壁
２５、４４、５２ 気孔
２６、４２、５３ 多孔体
３２ 第１被覆層
３３ 第２被覆層
４５、４６ 金属又は合金
５１ 金属間化合物層
６０ コールドスプレー装置
６１ ガス加熱器
６２ 粉末供給装置
６３ スプレーガン
６４ ガスノズル
６５、６６ バルブ
７０ 複合化線材
７１ 線材

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】