JP2001261440A - 耐酸化性炭化ハフニュウム焼結体及び耐酸化性炭化ハフニュウムーＬａＢ６焼結体とこれらの製造方法およびこれを用いたプラズマ発生用電極 - Google Patents
耐酸化性炭化ハフニュウム焼結体及び耐酸化性炭化ハフニュウムーＬａＢ６焼結体とこれらの製造方法およびこれを用いたプラズマ発生用電極Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 相対密度が高い緻密な耐酸化性炭化ハフニュ
ウム焼結体及び炭化ハフニュウムーＬａＢ6焼結体、こ
れを用いた耐摩耗性のプラズマ切断用電極提供する。 【解決手段】炭化ハフニュウム粉末あるいは炭化ハフニ
ュウムーＬａＢ6混合粉末１をパルス通電加熱焼結法に
より一軸方向に加圧しながら焼結し、炭化ハフニュウム
焼結体あるいは炭化ハフニュウムーＬａＢ6焼結体を得
る。得られた焼結体の相対密度は、焼結温度が高いほど
また加圧力が高いほど高いものが得られ、９８％を越え
る相対密度のものが容易に得られる。これをプラズマ切
断用電極として用いることにより電極の耐摩耗性が改善
され長寿命化できる。
ウム焼結体及び炭化ハフニュウムーＬａＢ6焼結体、こ
れを用いた耐摩耗性のプラズマ切断用電極提供する。 【解決手段】炭化ハフニュウム粉末あるいは炭化ハフニ
ュウムーＬａＢ6混合粉末１をパルス通電加熱焼結法に
より一軸方向に加圧しながら焼結し、炭化ハフニュウム
焼結体あるいは炭化ハフニュウムーＬａＢ6焼結体を得
る。得られた焼結体の相対密度は、焼結温度が高いほど
また加圧力が高いほど高いものが得られ、９８％を越え
る相対密度のものが容易に得られる。これをプラズマ切
断用電極として用いることにより電極の耐摩耗性が改善
され長寿命化できる。
Description
【０００１】
【発明が属する技術分野】本発明は、耐酸化性で緻密性
に優れ、かつ均質な組織を有する炭化ハフニュウム焼結
体および炭化ハフニュウムにＬａＢ6を混合した炭化ハ
フニュウムーＬａＢ6焼結体とそれらの製造方法、かか
る炭化ハフニュウム焼結体及び炭化ハフニュウムーＬａ
Ｂ6焼結体を用いたプラズマ切断用電極等のプラズマ発
生用電極に関する。
に優れ、かつ均質な組織を有する炭化ハフニュウム焼結
体および炭化ハフニュウムにＬａＢ6を混合した炭化ハ
フニュウムーＬａＢ6焼結体とそれらの製造方法、かか
る炭化ハフニュウム焼結体及び炭化ハフニュウムーＬａ
Ｂ6焼結体を用いたプラズマ切断用電極等のプラズマ発
生用電極に関する。
【０００２】
【従来の技術】炭化ハフニュウムは高温において耐酸化
性がよく高融点であるため、炭化ハフニュウムを活用し
た焼結材料はアークプラズマ用切断電極への適用が望ま
れている。しかしながら、炭化ハフニュウムの融点は３
８８７℃と非常に高く、炭化ハフニュウム単体で緻密な
焼結体を得ることは困難であった。
性がよく高融点であるため、炭化ハフニュウムを活用し
た焼結材料はアークプラズマ用切断電極への適用が望ま
れている。しかしながら、炭化ハフニュウムの融点は３
８８７℃と非常に高く、炭化ハフニュウム単体で緻密な
焼結体を得ることは困難であった。
【０００３】このため、プラズマ発生用電極として用い
る場合、炭化ハフニュウムに焼結助剤を添加して焼結を
促進させ炭化ハフニュウムの焼結体を得ている。しかし
ながら、このような焼結体は、焼結助剤と炭化ハフニュ
ウムの共融点が炭化ハフニュウム単独の融点よりも低く
なるため、プラズマ電極用途では損耗が大きく、炭化ハ
フニュウム本来の性能を発揮するには至っていない。
る場合、炭化ハフニュウムに焼結助剤を添加して焼結を
促進させ炭化ハフニュウムの焼結体を得ている。しかし
ながら、このような焼結体は、焼結助剤と炭化ハフニュ
ウムの共融点が炭化ハフニュウム単独の融点よりも低く
なるため、プラズマ電極用途では損耗が大きく、炭化ハ
フニュウム本来の性能を発揮するには至っていない。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】従って、本発明の目的
は、炭化ハフニュウムの本来の特性である高温での耐酸
化性を十分に活用しつつ、プラズマ発生用電極として使
用して、従来の金属ハフニュウム製プラズマ切断用電極
よりも消耗が少なく、しかも長時間にわたって安定的に
使用できる緻密な炭化ハフニュウム焼結体及び炭化ハフ
ニュウムーＬａＢ 6焼結体、およびかかる優れた特性の
炭化ハフニュウム焼結体及び炭化ハフニュウムーＬａＢ
６焼結体が容易にかつ大量に生産できる炭化ハフニュウ
ム焼結体及び炭化ハフニュウムーＬａＢ6焼結体製造方
法を提供することにある。
は、炭化ハフニュウムの本来の特性である高温での耐酸
化性を十分に活用しつつ、プラズマ発生用電極として使
用して、従来の金属ハフニュウム製プラズマ切断用電極
よりも消耗が少なく、しかも長時間にわたって安定的に
使用できる緻密な炭化ハフニュウム焼結体及び炭化ハフ
ニュウムーＬａＢ 6焼結体、およびかかる優れた特性の
炭化ハフニュウム焼結体及び炭化ハフニュウムーＬａＢ
