JP2707933B2 - Hot press furnace - Google Patents
Hot press furnaceInfo
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- hot press
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- Press-Shaping Or Shaping Using Conveyers (AREA)
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、ファインセラミックス
等の新素材を高い純度で製造する際に特に好適に利用さ
れるホットプレス炉に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a hot press furnace particularly preferably used for producing new materials such as fine ceramics with high purity.
【0002】[0002]
【従来の技術】ホットプレスは、粉体を高温・高圧下に
焼結して高密度・高硬度の素材を製造する技術である。
粉体に種々の材料を用いれば従来には無かった新素材の
開発が可能になるため、近時その研究が盛んに行われて
おり、代表的な成果の一つがファインセラミックス製造
技術として結実している。2. Description of the Related Art Hot pressing is a technique for producing a high-density and high-hardness material by sintering powder under high temperature and high pressure.
The use of various materials for powders makes it possible to develop new materials that had never existed before.Recently, research has been actively conducted, and one of the typical results has been realized as fine ceramics manufacturing technology. ing.
【0003】しかして、従来のホットプレス炉の構造
は、図3に示すように、上面中央に位置決め用の凹陥部
11を有しダイス2を着脱可能に支持するダイス受台1
と、そのダイス受台1の対向位置にあって該ダイス受台
1に対して進退可能な押圧棒3と、ダイス2が配置され
る雰囲気を加熱するロッドヒータ4とを具備してなる。
一方、ダイス2は、円筒体状のダイス本体21と、この
ダイス本体21の内周に嵌装されたスリーブ22と、そ
のスリーブ22の下端開口部を蓋封する受具23と、前
記スリーブ22の上端開口部に摺動可能に嵌装される押
圧具24とから構成される。ダイス受台1、ダイス2お
よび押圧棒3は何れもグラファイト製品である。操業手
順としては、先ず炉外において押圧具24がない状態で
スリーブ22内に粉体Aを充填し、しかる後、押圧具2
4をピン24aによりスリーブ22の上端に仮保持す
る。または、押圧具24を粉体Aの上に直接置く。次
に、そのダイス2を受具23と凹陥部11が嵌合する位
置でダイス受台1上にセットし、炉を密閉してヒータ4
をONにするとともに、押圧棒3を作動させる。これに
より押圧棒3は当初押圧具24を押圧して仮保持用のピ
ン24aから外し、一旦落下した押圧具24を再び所定
圧力で押圧する。その様子は図中想像線で示される。ま
た、押圧具24が落下するときにダイス2内に閉じ込め
られているアウトガスは、矢印Xに示すようにスリーブ
22の上端近傍部の周壁に穿設した孔22aを介して炉
内空間Sに放出される。以上により、粉体Aを高温・高
圧下で焼結したら、炉内空間Sに冷却ガス(N2 など)
を導入し、炉の温度が下がった時点でダイス2を取り出
す。The structure of a conventional hot press furnace, as shown in FIG. 3, has a recess 11 for positioning at the center of the upper surface, and a die support 1 for detachably supporting the die 2.
And a pressing rod 3 at a position opposed to the die receiving table 1 and capable of moving forward and backward with respect to the die receiving table 1, and a rod heater 4 for heating an atmosphere in which the die 2 is arranged.
On the other hand, the die 2 includes a cylindrical die main body 21, a sleeve 22 fitted on the inner periphery of the die main body 21, a receiving member 23 for closing a lower end opening of the sleeve 22, and the sleeve 22. And a pressing tool 24 which is slidably fitted in the upper end opening. The die support 1, the die 2, and the pressing rod 3 are all graphite products. As an operation procedure, first, powder A is filled in the sleeve 22 without the pressing tool 24 outside the furnace, and then the pressing tool 2
4 is temporarily held on the upper end of the sleeve 22 by the pin 24a. Alternatively, the pressing tool 24 is placed directly on the powder A. Next, the die 2 is set on the die receiving table 1 at a position where the receiving member 23 and the concave portion 11 are fitted to each other.
Is turned on, and the pressing rod 3 is operated. As a result, the pressing rod 3 initially presses the pressing tool 24 to remove it from the temporary holding pin 24a, and presses the pressing tool 24 that has dropped once again with a predetermined pressure. This is indicated by imaginary lines in the figure. When the pressing tool 24 falls, the outgas trapped in the die 2 is discharged into the furnace space S through a hole 22a formed in a peripheral wall near the upper end of the sleeve 22 as shown by an arrow X. Is done. As described above, when the powder A is sintered under high temperature and high pressure, the cooling gas (such as N 2 )
And the die 2 is taken out when the temperature of the furnace has dropped.
