JPS62167803A

JPS62167803A - 真空焼結急冷炉

Info

Publication number: JPS62167803A
Application number: JP60270217A
Authority: JP
Inventors: Masao Takeda; 武田　正夫; Masanori Oota; 正則太田; Mitsuhiro Nishimoto; 西本　充博; Ippei Yamauchi; 一平山内; Tomoyasu Kawasaki; 川崎　知安; Shuichi Tanaka; 秀一田中
Original assignee: Shimadzu Corp
Current assignee: Shimadzu Corp
Priority date: 1985-11-29
Filing date: 1985-11-29
Publication date: 1987-07-24
Anticipated expiration: 2009-07-06
Also published as: JPH0651882B2

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１本発明は、処理物（粉末成形品）の高温真空雰囲気での
焼結［程と処理物（焼結晶）に必要な急冷処理工程とを
一貫丁程で実施できる真空焼結急冷方法、およびこの方
法の実施に利用される真空焼結急冷炉に関するものであ
る。

［従来の技術］例えば、ａｔ＋合金、マグネット材、粉末ハイスなどの
焼結材料では、焼結後、焼入れを施すために所定の高温
域からの急冷を要するものが多い。

これは、超硬合金ではこの急冷処理によって強度のｃ＞
、４が図られ、マグネット材料では冷却速度に応じて磁
気特性が支配されるなど、必要な材料特性に得る」二で
不＋ｉ）欠の熱処理とすることによる。

このため、この種の急冷処理を必要とする焼結材享１を
製造する場合では、まず所宇の形状に成形した処理物（
粉末成形品）を説ロウし焼結炉で真空焼結した後、その
処理物（焼結晶）を別の焼入れ炉簿に装入し再加熱して
から急冷する分別された二又は玉丁程を経るのが普通で
あり、また真空焼結炉についても処理物を一頁丁程で脱
ロウー焼結−急冷を連続的に行なえるものは、現状では
見当らない。

［発明が解決しようとする問題点］しかし、このような真空焼結（脱ロウ丁程を含む）、急
冷処理を別々の工程で実施する従来の方法では、どうし
ても作又能率や生産効率が低くなり、炉設備費の増大も
無視できない問題とされる０回時に又、材料によっては
焼結後直ちに急冷した方が所期の性質を得る上でより好
都合となるものがあるが、ｆ来の方法ではかかる要求に
対しても応じることができない欠点がある。

本発明は、を記の事情に鑑み、処理物を真空焼結した後
引き統〈一連の工程で当該処理物をご冷処理することを
”Ｔ　ｔＥにする真空焼結急冷方法を。

この方法の実施に供する炉と併せて新たに提供するもの
である。

し問題点を解決するための手段］すなわち、上記の問題点を克服解消するために本発明で
提唱する真空焼結急冷方法は、処理物を炉内のタイトボ
ックスに収納してｒ↓空焼結（脱ロウ丁程を含む）した
後、引きｂＡＪ同タイトボックス内で処理物に冷却ガス
を噴射して急冷することを特徴としている。

また、本発明の方法を実施するため同時に提案する真空
焼結急冷炉は、密閉形のチャンバー内に、その開口端部
に開閉ｒｉ（能な扉を有しかつ内部を真空吸引ｒ＝（能
に構成して処理物を収納するタイトボックスと、このタ
イトボックスのまわりに配置されるヒータと、１有記チ
ヤンバー内に供給される冷却ガスを回チャンバー内で送
風する冷却ファンと、この冷却ファンで送風される冷却
ガスを導びく導風通路と、この４風通路から冷却ガスを
導入して前記タイトボックス内の処理物に向けて噴出す
るノズルと、前記タイトポー、クスから排出される冷却
ガスを前記冷却ファンの吸込側に案内する案内通路と、
この案内通路に介設され冷却ガスを冷却するターナとを
配設してなることを特徴としているものである・１作用」未発１１方法について説明すると、この方法では炉のタ
イトボックス内で脱ロウし真空焼結した後、引き続き処
理物を急冷するにさいし、その処理物に対し冷却ガスを
噴射するようにしたものであるから、焼入れや組織の調
整に必要な高温域での冷却速度を大きくして処理物を急
冷することが可能となる。つまり、従来では巾−炉内で
焼結後処理物を連続的にガス冷却して急冷しようとして
も、断熱材その他の炉材熱容埴が大きいため、処理物に
必要な高温域での十分大きな冷却速度を付１Ｆすること
ができなかったが１本発明方法によると、処理物に直接
冷却ガスを噴射して、不安な炉材の冷却を避けるように
冷却するものであるから炉全体としての冷却速度はｄく
とも、処理物を後先的に冷却してその高温域における必
要な湿度範囲での大きな冷却速度を確保できるのである
。