６焼結体が容易にかつ大量に生産できる炭化ハフニュウ
ム焼結体及び炭化ハフニュウムーＬａＢ6焼結体製造方
法を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記目的達成のために、
本発明は、相対密度が高い緻密な形態を有する炭化ハフ
ニュウム（ＨｆＣ）焼結体及び炭化ハフニュウム（Ｈｆ
Ｃ）ー六ホウ化ランタン（ＬａＢ６）焼結体およびそれ
らの製造方法とそれらを用いたプラズマ発生電極を提供
するものである。相対密度が高く緻密な炭化ハフニュウ
ム焼結体は、炭化ハフニュウム粉末を真空中もしくは不
活性雰囲気中でパルス通電加熱加圧焼成して得ることが
できる。相対密度が高く緻密な炭化ハフニュウムーＬａ
Ｂ6焼結体は、炭化ハフニュウムーＬａＢ6混合粉末を真
空中もしくは不活性雰囲気中でパルス通電加熱加圧焼成
して得ることができる。パルス通電加熱加圧焼結法によ
り、９８％を越える相対密度の高耐酸化性炭化ハフニュ
ウム焼結体及び炭化ハフニュウムーＬａＢ６焼結体が実
現できる。
本発明は、相対密度が高い緻密な形態を有する炭化ハフ
ニュウム（ＨｆＣ）焼結体及び炭化ハフニュウム（Ｈｆ
Ｃ）ー六ホウ化ランタン（ＬａＢ６）焼結体およびそれ
らの製造方法とそれらを用いたプラズマ発生電極を提供
するものである。相対密度が高く緻密な炭化ハフニュウ
ム焼結体は、炭化ハフニュウム粉末を真空中もしくは不
活性雰囲気中でパルス通電加熱加圧焼成して得ることが
できる。相対密度が高く緻密な炭化ハフニュウムーＬａ
Ｂ6焼結体は、炭化ハフニュウムーＬａＢ6混合粉末を真
空中もしくは不活性雰囲気中でパルス通電加熱加圧焼成
して得ることができる。パルス通電加熱加圧焼結法によ
り、９８％を越える相対密度の高耐酸化性炭化ハフニュ
ウム焼結体及び炭化ハフニュウムーＬａＢ６焼結体が実
現できる。
【０００６】上記炭化ハフニュウムーＬａＢ６焼結体
は、六ホウ化ランタンＬａＢ6が０．０１〜１０．０重
量％で残部が炭化ハフニュウムＨｆＣからなる混合物粉
末を真空中もしくは不活性雰囲気中でパルス通電加熱加
圧焼成して得ることができる。かかる組成の炭化ハフニ
ュウムとＬａＢ6の混合粉末を用いることにより、炭化
ハフニュウム粉末のみを用いるのに比し、低い焼結温度
で相対密度の高い緻密な炭化ハフニュウム焼結体が得ら
れる。なお、１０重量％以上であると融点が低下して好
ましくなく、また、０．０１重量％以下では焼結温度を
低くできる効果が得られない。本発明により得られた炭
化ハフニュウム焼結体及び炭化ハフニュウムーＬａＢ 6
焼結体は、相対密度が高く耐酸化性に優れ、例えばプラ
ズマ切断用等のプラズマ発生用電極として用いれば消耗
の少ない長寿命のプラズマ発生用電極を得ることができ
る。
は、六ホウ化ランタンＬａＢ6が０．０１〜１０．０重
量％で残部が炭化ハフニュウムＨｆＣからなる混合物粉
末を真空中もしくは不活性雰囲気中でパルス通電加熱加
圧焼成して得ることができる。かかる組成の炭化ハフニ
ュウムとＬａＢ6の混合粉末を用いることにより、炭化
ハフニュウム粉末のみを用いるのに比し、低い焼結温度
で相対密度の高い緻密な炭化ハフニュウム焼結体が得ら
れる。なお、１０重量％以上であると融点が低下して好
ましくなく、また、０．０１重量％以下では焼結温度を
低くできる効果が得られない。本発明により得られた炭
化ハフニュウム焼結体及び炭化ハフニュウムーＬａＢ 6
焼結体は、相対密度が高く耐酸化性に優れ、例えばプラ
ズマ切断用等のプラズマ発生用電極として用いれば消耗
の少ない長寿命のプラズマ発生用電極を得ることができ
る。
【０００７】ここで本明細書でいう「相対密度％」と
は、次式のように物体の嵩比重を真比重に対する百分率
で表したものである。 相対密度％＝（嵩比重／真比重）ｘ１００ なお、嵩比重＝重量／外形容積 真比重＝重量／真容
積 である。
は、次式のように物体の嵩比重を真比重に対する百分率
で表したものである。 相対密度％＝（嵩比重／真比重）ｘ１００ なお、嵩比重＝重量／外形容積 真比重＝重量／真容
積 である。
【発明の実施の形態】以下に、好ましい実施の形態をあ
げて、本発明を詳細に説明する。本発明により９８％を
越す相対密度を有する緻密な耐酸化性の炭化ハフニュウ
ム焼結体及び炭化ハフニュウムーＬａＢ6焼結体が容易
に得られる。このような炭化ハフニュウム焼結体及び炭
化ハフニュウムーＬａＢ6焼結体は、本発明者らによっ
て、真空中もしくは不活性雰囲気中でパルス通電加熱加
圧焼成してはじめて得られたものである。
げて、本発明を詳細に説明する。本発明により９８％を
越す相対密度を有する緻密な耐酸化性の炭化ハフニュウ
ム焼結体及び炭化ハフニュウムーＬａＢ6焼結体が容易
に得られる。このような炭化ハフニュウム焼結体及び炭
化ハフニュウムーＬａＢ6焼結体は、本発明者らによっ
て、真空中もしくは不活性雰囲気中でパルス通電加熱加
圧焼成してはじめて得られたものである。
【０００８】このような緻密な焼結体が得られるのは、
炭化ハフニュウム粉末や炭化ハフニュウムとＬａＢ6と
