JP2516726C

JP2516726C -

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Publication number: JP2516726C
Authority: JP
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd; Toray Industries Inc
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd; Toray Industries Inc
Publication date: 1998-09-03

Description

【発明の詳細な説明】【０００１】【産業上の利用分野】本発明は、温度とガス圧力とを同時に作用させて金属粉末、セラミックス粉末
等の加圧成形焼結を行ったり、精密鋳造品、セラミックス製部品等の緻密化処理
を行う熱間静水圧加圧処理方法に関するものである。【０００２】【従来の技術】熱間静水圧加圧処理装置は、すでに超硬工具の緻密化処理に使われて実績を挙
げているが、近年、セラミックス、サーメットなど新素材の開発が進むにつれて
、その適用範囲が拡がりつつある。従来の熱間静水圧加圧処理装置を図５、図６
、図７により説明すると、10が熱間静水圧加圧処理装置本体で、同本体10は、高
圧円筒体２とその上下両端部に嵌合する上蓋３及び下蓋４とこれらの部材により
囲まれた加圧室13内に圧力媒体ガスを圧送したときに同上下蓋３、４に作用する
上下方向の軸力を支持するヨークフレーム１とよりなる高圧容器と、同加圧室13
内に着脱可能に収納された加熱炉９と、架台５により構成されている。【０００３】６が高圧容器移動シリンダ、７が高圧配管、８が加熱炉９への給電配線、１１
が上蓋用ガスシール、１２が下蓋用ガスシール、１４が加熱炉９内の処理室（二
点鎖線参照）、１５が加熱炉９内のヒータ（加熱装置）、１６が加熱炉９の断熱
層、１７が加熱炉９のケーシング、１８がヒータ１５に着脱自在に接続したヒー
タ給電電極、２８がヒータ１５に固定されたヒータ給電コンタクタ、３０が炉床架台２１に設けた炉体架台部給電コンタクタで、同コンタクタ３０は上記コンタ
クタ２８に接離可能である。【０００４】２９が炉体架台、１９が加熱炉９内の炉床、２０が高圧ガス配管７に接続した
ガス給排気管路である。いま加熱炉９が高圧円筒体２外にあるときに、同加熱炉
９内の処理室１４の炉床１９上に被処理品を置き、次いで同加熱炉９が図６の二
点鎖線に示すようにホイスト等により高圧円筒内２内に収納されて、同高圧円筒
体２の上端開口部が上蓋３により気密的に閉じられ、次いで同高圧円筒体２を含
む高圧容器が高圧容器移動用シリンダ６によりヨークフレーム１内へ送り込まれ
、次いで圧力媒体ガスが増圧機（図示せず）から高圧ガス配管７及び給排気管路
２０を経て高圧円筒体２内の加圧室１３及び処理室１４へ圧送されて、これらの
室が加圧される。【０００５】一方、電力が給電配線８からヒータ給電電極１８、コンタクタ２８、３０を経
てヒータ１５へ供給され、同ヒータ１５が発熱して、ヒータ１５に囲まれた処理
室１４が加熱される。上記処理室１４のガス圧力及び温度が所定処理条件に到達
したら、その状態が一定時間保持されて、その間に被処理物の熱間静水圧加圧処
理が行われる。そして熱間静水圧加圧処理が完了したら、給電配線８及びヒータ
給電電極１８、コンタクタ２８、３０を介したヒータ１５への給電が停止されて
、加熱炉９が冷却され、また加圧室１３及び処理室１４の圧力媒体ガスがガス給
排気管路２０と高圧ガス配管７とを介し大気中に排出されて、これらの室１３、
１４が降圧され、次いで高圧円筒体２を含む高圧容器が高圧容器移動用シリンダ
