[发明专利]用于制造铝结构体的方法和铝结构体

说明书

技术领域

本发明涉及用于通过镀铝而在树脂表面上形成铝结构体的方法，更具体而言，本发明涉及这样的铝结构体、以及用于制造该铝结构体的方法，其中该铝结构体适宜用作诸如多种过滤器和电池电极之类的应用中的多孔金属体。

背景技术

具有三维网状结构的多孔金属体已被用于多种应用中，如各种过滤器、催化剂承载体和电池电极。例如，由镍制成的Celmet（由住友电气工业株式会社制造，注册商标）已被用作电池（例如，镍氢电池和镍镉电池）的电极材料。Celmet是一种多孔金属体，其具有连通的孔并且特征性地具有较其他多孔体（如金属非织造布）更高的孔隙率（大于或等于90%）。Celmet可以通过这样的方式制得：在具有连通的孔的多孔树脂（例如，聚氨酯泡沫）的骨架表面上形成镍层，通过热处理分解该树脂发泡成形体，然后将镍还原。可以通过向树脂发泡成形体的骨架表面涂布碳粉末以进行导电处理，然后通过电沉积的方式进行镍沉积，从而形成镍层。

铝具有优异的特性，如导电性能、耐蚀性能且重量轻。关于铝在电池中的应用，例如，已将涂布有活性材料（如氧化锂钴）的铝箔用作锂离子电池的正极。为了增加正极容量，可以将铝制体加工为具有巨大表面积的多孔体，并用活性材料填充铝制体的内部。这样便使得所述活性材料即使在具有较大厚度的电极中也可使用，并且改善了每单位面积的活性材料利用率。

作为用于制造多孔铝的方法，专利文献1描述了这样一种方法：通过弧离子镀法，使具有内部连通空间和三维网络的塑性基体进行铝气相沉积工序，从而形成厚度为2μm至20μm的金属铝层。专利文献2描述了这样一种方法，该方法包括：在具有三维网状结构的树脂发泡成形体的骨架上形成由金属（如铜）制成的膜，其中该金属能够在小于或等于铝熔点的温度下形成共晶合金；将铝膏涂布于所述膜，然后在非氧化性气氛中于大于或等于550℃且小于或等于750℃的温度下进行热处理，以蒸发有机成分（树脂泡沫）并烧结所述铝粉末，以此形成多孔金属体。

由于铝对氧具有高化学亲和力、且电势比氢低，因此在镀铝时难以在含有水溶液的镀浴中进行电沉积。已有人对在含有非水溶液的镀浴中、尤其是在含有有机溶剂的镀浴中进行铝电沉积进行了研究。例如，作为用铝镀覆金属表面的技术，专利文献3公开了一种铝电沉积方法，其特征在于：在镀浴中使用了低熔点组合物，并且在将镀浴中的水含量维持为小于或等于2重量%的同时将铝沉积在阴极上，其中上述低熔点组合物为卤化鎓和卤化铝的共混物熔体。

引用列表

专利文献

PTL 1：日本专利No.3413662

PTL 2：日本未审查专利申请公开No.8-170126

PTL 3：日本专利No.3202072

发明内容

技术问题

根据专利文献1中描述的方法，可以制造厚度为2μm至20μm的多孔铝。然而，难以通过气相方法形成较大的面积，并且取决于基体的厚度或孔隙率，也难以形成内部均匀的层。此外还存在如下其他问题：铝层的形成速率低，并且因设备昂贵从而导致制造成本高。另外，厚膜的形成可能引起膜内开裂或铝塌落。根据专利文献2中描述的方法，令人遗憾的是，所形成的层是铝的共晶合金层，而非高纯度铝层。虽然铝电沉积方法是已知的，但是仅可能对金属表面进行镀覆，尚无在树脂表面上进行电沉积的已知方法，尤其在具有三维网状结构的多孔树脂成形体表面上进行电沉积的已知方法。这可能是受多孔树脂在镀浴中发生溶解以及其他问题的影响。

因此，本发明的目的是提供用于形成高纯度铝结构体的方法、以及制造具有大面积的多孔铝的方法，其中所述形成高纯度铝结构体的方法包括在树脂成形体的表面上，尤其是甚至在具有三维网状结构的多孔树脂成形体的表面上进行镀铝以形成均匀的厚膜。

解决问题的方案

为了解决上述问题，本发明人已经找到了用于对由聚氨酯、密胺等制成的树脂成形体的表面进行铝电沉积的方法。本发明提供了一种用于制造铝结构体的方法，该方法包括：在树脂成形体表面上形成由铝制成的导电层的导电处理；以及将铝在熔融盐浴中镀覆于所述树脂成形体的镀覆工序，其中所述树脂成形体已经进行了导电处理（本申请的第一发明）。如上文所述，虽然人们已经在金属表面上进行了镀铝，但未曾考虑过对树脂成形体表面的电沉积。本发明的特征在于，发现通过使树脂成形体表面具有导电性（导电处理），使得可在熔融盐浴中进行镀铝。另外，通过形成铝制导电层而进行的导电处理能够制得基本不含除铝之外的其它金属的铝结构体。