JPH0610006A - 金属の焼結方法 - Google Patents
金属の焼結方法Info
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Landscapes
- Powder Metallurgy (AREA)
- Furnace Housings, Linings, Walls, And Ceilings (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【構成】 爆発性の水素以外の不活性ガス、例えばＮ２
ガスを雰囲気として用いることを特徴とする炉中で金属
を焼結する方法であって、炉中の炉内壁を炭素とし、炉
内の外乱等による酸素をこの炭素と反応せしめてＣＯ平
衡下で焼結を行なうことを特徴とする金属の焼結方法。 【効果】 爆発の危険性がなく、外乱等による酸素が炉
壁の炭素と反応して還元雰囲気下で金属の焼結ができ、
しかも上記した反応は微量で目的を達成することができ
るので、過剰の炭素平衡を招くことなく炉壁も損傷する
ことがない効果を有する。
ガスを雰囲気として用いることを特徴とする炉中で金属
を焼結する方法であって、炉中の炉内壁を炭素とし、炉
内の外乱等による酸素をこの炭素と反応せしめてＣＯ平
衡下で焼結を行なうことを特徴とする金属の焼結方法。 【効果】 爆発の危険性がなく、外乱等による酸素が炉
壁の炭素と反応して還元雰囲気下で金属の焼結ができ、
しかも上記した反応は微量で目的を達成することができ
るので、過剰の炭素平衡を招くことなく炉壁も損傷する
ことがない効果を有する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、成形された金属粉又は
セラミック粉を雰囲気加熱炉内で加熱して、種々の機械
部品等に焼結する方法に関するものである。
セラミック粉を雰囲気加熱炉内で加熱して、種々の機械
部品等に焼結する方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】金属の焼結は、還元性の雰囲気下で行な
うことが好ましい。このため、不活性ガス、最も一般的
には窒素（Ｎ２）に水素（Ｈ２）を加えて雰囲気として
いる。水素の添加は雰囲気中にもたらされ雰囲気を汚染
するＯ２をＨ２と反応させて還元性にするためである。
ところが、Ｈ２は爆発性であるので、この使用を避ける
ことが望ましい。
うことが好ましい。このため、不活性ガス、最も一般的
には窒素（Ｎ２）に水素（Ｈ２）を加えて雰囲気として
いる。水素の添加は雰囲気中にもたらされ雰囲気を汚染
するＯ２をＨ２と反応させて還元性にするためである。
ところが、Ｈ２は爆発性であるので、この使用を避ける
ことが望ましい。
【０００３】また、同様な目的で、ＣＯやＣＨ４を強制
的に炉内のＮ２中に送り込むことがしばしば行なわれる
が、これは炭素平衡の過剰を招き、炉内雰囲気を閉塞す
る炉構造壁中の低温部に次式のような反応が生じてＣを
傍生し、電気的な絶縁不良を招来して、炉中を破壊する
ことになる。 （１）２ＣＯ → Ｃ＋ＣＯ２ （２）ＣＨ４ → Ｃ＋２Ｈ２
的に炉内のＮ２中に送り込むことがしばしば行なわれる
が、これは炭素平衡の過剰を招き、炉内雰囲気を閉塞す
る炉構造壁中の低温部に次式のような反応が生じてＣを
傍生し、電気的な絶縁不良を招来して、炉中を破壊する
ことになる。 （１）２ＣＯ → Ｃ＋ＣＯ２ （２）ＣＨ４ → Ｃ＋２Ｈ２
【０００４】更にまた、上述したようにＮ２中に送り込
まれたＣＨ４やＣＯが多量であるときには、折角のＮ２
雰囲気の非爆発性が損なわれるばかりでなく、被処理金
属に影響する炭素平衡となってしまう。
まれたＣＨ４やＣＯが多量であるときには、折角のＮ２
雰囲気の非爆発性が損なわれるばかりでなく、被処理金
属に影響する炭素平衡となってしまう。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】そこで、本発明は、不
活性ガスの炉内雰囲気に水素を使わず、また過剰な炭素
が雰囲気に干渉することのない金属の焼結方法を提供す
ることを目的とするものである。
活性ガスの炉内雰囲気に水素を使わず、また過剰な炭素
が雰囲気に干渉することのない金属の焼結方法を提供す