【0004】[0004]
【発明が解決しようとする課題】ところで、素材の純度
を高めるためには、ホットプレス前に粉体Aに含まれる
不純物を極力除去しておくことが必要になる。そこで、
従来では十分に精練した粉体Aを用いることで対応して
いる。しかし、ダイス2内に粉体Aを充填する作業は炉
外で行われるため、その際にダイス2内に不可避的に空
気が封じ込められ、そのダイス2を炉内にセットしてホ
ットプレスに供したとき、空気中の成分である酸素や炭
素が最終品中に酸化状態あるいは浸炭状態で含浸して品
質を低下させるという問題がある。Incidentally, in order to increase the purity of the raw material, it is necessary to remove impurities contained in the powder A as much as possible before hot pressing. Therefore,
Conventionally, this is achieved by using sufficiently refined powder A. However, since the work of filling the powder A into the die 2 is performed outside the furnace, air is inevitably confined in the die 2, and the die 2 is set in the furnace and subjected to hot pressing. In this case, there is a problem that oxygen and carbon, which are components in the air, impregnate the final product in an oxidized state or a carburized state, thereby deteriorating the quality.
【0005】本発明は、このような課題に着目してなさ
れたものであって、ダイスを炉内にセットした状態でダ
イス内の粉体から不純物を好適に除去できるようにした
ホットプレス炉を提供することを目的としている。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of such a problem, and there is provided a hot press furnace capable of suitably removing impurities from powder in a die while the die is set in the furnace. It is intended to provide.
【0006】[0006]
【課題を解決するための手段】本発明は、かかる目的を
達成するために、次のような構成を採用したものであ
る。In order to achieve the above object, the present invention employs the following configuration.
【0007】すなわち、本発明に係るホットプレス炉
は、粉体を充填したダイスを炉内に配置し、ダイスを介
して粉体を高温・高圧下に焼結するようにしたものにお
いて、前記ダイス内に炉外から直接ガスを導入するため
のガス導入系路を設けるとともに、前記炉内を真空排気
することで前記導入ガスをダイス内から排気する排気手
段を設け、これらガス導入系路及び排気手段により、前
記ダイス内へのガス導入と該ダイス内の真空排気とを交
互にパルス状に行うようにしたことを特徴とする。That is, in the hot press furnace according to the present invention, a die filled with powder is placed in the furnace, and the powder is sintered at high temperature and high pressure via the die. A gas introduction system for introducing a gas directly from outside the furnace is provided inside the furnace, and exhaust means for exhausting the introduction gas from the die by evacuating the furnace is provided. By means, the gas introduction into the die and the evacuation in the die are alternately performed in a pulsed manner.
【0008】[0008]
【作用】このような構成により、ガス導入系路を通じて
ダイス内に不純物との反応性に富む適宜のガスを導入す
れば、不純物を適当なガスの形に変えて、ダイス外に排
出することができる。特に、ダイス内へのガス導入を、
ダイス内の真空排気と共に交互にパルス状に行うように
しているため、ガスの使用量が少量であってもガスをダ
イス内の粉体にまんべんなく接触させ、不純物のガス化
を有効に促進することができる。そのため、ダイスを炉
内にセットした後でも、ダイス内に充填した粉体を適切
に精錬することが可能となる。With such a configuration, if an appropriate gas having high reactivity with impurities is introduced into the die through the gas introduction system, the impurities can be changed into an appropriate gas form and discharged out of the die. it can. In particular, gas introduction into the die
Since the gas is evacuated in the die alternately in a pulsed manner, even if the amount of gas used is small, the gas is evenly brought into contact with the powder in the die and gasification of impurities is effectively promoted. Can be. Therefore, even after setting the die in the furnace, the powder filled in the die can be appropriately refined.
【0009】[0009]
【実施例】以下、本発明の一実施例を、図1および図2
を参照して説明する。なお、図3と共通する部分には同
一符号を付し、その説明を省略する。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS One embodiment of the present invention will now be described with reference to FIGS.
This will be described with reference to FIG. Parts common to those in FIG. 3 are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted.
【0010】このホットプレス炉の基本構成は、図3に
示した従来炉と同様に、ダイス2が着脱されるダイス受
台1と、押圧棒3と、ロッドヒータ4とを具備し、一方
のダイス2も、ダイス本体21と、スリーブ22と、受
具23と、押圧具24とから成っている。The basic structure of this hot press furnace is the same as that of the conventional furnace shown in FIG. 3, in which a die receiving table 1 on which a die 2 is attached and detached, a pressing rod 3, and a rod heater 4 are provided. The die 2 also includes a die main body 21, a sleeve 22, a receiving member 23, and a pressing member 24.
