JPH0317496A - 高圧焼結炉の操業方法 - 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、炉内を真空引きした後、高圧状態として被処
理物を焼結処理する高圧焼結炉の操業方法に関するもの
である。

〔従来の技術］ 金属やセラミック等の焼結体を製造するには、通常、炉
内を高圧状態に維持できる高圧焼結炉を用い、その炉内
に形成した加熱室内に、材料である粉末をあらかじめ圧
縮成形した被処理物を収容し、被処理物の脱脂や酸化防
止のために炉内を真空引きするとともに加熱室内の被処
理物周囲に配設したヒータを発熱させ、次いで、炉内を
必要な圧力まで加圧してヒータによる加熱を行う方法が
採られている。

［発明が解決しようとする課題】 このような方法の場合、炉内が真空加熱時または低圧加
熱時の際、炉内の対流伝熱に比べて輻射伝熱の割合が大
きく、炉内の温度は均一になりやすいものの、高圧ガス
を導入して加熱する加熱する高圧加熱時は、対流伝熱の
割合が輻射伝熱に比べて非常に大きくなり、その結果、
高温ガスが炉内（加熱室）上部に滞留しやすくなる。そ
のため、高圧加熱時は、圧力が大きくなるにしたがって
炉内における上部がより高温、下部がより低温になると
いった炉内の上下に温度差が生じることから、下部側の
ヒータの発熱量を大きくせざるを得ない。

また、真空加熱時には、炉内放電によるトラブルを防止
するためにヒータの印加電圧を低く抑える必要があり、
これに対処する方法として、特に下部側のヒータを大電
流に耐え得る断面積の大きいものとすることが挙げられ
るが、これは設備の大型化を招くといった不具合を生じ
させる。

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであって、真空
加熱時および高圧加熱時の双方において最適な発熱量を
生じさせ、これにともなって設備の小型化を可能ならし
める高圧焼結炉の操業方法を提供することを目的とする
。

Ｃ課題を解決するための手段・コ 本発明は上記目的を達戊するｔ；めになされ、炉体の内
部に被処理物が装入される加熱室を形戊し、この加熱室
内部の被処理物が配されるワークゾーンに、電熱型の常
用ヒータを、また、被処理物よりも下側の下部ゾーンに
おける被処理物の下方に、前記常用ヒータよりも印加電
圧が高く設定された電熱型の補助ヒータをそれぞれ配設
するとともに、前記ワークゾーンおよび前記下部ゾーン
の温度を検出する温度センサをそれぞれ配設し、さらに
、これら温度センサの検出値に応じて前記常用ヒータお
よび前記補助ヒータの発熱量を制御する制御手段を設け
Ｉ；高圧焼結炉の操業方法であって、前記制御手段によ
り、炉体内部を真空あるいは低圧状態として被処理物を
加熱する際には、前記常用ヒータのみを発熱させ、炉体
内部を高圧状態として被処理物を加熱する際には、常用
ヒータとともに前記補助ヒータを発熱させることを特徴
としている。

［作用　］ 本発明の高圧焼結炉の操業方法によれば、制御手段によ
り、真空加熱時または低圧加熱時の際には、常用ヒータ
のみを発熱させて被処理物を加熱し、常用ヒータのみで
はガス対流により下部温度が低くなる高圧加熱時には、
常用ヒータとともに補助ヒータをも発熱させ、各温度セ
ンサの検出値を同値としてワークゾーンと下部ゾーンと
の温度を等しくする。これにより、高圧加熱時において
も、加熱室内の上下の温度差が補正され温度分布が均一
化する。このとき、補助ヒータの印加電圧が高いため、
同出力を発生するためのヒータに流れる電流値は小さく
なり、この結果、ヒータに付随するトランス、ケーブル
、給電部等の設備を小型化できる。

［実施例】 以下，、第１図ないし第２図は本発明方法を実施し得る
に好適な高圧焼結炉を示し、まずこの高圧焼結炉の構或
を説明する。

これら図中１は本体１ａおよび炉Ｍ１ｂからなる縦に長
い円筒状の炉体であり、この炉体１内部には、直方体状
の断熱材からなるインナーケース２が配設され、この内
部が、被処理物Ｗの装入される加熱室３とされている。

加熱室３内には、被処理物Ｗを置くための炉床４が設け
られ、この炉床４の上方が被処理物Ｗの配されるワーク
ゾーン３Ａ１この下方が下部ゾーン３Ｂとされる。そし
て、ワークゾーン３Ａであって炉床４上に置かれる被処
理物Ｗの側方には、電熱型の常用ヒータ５ａが配設され
、また、下部ゾーン３Ｂにおける被処理物Ｗの下方には
、前記常用ヒータよりも印加電圧が高く（たとえば１．
５倍以上）設定されている電熱型の補助ヒータ５ｂが配
設されている。

加熱室３内のワークゾーン３Ａおよび下部ゾーン３Ｂに
は、これら各ゾーン３Ａ，３Ｂの温度を検出する温度セ
ンサ６ａ，６ｂがそれぞれ配設されている。また、炉体
ｌには、加熱室３内の圧カを検出する圧カセンサ７が配
されている。

図中８は、前記常用ヒータ５ａおよび補助ヒータ５ｂの
ＯＮ・ＯＦＦならびに印加電圧の調整を行う制御手段で
あり、この制御手段８には、前記温度センサ６ａ，６ｂ
および圧カセンサ７の検出値が入力される。

そして、制御千段８は、圧カセンサ７の検出値が真空あ
るいは低圧の値であるときには常用ヒータ５ａのみを発
熱させ、圧カセンサ７の検出値が所定の高い値（設定値
）、つまり炉体１内の圧力が所定の高圧状態になったら
、補助ヒータ５ｂをも発熱させ、かつ必要があれば各ヒ
ータ５ａ．５ｂの印加電圧を調整して各温度センサ６ａ
，６ｂの検出値が同値となるよう制御する。