また、前記の構成を具備してなる本発明の真空焼結コ冷
炉では、処理物を炉内のタイトボックスに収納すれば、
そのチャンバー内に関連して設けた安来の働きにより、
タイトボックスの密閉状ＴＥ′。

での脱ロウとタイトボックスの開放状７１での真空焼結
、さらにガス噴射冷却を一貫り程で連続的に行なえるも
のとなり、装置的に本発明方法の実施を回部ならしめる
ものである。

［￥施例］以下、本発明の方法および装置（真空焼結急冷炉）を図
示の実施例について詳しく説明する。

第１図と第２図は１本発明に係る真空焼結急冷方法の概
要並びにこの方法に供する炉の構造を図示している。

そこで先ず、この真空焼結急冷炉の構造について説明す
ると、この炉は一端側に開閉可能な炉４部１ａを有する
中空の密閉形チャンバー１に１次のような要素を配設し
て構成される。

チャンバーｌ内の中央部には、その周囲を断熱材４ａで
覆ったタイトボックス２を配置している。このタイトボ
ックス２は、筒状の本体２ａとその両端開口端部３．３
を密閉する４部２ｂ、２ｂとから構成され、４部２ｂ、
２ｂは厚手の断熱壁４ｂ、４ｂに内張されて該断熱壁４
ｂ、４ｂと一体にタイトホックス２の扉５，５を構築し
ている。そして、この両側のＬＪｆ５．５はそれぞれチ
ャンバ−１に固設した扉開閉装置６．６のシリンダ６ａ
、６ａと駆動するリンクレバー６ｂ、６ｂを介して開閉
自在とされている。また、このタイトボックス２は、そ
の本体２ａの底部中央に脱ロウ時において図外の真空ポ
ンプと連通される排気管７を開口させて接続し、扉５，
５の密閉状態でその内部を真空に吸引できるように構成
している。

そして、このタイトボックス２の内部に、図示のように
目的の処理物Ａが収納される。なお、チャンバー１には
、該ナヤンパーｌ内全体を真空排気するための排気管２
２がその一側に開口させて接続してあり、真空焼結時に
はタイトボックス２の扉５．５を開放して排気する。

また、このタイトボックス２のまわりの本体２ａと前記
断熱材４ａとの間にヒータ８を配置している。このヒー
タ８はタイトボックス２内の処理物Ａを間接加熱するた
めのもので、チャンバ−１に該ヒータ８に通電させる給
電端子９を装着している。

一方、チャンバー１内における前記炉４部１ａと反対側
の端部に、図示しないガス導入管から供給される冷却ガ
ス（不活性ガス）をナヤンハー１内で送風し循環させる
ための冷却ファン１０を設けている。この冷却ファンｌ
Ｏは、その回転軸をシール軸受１１を介して気密に外部
に延出し、炉外に配設したモータ１２で回転駆動される
ようになっている。