【0011】このような構成において、本実施例は、ダ
イス受台1上にダイス2をセットしたときに、前記ダイ
ス受台1と前記ダイス2との間にガス導入系路5が形成
されるようにしている。具体的にこのガス導入系路5
は、ダイス受台1の肉厚内に穿設され一端が炉外のガス
供給ユニット7に連通し他端が凹陥部11の中央に開口
する流路51と、受具23の肉厚内に穿設され一端が前
記流路51に連通し他端がスリーブ22の内周空間に開
口する流路52とから成り、両流路51、52を通じて
ダイス2内にガス供給ユニット7から適宜流量のガスを
直接導入することができるようになっている。なお、前
記受具23上には、ガス導入系路5への粉体Aの落下を
防止する通気性を有したグラファイト製のクロス61
と、肉厚方向の孔を有し導入されるガスを均等に分散さ
せるグラファイト製のスペーサ62とが敷設してある。
また、前記炉内空間Sは、真空排気のため炉外に配置し
た真空ポンプRPに接続されている。In this embodiment, when the dice 2 is set on the die receiving base 1, a gas introduction path 5 is formed between the dice receiving base 1 and the dice 2. Like that. Specifically, this gas introduction system 5
The flow path 51 is formed in the thickness of the die receiving base 1, one end thereof communicates with the gas supply unit 7 outside the furnace, and the other end is opened in the center of the recessed part 11. A flow passage 52 having one end communicated with the flow passage 51 and the other end opened to the inner peripheral space of the sleeve 22. Gas can be directly introduced. It should be noted that a cloth 61 made of graphite having air permeability for preventing the powder A from dropping into the gas introduction path 5 is provided on the receiving member 23.
And a graphite spacer 62 having holes in the thickness direction for uniformly dispersing the gas to be introduced.
The furnace space S is connected to a vacuum pump RP disposed outside the furnace for evacuation.
【0012】以上の構成に基づいて、先ず炉外でダイス
2内に粉体Aを充填して押具24を仮保持し、そのダイ
ス2を炉内にセットしたら、ホットプレス工程に入る前
に図2に示すパターンに沿ってガス導入と炉内加熱を行
い、不純物を除去する。すなわち、先ず工程Iで炉内空
間Sを真空排気し、次に工程IIでガス供給ユニット7か
らのガス導入と真空ポンプRPによる真空排気とを交互
にパルス状に行う。工程III はガス導入と真空排気のサ
イクルを長くしたもので、必要に応じて行う。これによ
り、ガス導入時にはガスはガス導入系路5を通じてダイ
ス2内の下層空間に均等に流入し、真空排気時にはその
ガスはダイス2内の上層空間からスリーブ22の孔22
aを介して炉内空間S側へ吸い出されので、このような
サイクルが繰り返されるとき、ガスはダイス2内の粉体
Aにまんべんなく接触し、不純物に化学反応を生起させ
て所定の反応生成ガスに変化させる。一例としてガスに
H2 を用いたときには、 MeO+H2 →Me+H2 O C+2H2 →CH4 なる反応によって酸素および炭素をそれぞれが水蒸気お
よびメタンガスに変換する。そして、それらのガスH2
O、CH4 はH2 とともにスリーブ22の孔22aを通
じて炉内空間S側に吸い出され、しかる後、真空ポンプ
RPによって炉外に排出される。Based on the above configuration, first, the powder A is filled in the die 2 outside the furnace to temporarily hold the pressing tool 24, and once the die 2 is set in the furnace, before the hot pressing step is started, Gas introduction and furnace heating are performed according to the pattern shown in FIG. 2 to remove impurities. That is, first, in step I, the furnace space S is evacuated, and then in step II, the introduction of gas from the gas supply unit 7 and the evacuation by the vacuum pump RP are alternately performed in a pulsed manner. Step III is a process in which the cycle of gas introduction and evacuation is extended, and is performed as necessary. As a result, at the time of gas introduction, the gas uniformly flows into the lower space in the die 2 through the gas introduction path 5, and at the time of evacuation, the gas flows from the upper space in the die 2 into the hole 22 of the sleeve 22.
When such a cycle is repeated, the gas uniformly comes into contact with the powder A in the die 2 and causes a chemical reaction with the impurities to generate a predetermined reaction. Change to gas. As an example, when H 2 is used as the gas, oxygen and carbon are converted into steam and methane gas, respectively, by a reaction of MeO + H 2 → Me + H 2 O C + 2H 2 → CH 4 . And those gases H 2
O and CH 4 are sucked together with H 2 through the hole 22 a of the sleeve 22 into the furnace space S, and then discharged out of the furnace by the vacuum pump RP.
【0013】以上のような構成のものであると、ダイス
2を炉内にセットした後、そのダイス2内に封じ込めら
れた空気を確実に分解、除去することができる。そし
て、このように精練した粉体Aを次の工程でホットプレ
スに供することにより、従来に比べて確実に純度の高い
最終品を得ることが可能になる。With the above configuration, after the die 2 is set in the furnace, the air sealed in the die 2 can be reliably decomposed and removed. Then, by subjecting the thus refined powder A to hot pressing in the next step, it is possible to surely obtain a final product having a higher purity than before.