の混合粉末からなる原料粉体を一軸方向に加圧した状態
でパルス通電することにより、粉体粒子同士が接触する
粒子間において局所加熱が生じ、これによって瞬時に粒
子間の溶着がなされることによるものであると考えられ
る。なお、焼結雰囲気を真空或いは不活性ガスとするの
は、グラファイト等で成るダイやパンチ等の焼結装置部
材の酸化を防止するためである。不活性雰囲気とした場
合は、焼結後の放冷時間の短縮が期待される。不活性ガ
スとしては、例えば窒素ガス、アルゴンガスなどが用い
られる。
炭化ハフニュウム粉末や炭化ハフニュウムとＬａＢ6と
の混合粉末からなる原料粉体を一軸方向に加圧した状態
でパルス通電することにより、粉体粒子同士が接触する
粒子間において局所加熱が生じ、これによって瞬時に粒
子間の溶着がなされることによるものであると考えられ
る。なお、焼結雰囲気を真空或いは不活性ガスとするの
は、グラファイト等で成るダイやパンチ等の焼結装置部
材の酸化を防止するためである。不活性雰囲気とした場
合は、焼結後の放冷時間の短縮が期待される。不活性ガ
スとしては、例えば窒素ガス、アルゴンガスなどが用い
られる。
【０００９】図１に、パルス通電加熱加圧焼結装置の概
略図を示し、以下、より具体的に説明する。図１におい
て、グラファイト等の材料からなる円筒状の導電性焼成
型（ダイ）２に、試料となる炭化ハフニュウム原料粉末
１を充填する。導電性焼成型（ダイ）２に充填された炭
化ハフニュウム原料粉体１にダイ２の上下に配置された
グラファイトなどから成る導電性のパンチ３および４に
よって上下方向に一軸加圧しながら、パルス電流を炭化
ハフニュウム原料粉体１および導電性ダイ２に導電性の
パンチ３，４を介して流す。このようにパルス通電を行
うことで、粉体間に発生する局所加熱による発熱作用
と、ダイ２及び上下のパンチ３と４から伝わるジュール
熱で炭化ハフニュウム原料粉体の焼成がなされる。
略図を示し、以下、より具体的に説明する。図１におい
て、グラファイト等の材料からなる円筒状の導電性焼成
型（ダイ）２に、試料となる炭化ハフニュウム原料粉末
１を充填する。導電性焼成型（ダイ）２に充填された炭
化ハフニュウム原料粉体１にダイ２の上下に配置された
グラファイトなどから成る導電性のパンチ３および４に
よって上下方向に一軸加圧しながら、パルス電流を炭化
ハフニュウム原料粉体１および導電性ダイ２に導電性の
パンチ３，４を介して流す。このようにパルス通電を行
うことで、粉体間に発生する局所加熱による発熱作用
と、ダイ２及び上下のパンチ３と４から伝わるジュール
熱で炭化ハフニュウム原料粉体の焼成がなされる。
【００１０】本発明において、相対密度の高い炭化ハフ
ニュウム焼結体及び炭化ハフニュウムーＬａＢ6焼結体
を得るためには、炭化ハフニュウムの原料粉末それ自体
の純度が高いものを用いた方がよい。望ましくは、９７
％以上の純度の炭化ハフニュウム粉体を用いるのが好ま
しい。このような純度の市販されている炭化ハフニュウ
ム粉末は、通常１〜３ミクロンの範囲に調整されてお
り、本発明においては、これをそのまま使用することが
できる。より均質な炭化ハフニュウム焼結体を得るため
には、粒度がより低いところでよりシャープな粒度分布
を有する均一な炭化ハフニュウム粉末を用いることが好
ましい。
ニュウム焼結体及び炭化ハフニュウムーＬａＢ6焼結体
を得るためには、炭化ハフニュウムの原料粉末それ自体
の純度が高いものを用いた方がよい。望ましくは、９７
％以上の純度の炭化ハフニュウム粉体を用いるのが好ま
しい。このような純度の市販されている炭化ハフニュウ
ム粉末は、通常１〜３ミクロンの範囲に調整されてお
り、本発明においては、これをそのまま使用することが
できる。より均質な炭化ハフニュウム焼結体を得るため
には、粒度がより低いところでよりシャープな粒度分布
を有する均一な炭化ハフニュウム粉末を用いることが好
ましい。
【００１１】また、ＬａＢ6粉末としては平均粒子径１
〜１５ミクロンにあるものを使用することが、相対密度
の高い焼結体を得る上で好適である。またその純度も高
純度のものが望ましい。例えば、９７％以上が好適であ
る。本発明者らの検討によれば、炭化ハフニュウム粉末
のみから成る場合、相対密度を８０％以上とするために
は、焼成温度を１８００〜２０００℃の範囲とすること
が必要であるが、焼結に用いる装置の耐熱性の観点から
１９００℃以上とすることは、装置に対する負担が大と
なる点を考慮する必要がある。また、加圧力は４０〜７
０ＭＰａの範囲が相対密度を８０％以上とする点で必要
である。加圧力を４０ＭＰａ以下とすることは相対密度
が低下して好ましくなく、７０ＭＰａ以上にすると焼結
に用いるダイの割れなど装置に対する負担が大きくな
る。
〜１５ミクロンにあるものを使用することが、相対密度
の高い焼結体を得る上で好適である。またその純度も高
純度のものが望ましい。例えば、９７％以上が好適であ
る。本発明者らの検討によれば、炭化ハフニュウム粉末
のみから成る場合、相対密度を８０％以上とするために
