JP5492550B2 - 脱脂方法 - Google Patents
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Description
本発明は、脱脂方法に関するものである。
焼結処理においては、粉末原料にワックス、バインダー等の有機結合剤を混練して所定形状に成型した粉末成型品を加熱することにより、該粉末成型品に含まれるバインダーを除去し（脱脂処理）、その後、更に炉内温度を上げて焼結させ、最終製品を得る。この焼結処理を実施する加熱炉としては、例えば下記特許文献１に記載の脱脂焼結炉が挙げられる。
ところで、この種の粉末成型品は小物大量処理が行われることが多く、棚構造からなる内箱に配列、収容して炉内に装入されるのが通例であることは、特許文献１に記載の通りである。粉末成型品の均質化を図るためには、全ての粉末成型品の温度を同程度に昇温させて脱脂処理する必要があるが、炉内における配置位置、例えば、ヒーターに対する位置の違いで内箱の外側と中心側の温度差が生まれて、粉末成型品間において温度差が生じてしまうという問題がある。粉末成型品間において温度差が生じると、脱脂が終了する時間が異なって製品の浸炭の程度が変化し、品質のバラツキが生じる等の問題がでる。なお、粉末成型品間における温度差を低減させるために、炉内の温度を緩やかに昇温させる手法があるが、脱脂処理開始までに長時間を要するため非効率である。
また、この製品間のバラツキだけではなく、大型の粉末成型品を１つだけを脱脂処理する場合であっても、当該粉末成型品の部分ごとに温度差が生じれば、同様に部分ごとに品質のバラツキが生ずるという問題がでる。
また、この製品間のバラツキだけではなく、大型の粉末成型品を１つだけを脱脂処理する場合であっても、当該粉末成型品の部分ごとに温度差が生じれば、同様に部分ごとに品質のバラツキが生ずるという問題がでる。
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、品質のバラツキを低減できる粉末成型品の脱脂方法の提供を目的とする。また、第２の目的として、本発明は、処理時間を短縮できる脱脂方法の提供を目的とする。
上記の課題を解決するために、本発明は、炉内において一又は複数の粉末成型品に含まれる有機結合剤を、加熱して脱脂する脱脂方法であって、上記炉内の温度を、上記有機結合剤が蒸発する蒸発温度より高く、上記粉末成型品が浸炭する温度より低い範囲内で所定時間保持する保持工程を有するという手法を採用する。
この手法を採用することによって、本発明では、保持工程において、炉内の温度を、所定時間保持することで、粉末成型品間あるいは一つの粉末成型品の部分間の温度差の拡大が抑えられると共に、炉内における熱伝導により該温度差が緩和される。また、保持工程において、炉内の温度を、有機結合剤の蒸発温度より高い温度とすることにより粉末成型品から有機結合剤を確実に蒸発させることができ、且つ、有機結合剤が蒸発して発生したガスによる浸炭が起こる温度より低い温度とすることで、粉末成型品の浸炭の発生を抑制できる。
この手法を採用することによって、本発明では、保持工程において、炉内の温度を、所定時間保持することで、粉末成型品間あるいは一つの粉末成型品の部分間の温度差の拡大が抑えられると共に、炉内における熱伝導により該温度差が緩和される。また、保持工程において、炉内の温度を、有機結合剤の蒸発温度より高い温度とすることにより粉末成型品から有機結合剤を確実に蒸発させることができ、且つ、有機結合剤が蒸発して発生したガスによる浸炭が起こる温度より低い温度とすることで、粉末成型品の浸炭の発生を抑制できる。
また、本発明においては、上記有機結合剤の蒸発特性に基づいて、上記保持工程の時間を調節する調節工程を有するという手法を採用する。
この手法を採用することによって、本発明では、有機結合剤の固体差や、粉末成型品間の昇温速度の違いに対応でき、粉末成型品間において均一な脱脂を実現できる。