ることを目的とするものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明では、炉内壁を炭
素とした「Ｎ２＋Ｃ」雰囲気構成になるもので、炉内に
もたらされる微量の汚染Ｏ２は炉内壁の固体炭素と反応
し、その時の温度に応じて自動的に炭素の平衡を作り、
過剰な炭素が雰囲気に干渉することがない。
素とした「Ｎ２＋Ｃ」雰囲気構成になるもので、炉内に
もたらされる微量の汚染Ｏ２は炉内壁の固体炭素と反応
し、その時の温度に応じて自動的に炭素の平衡を作り、
過剰な炭素が雰囲気に干渉することがない。
【０００７】即ち、本発明の方法では、ＣＯが存在して
もその量が小さいために工業的には無視し得るものであ
りながら、一部の金属は充分に還元保護されるところに
特徴がある。また、微量のＣＯを含むＮ２雰囲気は、炉
体の炭素構造に実用上の支障をもたらすことがない。以
下、本発明になる金属の焼結方法の実施例を添付図面を
参照して、具体的かつ詳細に説明する。
もその量が小さいために工業的には無視し得るものであ
りながら、一部の金属は充分に還元保護されるところに
特徴がある。また、微量のＣＯを含むＮ２雰囲気は、炉
体の炭素構造に実用上の支障をもたらすことがない。以
下、本発明になる金属の焼結方法の実施例を添付図面を
参照して、具体的かつ詳細に説明する。
【０００８】
【実施例】図１には本発明の方法を実施するために好適
な熱処理温度が１０００℃〜２４００℃の単独型炉が、
図２には同様な連続型炉が示されている。これらの図に
おいて、符号１は高温室であり、発熱体２に加電するこ
とによって抵抗加熱される。３はこの高温室１を構成す
る炭素壁、４は炉の操業の前にあらかじめ炉内部の空気
を排除してＮ２ガスで満たすために送り込むＮ２の送入
管開放口である。５は炉の開口部に、外部から進入する
可能性のある大気圧の空気に対して対向流をもってこれ
を阻止する目的で送るＮ２ガスの別の開放口である。６
は炉体に付属するＮ２ガス供給口である。７は高温室１
を保温するための保温断熱材であり、８は炭素製炉床で
被処理物を支える。９は温度計の取付口であり、１０は
全炉体を大気に対し封止している金属製の外壁である。
この炉体が大気に対して開放しているのは操作口１１の
みであり、この操作口は被処理物を出し入れするとき以
外は付属扉１３により閉鎖されるが、図２に示される連
続炉の連続ベルト１２が作動して作業するときは常時開
放されている。１４は炉体を支持する支持脚である。
な熱処理温度が１０００℃〜２４００℃の単独型炉が、
図２には同様な連続型炉が示されている。これらの図に
おいて、符号１は高温室であり、発熱体２に加電するこ
とによって抵抗加熱される。３はこの高温室１を構成す
る炭素壁、４は炉の操業の前にあらかじめ炉内部の空気
を排除してＮ２ガスで満たすために送り込むＮ２の送入
管開放口である。５は炉の開口部に、外部から進入する
可能性のある大気圧の空気に対して対向流をもってこれ
を阻止する目的で送るＮ２ガスの別の開放口である。６
は炉体に付属するＮ２ガス供給口である。７は高温室１
を保温するための保温断熱材であり、８は炭素製炉床で
被処理物を支える。９は温度計の取付口であり、１０は
全炉体を大気に対し封止している金属製の外壁である。
この炉体が大気に対して開放しているのは操作口１１の
みであり、この操作口は被処理物を出し入れするとき以
外は付属扉１３により閉鎖されるが、図２に示される連
続炉の連続ベルト１２が作動して作業するときは常時開
放されている。１４は炉体を支持する支持脚である。
【０００９】また、Ａは炉の高温部帯を、Ｂは断熱部帯
を、Ｃはガス置換部帯を、Ｄは冷却部帯をそれぞれ示
す。
を、Ｃはガス置換部帯を、Ｄは冷却部帯をそれぞれ示
す。
【００１０】なお、図３は公知の金属の酸化還元平衡を
表にしたものであるが、炉中で極微量のＯ２が炭素壁３
のＣと反応しＣＯ平衡を満たした状態においてＦｅやＣ
ｒ，Ｎｉなどは還元され、Ａｌ２Ｏ３やＭｇＯ，ＺｒＯ
２などはその組成が分解されない温度領域が存在するこ
とを明らかにするために添付した酸化還元温度線図であ
る。
表にしたものであるが、炉中で極微量のＯ２が炭素壁３
のＣと反応しＣＯ平衡を満たした状態においてＦｅやＣ
ｒ，Ｎｉなどは還元され、Ａｌ２Ｏ３やＭｇＯ，ＺｒＯ