は、焼成温度を１８００〜２０００℃の範囲とすること
が必要であるが、焼結に用いる装置の耐熱性の観点から
１９００℃以上とすることは、装置に対する負担が大と
なる点を考慮する必要がある。また、加圧力は４０〜７
０ＭＰａの範囲が相対密度を８０％以上とする点で必要
である。加圧力を４０ＭＰａ以下とすることは相対密度
が低下して好ましくなく、７０ＭＰａ以上にすると焼結
に用いるダイの割れなど装置に対する負担が大きくな
る。
【００１２】図２は、炭化ハフニュウム粉末のみから成
る場合、一軸方向の加圧力を４０ＭＰａとしたときの焼
成温度と相対密度の関係を示すものであり、焼成温度を
高めるに従い相対密度が上昇しており、これらの関係を
調整することにより高相対密度の焼結体が得られる。図
３は、同じく炭化ハフニュウム粉末の場合において、焼
成温度を１９００℃あるいは２０００℃としたときの、
一軸方向の加圧力（４０〜７０Ｍｐａ）と相対密度％と
の関係を示すものであり、加圧力を増したときに相対密
度％が上昇しており、特に焼成温度が低いときにその上
昇傾向が著しい傾向を示している。
る場合、一軸方向の加圧力を４０ＭＰａとしたときの焼
成温度と相対密度の関係を示すものであり、焼成温度を
高めるに従い相対密度が上昇しており、これらの関係を
調整することにより高相対密度の焼結体が得られる。図
３は、同じく炭化ハフニュウム粉末の場合において、焼
成温度を１９００℃あるいは２０００℃としたときの、
一軸方向の加圧力（４０〜７０Ｍｐａ）と相対密度％と
の関係を示すものであり、加圧力を増したときに相対密
度％が上昇しており、特に焼成温度が低いときにその上
昇傾向が著しい傾向を示している。
【００１３】以上の結果から、本発明においては、２０
００℃の焼成温度で、７０ＭＰａの加圧力で焼成するこ
とにより９８％を越す（９８．１４％）高い相対密度の
炭化ハフニュウム焼結体が得ることができる。図４は、
原料粉末が２重量％のＬａＢ6粉末と残部が炭化ハフニ
ュウム粉末からなる混合粉末を用いる場合において、加
圧力を７０Ｍｐａとしたときの、焼成温度と相対密度の
関係を示すものであり、ＬａＢ6を添加することによ
り、１６００℃の比較的低温で９８．０％の高い相対密
度が得られており、また、１７００℃以上で９８．８％
程度の炭化ハフニュウム粉末のみから成る炭化ハフニュ
ウム焼結体では得られない高い相対密度の炭化ハフニュ
ウムーＬａＢ6焼結体を得ることができる。加圧力は７
０ＭＰａという高加圧力である必要はなく、それ以下で
も適切な焼成温度を用いることで相対密度９８％以上の
ものを得ることができる。
００℃の焼成温度で、７０ＭＰａの加圧力で焼成するこ
とにより９８％を越す（９８．１４％）高い相対密度の
炭化ハフニュウム焼結体が得ることができる。図４は、
原料粉末が２重量％のＬａＢ6粉末と残部が炭化ハフニ
ュウム粉末からなる混合粉末を用いる場合において、加
圧力を７０Ｍｐａとしたときの、焼成温度と相対密度の
関係を示すものであり、ＬａＢ6を添加することによ
り、１６００℃の比較的低温で９８．０％の高い相対密
度が得られており、また、１７００℃以上で９８．８％
程度の炭化ハフニュウム粉末のみから成る炭化ハフニュ
ウム焼結体では得られない高い相対密度の炭化ハフニュ
ウムーＬａＢ6焼結体を得ることができる。加圧力は７
０ＭＰａという高加圧力である必要はなく、それ以下で
も適切な焼成温度を用いることで相対密度９８％以上の
ものを得ることができる。
【００１４】以上のような特徴を有する本発明の製造方
法で製造された炭化ハフニュウム焼結体を電子顕微鏡
（ＳＥＭ）で観察した結果、図５に示すように粒子間が
溶融状態で結合し、かつ、局所的な粒成長を起こすこと
なく、粒子径の揃った均質な組織が形成されることが確
認できた。
法で製造された炭化ハフニュウム焼結体を電子顕微鏡
（ＳＥＭ）で観察した結果、図５に示すように粒子間が
溶融状態で結合し、かつ、局所的な粒成長を起こすこと
なく、粒子径の揃った均質な組織が形成されることが確
認できた。
【００１５】本発明において、市販のパルス通電加熱加
圧焼結装置が使用でき、パルス通電加熱加圧焼結法を利
用した本発明の炭化ハフニュウム焼結体の製造方法によ
れば、パルス通電により、粒子間の溶着を促す焼結法で
あるので、直径６０ｍｍの大口径のものが容易に得られ
る。このような大口径の焼結体であれば、例えば直径
１．６ｍｍのプラズマ切断用電極に使用する際には、１
つの焼結体から１２５本以上の電極を切り出すことがで
きる。切り出し加工に当たっては、例えば、ワイヤカッ
ター等の自動加工機を使用することができるため、本発
明の炭化ハフニュウム焼結体を工業的に利用できる。
圧焼結装置が使用でき、パルス通電加熱加圧焼結法を利
用した本発明の炭化ハフニュウム焼結体の製造方法によ
れば、パルス通電により、粒子間の溶着を促す焼結法で
あるので、直径６０ｍｍの大口径のものが容易に得られ
る。このような大口径の焼結体であれば、例えば直径
１．６ｍｍのプラズマ切断用電極に使用する際には、１