６によりヨークフレーム１外へ送り出され、次いで上蓋３が取り外され、次いで
加熱炉９が処理室１４内の被処理品とともにホイスト等により高圧円筒体２外へ
取り出される。【０００６】なお４０は高圧円筒体２の内壁に設けた冷却ジャケットで、熱間静水圧加圧処
理中に冷却水を同冷却ジャケット４０に通水することにより、高圧円筒体２を冷
却するようになっている。【０００７】【発明が解決しようとする課題】前記図５、図６、図７に示す従来の熱間静水圧加圧処理装置は、処理対象物が
主に金属材料であることから、処理温度が１２５０℃前後（金属材料でないが超
硬（ＷＣ系）工具の場合には１４５０℃前後）であり、加熱炉９を構成する部材
に、モリブデン、超耐熱合金（Ｎｉ基合金）が使われている。これらの材料は５
００℃前後で酸化、炭化がはじまるとともに劣化がはじまるが、処理対象物の金
属材料も加熱炉９と同様の特性を持つため、圧力媒体ガスに不活性ガス（Ａｒ、
Ｈｅなど）を使用し、且つ、運転前に加圧室１３内に残留する大気を真空ポンプ
により排出して、真空度を〜１０^-3Ｔｏｒｒ程度に保持し、その後、運転に入る
ようにして、被処理品の品質低下、及び加熱炉９を構成する構成部材の劣化を防
止していた。【０００８】また最近になって非酸化物系セラミックス材料（窒化けい素、炭化けい素など
）を熱間静水圧加圧処理して高品質化する要求が強まり、常用２０００℃の超高
温型熱間静水圧加圧処理装置が開発されている。この超高温型熱間静水圧加圧処
理装置では、モリブデン、超耐熱合金などの金属材料を高純度・高密度グラファ
イト材料に置きかえた加熱炉９を採用しているが、この場合、金属材料と同様に
耐酸化性には欠けるものの、非酸化物系セラミックス材料の処理には充分であっ
た。【０００９】なお窒化けい素系セラミックスの処理にはＮ₂ガスが、炭化けい素系セラミッ
クスの処理にはＡｒガスが、それぞれ使用されている。またごく最近になって酸
化物系セラミックス［ベリリア（ＢｅＯ）、ジルコニア（ＺｒＯ₂）、アルミナ
（Ａｌ₂Ｏ₃）、マグネシア（ＭｇＯ）、ムライト（ＳｉＯ₂・Ａｌ₂Ｏ₃）、ジル
コニアーアルミナなどの複合セラミックス、ペロブスカイト構造（ＡＢＯ₃、例
えばＡ；Ｂａ、Ｐｂ、Ｌｉ、Ｂ；Ｔｉ、Ｚｒ、Ｓｒ、Ｌａ、Ｎｂ、Ｓｎ）を有す
る酸化物、フエライト（ＺｎＦｅ₂Ｏ₄、ＳｒＯ・６Ｆｅ₂Ｏ₃、Ｍｎ−Ｚｎフエラ
イト、Ｎｉ−フエライトなど）、スピネル（Ａｌ₂Ｏ₃・ＭｇＯなど）、半導体セラミックス（ＺｎＯ、Ｂ−Ａｌ₂Ｏ₃、ＺｒＯ₂、ＳｎＯ₂、ＺｎＯ・Ｂｉ
₂Ｏ₃、ＶＯ₂、ＢａＯ、ＬａＣｒＯ₃など）］を熱間静水圧加圧処理して高品質化
する要求が強まっている。【００１０】しかしこの場合に前記従来の熱間静水圧加圧処理装置を使用すると、被処理品
に変質、変色、割れなどが生じるので、被処理品を原料粉末に埋め込んで処理す
る埋粉方式の熱間静水圧加圧処理方法を採用する必要が生じているが、それにも
多くの問題がある。即ち、前記酸化物系セラミックスを従来の熱間静水圧加圧処
理装置により処理した場合に生ずる各種トラブル（変質、変色、割れなど）の原
因は、同処理がＣＯなどの還元性ガスの雰囲気下で行なわれ、セラミックス材料
に微量含まれている遷移金属酸化物（例えば鉄、ニッケル、コバルトなど）が還
元するため、及び焼結体中に微量に混入している炭素が高温下で蒸発し、その結
果、焼結体中に空洞（キャビテイ）が形成されるためと考えられる。【００１１】本件出願人が経験した事例では、２〜５モル％Ｙ₂Ｏ₃を含むジルコニアセラミ
ックス（ＺｒＯ₂）及びグラファイトをヒータエレメントとする加熱炉を使用し
て、１４００℃、２０００Ｋｇ／ｃｍ²（Ａｒガス）の条件で被処理品が濃い灰
色から黒色に変色した。またこの被処理品を１０００℃以下の温度に保持して、
４〜１０時間、大気中で焼成したところ、被処理品の中心部までが完全に元の白
