JP2019069877A - Sintering tray - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、焼結用トレイに関する。 The present invention relates to a sintering tray.
粉末冶金製品は、合金粉末を加圧工程により加圧成形して圧粉体にした後、焼結工程において、圧粉体をトレイに載置した状態で焼結することにより得ることができる。 The powder metallurgical product can be obtained by pressing the alloy powder in a pressing process to form a green compact, and then sintering the green powder in a state where the green compact is placed on a tray in the sintering process.
上記の焼結工程に用いられる焼結用トレイは、圧粉体を載置する際や焼結時に割れが生じることで、製品の形状不良や傷、組織不良の原因となってしまう。そこで、このような焼結用トレイの割れを防ぐ発明が既になされている。 The sintering tray used in the above-mentioned sintering step causes cracks in the product when it is placed or when it is sintered, which causes shape defects, flaws, and structure defects of the product. Then, the invention which prevents the crack of such a tray for sintering is already made.
例えば特許文献1では、トレイに、その厚さ方向に貫通しない窪みを多数設けることにより、トレイの亀裂を防止する発明が開示されている。また焼結用トレイとして、その表面に炭素材料からなる基材の表面に酸化物の被膜を形成したものが開示されている(例えば特許文献2)。 For example, in patent document 1, the invention which prevents the crack of a tray is disclosed by providing many hollows which are not penetrated to the tray in the thickness direction. Moreover, what formed the film of the oxide in the surface of the base material which consists of a carbon material on the surface as a tray for sintering is disclosed (for example, patent document 2).
特許文献1の発明では、トレイを成形するために専用の金型を必要であったり、圧粉体の載置面に窪みを形成した場合、窪み部分において圧粉体がトレイに載置されず、その形状精度が悪化するという課題があった。また、特許文献2の発明では、物理的な衝撃によって表面の被膜が母材から剥離したり、焼結時の熱膨張率の差によっても被膜の剥離が生じるという課題があった。
In the invention of Patent Document 1, when a dedicated mold is required to mold the tray, or when a depression is formed on the mounting surface of the green compact, the green compact is not mounted on the tray at the depression. , There was a problem that the shape accuracy is deteriorated. Further, in the invention of
このような事情から、本発明では、焼結用トレイの割れ等の破損を防止し、焼結体の形状不良等の不具合を防止することを目的としている。 From such circumstances, the present invention aims to prevent breakage of the sintering tray such as cracks and prevent defects such as shape defects of the sintered body.
上記の課題を解決するため、本発明は、焼結用トレイが可撓性を有するセラミックスにより形成されたことを特徴とする。 In order to solve the above-described problems, the present invention is characterized in that the sintering tray is formed of a flexible ceramic.
本発明の焼結用トレイは、可撓性を有することにより、焼結用トレイに圧粉体を載置する等、焼結用トレイの表面に物理的な力が加わった場合に、焼結用トレイが弾性変形してその力を吸収することができ、割れ等の破損をできる限り低減することができる。 The sinter tray of the present invention is sinterable when physical force is applied to the surface of the sinter tray, such as placing the green compact on the sinter tray by having flexibility. The tray can be elastically deformed to absorb its force, and breakage such as cracking can be reduced as much as possible.
上記の焼結用トレイとして、セラミックスにチタン酸アルミニウムを用いることができる。これにより、焼結用トレイに可撓性を持たせることができる。 Aluminum titanate can be used for ceramics as said sintering tray. Thus, the sintering tray can be made flexible.
以上のように、本発明では、物理的な衝撃に強く、割れ等の破損の生じにくい焼結用トレイを実現することができる。 As described above, according to the present invention, it is possible to realize a sintering tray which is resistant to physical impact and less likely to be broken such as a crack.
本実施形態では、以下の方法により焼結用トレイを成形する。本実施形態の焼結用トレイは、加圧成形された圧粉体を焼結する際に、その圧粉体を載置して焼結するためのトレイである。 In the present embodiment, the sintering tray is formed by the following method. The sintering tray of the present embodiment is a tray for mounting and sintering the green compact when the green compact is compacted.
まず、所定の割合の原料粉に成形用のバインダーとエタノールを添加してボールミルで混合し、スプレードライヤーにて50〜80μmに造粒する。原料粉の割合は、以下の表1に示す通りであり、Al2O3の割合が最も大きく、55〜60[wt%]で全体の半分以上を占め、TiO2が35〜40[wt%]、SiO2が5[wt%]含まれる。また、上記の各原料は、一例として株式会社高純度化学研究所製のものを用いた。 First, a binder for molding and ethanol are added to a predetermined proportion of raw material powder, mixed by a ball mill, and granulated to 50 to 80 μm by a spray dryer. The proportion of raw material powder is as shown in Table 1 below, and the proportion of Al 2 O 3 is the largest, and 55 to 60 [wt%] accounts for more than half of the whole, and TiO 2 is 35 to 40 [wt%] , 5 [wt%] SiO 2 is included. Further, as each of the above-mentioned raw materials, for example, those manufactured by High Purity Chemical Laboratory Co., Ltd. were used.
