JP3835008B2

JP3835008B2 - 通電加熱式加圧焼結装置

Info

Publication number: JP3835008B2
Application number: JP23419598A
Authority: JP
Inventors: 浩一藤田; 智俊望月; 和美森
Original assignee: 石川島播磨重工業株式会社
Priority date: 1998-08-20
Filing date: 1998-08-20
Publication date: 2006-10-18
Anticipated expiration: 2018-08-20
Also published as: JP2000063907A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、通電加熱式加圧焼結装置に関するものであり、より詳しくは、粉末（被処理物）の温度制御を容易にし、操業状態を安定化させるようにした通電加熱式加圧焼結装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
金属の粉末やセラミックの粉末等を加圧焼結する装置として、通電加熱式加圧焼結装置がある。
【０００３】
該通電加熱式加圧焼結装置は、その一例を図２に示すように、内部に粉末１を加圧成形するための成形空間２を有する筒状のモールド３を設け、該モールド３の成形空間２に上側発熱体４と下側発熱体５を嵌合するようにしている。
【０００４】
前記モールド３の材料としては、高温時の強度が高く、且つ粉末１等が付着し難い黒鉛等が一般に用いられている。
【０００５】
一方、前記上側発熱体４及び下側発熱体５は、前記モールド３を構成している黒鉛に対して不純物を含有することにより電気抵抗が高められた、例えばセミグラファイト等にて構成されており、発熱体４，５は一般に円柱形状を有している。
【０００６】
さらに、上側発熱体４の上部には、油圧シリンダ等からなる加圧手段６を設置すると共に、モールド３及び下側発熱体５を支持する台座ブロックからなる支持手段７を設けている。
【０００７】
前記加圧手段６と支持手段７は共に良導体であり、加圧手段６と支持手段７との間には電源８が接続されている。電源８には、商用電源、或いは直流電源を用いることができる。
【０００８】
なお、少なくとも前記モールド３の部分は、図示しない真空チャンバ内に収容されるようになっている。
【０００９】
このような構成において、まず、モールド３の成形空間２に下側から下側発熱体５を挿入してモールド３及び下側発熱体５を台座ブロックによる支持手段７によって支持した状態において、金属やセラミック等の粉末１を上方から前記成形空間２内に供給する。そして、成形空間２に上方から上側発熱体４を挿入する。
【００１０】
この状態において、少くともモールド３部分を包囲するようにした真空チャンバ内を真空状態、または不活性ガス雰囲気、あるいは水素ガス等の還元ガス雰囲気とする。
【００１１】
さらに、電源８を用いて、上側発熱体４と下側発熱体５の間に電圧を印加することにより、上側発熱体４と下側発熱体５を通してモールド３及びモールド３内の粉末１に電流を流し、該電流によって、上側発熱体４及び下側発熱体５のジュール発熱、更には粉末１自身のジュール発熱により、粉末１を高温に加熱する。
【００１２】
この状態で、加圧手段６により上側発熱体４を下降させる。この時、下側発熱体５は支持手段７に固定されているため、上側発熱体４と下側発熱体５は接近し、これにより、その間の粉末１は加圧されるが、粉末１は高温に加熱されていて結合し易い状態となっているために、焼結されて加圧焼結体となる。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
上述したように、従来の通電加熱式加圧焼結装置においては、上側発熱体４と下側発熱体５間の電流は、粉末１及びモールド３の双方に流れるようになっている。
【００１４】
ところで、粉末１に通電すると、粉末１は自身の電気抵抗により自己発熱して昇温が速くなる一方で、粉末１の種類が変わると、モールド３との電気抵抗の比によって電流の流れ方や加熱に必要な電流値、電圧値が変わる。また、自己発熱による昇温速度も粉末１の種類により異なる。
【００１５】
従って、温度制御が難しくなることから、粉末１の種類によって操業条件が大きく変わり、生産効率が上がらないという問題がある。
【００１６】
