JPH06147764A - ホットプレス炉 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】ダイスを炉内にセットした状態でダイス内の粉
体から不純物を除去できるようにする。 【構成】炉内に配置したダイス２内に炉外から直接ガス
を導入するためのガス導入系路５を設け、このガス導入
系路５を通じてダイス２内に不純物（酸素、炭素）との
反応性に富むガス（Ｈ₂ ）を導入する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ファインセラミックス
等の新素材を高い純度で製造する際に特に好適に利用さ
れるホットプレス炉に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】ホットプレスは、粉体を高温・高圧下に
焼結して高密度・高硬度の素材を製造する技術である。
粉体に種々の材料を用いれば従来には無かった新素材の
開発が可能になるため、近時その研究が盛んに行われて
おり、代表的な成果の一つがファインセラミックス製造
技術として結実している。

【０００３】しかして、従来のホットプレス炉の構造
は、図３に示すように、上面中央に位置決め用の凹陥部
１１を有しダイス２を着脱可能に支持するダイス受台１
と、そのダイス受台１の対向位置にあって該ダイス受台
１に対して進退可能な押圧棒３と、ダイス２が配置され
る雰囲気を加熱するロッドヒータ４とを具備してなる。
一方、ダイス２は、円筒体状のダイス本体２１と、この
ダイス本体２１の内周に嵌装されたスリーブ２２と、そ
のスリーブ２２の下端開口部を蓋封する受具２３と、前
記スリーブ２２の上端開口部に摺動可能に嵌装される押
圧具２４とから構成される。ダイス受台１、ダイス２お
よび押圧棒３は何れもグラファイト製品である。操業手
順としては、先ず炉外において押圧具２４がない状態で
スリーブ２２内に粉体Ａを充填し、しかる後、押圧具２
４をピン２４ａによりスリーブ２２の上端に仮保持す
る。または、押圧具２４を粉体Ａの上に直接置く。次
に、そのダイス２を受具２３と凹陥部１１が嵌合する位
置でダイス受台１上にセットし、炉を密閉してヒータ４
をＯＮにするとともに、押圧棒３を作動させる。これに
より押圧棒３は当初押圧具２４を押圧して仮保持用のピ
ン２４ａから外し、一旦落下した押圧具２４を再び所定
圧力で押圧する。その様子は図中想像線で示される。ま
た、押圧具２４が落下するときにダイス２内に閉じ込め
られているアウトガスは、矢印Ｘに示すようにスリーブ
２２の上端近傍部の周壁に穿設した孔２２ａを介して炉
内空間Ｓに放出される。以上により、粉体Ａを高温・高
圧下で焼結したら、炉内空間Ｓに冷却ガス（Ｎ₂ など）
を導入し、炉の温度が下がった時点でダイス２を取り出
す。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、素材の純度
を高めるためには、ホットプレス前に粉体Ａに含まれる
不純物を極力除去しておくことが必要になる。そこで、
従来では十分に精練した粉体Ａを用いることで対応して
いる。しかし、ダイス２内に粉体Ａを充填する作業は炉
外で行われるため、その際にダイス２内に不可避的に空
気が封じ込められ、そのダイス２を炉内にセットしてホ
ットプレスに供したとき、空気中の成分である酸素や炭
素が最終品中に酸化状態あるいは浸炭状態で含浸して品
質を低下させるという問題がある。

【０００５】本発明は、このような課題に着目してなさ
れたものであって、ダイスを炉内にセットした状態でダ
イス内の粉体から不純物を好適に除去できるようにした
ホットプレス炉を提供することを目的としている。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、かかる目的を
達成するために、次のような構成を採用したものであ
る。

【０００７】すなわち、本発明に係るホットプレス炉
は、粉体を充填したダイスを炉内に配置し、ダイスを介
して粉体を高温・高圧下に焼結するようにしたものにお
いて、前記ダイス内に炉外から直接ガスを導入するため
のガス導入系路を設けたことを特徴とする。

【０００８】

【作用】このような構成により、ガス導入系路を通じて
ダイス内に不純物との反応性に富む適宜のガスを導入す
れば、不純物を適当なガスの形に変えて、ダイス外に排
出することができる。そのため、ダイスを炉内にセット
した後でも、ダイス内に充填した粉体を適切に精練する
ことができる。

【０００９】

【実施例】以下、本発明の一実施例を、図１および図２
を参照して説明する。なお、図３と共通する部分には同
一符号を付し、その説明を省略する。

【００１０】このホットプレス炉の基本構成は、図３に
示した従来炉と同様に、ダイス２が着脱されるダイス受
台１と、押圧棒３と、ロッドヒータ４とを具備し、一方
のダイス２も、ダイス本体２１と、スリーブ２２と、受
具２３と、押圧具２４とから成っている。

