JPH09145257A - 真空脱脂焼結炉 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】炉体内壁へのバインダ付着を防止するために多
量のガスを炉内に供給すると、タイトボックス内の気圧
も高まり、脱脂に時間がかかる。 【解決手段】真空脱脂焼結炉が、脱脂時にタイトボック
ス１の外部に微量のガスを導入しつつタイトボックス１
内部から排気することにより減圧雰囲気とし、脱脂後、
先の脱脂時にタイトボックス１から漏出したバインダを
炉体１１内部の低い位置から排気もしくは排液すること
により炉体１１内の脱ガスを行なうため、脱脂時には処
理物を迅速に処理でき、脱脂後にはタイトボックス１内
部のクリーンな雰囲気を優先的に確保した上で炉体１１
内部に残存するバインダを液相または気相の状態で外部
に排出できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ＭＩＭ、ＣＩＭ
等、多量のバインダを含む成型品の脱脂および焼結に好
適に用いられる真空脱脂焼結炉に関する。

【０００２】

【従来の技術】真空焼結により生産されるＭＩＭ、ＣＩ
Ｍ等の粉末成形品においては、成形時に混合されるたと
えばパラフィンのようなバインダが焼結時に残存すると
焼結後の品質が低下するため、焼結に先立ち含有バイン
ダを充分に除去せねばならない。

【０００３】従来、低温加熱炉での脱脂と高温加熱炉で
の焼結が別個に行なわれていたが、近年では生産性を向
上させるため、単一炉内で脱脂と焼結を一貫した工程と
して連続で行なう。

【０００４】単一炉内で脱脂と焼結を一貫して行なう
と、脱脂時に処理物から発生するバインダ蒸気が炉体内
壁に付着凝固し、これが続く焼結時の昇温によりに再気
化して炉内が浸炭雰囲気となり、バインダ蒸気が処理物
と接触して焼結品の品質に悪影響を及ぼす。そこで従
来、たとえば閉状態で外部と内部とが微小隙間によりわ
ずかに連通するグラファイト製のタイトボックスなどよ
うな概ね密封性を有する箱を用いて炉体内部を外側の加
熱室と内側の処理室に区成し、脱脂時に、ガスを加熱室
に供給し処理室側から排気して該処理室を相対的に低圧
とすることが行なわれている。このようにすれば、タイ
トボックスの外から内へガスの流れが生じ、バインダ蒸
気が処理室から加熱室へ流入しないため、バインダが炉
体内壁に凝結・付着して焼結時の昇温により浸炭雰囲気
をもたらすこともない。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、炉体内壁への
バインダ付着を防止できるほど多量のガスを炉内に供給
すると、タイトボックス内すなわち処理室内の気圧も高
まり、バインダの気化が抑制されて処理物の脱脂に時間
がかかる。この問題は多量のバインダを含むＭＩＭやＣ
ＩＭを処理する場合に特に顕著となる。

【０００６】本発明はこのような従来技術に鑑み、処理
物を迅速に脱脂でき、しかも脱脂後にバインダ蒸気の処
理物との再接触を有効に防止できる真空脱脂焼結炉の提
供を目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、このような課
題を解決するための真空脱脂焼結炉であって、脱脂時は
タイトボックス等の概ね密閉性である箱の外部に微量の
ガスなどのガスを導入しつつ箱の中から排気することに
よってバインダの気化に適した減圧雰囲気とし、脱脂後
においてはバインダ蒸気と処理物との再接触を防止する
ために箱の内部にガスを導入してバインダ蒸気の逆流を
防止するとともに脱脂時に箱から漏出したバインダを炉
体内部の低い位置から排気・排液することにより炉体内
の脱ガスを行なうように構成される。その結果として、
脱脂時には処理物を迅速に脱脂でき、脱脂後には、前記
箱内部のクリーンな雰囲気を優先的に確保した上で、脱
脂時に前記箱の隙間から漏出し前記炉体内壁に付着する
などして炉体内部に残存するバインダを液相または気相
の状態で外部に排出できる。

【０００８】

【発明の実施の形態】本発明は、概ね密封性である箱を
内蔵した炉体と、前記箱の内部および炉体内部に連通す
るガス供給手段と、前記箱の内部を直接炉外に排気する
内排気系と、前記炉体下部に開口を有し前記炉体内部を
炉外に排気する外排気系とを備えたことを特徴とする。

【０００９】処理の手順は、まず前記炉体内部にガスを
供給するとともに前記箱の内部を前記内排気系により排
気して脱脂を行ない、脱脂後前記箱の内部にガスを供給
するとともに前記炉体内部を前記外排気系により排気お
よび排液することにより前記炉体内部を清浄にし、その
後に焼結を行なう。

