JPH0723483B2

JPH0723483B2 - 真空焼結炉

Info

Publication number: JPH0723483B2
Application number: JP26206190A
Authority: JP
Inventors: 一平山内
Original assignee: Shimadzu Corp
Current assignee: Shimadzu Corp
Priority date: 1990-09-29
Filing date: 1990-09-29
Publication date: 1995-03-15
Anticipated expiration: 2010-03-15
Also published as: JPH04141506A

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^-2〜150Torrの間で
真空排気し、その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品
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^-1〜10^-2Torr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
ことが最近明らかになってきた。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加熱機構を備えたこ
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、一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、1a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
部一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
差圧フローを生ぜしめ、これによってタイトボックス４
からチャンバ１へ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21b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21bがOFFのとき炉内を所定圧力A₂（10^-1Torr
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
60Torr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l₁上に順次ワックス
トラップ22a、メインバルブ22b、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MBポンプ22cをバイパスさせるた
めに電磁バルブ22eを介設した補助排気系路l₂が併設し
てある。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ON−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OFFに
し、電磁弁22bをONにして炉内を10^-1Torr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、一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］本発明に係る真空焼結炉は、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。 20……ガス給排手段、30……制御手段

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項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
うにした加熱機構を備えたことを特徴とする真空焼結
炉。