[发明专利]压缩强度优异的钛或钛合金海绵状烧结体

说明书

技术领域

本发明涉及一种压缩强度优异的钛或钛合金海绵状烧结体，该压缩强度优异的钛或钛合金海绵状烧结体作为用于制作要求耐腐蚀性的过滤器、水电解用电极、空气清洁机用过滤器、燃料电池用电极、生体材料的原料。

背景技术

通常，已知有如下方法：将钛或钛合金粉末与有机粘合剂混合而制备混合物，成形所得混合物而制备成形体，通过加热所得的成形体，从而除去有机粘合剂成分制备脱脂体(以下，将通过加热该成形体而除去有机粘合剂成分制备脱脂体的工序称为脱脂工序)，将经过该脱脂工序的脱脂体再在高温下加热而制造通常的多孔钛或钛合金烧结体。

已知由于在上述脱脂工序中无法进行完全脱脂，因此在将成形体脱脂而获得的脱脂体中残存微量的有机粘合剂，如果在高温下加热该残存微量有机粘合剂的脱脂体以制备钛或钛合金烧结体，则在加热时，碳氢化合物的碳与钛会部分反应而生成碳化物，具有在钛或钛合金烧结体的基体中分散了平均粒径：1μm以上的钛类碳化物的组织，且在上述钛或钛合金烧结体中具有含有碳：0.2～1.0质量％的成分组成(参见专利文献1)。该钛或钛合金烧结体通常是多孔的，但其气孔率极小为1％以下，该气孔率极小的钛或钛合金烧结体可以用作各种机械部件，但无法用作各种过滤器、燃料电池用电极、生体材料等需要高气孔率的部件的原料。

因此，各种过滤器、燃料电池用电极、生体材料等需要高气孔率的部件的原材通常气孔率需要在50％以上，作为用于制造具有该高气孔率海绵状烧结体的一个例子，是在金属粉末中添加混合有机粘合剂、发泡剂和根据需要的界面活性剂等，制备发泡浆，将所得发泡浆成形而制备成形体，通过加热干燥所得成形体使其发泡，从而制备具有气孔率为60％以上的高气孔率的生坯，将所得具有高气孔率的生坯进一步在高温下加热而获得具有高气孔率的海绵状金属烧结体。已知该海绵状金属烧结体具有在表面开口与内部空孔连续的空孔(以下称为连续空孔)，具有气孔率：50～98容量％(参见专利文献2)。

专利文献1：特开2001—49304号公报

专利文献2：特开2004—43976号公报

对于具有气孔率：50～98容量％的海绵状钛或钛合金烧结体，认为可以通过与上述专利文献2中记载的方法相同的方法，在通常市场销售的钛粉末或钛合金粉末中添加混合有机粘合剂和发泡剂制备浆料，将所得浆料成形而制备成形体，通过加热干燥该成形体而制备具有气孔率为60％以上高气孔率的生坯，通过在高温下进一步加热具有该高气孔率的生坯，从而制备具有高气孔率的海绵状钛或钛合金烧结体。然而，通过迄今为止已知的方法制备的具有气孔率：50～98容量％的海绵状钛或钛合金烧结体，其压缩强度低，尤其是如燃料电池的电极那样在纵向上串联重叠使用的情况下，无法耐受其重压，往往产生破损。

发明内容

因此，本发明人们为了制备压缩强度更优异的气孔率为50％以上的钛合金烧结体进行了研究，并得出如下结果：

作为原料粉末使用氢化钛粉末或将氢化钛粉末脱氢而获得的纯钛粉末，在该氢化钛粉末或纯钛粉末中添加混合水溶性树脂粘合剂、有机溶剂、增塑剂、根据需要的界面活性剂而制备浆料，将所得的浆料成形而制备成形体，加热干燥所得成的形体以制备海绵状生体，在氧化锆或氧化铟板上载置该海绵状生坯，在真空气氛中加热，由此而除去有机粘合剂成分制备具有气孔率为60％以上的高气孔率的脱脂体，进一步在高温下加热该脱脂体，进行烧结，从而得到钛合金烧结体，该钛合金烧结体为具有在表面开口与内部空孔连续的连续空孔的三维网络结构，具有气孔率：50～98％，其成分组成以质量％计，含有碳：0.1～0.6％，残余部分由钛和不可避免的杂质构成，且作为上述不可避免的杂质含有的氧含量为0.6％以下，该钛合金烧结体压缩强度特别优异。

该发明是基于该研究结果而形成的，具有如下特征：

(1)该压缩强度优异的钛或钛合金海绵状烧结体是具有在表面开口与内部空孔连续的连续空孔的三维网络结构，具有气孔率为50～98％的钛或钛合金海绵状烧结体，该钛或钛合金海绵状烧结体以质量％计，含有碳：0.1～0.6％，残余部分由钛和不可避免的杂质构成，且作为上述不可避免的杂质含有的氧含量限制为0.6％以下。

此外，由于具有在上述钛或钛合金烧结体的三维网络结构的骨架部分中的基地中均匀分散有平均粒径：20μm以下的钛碳化物的组织，能够提高钛或钛合金烧结体的压缩强度，因此进一步优选为：