２などはその組成が分解されない温度領域が存在するこ
とを明らかにするために添付した酸化還元温度線図であ
る。
【００１１】実施例−１ 図１に示すような炉体に０．６％Ｃ鋼粉の加圧成型品を
入れ、１１３０℃で焼結を行なった。炉はあらかじめ４
００℃に予熱した後にＮ２開放口４より２ｍ３／時のＮ
２を１時間かけて送り、次いでＮ２開放口５から１ｍ３
／時のＮ２を送って１１３０℃で１５分間保持した後、
冷却して取り出した。その結果、この処理物は満足すべ
き焼結体であり、酸化物は存在せず、炭素量の変動は材
料のもつ炭素量の３％以内であった。
入れ、１１３０℃で焼結を行なった。炉はあらかじめ４
００℃に予熱した後にＮ２開放口４より２ｍ３／時のＮ
２を１時間かけて送り、次いでＮ２開放口５から１ｍ３
／時のＮ２を送って１１３０℃で１５分間保持した後、
冷却して取り出した。その結果、この処理物は満足すべ
き焼結体であり、酸化物は存在せず、炭素量の変動は材
料のもつ炭素量の３％以内であった。
【００１２】実施例−２ 図２に示すような連続炉において、高温加熱室１の大き
さを幅２５０ｍｍ、高さ２００ｍｍ、長さ３０００ｍ
ｍ、開口部１１を高さ１００ｍｍで幅１６０ｍｍとして
実施した。当初４００℃に保たれた炉内に０．９ｍ３／
時のＮ２を４時間送り、次いで開放口４の２ケ所からそ
れぞれ０．４５ｍ３／時のＮ２を送って、加熱室の温度
を１１３０℃に保ち、その中を炭素製コンベヤーベルト
を駆動した。このベルト上に、Ｃ−０．４５％、Ｃｒ−
１．０％を含む鋼粉の加圧成形体を載せ、高温部１の通
過時間を２０分として処理したところ、良好な鋼の焼結
品を得ることができた。このときの高温部の雰囲気を採
取し、その酸素分圧を測定したところ、１×１０−２４
で、Ｃｒを還元するのに充分な雰囲気精度が保たれてい
ることが認められた。
さを幅２５０ｍｍ、高さ２００ｍｍ、長さ３０００ｍ
ｍ、開口部１１を高さ１００ｍｍで幅１６０ｍｍとして
実施した。当初４００℃に保たれた炉内に０．９ｍ３／
時のＮ２を４時間送り、次いで開放口４の２ケ所からそ
れぞれ０．４５ｍ３／時のＮ２を送って、加熱室の温度
を１１３０℃に保ち、その中を炭素製コンベヤーベルト
を駆動した。このベルト上に、Ｃ−０．４５％、Ｃｒ−
１．０％を含む鋼粉の加圧成形体を載せ、高温部１の通
過時間を２０分として処理したところ、良好な鋼の焼結
品を得ることができた。このときの高温部の雰囲気を採
取し、その酸素分圧を測定したところ、１×１０−２４
で、Ｃｒを還元するのに充分な雰囲気精度が保たれてい
ることが認められた。
【００１３】また、この炉の温度を１７８０℃に保ち、
ＡｌＮｉ粉体成形品を高温部の通過時間を２時間として
処理したところ、良好な焼結品を得ることができた。
ＡｌＮｉ粉体成形品を高温部の通過時間を２時間として
処理したところ、良好な焼結品を得ることができた。
【００１４】
【発明の効果】このように、本発明法によれば、炉内壁
と反応した微量のＣＯを含むＮ２雰囲気は前述した酸化
還元温度線図に示される温度領域で満足すべき金属，セ
ラミック等の焼結を保証し、しかも炉体の炭素構造も支
障なく保護されるのである。
と反応した微量のＣＯを含むＮ２雰囲気は前述した酸化
還元温度線図に示される温度領域で満足すべき金属，セ
ラミック等の焼結を保証し、しかも炉体の炭素構造も支
障なく保護されるのである。
【図１】本発明の方法を実施するための単独炉の説明的
な側断面図である。
な側断面図である。
【図２】本発明の方法を実施するための連続炉の説明的
な側断面図である。
な側断面図である。
【図３】酸化還元温度線図である。
１−高温室 ２−発熱体 ３−炭素壁 ４−Ｎ２ガス開放口 ５−Ｎ２ガス開放口 １２−連続搬送ベルト
Claims (4)
- 【請求項１】 金属を雰囲気加熱炉内で焼結する方法に
して、該加熱炉の雰囲気が水素以外の不活性ガスでかつ
該加熱炉の内壁が炭素であって、焼結される金属が該不
活性ガス中で加熱，還元されて焼結されることを特徴と
する金属の焼結方法。 - 【請求項２】 前記請求項１に述べる金属を雰囲気加熱
炉内で焼結する方法にして、不活性ガス中の又は内壁等
の炉内描造物からの酸素を炉内壁の炭素と反応せしめて
所望の炉内温度におけるＣＯ平衡下にもたらし、この平
衡下で金属の酸化物，窒化物又は炭化物をその組成を分
