JPH0240491A - 酸化雰囲気熱間等方圧加圧成形方法及び装置 - 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、粉末焼結合金、セラミック等の被処理物を、
酸化雰囲気の高温下で等方向性の高圧を作用させて成形
するための方法及び装置（以下ＨＩＰ装置という。）に
関する。

（従来の技術） 従来、ＨＩＰ装置は、第８図に示すように、高圧ガスを
封入する高圧容器３１と、該容器３１内に設置された加
熱装置３２と、被処理物載置台３３とから成り、高圧容
器３１は上蓋３４と下蓋３５を備え、加熱装置３２は発
熱体３６と電源装置３７及び断熱層３８を備えている。

この発熱体３６に低温部で電気抵抗の大きい材料（例え
ばジルコニア等）を使用する場合、抵抗変化が大きいた
め、常温から有効発熱温度（約１００倍）まで加熱でき
る電源装置３７を必要とする。

そこで、加熱装置３２を予熱装置３９により通電可能な
温度まで予熱するようにしたＨ［Ｐ装置が提案されてい
る（例えば特開昭６３−２３７３２号公報参照）。

このＨＩ　Ｐ装置は、第９図に示すように、予熱装置３
９が、内層断熱筒４０及び外層断熱筒４１と、これら内
外層断熱筒４０．４１間に配設された発熱体（金属ヒー
タ）４２とから構成されており、下蓋３５上に予熱装置
３９が載設されると共に、内層断熱筒４０の内側に位置
してセラミ・ツクヒータからなる加熱装置３２が載設さ
れ、加熱装置３２上に絶縁板４３を介して被処理物２０
が載置されるようになっている。

また、下蓋３５には、予熱及び加熱用の４線４４が挿通
され、図外の電源装置に接続されている。

そして、第９図の状態において、加熱装置３２の通電に
先立って、予熱装置３９により加熱装置３２及び被処理
物２０の予熱を行ない、加熱装置３２の発熱体雰囲気が
、電力供給可能温度域すなわち通電可能温度になると、
加熱装置３２に通電し、ＨＩ　Ｐ処理温度まで昇温する
ようになっている。

（発明が解決しようとする課題） ところで、後者の従来装置にあっては、高圧容器３１内
に、予熱及び加熱装置３２．３９を収容しているので電
極が余分に必要となり、高圧ガスのシール部が増え、高
圧容器３１内が複雑になり、予熱装置３９の発熱体４２
と加熱装置３２の間に内層断熱筒４０を介装しているの
で予熱効率が悪いうえ、処理室内が狭くなるなどの問題
がある。

本発明は、上述のような実状に鑑みてなされたもので、
その目的とするところは、高圧容器内の構造が簡単で維
持管理が容易であり、予熱効率が高くしかも処理室内を
広くしうる酸化雰囲気下で熱間等方圧加圧成形が可能な
方法及び装置を提供するにある。

（課題を解決するだめの手段） 」二記目的を達成するために、本発明では次の技術的手
段を講じた。

すなわち、第１発明は、発熱体１０が低温部で電気抵抗
の大きい材料からなる加熱装置９を（Ｉｆｆえた高圧容
器１内で、被処理物２０を酸化雰囲気の高温下で等方向
性の高圧を作用させて成形するだめの方法において、前
記加熱装置９の発熱体１０は予熱装置１４により所定温
度に予熱し、予熱装置１４を取外した後、被処理物２０
を加熱装置９の発熱体１０内に挿入して成形することを
特徴としている。

また、第２発明は、発熱体１０が低温部で電気抵抗の大
きい材料からなる加熱装置９を備えた高圧容２′：ｉｌ
内で、被処理物２０を酸化雰囲気の高温下で等方向性の
高圧を作用させて成形するための装置において、前記加
熱装置９は発熱体１０の外側に断熱層１１を（Ｉｉｆｉ
え、加熱装置９の発熱体１０内に予熱装置１４が着脱自
在とされ、予熱装置１４を取外した発熱体１０内に、被
処理物２０を挿入しうるようにしたことを特徴としてい
る。