この手法を採用することによって、本発明では、有機結合剤の固体差や、粉末成型品間の昇温速度の違いに対応でき、粉末成型品間において均一な脱脂を実現できる。
また、本発明においては、上記炉内には、少なくとも互いに異なる位置に第１の粉末成型品及び第２の粉末成型品が配置されており、上記第１の粉末成型品の温度を計測する第１計測工程と、上記第２の粉末成型品の温度を計測する第２計測工程とを有し、上記第１計測工程及び上記第２計測工程での計測結果が共に上記蒸発温度に達する前に、上記炉内の温度を、上記蒸発温度において所定時間保持する第２保持工程を有するという手法を採用する。
この手法を採用することによって、本発明では、第１の粉末成型品及び第２の粉末成型品が共に有機結合剤の蒸発温度になるまでの間、炉内の温度を該蒸発温度で保持することにより、粉末成型品間の温度を略均一にして、しかる後に、保持工程での温度への昇温が開始できるようになる。このため、保持工程での温度と有機結合剤の蒸発温度との温度差が比較的大きい場合でも、粉末成型品間において有機結合剤が均一に脱脂され、有機結合剤が蒸発して発生したガスによる粉末成型品の浸炭の発生を抑制できる。
この手法を採用することによって、本発明では、第１の粉末成型品及び第２の粉末成型品が共に有機結合剤の蒸発温度になるまでの間、炉内の温度を該蒸発温度で保持することにより、粉末成型品間の温度を略均一にして、しかる後に、保持工程での温度への昇温が開始できるようになる。このため、保持工程での温度と有機結合剤の蒸発温度との温度差が比較的大きい場合でも、粉末成型品間において有機結合剤が均一に脱脂され、有機結合剤が蒸発して発生したガスによる粉末成型品の浸炭の発生を抑制できる。
また、本発明においては、上記粉末成型品の第１の位置の温度を計測する第１計測工程と、該粉末成型品の上記第１の位置とは異なる第２の位置の温度を計測する第２計測工程とを有し、上記第１計測工程及び上記第２計測工程での計測結果が共に上記蒸発温度に達する前に、上記炉内の温度を、上記蒸発温度において所定時間保持する第２保持工程を有するという手法を採用する。
この手法を採用することによって、本発明では、一つの粉末成型品において第１の位置の部分及び第２の位置の部分が共に有機結合剤の蒸発温度になるまでの間、炉内の温度を該蒸発温度で保持することにより、一つの粉末成型品の部分間の温度を略均一にして、しかる後に、保持工程での温度への昇温が開始できるようになる。このため、保持工程での温度と有機結合剤の蒸発温度との温度差が比較的大きい場合でも、一つの粉末成型品の部分間において有機結合剤が均一に脱脂され、有機結合剤が蒸発して発生したガスによる粉末成型品の浸炭の発生を抑制できる。
この手法を採用することによって、本発明では、一つの粉末成型品において第１の位置の部分及び第２の位置の部分が共に有機結合剤の蒸発温度になるまでの間、炉内の温度を該蒸発温度で保持することにより、一つの粉末成型品の部分間の温度を略均一にして、しかる後に、保持工程での温度への昇温が開始できるようになる。このため、保持工程での温度と有機結合剤の蒸発温度との温度差が比較的大きい場合でも、一つの粉末成型品の部分間において有機結合剤が均一に脱脂され、有機結合剤が蒸発して発生したガスによる粉末成型品の浸炭の発生を抑制できる。
また、本発明においては、上記第２保持工程に移行する前に、上記炉内の温度を、上記蒸発温度以上に昇温させる昇温工程を有するという手法を採用する。
この手法を採用することによって、本発明では、炉内の温度を高めると粉末成型品の昇温速度を早められるため、処理時間の短縮ができる。
この手法を採用することによって、本発明では、炉内の温度を高めると粉末成型品の昇温速度を早められるため、処理時間の短縮ができる。
また、本発明においては、上記炉内の雰囲気圧力を調節する圧力度調節工程を有するという手法を採用する。
この手法を採用することによって、本発明では、炉内の雰囲気圧力を高めると粉末成型品への伝熱性が増すため、処理時間の短縮ができる。
この手法を採用することによって、本発明では、炉内の雰囲気圧力を高めると粉末成型品への伝熱性が増すため、処理時間の短縮ができる。
