JPH04141506A - 真空焼結炉 - 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、金属射出成形を行う焼結製造分野などに利用
される真空焼結炉における加熱機構に関するものである
。

［従来の技術］ 金属射出成形はデワックス工程と焼結工程とによってな
される。デワックス工程では、ワックスでバインドした
粉末成形品を炉内に入れて例えば１０−２〜１５０Ｔｏ
　ｒ　ｒの間で真空排気し、ソノ上で炉内を低温領域に
おいて徐々に昇温推移させることにより粉末成形品の脱
脂を行うものであって、３５０℃程度に加熱した段階で
脱脂を完了することができるようにしている。このよう
なデワックス工程が終了した後は、焼結工程に移り、同
等程度の圧力下に更に炉内を加熱、昇温させて、冷却後
に最終的な焼結晶を得ることができるようになっている
。

［発明が解決しようとする課題］ ところで、デワックス圧力をできるだけ高真空側（例え
ば１０”　〜１０−２Ｔｏ　ｒ　ｒ程度）に近づけると
、ワックスの抜けが速くなり、・デワックス時間が短縮
される可能性があることが最近間らかになってきた。し
かし、デワックスは粉末成形品を徐々に加熱しながらワ
ックスを溶融させ脱脂を行うものであり、その加熱は低
温領域（高温にするとワックスが一挙に溶融し形が崩れ
る）下のものであることから、本焼結時のような輻射加
熱は殆どなされず、専ら対流加熱が主体をなす。このた
め、炉内をより高真空にすることを試みると、もともと
輻射が期待できない上に対流加熱さえもできなくなり、
デワックス時間を短縮する効果がこれにより相殺されて
しまう。そこで、従来はそれよりも若干デワックス圧力
を低真空側にスライドさせ、ある程度有効な昇温速度が
得られるように対処しているが、それでも現行デワック
ス所要時間は後述の実施例相当のもので３０時間程度と
極めて長くなる問題があった。

本発明は、このような課題に着目してなされたものであ
って、デワックス工程に要する時間を有効に短縮するこ
とのできる真空焼結炉における加熱機構を提供すること
を目的としている。

［課題を解決するための手段］ 本発明は、かかる目的を達成するために、次のような手
段を講じたものである。

すなわち、本発明に係る真空焼結炉における加熱機構は
、真空排気された炉内の温度を徐々に昇温させつつデワ
ックスを行う真空焼結炉において前記炉内に制御手段に
よって制御されるガス給排手段を接続し、これにより間
欠的に炉内を昇圧させて対流加熱を行うようにしたこと
を特徴とする。

［作用］ このような加熱機構を設けておくと、炉内を昇圧させた
時に対流加熱によって昇温速度が速められることになる
。この場合、真空焼結炉は炉内が炉外から熱的に遮断さ
れているため、−旦炉内に蓄熱された熱は容易には放熱
しない。この結果、昇圧と減圧のサイクルが繰り返され
ることによって、炉内は終始減圧されている場合に比べ
て確実に速く昇温していくことになる。一方、これによ
ると終始炉内を減圧している場合に比べて炉内の実減圧
時間は短くなるが、この時間は加熱効果を期待できなく
てもよいため、デワックスに必要な本来の真空度まで確
実に炉内を減圧しておくことができる。これらの結果、
本発明の加熱機構を用いると、従来に比べてデワックス
の進行速度を着実に速めることが可能になる。

［実施例］ 以下、本発明の一実施例を図面を参照して説明する。

この加熱機構が適用される真空焼結炉は、第１図に示す
ように内熱式による。すなわち、チャンバ１はその両端
に蓋体１ａ、ｌａを設けて開閉自在に構成されていると
ともに、その周壁の適宜位置に開口するガス導入口２を
有し、このガス導入口２はバルブ２ａを介して後述する
ガス供給部に接続されている。このチャンバ１の内部に
は、図示されていない支持部材によって支持されたタイ
トボックス４が配置され、該ボックス４内に粉末成形品
ａ等を装入して一連の焼結処理を施すようにしている。

このために、前記タイトボックス４の外周にはヒータ６
が設置され、さらにこれらを囲繞するようにして断熱壁
７が設けられている。

また、前記タイトボックス４はその下部−側に開口する
ガス排出口８を有し、バルブ８ａを介して後述するガス
吸引部に接続している。前記タイトボックス４の両端部
は扉５．５によって開閉自在に閉塞させてあり、これら
の扉５は断熱材製の扉本体５ａに内張り５ｂを貼着して
構成されている。

ところで、前記タイトボックス４は、ワックスの除去工
程時に炉壁面や断熱材等の炉内が汚染されるのを防止す
ることを目的としており、特願昭５７−１２９３２７号
においても示されている如く、その閉状態でチャンバ１
内を該タイトボックス４内と連通する通気系路９をタイ
トボックス４およびこれに取り付けられた扉５の微少間
隙に形成している。すなわち、この通気系路９を介して
タイトボックス４の外側からガスを入れ内側からガスを
排気することにより、該ボックス４の内側を相対的に低
圧とする差圧フローを生せしめ、これによってタイトボ
ックス４からチャンバ１ヘガスを漏出させることなく、
該ボックス４内で成形品から発生するワックスベーパを
雰囲気ガスとともに外部に直接排出できるようになって
いる。１０は前記ヒータ６に給電するための電極である
。