つの焼結体から１２５本以上の電極を切り出すことがで
きる。切り出し加工に当たっては、例えば、ワイヤカッ
ター等の自動加工機を使用することができるため、本発
明の炭化ハフニュウム焼結体を工業的に利用できる。
【００１６】さらに、かかる製造方法では、粉末の成型
と焼成が同時に行われしかも５分程度で焼結が行われる
ため、工業的に十分に利用できる。したがって、本発明
の炭化ハフニュウム焼結体を工業規模で生産することが
可能となる。本発明の炭化ハフニュウム焼結体及び炭化
ハフニュウムーＬａＢ6焼結体は、相対密度を高くする
ことができることからプラズマ発生用電極として、とり
わけプラズマ切断用電極として使用するのに好適であ
る。
と焼成が同時に行われしかも５分程度で焼結が行われる
ため、工業的に十分に利用できる。したがって、本発明
の炭化ハフニュウム焼結体を工業規模で生産することが
可能となる。本発明の炭化ハフニュウム焼結体及び炭化
ハフニュウムーＬａＢ6焼結体は、相対密度を高くする
ことができることからプラズマ発生用電極として、とり
わけプラズマ切断用電極として使用するのに好適であ
る。
【００１７】図６は、プラズマ切断用電極として用いた
場合の、プラズマ処理の累積処理時間と電極の消耗量と
の関係を示すもので、相対密度が９８％程度と高い本発
明による炭化ハフニュウム焼結体から成るプラズマ切断
用電極の場合は、金属ハフニュウムから成る従来のプラ
ズマ切断用電極よりも消耗量が格段に少なく、長時間の
使用に耐えることができ、長寿命化が達成できる。図７
に示すように、プラズマ切断用電極２０は、直径１．６
ｍｍで厚さ６ｍｍの小片状（チップ状）からなり、銅等
から成る電極本体２１の先端部に埋め込まれた形態で使
用される。図７において、２２は被加工物、２３はノズ
ル、２４はトーチ本体である。
場合の、プラズマ処理の累積処理時間と電極の消耗量と
の関係を示すもので、相対密度が９８％程度と高い本発
明による炭化ハフニュウム焼結体から成るプラズマ切断
用電極の場合は、金属ハフニュウムから成る従来のプラ
ズマ切断用電極よりも消耗量が格段に少なく、長時間の
使用に耐えることができ、長寿命化が達成できる。図７
に示すように、プラズマ切断用電極２０は、直径１．６
ｍｍで厚さ６ｍｍの小片状（チップ状）からなり、銅等
から成る電極本体２１の先端部に埋め込まれた形態で使
用される。図７において、２２は被加工物、２３はノズ
ル、２４はトーチ本体である。
【００１８】次に、本発明の炭化ハフニュウム焼結体及
び炭化ハフニュウムーＬａＢ6焼結体の製造についてそ
の実施例を説明する。 ＜実施例＞原料の炭化ハフニュウム粉末としては、純度
９７％以上で平均粒径１．０４ミクロンの市販品（日本
新金属（株）製）を用いた。本実施例においては、パル
ス通電加熱加圧焼結装置として、放電プラズマ焼結機
（（株）イズミテック製 ＤＲ．ＳＩＮＴＥＲ ＳＰＳ
−７．４０ＭＫ−Ｖ）を用いた。その装置概略図は図１
に示すものと同じであるのでその重複部分についての説
明は省略する。
び炭化ハフニュウムーＬａＢ6焼結体の製造についてそ
の実施例を説明する。 ＜実施例＞原料の炭化ハフニュウム粉末としては、純度
９７％以上で平均粒径１．０４ミクロンの市販品（日本
新金属（株）製）を用いた。本実施例においては、パル
ス通電加熱加圧焼結装置として、放電プラズマ焼結機
（（株）イズミテック製 ＤＲ．ＳＩＮＴＥＲ ＳＰＳ
−７．４０ＭＫ−Ｖ）を用いた。その装置概略図は図１
に示すものと同じであるのでその重複部分についての説
明は省略する。
【００１９】炭化ハフニュウム粉体１の充填部は、図１
に示したように上下パンチ３および４とダイ２によって
構成されるが、パンチの形状は上下ともに直径６０ｍｍ
で高さ４０ｍｍであり、ダイの形状は、外径１００ｍ
ｍ、内径６０．８ｍｍで高さ７０ｍｍのものを用いた。
これらの材質はいずれもグラファイトである。上下パン
チ３および４には、油圧で上下方向に動く上下電極本体
５及び６が当接して設けられ、電極本体５及び６は油圧
で上下動可能なように真空水冷チャンバー７に取り付け
られている。
に示したように上下パンチ３および４とダイ２によって
構成されるが、パンチの形状は上下ともに直径６０ｍｍ
で高さ４０ｍｍであり、ダイの形状は、外径１００ｍ
ｍ、内径６０．８ｍｍで高さ７０ｍｍのものを用いた。
これらの材質はいずれもグラファイトである。上下パン
チ３および４には、油圧で上下方向に動く上下電極本体
５及び６が当接して設けられ、電極本体５及び６は油圧
で上下動可能なように真空水冷チャンバー７に取り付け
られている。
【００２０】まず、ダイ２に下パンチ３を差し込んだ
後、ダイ２内部に上記の原料粉末を均一に充填し、上パ
ンチ４を差し込む。この際、本実施例では、ダイ２およ
びパンチ３および４と粉末原料との反応によって生じる
ダイの損傷を防ぐために、０．２ｍｍ厚のカーボンペー
パー（図示しない）を上下パンチ４および３と充填させ
た粉末原料１との間に各々２枚、粉末原料が充填される
ダイ内壁に２枚設置した。
