JPH10110202A - 長尺材の通電焼結方法 - Google Patents
長尺材の通電焼結方法Info
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- JPH10110202A JPH10110202A JP8281398A JP28139896A JPH10110202A JP H10110202 A JPH10110202 A JP H10110202A JP 8281398 A JP8281398 A JP 8281398A JP 28139896 A JP28139896 A JP 28139896A JP H10110202 A JPH10110202 A JP H10110202A
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- Powder Metallurgy (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 長尺材の通電焼結において、焼結体の長さ方
向において、焼結不良部、過焼結部の発生を防止できる
長尺材の通電焼結方法を提供する。 【解決手段】 粉末材料を成形ダイ中に装入し、パンチ
で圧縮して長尺の圧粉体とするとともに、該圧粉体にパ
ンチを通じて電圧を印加することにより通電焼結して焼
結体を得る方法において、パンチからの通電による発熱
で加熱される成形ダイの長さ方向において、温度上昇速
度および／または放熱速度を変化させることにより、成
形ダイの中央部の温度を両端部より上昇し易くし、成形
ダイの温度分布が均一になるようにする。例えば、成形
ダイの中央部の外径を両端部の外径より小径とする。
向において、焼結不良部、過焼結部の発生を防止できる
長尺材の通電焼結方法を提供する。 【解決手段】 粉末材料を成形ダイ中に装入し、パンチ
で圧縮して長尺の圧粉体とするとともに、該圧粉体にパ
ンチを通じて電圧を印加することにより通電焼結して焼
結体を得る方法において、パンチからの通電による発熱
で加熱される成形ダイの長さ方向において、温度上昇速
度および／または放熱速度を変化させることにより、成
形ダイの中央部の温度を両端部より上昇し易くし、成形
ダイの温度分布が均一になるようにする。例えば、成形
ダイの中央部の外径を両端部の外径より小径とする。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、長尺材の通電焼結方
法、詳しくは、加熱される成形ダイの温度分布が均一と
なるようにして、焼結不良や過焼結を防止することを可
能とした長尺材の通電焼結方法に関する。
法、詳しくは、加熱される成形ダイの温度分布が均一と
なるようにして、焼結不良や過焼結を防止することを可
能とした長尺材の通電焼結方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】通電焼結は、これまで焼結の難しかった
材料、例えばウイスカーなどを含むセラミックス複合材
料や繊維強化金属材料（ＦＲＭ）などの焼結、高温焼結
特性の損なわれ易いアモルファス材料や電子材料などの
低温焼結を可能にするものであり、また、連続的に材料
の性質が変わる傾斜機能材料を短時間且つ低コストで製
造し得るものとしても注目されている。
材料、例えばウイスカーなどを含むセラミックス複合材
料や繊維強化金属材料（ＦＲＭ）などの焼結、高温焼結
特性の損なわれ易いアモルファス材料や電子材料などの
低温焼結を可能にするものであり、また、連続的に材料
の性質が変わる傾斜機能材料を短時間且つ低コストで製
造し得るものとしても注目されている。
【０００３】通電焼結は、真空容器内に設けられた焼結
炉に、図２に示すように、成形ダイ１と成形ダイ１に挿
入されるパンチ２を配設し、成形ダイ１内に粉末材料Ｍ
を装入して、パンチ２に荷重Ｐとして、例えば、１００