このような構成からなる真空焼結炉において、本実施例
では、ガス給排手段２０と制御１手段３０とによる加熱
機構を構成している。

ガス給排手段２０はガス供給部２１とガス吸引部２２と
からなる。ガス供給部２１は、前述したガス導入口２に
バルブ２ａを介してその一端を接続したもので、高圧ガ
ス源２１ａに備蓄されているＮ２等のガスを電磁弁２１
ｂおよびバイパス流量計２１ｃを介して送給するように
している。図示例では、電磁弁２１Ｍ１＜ＯＦＦのとき
炉内を所定圧力Ａ２　　（１０−ＩＴｏｒｒオーダー。

第２図参照）に減圧するに見合うだけのガスを流通させ
、それがＯＮのとき炉内を所定圧力Ａ１　（３００〜７
６０Ｔｏｒ　ｒオーダー。同図参照）に昇圧するに見合
うだけのガスを流通させ得るようになっている。また、
ガス吸引部２２は、前述したガス排出口８にバルブ８ａ
を介してその一端を接続したもので、主排気系路１１上
に順次ワックストラップ２２ａ１メインバルブ２２ｂ１
メカニカルブースタ（ＭＢ）ポンプ２２ｃおよび油回転
真空（ＲＰ）ポンプ２２ｄを配設するとともに、前記Ｍ
Ｂ水ポンプ２ｃをバイパスさせるために電磁バルブ２２
ｅを介設した補助排気系路ｇ２が併設しである。一方、
制御手段３０は、マイクロコンピュータシステムやシー
ケンサなどを主体として構成されるもので、圧力センサ
３１を付帯している。そして、所定のシーケンス制御に
沿って前記電磁弁２１ｂに０Ｎ−ＯＦＦ信号を出力する
とともに、電磁弁２２ｂ、２２ｅに対しては常に互いに
反転したＯＮ信号またはＯＦＦ信号を出力するようにし
ている。

以下、そのシーケンス制御によってなされるデワックス
工程を第１図および第２図を参照して説明する。先ず、
処理物ａをタイトボックス４内に入れ、扉５を閉めてヒ
ータ６を点弧するとともに、電磁弁２１ｂ、２２ｅをＯ
ＦＦにし、電磁弁２２ｂをＯＮにして炉内を１Ｏ−ＩＴ
ｏｒｒ以上の初期設定圧まで真空排気する。このとき炉
内温度は３０℃であったとする。次に、最初の昇圧操作
を行う。このために、電磁弁２２ｂをＯＦＦにし、電磁
弁２１ｂ、２２ｅをＯＮにして炉内を所定圧力Ａ１まで
パルス状に昇圧させ、それに達したら一定時間その状態
を保持する。この間、炉内は対流加熱によって昇温速度
が速められるため、比較的早い時期に炉内温度が５０℃
に達する。次に、減圧操作を行う。このために、電磁弁
２１ｂ、２２ｅをＯＦＦにし、電磁弁２２ｂをＯＮにし
て炉内を初期設定圧よりも若干低い真空度Ａ２までパル
ス状に排気し、それに達したら一定時間その状態を保持
する。この間、タイトボックス４では処理物ａからの脱
脂現象が進行する。この場合、真空焼結炉は炉内が炉外
から熱的に遮断されているため、−旦炉内に蓄熱された
熱は容易には放熱しない。この温度においてデワックス
速度が鈍る前に、次の昇圧操作が開始される。その操作
は上記と同様である。そして、その昇圧操作が終わり、
炉内温度が６０℃に達するころには、さらに上記と同様
の減圧操作に入ってこの温度下でのデワックスが進行す
る。このようにして、炉内温度を順次高めながら各温度
においてデワックスに必要な真空度にまで一端減圧して
デワックスを行いつつ、同様のサイクルを繰り返してゆ
き、炉内温度がこの実施例では３５０℃程度に達したら
デワックス工程を完了するようにする。しかして、本発
明者がこの実施例に則して行った試験の結果、従来デワ
ックス所要時間が３０時間程度であったものを２０時間
以内に短縮できる効果があることを確認した。

なお、前記実施例ではシーケンス制御を行うために圧力
センサを設けているが、圧力センサを設けるかわりに温
度センサを設け、その検出温度に沿って制御を進行させ
るようにしてもよい。また、本発明は対流加熱が期待で
きる圧力まで昇圧することを趣旨とするものであり、前
記実施例における温度推移や炉内設定圧力Ａ１、Ａ２は
その一例であって、それが数値的に限定される性質のも
のではないのは勿論である。その他、ガス給排手段の構
成や制御手段における制御の態様も図示例に限定される
ものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変
形が可能である。

［発明の効果コ 本発明に係る真空焼結炉における加熱機構は、以上のよ
うな構成であるから、デワックスに要する時間を従来に
比べて大幅に短縮できる優れた効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の一実施例を示し、第１図は本発明を真空
焼結炉に適用した状態で示す構成説明図、第２図は制御
の概要を説明する説明図である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 真空排気された炉内の温度を徐々に昇温させつつデワッ
   クスを行う真空焼結炉において、前記炉内に制御手段に
   よって制御されるガス給排手段を接続し、これにより間
   欠的に炉内を昇圧させて対流加熱を行うようにしたこと
   を特徴とする真空焼結炉における加熱機構。