JPS62274006A

JPS62274006A - 熱間静水圧プレス方法

Info

Publication number: JPS62274006A
Application number: JP11657186A
Authority: JP
Inventors: Takao Fujikawa; 隆男藤川; Yasuhiko Inoue; 康彦井上; Junichi Miyanaga; 宮永　順一
Original assignee: Kobe Steel Ltd
Current assignee: Kobe Steel Ltd
Priority date: 1986-05-21
Filing date: 1986-05-21
Publication date: 1987-11-28

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】３、発明の詳細な説明（産業上の利用分野）本発明は熱間静水圧プレス方法に係り、詳しくは毒性、
腐蝕性、放射性のガス成分等を含む粉末原料もしくは多
孔性成形体を高温下で高圧のガス体によって圧縮し高密
度焼結体を製造する方法に関するものである。

（従来の技術）高温下において５００〜３０００　ｋｇ／ｃｆｆｌの高
圧ガスを圧力媒体に用いて被処理体を圧縮成形する熱間
静水圧プレス法（以下、ｌｒ　Ｉ　Ｐ法と略記する）は
粉末材料の高密度焼結、鋳造部材中のガスポロシティな
どの欠陥の除去などの目的に使用され、近年、急速に工
業生産技術として背反しつつあり、これに伴ってその対
象材料も金属粉末など一般的な粉末冶金法で取り扱われ
ているものから毒性。

腐蝕性、放射性の物質を含む材料へと広がりをみせてい
る。

ところで、このＨＩＰ法では粉末原料もしくは多孔性の
成形体を高密度化する場合には、圧媒ガスが被処理体の
空孔中に侵入すると圧媒ガスの圧力が緻密化のための加
圧力として作用しなくなるため、被処理体は通常、ガス
透過性を有しない材料からなる容器（カプセル）中に密
封された後、処理される。、そして、この場合、カプセルの材料はＨＩＰ処理後、被
処理体との反応性および価格などを吟味した上で選定さ
れるが、多くの材料が８００〜１４００℃程度の温度下
のＨＩＰ処理により高密度化が達成されるため、気密性
の確保および価格の面から鋼が最も一般的である。

第４図に最も一般的なカプセルの構造を示す。

以下、同図を参照し、同カプセル内への被処理体の封入
の手順を述べると、先ず、胴部（２２）と底部（２３）
を溶接（２６）した容器内に被処理体＋１１を配置した
後、脱気管（２５）を有するＭ　（２４）を溶接（２６
）にて胴部（２２）に結合し、脱気管（２５）から容器
内部を真空排気し、封着部（２７）で脱気管（２５）を
圧接切断して該切断を溶接し封入を完成するに至る手順
が通常行われる。

ここで、上記説明から明らかなことは溶接による結合が
かなり多く存することである。そのためこの溶接部の欠
陥（ピンホールなど）が原因でＨＩＰ処理処理圧媒ガス
がカプセル内部に侵入し、被処理体が目的通りに緻密化
されないことが生じる。この確立は、カプセルの寸法、
即ち、溶接長さや溶接技術によって異なり一概に云えな
いが、注意深く溶接を行い、大気圧下で気密性の検査を
実施しても２００〜５ｏｏｏ分の工程度と考えられる。

これは溶接部の気密検査を大気圧下で実施してピンホー
ル等が検出できない場合でもＨＩＰ処理工程でのカプセ
ルの収縮、変形に伴い未検出の欠陥から破損を生じるこ
とがあるためである。

そこで、かかるカプセルの欠陥に対処すべく、カプセル
を多層構成とすることが考えられる。

もとより、カプセルをｎ層構成とすれば、これによるＨ
ＩＰ処理の失敗の確率は夫々のカプセルの欠陥の確率が
、Ｘのとき、１−（１−Ｘ）’となることは明らかであ
るが、単に従来技術による金属カプセルを重ね合わせた
のみではカプセルの形状上の制約から、溶接部の欠陥以
外の原因によりカプセルが破損を生じ、所期の目的を達
成することができない。

第５図はその例として従来の金属カプセルを２層重ねた
ものであるが、この場合、第４図の如き構成からなる内
側カプセル（３０）は、同様な構成をもつ外側カプセル
（３１）との間に隙間（３２）　、　（３３）が形成さ
れる。

そして、このような隙間（３２）　、　（３３）が存在
すると、内側カプセル（３０）の内部に被処理体（１）
を充填してＨＩ　Ｐ処理するとき、その工程で外側カプ
セル（３１）は局部的な大きな変形を強いられることと
なり、第５図における蓋部や底部あるいはこれらと胴部
との溶接部が破損して結局２層に重ねた効果が得られな
い。

