JPH0130882B2 - - Google Patents
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- JPH0130882B2 JPH0130882B2 JP59031308A JP3130884A JPH0130882B2 JP H0130882 B2 JPH0130882 B2 JP H0130882B2 JP 59031308 A JP59031308 A JP 59031308A JP 3130884 A JP3130884 A JP 3130884A JP H0130882 B2 JPH0130882 B2 JP H0130882B2
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- particles
- ceramic
- bed
- ceramic particles
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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
- B22F3/14—Both compacting and sintering simultaneously
- B22F3/15—Hot isostatic pressing
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Powder Metallurgy (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、加圧強化体の分野に関し、特に詳細
には、可及的に少ない歪みを伴つて金属体又はセ
ラミツク体を製造できる改良法に関する。
には、可及的に少ない歪みを伴つて金属体又はセ
ラミツク体を製造できる改良法に関する。
加圧強化による高密度金属製品の製造に関する
方法は、米国特許第3356496号ならびに同第
3689259号によつて知られている。これらの先行
例について述べる前に、ばらばらの粉末やあらか
じめ加圧された金属粉末成形体を高密度化するた
めに現在使用されている２つの主要方法について
述べる。これら２つの技術は、一般的に、熱間均
衡加圧法（Hot Isostatic Pressing）、ならびに
粉末鍛造法（Powder Forging）と称されてい
る。熱間均衡加圧法（HIP）は、ばらばらの金属
粉末、あるいはあらかじめ加圧された金属粉末成
形体を金属缶（すなわち型）の中に入れてから前
記缶を真空にし、気体が再び入ることのないよう
に缶を密封し、適当な加圧用容器の中に缶を入れ
る工程から成る。この容器は、粉末材料の温度を
適当な加圧強化温度に上げるために内部加熱素子
を有している。処理される材料に応じて、この内
部温度は、538℃〜1149℃の範囲内である。熱間
均衡加圧容器の内部温度上昇に伴い、内部圧力が
ゆつくりと上昇し処理される材料に応じて2325〜
4650気圧／cm2の範囲に維持される。温度と均衡圧
力との影響により、粉末の密度は、粉末材料の理
論嵩密度にまで高められる。
方法は、米国特許第3356496号ならびに同第
3689259号によつて知られている。これらの先行
例について述べる前に、ばらばらの粉末やあらか
じめ加圧された金属粉末成形体を高密度化するた
めに現在使用されている２つの主要方法について
述べる。これら２つの技術は、一般的に、熱間均
衡加圧法（Hot Isostatic Pressing）、ならびに
粉末鍛造法（Powder Forging）と称されてい
る。熱間均衡加圧法（HIP）は、ばらばらの金属
粉末、あるいはあらかじめ加圧された金属粉末成
形体を金属缶（すなわち型）の中に入れてから前
記缶を真空にし、気体が再び入ることのないよう
に缶を密封し、適当な加圧用容器の中に缶を入れ
る工程から成る。この容器は、粉末材料の温度を
適当な加圧強化温度に上げるために内部加熱素子
を有している。処理される材料に応じて、この内
部温度は、538℃〜1149℃の範囲内である。熱間
均衡加圧容器の内部温度上昇に伴い、内部圧力が
ゆつくりと上昇し処理される材料に応じて2325〜
4650気圧／cm2の範囲に維持される。温度と均衡圧
力との影響により、粉末の密度は、粉末材料の理