後、ダイ２内部に上記の原料粉末を均一に充填し、上パ
ンチ４を差し込む。この際、本実施例では、ダイ２およ
びパンチ３および４と粉末原料との反応によって生じる
ダイの損傷を防ぐために、０．２ｍｍ厚のカーボンペー
パー（図示しない）を上下パンチ４および３と充填させ
た粉末原料１との間に各々２枚、粉末原料が充填される
ダイ内壁に２枚設置した。
【００２１】このようにして炭化ハフニュウム粉末原料
が充填されたダイスを、放電プラズマ焼結機のチャンバ
ー７内にセットする。電極本体５及び６による一軸方向
の加圧の制御は、電極位置を計測し、この情報により制
御装置８で油圧装置９を制御することによりなされる。
また、焼成温度の制御は、ダイやパンチの温度を測定し
つつ焼結電源の通電量を制御装置８で制御して行う。通
電するパルスとしては、例えば、正弦波交流の半波（例
えば、正弦波交流を半波整流して得られるもの）をパル
スとして用い、このパルスを所定回数連続して印加し、
所定回数印加を休止（電流ゼロの期間とする）する事を
繰り返して行った。本例では、そのパルス幅は２．７ｍ
ｓであり、このパルスを連続して１２回オンして供給
し、２回オフして休止（ゼロ電流の幅が５．４ｍｓ）す
る事を繰り返し行った。
が充填されたダイスを、放電プラズマ焼結機のチャンバ
ー７内にセットする。電極本体５及び６による一軸方向
の加圧の制御は、電極位置を計測し、この情報により制
御装置８で油圧装置９を制御することによりなされる。
また、焼成温度の制御は、ダイやパンチの温度を測定し
つつ焼結電源の通電量を制御装置８で制御して行う。通
電するパルスとしては、例えば、正弦波交流の半波（例
えば、正弦波交流を半波整流して得られるもの）をパル
スとして用い、このパルスを所定回数連続して印加し、
所定回数印加を休止（電流ゼロの期間とする）する事を
繰り返して行った。本例では、そのパルス幅は２．７ｍ
ｓであり、このパルスを連続して１２回オンして供給
し、２回オフして休止（ゼロ電流の幅が５．４ｍｓ）す
る事を繰り返し行った。
【００２２】チャンバー内を５Ｐａ以下の真空状態にし
た後に焼結がなされる。４０〜７０ＭＰａの範囲内で油
圧により加圧力を原料粉体１にかけながら、１９００℃
或いは２０００℃の焼結温度であれば１２分或いは１３
分程度で到達温度に昇温し、その所定の温度で５分間程
度保持して加圧焼成を行った。このようにして焼成した
後、加圧力を解放すると自然冷却し、４００℃に達した
時点で大気解放して焼結体を得た。
た後に焼結がなされる。４０〜７０ＭＰａの範囲内で油
圧により加圧力を原料粉体１にかけながら、１９００℃
或いは２０００℃の焼結温度であれば１２分或いは１３
分程度で到達温度に昇温し、その所定の温度で５分間程
度保持して加圧焼成を行った。このようにして焼成した
後、加圧力を解放すると自然冷却し、４００℃に達した
時点で大気解放して焼結体を得た。
【００２３】直径６０ｍｍ厚さ６ｍｍの試料（炭化ハフ
ニュウム粉末のみ）の焼成について、７０Ｍｐａの加圧
力で焼成温度を１９００℃とし、それを５分間維持して
相対密度９７．８７％の炭化ハフニュウム焼結体を得
た。直径３０ｍｍ厚さ１０ｍｍの試料（炭化ハフニュウ
ム粉末のみ）においては、７０Ｍｐａの加圧力で焼成温
度を１９００℃とし、それを５分間維持して相対密度９
８．１４％の炭化ハフニュウム焼結体を得た。
ニュウム粉末のみ）の焼成について、７０Ｍｐａの加圧
力で焼成温度を１９００℃とし、それを５分間維持して
相対密度９７．８７％の炭化ハフニュウム焼結体を得
た。直径３０ｍｍ厚さ１０ｍｍの試料（炭化ハフニュウ
ム粉末のみ）においては、７０Ｍｐａの加圧力で焼成温
度を１９００℃とし、それを５分間維持して相対密度９
８．１４％の炭化ハフニュウム焼結体を得た。
【００２４】原料粉末として炭化ハフニュウムーＬａＢ
6混合粉末（２．０重量％のＬａＢ6残部炭化ハフニュウ
ム粉末）を用いた場合、直径３０ｍｍ厚さ１０ｍｍの試
料において、７０Ｍｐａの加圧力で１６００℃、１７０
０℃、１８００℃、１９００℃の焼成温度をそれぞれ５
分間維持して焼成を行った。これにより１６００℃で９
７．９９％、１７００℃で９８．８３％、１８００℃で
９８．７１％、１９００℃で９８．８０％という高い相
対密度を比較的低温で得られている。なお、ＬａＢ６粉
末の純度は９７％のものを使用した。
6混合粉末（２．０重量％のＬａＢ6残部炭化ハフニュウ
ム粉末）を用いた場合、直径３０ｍｍ厚さ１０ｍｍの試
料において、７０Ｍｐａの加圧力で１６００℃、１７０
０℃、１８００℃、１９００℃の焼成温度をそれぞれ５
分間維持して焼成を行った。これにより１６００℃で９
７．９９％、１７００℃で９８．８３％、１８００℃で
９８．７１％、１９００℃で９８．８０％という高い相
対密度を比較的低温で得られている。なお、ＬａＢ６粉
末の純度は９７％のものを使用した。
【００２５】
【発明の効果】本発明により、高純度にして９８％以上
に達する相対密度の緻密かつ均質な炭化ハフニュウム焼
結体及び炭化ハフニュウムーＬａＢ6焼結体を得ること