本発明によれば、炉内において一又は複数の粉末成型品に含まれる有機結合剤を、加熱して脱脂する脱脂方法であって、上記炉内の温度を、上記有機結合剤が蒸発する蒸発温度より高く、上記粉末成型品が浸炭する温度より低い範囲内で所定時間保持する保持工程を有するという手法を採用することによって、保持工程において、炉内の温度を、所定時間保持することで、粉末成型品間あるいは一つの粉末成型品の部分間の温度差の拡大が抑えられると共に、炉内における熱伝導により該温度差が緩和される。また、保持工程において、炉内の温度を、有機結合剤の蒸発温度より高い温度とすることにより粉末成型品から有機結合剤を確実に蒸発させることができ、且つ、有機結合剤が蒸発して発生したガスによる浸炭が起こる温度より低い温度とすることで、粉末成型品の浸炭の発生を抑制できる。
したがって、本発明では、製品の品質のバラツキを低減できる。
したがって、本発明では、製品の品質のバラツキを低減できる。
以下、本発明の実施形態における脱脂方法について図面を参照して説明する。なお、以下の説明では、粉末原料に混練し、粉末成型品とする有機結合剤に、ワックスを用いた場合を例示して説明する。
図１は、本発明の実施形態における脱脂炉１の構成を示す図である。
脱脂炉１は、減圧・真空雰囲気下でワックス（有機結合剤）を含む粉末成型品である処理品Ｗを加熱することにより、該処理品Ｗに含まれるワックスを除去し（脱脂処理）、その後、更に炉内温度を上げて焼結させ、製品を得るように構成されている。脱脂炉１は、炉内の圧力状態が変化した場合であってもその圧力に耐えられるように略円筒形状に形状設定された真空容器からなる炉体２を有する。炉体２には、不図示の水冷ジャケットが設けられており、炉体２の温度過昇を防止する構成となっている。
脱脂炉１は、減圧・真空雰囲気下でワックス（有機結合剤）を含む粉末成型品である処理品Ｗを加熱することにより、該処理品Ｗに含まれるワックスを除去し（脱脂処理）、その後、更に炉内温度を上げて焼結させ、製品を得るように構成されている。脱脂炉１は、炉内の圧力状態が変化した場合であってもその圧力に耐えられるように略円筒形状に形状設定された真空容器からなる炉体２を有する。炉体２には、不図示の水冷ジャケットが設けられており、炉体２の温度過昇を防止する構成となっている。
炉体２内には、複数の処理品Ｗを収容する収容棚３と、収容棚３を囲うマッフル４と、マッフル４を介して処理品Ｗを加熱するヒーター５と、マッフル４及びヒーター５を囲う断熱室６とが設けられる。また、炉体２には、炉体２内にキャリアガスを供給するキャリアガス供給系７と、炉内雰囲気圧力をコントロールする主排気系８と、マッフル４内に発生したワックス蒸気を排気する脱脂排気系９とが接続されている。脱脂炉１は、上記各構成機器の駆動を制御する制御装置（図示せず）を有する。
収容棚３は、複数の処理品Ｗを収容する複数段の棚構造となっている。収容棚３は、複数の処理品Ｗに対しヒーター５の熱を伝導する熱伝導経路を形成するように機能する。昇温速度の最も速い収容棚３の隅部には、該隅部に配置された処理品（第１の粉末成型品）Ｗ１の温度を計測する温度センサ５１が設けられている。また、昇温速度の最も遅い収容棚３の中央部には、該中央部に配置された処理品（第２の粉末成型品）Ｗ２の温度を計測する温度センサ５２が設けられている。温度センサ５１，５２の計測結果は、制御装置に出力される。温度センサ５１，５２としては、ここでは熱電対が用いられるが、例えば放射温度計のような非接触式のセンサを用いて温度を計測する構成としてもよい。
なお、本実施形態では複数の処理品Ｗを収納する場合について説明しているが、処理品Ｗが１つの場合には、１つの処理品Ｗを収容するのに適した収容棚３を準備すればよい。また、温度センサ５１，５２についても、１つの処理品Ｗの異なる部分（第１の位置，第２の位置）の温度をそれぞれ計測するように適宜配置する。