論嵩密度にまで高められる。
熱間均衡加圧容器は、一つ以上の缶を収容する
ことができるので、１サイクル当たり多数の粉末
状金属体を高密度化する能力を持つ。さらに、均
衡圧力を使用することにより、処理された製品全
体にわたつて均等な高密度化がもたらされる。適
当なデザインの缶を使用することにより、高密度
化される製品に横孔用のアンダーカツトを形成す
ることも可能である。しかしながら、投入材料の
サイクルがゆつくりしており、１サイクル当たり
８時間以上を要する。
ことができるので、１サイクル当たり多数の粉末
状金属体を高密度化する能力を持つ。さらに、均
衡圧力を使用することにより、処理された製品全
体にわたつて均等な高密度化がもたらされる。適
当なデザインの缶を使用することにより、高密度
化される製品に横孔用のアンダーカツトを形成す
ることも可能である。しかしながら、投入材料の
サイクルがゆつくりしており、１サイクル当たり
８時間以上を要する。
更に、サイクル完了時に金属粉体製品を取り巻
く缶を機械加工によつて除去するか若しくは化学
的に除去しなければならない。
く缶を機械加工によつて除去するか若しくは化学
的に除去しなければならない。
粉末状金属を高密度化するための第２の従来技
術は、粉末鍛造（PF）と称され、次の工程から
成る。
術は、粉末鍛造（PF）と称され、次の工程から
成る。
(a) 1.55〜7.75トン／cm2の圧力、室温によつて、
閉塞された型のなかでばらばらの金属粉末を冷
間圧縮して適当な形状（しばしば“予備成形
体”と呼ばれる）にする。この段階において、
予備成形体は、ぼろぼろに砕けやすく、20〜30
％の多孔度を有していることもあり、その強度
は粉末状粒子間の機械的結合によるものであ
る。
閉塞された型のなかでばらばらの金属粉末を冷
間圧縮して適当な形状（しばしば“予備成形
体”と呼ばれる）にする。この段階において、
予備成形体は、ぼろぼろに砕けやすく、20〜30
％の多孔度を有していることもあり、その強度
は粉末状粒子間の機械的結合によるものであ
る。
(b) 保護空気の下で予備成形体を焼結する（すな
わち、大気圧で、予備成形品に高熱をかける）。
この焼結により、機械的結合した粉末状粒子間
の鍛接がなされる。
わち、大気圧で、予備成形品に高熱をかける）。
この焼結により、機械的結合した粉末状粒子間
の鍛接がなされる。
(c) 予備成形体を適当な鍛造温度（合金によつて
変わる）にまで再加熱する。この再加熱工程
は、焼結工程に組み入れてもよい。
変わる）にまで再加熱する。この再加熱工程
は、焼結工程に組み入れてもよい。
(d) 閉塞された型の中で、予備成形体を最終形状
に鍛造する。型は、149℃〜316℃に温度に維持
される。
に鍛造する。型は、149℃〜316℃に温度に維持
される。
この鍛造工程により、予備成形工程で生じた多
孔度が解消され且つ粉末鍛造品に最終的な形状を
付与する。
孔度が解消され且つ粉末鍛造品に最終的な形状を
付与する。
この粉末鍛造法の利点は、生産速度が速く（１
時間当たり1000個）、所望の形状に製造すること
ができ、通常の方法で鍛造された製品と実質的に
同じ機械的特性を持つ製品を製造することがで
き、材料の有効利用度が高いことである。しかし
ながら、予備成形品が比較的冷たい型と接触する
時に冷却させられるので製品の密度が不均等であ
ること、および熱間均衡加圧法では可能であるア
ンダーカツト形成が不可能であることなど多くの
欠点もある。
時間当たり1000個）、所望の形状に製造すること
ができ、通常の方法で鍛造された製品と実質的に
同じ機械的特性を持つ製品を製造することがで
き、材料の有効利用度が高いことである。しかし
ながら、予備成形品が比較的冷たい型と接触する
時に冷却させられるので製品の密度が不均等であ
ること、および熱間均衡加圧法では可能であるア
ンダーカツト形成が不可能であることなど多くの
欠点もある。
前述の先行例が開示しているのは、熱間均衡加
圧法と粉末鍛造法とを組み合せたものである。米
国特許第3356496号では、鍛造したセラミツク外
容器が主要な熱伝導障害物であり、さらに、この
セラミツク外容器が変形すると、粉末材料に不均
等に圧力が分散する。
圧法と粉末鍛造法とを組み合せたものである。米
国特許第3356496号では、鍛造したセラミツク外
