JP2003305593A - 粉末成形体の製造方法 - Google Patents
粉末成形体の製造方法Info
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Abstract
粉末成形体の製造方法を提供する。 【解決手段】 X軸及びY軸のいずれか一方若しくは両
方の軸に対称の断面を有する成形型に、粉末を装填し、
前記成形型を密封して、前記粉末に等方圧が作用するよ
うに加圧し、前記X軸及びY軸のいずれか一方若しくは
両方の軸に沿って切断することによって、2以上の粉末
成形体を成形する。
Description
に優れた粉末成形体の製造方法に関する。
石油コークスや石炭コークスにコールタールピッチ等の
結合材を添加し、混練、再粉砕し、粒度調整した成形用
粉末を冷間等方加圧成形(以下、CIPという。)、金
型成形等の成形手段により角柱状あるいは円柱状のブロ
ック形状に成形後、熱処理、加工することによって製造
されている。
る炭素製品を得るために、炭素ブロックを切り出して粗
加工した後、製品形状に精密加工するため、炭素ブロッ
ク自体の無駄が多く、加工時間も長くなり、歩留りも低
下するため炭素製品の製造コストが高くなる。また、炭
素製品は、原料粉末等の仕込みから製品として出荷まで
に要する期間が他の材料(例えば、金属製品)に比べて
極めて長く、1年近くを要する場合もある。
形状に成形することによって、炭素ブロックからの切り
出しの手間を極力省き、しかも加工によって生じる無駄
な破材の量を極力減らし、炭素製品の歩留りも向上させ
る、いわゆるニアシェイプ方式が採られつつある。
としては、例えば、特開2000−33609号公報に
開示されているものがある。このものは、マンドレルを
乾式CIP装置の処理室内に挿入し、処理室内を2室以
上に区画し、量産性を高めた乾式CIP装置に関するも
のである。しかしながら、このものは、成形できる成形
体の形状に制限があった。例えば、断面がコ字状のもの
等を形成する場合は、ゴム型、マンドレルが複雑形状と
なり、本装置の目的である量産性の向上を得ることがで
きないでいた。
アシェイプ方式では、成形体の形状によっては炭素成形
体にクラック等が発生する場合があった。特に、長尺の
場合は、成形体の捻れや、曲がり、あるいは、端部と中
央部の肉厚の違いなどが発生する問題があった。また、
問題なく成形できても、それに続く熱処理工程で炭素成
形体が収縮し、所定の寸法の炭素ブロックが得られない
場合もあった。更に通常のブロック形状の炭素成形体を
取り扱う場合と異なり、製品形状の複雑な形状に成形さ
れているため、その後の取り扱いによっては破損しやす
いという問題があった。したがって、炭素製品の歩留り
も決して良いとはいえず、量産面でも問題があった。
性にも優れた粉末成形体の製造方法を提供することを目
的とする。
に本発明者らは鋭意検討を重ね、X軸及びY軸のいずれ
か一方若しくは両方の軸を対称軸とした断面を有する成
形型に粉末を装填し、成形した後、対称軸に沿って切断
することによって、クラックの発生が少なく、量産性に
優れた粉末成形体を製造できることを見出し、本発明を
完成した。すなわち、本発明の粉末成形体の製造方法
は、X軸及びY軸のいずれか一方若しくは両方の軸に対
称の断面を有する成形型に、粉末を装填し、前記成形型
を密封して、前記粉末に等方圧が作用するように加圧
し、前記X軸及びY軸のいずれか一方若しくは両方の軸
に沿って切断することによって、2以上の粉末成形体を
成形するものである。成形後、対称軸に沿って切断する
ことによって、同一形状の粉末成形体を同時に複数個得
ることができる。なお、本発明でいうところの粉末と
は、数μmから数百μmの粒子をいうものとする。
成形型内の前記X軸及びY軸のいずれか一方の軸に沿う
ように中子を設け、前記粉末に等方圧が作用するように
加圧した後、前記中子を取り除き、前記X軸及びY軸の
いずれか一方若しくは両方の軸に沿って切断することに
よって粉末成形体に凹部又は空間部を形成するものであ
る。成形時に中子を使用することによって、成形後に空
間部又は凹部を有した粉末成形体とすることができる。
成形型が、弾性体で形成されており、前記中子が、前記
成形型と同一材料若しくは前記成形型よりも硬度の高い
材料で形成されているものである。成形型が弾性体で形
