JPH04117390U - 熱間等方圧加圧装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 高圧容器の炉室で薄板をＨＩＰ処理すると
き、薄板の反を防止する。 【構成】 炉室15に積層して収められた薄板16を押圧板
17と受圧板18とで挟圧する。挟圧力はバネ20の弾発力を
ロッド19を介して押圧板17に伝えられる。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、熱間等方圧加圧装置に係り、特に、ＨＩＰ処理過程で反りなどの変 形を生じ易い薄板状の被処理物のＨＩＰ処理に利用される。

【０００２】

【従来の技術】

図７に薄板状の被処理材をＨＩＰ処理する際に用いられているＨＩＰ装置の概 要を示している。 図７において、高圧容器1 の上下開口部には、上蓋2 と、下蓋3 とが挿脱自在 に嵌合され、高圧容器1 内に、断熱層4 とヒータ5 とを配して炉室1Aとされてい る。

【０００３】 なお、下蓋3 は円環状の下上蓋3Aとこれに挿脱自在な下下蓋3Bよりなっている 。 下下蓋3Bには炉床6 を介して耐熱材料よりなるケース7 が重箱状に積層されて おり、該ケース7 には薄板状の被処理材8 が上下方向に積層配置されて収納され ている。

【０００４】 このＨＩＰ装置では、炉室1A内に高圧の圧媒ガスを導入するとともに該ガスを ヒータ5 で加熱することで被処理物8 に高温高圧の圧媒ガスを作用させてＨＩＰ 処理するものである。 このＨＩＰ処理過程において、被処理材8 は種々の熱的な影響を受け、薄板状 の被処理材ではソリなどの変形を生じることも多い。たとえば、粉末成形体の場 合には、ヒータ5 近くの外周部から温度が上がるため、この部分から焼結収縮が はじまるため熱応力が発生して歪んだり、初期の密度ムラが焼結の進行に伴い、 ソリとして現れることがある。また、板状部材を重ねて拡散接合を行う場合には 、元の素材の残留応力に基づくソリが経験されることも多い。

【０００５】 このような薄板状の被処理材のＨＩＰ処理過程におけるソリなどの発生防止策 としては、デッドウェイト9 を被処理材8 の上に置く手段がしばしば用いられて いる。

【０００６】

【考案が解決しようとする課題】

図７に示した従来技術では、ウェイト9 によって発生しうる荷重を大きくする ことが困難である。たとえば、比重が大きな材であるタングステン (比重約20) を用いても、１リットルの大きさで荷重は20kgである。また、荷重を大きくする ためにデッドウェイト9 の体積を大きくすると、被処理材8 を収納する空間を犠 牲にせねばならないなどの課題を有する。

【０００７】 また、個々のケース7 ごとにウェイト9 を配置すると、被処理材8 の収納空間 が極端に狭くなるし、最下段のケース7 に全荷重が作用するという課題がある。 また、被処理材8 を、他の高強度材料製の２枚の板の間に挟み、金属製の線材 で縛る方法なども検討されているが、実際には、ＨＩＰ処理時の高温環境下でこ の線材はクリープ変形してしまうため、ソリ防止の抑制力はほとんどなくなって しまうという課題がある。

【０００８】 本考案は、叙上の如き、薄板状の被処理材をＨＩＰ処理する際に発生するソリ などの変形という問題点を解消する目的でなされたものである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】

本考案は、高圧容器10内に、断熱層13とヒータ14とを配して炉室15となし、前 記高圧容器10内に高圧の圧媒ガスを導入するとともに該圧媒ガスを前記ヒータ14 で加熱することで、炉室15内で上下方向に積層配置した複数の被処理物16に高温 高圧の圧媒ガスを作用させる熱間等方圧加圧装置において、前述の目的を達成す るために、次の技術的手段を講じている。

【００１０】 すなわち、請求項１に係る本考案は、前記複数の被処理物16における最上層の 被処理物16A および最下層の被処理物16B のいずれか一方に押圧部材17を、他方 に受圧部材18をそれぞれ当接自在に設け、前記押圧部材17と受圧部材18とで複数 の被処理物16を上下方向で挟圧する挟圧手段22を設け、該挟圧手段22の挟圧駆動 部22A を、前記高圧容器10下部の低温部に配置していることを特徴とするもので ある。

