JPH05443B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明な、粉末状の金属又は合金類をHIP
（Hot Isostatic Pressing−熱間静水圧加圧法）
処置によつて焼結するためのカプセル及びその製
造方法に関するものである。

（従来の技術） HIP処理により金属粉末又は合金粉末を焼結す
る際には、先ず、該粉末を容器、すなわちカプセ
ルに封入する工程が必要である。この工程は一般
にキヤンニング工程と言われている。

従来、このキヤンニング工程では金属又は合金
粉末をカプセル本体に充填し、これを減圧容器に
装入して常温で減圧脱気しながら電子ビーム溶接
によりカバーを溶接する所謂、真空封着するとい
う方法がとられていた。

このような従来のキヤンニング方法では、カプ
セル内の脱気が充分に行われず、特に揮発性の汚
染物質（水分なども含む）の排除が完全にできな
いので、次工程のHIP処理工程を如何に完全に実
施したとしても、目的とする焼結金属を100％の
成功率で製造することはできなかつた。

（発明の目的） 本発明は、前述の従来技術の有する欠点を解消
して、HIP処理による100％の成功率で焼結金属
を製造するための粉末カプセル及びその製造方法
を提供することを目的とするものである。

（発明の構成） かゝる目的達成のため、本発明者等は、従来の
キヤンニング方法について原因を分析し、研究を
重ねたところ、キヤンニング工程で、金属粉末又
は合金粉末を充填したカプセルをその粉末の溶融
点以下の高温に加熱しながら減圧するならば、カ
プセル内の脱気を充分に行うことができ、水分
等々の揮発性汚染物質を完全に排除することがで
きることに着目するに至り、更に、この減圧脱気
状態にあるカプセルを如何に封着するかについ
て、従来の電子ビーム溶接は高温では不可能であ
ることに鑑み、新たに簡易な封着手段を見い出す
べく鋭意研究を重ねた。その結果、減圧脱気状態
での高温を利用してろう材を溶融し、これにより
該カプセルに蓋体を真空ろう付けして封着し、更
に次工程のHIP処理時のろう付け部の溶融に対し
てもかゝる状態の維持のためにカバーを溶着して
おくことにより可能であることを見い出した。

これにより得られた封入カプセルは、完全に脱
気されているうえに内部に揮発性汚染物質を含ま
ず極めて清浄な環境を保持でき、以降のHIP処理
においてもこの理想的な封入状態を維持すること
ができる。しかも、このようなキヤンニング工程
では前述のように理想的な封入カプセルが得られ
ると同時にカプセル内の金属粉末又は合金粉末が
真空中で仮焼結されるためにHIP処理後の焼結製
品の品質も向上できるとの知見を得て本発明をな
したものである。

以下に本発明を実施例に基づいて詳細に説明す
る。

本発明により処理できる粉末は特に限定されな
いが、重金属及びその合金が好ましい。表面が酸
化し易い金属粉末の場合には、ろう材の融点以下
でキヤンニング工程前に還元ガスを流してその表
面を還元することが好ましい。

金属粉末を得るには慣用手段による。その一例
を示すならば次の通りである。高周波誘導炉で金
属又は合金を溶解して得た溶湯をタンデイツシユ
に注ぎ、その下口から落下する溶湯流に高圧窒素
ガスジエツトを吹き付けて粉砕急冷し、粉末球状
のものを得る。

カプセルは箱状、円筒状など適宜の形状、構造
のものとすることができ、その一例を図面にて説
明する。

第１図及び第２図は本発明方法の一実施例によ
るカプセル製造工程を示す図であり、図中、１は
カプセル本体、２はその中に充填した金属粉末又
は合金粉末、４は内側カバーであり、その開口部
を覆うように中蓋５が設けられている。６は中蓋
５の周縁に載置したペースト状或いは粉状のろう
材、７は外側カバーである。なお、３は必要に応
じて設けられるろう材の汚染防止板である。

カプセルを封着するには、カプセル本体１に処
理すべき金属粉末又は合金粉末を充填し、必要に
応じてその粉末表面上に汚染防止板３を置く。次
いで内側カバー４の端縁とカプセル本体１の端縁
とをTIG溶接で一体に溶着した後、中蓋５の周縁
にろう材６を載置する。次に、このカプセルを真
空加熱炉（図示せず）に入れて、加熱すると共に
脱気し、所定の温度及び圧力に達したときに、高
温によりろう材６が溶けて中蓋５と内側カバー４
とが真空ろう付けされる。

この際、加熱温度、加熱時間、圧力（真空度）
等の条件は処理すべき粉末の種類及び粒度によつ
て場に応じて定められる。真空ろう付けによる封
着温度はろう材の種類によつて定めることがで
き、例えば、BNi−５は1150℃、BCu−１は1100
℃、BAu−11は1000℃、BAg−８は850℃の如く
である。このろう材の種類によつて脱気温度の上
限を予め設定することができる。