成されているため、成形型内に装填されている粉末に等
方圧が作用する。また、中子が、成形型と同一材料若し
くはこれよりも硬度の高い材料で形成されているため、
中子挿入部分の成形体の寸法精度が高くなる。
成形型が長尺であるものである。長尺であっても、捻じ
れ、曲がり、肉厚の不均一等を抑制することができる。
整(分級)された炭素成形用粉末や炭素成形用粉末と金
属粉末、或いは炭素成形用粉末とセラミック粉末の混合
粉末、炭素成形用粉末と金属粉末とセラミック粉末との
混合物、或いは、金属粉末、セラミック粉末のいずれか
の単独粉末もしくはこれらの混合粉末を使用することが
できる。
しくは両方の軸に対称の断面を有していることが好まし
い。これによって、等方圧が作用した際に、成形型内の
粉末に均等に成形圧力が作用し、成形体のクラック発生
を抑制することができる。また、成形型としては、ウレ
タンゴム、クロロプレンゴム、ニトリルゴム等の弾性体
を使用することが好ましい。これによって、成形型内の
粉末に圧力が均一に伝えられる。なお、ここでいうX
軸、Y軸とは、成形型の断面における縦軸及び横軸をい
うものである。
動させながら装填し、装填密度ムラがないように成形型
へ装填することが好ましい。これによって、成形後の成
形体の捻れ等を防止できる。なお、密度ムラがないよう
に装填できるのであれば、装填方法は前述の振動させな
がらの装填方法に限定されるものではない。
形、等方加圧成形等が例示できる。特に、等方加圧成形
が好ましい。等方加圧成形を採用することによって、成
形後におけるクラックの発生防止効果に加えて炭素成形
体の中心部分とその他の部分の密度ムラも防止できる。
この等方加圧成形としては、乾式CIP、湿式CIP、
温間等方加圧成形(以下、WIPという。)、熱間等方
加圧成形(以下、HIPという。)等が例示できる。中
でも、量産性に優れている乾式CIPを用いることが好
ましい。
に合わせて成形圧力、昇圧速度、保持時間、降圧速度を
選定することが好ましい。これによって、確実に成形時
に発生する成形体のクラックを防止することができる。
に中子を設けることも可能である。この場合、中子は、
成形型と同一材料若しくは成形型よりも硬度の高い材料
で形成されていることが好ましい。これによって、中子
挿入部分の成形精度が高くなる。また、加圧成形時に、
中子が芯材の役割を果たし、長尺の成形体であっても、
捻れや曲げ等を防止することが可能となる。
は、前述の等方加圧成形後に、熱処理工程を行う。熱処
理工程を経ることによって、炭素粉末成形体中に含まれ
る結合材由来のバインダー成分を炭素化、必要に応じて
黒鉛化する。また、場合によっては、熱処理後、ピッチ
や樹脂、金属等を含浸し、炭素粉末成形体の密度を高め
る緻密化処理を行うこともある。この緻密化処理は、炭
素化、含浸、炭素化という工程を繰り返すものであり、
炭素粉末成形体を所定の密度に調整することができる。
約1〜3割程度収縮するので、炭素成形体作製時に、こ
の収縮率を考慮して成形体の各寸法を決定することが好
ましい。この収縮率を計算する場合であっても、成形体
作製時に等方加圧成形を行っているため、その収縮率を
容易に算出することができる。
法、特に乾式CIPによって、軸に対して対称となるよ
うに成形した後、対称軸に沿って切断することによって
同一形状の成形体を同時に複数個形成することが可能と
なり、優れた量産性を発揮する。また、ニアシェイプに
成形体を形成することができるため、製品にする際の機
械加工量を大幅に減少させることができる。このため、
製造コストを大幅に低減できるとともに、大幅な納期の
短縮が可能となる。
する事が可能であるため、連続鋳造用ダイス、摺り板、
ルツボ等各種の炭素成形体を製造することが可能とな
る。
は、湿式CIPであっても同様の形状のものを形成する
ことができる。但し、湿式CIPの場合は、乾式CIP
の場合に比べて、量産性が低くなる。
形体を製造する場合の一例を示すが、本発明は以下の実
施例に限定されるものではない。
末を、図1に示す断面を有する成形ゴム型を有する乾式
CIPに装填し、150MPa/minの昇圧速度で、
30MPaで1秒間保持した後、100MPa/min
の降圧速度で圧力を除荷し、63mm×52mm×65
0mmの炭素粉末成形体を作製した。図2に作製した炭
素粉末成形体を示す。このあと、図2に示すA−A線で
切断することによって、同一形状の炭素粉末成形体を同
