JP2654903B2 - マイクロ波焼結方法及びマイクロ波焼結炉 - Google Patents
マイクロ波焼結方法及びマイクロ波焼結炉Info
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Description
セラミックス等の誘電体を焼結するマイクロ波焼結方法
及びそれに使用するマイクロ波焼結炉に関するものであ
る。
クスを焼結することが提案され、実用化されつつある
(例えば、特開昭60ー221367号公報、特開平3
−257072号公報、特開平3−267304号公
報、特開平4−92870号公報参照。)。
ミックスを焼結する場合、被焼結体が均質なものであれ
ば原理的にはマイクロ波が被焼結体の各部分を均一に加
熱することになるが、焼結処理時、通常マイクロ波焼結
炉内の温度は被焼結体の表面温度よりもかなり低温であ
るため、被焼結体の表面から熱が放射され、結果的に被
焼結体の中心部と表面の間に温度勾配を生じ、クラック
が発生しやすい。また、肉厚差の大きい形状の被焼結体
の場合、被焼結体の中心部と表面部との間だけでなく、
薄肉部と厚肉部とでも温度勾配を生じ、このことによっ
てもクラックが発生する。
一物質であれば温度が高いほど誘電損が大きい。したが
って、一旦温度勾配が生じれば、温度の高い部分のマイ
クロ波吸収効率が高くなるので、その部分の温度が高く
なり、温度が高くなればさらにマイクロ波吸収効率が高
くなり、さらにその部分の温度が高くなる。このように
して、一旦の温度勾配が生じれば、マイクロ波加熱によ
り温度差がより拡大され、これによってクラックの発生
が助長される。
が低ければ小さく、マイクロ波吸収効率は低い。このた
め、従来のマイクロ波焼結炉においては、常温での誘電
損が小さいセラミックスの主材料であるアルミナやシリ
カ等を焼結する場合、特に低温域でのマイクロ波加熱に
よるエネルギ効率が悪いという問題点を有していた。
マイクロ波焼結炉の有する問題点に鑑み、焼結時の被焼
結体の各部分の温度勾配を小さくしてクラックの発生を
防止し、また、エネルギ効率のよいマイクロ波焼結方法
及びその方法に使用するマイクロ波焼結炉を提供するこ
とを目的とする。
め、本第1発明は、マイクロ波により誘電体を加熱し、
焼結するマイクロ波焼結方法において、被焼結体をマイ
クロ波焼結炉内で輻射熱により所定温度まで予熱する工
程と、マイクロ波焼結炉内の温度と被焼結体の表面温度
の差を制御しながらマイクロ波により被焼結体の焼結処
理を行う工程とからなることを要旨とする。
電体を加熱し、焼結するマイクロ波焼結炉において、マ
イクロ波焼結炉にヒータを配設し、該ヒータによってマ
イクロ波焼結炉内の温度を制御してなることを要旨とす
る。
温度を制御して、マイクロ波焼結炉内の温度と被焼結体
の表面温度差を小さくすることにより、被焼結体表面か
らの熱の放射を低減し、温度の分布を均一にして、被焼
結体の各部分の温度差を小さくしてクラックの発生を防
止する。
て、マイクロ波焼結炉内において輻射熱によって被焼結
体を予熱し、常温での誘電損の小さい物質の温度を所定
温度まで上昇させてからマイクロ波により加熱すること
によって、エネルギ効率を向上させる。
る。図1は、本発明のマイクロ波焼結炉の第1実施例を
示す。マイクロ波焼結炉は、マイクロ波発生器1と、マ
イクロ波発生器1からマイクロ波を導く導波管2と、導
波管2の端部に設けたアプリケータ3と、アプリケータ
3の外周を覆うジャケット4と、ジャケット4の外壁4
a及び内壁4bの間に配設した断熱材5と、アプリケー
タ3とジャケット4の内壁4bの間に形成した空隙に配
設したヒータ6と、温度制御装置8と、ヒータ電源9と
からその主要部を構成する。
それに連なるアプリケータ3はタングステンで、ヒータ
6は黒鉛で構成しているが、他の材料を使用することも
できる。また、ヒータ6は、横方向に3分割し、各ヒー
タ6a,6b,6cは、温度制御装置8によって制御さ
せるヒータ電源9に接続して、それぞれの発熱量を独立
して調節可能に構成する。なお、ヒータ6の分割形態は
これに限定されず、縦方向にも分割する等、さらに細分
化することも可能である。なお、マイクロ波焼結炉内の
温度を上げる手段として、ヒータ以外のものを使用する
こともできる。アプリケータ3、被焼結体10の表面等
の適当な箇所に熱電対7を配設し、熱電対7によって測
定されるマイクロ波焼結炉内の温度と被焼結体の表面温
度に基づいて温度制御装置8によりマイクロ波発生器1
及びヒータ6を制御する。なお、マイクロ波焼結炉内の
温度と被焼結体の表面温度を測定するためのセンサーと
しては、熱電対以外の温度センサーを使用することもで
きる。
実施例を示す。マイクロ波焼結炉は、マイクロ波発生器
1と、マイクロ波発生器1からマイクロ波を導く導波管
2と、導波管2の端部に設けたアプリケータ3と、アプ
リケータ3の外周を覆うジャケット4と、アプリケータ
3とジャケット4の間に形成した空隙を流通する冷却水
11と、アプリケータ3内に配設したヒータ6と、温度
制御装置8と、ヒータ電源9とからその主要部を構成す
る。
それに連なるアプリケータ3はステンレスで、ヒータ6
はタングステンで構成しているが、他の材料を使用する
こともできる。また、ヒータ6は、横方向に3分割し、
各ヒータ6a,6b,6cは、温度制御装置8によって
制御させるヒータ電源9に接続して、それぞれの発熱量
を独立して調節可能に構成する。なお、ヒータ6の分割
形態はこれに限定されず、縦方向にも分割する等、さら
に細分化することも可能である。なお、マイクロ波焼結
炉内の温度を上げる手段として、ヒータ以外のものを使
用することもできる。ヒータ6、被焼結体10の表面等
の適当な箇所に熱電対7を配設し、熱電対7によって測
定されるマイクロ波焼結炉内の温度と被焼結体の表面温