【００１０】前記ガス供給手段が供給するガスとして
は、たとえば窒素やアルゴンガスなどのような不活性ガ
ス、または水素ガスなどが用いられる。

【００１１】また、前記箱に蓋を設け、必要に応じてこ
の蓋を開いて前記炉体に備えられた真空ポンプで排気を
行なってもよい。

【００１２】また、前記内排気系と前記外排気系とを前
記炉体下部の開口を通る２重管により構成してもよい。

【００１３】また、前記炉体下面に勾配を付けてもよ
い。

【００１４】

【実施例】以下、本発明の一実施例である真空脱脂焼結
炉を図１および図２を用いて説明する。

【００１５】本発明の一実施例である真空脱脂焼結炉
は、概ね密封性の箱であるタイトボックス１を内蔵した
炉体１１と、タイトボックス１内部および炉体１１内部
に連通するガス供給手段８および１２と、タイトボック
ス１の内部を直接炉外に排気する内排気系Ａと、炉体１
１下部表面に開口３ａを有し炉体１１内部を炉外に排気
する外排気系Ｂとを備える。

【００１６】炉体１１は本体１１ａと両端の炉蓋１１ｂ
とからなり、内部に断熱壁１０とその内側に取り付けら
れたヒータ９を有し、さらに内側に、蓋である端部１ｂ
と本体１ｃからなるタイトボックス１を内蔵する。断熱
壁１０およびタイトボックス端部１ｂは開閉手段１５に
よって一体に開閉可能である。炉蓋１１ｂが閉じたとき
炉体１１は完全に密閉される。炉体１１の開口７ａが油
拡散ポンプ７に連通し、この油拡散ポンプ７が内排気系
Ａまたは外排気系Ｂとは独立に炉体１１内を排気する。

【００１７】タイトボックス１はグラファイト製で、閉
状態においてほぼ密閉性を有し、炉体１１内をタイトボ
ックス１内部の処理室２１と外部の処理室外部２０に区
成する。しかしタイトボックス本体１ｃと端部１ｂとが
閉状態で微小隙間である通気経路１ａを形成するため、
処理室外部２０と処理室２１との間で気体の出入りがご
く少量ではあるが可能となる。タイトボックス１内部は
棚状セッタ１９により通気可能に仕切られ、棚状セッタ
１９に射出成形品などの処理物ａが空間を効率よく利用
して収容される。

【００１８】ガス供給手段８および１２は、それぞれ弁
８ａおよび弁１２ａによりガスの供給を調節する。供給
されるガスはたとえば窒素ガスなどのような不活性のガ
スである。

【００１９】内排気系Ａは、タイトボックス１下部表面
に開口するタイトボックス開口２ａを、内排気管２によ
り、炉体１１の外部に設けられた真空ポンプであるメカ
ニカルブースタポンプ５およびロータリポンプ６に連通
させたものであり、その排気始端側は棚状セッタ１９内
部を有孔の管で縦貫しその孔を各段の棚床上に臨ませて
ある。メカニカルブースタポンプ５およびロータリポン
プ６には気相バインダを冷却・凝縮させて取り出すため
のトラップ４が設けられ、内排気管２はメカニカルブー
スタポンプ５およびロータリポンプ６に連通する前にま
ずトラップ４を通る。内排気系Ａは内排気管２のトラッ
プ４とタイトボックス開口２ａとの間の位置に弁２ｂを
備え、この弁２ｂによりタイトボックス１内とトラップ
４、メカニカルブースタポンプ５およびロータリポンプ
６との間を連通または遮断する。

【００２０】外排気系Ｂは、炉体１１下部の開口３ａを
外排気管３により、内排気系Ａと共通のトラップ４、メ
カニカルブースタポンプ５およびロータリポンプ６に連
通させたものである。外排気系Ｂは外排気管３のトラッ
プ４と炉体開口３ａとの間の位置に弁３ｂを備え、この
弁３ｂにより炉体１１内とトラップ４、メカニカルブー
スタポンプ５およびロータリポンプ６との間を連通また
は遮断する。

【００２１】このような構成の真空脱脂焼結炉を用い
て、脱脂・脱ガス・焼結を連続して行なう方法を次に説
明する。

【００２２】本実施例の真空脱脂焼結炉は、まず炉体１
１内部にガスを供給するとともにタイトボックス１内部
を内排気系Ａにより排気して脱脂を行ない、脱脂後タイ
トボックス１の内部にガスを供給するとともに炉体１１
内部を外排気系Ｂにより排気および排液することにより
炉体１１内部を清浄にし、その後に焼結を行なう。

【００２３】脱脂時には、ガス供給手段１２からガスを
供給し、弁２ｂを開いてタイトボックス１の内部をメカ
ニカルブースタポンプ５およびロータリポンプ６と連通
させ、タイトボックス１の内部を内排気系Ａにより排気
し減圧する。ヒータ９により、処理室２１内を図２に示
すように約５００℃まで昇温させた後その温度を維持す
る。

【００２４】このとき炉体１１の内壁の温度は５０℃程
度にとどまる。このとき、処理室２１内の処理物ａが含
有するたとえばパラフィン、または分子量の大きい樹脂
などのバインダは、加熱により融解または気化した後、
大部分が内排気系Ａにより迅速に排出され、一部は通気
経路１ａから処理室外部２０に漏れ出す。漏れ出したパ
ラフィンの蒸気は炉体１１の内壁に付着する。