容器が主要な熱伝導障害物であり、さらに、この
セラミツク外容器が変形すると、粉末材料に不均
等に圧力が分散する。
米国特許第3689259号では、粒状の耐火性物質
の使用が教示されている。この先行例は、粒状媒
体物のより速い加熱、ならびにあらかじめ加圧さ
れた予備成形体のより速い加熱ができるという前
記3356496号米国特許に対する改良発明を開示し
ている。前記3356496号ならびに3689259号米国特
許は該当技術における進歩に貢献しているが、加
圧強化に先立つて予備成形体が入れられるセラミ
ツク床の使用に関し、重大な問題点を残したまま
である。より詳しく述べるならば、粉砕されたセ
ラミツクまたはカーバイドの使用により、投入物
の頂上部（移動プレス部材に接する表面）から投
入物の底部（固定プレスベツドに接する表面）ま
での圧力分散が明らかに不均等となるということ
がわかつた。この不均等な圧力分散は、粉末材料
から成るあらかじめ加圧された直円柱を強化する
際に、明らかになる。すなわち、粉砕、あるいは
溶融したセラミツク床で100％の嵩密度近くまで
直円柱加圧強化したら、直円柱の移動プレスラム
に最も近い表面の直径は、固定ベツドに最も近い
表面の直径よりも小さくなつていた。このよう
に、加圧強化後の円柱の直径方向断面は、台形で
あつた。このような現象は、加圧強化媒体として
粉砕、あるいは溶融したセラミツクを使用した場
合、すべての加圧強化製品に現われる。
の使用が教示されている。この先行例は、粒状媒
体物のより速い加熱、ならびにあらかじめ加圧さ
れた予備成形体のより速い加熱ができるという前
記3356496号米国特許に対する改良発明を開示し
ている。前記3356496号ならびに3689259号米国特
許は該当技術における進歩に貢献しているが、加
圧強化に先立つて予備成形体が入れられるセラミ
ツク床の使用に関し、重大な問題点を残したまま
である。より詳しく述べるならば、粉砕されたセ
ラミツクまたはカーバイドの使用により、投入物
の頂上部（移動プレス部材に接する表面）から投
入物の底部（固定プレスベツドに接する表面）ま
での圧力分散が明らかに不均等となるということ
がわかつた。この不均等な圧力分散は、粉末材料
から成るあらかじめ加圧された直円柱を強化する
際に、明らかになる。すなわち、粉砕、あるいは
溶融したセラミツク床で100％の嵩密度近くまで
直円柱加圧強化したら、直円柱の移動プレスラム
に最も近い表面の直径は、固定ベツドに最も近い
表面の直径よりも小さくなつていた。このよう
に、加圧強化後の円柱の直径方向断面は、台形で
あつた。このような現象は、加圧強化媒体として
粉砕、あるいは溶融したセラミツクを使用した場
合、すべての加圧強化製品に現われる。
このような歪みならびに寸法安定性不足に関連
する問題点に対する解決法は、解決法を大量生産
に適用する場合特に有用であり、本発明は大量生
産に適用できるような解決法を提供するものであ
る。
する問題点に対する解決法は、解決法を大量生産
に適用する場合特に有用であり、本発明は大量生
産に適用できるような解決法を提供するものであ
る。
本発明は、金属体あるいはセラミツク体を加圧
強化するための方法に関するものであつて、次の
工程から成る。
強化するための方法に関するものであつて、次の
工程から成る。
(a) 粉末状金属または粉末状セラミツク材料を予
備成形する。この予備成形工程は、該当技術分
野において公知の圧縮法で行なうのが好まし
い。
備成形する。この予備成形工程は、該当技術分
野において公知の圧縮法で行なうのが好まし
い。
(b) 強度を高めるために予備成形体を焼結する。
(c) 次の工程では、概して球状のセラミツク粒子
に黒鉛又は類似の潤滑剤を加えた熱床を用意
し、その床中に予備成形体を埋め込む。好まし
くは、アルミナ（Al2O3）等の耐火性物質と場
合により潤滑剤とからなるこの床は、最初、流
動床中で、アルミナ（及び、存在する場合は潤
滑化合物）を加熱するか又は他の同等の方法に
よつて作られる。さらに、焼結された成形体が
冷却化することがよくあるので、成形体を後に
再加熱し、加熱された床の中に入れてもよい。
それから、さらに球状セラミツク粒子（ならび
に任意の潤滑用混合物）を追加して成形体を覆
う。大量生産するために、熱した粒子と熱した