度に基づいて温度制御装置8によりマイクロ波発生器1
及びヒータ6を制御する。なお、マイクロ波焼結炉内の
温度と被焼結体の表面温度を測定するためのセンサーと
しては、熱電対以外の温度センサーを使用することもで
きる。
イクロ波焼結炉を用いて行う焼結の工程について説明す
る。被焼結体10の各部分の温度分布を均一にし、クラ
ックの発生を防止するためには、マイクロ波焼結炉内の
温度と被焼結体の表面温度差を小さくすることにより、
被焼結体10の表面からの熱の放射を低減することが必
要である。このため、被焼結体を加熱する際、マイクロ
波による加熱に加えて、熱電対7によって測定されるマ
イクロ波焼結炉内の温度と被焼結体の表面温度に基づい
て温度制御装置8によりヒータ6を制御し、ヒータ6が
発生する輻射熱によってマイクロ波焼結炉内の温度を制
御して、マイクロ波焼結炉内の温度と被焼結体10の表
面温度差を小さくすることにより、被焼結体表面からの
熱の放射を低減し、温度の分布を均一にして、被焼結体
の各部分の温度差を小さくしてクラックの発生を防止す
る。
タ6a,6b,6cに分割して、それぞれの発熱量を独
立して調節可能に構成しているので、マイクロ波焼結炉
内の温度分布に応じて各ヒータ6a,6b,6cの発熱
量を調節する。
て、マイクロ波焼結炉に配設したヒータ6から発生する
輻射熱によって被焼結体10を予熱することによって、
常温での誘電損の小さい被焼結体の温度をマイクロ波吸
収効率がよくなる所定温度まで上昇させた後、マイクロ
波により加熱することによって、マイクロ波加熱時のエ
ネルギ効率を向上させる。
場合には、最初は上記と同様の工程で焼結を行う必要が
あるが、この焼結処理工程におけるマイクロ波発生器1
及びヒータ6の稼働状態を温度制御装置8に設けたメモ
リーに記憶しておき、次の焼結処理を行う際、記憶した
データに基づいて温度制御装置8によりマイクロ波発生
器1及びヒータ6の稼働状態を制御することにより、被
焼結体10の表面に配設する熱電対7を省略することが
できる。この場合における加熱状態の異常等は、アプリ
ケータ3、ヒータ6の表面等に配設した熱電対7によっ
て測定されるマイクロ波焼結炉内の温度変化によって検
知することができる。
際、マイクロ波による加熱に加えて、マイクロ波焼結炉
内の温度を制御して、マイクロ波焼結炉内の温度と被焼
結体の表面温度差を小さくすることができ、被焼結体表
面からの熱の放射を低減し、温度の分布を均一にして、
被焼結体の各部分の温度差を小さくすることによって、
被焼結体にクラックが発生することを防止し、高品質の
被焼結体を得ることができる。
て、マイクロ波焼結炉内において輻射熱によって被焼結
体を予熱し、常温での誘電損の小さい物質の温度を所定
温度まで上昇させてからマイクロ波により加熱すること
ができ、特に低温域でのマイクロ波加熱によるエネルギ
効率が悪いアルミナやシリカ等のセラミックスの主材料
を焼結する場合のマイクロ波加熱によるエネルギ効率を
向上することができる。
図である。
図である。
Claims (2)
- 【請求項1】 マイクロ波により誘電体を加熱し、焼結
するマイクロ波焼結方法において、被焼結体をマイクロ
波焼結炉内で輻射熱により所定温度まで予熱する工程
と、マイクロ波焼結炉内の温度と被焼結体の表面温度の
差を制御しながらマイクロ波により被焼結体の焼結処理
を行う工程とからなることを特徴とするマイクロ波焼結
方法。 - 【請求項2】 マイクロ波により誘電体を加熱し、焼結
するマイクロ波焼結炉において、マイクロ波焼結炉にヒ
ータを配設し、該ヒータによってマイクロ波焼結炉内の
温度を制御してなることを特徴とするマイクロ波焼結
炉。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP5166074A JP2654903B2 (ja) | 1993-06-11 | 1993-06-11 | マイクロ波焼結方法及びマイクロ波焼結炉 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP5166074A JP2654903B2 (ja) | 1993-06-11 | 1993-06-11 | マイクロ波焼結方法及びマイクロ波焼結炉 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH06345541A JPH06345541A (ja) | 1994-12-20 |
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Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP5166074A Expired - Fee Related JP2654903B2 (ja) | 1993-06-11 | 1993-06-11 | マイクロ波焼結方法及びマイクロ波焼結炉 |
Country Status (1)
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JP2003075077A (ja) * | 2001-09-05 | 2003-03-12 | Natl Inst For Fusion Science | マイクロ波焼成炉およびマイクロ波焼成方法 |
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-
1993
- 1993-06-11 JP JP5166074A patent/JP2654903B2/ja not_active Expired - Fee Related
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