そして、処理物Ａの急冷１程において冷却ファン１０を
作動させたとき、該冷却ファン１０から送風される冷却
ガスを導びく導風通路１３をチャン／＜−１内に設けて
いる。この導風通路１３は、この場合具体的には、冷却
ファンｌＯの導風板１４に一端を連接してチャンバ−１
の内面に沿設したタクトからなっている。そして、この
導風通路１３の送風端１３ａを、タイトボックス２の一
端側の前記扉５の外周近接位置に開口させ、第２図のよ
うに、その扉５を開いた状ｊ島で４風通路１３の送風端
１３ａが丁度扉５の隙間１５と会合し、タイトボックス
２の一端側聞口端部３と連通されるように構成している
。

そして更に、この導風通路１３と連通されるタイトボッ
クス２の一端側聞目端部３の近傍に、タイトボックス本
体２ａに嵌着して仕切板１６を設け、この仕νＪ＆１６
に前記４風通路１３から冷却ガスを４人し、タイトボッ
クス２内の処理物Ａに向は軸方向に冷却ガスを噴出する
ノズル１７を開通させている。

この／プル１フからタイトボックス２内に噴出された冷
却ガスは、他端側の開口端部３よりチャンバー１内に排
出されることになるが、この冷却ガスを１ｔｉ記昂却フ
アン１０の吸込側に案内し、冷却ガスの循環を行なわし
めるための案内通路１８をチャンバー１内に設けている
。この゛メ内通路１８は、この場合具体的には、タイト
ボックス２をセットしたチャンバー１内に形成される空
間を利用するようにしたものである。

そして、この案内通路１８における前記冷却ファン１０
の吸込側近傍に、前記処理物Ａを冷却し加温してから帰
還される冷却ガスを冷ノ」するクーラ１９を介設してい
る。このクーラ１９は、この場合炉外からｔＩｔ通され
る冷却水に冷却ガスを熱交換するラジェータからなって
いる。

次いで、ト記構成を具備する真空焼結急冷炉をを用いた
本発明の方法について説明する。

まず第１図に示す真空焼結工程（脱ロウ工程を含む）で
は、処理物（粉末成形品）Ａをタイトボックス２に収納
してからｒＪ＃５．５を閉じ、ざらにチャンバー１を密
閉して作業を開始する。この真空焼結工程では、内設ヒ
ータ８でタイトボックス２内の処理物Ａを所定の焼結温
度に加熱するとともに、タイトボックス２内を予め排気
管７で吸引して真空雰囲気に調整しておく、そして、処
理物Ａをこの状態で所定時間保持し先ず脱ロウ処理を行
なった後、今度はタイトボックス２の扉５゜５を開きチ
ャンバー１内を排気管２２から真空排気し、さらに高温
で所定時間保持して焼結工程を完ｒすることになる。

引さ続く第２図に示す急冷工程では、炉外からナヤンへ
−１内に冷却ガスを加圧して供給するとともに、回チャ
ンバー１内に設けた冷却ファン１０とクーラ１９の作動
を開始し、さらにこれと同時的にタイトボックス２の内
側扉５．５を開放する。すると、チャンバー１内に導入
された加圧冷却ガスが導風通路１３．タイトボックス２
の片側扉５の隙間１５を通ってタイトボックス一端側の
開口端部３に導びかれ、さらにこの部分からその仕切板
１６に開設したノズル１７群から軸方向に噴出され、タ
イトボックス２内の処理物（焼結晶）Ａに直接加圧冷却
ガスが流通し接触されることになる。そして、この処理
物Ａを冷却した加圧冷却ガスは反対側の開口端部３より
密閉形チャンバー１内に排出され、同チャンバー１内に
設けた案内通路１８を通って冷却ファンｉｏの吸込側に
帰り、クーラ１９で冷却されてから冷却ファンｌＯで１
１び循環されることになる。この加圧冷却ガスの流れを
第２図に矢線で示す、かくして、一定時間処理物Ａに対
する冷却ガスの噴射を行なったならば急冷工程を終ｒし
、その後炉内を放冷して適宜のタイミングで処理物Ａを
取出す。