が可能となる。本発明によって製造された炭化ハフニュ
ウム焼結体及び炭化ハフニュウムーＬａＢ6焼結体は、
耐酸化性に優れるため、プラズマ溶融やプラズマ切断等
における酸素雰囲気下のプラズマ発生電極材料として使
用することができ、その長寿命化を達成することができ
る。
に達する相対密度の緻密かつ均質な炭化ハフニュウム焼
結体及び炭化ハフニュウムーＬａＢ6焼結体を得ること
が可能となる。本発明によって製造された炭化ハフニュ
ウム焼結体及び炭化ハフニュウムーＬａＢ6焼結体は、
耐酸化性に優れるため、プラズマ溶融やプラズマ切断等
における酸素雰囲気下のプラズマ発生電極材料として使
用することができ、その長寿命化を達成することができ
る。
【図１】本発明に用いるパルス通電加熱加圧焼結装置の
概略図。
概略図。
【図２】本発明による炭化ハフニュウム粉末の焼成温度
と相対密度の関係を示す図。
と相対密度の関係を示す図。
【図３】本発明の炭化ハフニュウム粉末の焼成時の加圧
力と相対密度との関係を示す図。
力と相対密度との関係を示す図。
【図４】本発明の炭化ハフニュウムーＬａＢ6混合粉末
における焼成温度と相対密度の関係を示す図。
における焼成温度と相対密度の関係を示す図。
【図５】電子顕微鏡（ＳＥＭ）写真による、本発明の炭
化ハフニュウム焼結体の破断面を示す図。
化ハフニュウム焼結体の破断面を示す図。
【図６】本発明の炭化ハフニュウム焼結体からなるプラ
ズマ切断用電極における累積処理時間と消耗量との関係
を示す図。
ズマ切断用電極における累積処理時間と消耗量との関係
を示す図。
【図７】プラズマ切断用電極の概略図。
【符号の説明】 １ 試料、原料粉体 ２ ダイ ３ 下パンチ ４ 上パンチ ５ 下電極本体 ６ 上電極本体 ７ 真空水冷チャンバー ８ 制御装置 ９ 油圧装置 １０ 焼結電源 ２０ プラズマ切断用電極 ２１ 電極本体 ２２ 被加工物 ２３ ノズル ２４ トーチ本体
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 4G001 BA24 BA42 BB24 BB42 BC13 BC42 BC62 BC63 BD22 BD37
Claims (6)
- 【請求項１】相対密度が９８％以上の緻密な形態を有す
る高耐酸化性炭化ハフニュウム焼結体。 - 【請求項２】炭化ハフニュウム粉末を真空中もしくは不
活性雰囲気中で加圧しながらパルス通電加熱して焼結す
ることを特徴とする耐酸化性炭化ハフニュウム焼結体の
製造方法。 - 【請求項３】相対密度が９８％以上の緻密な形態を有す
るＬａＢ6が０．０１〜１０．０重量％で残部が炭化ハ
フニュウムからなることを特徴とする耐酸化性炭化ハフ
ニュウーＬａＢ６焼結体。 - 【請求項４】ＬａＢ6が０．０１〜１０．０重量％で残
部が炭化ハフニュウム粉末からなる混合物粉末を真空中
もしくは不活性雰囲気中で加圧しながらパルス通電加熱
して焼結することを特徴とする耐酸化性炭化ハフニュウ
ムーＬａＢ６焼結体の製造方法。 - 【請求項５】請求項２に記載の製造方法によって得られ
た炭化ハフニュウム焼結体からなるプラズマ発生用電
極。 - 【請求項６】請求項４に記載の製造方法によって得られ
た炭化ハフニュウムーＬａＢ６焼結体からなるプラズマ
発生用電極。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000081792A JP2001261440A (ja) | 2000-03-17 | 2000-03-17 | 耐酸化性炭化ハフニュウム焼結体及び耐酸化性炭化ハフニュウムーＬａＢ６焼結体とこれらの製造方法およびこれを用いたプラズマ発生用電極 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000081792A JP2001261440A (ja) | 2000-03-17 | 2000-03-17 | 耐酸化性炭化ハフニュウム焼結体及び耐酸化性炭化ハフニュウムーＬａＢ６焼結体とこれらの製造方法およびこれを用いたプラズマ発生用電極 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001261440A true JP2001261440A (ja) | 2001-09-26 |
Family
ID=18598682
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000081792A Pending JP2001261440A (ja) | 2000-03-17 | 2000-03-17 | 耐酸化性炭化ハフニュウム焼結体及び耐酸化性炭化ハフニュウムーＬａＢ６焼結体とこれらの製造方法およびこれを用いたプラズマ発生用電極 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2001261440A (ja) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011011927A (ja) * | 2009-06-30 | 2011-01-20 | Chubu Electric Power Co Inc | 炭化ハフニウム焼結体の製造方法 |
