JPS6274003A - 圧粉体の焼結方法 - Google Patents

圧粉体の焼結方法

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JPS6274003A
JPS6274003A JP60211082A JP21108285A JPS6274003A JP S6274003 A JPS6274003 A JP S6274003A JP 60211082 A JP60211082 A JP 60211082A JP 21108285 A JP21108285 A JP 21108285A JP S6274003 A JPS6274003 A JP S6274003A
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green compact
compact
sintering
plasma
ceramics
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JP60211082A
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Tsuneo Miyashita
恒雄 宮下
Hiroaki Nishio
浩明 西尾
Michitaka Satou
道貴 佐藤
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JFE Engineering Corp
Original Assignee
NKK Corp
Nippon Kokan Ltd
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Publication date
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    • 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
    • B22F3/12—Both compacting and sintering
    • B22F3/1208—Containers or coating used therefor
    • B22F3/1258—Container manufacturing
    • B22F3/1266—Container manufacturing by coating or sealing the surface of the preformed article, e.g. by melting
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/622—Forming processes; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/64—Burning or sintering processes
    • C04B35/645—Pressure sintering
    • C04B35/6455—Hot isostatic pressing

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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〕 本発明は、金属、セラミックス等の圧粉体を焼結し、高
密度の焼結体を得る方法に関するものである。
〔従来の技術〕
従来、超合金、高速度鋼、工具鋼、ステンレス鋼等の金
属粉、アルミナ、窒化ケイ素、炭化ケイ素等のセラミッ
ク粉、超硬合金、サーメット等の複合粉の圧粉体を、過
度の結晶粒粗大化を防止して高密度焼結体とするために
は、熱間等方圧ブレス（Ｉ（ＩＰという〕法が採用され
ている。
このＨＩＰ法を適用するためには圧粉体に前処理を施こ
して、高温、高圧のガスが圧粉体の圧密化に有効に働ら
くようにする必要がある。この前処理方法としてメタル
コンテナー法、セラミックモールド法、ガラスボトルカ
ブ七ル法、ガラスパウダーカプセル法、前焼結法等があ
るが、これら前記の４方法は、コスト、生産性の点で問
題があるため、圧粉体の空孔が閉孔となるように、圧粉
体を予備焼結し℃理論密度の９４％としたのち、ＨＩＰ
処理する前焼結法が一般的に行なわれている。
通常の前焼結法は、長時間結晶粒成長の進行する温度に
被処理材をさらすことを必要とする欠点がある。これは
、被処理材の内部にまで焼結が及ぶので、空孔を完全に
閉孔とするのに９４％以上の高い密度とする必要がある
からである。また、結晶粒成長は焼結体の機械的性質を
