JPS58167702A - 光エネルギ−焼結法 - Google Patents
光エネルギ−焼結法Info
- Publication number
- JPS58167702A JPS58167702A JP57051512A JP5151282A JPS58167702A JP S58167702 A JPS58167702 A JP S58167702A JP 57051512 A JP57051512 A JP 57051512A JP 5151282 A JP5151282 A JP 5151282A JP S58167702 A JPS58167702 A JP S58167702A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- sintering
- sintered
- temperature
- sintering method
- present
- Prior art date
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- Granted
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Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
- B22F3/00—Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the manner of compacting or sintering; Apparatus specially adapted therefor ; Presses and furnaces
- B22F3/10—Sintering only
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Powder Metallurgy (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は粉末冶金の焼結方法、特に効率の良い焼結法に
関する。従来この分野における焼結法としては、抵抗発
熱によるもの、誘導加熱によるもの、ホットプレス法等
が通常採用されている。これ等はその焼結サイクルが１
０４〜ｌ・０６秒であり、焼結以外の工程例えばプレス
工程がｌθ°であるのに較べて極め−て長い時間を要す
る工程である。
関する。従来この分野における焼結法としては、抵抗発
熱によるもの、誘導加熱によるもの、ホットプレス法等
が通常採用されている。これ等はその焼結サイクルが１
０４〜ｌ・０６秒であり、焼結以外の工程例えばプレス
工程がｌθ°であるのに較べて極め−て長い時間を要す
る工程である。
更にまた上述の従来の焼結法ではその炉体が焼結される
成型体の大きさに較べて過大であり加熱効率が極めて悪
く数％に過ぎない。また炉体構成部材として断熱材等積
々の材料で構成され特に高温で使用する場合は被焼結体
にとって好ましくない雰囲気を形成することがあり高品
質の焼結体を得るためには種々の工夫が必要であり設備
コストが過大となる。
成型体の大きさに較べて過大であり加熱効率が極めて悪
く数％に過ぎない。また炉体構成部材として断熱材等積
々の材料で構成され特に高温で使用する場合は被焼結体
にとって好ましくない雰囲気を形成することがあり高品
質の焼結体を得るためには種々の工夫が必要であり設備
コストが過大となる。
上記の問題のうち、焼結サイクルに関しては被焼結体で
ある成型体に直接通電して発熱する通電加熱法が提案さ
れているが、これは導電性材料にのみ適応されセラミッ
クのような絶縁物には応用できず、さらに表面と内部の
組織が不均一になる欠点があり超硬合金の如く組織によ
って特性が著しく影響される製品には適用されない。
ある成型体に直接通電して発熱する通電加熱法が提案さ
れているが、これは導電性材料にのみ適応されセラミッ
クのような絶縁物には応用できず、さらに表面と内部の
組織が不均一になる欠点があり超硬合金の如く組織によ
って特性が著しく影響される製品には適用されない。
本発明はか入る従来の焼結法の問題を解消するもので高
速で焼結でき、しかも高品質の焼結体を得ることのでき
る焼結法を提供するのが目的である。
速で焼結でき、しかも高品質の焼結体を得ることのでき
る焼結法を提供するのが目的である。
第１図は粉末冶金の一般的な製造工程を示す図であり、
数１００μから０．１μ の範囲の原料粉末を所定組成
に配合し、これに潤滑材、有機結合剤を２〜ｌＯ％添加
混合、粉砕したものを所定寸法の金型に充填し、０．５
〜８ ｔ／ｚ”の圧力でプレス成型する。次に４００〜
８００℃の温度で上記潤滑材、結合剤を除去する脱バイ