解することなくそのまま焼結することを特徴とする金属
の焼結方法。 - 【請求項３】 前記請求項１又は２に述べる金属を雰囲
気加熱炉内で焼結する方法であって、炉内に入れられる
不活性ガスが窒素であり、該窒素のＯ２が２ｐｐｍ以下
で、露点温度が−６０℃以下であることを特徴とする金
属の焼結方法。 - 【請求項４】 前記請求項１，２又は３に述べる金属を
雰囲気加熱炉内で焼結する方法で、炉の開口部から炉内
への空気の流れを阻止するために該開口部の近くで内壁
内に炉内雰囲気をなす不活性ガスの送入とは別に常温の
窒素ガスを送り、この窒素ガスを炉内高温部の膨張抵抗
によって炉の開口部の方向に流して、炉内が空気で汚染
されることを防止することを特徴とする金属の焼結方
法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20835392A JP3554936B2 (ja) | 1992-06-24 | 1992-06-24 | 金属の焼結方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20835392A JP3554936B2 (ja) | 1992-06-24 | 1992-06-24 | 金属の焼結方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0610006A true JPH0610006A (ja) | 1994-01-18 |
| JP3554936B2 JP3554936B2 (ja) | 2004-08-18 |
Family
ID=16554884
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP20835392A Expired - Fee Related JP3554936B2 (ja) | 1992-06-24 | 1992-06-24 | 金属の焼結方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3554936B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007205691A (ja) * | 2006-02-06 | 2007-08-16 | Furukawa Electric Co Ltd:The | グラファイト加熱炉 |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20150102538A1 (en) | 2012-07-04 | 2015-04-16 | Kanto Yakin Kogyo Co., Ltd. | Method for heat treatment, heat treatment apparatus, and heat treatment system |
-
1992
- 1992-06-24 JP JP20835392A patent/JP3554936B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007205691A (ja) * | 2006-02-06 | 2007-08-16 | Furukawa Electric Co Ltd:The | グラファイト加熱炉 |
| US8549886B2 (en) | 2006-02-06 | 2013-10-08 | The Furukawa Electric Co., Ltd. | Graphite heating furnace |
| US9458051B2 (en) | 2006-02-06 | 2016-10-04 | Furukawa Electric Co., Ltd. | Graphite heating furnace |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3554936B2 (ja) | 2004-08-18 |
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Legal Events
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