JPH0257895A - 真空熱処理方法と装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、真空中に於いて被処理物を加熱し、更にガス
雰囲気として該被処理物に還元等の処理を施す真空熱処
理の方法と装置に関する。

（従来の技術） 従来、真空熱処理炉として、第１図に見られるような、
真空ポンプに接続される真空排気口ａと、ガス源に接続
されるガス導入口ｂを有する炉室Ｃ内にヒーターｄを設
け、該炉室Ｃ内に断熱材ｅで囲んで被処理物ｆを設ける
ようにしたものが知られており、該被処理物ｆを還元す
る場合、まず真空排気口ａからの排気により炉室Ｃ内を
真空にし、次いでヒーターｄで被処理物ｆを加熱し、そ
のあとガス導入口すから導入した水素ガスにより被処理
物ｆを還元している。

（発明が解決しようとする課題） 前記の場合、炉室Ｃ内の温度を一定に保持して行なわれ
るが、炉室Ｃ内の雰囲気がｌ　Ｔｏｒｒ以下の真空中で
ある場合と１００　Ｔｏｒｒ乃至大気圧の水素ガス雰囲
気である場合とでは炉室Ｃの室壁から逃げる熱損失が約
３倍以上も違い、後者の場合の方が熱損失が多くなって
炉室Ｃ内の温度を一定に保持出来なくなる。そのため水
素ガスの導入時にはヒーターｄへの投入電力を約３倍以
上とし、炉室Ｃ内の温度を一定に保持するように努めて
いるが、ヒーターｄの電源に高価な大型のものを用意し
なければならず、水素ガスを導入して被処理物ｆを処理
する時間は熱処理プロセスに於いては一時的であり、加
熱電力を約３倍以上とする時間も一時的であるが、この
ような−時的使用のために大型の電源を設備することは
経済的でない。

水素ガスの導入に伴なう熱損失を少なくするために、炉
室Ｃ内に設けられる断熱材ｅの厚みを増すことも考えら
れたが、これは断熱材ｅからの放出ガス量が増大するた
め高真空の雰囲気が得にくくなる不都合が見られた。

また炉室Ｃ内のガス状態を監視するために、炉室Ｃ内の
水素ガスや酸素ガスの分圧を測定することが望ましいが
、その測定には高価なｒｌＦＪ定機器を必要とし、その
機器の信頼性も低いため、実用的でない欠点がある。

本発明は、ガス導入に伴う熱損失が少なく、比較的小型
の電源で炉室内の温度を一定に保持し得、炉室内のガス
状態を簡単に監視出来る真空熱処理の方法と装置を提案
することを目的とするものである。

（課題を解決するための手段） 本発明の第１発明は、前記目的を達成する方法に関する
もので、真空排気口とガス導入口を有する炉室内にヒー
ターを設け、該炉室内に設けた被処理物を真空状態とガ
ス雰囲気状態とで熱処理するようにしたものに於いて、
該炉室内に該被処理物を収める気密室を設け、該炉室内
には不活性ガスを導入し、該ガスとほぼ同圧になるよう
に処理用ガスを気密室内に導入して該被処理物の熱処理
を行なうようにした。

またその第２発明は、前記方法の実施に適用される装置
に関するもので、真空排気口とガス導入口を有する炉室
内にヒーターを設け、該炉室内に設けた被処理物を真空
状態とガス雰囲気状態とで熱処理するようにしたものに
於いて、該炉室内に該被処理物を収める開閉自在の気密
室を設け、該気密室に第２真空排気口と第２ガス導入口
を設けるようにした。

（作　用） 本発明の作用を被処理物に還元処理を施す場合につき説
明するに、真空熱処理炉の炉室内に設けた気密室内に被
処理物を収め、該気密室内を開いてその内部及び炉室内
を真空とし、ヒーターにより該被処理物を一定温度に加
熱する。

次いで真空熱処理炉のガス導入口から熱伝導性の低い不
活性ガス例えばＡｒガスを導入し、炉室内及び気密室内
を一定圧に保つ。そのあと気密室を閉じ、その内部へ処
理用ガスとして水素ガスを導入する。このとき気密室内
の水素ガス圧は炉室内のＡ「ガス圧とほぼ同圧になるよ
うに第２真空排気口の排気系により制御される。