ンダ一工程を経て焼結し、必要によって所定寸法に加工
として製品とする。
数１００μから０．１μ の範囲の原料粉末を所定組成
に配合し、これに潤滑材、有機結合剤を２〜ｌＯ％添加
混合、粉砕したものを所定寸法の金型に充填し、０．５
〜８ ｔ／ｚ”の圧力でプレス成型する。次に４００〜
８００℃の温度で上記潤滑材、結合剤を除去する脱バイ
ンダ一工程を経て焼結し、必要によって所定寸法に加工
として製品とする。
最近の粉末冶金製品はセラミック、サーメット、超硬合
金、ダイヤモンド等種々広範な工業用途に普及しており
量産性が重要視され自動化、連続化が進んでいるが、前
述の如くこれらの工程のうち焼結工程が１〜ｌＯ時間の
サイクルで行われており最も遅れていると云わざるを得
ない。
金、ダイヤモンド等種々広範な工業用途に普及しており
量産性が重要視され自動化、連続化が進んでいるが、前
述の如くこれらの工程のうち焼結工程が１〜ｌＯ時間の
サイクルで行われており最も遅れていると云わざるを得
ない。
本発明はこの焼結を光エネ四ギーを利用し短時間に行う
ものである。従来光エネルギーの利用としては太陽エネ
ルギーをパラボラ集光板により１点に集中して加熱する
方法が知られているが上記の粉末冶金製品の焼結には雰
囲気調整、量産性の点で実用的でない。本発明は赤外線
ランプ等の光源を密閉炉体の所定箇所に設置し、炉体内
壁は断面放物線状のＡＩ！膚たは金の反射板となってお
り上記ランプの光が炉体中心に全て集光し、中心に焼結
すべき成型体を照射し急速加、熱することによって焼結
を短時間に完了せしめるものである。
ものである。従来光エネルギーの利用としては太陽エネ
ルギーをパラボラ集光板により１点に集中して加熱する
方法が知られているが上記の粉末冶金製品の焼結には雰
囲気調整、量産性の点で実用的でない。本発明は赤外線
ランプ等の光源を密閉炉体の所定箇所に設置し、炉体内
壁は断面放物線状のＡＩ！膚たは金の反射板となってお
り上記ランプの光が炉体中心に全て集光し、中心に焼結
すべき成型体を照射し急速加、熱することによって焼結
を短時間に完了せしめるものである。
第１図は本発明の焼結に用いる焼結炉の一例の断面図で
あり、被焼結体２は炉体ｌの中央部に石英板等の上に設
置し、光源ランプ３の光は反射板４に反射し、５で示す
光線に示す如く全て被焼結体に集光し、被焼結物は製品
の大きさ、材料によって異るが１−１０分で昇温焼結が
完了する。
あり、被焼結体２は炉体ｌの中央部に石英板等の上に設
置し、光源ランプ３の光は反射板４に反射し、５で示す
光線に示す如く全て被焼結体に集光し、被焼結物は製品
の大きさ、材料によって異るが１−１０分で昇温焼結が
完了する。
上記の光源としては赤外線ランプが最も適する。
この赤外線ランプは透明石英ガラス管にタングステンフ
ィラメントを封入し、内部にハロゲンガスを入れて密閉
されたものであり、その放射波長ははＮ１．１５ミクロ
ンにピークをもつ近赤外線放射スペクトルをもっている
。従って輻射効率も高く、電力密度は１００ワツ）／Ｃ
Ｍ１前後であり、従来の抵抗発熱体に較べ２〜ｌＯ倍の
電力密度をもっている。この赤外線ランプは従来上とし
て、熱分析熱的性能試験や半導体の熱処理等に使用され
ているが、本発明の如く粉末冶金の焼結に用いた例は無
い。本発明者らは種々の検討の結果粉末冶金への実用を
可能にしたものである。
ィラメントを封入し、内部にハロゲンガスを入れて密閉
されたものであり、その放射波長ははＮ１．１５ミクロ
ンにピークをもつ近赤外線放射スペクトルをもっている
。従って輻射効率も高く、電力密度は１００ワツ）／Ｃ
Ｍ１前後であり、従来の抵抗発熱体に較べ２〜ｌＯ倍の
電力密度をもっている。この赤外線ランプは従来上とし
て、熱分析熱的性能試験や半導体の熱処理等に使用され
ているが、本発明の如く粉末冶金の焼結に用いた例は無
い。本発明者らは種々の検討の結果粉末冶金への実用を
可能にしたものである。
第３図は本発明の焼結における焼結サイクルの一例であ
り、昇温６が２分、焼結キープ７が１．５分、冷却が１
．５分であや、従来１０４〜１０”秒であった焼結工程
は１０”秒に極端に短縮された。
り、昇温６が２分、焼結キープ７が１．５分、冷却が１
．５分であや、従来１０４〜１０”秒であった焼結工程
は１０”秒に極端に短縮された。
本発明の場合、昇温速度はｌＯ℃／秒以上１５０℃／秒
以下であり、焼結温度１２００〜１６００℃の範囲のも
のが最も効率良く焼結され、焼結サイクルは２０分以下
で大抵の場合すんだ。
以下であり、焼結温度１２００〜１６００℃の範囲のも
のが最も効率良く焼結され、焼結サイクルは２０分以下
で大抵の場合すんだ。
本発明の効果は単に焼結時間の短縮のみでなく、加熱時
間が短いことによ塾成型体の雰囲気による汚染が少く、