なお、本実施形態では複数の処理品Ｗを収納する場合について説明しているが、処理品Ｗが１つの場合には、１つの処理品Ｗを収容するのに適した収容棚３を準備すればよい。また、温度センサ５１，５２についても、１つの処理品Ｗの異なる部分（第１の位置，第２の位置）の温度をそれぞれ計測するように適宜配置する。
ヒーター５は、箱状のマッフル４の上下に対となって設けられている。ヒーター５は、マッフル４を輻射加熱し、マッフル４から伝わる熱で処理品Ｗを間接加熱する構成となっている。ヒーター５の温度（炉内の温度）は、制御装置によって管理される。
断熱室６は、例えばグラファイトウールやセラミックウール等のウール系の断熱材から構成される。断熱室６は箱状となっており、マッフル４及びヒーター５の外側を囲うようにして設けられる。
断熱室６は、例えばグラファイトウールやセラミックウール等のウール系の断熱材から構成される。断熱室６は箱状となっており、マッフル４及びヒーター５の外側を囲うようにして設けられる。
キャリアガス供給系７は、炉体２内にキャリアガスを供給可能に配管されたキャリアガス供給ライン７１を有する。キャリアガス供給系７から供給されるキャリアガスは、窒素ガス、アルゴンガスやヘリウムガス、あるいはそれらの混合ガス等の不活性ガスからなる。また、キャリアガス供給系７には、炉体２内の雰囲気圧力を計測可能な不図示の圧力センサが設けられている。圧力センサの計測結果は、制御装置に出力される。
主排気系８は、マッフル４外から吸気可能に配管された主排気ライン８１を有する。主排気ライン８１には、メカニカルポンプ８２、ロータリーポンプ８３が設けられている。メカニカルポンプ８２及びロータリーポンプ８３は、制御装置の制御の下、マッフル４内における減圧・真空雰囲気の度合いに応じて直列的に駆動したり、単機で駆動したりする構成となっている。また、主排気系８には、マッフル４内の雰囲気圧力を計測可能な不図示の圧力センサが設けられている。圧力センサの計測結果は、制御装置に出力される。
脱脂排気系９は、マッフル４内に生じたワックス蒸気を吸気可能に配管された脱脂排気ライン９１を有する。脱脂排気ライン９１には、ワックストラップ９２が設けられている。ワックストラップ９２は、ワックス蒸気を冷却することで回収する構成となっている。また、脱脂排気ライン９１は、バイパスライン９３を介して主排気ライン８１と接続されており、脱脂排気系９からのワックス蒸気の吸気は、ロータリーポンプ８３を駆動させることで実施する構成となっている。
続いて、上記構成の脱脂炉１を用いた処理品Ｗの脱脂方法について図２を参照して説明する。
図２は、本発明の第１実施形態における脱脂方法を説明するためのグラフである。図２において、縦軸は温度を、横軸は時間を示す。また、図２において、実線は炉内（ヒーター５）の温度変化を、破線は処理品Ｗ１の温度変化を、一点鎖線は処理品Ｗ２の温度変化を示す。
図２は、本発明の第１実施形態における脱脂方法を説明するためのグラフである。図２において、縦軸は温度を、横軸は時間を示す。また、図２において、実線は炉内（ヒーター５）の温度変化を、破線は処理品Ｗ１の温度変化を、一点鎖線は処理品Ｗ２の温度変化を示す。
先ず、主排気系８により、マッフル４内に真空雰囲気を形成する。このときのワックスの蒸発点（蒸発温度）Ｔｖは、図２に示すように、約２６０℃となっている。
ステップＳ１においては、ヒーター５に通電させ、炉内の温度を常温からワックスの蒸発点Ｔｖまで昇温させる。このとき、処理品Ｗ１と処理品Ｗ２との間には、配置位置の違いにより伝熱の度合いが異なり、温度差が生じることとなる。
ステップＳ１においては、ヒーター５に通電させ、炉内の温度を常温からワックスの蒸発点Ｔｖまで昇温させる。このとき、処理品Ｗ１と処理品Ｗ２との間には、配置位置の違いにより伝熱の度合いが異なり、温度差が生じることとなる。
次に、ステップＳ２においては、温度センサ５１，５２での計測結果が共に蒸発点Ｔｖに達する前に、炉内の温度を、蒸発点Ｔｖにおいて所定時間保持する（第２保持工程）。