【００１１】 また、請求項２に係る本考案は、押圧部材17と受圧部材18とで複数の被処理物 16を挟圧した状態で、高圧容器10の炉室15に対して一体的に挿脱自在としている ことを特徴とするものである。

【００１２】

【作用】

本考案によれば、高圧容器10内の炉室15に、押圧部材17と受圧部材18とで積層 配置した複数の被処理物16は、例えば下下蓋12B の昇降動作で挿脱される。 炉室15に収められている被処理物16のＨＩＰ処理過程において、該被処理物16 が熱応力等でソリが生じようとしても、押圧部材17と受圧部材18とに挟圧手段22 によって上下方向の挟圧力を付与しているので、ソリを防止する。

【００１３】 挟圧手段22の挟圧駆動部22A は、高圧容器10下部の低温部に配置されているの で、該駆動部22A が熱に曝されることが少なく故障、変形等を防止される。

【００１４】

【実施例】

以下、図面を参照して本考案の実施例を説明する。 図１〜図２は第１実施例であり、高圧容器10の上下開口部には上蓋11と下上蓋 12A および下下蓋12B よりなる下蓋12が嵌脱自在に嵌合され、高圧容器10内に、 断熱層13とヒータ14を配して炉室15となしている。

【００１５】 なお、高圧の圧媒ガスは炉室15に導入され、ヒータ14に通電することで圧媒ガ スは高温高圧の等方圧を作用して被処理物16をＨＩＰ処理する。 被処理物16は上下方向に積層配置されており、その最上段の被処理物16A と最 下段の被処理物16B の各端面に押圧部材17と受圧部材18とがそれぞれ当接自在と されていて、押圧部材17と受圧部材18とを互いにロッド19で連結するとともに、 ロッド19の下部に、コイルバネ20をバネ受け皿21を介して套嵌することで、挟圧 駆動部22A を有する挟圧手段22で被処理物16を上下方向に挟圧している。

【００１６】 この第１実施例では、炉床23が実質的に受圧部材18であり、炉床23は炉床受台 24の上面に嵌合され、該受台24は断面倒立凹形で挿脱自在な下下蓋12B 上に配置 されている。 また、炉床23および炉床受台24は中心に孔を有し、これにロッド19を挿通して ロッド上端を押圧部材17にネジ止めしており、炉床受台24の内部空間にコイルバ ネ20を設けて、バネ受け皿21を介してナット25をロッド下端にねじ込むことでコ イルバネ20の弾発力を調整し、もって、挟圧力が調整可能とされている。

【００１７】 この図１に示す実施例のＨＩＰ装置では、ＨＩＰ処理中のガス圧力が数百気圧 より高い状態の時、高圧ガスが極めて流動性が高くなるため、大きな自然対流を 生じるが、ヒータ下方の部分は冷たくて重いガスが溜まるため、処理室の温度が 高くても、200 ℃以下の状態に保持される。とくに、炉床23の下であれば、100 ℃以下にすることも容易である。このようなＨＩＰ装置の高圧容器内部の温度分 布に着目し、この低温部分に被処理材への押圧力付加のための荷重発生用のバネ を収納しているのである。

【００１８】 また、第１実施例では、図２に示す如く被処理物16の側面の一部はヒータから の輻射熱を直接受けるような配置となっているが、被処理物を縦に長いケースの 中に入れて、押圧するようにしてもよい。 図３は第２実施例を示し、被処理物16を収納ケース26に収め、該ケース26の底 には押圧力伝達用突部26A を設けて図示の如く重箱状に配置したものであり、押 圧部材17はネジ27A で調整自在な押圧ブロック27を設けることで全高の調整合せ が可能とされている。

【００１９】 上記の各実施例において、ロッド19はこれをテンションバーとしてもよく、ま た、そのロッド本数は図示の１本の他、被処理物の形状、配置に応じて複数本に してもよい。 また、挟圧手段22を構成する各部材の材質は、曝される温度に応じて適宜選定 される。とくに炉室に位置する押圧部材やロッドは、処理室温度に応じ慎重に選 定する必要があり、1000℃以下では、耐熱ステンレス鋼やNi基スーパーアロイ、 それ以上の温度では、炭化ケイ素、1500℃以上の高温ではグラファイトが適して いる。バネ20やナット25などは低温部であり、バネ鋼などの低合金鋼を使用する ことが可能である。なお、このような材料選定で、押圧力として数百kg〜数ton の荷重を発生することが可能である。