またもし一部が酸化していても初期段階で還元除去され
るため真空や特殊な雰囲気が不要となった。また短時間
で焼結されてしまうため特に焼結中に液相の生ずるもの
については高温での変形が少く、形状効果の影響が少な
いなどの効果があった。
間が短いことによ塾成型体の雰囲気による汚染が少く、
またもし一部が酸化していても初期段階で還元除去され
るため真空や特殊な雰囲気が不要となった。また短時間
で焼結されてしまうため特に焼結中に液相の生ずるもの
については高温での変形が少く、形状効果の影響が少な
いなどの効果があった。
一般に焼結される前の成型体は多孔質であり、熱伝導が
悪いため、これに光エネルギーが投入されると熱の完全
吸収が可能となるため短時間で焼結されるものと思われ
る。
悪いため、これに光エネルギーが投入されると熱の完全
吸収が可能となるため短時間で焼結されるものと思われ
る。
本発明の方法であれば熱効率は２０〜５ｏ９６と高く、
被焼結体の大きさに対し、過大な設備が不要であり省エ
ネルギー効果が大きい。又、従来の方法と異り炉体から
悪影響を及ぼすガスの発生も少く高品質の焼結体が得ら
れるし、逆に高精度の雰囲気制御も可能となる。
被焼結体の大きさに対し、過大な設備が不要であり省エ
ネルギー効果が大きい。又、従来の方法と異り炉体から
悪影響を及ぼすガスの発生も少く高品質の焼結体が得ら
れるし、逆に高精度の雰囲気制御も可能となる。
次に実施例によって説明する。
実施例
第１表に示す組成、寸法の成型体を準備し、石英管内に
成型体を載せ、これにＮ２ ガスを２００ ＣＣ／ｍ
Ｉ ｎ、流した状態で２０ＫＷのパワーで赤外線ランプ
にて光エネルギーを集光照射せしめ各々２〜ｌＯ分で昇
温焼結を行った。いずれも得られた焼結体は変形も少く
良好な焼結体が得られた。第４図（イ）は従来の真空焼
結炉で昇温１時間、キープ１時間、冷却５時間で焼結し
たものの１５００倍拡大の断面顕微鏡写真であり、第４
図（ロ）が本発明の実施例ｉｌの同倍率の顕微鏡写真で
ある。この写真でわかるように充分緻密な組織を示し、
かつＷＣ粒子は従来のものに較べて微細であった。これ
は短時間で液相が発生凝固するためにＣｏ 相への溶解
析出による粒成長が抑制されるものと思われる。
成型体を載せ、これにＮ２ ガスを２００ ＣＣ／ｍ
Ｉ ｎ、流した状態で２０ＫＷのパワーで赤外線ランプ
にて光エネルギーを集光照射せしめ各々２〜ｌＯ分で昇
温焼結を行った。いずれも得られた焼結体は変形も少く
良好な焼結体が得られた。第４図（イ）は従来の真空焼
結炉で昇温１時間、キープ１時間、冷却５時間で焼結し
たものの１５００倍拡大の断面顕微鏡写真であり、第４
図（ロ）が本発明の実施例ｉｌの同倍率の顕微鏡写真で
ある。この写真でわかるように充分緻密な組織を示し、
かつＷＣ粒子は従来のものに較べて微細であった。これ
は短時間で液相が発生凝固するためにＣｏ 相への溶解
析出による粒成長が抑制されるものと思われる。
組成： Ｎ ： ＷＣ８５−ＴａＮｂＣ２−Ｃｏ ｌ
８％Ｄ ： ＷＣ−１０％ｃ。
８％Ｄ ： ＷＣ−１０％ｃ。
本発明の方法による焼結体の硬度、抗折力等の機械的強
度は従来のものと遜色・無いことは勿論である。また本
発明の焼結法は超硬合金の如く液相を生ずる焼結体組成
のものに特に有効である。
度は従来のものと遜色・無いことは勿論である。また本
発明の焼結法は超硬合金の如く液相を生ずる焼結体組成
のものに特に有効である。
第１図は粉末冶金の通常の工程を示す工程図、第２図は
本発明の方法に用いる焼結炉の１例を示す断面図、第３
図は本発明の焼結サイクルを示す昇温、キープ、冷却曲
線であり、第４図は本発明による焼結晶の実施例の１５
００倍拡大顕微鏡組織写真であり、（イ）が従来の焼結
によるもの（ロ）が本発明の焼結によるものである。 ｌ：炉体、２：被焼結体、８：光源、４二反射面、５：
光線路、６：昇温、７：焼結キープ、８：冷却。 ７１図 ７Ｆ２図
本発明の方法に用いる焼結炉の１例を示す断面図、第３
図は本発明の焼結サイクルを示す昇温、キープ、冷却曲
線であり、第４図は本発明による焼結晶の実施例の１５
００倍拡大顕微鏡組織写真であり、（イ）が従来の焼結
によるもの（ロ）が本発明の焼結によるものである。 ｌ：炉体、２：被焼結体、８：光源、４二反射面、５：
光線路、６：昇温、７：焼結キープ、８：冷却。 ７１図 ７Ｆ２図
Claims (1)
- （１）粉末を加圧成型した成型体を断面放物線状の反射
集光板と赤外線ランプ等の光源を有する炉室の焦点位置
に設置し、上記光源の光エネルギー集中照射せしめ短時
間で昇温しで焼結せしめることを特徴とする光エネルギ
ー焼結法。 （２、特許請求の範囲第（１）項＃ておいて、昇温速度
が１０℃／秒以上１５０℃／秒以下であり焼結温度が１
２００℃〜１６００℃であり焼結キープ時間が２０分以