なお、上記焼結炉には、加熱室３内を真空引きする真空
排気装置と、加熱室３内に不活性ガスを導入して高圧状
態とする圧力調整機構（いずれも図示略）が設備されて
いる。

次いで、上記構戊からなる高圧焼結炉を用いて本発明方
法にもとづく操業方法を説明する。

加熱室３内の炉床４上に被処理物Ｗを置いて炉体ｌ内を
炉蓋１ｂによって密閉し、加熱室３内を、前記真空排気
装置によって真空引きして一定の負圧状態に保持すると
ともに、常用ヒータ５ａを発熱させて真空から低圧で行
う脱脂や焼結等に必要な温度に保持して被処理物Ｗを加
熱する。

この真空から低圧の加熱が終わったら、前記圧力調整機
構によって加熱室３内に不活性ガスを導入し、加熱室３
内を必要な高圧状態とし高圧焼結する。

この際、圧カセンサ７の検出値が設定値（たとえば１０
〜２０ｋｙ／ｃｍ２）になったら、制御手段８によって
、補助ヒータ５ｂをも発熱させ、各温度センサ６ａ、６
ｂの検出値をほぼ同値となるようコントロールする。

すなわち、高圧加熱時の加熱室３内においては、ガスの
対流によって、加熱室３の下部ゾーン３Ｂがワークゾー
ン３Ａよりも温度が低くなるといった上下の温度差が生
じるわけであるが、上記のように高圧加熱時に、常用ヒ
ータ５ａよりも印加電圧が高く設定されている補助ヒー
タ５ｂを発熱させることにより、第５図に示すように、
加熱室３内全域の温度分布が均一になる。

このように、高圧加熱時には、常用ヒータ５ａに加えて
補助ヒータ５ｂを発熱させることにより、その電流値を
小さくでき、したがって、ヒータに付随するトランス、
ケーブル、給電部等の設備を小型化できる。

また、高圧加熱時でも被処理物を均一に加熱することが
できることにより、その品質が一定化して製品の歩留ま
りが向上する。

さらに、本実施例の高圧焼結炉は、制御手段８が、圧カ
センサ７と各温度センサ６ａ，６ｂの各検出値にもとづ
き、加熱室３内の圧力が高圧状態になったら、補助ヒー
タ５ｂを自動的に発熱させるよう制御するから、確実か
つ簡単に加熱室３内の温度を圧力に応じて最適に設定で
きる。

なお、第３図および第４図は、操業方法、すなわち加熱
室３内の温度コントロールのパターンの例をそれぞれ示
している。

〔発明の効果］ 以上説明したように、本発明の高圧焼結炉の操業方法に
よれば、炉体の内部に被処理物が装入される加熱室を形
戊し、この加熱室内部の被処理物が配されるワークゾー
ンに、電熱型の常用ヒータを、また、被処理物よりも下
側の下部ゾーンにおける被処理物の下方に、前記常用ヒ
ータよりも印加電圧が高く設定された電熱型の補助ヒー
タをそれぞれ配設するとともに、前記ワークゾーンおよ
び前記下部ゾーンの温度を検出する温度センサをそれぞ
れ配設し、さらに、これら温度センサの検出値に応じて
前記常用ヒータおよび前記補助ヒータの発熱量を制御す
る制御手段を設けた高圧焼結炉の操業方法であって、前
記制御手段により、炉体内部を真空あるいは低圧状態と
して被処理物を加熱する際には、前記常用ヒータのみを
発熱させ、炉体内部を高圧状態として被処理物を加熱す
る際には、常用ヒータとともに前記補助ヒータを発熱さ
せることから、高圧加熱時においても、加熱室内の上下
の温度差が補正され温度分布が均一化する。この高圧加
熱時において、補助ヒータに流れる電流値は小さくなり
、この結果、ヒータに付随するトランス、ケーブル、給
電部等の設備を小型化できるとともに、品質が一定化し
て歩留まりが向上する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を説明するための高圧焼結炉
の正断面図、第２図は第１図の■−■線矢視断面図、第
３図および第４図はそれぞれ温度コントロールのパター
ンを示す図、第５図は炉内の温度分布を説明する図であ
る。 １・・・・・・炉体、３・・・・・・加熱室、３Ａ・・
・・・・ワークゾーン、３Ｂ・・・・・・下部ゾーン、
５ａ・・・・・・常用ヒータ、５ｂ・・・・・・補助ヒ
ータ，　　６ａ，６ｂ・・・・・・温度センサ、８・・
・・・・制御手段。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　炉体の内部に被処理物が装入される加熱室を形成し、
   この加熱室内部の被処理物が配されるワークゾーンに、
   電熱型の常用ヒータを、また、被処理物よりも下側の下
   部ゾーンにおける被処理物の下方に、前記常用ヒータよ
   りも印加電圧が高く設定された電熱型の補助ヒータをそ
   れぞれ配設するとともに、前記ワークゾーンおよび前記
   下部ゾーンの温度を検出する温度センサをそれぞれ配設
   し、さらに、これら温度センサの検出値に応じて前記常
   用ヒータおよび前記補助ヒータの発熱量を制御する制御
   手段を設けた高圧焼結炉の操業方法であって、前記制御
   手段により、炉体内部を真空あるいは低圧状態として被
   処理物を加熱する際には、前記常用ヒータのみを発熱さ
   せ、炉体内部を高圧状態として被処理物を加熱する際に
   は、常用ヒータとともに前記補助ヒータを発熱させるこ
   とを特徴とする高圧焼結炉の操業方法。