以トの如く、本発明の真空焼結急冷方法では屯−炉内で
一頁［程のドに脱ロウ、焼結、急冷処理を１！１！続し
て実施できるものとなる。そして、かかる本発明におけ
る最大の特徴は、その急冷り程時において、炉内に供給
される冷却ガスを直接処理物に噴射せしめるようにした
ことである。すなわち、玲／、１ガスを加圧して送風す
ればより効果的な冷却効果が発揮できるものとなるが、
さらに処理物Ａに直接冷却ガスを作用せしめるようにす
れば、たとえ大５な熱室ｊＩＸ−を持つ炉材の冷却が遅
延しても比較的ｆ！Ｓ容；１１の小ざい処理物Ａは高温
域から１Ｆ急に温度低重させることができ、必要な急冷
効果を部分に発現でさるものとなるのである。なお、本
発明の方法によっても、炉材の大きな熱室ｔ、）が影！
するため処理物Ａが高温域からある程度低い７．１度に
まで急冷した後は、その冷却速度が〃くなることを免れ
ないが、一般に焼結晶の焼入れ処理などで急冷を〃求さ
れるＸ間は高温側の一定温度域に限られるため、その急
冷処理祷に冷却速度が鏝化しても別設支障ない。

本発明の真空焼結急冷方法は、以ヒのように、処理物の
真空焼結工程と急冷工程とを巾−炉内で連続した一１’
ｊ　工程で実施できるものであるため。

今までのこの種焼結晶の製造に比較すると、作業能率と
生産効率とが改９され、炉の設仙費も低くできるなど種
々のメリットが得られる。加えて、この方法によると、
ノズル１７による冷却ガスの処理物Ａに対する当りを均
一化しさえすれば、別玉程で急冷処理する場合のような
加熱、冷却ムラを起す要因が排除されることになり、特
に焼入れ鋼製品の場合にあっては、焼入硬度のバラツキ
や焼入れ歪の発生を少なくすることができる。

また、この方法に供する真空焼結急冷炉は、今までに比
類のない全く新規なものであるヒ、装置全体としてもノ
ズル機構を付加改良するだけで。

従来の真空焼結炉とに？ど変わりない内部の基本構造で
コンパクトにまとめることができる特徴を有する。

次に１本発明の真空焼結急冷炉の他の実施例。

特にタイトボックス内の処理物に対するノズルの取付配
置構造の変形例について説明する。

第１図、第２図に図示したタイトボックス２の開口端部
３から軸方向、つまり横向５に冷却ガスを噴出させて処
理物Ａに当てる形式のものは、処理物Ａが比較的小物で
タイトボックス２内に多段に積重されるような場合には
、均一で最も有効的に冷却作用を発揮できるが１例えば
大物品をその立長を立ててセットするような場合では、
第３図あるいは第４図に示、すように、タイトボックス
２内の処理物Ａに対しノズル２０又は２１から冷却ガス
を軸直交方向の縦向きにして噴射させるようにした方が
効果的となる場合がある。

すなわち、第３図の例は、前記の例でタイトホックス２
の開口端部３に設けられる仕νＪ＆１６に直接軸方向の
ノズル１７を開、没するのに代えて、この什すＪ叛１６
から導風通路１３と連通する開口端部３に一端を開口さ
せて処理物Ａを挟むようにタイトボックス２内に適数本
のノズル２０を延１役し、このノズル２０の側面に所々
ノズル穴２Ｏａを開［１させて処理物Ａの七ド面側にそ
の軸直交方向に噴出される冷却ガスを噴射させるように
したものである。また、第４１４の例は、前記導風通路
１３をタイトボックス２の外周位置まで延長して設ける
とともに、この導風通路１３から前記断熱材４ａとタイ
トボックス本体２ａを貫通して、ノズル２１をタイトボ
ックス２内にその先端部２１ａを臨出させ、０′５３図
の例と同じく当該ノズル２１から処理物Ａの１下面に対
し冷却ガスを軸直交方向に噴射せしめるようにしたもの
である。なお、この第４図の例では、タイトボックス２
の両端開口端部３．３から冷却ガスを排出させるように
している。