色に戻った。この変化は、被処理品中に混入していた炭素が炭酸ガスとして蒸発
したため、及び被処理品中に含まれていた遷移金属酸化物が化学量論比例な元の
安定した酸化物の状態に戻ったためと考えられる。【００１２】このような変化があると、焼結体の曲げ強度、破壊靭性などの機械的強度が大
幅に低下するので、被処理品を原料粉末中に埋め込んで処理する埋粉方式の熱間
静水圧加圧処理方法を採用する必要が生じているが、この方法では、埋粉（粉末
）が処理中の加熱炉内に飛散して、装置トラブルの原因になり易い。またエンジ
ン部品の翼車、ブレードなどの複雑な形状をもつ焼結体を作成するのが難しい上
に、処理コストを高めるという問題がある。前記酸化物系セラミックスの用途は
、電子機能部材（磁気ヘッド、絶縁体、半導体など）、構造部材（摺動部品、機械要
素部品など）、医療機器（検査器、メスなど）、ＯＡ、事務機器用部品、その他
（センサ、レジャー用品、人口宝石など）というように多方面にわたっているが
、これらは熱間静水圧加圧処理により品質の安定化、高機能化、高強度化を図る
必要があり、前記の問題点を解決する必要にせまられている。【００１３】本発明は前記の問題点に鑑み提案するものであり、その目的とする処は、各種
トラブル（変質、変色、割れなどのトラブルや装置トラブル）を生じさせずに且
つ処理コストの高騰を招かずに機械的強度の高い複雑な形状の焼結体を得ること
ができる熱間静水圧加圧処理方法を提供しようとする点にある。【００１４】【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するために、本発明の熱間静水圧加圧処理方法は、被処理品
の表面にガス不透過膜を形成した後に行う熱間静水圧加圧処理方法において、酸
素濃度１Ｖｏｌ％から２０Ｖｏｌ％未満の酸化性ガスの雰囲気下で、ジルコニア
を含むセラミックスを加圧、加熱することを特徴としている。【００１５】【作用】本発明の熱間静水圧加圧処理方法は前記のように被処理品の表面にガス不透過
膜を形成した後に行う熱間静水圧加圧処理方法において、酸素濃度１Ｖｏｌ％か
ら２０Ｖｏｌ％未満の酸化性ガスの雰囲気下で、ジルコニアを含むセラミックス
を加圧、加熱する。つまり焼結体の還元等を防止し且つ加熱炉構成材料の発火点
を上昇させるのに適した酸素濃度の酸化性ガスで酸化物系材料のセラミックスが
加圧、加熱するので、焼結体の特性の向上させるとともに加熱炉構成材料の寿命
を伸長させることが可能で、各種トラブル（変質、変色、割れなどのトラブルや
装置トラブル）を生じさせずに且つ処理コストの高騰を招かずに機械的強度の高
い複雑な形状の焼結体が得られる。【００１６】【実施例】次に本発明の熱間静水圧加圧処理方法の実施に使用する熱間静水圧加圧処理装
置の加熱炉の構成例を図１乃至図３により説明すると、図１の９が酸化性ガスの
雰囲気下で使用するのに適した熱間静水圧加圧処理装置の加熱炉で、同加熱炉９
がヒータ１５と、これを取り囲むように組込んだ内層セラミックスシェル２３と
、内層金属シエル２４と、外層金属シエル２６と、これらシエル２４、２６の間
に充填した内層セラミックスファイバー製断熱材２５と、加熱炉ケーシング１７
と、同加熱炉ケーシング１７と上記外層金属シエル２６との間に充填した外層セ
ラミックスファイバー製断熱材２７と、炉床架台２１と、ヒータ１５への給電を
行う給電コンタクタ２８、３０と、炉床１９とにより構成されている。【００１７】なお１６は内層セラミックスシェル２３と内層金属シエル２４とよりなる断熱
層である。上記加熱炉９の高圧容器への搬入、搬出は、図６に示すようにホイス
ト等で行われる。また同加熱炉９内に形成された処理室１４への被処理品の出し
入れは、セツトネジ３１を外し、炉外１９が乗った炉床架台２１と、ヒータ１５
