JP3681993B2 - 通電加圧焼結装置の焼結型 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、通電加圧焼結装置の焼結型に関する。通電加圧焼結装置は、内部に金属やセラミックス等の粉末が入れられた焼結型内の粉末を加圧しながら通電し、通電により焼結型や粉末を発熱させて、粉末を加熱焼結させるための装置である。本発明は、かかる通電加圧焼結装置の焼結型に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図２は従来の通電加圧焼結装置の焼結型180 の縦断面図である。同図に示すように、従来の焼結型180 はモールド181 および上下一対のダイス182 ，183 から構成されたものである。モールド181 は、素材がカーボングラファイトであり、中空部分を備えた円筒状に形成されたものである。各ダイス182 ，183 は、素材がカーボングラファイトであり、モールド181 の中空部分と同一径の円柱状に形成されたものである。この上下一対のダイス182 ，183 には、直流電源の正極負極がそれぞれ接続されている。
このため、モールド181 の中空部分における上下一対のダイス182 ，183 間の空間に、銅（Ｃｕ）やニッケル（Ｎｉ）、アルミナ（Al２O３）等の粉末ｍを気密に収容して、上下のダイス182 ，183 によって粉末ｍを加圧しながら上下のダイス182 ，183 に通電すれば、焼結型180 が発熱するので、粉末ｍを加圧焼結することができる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかるに、従来の焼結型180 では、その内部および粉末ｍの内部の温度分布が通電径路により異なるが、導電性の良い材料を焼結した場合には、通電している電流の殆どが最短かつ通電し易い部分を流れる。つまり、上方のダイス182 から粉末ｍ内を通って下方のダイス183 に流れてしまう。すると、モールド181 に流れる電流が少なくなり、モールド181 はほとんど発熱せず、粉末ｍは、その内部からの発熱によってのみ加熱されることになる。このため、粉末ｍの内部において、その中央部と外周部との間に大きな温度勾配ができてしまい、焼結された焼結品には、その内部に焼結状態や密度のバラツキが生じるという問題がある。
【０００４】
本発明はかかる事情に鑑み、導電性の良い材料を焼結しても、粉末内部の温度分布を均一にすることができる通電加圧焼結装置の焼結型を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
請求項１の通電加圧焼結装置の焼結型は、通電加圧焼結装置の焼結型であって、該焼結型が、中空部分を備えたモールドと、該モールドの中空部分に挿入離脱自在に取り付けられた上下一対のダイスとからなり、前記モールドの中空部分において、該モールドと上下一対のダイスによって焼結室が形成されており、前記上下一対のダイスが、直流電源の正極負極にそれぞれ接続されており、前記上下一対のダイスにおいて、前記焼結室を形成する面に、所定の温度まで絶縁性を維持し、所定の温度を超えると絶縁破壊する絶縁板が取り付けられたことを特徴とする。
【０００６】
請求項１の発明によれば、上下のダイスにおける焼結室を形成する面には絶縁板が取付けられているので、焼結型の温度が所定の温度以下のときには、電流は、粉末内部を流れずに、正極に接続されたダイスからモールドを通って負極に接続されたダイスに向かって流れる。このため、モールドが発熱し、粉末をその外周部から加熱することができる。そして、焼結型の温度が所定の温度以上になれば、絶縁板が絶縁破壊し、電流は粉末内を通って流れ、粉末自体が発熱し、粉末をその内部から加熱することができる。つまり、温度が上昇しにくい粉末の外周部の温度を上昇させてから、粉末の内部を粉末自体の発熱によって加熱するので、焼結中における粉末内部の温度分布を均一にすることができる。このため、焼結品の内部に、焼結状態や密度のバラツキが生じることを防ぐことができ、焼結品の品質を向上することができる。しかも、絶縁板の絶縁破壊する温度を変化させれば、粉末をその内部から加熱する温度を変えることができるので、粉末の加熱状態を変化させることができる。
【０００７】
【発明の実施の形態】
つぎに、本発明の実施形態を図面に基づき説明する。
図１は本実施形態の焼結型８０の縦断面図である。同図に示すように、本実施形態の焼結型８０は、モールド８１および上下一対のダイス８２，８３から構成されたものであり、上下一対のダイス８２，８３において、焼結室Ａを形成する面に、それぞれ絶縁板９５を取り付けたことが特徴である。
【０００８】
図１に示すように、モールド８１は、中空部分を備えた円筒状に形成されたものであり、その素材は例えばカーボングラファイトである。各ダイス８２，８３は、モールド８１の中空部分と同一径の円柱状に形成されたものであり、その素材は例えばカーボングラファイトである。