| JP2011014295A (ja) * | 2009-06-30 | 2011-01-20 | Chubu Electric Power Co Inc | プラズマ電極の製造方法及びプラズマ電極 |
| RU2455110C1 (ru) * | 2010-11-25 | 2012-07-10 | Федеральное государственное бюджетное учреждение "Национальный исследовательский центр "Курчатовский институт" | Способ изготовления электродов электродуговых плазматронов |
| CN103192203A (zh) * | 2013-01-10 | 2013-07-10 | 昆明贵千新型材料技术研究有限公司 | 一种制备银钎料的工艺方法 |
| JP2014505648A (ja) * | 2010-12-10 | 2014-03-06 | エラクレス | 酸化環境において高温に耐えることができる材料及び部品、及びそれらを製造する方法 |
| CN113563080A (zh) * | 2021-08-04 | 2021-10-29 | 合肥工业大学 | 一种制备高致密度的HfC制品的方法 |
| CN115430837A (zh) * | 2022-08-08 | 2022-12-06 | 北京大学 | 六角密排相纳米晶/超细晶铪及其制备方法和应用 |
-
2000
- 2000-03-17 JP JP2000081792A patent/JP2001261440A/ja active Pending
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011011927A (ja) * | 2009-06-30 | 2011-01-20 | Chubu Electric Power Co Inc | 炭化ハフニウム焼結体の製造方法 |
| JP2011014295A (ja) * | 2009-06-30 | 2011-01-20 | Chubu Electric Power Co Inc | プラズマ電極の製造方法及びプラズマ電極 |
| RU2455110C1 (ru) * | 2010-11-25 | 2012-07-10 | Федеральное государственное бюджетное учреждение "Национальный исследовательский центр "Курчатовский институт" | Способ изготовления электродов электродуговых плазматронов |
| JP2014505648A (ja) * | 2010-12-10 | 2014-03-06 | エラクレス | 酸化環境において高温に耐えることができる材料及び部品、及びそれらを製造する方法 |
| US9382164B2 (en) | 2010-12-10 | 2016-07-05 | Centre National De La Recherche Scientifique | Materials and parts that can withstand high temperatures in an oxidizing medium, and method for manufacturing same |
| CN103192203A (zh) * | 2013-01-10 | 2013-07-10 | 昆明贵千新型材料技术研究有限公司 | 一种制备银钎料的工艺方法 |
| CN103192203B (zh) * | 2013-01-10 | 2015-06-17 | 昆明贵千新型材料技术研究有限公司 | 一种制备银钎料的工艺方法 |
| CN113563080A (zh) * | 2021-08-04 | 2021-10-29 | 合肥工业大学 | 一种制备高致密度的HfC制品的方法 |
| CN115430837A (zh) * | 2022-08-08 | 2022-12-06 | 北京大学 | 六角密排相纳米晶/超细晶铪及其制备方法和应用 |
| CN115430837B (zh) * | 2022-08-08 | 2023-10-03 | 北京大学 | 六角密排相纳米晶/超细晶铪及其制备方法和应用 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| RD04 | Notification of resignation of power of attorney |
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