及び断熱層１６を組み込んだ加熱炉ケーシング１７とを切り離して行われる。【００１８】また同加熱炉９のうち、熱間静水圧加圧処理運転時に最も高い温度にさらされ
る最内層のセラミックスシェル２３に、表１に示す耐熱性、耐酸化性に優れたセ
ラミックスを使用し、且つ同最内層セラミックスシェル２３を単なる対流防止用
シエルとしてだけではなく、断熱効果を持たせようにし、そのために、気孔率３
０〜８０％の多孔質で、厚さが５〜２０ｍｍの多孔質セラミックスを使用し、さ
らに同セラミックスシェル２３を透過して発生しようとする対流を抑止するため
に、同内層セラミックスシェル２３の外側に内層金属シエル２４を嵌合して、即
ち、両層間の隙間が最内層シエルの外形Ｄに対して０〜Ｄ／１０００ｍｍである
ように組み込むことで両層を一体にして、断熱層１６を形成している。【００１９】【表１】また上記のように内層金属シエル２４を内層セラミックス２３に外側から嵌合し
て、内層セラミックス２３が万一、破損した場合にも、その破片が脱落して、加
熱炉９に大きなダメージを与えないようにしている。以上の加熱炉１をさらに具
体的に説明する。加熱炉９で断熱特性を満足させるためには、加熱炉９の構造、
形状が次の要件を満たしている必要がある。【００２０】断熱層１６の厚さをできるだけ薄くして、高圧容器の口径を小さくし、またシエルを上端の閉じた倒立コップ状の円筒系に形成する一方、すでに述べたように
ガスの透過しない材料により構成して、加熱炉９の内部に生じる対流を防止する
必要がある。即ち、熱間静水圧加圧処理装置における加熱炉９の断熱層１６の厚
さは、一般の加熱炉の断熱層厚さに比べ１／３〜１／５程度であるが、高圧ガス
の熱伝達係数（Ｋｃａｌ／ｍ²Ｈｒ℃）の値が非常に高いので、高圧円筒体２の
内面に設けた冷却ジャケット４０に常時冷却水を流し、加圧室１３内の高圧ガス
を介し加熱炉ケーシング１７の表面を充分に冷却して、冷却ジャケット４０の温
度に近い温度にする（アルゴンガスの場合、２０００Ｋｇ／ｃｍ²の高圧時には
、熱伝達係数値が常圧時の数１００倍になる）。【００２１】従って断熱層１６には、内側から外側に向い大きな温度差が生じ、ヒータ１５
に近い内層シエル２３、２４が高温に、外層シエル２６が比較的低温になり、温
度の低い外層シエル２６には、内層シエル２３、２４ほどの耐熱性を要求されな
くて、金属材料を使用できる。一方、上記のように高圧のガスは、加熱炉９内に
おいて、高い熱伝達係数値を有し、あたかも粘性の低い水のような挙動をすると
考えられるので、一般の加熱炉の垂直円筒炉のように、円筒状の断熱体と、その
上、下を閉じる断熱体とで処理室を形成するだけの構造では、高圧ガスが断熱体
のすきまを通り抜け、処理室で加熱され、冷却ジャケットで冷却され、加熱炉全
域で激しい対流が生じて、処理室の温度が全く上がらないという状態になる。【００２２】このような対流を発生させないために、本熱間静水圧加圧処理装置の加熱炉９
では、シエルが上端の閉じた倒立コップ状の円筒形に、またガス不透過質の多層
構造になっており、上記形状により、処理室内で加熱されたガスを上方へ抜け出
ないようにしている。また上記多層構造により、つまりシエルとシエルとの間（
例えば図１のシエル２６とシエル２４との間及びシエル２６とケーシング１７と
の間）をなるべく狭くし、その部分にセラミックスファイバー製断熱材２５、２
７を充填して、同部分に生じる対流を抑えるようにしている。【００２３】次に前記条件を満足するシエルの構成をさらに具体的に説明する。上端の閉じた倒立コップ状の円筒形シエルを緻密質アルミナで作り、これを内層セラミック
スシエル２４で嵌合することなく内層セラミックスセルとして加熱炉に組込んで
試験したところ、運転中に生ずる熱応力、及び昇温、降温過程に受ける熱衝撃に