ところで、以上のような従来の金属カプセルに生じる破
損は被処理体が、これによっても許される場合には、さ
ほど問題にはならないが、被処理体自身に毒性、腐蝕性
、放射性の物質を含むような場合は頗る問題である。

即ち、前述した近時、拡がりをみせる毒性、腐蝕性、放
射性の物質を含む被処理体を対象とする場合には、上述
の如きカプセルの破損は車にＨＩＰ装置の損傷に止まら
ず、使用後の圧媒ガス中へのこれら成分の混入、さらに
はこれらに起因する人身事故の可能性などから安全上、
非常に重大である。

勿論、かかる放射性物質を含む材料のＨＩ　Ｐ処理時に
おけるカプセルの破損に対する改善策として従来からも
検討が進められ、例えば、特開昭５５−１１８０００号
では金属カプセルの外面にＨＩＰ処理温度以下の軟化点
を有するガラスの被覆層を形成する方法、およびこのガ
ラス層の割れを防ぎ、かつ、ハンドリング性を良くする
ために更に金属カプセルで覆う方法が開示されている。

しかし、この方法は特にカプセル内の被処理体の表面の
凹凸に起因する金属製カプセルの局部変形による破損を
カプセル外面のガラス被覆層により補完することを意図
したものであり、その面ではある程度の効用が達せられ
るが、大きな被処理体を対象とする場合には金属カプセ
ルとガラスの熱膨張係数の違いにより、ガラス層にクラ
ックを生し易いなどの問題があり、実用化に際しては必
ずしも適した方法とは云い得ない。

（発明が解決しようとする問題点）本発明は畝上のような実状に鑑み、特に上記放射性物質
等を含む被処理体を対象としてＨＩＰ処理する場合のカ
プセル破損に対する従来技術の欠陥を排除することを課
題とし、その金属カプセルの使用経験にもとづき、溶接
部のピンホール等によるＨＩＰ処理の失敗の確率からこ
れを多層に重ね合わせることにより、そして前記欠陥の
原因となる隙間の存在を解消することにより前記失敗の
確率をより低減せんとするものである。

（問題点を解決するための手段）即ち、上記解決に適合する本発明の特徴とするところは
、被処理体をガス不透過性の金属材料からなる容器（カ
プセル）中に気密に封入してＨＩＰ処理するに際し、該
容器を気密性の２つ以上の容器を重ね合わせることによ
り構成し、かつ、少なくとも各々の容器の胴部と蓋部を
溶接により結合せしめると共に、両容器間の間隙を実質
的に消失せしめ、外側容器の局部的変形を阻止せしめる
ことにある。

ここで、両容器間の間隙を脱気管部分を含め、実質的に
消失せしめる具体的態様としては、内外両容器の夫々対
応する胴部、底板、蓋の間を実質上、隙間のないように
構成するか、重ね合わされた両容器の隙間に粉末材料又
はブロックを充填する。そして、何れの場合においても
脱気管内部の空間には中子を詰めて隙間を消失又は減少
させるようにする。

（作用）上記の如き容器構成によりＨＴＰ処理するときは、内外
両容器間に隙間がないことから外側の圧媒ガス圧力によ
るも内側からの支持が確実となり、外側容器の局部的変
形が防止され、外側容器の局部的変形による溶接部の破
損は防がれ、放射性物質等を含む被処理体のＨＩＰ処理
においても毒性。

腐蝕性、放射性成分の圧媒ガス中への混入がなく、安全
な処理を行うことが可能となる。

（実施例）以下、更に添付図面を参照し、本発明方法の具体的な実
施態様を説明する。

第１図は本発明に係るＨＩＰ方法に使用する容器の１例
であり、胴部（２Ａ）に底板（２Ｂ）、蓋部（２Ｃ）を
溶接（６４（６ドして構成した内側容器（２）の外側に
同しく胴部（３Ａ）に底板（３Ｂ）、蓋（３Ｃ）を溶接
（７）（７１′した外側容器（３）が、両容器（２１（
３１の間に隙間が生じないように内側容器（３）の底板
（３Ｂ）、　Ｍ部（３Ｃ）を夫々肉厚に形成して重ね合
わされている。そして、この容器においては、各容器（
２＋　（３１の脱気管（４１ｆ５）根元部の空隙（９１
００１部分もＨＩ　Ｐ処理時に局部的変形を生じ易いこ
とから、特に内側容器（２）の脱気管（４）根元部空隙
（９）に中子（８）が詰められている。

なお、（１１）、（１１）　　′は脱気管（４）　（５
１の切断、／８接部である。

かくして、この容器を使用し、被処理体＋１１を内側容
器（２）内に充填してＨＩＰ処理を行うときは、内外両
容器間の隙間はなくなり、１（ＩＰ処理工程における外
側容器（３）の局部的変形が防がれる。