【００１１】このような構成において、本実施例は、ダ
イス受台１上にダイス２をセットしたときに、前記ダイ
ス受台１と前記ダイス２との間にガス導入系路５が形成
されるようにしている。具体的にこのガス導入系路５
は、ダイス受台１の肉厚内に穿設され一端が炉外のガス
供給ユニット７に連通し他端が凹陥部１１の中央に開口
する流路５１と、受具２３の肉厚内に穿設され一端が前
記流路５１に連通し他端がスリーブ２２の内周空間に開
口する流路５２とから成り、両流路５１、５２を通じて
ダイス２内にガス供給ユニット７から適宜流量のガスを
直接導入することができるようになっている。なお、前
記受具２３上には、ガス導入系路５への粉体Ａの落下を
防止する通気性を有したグラファイト製のクロス６１
と、肉厚方向の孔を有し導入されるガスを均等に分散さ
せるグラファイト製のスペーサ６２とが敷設してある。
また、前記炉内空間Ｓは、真空排気のため炉外に配置し
た真空ポンプＲＰに接続されている。

【００１２】以上の構成に基づいて、先ず炉外でダイス
２内に粉体Ａを充填して押具２４を仮保持し、そのダイ
ス２を炉内にセットしたら、ホットプレス工程に入る前
に図２に示すパターンに沿ってガス導入と炉内加熱を行
い、不純物を除去する。すなわち、先ず工程Ｉで炉内空
間Ｓを真空排気し、次に工程IIでガス供給ユニット７か
らのガス導入と真空ポンプＲＰによる真空排気とを交互
にパルス状に行う。工程III はガス導入と真空排気のサ
イクルを長くしたもので、必要に応じて行う。これによ
り、ガス導入時にはガスはガス導入系路５を通じてダイ
ス２内の下層空間に均等に流入し、真空排気時にはその
ガスはダイス２内の上層空間からスリーブ２２の孔２２
ａを介して炉内空間Ｓ側へ吸い出されので、このような
サイクルが繰り返されるとき、ガスはダイス２内の粉体
Ａにまんべんなく接触し、不純物に化学反応を生起させ
て所定の反応生成ガスに変化させる。一例としてガスに
Ｈ₂ を用いたときには、 ＭｅＯ＋Ｈ₂ →Ｍｅ＋Ｈ₂ Ｏ Ｃ＋２Ｈ₂ →ＣＨ₄ なる反応によって酸素および炭素をそれぞれが水蒸気お
よびメタンガスに変換する。そして、それらのガスＨ₂
Ｏ、ＣＨ₄ はＨ₂ とともにスリーブ２２の孔２２ａを通
じて炉内空間Ｓ側に吸い出され、しかる後、真空ポンプ
ＲＰによって炉外に排出される。

【００１３】以上のような構成のものであると、ダイス
２を炉内にセットした後、そのダイス２内に封じ込めら
れた空気を確実に分解、除去することができる。そし
て、このように精練した粉体Ａを次の工程でホットプレ
スに供することにより、従来に比べて確実に純度の高い
最終品を得ることが可能になる。

【００１４】なお、本発明は上述した実施例のみに限定
されるものではない。例えば、導入するガスはＨ₂ 以外
にも粉体中の不純物と反応してガスに変え得る適宜のも
のを用いることができる。その不純物が必ずしも酸素や
炭素に限られないのは勿論である。また、本発明はガス
を利用した反応焼成処理にも好適に利用することが可能
である。

【００１５】

【発明の効果】本発明のホットプレス炉は、炉内にダイ
スを配置した状態で、そのダイス内にガス導入系路を通
じて炉外から直接ガスを導入できるようにしたため、粉
体中に混在する不純物との反応性に富む適宜のガスを導
入することで、不純物を適当なガスの形に変えて、ダイ
ス外に排出することができる。そのため、ダイス内に充
填した粉体を適切に精練して、従来に比べて最終品の純
度を確実に高めることができる効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す全体横断面図。

【図２】同実施例における温度処理パターン・圧力処理
パターンを示す図。

【図３】従来例を示す図１に対応した断面図。

【符号の説明】

Ａ…粉体 ２…ダイス ５…ガス導入系路

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】粉体を充填したダイスを炉内に配置し、ダ
   イスを介して粉体を高温・高圧下に焼結するようにした
   ホットプレス炉において、前記ダイス内に炉外から直接
   ガスを導入するためのガス導入系路を設けたことを特徴
   とするホットプレス炉。