〜７００ｋｇ／ｃｍ2 を付加し、粉末材料Ｍを上下から
圧縮するとともに、パンチ１を通して粉末材料Ｍに電圧
を印加することにより行われている。通電焼結におい
て、成形ダイは炭素材、超硬合金などからなり、パンチ
も、同じく炭素材、超硬合金などから構成され、成形ダ
イはパンチからの通電により発熱し、加熱される。
炉に、図２に示すように、成形ダイ１と成形ダイ１に挿
入されるパンチ２を配設し、成形ダイ１内に粉末材料Ｍ
を装入して、パンチ２に荷重Ｐとして、例えば、１００
〜７００ｋｇ／ｃｍ2 を付加し、粉末材料Ｍを上下から
圧縮するとともに、パンチ１を通して粉末材料Ｍに電圧
を印加することにより行われている。通電焼結におい
て、成形ダイは炭素材、超硬合金などからなり、パンチ
も、同じく炭素材、超硬合金などから構成され、成形ダ
イはパンチからの通電により発熱し、加熱される。
【０００４】通電焼結のうち、径が小さく高さが高い長
尺材の焼結では、原料の嵩が大きいため、高さの高い成
形ダイを使用しなければならないが、径が小さいため、
パンチの断面積が小さく、成形ダイを発熱により加熱さ
せるためには、パンチに大きな電流を流し、かなり加熱
しなければならない。このため、成形ダイのうち、パン
チに接する成形ダイの上下端部は温度上昇が大きく、逆
にパンチから離れた成形ダイの中央部は温度が低くなる
傾向がある。
尺材の焼結では、原料の嵩が大きいため、高さの高い成
形ダイを使用しなければならないが、径が小さいため、
パンチの断面積が小さく、成形ダイを発熱により加熱さ
せるためには、パンチに大きな電流を流し、かなり加熱
しなければならない。このため、成形ダイのうち、パン
チに接する成形ダイの上下端部は温度上昇が大きく、逆
にパンチから離れた成形ダイの中央部は温度が低くなる
傾向がある。
【０００５】この不均一な成形ダイの温度分布が成形ダ
イに装入される粉末材料に伝わり、通電焼結された材料
は、パンチに近い上下部の焼結状態は良好であるが、成
形ダイの中央部に相当する部分には焼結不良が生じ、あ
るいは成形ダイの中央部の焼結状態が良好な場合には、
パンチに近い上下部に過焼結が生じることが少なくな
い。
イに装入される粉末材料に伝わり、通電焼結された材料
は、パンチに近い上下部の焼結状態は良好であるが、成
形ダイの中央部に相当する部分には焼結不良が生じ、あ
るいは成形ダイの中央部の焼結状態が良好な場合には、
パンチに近い上下部に過焼結が生じることが少なくな
い。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、長尺材の通
電焼結における上記の問題点を解消するためになされた
ものであり、その目的は、長尺材の通電焼結過程におけ
る成形ダイの温度分布を均一にして、焼結不良、過焼結
を防止することを可能とした長尺材の通電焼結方法を提
供することにある。
電焼結における上記の問題点を解消するためになされた
ものであり、その目的は、長尺材の通電焼結過程におけ
る成形ダイの温度分布を均一にして、焼結不良、過焼結
を防止することを可能とした長尺材の通電焼結方法を提
供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めの本発明による通電焼結方法は、粉末状の材料を成形
ダイ中に装入し、パンチで圧縮して長尺の圧粉体とする
とともに、該圧粉体にパンチを通じて電圧を印加するこ
とにより通電焼結して焼結体を得る方法において、パン
チからの通電による発熱で加熱される成形ダイの長さ方
向において、温度上昇速度および／または放熱速度を変
化させることにより、成形ダイの中央部の温度を両端部
より上昇し易くし、成形ダイの温度分布が均一になるよ
うにしたことを構成上の特徴とする。また、成形ダイの
中央部の外径を両端部の外径より小径とすることを第２
の特徴とする。
めの本発明による通電焼結方法は、粉末状の材料を成形
ダイ中に装入し、パンチで圧縮して長尺の圧粉体とする