よりシエルの形状如何では一定温度以上で破損し、シエルとして使用するのに限
界があった。【００２４】またこの経験から耐熱衝撃性が高く、熱応力を受けて破損しても全面破損に至
りにくい特性を有する多孔質セラミックスを同じく内層セラミックスシエル２４
を嵌合することなく内層セラミックスに使用したが、多孔質であるため、高圧ガ
スの対流を抑止する特性が低く、外層金属シエル、加熱炉ケーシングなどの金属
部の温度が過上昇するばかりでなく、処理室の温度が上がらないなどの問題が生
じ、やはり使用できる範囲に限界があった。【００２５】そこで多孔質セラミックスにガス不透過機能を付けて加えてやる必要がある。
実施例では、上記の点に着目して、すでに述べたように上端の閉じた円筒形シエ
ル（内層セラミックスシエル２３）を多孔質セラミックス製とし、その外側に同
形状の内層金属シエル２４を嵌合して、即ち、両層間の隙間が最内層シエルの外
形Ｄに対して０〜Ｄ／１０００ｍｍであるように組み込むことで互いを一体化し
て、ガス不透過性を持たせ、これにより、高圧ガスの対流を充分に抑止して、高
い処理温度に保持する一方、同処理温度での多孔質セラミックスの破損を完全に
防止するようにしている。【００２６】前記内層金属シエル２４は、アルミナ、ジルコニア、石英ガラスなどからなる
緻密質セラミックス製シエルに替えても差支えない。本発明の熱間静水圧加圧処
理方法は前記のように被処理品にガス不透過膜を形成した後、酸素濃度１００ｐ
ｐｍから５０Ｖｏｌ％の酸化性ガスの雰囲気下で加圧、加熱を行うようにしてい
る。上記条件で加圧、加熱を行う理由は、１００ｐｐｍ未満では酸素濃度が不充
分で焼結体が還元されてしまって、所期の性質の焼結体を得られず、また５０Ｖ
ｏｌ％を越えるなどすると、加熱炉構成部材の発火点が著しく下降し、加熱炉構成部材の寿命が短かくなるからであり、上記のように酸素濃度１００ｐｐｍから
５０Ｖｏｌ％の酸化性ガスの雰囲気下で加圧、加熱して、上記事態の発生を防止
することができる。【００２７】前記酸素濃度は、低ければ低い程発火点が上昇して、加熱炉構成部材の寿命が
延びるが、好ましくは３０％以下、さらに好ましくは２０％以下がよい。（具体例１）加熱炉９（処理室有効寸法：径１００ｍｍ、長さ３００ｍｍ）を使用し、温度
：１６００℃、圧力：２０００Ｋｇ／ｃｍ²の酸化性ガス（Ａｒガスに１００ｐ
ｐｍ〜１０％の酸素を混入した酸化性ガス）の雰囲気下で、加圧、加熱を行った
。その際、加熱炉９のうち、内層セラミックスシエル２３には、厚さ１５ｍｍ、
気孔率６０％の多孔質アルミナ製のものを使用し、内層金属シエル２４には、厚
さ１．０ｍｍのステンレス鋼製のものを使用した。運転中の内層金属シエル２４
の温度は８５０℃であり、酸素濃度５０％までは問題なく使用できたが、５０％
を越える酸素濃度では局所的な破損がみられた。（具体例１´）加熱炉９（被処理有効寸法：径１００ｍｍ、長さ３００ｍｍ）を使用し、温度
：１６００℃、圧力：２０００Ｋｇ／ｃｍ²の酸化性ガス（Ａｒガスに１００ｐ
ｐｍ〜５０％の酸素を混入したアルゴン、酸素混合ガス）の雰囲気下で、加圧、
加熱を行った。その際、加熱炉９を構成する部品のうち、内層セラミックスシエ
ル２３には、厚さ８ｍｍ、気孔率６０％の多孔質複合材料（アルミナに石英ガラ
ス３０〜９０Ｖｏｌ％を添加して、焼結したもので、石英ガラスの低熱膨脹率の
性質を有して低い熱応力形材料）を使用し、内層（金属）シエル２４には、厚さ
４ｍｍの石英ガラスを使用した。運転中、内層（金属）の温度は、最高１１００
℃であり、酸素濃度５０％まで問題なく使用できた。【００２８】本（具体例１´）で使用している内層セラミックスシエル２３は、多孔質であ
り、耐衝撃性が高く、熱応力による破壊応力限界も高い値を持つが、一方で、発