成形体とから成る互層を使用することもまた本
発明の範囲である。
に黒鉛又は類似の潤滑剤を加えた熱床を用意
し、その床中に予備成形体を埋め込む。好まし
くは、アルミナ（Al2O3）等の耐火性物質と場
合により潤滑剤とからなるこの床は、最初、流
動床中で、アルミナ（及び、存在する場合は潤
滑化合物）を加熱するか又は他の同等の方法に
よつて作られる。さらに、焼結された成形体が
冷却化することがよくあるので、成形体を後に
再加熱し、加熱された床の中に入れてもよい。
それから、さらに球状セラミツク粒子（ならび
に任意の潤滑用混合物）を追加して成形体を覆
う。大量生産するために、熱した粒子と熱した
成形体とから成る互層を使用することもまた本
発明の範囲である。
(d) 加熱された床の中で高圧により成形体を圧縮
して成形体を強化し、所望の形状を持つ高密度
化した製品にする。
して成形体を強化し、所望の形状を持つ高密度
化した製品にする。
本発明による方法を実施することにより、最小
の歪みに抑えられ実質的に改善された構造の製品
の製造が可能である。
の歪みに抑えられ実質的に改善された構造の製品
の製造が可能である。
ここで、図面を参照しながら、本発明を詳述す
る。
る。
第１図は、本発明による方法に関する工程系統
図である。参照符号１０で示すように、最初、金
属材料を、レンチなどの形状に予備成形する。本
発明の最も好ましい実施例としては、粉末状の鋼
粒子材料でできた金属予備成形体の使用が考えら
れるが、その他の金属、及び、アルミナ、シリカ
などのセラミツク材料の使用も本発明の範囲内で
ある。典型的な予備成形体は、約85％の理論密度
を有する。粉末は、予備成形形状にされた後、強
度を高めるために焼結される。本発明の好ましい
実施例において、金属（鋼）予備成形体を焼結す
るためには、保護雰囲気中で約２〜30分間にわた
り、1093℃〜1260℃の熱を加える必要がある。好
ましい実施例では、このような非酸化性で不活性
な保護雰囲気は窒素を基礎としたものである。１
２で示されている焼結工程の後、焼結された予備
成形体は、その後の処理のために貯蔵しておくこ
とができる。１４で示されているように、予備成
形体はその後、保護雰囲気中で約1066℃にまで再
加熱される。１６で示されている加圧強化工程
は、以下で詳しく述べるように、加熱された予備
成形体をセラミツク粒子でできた床に入れてから
始める。大量生産する場合、加熱されたセラミツ
ク粒子と加熱された予備成形体との互層にするこ
とが可能である。更に、生産の高速化のために、
予備成形体を冷却させない場合には、焼結に続い
て加圧強化を実施することができる。加圧強化
は、床の中に理められた予備成形体に高温高圧を
かけることにより行なう。金属（鋼）成形体に
は、1093℃程度の温度と6.2トン／cm2単軸性圧力
を使用する。材料に応じて、10〜60トンの圧力に
よる圧縮もまた、本発明の範囲内である。この段
階で、予備成形体の密度は高くなつていて、１８
で示すように、セラミツク粒子は容易に予備成形
体から分離し、再利用される。必要な場合、予備
成形体に付着している粒子のすべてを除去するこ
とも可能であり、最終製品をさらに機械加工する
ことも可能である。
図である。参照符号１０で示すように、最初、金
属材料を、レンチなどの形状に予備成形する。本
発明の最も好ましい実施例としては、粉末状の鋼
粒子材料でできた金属予備成形体の使用が考えら
れるが、その他の金属、及び、アルミナ、シリカ
などのセラミツク材料の使用も本発明の範囲内で
ある。典型的な予備成形体は、約85％の理論密度
を有する。粉末は、予備成形形状にされた後、強
度を高めるために焼結される。本発明の好ましい
実施例において、金属（鋼）予備成形体を焼結す
るためには、保護雰囲気中で約２〜30分間にわた
り、1093℃〜1260℃の熱を加える必要がある。好
ましい実施例では、このような非酸化性で不活性
な保護雰囲気は窒素を基礎としたものである。１
２で示されている焼結工程の後、焼結された予備
成形体は、その後の処理のために貯蔵しておくこ
とができる。１４で示されているように、予備成
形体はその後、保護雰囲気中で約1066℃にまで再
加熱される。１６で示されている加圧強化工程
は、以下で詳しく述べるように、加熱された予備
成形体をセラミツク粒子でできた床に入れてから