【０００９】
前記モールド８１の中空部分には、上方のダイス８２の下端部、および下方のダイス８３の上端部が、それぞれ挿入離脱自在に取り付けられている。そして、モールド８１の中空部分において、モールド８１、ダイス８２の下端およびダイス８３の上端で囲まれた部分が焼結室Ａとなっている。
【００１０】
また、上方のダイス８２の下端、つまり焼結室Ａを形成する面には、絶縁板９５が取り付けられている。この絶縁板９５の素材は、例えばアルミナのファイバシートやボロンナイトライド、炭化珪素等であり、常温では絶縁作用をし、一定の温度（例えば、１３００℃程度）以上の温度になると絶縁破壊（通電）するものである。
下方のダイス８２の上端、つまり焼結室Ａを形成する面にも、上記と同様の素材の絶縁板９５が取り付けられている。
さらに、上下一対のダイス８２,
８３は、直流電源の正極負極にそれぞれ接続されている。
【００１１】
つぎに、本実施形態の焼結型８０の作用効果を説明する。
焼結型８０の焼結室Ａに、導電性の良い材料である超硬合金や銅等の粉末ｍを収容する。そして、上下一対のダイス８２，８３によって粉末ｍを上下から加圧しながら直流電源によってダイス８２, ８３に通電する。
【００１２】
このとき、上下一対のダイス８２,８３における焼結室Ａを形成する面、つまり焼結室Ａ内の粉末と接する面には絶縁板９５がそれぞれ取付けられているので、電流は絶縁板９５を通過できず、上方のダイス８２からモールド８１を通って下方のダイス８３に向かって流れる。
すると、モールド８１および上下一対のダイス８２, ８３が発熱し、粉末ｍは、その外周部から加熱されるので、粉末ｍは、まず、その外周部の温度が上昇する。
【００１３】
やがて、焼結型８０や粉末ｍの外周の温度が上昇し、焼結型８０や粉末ｍの外周からの熱によって絶縁板９５が加熱されて、絶縁板９５が絶縁破壊する温度以上になると、焼結室Ａ内に収容された粉末ｍの導電性が良いので、電流は絶縁板９５を通過して通電経路の短い粉末ｍ内を通って流れる。このため、粉末ｍ自体が発熱し、粉末ｍは、その発熱によって中央部から加熱される。
すると、粉末ｍ全体が加熱されるが、温度が上昇しにくい粉末ｍの外周部の温度が先に上昇しているので、焼結中における粉末ｍ内部の温度分布が均一になり、粉末ｍは、その内部の温度分布が均一になった状態で焼結される。
【００１４】
よって、本実施形態の焼結型８０によれば、導電性の良い材料を焼結しても、粉末ｍが、その内部の温度分布が均一になった状態で焼結されるので、焼結品の内部に、焼結状態や密度のバラツキが生じることを防ぐことができ、焼結品の品質を向上することができる。
【００１５】
しかも、絶縁板９５の素材や厚さを変えて、絶縁板９５が絶縁破壊する温度を変化させれば、粉末ｍをその内部からの加熱する温度を変えることができる。このため、焼結する粉末ｍの素材によって、粉末ｍの加熱状況を変化させることができるし、焼結する焼結品によって粉末ｍの加熱状態を変えることができる。
【００１６】
【発明の効果】
請求項１の発明によれば、焼結中における粉末内部の温度分布を均一にすることができ、焼結品の内部に、焼結状態や密度のバラツキが生じることを防ぐことができ、焼結品の品質を向上することができる。しかも、絶縁板の絶縁破壊する温度を変化させれば、粉末をその内部からの加熱する温度を変えることができるので、粉末の加熱状態を変化させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本実施形態の加圧焼結装置の焼結型８０の縦断面図である。
【図２】 従来の加圧焼結装置の焼結型180
の縦断面図である。
【符号の説明】
８０ 焼結型
８１ モールド
８２ ダイス
８３ ダイス
９５ 絶縁板
Ａ 焼結室
Claims (1)
- 通電加圧焼結装置の焼結型であって、該焼結型が、中空部分を備えたモールドと、該モールドの中空部分に挿入離脱自在に取り付けられた上下一対のダイスとからなり、前記モールドの中空部分において、該モールドと上下一対のダイスによって焼結室が形成されており、前記上下一対のダイスが、直流電源の正極負極にそれぞれ接続されており、
前記上下一対のダイスにおいて、前記焼結室を形成する面に、所定の温度まで絶縁性を維持し、所定の温度を超えると絶縁破壊する絶縁板が取り付けられた
ことを特徴とする通電加圧焼結装置の焼結型。
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Applications Claiming Priority (1)
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| JP2001178057A JP3681993B2 (ja) | 2001-06-13 | 2001-06-13 | 通電加圧焼結装置の焼結型 |
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