ステップＳ２では、処理品Ｗ１及び処理品Ｗ２が共にワックスの蒸発点Ｔｖ近傍になるまでの間、炉内の温度を蒸発点Ｔｖで保持することにより、処理品Ｗ間の温度を略均一にして、しかる後に、脱脂処理するステップＳ３での温度への昇温が開始できるようにする。このため、ステップＳ３での処理品Ｗの温度とワックスの蒸発点Ｔｖとの温度差が比較的大きい場合でも、処理品Ｗ間においてワックスを均一に脱脂することができる。また、処理品Ｗの温度が急激に上昇して炭化してしまうことを未然に防ぐことが可能となる。本実施形態のステップＳ２は、温度センサ５１，５２の計測結果が共に温度Ｔ３（Ｔ３＝Ｔｖ−２０℃）に達する適正な時間がきたら終了する。
ステップＳ２では、処理品Ｗ１及び処理品Ｗ２が共にワックスの蒸発点Ｔｖ近傍になるまでの間、炉内の温度を蒸発点Ｔｖで保持することにより、処理品Ｗ間の温度を略均一にして、しかる後に、脱脂処理するステップＳ３での温度への昇温が開始できるようにする。このため、ステップＳ３での処理品Ｗの温度とワックスの蒸発点Ｔｖとの温度差が比較的大きい場合でも、処理品Ｗ間においてワックスを均一に脱脂することができる。また、処理品Ｗの温度が急激に上昇して炭化してしまうことを未然に防ぐことが可能となる。本実施形態のステップＳ２は、温度センサ５１，５２の計測結果が共に温度Ｔ３（Ｔ３＝Ｔｖ−２０℃）に達する適正な時間がきたら終了する。
次に、ステップＳ３においては、炉内の温度を、ワックスが蒸発する蒸発点Ｔｖより高く、ワックスが炭化する炭化温度より低い範囲内で所定時間保持する（保持工程）。
ステップＳ３においては、炉内の温度を、所定時間保持することで、処理品Ｗ間の温度差の拡大を抑えると共に、炉内における熱伝導により該温度差を緩和しつつ脱脂を行う。ステップＳ３においては、処理品Ｗ１及び処理品Ｗ２の温度がＴ３に達した後に、キープ温度Ｔ２（Ｔ２＝Ｔｖ＋３０℃）まで炉内の温度を緩昇温する緩昇温処理と、キープ温度Ｔ２で炉内の温度を保持するキープ処理とを行う。
ステップＳ３においては、炉内の温度を、所定時間保持することで、処理品Ｗ間の温度差の拡大を抑えると共に、炉内における熱伝導により該温度差を緩和しつつ脱脂を行う。ステップＳ３においては、処理品Ｗ１及び処理品Ｗ２の温度がＴ３に達した後に、キープ温度Ｔ２（Ｔ２＝Ｔｖ＋３０℃）まで炉内の温度を緩昇温する緩昇温処理と、キープ温度Ｔ２で炉内の温度を保持するキープ処理とを行う。
ステップＳ３においては、炉内の温度を、ワックスの蒸発点Ｔｖより高い温度とすることにより処理品Ｗからワックスを確実に蒸発させる。炉内の温度を、ワックスの蒸発点Ｔｖまで昇温すれば通常、ワックスは蒸発するが、ワックスの固体差や、処理品Ｗ間の昇温状況の違い等のため、炉内の温度を蒸発点Ｔｖで保持すると、ワックスが蒸発する部分と蒸発しない部分が生じてしまう虞がある。このため、本実施形態では、ステップＳ３において蒸発点Ｔｖよりも高めの温度で、炉内の温度を保持することにより、ワックスを確実に蒸発させる手法を採っている。
また、ステップＳ３においては、炉内の温度を、処理品Ｗが浸炭する温度より低いキープ温度Ｔ２で維持することにより、処理品Ｗの浸炭の発生を抑制する。なお、処理品Ｗの浸炭温度は、ワックスの種類や炉内の圧力によって定まる。本実施形態の処理品Ｗの浸炭温度は、例えば蒸発点Ｔｖよりも５０℃程度高い温度である。キープ温度Ｔ２は、蒸発点Ｔｖより高い温度とするが、余りにも高い温度にしすぎると処理品Ｗが浸炭されてしまうという一方で、余りにも蒸発点Ｔｖに近しい場合だとワックスが蒸発しきらない可能性がある。これらの点を考慮し、キープ温度Ｔ２は、Ｔｖ＋３０℃程度としている。
なお、ワックスの蒸発は、緩昇温処理でほぼ完了されるが、ワックスの蒸発特性には個体差があり、ワックスが処理品Ｗから完全に抜け切っているとは限らないため、ステップＳ３の時間を調節すべく、余裕時間としてキープ温度Ｔ２で炉内の温度を保持するキープ処理を設けている（調節工程）。本実施形態では、１時間のキープ処理を実施している。
なお、ワックスの蒸発は、緩昇温処理でほぼ完了されるが、ワックスの蒸発特性には個体差があり、ワックスが処理品Ｗから完全に抜け切っているとは限らないため、ステップＳ３の時間を調節すべく、余裕時間としてキープ温度Ｔ２で炉内の温度を保持するキープ処理を設けている（調節工程）。本実施形態では、１時間のキープ処理を実施している。
