JPS63243682A - 真空焼結炉 - Google Patents

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］ 本発明は各種粉末成形品（処理物）の焼結に用いられる
真空焼結炉に関するものである。

［従来の技術］ 真空焼結炉には、現在、内部にタイトボックスを配置し
て、炉内をヒーティングスペースとワーキングスペース
とに分離するようにした炉内構造のものが多く採用され
ている。これは、処理物をタイトボックス中に収納して
一連の処理を行なうとき、焼結前処理として実施される
デワックス工程で、該処理物から多量に蒸発するワック
スベーパ等の不純物ガスがヒータ、断熱材、炉壁等の炉
材に付着して炉内を汚染する問題を回避するのに有効と
なるからである。

すなわち、第３図に示すように、炉内に配置したタイト
ボックスＴの中に処理物Ｗを収納し、タイトボックスＴ
の外側の炉内空間に設けたガス導入口Ｓ、から、Ｎ２、
Ａｒ等の不活性ガスを減圧して導入する一方、その底部
等に設けた真空排気口ＶからタイトボックスＴ内を吸引
することで、処理物Ｗから発生する不純物ガスが、内外
の差圧により該タイトボックスＴの扉の隙間等の通気路
から図示矢印のように導入される不活性ガスと共に直接
炉外に排気され、これにより不純物ガスがヒーティング
スペースを通り炉材を汚染するのが防止できる。

なお、その地図中、Ｆは炉殻（チャンバ）、Ａは断熱材
、Ｈはヒータを示す。

［発明が解決しようとする問題点］ しかし、このようなタイトボックスを内存する真空焼結
炉であっても、次のような点で更に改善すべき問題点が
残る。

すなわち、タイトボックスＴの内面に設けた真空排気口
Ｖから炉外へ排気するようにすると、タイトボックスＴ
の外側から内側にガスが一方的に導入される差動排気が
実現され、炉殻Ｆの内面から炉内を真空排気する場合の
処理物Ｗから発生する不純物ガスと炉材との接触が避け
られる反面、高温加熱時に断熱材Ａ等の炉材から放出さ
れる不純物ガスがタイトボックスＴ内に導入されて、処
理物Ｗがこの不純物ガスと接触して反応する不都合を招
くことがある。

また、真空焼結炉では雰囲気ガスとして不活性ガスを用
いる場合の他に、処理物Ｗの種類や熱処理条件によって
は、Ｃ０１Ｈ２等の種々の特殊ガスを用いる場合がある
。そして、かかる特殊ガスを雰囲気ガスとして使用する
場合は、これを炉内にそのまま導入すると、炉材を侵蝕
したり操業の安全性を害することになるから、第４図に
示すように、炉外から特殊ガスを導入するガス導入口Ｓ
２をタイトボックスＴの内面に設けて、該タイトボック
スＴ内の処理物Ｗに必要最少量を直接供給するようにし
ている。

しかし、このようにしてタイトボックスＴの内部に特殊
ガスを直接供給するようにしても、前記低圧ガスフロ一
方式によると、タイトボックスＴの中には外側から、図
示矢印のように、不活性ガスが導入される結果、特殊ガ
スが希釈されてしまい処理物Ｗに所定の供給ガス濃度の
ままで反応させることができない不具合を来たす。

本発明は、上述した一重タイトボックス構造からなる既
存の真空焼結炉の問題点に鑑みてなされたもので、真空
焼結炉において、炉材に処理物から発生する不純物ガス
を接触させることなく、また炉材から放出される不純物
ガスを処理物に接触させることもない排気手段を与える
ことを第１の目的としている。そして又、特に処理物の
雰囲気ガスとして特殊ガスを用いる場合は、さらにタイ
トボックス内の処理物に所定の供給ガス濃度のままで特
殊ガスを接触させることができるガス供給手段を与える
ことを第２の目的としている。

［問題点を解決するための手段］ 本発明は、上記第１の目的を達成し得るものとして、炉
内に、処理物を収納する内側タイトボックスと、この内
側タイトボックスを包囲する外側タイトボックスとを配
置し、前記内側タイトボックスと前記外側タイトボック
スとの間に炉外へ直接排気する真空排気口を設けた構成
の真空焼結炉を提供するものである。

また上記第２の目的を達成し得るものとして、上記の構
成に加えて、前記外側タイトボックスの外側に不活性ガ
スを導入するガス導入口を設けるとともに、前記内側タ
イトボックスの内側に特殊ガスを導入するガス導入口を
設けて構成される真空焼結炉を提供するものである。

［作用］ 上記の炉内構造よりなる真空焼結炉であれば、真空排気
後、炉内を加熱昇温するときには、内側タイトボックス
と外側タイトボックスとの間に設けた真空排気口から炉
内を排気するようにする。