損なう等の欠点もある。
〔発明が解決しようとする問題点〕
本発明は、前述の従来技術の問題点を解決するためにな
されたものであり、金属、セラミックス等の圧粉体を前
焼結するにあたって結晶粒成長を最小限に抑えつつ短時
間に閉孔処理をすることを目的とする。
〔問題点を解決するための手段〕
上記問題点を解決するための本発明は金属、セラミック
ス等の圧粉体を圧力Ｉ　ＬＪ　Ｔｏｒｒ以下のプラズマ
ず囲気中で少なくとも圧粉体の六層部を焼結せしめ゛Ｃ
開気孔を皆無となしてのち、熱間等方圧プレス処理を行
な゛）ことを特徴とする金属、セラミックス等の圧粉体
の焼結方法である。
〔作用〕
本発明法を適用する圧粉体の製造方法には特に制約はな
い。金型プレス、冷間等方圧プレス（ＣＩＰ）。
射出成形、泥漿鋳込み等の成形手段を用いうろ。
圧粉体には有機バインダー、滑剤、水分等の揮発成分が
残留し７又いることが多い。この揮発成分は後述のプラ
ズマ処理時に噴出しエプラズマ炎を不安定にしたり、失
火の原因となるので５本発明ではあらかじめ十分除去し
てお（ことが肝要である。
プラズマは圧力１０　Ｔｏｒｒ以上の低圧プラズマであ
ることが望まし、い。も１７、圧力の高いプラズマを適
用すると圧粉体内部の空孔に存在するガスが閉孔処理に
よって封入されて焼結体内に欠陥として残留するのみな
らず、プラズマ炎内に急激な温度勾配が存在するので、
焼結の制御が困難どなり六層部の一様な焼結が達成され
ない。
プラズマ作動ガスは圧粉体の種類に応じ又選択する。金
属粉に対しては例えばＡｒのような不活性ガス単味ある
いは還元性ガスとの組み合わせ、例えばＡｒ−迅　が好
ましい。酸化物系セラミックスに対しては不活性ガス単
味あるいは酸素言有の不活性ガスが好ましい。非酸化物
系セラミックスに対しては非酸化性ガス例えばＡｒ、Ｎ
２あるいはこれらのガスとＨ，との組み合わせが適し１
いろ。
プラズマの発生はマイクロ波圧よっても高周波によって
もよい。
以下に、この発明による実施例を示しその効果を明らか
にする。
〔実施例〕
実施例１ ＳＵＳ３０４　Ｌ鋼の粉末を冷間等方圧プレス（ＪＰに
より成形し、直径１０馴、長さ１００ｍの円筒状の圧粉
体とｉ−だ。この密度は理論密度の８６％であった。一
方向径１００ｍの石英管の外部に水冷鋼コイルを巻いた
トーチの石英管下部に圧粉体を置ｇ　Ａｒガスで圧力Ｉ
　Ｔｏｒｒに保持しつつ、４５０ＫＨｚの高周波誘導に
よりプラズマを点火し出力１５ＫＷに調節した。
次に石英管を上部ＫｆＪ−動し、プラズマ炎内に被処理
材がぎたところで静正し１０分間保持したのちプラズマ
を消火し、放冷後破処理材を取出した。
この密度は理論密度の８９％であった。
次に、この渋処理材をＡｒガスで、温度１１６０℃。
圧力１０［］Ｏｋ！？／ｆｆｌ、　１時１５保持の条件
で熱間等方圧プレスＩ（ＩＰ処理した。この結果、処理
前の密度が理論密度の８９％と低いにもかかわらず％被
処理材は１００％密度の焼結体となつ又いることがわか
った。
実施例２ 平均粒径０．７５ＩＪＭ、の窒化ケイ素粉９２重Ｕ部５
インドリアロ重量部、アルミナ２重情部の原料粉をボー
ルミルでアセトン中で湿式混合し、乾燥後金型プレスに
より直径５　ｍ　、高さ６ｍの円筒状の圧粉体とした。
この密度は理論密度の４６％であった。
一方、内径４５簡の石英管の外部に水冷銅コイルを巻い
たトーチ内の石英管下物に圧粉体を置ぎ。
９０％Ｎｔ　　ｊ　Ｏ％　Ｈｔで圧力ＩＴｏｒｒ［保持
しツツ、４　Ｍ＆の高周波誘導によりプラズマを点火し
、出カフ　ＫＷ　Ｋ調節Ｌ７た。次に石英管を上部に移
動（−。
プラズマ炎内に被処理材がきたところで静止し、１０分
間保持（−たのち、プラズマを消火し、放冷後被処理材
をとり出した。このときの密度は理論密度の５８％であ
った。
つぎに、この被処理材をＮ、ガスで、温度１７５０℃。
圧力２０００に９／１−ｒＡ、　１時間保持の条件でＨ
ＩＰ処理した。この結果、ＨＩＰ処理前の密度が５８％
と著るしく低かったにもかかわらず、ＨＩＰ処理後の密
度は９９％になっていた。
〔発明の効果〕
本発明の圧粉体の焼結方法によれば、高密度の焼結体を
得ることが可能であり、甚だ有用な方法である。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 　金属、セラミックス等の圧粉体を圧力１０Ｔｏｒｒ以
    下のプラズマ雰囲気中で、少なくとも圧粉体表層部を焼
    結せしめて開気孔を皆無としたのち、熱間等方圧プレス
    処理を行なうことを特徴とする金属、セラミックス等の
    圧粉体の焼結方法。
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