下であることを特徴とする光エネルギー焼結法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57051512A JPS58167702A (ja) | 1982-03-29 | 1982-03-29 | 光エネルギ−焼結法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57051512A JPS58167702A (ja) | 1982-03-29 | 1982-03-29 | 光エネルギ−焼結法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58167702A true JPS58167702A (ja) | 1983-10-04 |
| JPS6216241B2 JPS6216241B2 (ja) | 1987-04-11 |
Family
ID=12889053
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57051512A Granted JPS58167702A (ja) | 1982-03-29 | 1982-03-29 | 光エネルギ−焼結法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS58167702A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH03183530A (ja) * | 1989-09-05 | 1991-08-09 | Univ Texas Syst | 部品を製造する装置および方法 |
| JP2014175261A (ja) * | 2013-03-12 | 2014-09-22 | Keio Gijuku | 焼結体、及び、その製造方法 |
| JP2020520410A (ja) * | 2017-05-12 | 2020-07-09 | ヘレウス ドイチェラント ゲーエムベーハー ウント カンパニー カーゲー | 金属ペーストの手段によりコンポーネントを接続する方法 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS4824179U (ja) * | 1971-07-29 | 1973-03-20 | ||
| JPS5390033A (en) * | 1977-01-19 | 1978-08-08 | Hitachi Ltd | Heat treatment equipment |
| JPS55178700U (ja) * | 1979-06-12 | 1980-12-22 | ||
| JPS5653278U (ja) * | 1979-09-29 | 1981-05-11 |
-
1982
- 1982-03-29 JP JP57051512A patent/JPS58167702A/ja active Granted
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS4824179U (ja) * | 1971-07-29 | 1973-03-20 | ||
| JPS5390033A (en) * | 1977-01-19 | 1978-08-08 | Hitachi Ltd | Heat treatment equipment |
| JPS55178700U (ja) * | 1979-06-12 | 1980-12-22 | ||
| JPS5653278U (ja) * | 1979-09-29 | 1981-05-11 |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH03183530A (ja) * | 1989-09-05 | 1991-08-09 | Univ Texas Syst | 部品を製造する装置および方法 |
| JP2014175261A (ja) * | 2013-03-12 | 2014-09-22 | Keio Gijuku | 焼結体、及び、その製造方法 |
| JP2020520410A (ja) * | 2017-05-12 | 2020-07-09 | ヘレウス ドイチェラント ゲーエムベーハー ウント カンパニー カーゲー | 金属ペーストの手段によりコンポーネントを接続する方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6216241B2 (ja) | 1987-04-11 |
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