始める。大量生産する場合、加熱されたセラミツ
ク粒子と加熱された予備成形体との互層にするこ
とが可能である。更に、生産の高速化のために、
予備成形体を冷却させない場合には、焼結に続い
て加圧強化を実施することができる。加圧強化
は、床の中に理められた予備成形体に高温高圧を
かけることにより行なう。金属（鋼）成形体に
は、1093℃程度の温度と6.2トン／cm2単軸性圧力
を使用する。材料に応じて、10〜60トンの圧力に
よる圧縮もまた、本発明の範囲内である。この段
階で、予備成形体の密度は高くなつていて、１８
で示すように、セラミツク粒子は容易に予備成形
体から分離し、再利用される。必要な場合、予備
成形体に付着している粒子のすべてを除去するこ
とも可能であり、最終製品をさらに機械加工する
ことも可能である。
前述のように、セラミツク床の使用にともなう
１つの問題点は、最終製品に歪みが生じるという
ことである。このような粉砕され、あるいは溶融
した粒状セラミツクを顕微鏡で調べて見ると、
個々の粒子の形状は、矩形であつたり三角形であ
つたりして、非常に不規則である。しかしなが
ら、概して球状のセラミツク材料を用い、特に潤
滑剤を使用した場合、実質的に歪みが減少する。
従つて、本発明は、概して球状のセラミツク粒子
の床に該セラミツク粒子の重さの１〜２％相当の
重さの特定の潤滑剤を加えることにより、極めて
高い寸法安定性を有する金属体又はセラミツク体
の加圧強化方法を提供するものである。
１つの問題点は、最終製品に歪みが生じるという
ことである。このような粉砕され、あるいは溶融
した粒状セラミツクを顕微鏡で調べて見ると、
個々の粒子の形状は、矩形であつたり三角形であ
つたりして、非常に不規則である。しかしなが
ら、概して球状のセラミツク材料を用い、特に潤
滑剤を使用した場合、実質的に歪みが減少する。
従つて、本発明は、概して球状のセラミツク粒子
の床に該セラミツク粒子の重さの１〜２％相当の
重さの特定の潤滑剤を加えることにより、極めて
高い寸法安定性を有する金属体又はセラミツク体
の加圧強化方法を提供するものである。
潤滑剤の量を上記の如く限定した理由は、加え
られる潤滑剤の量が多すぎるとかえつて圧縮力が
弱くなり、少なすぎると所望の潤滑効果が得られ
ないことによる。発明者らは種々検討の結果、上
記の範囲の潤滑量が適確であることを確認し本発
明完成に至つた。
られる潤滑剤の量が多すぎるとかえつて圧縮力が
弱くなり、少なすぎると所望の潤滑効果が得られ
ないことによる。発明者らは種々検討の結果、上
記の範囲の潤滑量が適確であることを確認し本発
明完成に至つた。
本発明の好ましい実施例では、325メツシユ以
下の粒子サイズを持つ黒鉛から成る炭素を混入す
るが、この黒鉛が、被覆の如くセラミツク粒子に
付着する。この黒鉛は、セラミツク粒子間の潤滑
剤として作用し、加圧強化効果を高める。二硫化
モリブデン、雲母などのような温度安定性があ
り、一般的に他のものと反応しない潤滑剤なども
また、本発明の範囲内である 本発明の好ましい実施例では、熱床を形成する
前に、潤滑剤をアルミナ粒子に混入する。潤滑剤
とセラミツク粒子との十分な混合を行なうため
に、混合作業を二重円錐型混合機、あるいはその
他の従来装置によつて行なうことが可能である。
下の粒子サイズを持つ黒鉛から成る炭素を混入す
るが、この黒鉛が、被覆の如くセラミツク粒子に
付着する。この黒鉛は、セラミツク粒子間の潤滑
剤として作用し、加圧強化効果を高める。二硫化
モリブデン、雲母などのような温度安定性があ
り、一般的に他のものと反応しない潤滑剤なども
また、本発明の範囲内である 本発明の好ましい実施例では、熱床を形成する
前に、潤滑剤をアルミナ粒子に混入する。潤滑剤
とセラミツク粒子との十分な混合を行なうため
に、混合作業を二重円錐型混合機、あるいはその
他の従来装置によつて行なうことが可能である。
床に使用するためのセラミツク物質を選択する
こともまた、加圧強化工程において重要となる。
加圧強化温度で焼結する傾向がある粒子を選択し
た場合、加えられる圧力は、前もつて圧力をかけ
られて予備成形されている粉末状金属の高密度
化、ならびに、媒体物の高密度の際に吸収され
る。例えば、約1093℃の加圧強化温度でシリカを
使用した場合、同温度でアルミナを使用した場合
と比べ、高密度化のためにはより高い圧力を必要