次に、ステップＳ４においては、炉内の温度を、キープ温度Ｔ２から処理品Ｗを焼結させる焼結温度Ｔ１まで昇温させる。
最後に、ステップＳ５において、温度センサ５１，５２での計測結果が共に焼結温度Ｔ１に達するまで、炉内の温度を焼結温度Ｔ１で所定時間保持して、処理品Ｗを焼結させる。以上の処理により、製品の均質化を図ることができる。ちなみに、本実施例における総処理時間は、９．５時間である。
最後に、ステップＳ５において、温度センサ５１，５２での計測結果が共に焼結温度Ｔ１に達するまで、炉内の温度を焼結温度Ｔ１で所定時間保持して、処理品Ｗを焼結させる。以上の処理により、製品の均質化を図ることができる。ちなみに、本実施例における総処理時間は、９．５時間である。
したがって、上述の第１実施形態によれば、少なくとも炉内において互いに異なる位置に配置された処理品Ｗ１及び処理品Ｗ２に含まれるワックスを、加熱して脱脂する脱脂方法であって、上記炉内の温度を、ワックスが蒸発する蒸発点Ｔｖより高く、処理品Ｗが浸炭する温度より低い範囲内で所定時間保持するステップＳ３を有するという手法を採用することによって、ステップＳ３において、炉内の温度を、所定時間保持することで、処理品Ｗ間の温度差の拡大が抑えられると共に、炉内における熱伝導により該温度差が緩和される。また、ステップＳ３において、炉内の温度を、ワックスの蒸発点Ｔｖより高い温度とすることにより処理品Ｗからワックスを確実に蒸発させることができ、且つ、ワックスが蒸発して発生したガスによる浸炭が起こる温度より低い温度とすることで、処理品Ｗの浸炭の発生を抑制できる。
したがって、本発明の第１実施形態では、製品の品質のバラツキを低減できる。
したがって、本発明の第１実施形態では、製品の品質のバラツキを低減できる。
（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態について説明する。以下の説明において、上述の実施形態と同一又は同等の構成部分については同一の符号を付し、その説明を簡略若しくは省略する。
図３は、本発明の第２実施形態における脱脂方法を説明するためのグラフである。上記実施形態と同様に、図３において、縦軸は温度を、横軸は時間を示す。また、図３において、実線は炉内（ヒーター５）の温度変化を、破線は処理品Ｗ１の温度変化を、一点鎖線は処理品Ｗ２の温度変化を示す。
次に、本発明の第２実施形態について説明する。以下の説明において、上述の実施形態と同一又は同等の構成部分については同一の符号を付し、その説明を簡略若しくは省略する。
図３は、本発明の第２実施形態における脱脂方法を説明するためのグラフである。上記実施形態と同様に、図３において、縦軸は温度を、横軸は時間を示す。また、図３において、実線は炉内（ヒーター５）の温度変化を、破線は処理品Ｗ１の温度変化を、一点鎖線は処理品Ｗ２の温度変化を示す。
第２実施形態では、上記実施形態よりも処理時間を短縮するべく、炉内の雰囲気圧力を調節して、ワックスの蒸発点Ｔｖを高めている（圧力調節工程）。炉内の雰囲気圧力を高めると、処理品Ｗへの伝熱性が増すため、処理時間の短縮ができる。
炉内の雰囲気圧力の調節は、主排気系８の駆動やキャリアガス供給系７の駆動を制御することで行う。第１実施形態では、真空雰囲気下で脱脂を行っていたが、第２実施形態では、主排気系８を暖機運転させ、キャリアガス供給系７から所定量の不活性ガスを供給して、真空雰囲気よりも高い圧力の減圧雰囲気下で脱脂を行う。図３に示すように、第２実施形態のワックスの蒸発点Ｔｖは、約３５０℃となっている。ワックスの蒸発点Ｔｖを高めると、ステップＳ１及びステップＳ２において、処理品Ｗに対する入熱量を高めることができる。また、ワックスの蒸発点Ｔｖを高めると、蒸発点Ｔｖと焼結温度Ｔ１との差が小さくなるため、ステップＳ４及びステップＳ５における焼結温度Ｔ１まで処理品Ｗを昇温させる時間の短縮が可能となる。ちなみに、本実施例における総処理時間は、８．５時間となる。