気密室内の被処理物は水素ガスの雰囲気中で還元処理さ
れるが、この場合、該気密室と炉壁との間には熱伝導性
の低いＡｒガスの層が介在するため、該炉壁を介しての
熱損失が少なくなり、ヒーターの電源として真空の雰囲
気の場合に較べ約１．３倍程度のパワーをもつ比較的小
型の電源を使用しても炉室内の温度を一定に保持するこ
とが出来る。また気密室内に導入された水素ガスがその
外部の炉室内に漏れ出しても炉外へは漏れることがなく
、炉室へ漏れ出したときには炉室に設けたビラニ真空計
等で簡単に捕捉することが出来、その分圧を測定出来る
。

（実施例） 本発明の実施例を図面第２図につき説明すると、同図に
於いて符号（１）は真空ポンプ（２）に接続される真空
排気口（３）とガス源に接続されるガス導入口（４）を
有する気密に形成された真空熱処理炉の炉室を示し、該
炉室（１）内にはその周壁を覆うように多少の間Ｉｆ（
（５）を存して断熱材（６）が設けられると共に、該断
熱材（６）の内側に外部の電源からの通電により発熱す
るヒーター（７）が設けられる。

以上の構成は従来の真空熱処理炉と特に変りがないが、
本発明のものでは炉室（１）内に被処理物（８）を収め
る気密室（９）を設け、炉室（１）内には不活性ガスを
導入し、該不活性ガスとばぼ同圧になるように処理用ガ
スを気密室（９）内に導入して該被処理物（８）の真空
熱処理を行なうようにし、該被処理物（８）を還元処理
する場合、炉室（１）内へはＡ「ガス或はＮ２ガスの不
活性ガスを導入し、気密室（９）内へは水素ガスが導入
される。

該気密室（９）は被処理物（８）を収容し得る空間を備
えた中空の本体（９ａ）と該本体（９ａ）を塞ぐ蓋体（
９ｂ）とで構成され、炉室（１）の底部に設けた台ＣＩ
Ｇ上に置かれるようにした。該本体（９ａ）と蓋体（９
ｂ）の少なくとも一方、図示の場合は蓋体（９ｂ）を炉
壁０１）を介して外部から導入した移動杆（１２１に取
付け、該移動杆（１２１がシリンダ（１３により往復動
されると蓋体（９ｂ）が本体（９ａ）から離れ、該本体
（９ａ）内が炉室（１）内へ開放されるようにした。

該気密室（９）には炉外の第２真空ポンプ（＋４１に接
続される第２真空排気口（１５）と炉外のガス源に接続
される第２ガス導入口００とが設けられ、図示の場合、
該第２真空排気口（＋５１は炉外の第２シリンダ（１７
）により往復動される第２移動杆ａｇ内を挿通して設け
たパイプｑ９の先端で構成されるものとし、該移動杆（
Ｉεが前進後退すると該第２真空排気口ｑ９が本体（９
ａ）から着脱されるようにした。

また第２ガス導入口ｑＯは蓋体（９ｂ）に取付けた移動
杆ａｂの内部を通るバイブ■の先端で構成される。

ｌ２ＤＱｖは移動杆（１２１（１３の周囲の気密を維持
すべく設けられたベロー、■は第２真空排気口ｑ９と第
２真空ポンプａ４１との間の排気回路に設けた水素バッ
ファタンク、■はビラニ真空計である。

被処理物（８）を還元処理する場合、気密室（９）内に
被処理物（８）を収めシリンダａｉ　（＋７）を後退さ
せて本体（９ａ）と蓋体（９ｂ）を離し、真空排気口（
３）から炉室（１）内をｌ　Ｔｏｒｒ以下の真空に排気
する。そしてヒーター（７）を作動させて被処理物（８
）を一定の温度に加熱する。

次いでガス導入口（４）からＡｒガスを導入し、炉室（
１）内及び気密室（９）内を例えば１５０　Ｔｏｒｒと
する。

このあとシリンダ（１３Ｇ７１を前進させて気密室（９
）を閉じて図示の状態とし、第２ガス導入口（ＩＯから
水素ガスを導入すると共に第２真空排気口（＋５１から
排気して炉室（１）内のＡｒガス圧とほぼ同圧にする。

これによって該被処理物（８）は還元処理されるが、該
気密室（９）と炉壁１１１）との間にはＡｒガスの層が
介在して直接水素ガスが炉壁に接することがないので、
炉壁からの熱損失が少なくなる。