とする、927℃以上の温度で酸化ジルコニウム、
シリカ、あるいはムライトを使用した場合、これ
らのセラミツク自体が927℃以上の温度で焼結し
始めるので、より高い高密度化圧力が必要とな
る。
こともまた、加圧強化工程において重要となる。
加圧強化温度で焼結する傾向がある粒子を選択し
た場合、加えられる圧力は、前もつて圧力をかけ
られて予備成形されている粉末状金属の高密度
化、ならびに、媒体物の高密度の際に吸収され
る。例えば、約1093℃の加圧強化温度でシリカを
使用した場合、同温度でアルミナを使用した場合
と比べ、高密度化のためにはより高い圧力を必要
とする、927℃以上の温度で酸化ジルコニウム、
シリカ、あるいはムライトを使用した場合、これ
らのセラミツク自体が927℃以上の温度で焼結し
始めるので、より高い高密度化圧力が必要とな
る。
セラミツク自体を焼結ならびにそれに伴つて必
要とされる高圧力を克服するために、1204℃まで
の温度の場合、球状アルミナは好ましい加圧強化
媒体である。さらに、球状アルミナは、加圧強化
工程時に、すぐれた流動性と熱伝導性とを有し、
自己接着作用が最小である。球形状が持つその他
の利点は、加圧強化後の粒子の自己接着作用が大
幅に減少することである。球状粒子は、100〜140
メツシユの大きさを持つているのが好ましい。
要とされる高圧力を克服するために、1204℃まで
の温度の場合、球状アルミナは好ましい加圧強化
媒体である。さらに、球状アルミナは、加圧強化
工程時に、すぐれた流動性と熱伝導性とを有し、
自己接着作用が最小である。球形状が持つその他
の利点は、加圧強化後の粒子の自己接着作用が大
幅に減少することである。球状粒子は、100〜140
メツシユの大きさを持つているのが好ましい。
第２図は、より詳しく加圧強化工程を示してい
る。
る。
本発明の好ましい、実施例では、予備成形体
は、黒鉛潤滑剤で被覆されて型２４の中に容れら
れた球状アルミナ粒子２２から成るベツドの中に
完全に埋められた。プレスベツド２６は床の底部
を形成し、一方、油圧プレスラム２８は、頂上部
を形成し、粒子２２と予備成形体２０とをプレス
する。埋め込まれた金属粉末材料から成る予備成
形体２０は、ラム２８が型２４の中で作動するこ
とによつて生じる単軸性の高圧によつて急速に圧
縮され、予備成形体２０が僅かに横方向に流れ
る。その結果、ほとんどラム２８の作動方向にお
いてのみ加圧強化が施されることになる。
は、黒鉛潤滑剤で被覆されて型２４の中に容れら
れた球状アルミナ粒子２２から成るベツドの中に
完全に埋められた。プレスベツド２６は床の底部
を形成し、一方、油圧プレスラム２８は、頂上部
を形成し、粒子２２と予備成形体２０とをプレス
する。埋め込まれた金属粉末材料から成る予備成
形体２０は、ラム２８が型２４の中で作動するこ
とによつて生じる単軸性の高圧によつて急速に圧
縮され、予備成形体２０が僅かに横方向に流れ
る。その結果、ほとんどラム２８の作動方向にお
いてのみ加圧強化が施されることになる。
第３図のように、球状ではない粒子を使用した
場合、不均等な圧力分散が生じるので、円柱３０
ａの直径方向断面図は台形となり、円柱の嵩密度
は100％近くなる。この場合において、初期にお
ける円柱の直径は0.750インチ（1.905cm）であつ
たのに対し、加圧強化後においては頂部直径は
0.770インチ（1.956cm）、中間部直径は0.792イン
チ（2.012cm）、底部直径は0.800インチ（2.032cm）
となつた。第４図は、第３図のものと同じく前も
つて圧力をかけられた直円柱３０を示している
が、この場合の直円柱３０は被覆されていない球
状アルミナ粒子の中で加圧強化されていて、頂上
部と底部の直径が等しく、中間部の直径が幾分大
きくなつている。この場合においては、初期にお
ける円柱の直径は第３図と同じく0.750インチ
（1.905cm）であつたのに対し、加圧強化後におい
ては頂部及び底部直径は0.770インチ（1.956cm）、
中間部直径は0.780インチ（1.981cm）となつた。
中間部の直径が大きくなる理由は知られていない
が、この直径差は、先行技術に対する顕著な改良
点となる程度にまで減少させられた。このわずか
な歪みに対処するために、加圧強化に先立つて、