次いで該カプセルを炉外に取り出した後、第２
図に示すように、内側カバー４の上に外側カバー
７を置いて端縁をTIG溶接する。

しかる後に該カプセルをHIP処理に供する。
HIPの処理温度は、外側カバー７を溶着すること
により、ろう材６の融点の如何に拘わらず、該粉
末に適した焼結温度を選定することができる。ろ
う接部がHIP処理温度で溶融しても外側カバー７
が溶着されているのでカプセルの清浄さをそのま
ま維持でき、万一にもろうが溶けて開口部に流れ
出ても汚染防止板３により粉末２の汚染を防止す
ることができる。

本発明によれば、高度の信頼度（ほぼ100％）
で粉末を脱気できると共に次工程のHIP処理にお
いてもその状態を維持できる。また酸化し易い金
属でもろう材の融点以下にて真空加熱炉内に還元
ガスを長すことにより高度の信頼度で脱気でき
る。

また、本発明によれば、HIP処理以前に処理す
べき粉末が仮焼結されるので、HIP処理以前に脱
気されることと相俟つてHIP処理後の製品は高品
位のものが得られる。

更に本発明によれば、従来法に比し高温処理の
ために脱気能力が大きく、それ故脱気時間を著し
く短縮できる。

更に、本発明によれば、真空加熱炉で一度に多
量のカプセルを真空封着できるので、前述の数々
の特長と併せて、極めて著しいコスト減が図れ
る。

次に、本発明の一実施例について説明する。

（実施例） スーパーアロイ（Cr18.6％、Fe18.5％、
NrBal.）を高周波誘導炉で溶解し、得られた溶
湯をタンデイツシユに注ぎ、その下口から落下す
る溶湯流に高圧窒素ガスジエツトを吹き付けて粉
砕し、合金粉末を得た。

これを第１図に示すカプセル本体に充填し、汚
染防止板で粉末面を覆い、更に内側カバーをカプ
セル本内にTIG溶接で溶着した。

次に、内側カバーの開口部を覆う中蓋の周縁に
ろう材BNi−２（使用温度1010〜1177℃）を載置
した後、得られたカプセルを真空加熱炉の中で
1050℃の減圧下で脱気した。脱気中、真空下で中
蓋がろう付けされた。その後、速やかに該カプセ
ルを炉外に取り出して外側カバーをTIG溶接で溶
着した。

次いで、このようにして製造されたカプセルを
HIP処理炉中に装入し、アルゴンガス雰囲気下で
1100℃、1000arの圧力下で加熱圧縮した。これを
10回繰り返した。得られた製品は密度が8.20〜
8.23ｇ／cm³（＝8.22ｇ／cm³）で、カプセルに何
の欠陥も認められず、全製品が100％の成功率で
HIP処理された。

（比較例） 試料には、前記実施例に供した粉砕スーパーア
ロイを用いた。これをカプセル本体に充填し、常
温で脱気し、電子ビーム溶接でカバーをカプセル
本体に溶着した。得られたカプセルを前記実施例
に準じてアルゴンガス雰囲気下で1100℃、
1000barの圧力下でHIP処理し加熱圧縮した。こ
れを10回繰返したところ、全製品中20％の不良品
が見られた。

【図面の簡単な説明】

各図は本発明方法の一実施例によるカプセル製
造工程を示す説明図であつて、第１図は真空封着
前のカプセルの縦断面図、第２図は真空封着後の
カプセルに外側カバーを溶着した状態の縦断面図
である。 １……カプセル本体、２……金属又は合金粉
末、３……汚染防止板、４……内側カバー、５…
…中蓋、６……ろう材（ろう接部）、７……外側
カバー。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 金属粉末又は合金粉末をカプセル本体に充填
   し、次いで、そのカプセル本体に開口部を有する
   内側カバーを溶着し、その開口部を中蓋で覆つて
   ろう材を載置した後、真空加熱炉に装入し、該粉
   末の溶融点以下の高温で脱気しながら前記内側カ
   バーの開口部に中蓋を真空ろう付けにより真空封
   着し、しかる後に外側カバーを溶着してなること
   を特徴とするHIR処理用の粉末焼結カプセルの
   製造方法。 ２ カプセル本体と、これに溶着されているカバ
   ーとからなり、中に金属粉末又は合金粉末を充填
   焼結してなるHIP処理用カプセルにおいて、該カ
   バーは、外側カバーと開口部を設けた内側カバー
   とを有していて、その開口部を覆うように設けた
   中蓋が真空ろう付けにより真空封着されているこ
   とを特徴とするHIP処理用の粉末焼結カプセル。