具体的にはｌ　Ｔｏｒｒ以下の真空状態と不活性ガス雰
囲気と水素ガス雰囲気の熱損失の比はおおよそ１：１．
３．３であるので、Ａｒガスの層が介在する実施例の場
合、炉内の温度を一定に維持するために、ヒーター（７
）にＡｒガスの導入時がら約ｌ。

３倍の電力を投入すれば足り、ヒーター（７）の電源と
して比較的小型のものを使用することが出来る。

また気密室（９）から水素ガスが炉室（１）内に漏れる
ことを被処理物（８）の処理中に監視することが好まし
いが、その漏れが生じたとき水素ガスの分圧を該炉室（
１）に設けた安価なピラニ真空計■により簡単にΔ−１
定することが出来、高価なＮ２や０２の検出測定機器を
設ける必要がない。

尚、気密室（９）内にプロパン等の浸炭性ガスを流し、
炉室（１）内に不活性ガスを流せば、被処理物（８）の
真空浸炭処理を行なえ、この場合炉室（１）内は不活性
ガス雰囲気であるので、スーティング（すすの発生）が
なく、炉内のクリーニングの必要がなくなり、炉内で使
用されている絶縁物の寿命が長くなる。

更に、該気密室（９）内に酸素ガス等の活性ガスを流し
、被処理物（８）に酸化等の処理を施すことも出来、こ
の場合も炉室（１）内は不活性ガス雰囲気にあるので炉
室（１）内の金属物の酸化が防げ、炉の耐久性が向上す
る。

（発明の効果） 以上のように、本発明の方法によるときは、真空熱処理
炉の炉室内に被処理物を収める気密室を設け、炉室内に
は不活性ガスを導入し、これとほぼ同圧に処理用ガスを
気密室に導入するようにしたので、処理用ガスの導入に
よる炉内温度の低下が少なくなり、比較的小型の電源で
炉内温度を一定に保持することが出来て設備を安価とな
し得られ、処理用ガスは不活性ガスの層と炉壁とで２重
に覆われるので外部へ漏れ難く、気密性からの処理ガス
の漏れは炉に設けた安価な真空計で簡単に計ａｌｌ＋出
来る等の効果がある。

またその第２発明によるときは、該気密室を開閉自在と
し、これに第２真空排気口と第２ガス導入口とを設ける
ようにしたので、気密室内の真空排気と処理用ガスの圧
力制御を行ない前記第１発明の方法の実施の好都合に適
用出来る等の効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来例の裁断側面図、第２図は本発明の実施例
の裁断側面図である。 （１）・・・炉室　　　　　　　（３）・・・真空排気
口（４）・・・ガス導入口　　　　（Ｄ・・・ヒーター
（８）・・・被処理物　　　　　（９）・・・気密室（
１の（１８・・・移動杆　　　　　　（Ｉｓ）・・・第
２真空排気口り０・・・第２ガス導入口 第２図 第１図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、真空排気口とガス導入口を有する炉室内にヒーター
   を設け、該炉室内に設けた被処理物を真空状態とガス雰
   囲気状態とで熱処理するようにしたものに於いて、該炉
   室内に該被処理物を収める気密室を設け、該炉室内には
   不活性ガスを導入し、該ガスとほぼ同圧になるように処
   理用ガスを気密室内に導入して該被処理物の熱処理を行
   なうことを特徴とする真空熱処理方法。 ２、前記炉室内には不活性ガスを導入し、気密室内には
   水素ガスを導入することを特徴とする前記請求項１に記
   載の真空熱処理方法。 ３、真空排気口とガス導入口を有する炉室内にヒーター
   を設け、該炉室内に設けた被処理物を真空状態とガス雰
   囲気状態とで熱処理するようにしたものに於いて、該炉
   室内に該被処理物を収める開閉自在の気密室を設け、該
   気密室に第２真空排気口と第２ガス導入口を設けたこと
   を特徴とする真空熱処理装置。 ４、前記気密室を蓋体と中空の本体とで分離自在に構成
   し、該蓋体と本体の少なくとも一方を前記炉室の室壁を
   介して外部へ延びる往復動自在の移動杆に取付け、該移
   動杆の往復動で該気密室の開閉を行なうことを特徴とす
   る前記請求項３に記載の真空熱処理装置。