予備成形体の形状に少しばかりの変化をもたせる
ことが可能である。強化後に、製品を機械加工し
てもよい。さらに、球状粒子の使用により、加圧
強化時において、粒子が予備成形体に接着する可
能性が大幅に減少する。
場合、不均等な圧力分散が生じるので、円柱３０
ａの直径方向断面図は台形となり、円柱の嵩密度
は100％近くなる。この場合において、初期にお
ける円柱の直径は0.750インチ（1.905cm）であつ
たのに対し、加圧強化後においては頂部直径は
0.770インチ（1.956cm）、中間部直径は0.792イン
チ（2.012cm）、底部直径は0.800インチ（2.032cm）
となつた。第４図は、第３図のものと同じく前も
つて圧力をかけられた直円柱３０を示している
が、この場合の直円柱３０は被覆されていない球
状アルミナ粒子の中で加圧強化されていて、頂上
部と底部の直径が等しく、中間部の直径が幾分大
きくなつている。この場合においては、初期にお
ける円柱の直径は第３図と同じく0.750インチ
（1.905cm）であつたのに対し、加圧強化後におい
ては頂部及び底部直径は0.770インチ（1.956cm）、
中間部直径は0.780インチ（1.981cm）となつた。
中間部の直径が大きくなる理由は知られていない
が、この直径差は、先行技術に対する顕著な改良
点となる程度にまで減少させられた。このわずか
な歪みに対処するために、加圧強化に先立つて、
予備成形体の形状に少しばかりの変化をもたせる
ことが可能である。強化後に、製品を機械加工し
てもよい。さらに、球状粒子の使用により、加圧
強化時において、粒子が予備成形体に接着する可
能性が大幅に減少する。
このようにして、球状セラミツク粒子２２は、
３つの主要機能を持つ。すなわち、この球状セラ
ミツク粒子２２は、強化圧力を予備成形体２０に
伝え、強化時に予備成形体の形状を保持するため
の半流体型となり、加圧強化時において予備成形
体２０の熱損失を阻止する。球状アルミナの使用
に伴つて製品に生じる歪みに対処し、前述のよう
な予備成形体の機械加工、あるいはデザイン変更
の必要性のほとんどをなくすために、潤滑剤を使
用することが可能である。第５図で示されている
実施例において、黒鉛が球状アルミナ上に被覆さ
れた。加えられた黒鉛の量は２重量％であつた。
図でわかるように、円柱３０ｂは、原形を保つて
いて、頂上部から底部まで実質的に均等な直径を
有している。この場合においては、初期における
円柱の直径は同じく0.750インチ（1.905cm）であ
つたのに対し、加圧強化後においては頂部、中間
部、底部共に0.775インチ（1.969cm）であつた。
このように、潤滑剤を使用することにより、予備
成形体をさらに機械加工したりデザイン変更した
りする必要性は実質的に排除される。
３つの主要機能を持つ。すなわち、この球状セラ
ミツク粒子２２は、強化圧力を予備成形体２０に
伝え、強化時に予備成形体の形状を保持するため
の半流体型となり、加圧強化時において予備成形
体２０の熱損失を阻止する。球状アルミナの使用
に伴つて製品に生じる歪みに対処し、前述のよう
な予備成形体の機械加工、あるいはデザイン変更
の必要性のほとんどをなくすために、潤滑剤を使
用することが可能である。第５図で示されている
実施例において、黒鉛が球状アルミナ上に被覆さ
れた。加えられた黒鉛の量は２重量％であつた。
図でわかるように、円柱３０ｂは、原形を保つて
いて、頂上部から底部まで実質的に均等な直径を
有している。この場合においては、初期における
円柱の直径は同じく0.750インチ（1.905cm）であ
つたのに対し、加圧強化後においては頂部、中間
部、底部共に0.775インチ（1.969cm）であつた。
このように、潤滑剤を使用することにより、予備
成形体をさらに機械加工したりデザイン変更した
りする必要性は実質的に排除される。
予備成形体２０は、レンチ、あるいはその他の
類似物であつてもよいし、シリカ、二酸化ジルコ
ニウム、類似した酸化セラミツクなどの球状粒子
などを床に用いることもできる。
類似物であつてもよいし、シリカ、二酸化ジルコ
ニウム、類似した酸化セラミツクなどの球状粒子
などを床に用いることもできる。
第１図は、本発明の工程系統図、第２図は、本
発明による強化工程を示す切欠平面図、第３図
は、回転楕円面状ではないアルミナ粒子で強化さ