上記に掲げた変形実施例の他、本発明ではそのノズルの
取付配置構造や炉の他の構成り素については１本発明の
主旨を変更しない範囲で図示例の他にその様々な設計変
更がＩｆＴ能である。

なお１本発明で新たに提案する構成の炉については、そ
の名称に関わらず、その他真空加圧焼結炉、真空加圧焼
入炉、Ｉ°↓空脱ガス炉、調質炉などに多目的に利用で
きる余地がある。

［発明の＠果］本発明は、以ｔに説明した通りであって１本発明方法に
よると、従来別々の［程で処理しなければならなかった
粉末成形品の真空焼結［程とその焼結晶の急冷工程とを
連続した一貫工程で行なえるものとなり、作業性、生産
性１品質、経済性等における多面的改善が図られる。ま
た１回時に提案する真空焼結急冷炉は、この−頁り程で
の処理を１１目距ならしめる熱処理炉として画期的であ
り、かつその使用目的に無駄なく十分に機能できる特徴
をイｉする。

４、面の簡単な説明第１図、第２図は共に本発明の第１実施例に係る真空焼
結急冷炉の概略断面図である。：ｔＳ３図は未発Ｉｊ＋
の第２実施例に係る真空焼結急冷炉の概略断面図である
。第４図は本発明の第３実施例に係るふＬ　”Ｍ焼結急
〜炉の概略断面図である。

Ａ−虐・処理物１ＩＩＩＩ−チャンバー、ｌａｓ・・炉？：、部２・・
・タイトボックス２ａ・・・本体、　　２ｂ−・拳４部３・・・開［１端部４ａ・・・断熱材、　　４ｂ・・・断熱壁５・・・ｂｊ６・・・扉開閉装置７串・・排気管８・ｅ舎ヒータ１０１ＩＩＩｓ冷却フアン１３・・・導風通路１５・・争隙間１６・・・仕切板１７．２０　．２１−−−ノズル１８・・・案内通路１９・・・クーラ２２・・Φ排気管

Claims

【特許請求の範囲】

（１）処理物を炉内のタイトボックスに収納して真空焼
結した後、引き続き同タイトボックス内で処理物に冷却
ガスを噴射して急冷することを特徴とする真空焼結急冷
方法。
（２）密閉形のチャンバー内に、その開口端部に開閉可
能な口を有しかつ内部を真空吸引可能に構成して処理物
を収納するタイトボックスと、このタイトボックスのま
わりに配置されるヒータと、前記チャンバー内に供給さ
れる冷却ガスを同チャンバー内で送風する冷却ファンと
、この冷却ファンで送風される冷却ガスを導びく導風通
路と、この導風通路から冷却ガスを導入して前記タイト
ボックス内の処理物に向けて噴出するノズルと、前記タ
イトボックスから排出される冷却ガスを前記冷却ファン
の吸込側に案内する案内通路と、この案内通路に介設さ
れ冷却ガスを冷却するクーラとを配設してなることを特
徴とする真空焼結急冷炉。
（３）導風通路を、タイトボックスの扉を開けた状態で
その一端側開口端部と連通するように設けるとともに、
このタイトボックスの開口端部に設けたノズルで冷却ガ
スを軸方向に向けて噴出せしめるようにしたことを特徴
とする特許請求の範囲第２項記載の真空焼結急冷炉。
（４）導風通路を、タイトボックスの扉を開けた状態で
その一端側開口端部と連通するように設けるとともに、
このタイトボックスの開口端部から延設したノズルで冷
却ガスを軸直交方向に向けて噴出せしめるようにしたこ
とを特徴とする特許請求の範囲第２項記載の真空焼結急
冷炉。
（５）導風通路を、タイトボックスの外周に設けるとと
もに、この４風通路からタイトボックスを貫通して設け
たノズルで冷却ガスを軸直交方向に向けて噴出せしめる
ようにしたことを特徴とする特許請求の範囲第２項記載
の真空焼結急冷炉。