本発明は、上述の実情に鑑み、均一な品質の加圧焼結体を効率よく成形し得るようにした通電加熱式加圧焼結装置を提供することを目的とするものである。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、内部に粉末を加圧成形するための成形空間を有するモールドと、モールドの成形空間に上下から嵌合される上側発熱体及び下側発熱体と、モールド及び下側発熱体を支持する支持手段と、上側発熱体に加圧力を与える加圧手段と、加圧手段と支持手段とに接続した電源と、を備えた通電加熱式加圧焼結装置において、前記上側発熱体と粉末の間を絶縁する上側絶縁体を前記上側発熱体の下部に設け、前記下側発熱体と粉末の間を絶縁する下側絶縁体を前記下側発熱体の上部に設け、さらに、前記モールドと支持手段の間に絶縁体を介在させたことを特徴とする通電加熱式加圧焼結装置、に係るものである。
【００１８】
上記手段によれば、以下のような作用が得られる。
【００１９】
電源からの通電により上側発熱体及び下側発熱体間が通電されるが、上側発熱体と下側発熱体間の粉末は、両発熱体とは上側絶縁体と下側絶縁体によって絶縁されているので、粉末に全ての電流が流れることはない。すなわち、主にモールドを介して上側発熱体と下側発熱体間に電流が流れることになる。
【００２０】
従って、粉末の種類が変わっても、上側発熱体、モールド、下側発熱体は変わることがないため、通電電圧、電流は一定となり、発熱体とモールドのジュール発熱量が不変であることから、粉末の温度制御を容易に行うことができる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００２２】
図１は本発明の実施の形態に係る通電加熱式加圧焼結装置の概略構成図であり、図２と同一の構成部分には同一の符号を付して詳細な説明は省略し、本発明の特徴部分についてのみ説明する。
【００２３】
図１に示すように、モールド３の成形空間２に嵌合して粉末１の加圧と加熱を行うようにしている上側発熱体４と下側発熱体５が備えられており、さらに、前記成形空間２にあって、上側発熱体４と粉末１の間には上側絶縁体９が設けてあり、同様に、下側発熱体５と粉末１の間には下側絶縁体１０が設けてある。絶縁体９，１０の材質としては、例えばボロンナイトライド（ＢＮ）が使用される。また、モールド３と支持手段７の間にも絶縁体１１が介在してある。
【００２４】
以下に上記形態例の作用を説明する。
【００２５】
図１に示した構成において、電源８により加圧手段６と支持手段７の間に電圧を印加すると、加圧手段６、上側発熱体４、モールド３、下側発熱体５、支持手段７という経路で電流ｉが流れる。すなわち、上側絶縁体９及び下側絶縁体１０の存在により、従来例とは異なり粉末１には電流が流れない。
【００２６】
この時、モールド３は絶縁体１１を介して支持手段７に支持されているので、モールド３に流れた電流ｉは確実に下側発熱体５に流れることになる。
【００２７】
前記電流ｉは粉末１の種類が変わっても一定であり、上側発熱体４、下側発熱体５、モールド３で発生するジュール熱の総量も常に一定である。
【００２８】
前記したように、上側絶縁体９及び下側絶縁体１０の存在によって粉末１には電流が流れないので、如何なる種類の粉末１（電気抵抗値が変化する粉末１）に対しても、電圧値に応じて常に一定の熱量を供給することができ、よって粉末１の温度制御が容易になる。この結果、常に安定した品質の加圧焼結体を得ることができる。
【００２９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、上側発熱体及び下側発熱体と粉末とを、上側絶縁体と下側絶縁体とによって絶縁しているので、粉体には電流が流れることがなく、モールド及び両発熱体に常に一定の電流が流れ、両発熱体とモールドによるジュール熱により、安定して粉末を昇温させることができる。従って、操業条件を粉末の種類によって変える必要がなく、焼結体の生産効率向上と品質の維持を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係る通電加熱式加圧焼結装置の概略構成図である。
【図２】従来の通電加熱式加圧焼結装置の概略構成図である。
【符号の説明】
１粉末
２成形空間
３モールド
４上側発熱体
５下側発熱体
６加圧手段
７支持手段
８電源
９上側絶縁体
１０下側絶縁体
１１絶縁体

Claims

内部に粉末を加圧成形するための成形空間を有するモールドと、モールドの成形空間に上下から嵌合される上側発熱体及び下側発熱体と、モールド及び下側発熱体を支持する支持手段と、上側発熱体に加圧力を与える加圧手段と、加圧手段と支持手段とに接続した電源と、を備えた通電加熱式加圧焼結装置において、前記上側発熱体と粉末の間を絶縁する上側絶縁体を前記上側発熱体の下部に設け、前記下側発熱体と粉末の間を絶縁する下側絶縁体を前記下側発熱体の上部に設け、さらに、前記モールドと支持手段の間に絶縁体を介在させたことを特徴とする通電加熱式加圧焼結装置。