れた製品を示す平面図、第４図は、回転楕円面状
アルミナ粒子強化された製品を示す平面図、第５
図は、黒鉛で被覆された回転楕円平面状で強化さ
れた製品を示す平面図である。 ２０：予備成形体、２２：媒体粒子、２４：
型、２６：固定プレスベツド、２８：移動プレス
ラム、３０：直円柱。
発明による強化工程を示す切欠平面図、第３図
は、回転楕円面状ではないアルミナ粒子で強化さ
れた製品を示す平面図、第４図は、回転楕円面状
アルミナ粒子強化された製品を示す平面図、第５
図は、黒鉛で被覆された回転楕円平面状で強化さ
れた製品を示す平面図である。 ２０：予備成形体、２２：媒体粒子、２４：
型、２６：固定プレスベツド、２８：移動プレス
ラム、３０：直円柱。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ (a) 粉末状金属又は粉末状セラミツクスから
予備成形体を成形し； (b) 予備成形体を焼結して強度を高め； (c) ダイ中の温度安定性をもち実質的に非反応性
の潤滑剤で被覆された、概して球状の加熱セラ
ミツク粒子からなる床に焼結済予備成形体を埋
め込み；そして (d) 前記加熱セラミツク粒子からなる床に埋め込
まれた前記予備成形体を一軸高圧下で該床を圧
縮することにより一軸圧縮し、それにより高密
度化し、所望の形状をもつ製品にする； 工程からなり、 前記非反応性の潤滑剤の量が前記セラミツク粒
子の１〜２重量％である金属体又はセラミツク体
の加圧強化法。 ２ 前記製品を、粉末状金属を圧縮することによ
つて成形する特許請求の範囲第１項記載の方法。 ３ 前記概して球状のセラミツク粒子がアルミナ
である特許請求の範囲第１項記載の方法。 ４ 前記概して球状のセラミツク粒子が140メツ
シユ以下の粒子サイズを有する特許請求の範囲第
１項または第２項記載の方法。 ５ 前記潤滑剤が黒鉛である特許請求の範囲第１
〜第４項のいずれかに記載の方法。 ６ 前記黒鉛が325メツシユ未満の径の粒子を有
し且つ前記セラミツク粒子と混合されてこれに付
着せしめられることを特徴とする特許請求の範囲
第５項記載の方法。 ７ 粉末状金属からなり放冷または冷却された状
態の焼結済予備成形体を所定温度にまで加熱し、
前記概して球状の加熱被覆済セラミツクス粒子か
らなる床に埋め込むことを特徴とする特許請求の
範囲第１項記載の方法。 ８ 前記概して球状のセラミツク粒子がアルミナ
である特許請求の範囲第６項記載の方法。 ９ 工程(b)と予備成形体の所定温度までの加熱工
程とが保護雰囲気中で行われる特許請求の範囲第
６項記載の方法。 １０ 前記潤滑剤が黒鉛である特許請求の範囲第
６項または第７項記載の方法。 １１ 前記概して球状のアルミナ粒子が約100〜
140メツシユのサイズを有する特許請求の範囲第
９項記載の方法。
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US469101 | 1983-02-23 | ||
| US469102 | 1983-02-23 | ||
| US06/469,101 US4499049A (en) | 1983-02-23 | 1983-02-23 | Method of consolidating a metallic or ceramic body |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59215402A JPS59215402A (ja) | 1984-12-05 |
| JPH0130882B2 true JPH0130882B2 (ja) | 1989-06-22 |
Family
ID=23862418
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59031308A Granted JPS59215402A (ja) | 1983-02-23 | 1984-02-21 | 加圧強化法 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4499049A (ja) |
| JP (1) | JPS59215402A (ja) |
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