すると、この真空排気口が位置する内側タイトボックス
と外側タイトボックスとの間の空間（以下排気空間とも
いう）が、内側タイトボックスの内側のワーキングスペ
ースおよび外側タイトボックスの外側のヒーティングス
ペースよりも低い減圧状態に保持されるため、内側タイ
トボックス内で処理物から発生する不純物ガスと、外側
タイトボックスの外側で炉材から放出される不純物ガス
とが共に該排気空間に導入され、ここから炉外に直接排
気されることになる。

また、特殊ガスを用いる場合には、炉内に外側タイトボ
ックスの外側に設けたガス導入口から不活性ガスを導入
する一方、内側タイトボックスの内側に設けたガス導入
口からその内部に直接特殊ガスを導入すると、内側タイ
トボックス内に供給された特殊ガスと、外側タイトボッ
クスの外側に供給された不活性ガスとが共に前記排気空
間に導入され、ここから炉外に直接排気されて、内側タ
イトボックスの内部で特殊ガスが不活性ガスの導入によ
り薄められることがない。

［実施例］ 以下、本発明の第１、第２実施例を図示して、それぞれ
について説明する。

く第１実施例〉 第１図は、第１の発明に係る真空焼結炉の概要を示す。

同図において、１は両側に開閉扉１ａを有する炉殻（チ
ャンバ）、２は両側に開閉扉２ａを有し内面にヒータ３
を配設する断熱材を示す。

そして、この断熱材２で画される炉内のヒーティングス
ペース４に、内、外二重のタイトボックス７．８を配置
している。内側′タイトボックス７はその中に形成され
るワーキングスペース６に処理物５を収納し、また、こ
の内側タイトボックス７を包囲する外側タイトボックス
８は、該内側タイトボックス７と適当な間隔をおいて両
者の間に排気空間９を形成している。

なお、内、外側のタイトボックス７．８は、全体がグラ
ファイトで成形されているとともに、その扉の４隅の隙
間等に内外の差動排気を実現する通気路を形成している
。

このようにして、炉内に二重のタイトボックス７．８を
配置しているとともに、内側タイトボックス７内のワー
キングスペース６と、内側タイトボックス７と外側タイ
トボックス８との間の排気空間９と、さらに外側タイト
ボックス８の外側のヒーティングスペース４とに、それ
ぞれ個別に、その内部を炉外へ直接排気させるための真
空排気口１０．１１．１２を設けている。すなわち、こ
れら真空排気口１０．１１．１２は、炉外の真空ポンプ
１３に各々接続される３本の独立した排気ライン１４．
１５．１６の各終端に開口されており、排気ライン１４
．１５．１６には各々開閉切換自在の排気弁１４ａ、１
５ａ、１６ａを介設している。

かかる構成を具備してなる真空焼結炉で、まず炉内全体
の真空引きを行なうときは、排気弁１４ａ、１５ａ、１
６ａを全開にし、各真空排気口１０．１１．１２から炉
内を同時に排気するようにする。こうすれば、排気速度
を上げ、炉内全域の真空分布を均一にすることができる
。

かくして、炉内を所定の真空度にまで排気すると、排気
弁１４ａを閉じ真空排気口１１．１２から排気を続行し
なからヒータ３に通電して、炉内を昇温しで行く。する
と、ヒータ３およびその外周で早期に加熱昇温される断
熱材２や外側タイトボックス８から不純物ガスが放出さ
れ、また炉芯部で処理物５が加熱昇温するにつれて、該
処理物５から不純物ガスが多量に放出してくる。しかる
に、炉内は内側タイトボックス７と外側タイトボックス
８との間の排気空間９に位置する真空排気口１１と、外
側タイトボックス８の外側でヒーティングスペース４に
位置する真空排気口１２とにより真空排気されるから、
その排気空間９が最も低い減圧状態に保持され、ワーキ
ングスペース６で処理物５から発生した不純物ガスとヒ
ーティングスペース４で放出された不純物ガスとは共に
、図示矢印のように該排気空間９に導入され、真空排気
口１１から直接炉外に排気されることになる（なお、ヒ
ーティングスペース４のアウトガスは勿論真空排気口１
２からも同時に炉外へ排気されることになる）。

したがって、このような排気手段を採れば、処理物５か
ら発生する不純物ガスが炉材に接触するのを防止でき、
かつ又、炉材から放出される不純物ガスが処理物５と接
触することも確実に回避できる。