【００２５】脱脂後、焼結工程に移る前に脱ガス工程を
行なう。具体的には、弁２ｂを閉じてタイトボックス１
の内部とメカニカルブースタポンプ５およびロータリポ
ンプ６との連通を遮断して、弁８ａを開くことによりガ
ス供給手段８のガス供給を開始し、弁３ｂを開いて炉体
１１の処理室外部２０をメカニカルブースタポンプ５お
よびロータリポンプ６と連通させ、外排気系Ｂにより排
気・排液する。ヒータ９により、処理室２１内の温度を
約５００℃から徐々に約７５０℃まで昇温させる。

【００２６】このとき炉体１１内壁は、たとえば８５℃
に昇温する。パラフィンは融点が約７５℃であるため液
化し、一部は気化する。処理室外部２０は外排気系Ｂに
より排気・排液されているため処理室２１内が処理室外
部２０に対して相対的に高圧となり、気相のパラフィン
が処理室外部２０に存在したとしても、処理室２１側に
逆流・漏出することがない。このため、炉体１１の内壁
に凝結・付着したバインダを処理室２１側に逆流させる
ことなく気化・液化させ外排気系Ｂを通じて速やかに外
部に排出できる。処理室２１内にガスが供給されるため
この効果は一層高まる。

【００２７】脱ガス終了後に焼結を行なう。ヒータ９に
より処理室２１内の温度を約７５０℃からさらに約１３
００℃まで昇温させた後この温度を維持する。このとき
処理室外部２０をさらなる高真空とするため、油拡散ポ
ンプ７を用いてもよい。

【００２８】なお、本発明は以上説明した実施例に限定
されず、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。

【００２９】たとえば、脱脂工程と脱ガス工程との間に
内排気系Ａと外排気系Ｂから同時に排気するモードを設
けてもよい。

【００３０】また、外排気系Ｂを使用するとき、バイパ
ス経路７ｂを併用してもよい。

【００３１】また、ガス供給手段８に代えて、炉体１１
とタイトボックス１とを貫通するガス経路を設けてガス
を供給できるようにしてもよい。

【００３２】また、タイトボックス１の蓋である端部１
ｂを必要に応じて開き炉体１１に備えられた真空ポンプ
７で排気を行なってもよい。

【００３３】また、図３のように前記内排気系と前記外
排気系とを前記炉体下部表面の開口を通る２重管により
構成してもよい。

【００３４】また、バルブ２ｂや３ｂを省いてもよい。

【００３５】また、前記炉体下面に勾配を付けてもよ
い。

【００３６】

【発明の効果】本発明は以上に説明したような形態で実
施され、次のような効果を奏する。

【００３７】本発明の真空脱脂焼結炉は、脱脂時はタイ
トボックス等の概ね密閉性である箱の内部を排気するこ
とによってバインダの気化に適した減圧雰囲気とし、脱
脂後においてはバインダ蒸気と処理物との再接触を防止
するために先の脱脂時に箱から漏出したバインダを炉体
内部の低い位置から排気・排液することにより炉体内を
清浄にするように構成される。その結果として、脱脂時
には処理物を迅速に脱脂でき、脱脂後には、前記箱内部
のクリーンな雰囲気を優先的に確保した上で、脱脂時に
前記箱の隙間から漏出し前記炉体内壁に付着するなどし
て炉体内部に残存するバインダを液相または気相の状態
で外部に排出できる。このため、処理物を迅速に脱脂で
き、かつクリーンな雰囲気での焼結が可能となるため、
カーボンコントロールを適正に行なって製品の品質を有
効に向上させることができる。

【００３８】また、前記ガス供給手段に代えて、前記炉
体と前記箱を貫通する経路を設けてガスを供給できるよ
うにしてもよい。

【００３９】また、前記箱に蓋を設け、必要に応じてこ
の蓋を開いて前記炉体に備えられた真空ポンプで排気を
行なうと、より高真空の雰囲気で熱処理ができる。

【００４０】また、前記内排気系と前記外排気系とを前
記炉体下部の開口を通る２重管により構成すると、前記
炉体の開口が１つでよく、前記炉体の気密性が高まる。

【００４１】また、前記炉体下面に勾配を付けると、焼
結時の昇温により液化したバインダをその勾配に従って
前記外排気系に誘導することができるので、脱ガスをよ
り的確に行なうことが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を模式的に示す図。

【図２】本発明の一実施例の給排気条件および温度の制
御を示すグラフ。

【図３】本発明の他の実施例の一部を模式的に示す図。

【符号の説明】

１…箱（タイトボックス） ３ａ…開口 ８、１２…ガス供給手段 １１…炉体 Ａ…内排気系 Ｂ…外排気系

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】概ね密封性である箱を内蔵した炉体と、前
   記箱の内部および炉体内部に連通するガス供給手段と、
   前記箱の内部を直接炉外に排気する内排気系と、前記炉
   体下部に開口を有し前記炉体内部を炉外に排気する外排
   気系とを備えたことを特徴とする真空脱脂焼結炉。