上記の加工により得られた粉末を、一軸プレス成形した後、CIP処理を施して圧粉体を得る。この圧粉体を600度で熱処理してバインダーを除去した後、1600〜1700度で8〜16時間、大気中で焼結した。これにより、チタン酸アルミニウム(Al2TiO5)により構成されるセラミックス製トレイを得ることができる。この焼結用トレイは、チタン酸アルミニウムによって構成されることにより可撓性を有し、この可撓性によって後述する耐衝撃性を得ることができる。 The powder obtained by the above-mentioned processing is uniaxially press-formed and then subjected to CIP treatment to obtain a green compact. The green compact was heat treated at 600 ° C. to remove the binder, and then sintered in the air at 1600 ° C. to 1700 ° C. for 8 to 16 hours. Thus, a ceramic tray made of aluminum titanate (Al 2 TiO 5 ) can be obtained. The sintering tray has flexibility by being made of aluminum titanate, and the flexibility can provide impact resistance described later.
以下に、上記の本実施形態の焼結用トレイについて、焼結工程における耐久性の評価試験の内容、および、その結果について示す。実施例のトレイとしては、上記の方法により製造されたセラミックス製のトレイを、約110×110×5[mm]の大きさの略直方体状に切断し、その表面を研磨加工したものが用いられる。 The contents of the evaluation test of the durability in the sintering step and the results thereof will be described below for the sintering tray of the present embodiment described above. As the tray of the embodiment, one obtained by cutting the ceramic tray manufactured by the above method into a substantially rectangular shape having a size of about 110 × 110 × 5 [mm] and polishing the surface thereof is used. .
また、比較例として、アルミナトレイ(比較例1)、溶射トレイ(比較例2)がそれぞれ用いられる。比較例1は、約110×110×5[mm]の大きさのアルミナ製トレイである。比較例2は、カーボン板の表面にアルミナを溶射したもので、溶射膜の厚みが300〜400[μm]で、トレイ全体の大きさが、約120×120×5[mm]である。溶射膜は、圧粉体を載置する載置面に形成される。 Moreover, an alumina tray (comparative example 1) and a thermal spraying tray (comparative example 2) are respectively used as a comparative example. Comparative Example 1 is an alumina tray having a size of about 110 × 110 × 5 [mm]. In Comparative Example 2, alumina was sprayed on the surface of a carbon plate, the thickness of the sprayed film was 300 to 400 μm, and the size of the entire tray was about 120 × 120 × 5 mm. The thermal spray film is formed on the mounting surface on which the green compact is to be mounted.
耐久性評価の方法としては、図1に示すように、トレイ1をカーボン板2の上に載置する。そして、トレイ1上に、リング状に成形された金属粉末の圧粉体3を載置する。この状態で、トレイ1をトレイプッシャーにて加熱炉内に投入し、熱処理を行う。なお、実施例1および比較例1の場合には、図1のように圧粉体3を積載したトレイ1をカーボン板2の上に載置した状態で加熱炉内に投入される。また、比較例2では、カーボン板2が設けられず、圧粉体3を積載したトレイ1が加熱炉に投入される。
As a method of durability evaluation, as shown in FIG. 1, the tray 1 is placed on the
圧粉体の原料となる金属粉末は、鉄系の粉末が用いられる。また、この金属粉末の圧粉体は、外径が約100mm、内径が約80mmで、その厚みが約6mm、密度は約6.8(g/cm3)である。炉内に投入された圧粉体は、800度の温度で2時間予熱された後、1250度の温度で2.5時間加熱され、その後、0.1〜3.0(℃/sec)の温度で冷却される。上記の加熱は、窒素に10%の水素が混合された雰囲気下で行われる。 The metal powder used as the raw material of green compact is iron-type powder. The green compact of the metal powder has an outer diameter of about 100 mm and an inner diameter of about 80 mm, a thickness of about 6 mm, and a density of about 6.8 (g / cm 3 ). The green compact introduced into the furnace is preheated at a temperature of 800 ° C. for 2 hours and then heated at a temperature of 1250 ° C. for 2.5 hours, and then 0.1 to 3.0 (° C./sec) It is cooled by temperature. The above heating is performed under an atmosphere in which 10% hydrogen is mixed with nitrogen.