炉内の雰囲気圧力の調節は、主排気系８の駆動やキャリアガス供給系７の駆動を制御することで行う。第１実施形態では、真空雰囲気下で脱脂を行っていたが、第２実施形態では、主排気系８を暖機運転させ、キャリアガス供給系７から所定量の不活性ガスを供給して、真空雰囲気よりも高い圧力の減圧雰囲気下で脱脂を行う。図３に示すように、第２実施形態のワックスの蒸発点Ｔｖは、約３５０℃となっている。ワックスの蒸発点Ｔｖを高めると、ステップＳ１及びステップＳ２において、処理品Ｗに対する入熱量を高めることができる。また、ワックスの蒸発点Ｔｖを高めると、蒸発点Ｔｖと焼結温度Ｔ１との差が小さくなるため、ステップＳ４及びステップＳ５における焼結温度Ｔ１まで処理品Ｗを昇温させる時間の短縮が可能となる。ちなみに、本実施例における総処理時間は、８．５時間となる。
（第３実施形態）
次に、本発明の第３実施形態について説明する。以下の説明において、上述の実施形態と同一又は同等の構成部分については同一の符号を付し、その説明を簡略若しくは省略する。
図４は、本発明の第３実施形態における脱脂方法を説明するためのグラフである。上記実施形態と同様に、図４において、縦軸は温度を、横軸は時間を示す。また、図４において、実線は炉内（ヒーター５）の温度変化を、破線は処理品Ｗ１の温度変化を、一点鎖線は処理品Ｗ２の温度変化を示す。
次に、本発明の第３実施形態について説明する。以下の説明において、上述の実施形態と同一又は同等の構成部分については同一の符号を付し、その説明を簡略若しくは省略する。
図４は、本発明の第３実施形態における脱脂方法を説明するためのグラフである。上記実施形態と同様に、図４において、縦軸は温度を、横軸は時間を示す。また、図４において、実線は炉内（ヒーター５）の温度変化を、破線は処理品Ｗ１の温度変化を、一点鎖線は処理品Ｗ２の温度変化を示す。
第３実施形態では、上記実施形態よりも処理時間を短縮するべく、第２実施形態の手法に加えて、ステップＳ２に移行する前に、炉内の温度を、蒸発点Ｔｖ以上に昇温させるステップ（昇温工程）Ｓ１´を設けるという手法を採用している。
ステップＳ１´においては、初期の昇温において、炉内の温度を蒸発点Ｔｖよりも高い温度Ｔ４まで昇温させてから、蒸発点Ｔｖまで降温させる。ステップＳ１´における蒸発点Ｔｖまで降温は、ヒーター５の加熱を停止して、炉内雰囲気や水冷ジャケットによる吸熱により行う。このステップＳ１´により、処理品Ｗに対する入熱量を高めて昇温速度を高められるので、処理時間の短縮が可能となる。なお、ステップＳ１´は、ステップＳ２の前に行われるものであるため、処理品Ｗが浸炭温度より昇温することはない。さらに、ステップＳ２において、処理品Ｗの温度の上昇を未然に防ぐことができる。ちなみに、本実施例における総処理時間は、７．９時間となる。
ステップＳ１´においては、初期の昇温において、炉内の温度を蒸発点Ｔｖよりも高い温度Ｔ４まで昇温させてから、蒸発点Ｔｖまで降温させる。ステップＳ１´における蒸発点Ｔｖまで降温は、ヒーター５の加熱を停止して、炉内雰囲気や水冷ジャケットによる吸熱により行う。このステップＳ１´により、処理品Ｗに対する入熱量を高めて昇温速度を高められるので、処理時間の短縮が可能となる。なお、ステップＳ１´は、ステップＳ２の前に行われるものであるため、処理品Ｗが浸炭温度より昇温することはない。さらに、ステップＳ２において、処理品Ｗの温度の上昇を未然に防ぐことができる。ちなみに、本実施例における総処理時間は、７．９時間となる。
以上、図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。上述した実施形態において示した各構成部材の諸形状や組み合わせ等は一例であって、本発明の主旨から逸脱しない範囲において設計要求等に基づき種々変更可能である。
例えば、上記実施形態では、ステップＳ１からステップＳ２を経てステップＳ３に移行すると説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、ステップＳ２を経ずにステップＳ１からステップＳ３に移行する手法を採用してもよい。