生する熱応力を低く抑えるためには、肉厚を薄くすることが効果的である。この肉厚は、内層セラミックスシエル２３の外側に嵌合する内層（金属）シエル２４
の許容温度により決まる。【００２９】前記（具体例１）では、内層（金属）シエル２４にステンレス鋼製のシエルを
使用しているが、同シエルの酸化を抑えるため、両層間の温度を８５０℃以下に
する必要があり、内層セラミックスの肉厚を１５ｍｍとした。これに対し本（具
体例１´）で使用した石英ガラスは、熱膨脹が低く、従って発生する熱応力が低
いのが特徴であるが、欠点としては、１３００℃以上の温度で失透と呼ばれる変
質が起こり、熱膨張率が増大して、この結果、熱応力が大きくなって、シエルが
破損してしまうことである。このため、１１００℃以下の温度で使用する必要が
あるが、ステンレス鋼製に比べて大幅に高い温度で使用できるため、内層セラミ
ックスシエル２３の肉厚を略半分の８ｍｍにすることができた。【００３０】このため、内層セラミックスシエル２３に発生する熱応力レベルが半減して、
その寿命が（具体例１）に比べて飛躍的に向上した。また石英ガラスは、１１０
０℃以下では、高酸素濃度（〜５０％）下でも、殆ど劣化が起こらないため、安
定した処理が可能になった。（具体例２）図２、３は加熱炉９（処理室有効寸法：径３００ｍｍ、長さ１０００ｍｍ）の
うち、内層セラミックスシエル３３、３４と内層金属シエル３２とよりなる断熱
層を示している。本（具体例２）は、処理室有効寸法が大きく、内層セラミック
スシエルを１体に作れなかったため、分割構造にしている。分割する場合には、
第３図に示すように中心に近い側を高さの高い嵌め合せ構造にする必要がある。【００３１】なお図４に示す嵌め合せ構造にした場合には、嵌合部間のすきまを流れるガス
層のうち、低温ガス層３７が高温ガス層３８の上方に位置するため、このすきま
を通って対流が起り易くて、内層金属シエル３２が破損し易い。図２、３のよう
にしたのは、この破損を防止するためである。本発明の熱間静水圧加圧処理方法
を使用し、酸素濃度１００ｐｐｍから５０Ｖｏｌ％の酸化性ガス雰囲気下で、熱間静水圧加圧処理を実施したところ、次の結果を得られた。すでに述べたように加熱炉９に有効寸法：径１００ｍｍ、長さ３００ｍｍのも
のを使用し、加熱炉９のうち、内層セラミックシエル２３に厚さ１５ｍｍの多孔
質アルミナ（気孔率６０％）製のものを使用し、内層金属シエル２４にステンレ
ス鋼（１．０ｍｍ）製のものを使用し、断熱材２５、２７に高純度アルミナフィ
バを使用し、ヒータ１５の担体に内層セラミックシエル２４と同一材質の多孔質
アルミナを使用し、ヒータエレメントに白金−ロジウム合金製線材を使用した。
また圧力媒体ガスに酸素を１００ｐｐｍ、１％、１０％含むアルゴンガスを使用
し、最終保持温度（１４００℃）まで約２時間かけて昇温させた後、圧力を２０
００Ｋｇ／ｃｍ²の状態に１時間保持し、保持完了後、昇温とは逆のプロセスを
経て常温、常圧し戻して、運転を完了した。【００３２】被処理品は、ガス不透過膜を形成した対理論密度９５％のジルコニア系予備焼
結体であったが、上記処理により緻密化（対理論密度９９．５％に向上）した。
また被処理品の色は、酸素１００ｐｐｍ混入ガスの場合、本来白色の被処理品が
灰色に着色したが、１％、１０％では、処理前も処理後にも変色がなかった。ま
た上記の処理を実施して、次の焼結体を得られた。即ち、従来の熱間静水圧加圧処理装置で作成したセラミックス（ジルコニア、
アルミナ、マグネシア、イツトリアなど）は、灰色または黒色の焼結体で、光を
ほとんど吸収するため、黄、緑、赤などのカラーを有するセラミックスを得るこ
とができなかったが、本発明のように酸化性ガスの雰囲気下で熱間静水圧加圧処
理を行う場合、作成した焼結体は、ほとんど理論密度を有することから、光を透