なお、加熱装置９は、その発熱体１０と外側の断熱層１
１が分離可能とせられ、断熱層１１を高圧容器１内に保
持することができる。

（作　用） 本発明によれば、加熱装置９を予熱装置１４により直接
予熱し、通電可能な温度まで昇温させてから通電し発熱
させ、予熱装置１４を取外した後、被処理物２０を加熱
装置９内に挿入し、高圧容器１内に高圧ガスを封入し酸
化雰囲気下で等方向性の高圧を作用させ、処理温度まで
加熱して成形加工を行なう。

この予熱に際し、加熱装置９の発熱体１０は、予熱装置
１４の発熱体１５により、断熱層を介することなく直接
的にかつ効率よく加熱される。

なお、予熱装置１４による予熱が完了し、予熱装置１４
を取外す際に、加熱装置９が大気下に開放されるけれど
も、加熱装置９は通電発熱状態にあり、温度低下を生起
せしめることはなく、また、酸化の恐れは全くない。

（実施例） 以下、本発明の実施例を図面に基づき説明する。

第１図及び第２図は本発明の第１実施例装置を示し、第
１図は予熱状態、第２図は本加熱状態における断面図で
ある。

１は高圧容器で、容器本体２と、容器本体２の上端に着
脱自在な上蓋３と、容器本体２の下端に着脱自在な下外
苦４と、この下外苫４に着脱交換自在な予熱用正中Ｍ５
＾及び本加熱用上申Ｍ５Ｂとからなり、シール部材６，
７．８により密閉構造とされている。

９は加熱装置で、低温部で電気抵抗の大きい材料たとえ
ば体積固有抵抗の温度係数が負であるセラミック材料（
ジルコニア、ドリア等）からなる発熱体１０と、発熱体
１０の外側を囲む断熱層１１　（断熱材としてポーラス
なジルコニア等を用いる）とから構成され、下外孟４上
に支持されると共に、発熱体１０には下外蓋４に貫通状
に装着された電極棒１２が接続されており、この電＋ｉ
棒１２には電源装置１３が接続されている。

１４は予熱装置で、予熱ヒータたとえばＮｉ　　Ｃｒ合
金、Ｆｅ−Ａｌ−Ｃｒ合金、白金合金、ＳｉＣ等からな
る予熱用発熱体１５と、発熱体支持部材１６とから構成
され、支持部材１６が予熱用発熱体５＾の上面中央に立
設されている。予熱用発熱体１５には予熱用正中Ｍ５Ａ
に貫通状に装着された予熱電極棒１７が接続されており
、この電極棒１７には予熱用電源装置１８が接続されて
いる。なお、予熱川下中蓋５＾は、予熱専用で高圧ガス
を封入しない状態で使用されるので、筒易でかつ軽量と
され、しかもシール部材を備えていない。

そして、この予熱装置１４は、加熱装置９の内側に挿入
され、両光熱体１０．１５が断熱層を介することなく直
接対向されている。

１９は被処理物載置台で、本加熱用上申１ｓａ上面中央
に載設され、この台１９上に被処理物２０が載置される
ようになっている。

なお、本加熱川下中蓋５Ｂは、電極棒等が設け′られて
おらず、外周嵌合面にシール部材８が嵌着されたｍ　ｉ
ｉ’な構造であり、確実なシールを行なうことができ、
経済的である。

次に、上記第１実施例装置により、被処理物２０を酸化
雰囲気中で、熱間等方圧加圧処理を行なう方法について
説明する。

まず、第１図に示すように、高圧容器１内に予熱装置１
４を挿入し、予熱用正中１５Ａを下外孟４に嵌合装着し
て、予熱用電源装置１８により予熱用発熱体１５に通電
し、大気下で予熱を行なう。高圧容器１内の温度即ち本
加熱用の発熱体１０の温度が、通電可能な温度（約１２
００℃）に達すると、同時に発熱体１０に電源装置１３
により通電した後、速やかに予熱装置１４を高圧容器１
から抜き出す。続いて被処理物２０をこれが載置されて
いる載置台１９及び上申Ｍ５Ｂと共に、容器本体２の下
端から高圧容器１内の加熱装置９の内側に挿入しセント
して第２図に示す状態とした後、高圧容器１内に高圧ガ
スを封入して処理温度にまで加熱し、等方圧加圧成形工
程に移行する。