く第２実施例〉 次いで、第２図は第２の発明に係る真空焼結炉の概要を
示す。ここに、炉の主要部の構成は第１図に示すものと
共通している。

しかして、このものでは前記の構成に加えて、炉内に不
活性ガスを導入するためのガス導入口１７と、特殊ガス
を導入するためのガス導入口１８とを設置するようにし
ている。ガス導入口１７は、炉外に設置した不活性ガス
供給源１９に接続される供給ライン２０の終端を、断熱
材２の外側で開口させ、炉殻１の内面から炉材を保護し
ながら炉内に不活性ガスを導入するようにしたものであ
る。

またガス導入口１８は、同じく炉外に設置した特殊ガス
供給源２１に接続される供給ライン２２の終端を、内側
タイトボックス７の内側で開口させたものであって、処
理物５が収納されるワーキングスペース６に必要な特殊
ガスを直接導入させるようにしたものである。

そして、図示例の場合には、特殊ガスの供給ライン２２
に、不活性ガスの供給ライン２０から分岐ライン２３を
接続し、内側タイトボックス７の内部に不活性ガスを直
接導入することも可能にしている。なお、各供給ライン
には所定の部位で開閉切換自在のガスバルブ２４．２５
．２６をそれぞれ介設している。

かかる構成を具備した真空焼結炉では、処理物５に対し
、次のようにして特殊ガスを供給するものとなる。すな
わち、前述のように炉内を真空排気した後、炉内を加熱
昇温するときには、排気弁１５ａのみを開いたままにし
真空排気口１１から内側タイトボックス７と外側タイト
ボックス８との間の排気空間９の真空引きを続行する一
方で、そのガス導入口１８から処理物５を収納する内側
タイトボックス７の中に特殊ガスを直接導入し、同時に
ガス導入口１７からは外側タイトボックス８の外側より
炉内に不活性ガスを導入するようにする。この際、ガス
流量は、ｐ、＞Ｐ２＜Ｐ３の条件が維持されるように調
整される（但し、Ｐ、；ヒーティングスペースの圧力、
Ｐ２　；排気空間の圧力、Ｐ３　；ワーキングスペース
の圧力）。

このようにすると排気空間９には、内側タイトボックス
７の側から特殊ガス（処理物５のアウトガスを含む）が
、また外側タイトボックス８の側からは不活性ガス（炉
材のアウトガスを含む）がそれぞれ図示矢印のように導
入され、その真空排気口１１よりこれらの導入ガスが共
に直接炉外に排気されることになる。すなわち、ワーキ
ングスペース６では特殊ガスが不活性ガスで薄められる
ことがなく、所定の供給濃度で処理物５に接触させ反応
させることができ、しかも特殊ガスがヒーティングスペ
ース４に漏出することもない。

なお、二重タイトボックス構造を採用する場合の利点と
して、他に内側タイトボックス７内の温度分布を均一化
し、処理物５を均一加熱できることがある。

［発明の効果コ 以上に説明したように、本発明の第１の発明に係る真空
焼結炉を用いれば、処理物から発生する不純物ガスを炉
材に接触させず、かつ又炉材から放出される不純物ガス
を処理物と接触させずに炉内を排気することができ、ひ
いては処理物が不純物ガスと反応して品質劣化するのを
防止できる。

また第２の発明に係る真空焼結炉を用いれば、更に、雰
囲気ガスとして供給する特殊ガスを不活性ガスで希釈す
るこくなく処理物に接触させて反応させることができる
。

【図面の簡単な説明】

第１図は第１の発明の一実施例を示す真空焼結炉の断面
概要図である。第２図は第２の発明の一実施例を示す真
空焼結炉の断面概要図である。第３図と第４図は真空焼
結炉の従来例を示す各概要説明図である。 １・・・炉殻　　　　　２・・・断熱材３・・・ヒータ
　　　　４・・・ヒーティングスペース５・・・処理物
　　　　６・・・ワーキングスペース７・・・内側タイ
トボックス ８・・・外側タイトボックス ９・・・排気空間 １１・・・真空排気口 １７・・・不活性ガス導入口 １８・・・特殊ガス導入口

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）炉内に、処理物を収納する内側タイトボックスと
   、この内側タイトボックスを包囲する外側タイトボック
   スとを配置し、前記内側タイトボックスと前記外側タイ
   トボックスとの間に炉外へ直接排気する真空排気口を設
   けたことを特徴とする真空焼結炉。
2. （２）炉内に、処理物を収納する内側タイトボックスと
   、この内側タイトボックスを包囲する外側タイトボック
   スとを配置し、この外側タイトボックスの外側に不活性
   ガスを導入するガス導入口を設け、前記内側タイトボッ
   クスと前記外側タイトボックスとの間に炉外へ直接排気
   する真空排気口を設けるとともに、前記内側タイトボッ
   クスの内側に特殊ガスを導入するガス導入口を設けたこ
   とを特徴とする真空焼結炉。