時に2個形成することができた。また、図3に、ゴム型
を替えて同様の条件で乾式CIPを行った炭素粉末成形
体の断面を示す。なお、炭素粉末成形体は、長尺にも関
わらず、捻じれ、曲げ等がなく、炭素粉末成形体の肉厚
も均一なものであった。
のようにX軸、Y軸のいずれかの軸であるA−A線を軸
として、このA−A線に沿って切断することによって、
2以上の粉末成形体を製造することができる。
に、上パンチ1、下パンチ3、上蓋2、下蓋8、高圧円
筒4、加圧ゴム型6とで構成されている。成形体の形状
が加工された成形ゴム型7は、上蓋2、下蓋8の間の加
圧ゴム型6の内周部に配置されている。この成形ゴム型
7の内部には、中子9が配置され、その周囲に粉末5が
装填されている。そして、上パンチ1、下パンチ3によ
って封入されて、加圧ゴム型6より加圧され、成形ゴム
型7を介して粉末が成形される。
り、同一形状の成形体を同時に複数個作製することがで
き、また、成形時にクラックの発生を抑制できると共
に、量産性にも優れた粉末成形体を製造することができ
る。
に用いられる乾式CIPの断面模式図である。
による炭素粉末成形体の斜視図である。
例による炭素粉末成形体の断面図である。
Claims (4)
- 【請求項1】 X軸及びY軸のいずれか一方若しくは両
方の軸に対称の断面を有する成形型に、粉末を装填し、
前記成形型を密封して、前記粉末に等方圧が作用するよ
うに加圧し、前記X軸及びY軸のいずれか一方若しくは
両方の軸に沿って切断することによって、2以上の粉末
成形体を成形する粉末成形体の製造方法。 - 【請求項2】 前記成形型内の前記X軸及びY軸のいず
れか一方の軸に沿うように中子を設け、前記粉末に等方
圧が作用するように加圧した後、前記中子を取り除き、
前記X軸及びY軸のいずれか一方若しくは両方の軸に沿
って切断することによって粉末成形体に凹部又は空間部
を形成する請求項1に記載の粉末成形体の製造方法。 - 【請求項3】 前記成形型が、弾性体で形成されてな
り、前記中子が、前記成形型と同一材料若しくは前記成
形型よりも硬度の高い材料で形成されている請求項1又
は2に記載の粉末成形体の製造方法。 - 【請求項4】 前記成形型が長尺である請求項1乃至3
のいずれかに記載の粉末成形体の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002108429A JP2003305593A (ja) | 2002-04-10 | 2002-04-10 | 粉末成形体の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| JP2002108429A JP2003305593A (ja) | 2002-04-10 | 2002-04-10 | 粉末成形体の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003305593A true JP2003305593A (ja) | 2003-10-28 |
Family
ID=29392216
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002108429A Pending JP2003305593A (ja) | 2002-04-10 | 2002-04-10 | 粉末成形体の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2003305593A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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-
2002
- 2002-04-10 JP JP2002108429A patent/JP2003305593A/ja active Pending
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| JP7645804B2 (ja) | 2019-09-27 | 2025-03-14 | 東邦チタニウム株式会社 | 圧粉体の製造方法及び、焼結体の製造方法 |
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