なお、高圧ガスとしては、アルゴンガスのような不活性
ガスに、酸素ガスをその被処理物２０の（＋［ｉ類によ
って最適な体積比で混合した雰囲気ガスが使用され、高
圧容器１内は酸化雰囲気とされる。

したがって、予熱完了後に、容器本体２の下端が大気開
放されるが、高圧容器１内の＋１・！造物及び被処理物
２０の酸化の恐れはなく、しかも発熱体１０により加熱
されているので、被処理物２０を高圧容器１内に挿入し
セントする作業中に、高圧容２ｇ１内の温度低下は生じ
ない。

第３図〜第６図は本発明の第２実施例装置を示し、第３
図は本加熱処理状態の全体断面図、第４図は予熱時にお
ける高圧容器から加熱装置の一部を取り出した状態の断
面図、第５図は加熱装置の発熱体予熱状態における断面
図、第６図は上申蓋及びこれに５’Ｈ１台を介して載置
された被処理物の断面図である。

第２実施例においては、加熱装置９の発熱体１０と断熱
層１１が分離可能とされ、断熱層１１が上蓋３下面に吊
下部材２１を介して吊り下げられ、発熱体１０が本加熱
川下外蓋４上面に取付けられており、発熱体１０は、高
圧容器ｌ外で予熱されるようになっている。そして、予
熱装置１４は、第５図に示すように、下蓋４の外周上部
に着脱自在に外嵌装着された支持リング２２上に立設さ
れ、支持部材１６の内側に発熱体１５が取付けられ、本
加熱用の発熱体１０の外周からこれを加熱するようにな
っており、支持部材１６の外側に断熱カバー２３が取付
けられている。また、予熱用電極棒１７は、支持リング
２２に貫通状に取付けられている。

次に、上記第２実施例装置により、被処理物２０を酸化
雰囲気中で、熱間等方圧加圧処理を行なう方法について
説明する。

まず、第４図に示すように、加熱装置９の発熱体１０を
下外蓋４と共に容器本体２から抜き出して、高圧容器ｌ
を開放し、高圧容器１内には断熱層１１を吊下状に残し
ておく。他方、加熱装置９の発熱体１０は、第５図に示
すように、高圧容器ｌ外に仮置きして、予熱装置１４に
より外周から囲繞状とし、予熱用電源装置１８によって
予熱用発熱体１５に通電し、大気下で予熱を行なう。こ
のとき、第６図に示す被処理物２０及び上申３５８等は
、発熱体１０の内側に挿入し、下外蓋４に上申蓋５Ｂを
嵌合しセットした状態としておくことができる。

本加熱用の発熱体１０の温度が通電可能な温度に達する
と、同時に、発熱体１０に電源装置１３により通電した
後、速やかに予熱装置１４を取外し、上申１５Ｂ上に載
置した被処理物２０をこの蓋５Ｂと共に前記発熱体１０
内に挿入し、下蓋４に上申７５Ｂをセットする。続いて
、発熱体１０と共に被処理物２０等を高圧容器ｌ内に挿
入し、下Ｍ４を容器本体２に固着して第３図に示す状態
とした後、高圧容器ｌ内に高圧ガスを封入して処理温度
にまで加熱し、等方正加圧成形工程に移行する。

第７図は、第１実施例装置を用いて、加熱装置９の発熱
体１０を、高圧容２３１外で予熱する方法を例示するも
ので、加熱装置９の断熱層１１は発熱体１０と一体的に
組立てた状態で高圧容器１から取り出し、加熱装置９内
に予熱装置１４を挿入しセントして予熱を行なう。そし
て、予熱が完了すると、加熱装置９の発熱体１０に通電
し、予熱装置１４を速やかに取外した後、上申１５Ｂと
共に被処理物２０を加熱装置９内に挿入セットし、続い
て、加熱装置９及び被処理物２０を共に高圧容器ｌ内に
挿入して下蓋４を容器本体２に固着し、高圧容器ｌ内に
高圧ガスを封入して処理温度まで加熱する。このように
して、第１実施例装置は、高圧容器ｌ内又は外部で、加
熱装置９の発熱体１０を予熱することができる。