【００２０】 バネ20は、コイルバネの他、皿バネ、竹の子バネ等であってもよく、また、バ ネに代替して図４に示す如くピストン28を嵌合したシリンダ29よりなる流体シリ ンダ装置で駆動部22A としてもよい。 更に、図５、図６に示す挟圧手段22であってもよく、まず、図５は上下プラテ ン30,31 をタイロッド32で連結したもので、下プラテン31にシリンダ装置で示す 駆動部22A を設け、流体圧で押圧部材17を上昇するようにしたものであり、上プ ラテン30が実質的に受圧部材18とされている。

【００２１】 図６は、シリンダ装置で示す駆動部22A を受圧部材18となるベース32に取付け 、押圧部材17を平板状爪に形成したものを示している。 また、本考案では、押圧部材17と受圧部材18とで被処理物16を挟圧した状態で 高圧容器10の炉室15に例えば下下蓋12B の昇降動作等を介して一体的にすなわち 、ユニットとして挿脱自在にしており、このさい、高圧容器内への固定は、位置 決めを兼ねた嵌合構造で単に置くだけでも良いし、簡単なクランプ機構を併用し ても良い。このような構成とすることにより、複数ユニット準備しておけば、１ ユニットでＨＩＰ処理を行っている間に、他のユニットに被処理材をセットする ことが可能になり、被処理材の出し入れ作業を効率良く行うことが可能になる。

【００２２】 また、被処理物（材）としては、例えば、電子材料分野では、磁気あるいは光 記録媒体のディスクに用いるサブストレートや、ＩＣ基板、ステンレス製板状拡 散接合部品などでもよい。これら部材は、厚さが薄いものでは 0.5mm、厚いもの でも10mm強程度で、面積が厚さに比して広く、従来のＨＩＰ処理対象部材と異な り、ＨＩＰ処理工程でのソリなどの変形の発生は大きな障害となる。

【００２３】 そこで本考案では、このような薄板状製品のＨＩＰ処理が、ソリの発生すなわ ち不良品の発生なく行えるようになり、工業生産における大きな寄与が期待され る。

【００２４】

【考案の効果】

本考案は以上の通りであり、特に、薄板状の被処理物をＨＩＰ処理するときの 熱応力等によるソリを確実に防止でき、しかも、容器の容積利用効率を損うこと がない。 また、挟圧力を付与する駆動部は高圧容器の低温部に設けてあるので、ＨＩＰ 処理における高温部に曝されることもない。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１実施例の断面図である。

【図２】図１の部分平面図である。

【図３】第２実施例のユニットを示す立断面図である。

【図４】第３実施例のユニットを示す立断面図である。

【図５】第４実施例のユニットを示す立断面図である。

【図６】第５実施例のユニットを示す立断面図である。

【図７】従来例の立断面図である。

【符号の説明】

10 高圧容器 13 断熱層 14 ヒータ 15 炉室 16 被処理物 17 押圧部材 18 受圧部材 22 挟圧手段 22A 挟圧駆動部

Claims (2)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 高圧容器(10)内に、断熱層(13)とヒータ
   (14)とを配して炉室(15)となし、前記高圧容器(10)内に
   高圧の圧媒ガスを導入するとともに該圧媒ガスを前記ヒ
   ータ(14)で加熱することで、炉室(15)内で上下方向に積
   層配置した複数の被処理物(16)に高温高圧の圧媒ガスを
   作用させる熱間等方圧加圧装置において、前記複数の被
   処理物(16)における最上層の被処理物(16A) および最下
   層の被処理物(16B) のいずれか一方に押圧部材(17)を、
   他方に受圧部材(18)をそれぞれ当接自在に設け、前記押
   圧部材(17)と受圧部材(18)とで複数の被処理物(16)を上
   下方向で挟圧する挟圧手段(22)を設け、該挟圧手段(22)
   の挟圧駆動部(22A) を、前記高圧容器(10)下部の低温部
   に配置していることを特徴とする熱間等方圧加圧装置。
2. 【請求項２】 押圧部材(17)と受圧部材(18)とで複数の
   被処理物(16)を挟圧した状態で、高圧容器(10)の炉室(1
   5)に対して一体的に挿脱自在としていることを特徴とす
   る請求項１記載の熱間等方圧加圧装置。