第２図、第３図は同じく本発明ＨＩＰ方法において用い
られる容器の他の各実施例を示す。

第２図の例では内側容器（２）として底板と胴部が一体
成形されており、かつ蓋部に脱気管のないものが用いら
れている。

このような構成とすることにより、溶接部を減らして溶
接部の欠陥の生じる確率を下げ、また、内側容器（２）
の脱気管を排除することにより内外両容器（２）　（３
＋の間に従来容器における空隙（３２）　（３３）　（
第５図参照）を生じない構造が実現される。

但し、この場合、蓋部と胴部の溶接を通常の溶接方法で
実施するとき、脱気が困難で内側容器内に空気が閉じ込
められるため、これを吸収するようなゲッタ材（１２）
を使用することが好ましい。

なお、外側容器（３）の脱気管は、封着部（１１）で切
断封着されると共に内部に第１図と同じく中子（８）が
詰められる。

一方、第３図は従来技術による金ＥＶカブセル（第４図
参照）を内側容器（２）に使用した場合で、この場合に
はその金属カプセルによって生じる空隙にブロック状の
詰め物（１３）　（１３）　’を充填し、内外両容器（
２）　（３１間の隙間を実質上、消失せしめている。こ
の詰め物（１３）　（１３）　′は又、ＨＩＰ処理時に
外側容器（３）が外側の圧媒ガス圧力により局部的な変
形を生じないよう内側から支持する機能を有する。

従って、ＨＩＰ処理工程において、大きな収縮を生じる
ものは好ましくなく、金属製のブロックやセラミックス
の成形体を使用することが好適である。

しかし、この隙間の形状が複雑な場合などでブロック状
の詰め物では必らずしも充分に隙間を埋めることが出来
ないこともあり、この場合には充填密度の高い金属粉末
、例えば球状の粉末を充填したり、あるいは、これを上
記ブロック状の詰め物と併用することも可能である。

なお、第３図に示される例においても、脱気管内部には
適宜、中子（８）（８）　”を充填することが有利であ
る。　・以上のような第２図、第３図に示される場合にも内側容
器（２）の内部に被処理体（１１を収納し、ＨＩＰ処理
することにより、外側の容器に局部的変形が生じること
が防止されることは第１図の場合と同様である。

又、以上の説明では容器が内外２層の場合であるが、３
Ｎ又はそれ以上も同様である。

（発明の効果）本発明は以上のように被処理体を金属容器中に気密に封
入しＨＩＰ処理する方法において、その容器として気密
性の２つ以上の容器を重ね合わせ、かつ、各容器の間の
間隙を実質上なくした状態として使用するものであり、
従来の容器を華に重ね合わせた場合に生じる両容器間の
隙間を実質上、解消せしめたことからＨＩＰ処理時に外
側容器が外側の圧媒ガス圧力により加圧されたとしても
、局部的変形が生じることなく、従って、ＨＩＰ処理に
使用される金属製容器（カプセル）の信頼性を格段に向
上し、特に毒性、腐蝕性、放射性を有する物質を含む被
処理体のＨＩＰ処理に際し、その安全性を大幅に改善す
ると共に、それら部材の高密化の工業化を用意かつ可能
となし、今後におけるＨＩＰ処理の汎用化に頗る顕著な
効果が期待される。

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第３図は本発明方法の実施に用いる容器の各
側を示す断面概要図、第４図及び第５図は従来の容器例
を示す単体及び２層重ね合わせ構造の各断面概要図であ
る。（１）・・・被処理体、（２）・・・内側容器。（３）・・・外側容器、　　　（２Ａ）　（３Ａ）　　
・・各胴部。（２Ｂ）　（３Ｂ）・・各底板、　　　（２Ｇ）　（３
Ｃ）　　・・各蓋部。感な圀Ｚ７め５閃

Claims

【特許請求の範囲】１、被処理体をガス不透過性の金属材料からなる容器中
に気密に封入して熱間静水圧プレス処理する方法におい
て、前記容器を各々、容器の胴部と蓋部が溶接により結
合された気密性の２つ以上の容器を重ね合わせることに
より構成し、重ね合わせられた外側容器と内側容器との
間の隙間を実質上、消失せしめて処理時における圧媒ガ
ス圧力による外側容器の局部的変形を防止せしめること
を特徴とする熱間静水圧プレス方法。２、内外両容器をその間に隙間が存在しないように夫々
の胴部、蓋部などを構成する特許請求の範囲第１項記載
の熱間静水圧プレス方法。３、重合された内外両容器の隙間に粉末材料又はブロッ
ク状詰め物を充填して両者間の隙間を実質的に消失せし
める特許請求の範囲第１項記載の熱間静水圧プレス方法
。