また、上記実施形態では、粉末成型品に含まれる有機結合剤としてワックスを例示して説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、バインダー等の他の種類の有機結合剤であってもよい。
また、上記実施形態では、粉末成型品に含まれる有機結合剤としてワックスを例示して説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、バインダー等の他の種類の有機結合剤であってもよい。
あるいは、複数の処理品Ｗを処理する場合だけではなく、１つの処理品Ｗを処理する場合にも本発明を適用することが出来る。この場合、上記実施形態では、第１の粉末成形品Ｗ１と第２の粉末成形品Ｗ２の温度をそれぞれ温度センサ５１、５２で計測して処理をしているが、これを、１つの処理品Ｗにおける第１の位置の部分（例えば処理品Ｗの内側）とこれと異なる第２の位置の部分（例えば処理品Ｗの外側）とにそれぞれ温度センサ５１、５２を設けて温度計測して、本発明の脱脂方法を実施することとしても良い。このような構成とすることにより、１つの処理品Ｗの部分ごとにおける品質のバラツキを低減することが可能となる。
Ｓ２…ステップ（第２保持工程）、Ｓ３…ステップ（保持工程）、Ｓ１´…ステップ（昇温工程）、Ｔｖ…蒸発点（有機結合剤の蒸発温度）、Ｗ１…処理品（第１の粉末成型品）、Ｗ２…処理品（第２の粉末成型品）
Claims (4)
- 炉内において一又は複数の粉末成型品に含まれる有機結合剤を、加熱して脱脂する脱脂方法であって、
前記炉内には、少なくとも互いに異なる位置に第１の粉末成型品及び第２の粉末成型品が配置されており、
前記第１の粉末成型品の温度を計測する第１計測工程と、前記第２の粉末成型品の温度を計測する第２計測工程とを有し、
前記炉内の温度を、前記有機結合剤が蒸発する蒸発温度より高く、前記粉末成型品が浸炭する温度より低い範囲内で所定時間保持する保持工程と、
前記第１計測工程及び前記第２計測工程での計測結果が共に前記蒸発温度に達する前に、前記炉内の温度を、前記蒸発温度において、前記第１計測工程及び前記第２計測工程での計測結果が共に前記蒸発温度−２０℃以上の温度に達するまで所定時間保持する第２保持工程と、
前記第２保持工程に移行する前に、前記第２保持工程において前記蒸発温度で保持する前記所定時間よりも短い時間で、前記炉内の温度を、常温から前記蒸発温度以上に昇温させる昇温工程と、を有することを特徴とする脱脂方法。 - 炉内において一又は複数の粉末成型品に含まれる有機結合剤を、加熱して脱脂する脱脂方法であって、
前記粉末成型品の第１の位置の温度を計測する第１計測工程と、該粉末成型品の前記第１の位置とは異なる第２の位置の温度を計測する第２計測工程とを有し、
前記炉内の温度を、前記有機結合剤が蒸発する蒸発温度より高く、前記粉末成型品が浸炭する温度より低い範囲内で所定時間保持する保持工程と、
前記第１計測工程及び前記第２計測工程での計測結果が共に前記蒸発温度に達する前に、前記炉内の温度を、前記蒸発温度において、前記第１計測工程及び前記第２計測工程での計測結果が共に前記蒸発温度−２０℃以上の温度に達するまで所定時間保持する第２保持工程と、
前記第２保持工程に移行する前に、前記第２保持工程において前記蒸発温度で保持する前記所定時間よりも短い時間で、前記炉内の温度を、常温から前記蒸発温度以上に昇温させる昇温工程と、を有することを特徴とする脱脂方法。 - 前記有機結合剤の蒸発特性に基づいて、前記保持工程の時間を調節する調節工程を有することを特徴とする請求項１または２に記載の脱脂方法。
- 前記炉内の雰囲気圧力を調節する圧力調節工程を有することを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の脱脂方法。
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