上記各実施例において、熱間等方圧加圧処理中における
高圧容器ｌ内の温度は、下部が低くなる傾向にあるので
、当然に温度制御が行なわれる。

なお、熱間等方圧加圧処理中において、上蓋および下蓋
は図示省略したフレームフレームにより、容器軸方向の
軸力が受けられる。

（発明の効果） 本発明は、上述のように、酸化雰囲気下で熱間等方圧加
圧処理を行なうに際し、加熱装置９の発熱体１０を着脱
自在な予熱装置１４により予熱するものであるから、高
温状態における発熱体１０の電気抵抗値に適合する電源
装置を備えればよく、極めて経済的である。また、被処
理物２０は、予熱装置１４を取外した後に加熱装置９内
に挿入するので、処理空間を大きくでき、高圧容器ｌ内
の構造が簡単になり、加圧処理時におけるシール部も増
加しない（予熱用電極部のシールがない）ため、維持管
理が容易である。

さらに、加熱装置９の発熱体１０の外側に断熱層１１を
設け、発熱体１０の内側には、断熱層がないため、予熱
装置１４により直接加熱され、したがって予熱効率が良
好である。

なお、加熱装置９を高圧容器１の外部で予熱して、被処
理物２０と共に高圧容器ｌ内に挿入しセントすることが
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は本発明の第１実施例装置を示し、第
１図は予熱状態における断面図、第２図は本加熱状態に
おける断面図、第３図〜第５図は第２実施例装置を示し
、第３図は本加熱状態における断面図、第４図は予熱時
における高圧容器から加熱装置の一部を取り出した状態
の断面図、第５図は加熱装置の発熱体予熱状態における
断面図、第６図は被処理物が載置された上申蓋の断面図
、第７図は第１実施例装置において加熱装置を高圧容器
外に取出して予熱している状態の断面図、第８図は従来
例の一般的構造を示す断面図、第９図は高圧容器内に予
熱装置を組込んだ従来例の一部省略断面図である。 １・・・高圧容器、９・・・加熱装置、１０・・・発熱
体、１１・・・断熱層、１４・・・予熱装置、２０・・
・被処理物。 特　許　出　願　人　　株式会社神戸製鋼所代　理　人
　弁理士　　安　１）敏　雄第 図 カ 図

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）発熱体１０が低温部で電気抵抗の大きい材料から
   なる加熱装置９を備えた高圧容器１内で、被処理物２０
   を酸化雰囲気の高温下で等方向性の高圧を作用させて成
   形するための方法において、前記加熱装置９の発熱体１
   ０は予熱装置１４により所定温度に予熱し、予熱装置１
   ４を取外した後、被処理物２０を加熱装置９の発熱体１
   ０内に挿入して成形することを特徴とする酸化雰囲気熱
   間等方圧加圧成形方法。
2. （２）前記加熱装置９の発熱体１０は高圧容器１内で予
   熱する請求項１記載の酸化雰囲気熱間等方圧加圧成形方
   法。
3. （３）前記加熱装置９の発熱体１０は高圧容器１外で予
   熱した後、高圧容器１内に挿入する請求項１記載の酸化
   雰囲気熱間等方圧加圧成形方法。
4. （４）発熱体１０が低温部で電気抵抗の大きい材料から
   なる加熱装置９を備えた高圧容器１内で、被処理物２０
   を酸化雰囲気の高温下で等方向性の高圧を作用させて成
   形するための装置において、前記加熱装置９は発熱体１
   ０の外側に断熱層１１を備え、加熱装置９の発熱体１０
   内に予熱装置１４が着脱自在とされ、予熱装置１４を取
   外した発熱体１０内に、被処理物２０を挿入しうるよう
   にしたことを特徴とする酸化雰囲気熱間等方圧加圧装置
   。
5. （５）前記加熱装置９の発熱体１０と外側の断熱層１１
   が分離可能とされ、断熱層１１が高圧容器１内に保持さ
   れている請求項４記載の酸化雰囲気熱間等方圧加圧装置
   。