過・反射することが可能になる。例えばセラミックス中に微量の鉄、コバルト、
ニツケルなどの遷移金属酸化物またはセリウムランタンなどの希土類酸化物など
を添加した原料粉末の予備焼結体を酸化性ガス雰囲気下で熱間静水圧加圧処理す
ると、カラフルなセラミックスを作成することが可能になる。【００３３】その場合のセラミックスは単結晶の人工宝石と異なり、多結晶で、人工の装飾
品や宝石等として使用できる焼結体が得られた。また印鑑、鋏、カツター、包丁などの刃物、食器、日用品、時計のガワ及び部品、ドライバーなどの機械工具部
品、自動車などの内燃機関用部品などにも使用できる慨結体が得られた。このよ
うな焼結体の品質・諸物性が向上するが、その理由は次の通りである。（１）従来知られたセラミックスの中で特に高強度、高靭性を有するジルコニ
ア−イツトリアまたはジルコニア、マグネシア系のセラミックスの高温特性が改
良される。即ち、上記のジルコニア・セラミックスを５００℃以上の高温で長時
間加熱しても、酸化性ガスの雰囲気下では機械的強度が低下しない。この優れた
特性はジルコニア以外のセラミックス例えばアルミナ、アルミナ−ジルコニアな
どにもあり、これらにも適用できる。（２）一般に熱間静水圧加圧処理装置で作成した焼結体は、常温で、非常に優
れた機械的性質及び耐磨耗性、摺動性を有しており、従来の非酸化性ガスの雰囲
気下で作成した焼結体もその例外でないが、５００℃以上の高温で使用すると、
機械的強度が大幅に低下して、焼結体のもつ優れた特性が失われる。その理由は
、被処理品中に混入していた炭素が含まれていた遷移金属酸化物が化学論比例な
元の安定した酸化物の状態に戻るためである。一方、前記のように酸素濃度１０
０ｐｐｍから５０Ｖｏｌ％の酸化性ガスの雰囲気下で加圧、加熱した場合は、酸
化濃度が充分で、本発明の熱間静水圧加圧処理方法により得られた焼結体には、
上記の現象は起らない。【００３４】【発明の効果】本発明の熱間静水圧加圧処理方法は前記のように被処理品の表面にガス不透過
膜を形成した後に行う熱間静水圧加圧処理方法において、酸素濃度１Ｖｏｌ％か
ら２０Ｖｏｌ％未満の酸化性ガスの雰囲気下で、ジルコニアを含むセラミックス
を加圧、加熱する。つまり焼結体の還元等を防止し且つ加熱炉構成材料の発火点
を上昇させるのに適した酸素濃度の酸化性ガスで酸化物系材料のセラミックスを
加圧、加熱するので、焼結体の特性を向上させるとともに加熱炉構成材料の寿命
を伸長させることができて、各種トラブル（変質、変色、割れなどのトラブルや
装置トラブル）を生じさせずに且つ処理コストの高騰を招かずに機械的強度の高
い複雑な形状の焼結体を得ることができる。

【図面の簡単な説明】【図１】本発明の熱間静水圧加圧処理方法の実施に使用する熱間静水圧加圧処理装置の
構成例を示す縦断側面図である。【図２】上記熱間静水圧加圧処理装置の他の構成例を示す一部縦断側面図である。【図３】同熱間静水圧加圧処理装置の一部を拡大して示す縦断側面図である。【図４】断熱層間のすきまに生じる流れの例を示す縦断側面図である。【図５】従来の熱間静水圧加圧処理装置を示す縦断側面図である。【図６】同熱間静水圧加圧処理装置の全体を示す側面図である。【図７】同熱間静水圧加圧処理装置の全体を示す正面図である。【符号の説明】９加熱炉１６内側断熱層２３多孔質セラミックス製内層シエル２４緻密質材製内層シエル２５、２７セラミックスファイバー製断熱材２６緻密質材製内層シエル

Claims

【特許請求の範囲】【請求項１】被処理品の表面にガス不透過膜を形成した後に行う熱間静水圧
加圧処理方法において、酸素濃度１Ｖｏｌ％から２０Ｖｏｌ％未満の酸化性ガス
の雰囲気下で、ジルコニアを含むセラミックスを加圧、加熱することを特徴とし
た熱間静水圧加圧処理方法。