焼結工程を終えると、トレイが加熱炉内から取り出され、トレイから焼結体が取り除かれる。そして、試験者が目視により各トレイの表面状態を確認する。表面に割れや剥がれ等の破損が確認されない場合には、上記のサイクルを再び繰り返す。つまり、圧粉体のトレイへの載置から、焼結、そして、焼結体の取り出しまでの作業を行った後、トレイの表面状態を再び確認する。表面に割れや剥がれ等の破損が確認された場合には、その時点で該当トレイの耐久性試験を終了し、繰り返し行ったサイクルの回数を記録する。この作業を、表面の破損が確認されるか、上記サイクルを50回繰り返すまで行う。 After the sintering step, the tray is taken out of the heating furnace and the sintered body is removed from the tray. Then, the tester visually confirms the surface condition of each tray. If no damage such as cracking or peeling is observed on the surface, the above cycle is repeated again. That is, after performing operations from loading of the green compact to the tray to sintering and taking out of the sintered body, the surface condition of the tray is checked again. If damage such as cracking or peeling is confirmed on the surface, the durability test of the corresponding tray is ended at that point, and the number of cycles repeated is recorded. This operation is performed until surface damage is confirmed or the above cycle is repeated 50 times.
以上の耐久性試験を各トレイについて行った結果について、下記の表2に示す。 Table 2 below shows the results of the above durability tests conducted for each tray.
表2に示すように、比較例1では、17回目の表面状態を確認時に、トレイに割れが確認された。これは、圧粉体をトレイに載置する際の衝撃やこの衝撃を受けた後の加熱処理が繰り返されることにより、トレイの表面に視認できる程度の割れが生じたものと考えられる。 As shown in Table 2, in Comparative Example 1, when the surface state at the 17th time was confirmed, cracking was confirmed in the tray. This is considered to be due to a visible crack on the surface of the tray due to the impact when the green compact is placed on the tray and the repeated heat treatment after the impact.
また比較例2では、28回目の表面上の確認で、被膜の剥がれが確認された。被膜部分は、基材部分との熱膨張係数に違いがあるため、繰り返しの熱処理や上記ハンドリング時の衝撃により、基材からの剥離につながったと考えられる。 Moreover, in the comparative example 2, peeling of the film was confirmed by the 28th confirmation on the surface. The coated portion is different from the base portion in thermal expansion coefficient, so it is considered that repeated heat treatment and impact during the above handling led to peeling from the base.
対して、実施例では、上記サイクルを50回繰り返した後でも、その表面に割れや剥がれ等の表面の破損が確認されなかった。 In contrast, in the example, even after the above cycle was repeated 50 times, no surface damage such as cracking or peeling was confirmed on the surface.
このように、セラミックス(チタン酸アルミニウム)により形成された本実施形態の焼結用トレイは、比較例1のトレイと比較すると、圧粉体を載置する等、物理的な衝撃を受けた際に、その可撓性によって衝撃を吸収することができるため、優れた耐衝撃性を発揮することができる。また、比較例2のように、表面に被膜を形成したトレイと比較すると、表面と内部が均質な構成であるため、物理的な衝撃や熱衝撃により表面部分が剥離することもない。 As described above, the sintering tray of the present embodiment formed of ceramics (aluminum titanate) has a physical impact such as placing a green compact as compared with the tray of Comparative Example 1. In addition, since the impact can be absorbed by the flexibility, excellent impact resistance can be exhibited. Further, as compared with the tray in which the film is formed on the surface as in Comparative Example 2, the surface and the inside are homogeneous, and therefore the surface portion is not peeled off by physical impact or thermal shock.
さらに、炭素系材料により成形されたトレイの場合、焼結時にその表面が金属粉末と反応することにより、トレイ表面の変形や製品の形状変化を生じてしまう。しかし、本実施形態の焼結用トレイは、その成分に炭素系材料が含まれていないため、このような圧粉体との反応によるトレイや製品の変形を防止することができる。 Furthermore, in the case of a tray formed of a carbon-based material, the surface of the tray reacts with the metal powder during sintering, which causes deformation of the tray surface and shape change of the product. However, since the sintering tray of the present embodiment does not contain a carbon-based material in its component, it is possible to prevent the deformation of the tray or the product due to the reaction with such a green compact.
以上のように、本実施形態の焼結用トレイは、専用の金型を用いる等することなく、安価に成形することができ、かつ、割れ等の破損を生じない構成とすることができる。 As described above, the sintering tray of the present embodiment can be formed at low cost without using a dedicated mold or the like, and can be configured not to cause breakage such as cracking.
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更を加え得ることは勿論である。 As mentioned above, although embodiment of this invention was described, this invention is not limited to the above-mentioned embodiment, Of course in the range which does not deviate from the summary of this invention, a various change can be added.
1 焼結用トレイ
2 カーボン板
3 圧粉体
1 sinter tray 2
Claims (2)
Priority Applications (1)
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JP2017196888A JP2019069877A (en) | 2017-10-10 | 2017-10-10 | Sintering tray |
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JP2017196888A Pending JP2019069877A (en) | 2017-10-10 | 2017-10-10 | Sintering tray |
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