【0014】なお、本発明は上述した実施例のみに限定
されるものではない。例えば、導入するガスはH2 以外
にも粉体中の不純物と反応してガスに変え得る適宜のも
のを用いることができる。その不純物が必ずしも酸素や
炭素に限られないのは勿論である。また、本発明はガス
を利用した反応焼成処理にも好適に利用することが可能
である。The present invention is not limited only to the above-described embodiment. For example, as the gas to be introduced, other than H 2 , an appropriate gas which can react with impurities in the powder and be changed into a gas can be used. Of course, the impurities are not necessarily limited to oxygen and carbon. Further, the present invention can be suitably used for a reaction firing treatment using a gas.
【0015】[0015]
【発明の効果】本発明のホットプレス炉は、炉内にダイ
スを配置した状態で、そのダイス内にガス導入系路を通
じて炉外から直接ガスを導入できるようにしたため、粉
体中に混在する不純物との反応性に富む適宜のガスを導
入することで、不純物を適当なガスの形に変えて、ダイ
ス外に排出することができる。特に、ダイス内へのガス
導入を、ダイス内の真空排気と共に交互にパルス状に行
うようにしているため、ガスの使用量を炉内の圧力変動
を避ける等の目的で極力少量に抑えても、ガスをダイス
内の粉体にまんべんなく接触させ、不純物のガス化を有
効に促進することができる。そのため、ダイス内に充填
した粉体を適切に精錬して、従来に比べて最終品の純度
を確実に高めることができる効果がある。According to the hot press furnace of the present invention, the gas can be directly introduced from outside the furnace through the gas introduction system into the die in a state where the die is arranged in the furnace. By introducing an appropriate gas having a high reactivity with impurities, the impurities can be changed into an appropriate gas form and discharged out of the die. In particular, since gas is introduced into the die alternately in a pulsed manner together with the vacuum evacuation in the die, the amount of gas used can be kept to a minimum as much as possible to avoid pressure fluctuations in the furnace. In addition, the gas can be evenly brought into contact with the powder in the die, and gasification of impurities can be effectively promoted. Therefore, there is an effect that the powder filled in the die is appropriately refined, and the purity of the final product can be reliably increased as compared with the related art.
【図1】本発明の一実施例を示す全体横断面図。FIG. 1 is an overall cross-sectional view showing one embodiment of the present invention.
【図2】同実施例における温度処理パターン・圧力処理
パターンを示す図。FIG. 2 is a view showing a temperature processing pattern and a pressure processing pattern in the embodiment.
【図3】従来例を示す図1に対応した断面図。FIG. 3 is a sectional view showing a conventional example and corresponding to FIG.
A…粉体 RP…排気手段(真空ポンプ) 2…ダイス 5…ガス導入系路 A: powder RP: exhaust means (vacuum pump) 2: die 5: gas introduction system
Claims (1)
イスを介して粉体を高温・高圧下に焼結するようにした
ホットプレス炉において、前記ダイス内に炉外から直接
ガスを導入するためのガス導入系路を設けるとともに、
前記炉内を真空排気することで前記導入ガスをダイス内
から排気する排気手段を設け、これらガス導入系路及び
排気手段により、前記ダイス内へのガス導入と該ダイス
内の真空排気とを交互にパルス状に行うようにしたこと
を特徴とするホットプレス炉。1. A hot press furnace in which a die filled with powder is placed in a furnace, and the powder is sintered under high temperature and high pressure through the die. A gas introduction system for introducing
Exhaust means for exhausting the introduced gas from the die by evacuating the furnace is provided, and the gas introduction system and the exhaust means alternately introduce gas into the die and evacuate the die. A hot press furnace characterized in that it is performed in a pulsed manner.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP4295270A JP2707933B2 (en) | 1992-11-04 | 1992-11-04 | Hot press furnace |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP4295270A JP2707933B2 (en) | 1992-11-04 | 1992-11-04 | Hot press furnace |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH06147764A JPH06147764A (en) | 1994-05-27 |
JP2707933B2 true JP2707933B2 (en) | 1998-02-04 |
Family
ID=17818425
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP4295270A Expired - Lifetime JP2707933B2 (en) | 1992-11-04 | 1992-11-04 | Hot press furnace |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2707933B2 (en) |
Family Cites Families (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS539914B2 (en) * | 1973-08-14 | 1978-04-10 | ||
JPS5930775A (en) * | 1982-08-12 | 1984-02-18 | 株式会社村田製作所 | Hot press equipment |
-
1992
- 1992-11-04 JP JP4295270A patent/JP2707933B2/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH06147764A (en) | 1994-05-27 |
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