とともに、該圧粉体にパンチを通じて電圧を印加するこ
とにより通電焼結して焼結体を得る方法において、パン
チからの通電による発熱で加熱される成形ダイの長さ方
向において、温度上昇速度および／または放熱速度を変
化させることにより、成形ダイの中央部の温度を両端部
より上昇し易くし、成形ダイの温度分布が均一になるよ
うにしたことを構成上の特徴とする。また、成形ダイの
中央部の外径を両端部の外径より小径とすることを第２
の特徴とする。
【０００８】
【発明の実施の形態】本発明においては、パンチからの
通電による発熱で加熱される成形ダイの長さ方向におい
て、温度上昇速度および／または放熱速度を変化させる
ことにより、成形ダイの中央部の温度を両端部より上昇
し易くし、成形ダイの温度分布が均一となるようにす
る。好ましい態様としては、図１に示すように、成形ダ
イ１の中央部１Ｂの外径がパンチ１と接する両端部１
Ａ、１Ａの外径より小径となるよう切削などの手段によ
り成形する。この構成により、成形ダイ１の中央部１Ｂ
の温度が両端部１Ａに比べて上昇し易くなり、パンチ
２、２をかなり発熱させた場合にも成形ダイ１の温度分
布が均一となる。成形ダイの中央部の外径は、少なくと
も製造される焼結体の長さとするのが効果的である。
通電による発熱で加熱される成形ダイの長さ方向におい
て、温度上昇速度および／または放熱速度を変化させる
ことにより、成形ダイの中央部の温度を両端部より上昇
し易くし、成形ダイの温度分布が均一となるようにす
る。好ましい態様としては、図１に示すように、成形ダ
イ１の中央部１Ｂの外径がパンチ１と接する両端部１
Ａ、１Ａの外径より小径となるよう切削などの手段によ
り成形する。この構成により、成形ダイ１の中央部１Ｂ
の温度が両端部１Ａに比べて上昇し易くなり、パンチ
２、２をかなり発熱させた場合にも成形ダイ１の温度分
布が均一となる。成形ダイの中央部の外径は、少なくと
も製造される焼結体の長さとするのが効果的である。
【０００９】成形ダイの長さ方向において、中央部の温
度を両端部より上昇し易くするために、温度上昇速度お
よび／または放熱速度を変化させる手段としては、成形
ダイ１の中央部１Ｂを段階的に小径とする方法、成形ダ
イ１の中央部１Ｂを保温材で囲む方法、成形ダイ１の両
端部に溝条を形成して放熱を促進する方法なども挙げら
れる。これらの方法および上記の図１に示す成形ダイの
構成を組合わせることもできる。
度を両端部より上昇し易くするために、温度上昇速度お
よび／または放熱速度を変化させる手段としては、成形
ダイ１の中央部１Ｂを段階的に小径とする方法、成形ダ
イ１の中央部１Ｂを保温材で囲む方法、成形ダイ１の両
端部に溝条を形成して放熱を促進する方法なども挙げら
れる。これらの方法および上記の図１に示す成形ダイの
構成を組合わせることもできる。
【００１０】焼結作業は、例えば、図１に示す成形型を
使用する場合、真空容器内の焼結炉中に配置された成形
ダイ１の内部に下部パンチ２をセットし、所定量の粉末
材料Ｍを装入し、上部パンチ２をセットして、真空容器
を密封し真空ポンプで焼結炉内を真空状態とし、必要に
応じて真空容器内に不活性雰囲気ガスを充填する。
使用する場合、真空容器内の焼結炉中に配置された成形
ダイ１の内部に下部パンチ２をセットし、所定量の粉末
材料Ｍを装入し、上部パンチ２をセットして、真空容器
を密封し真空ポンプで焼結炉内を真空状態とし、必要に
応じて真空容器内に不活性雰囲気ガスを充填する。
【００１１】ついで、パンチ２、２を作動させ、成形ダ
イ１内の粉末材料Ｍを圧縮力Ｐ（例えば１００〜７００
ｋｇ／ｃｍ2)で押圧して圧縮するとともに、高密度に圧
縮された圧粉体にパンチを通して電圧を印加し、圧粉体
を例えば１０００〜２０００℃に加熱して焼結を行う。
焼結後、焼結体を成形ダイの上方へ抜き取る。
イ１内の粉末材料Ｍを圧縮力Ｐ（例えば１００〜７００
ｋｇ／ｃｍ2)で押圧して圧縮するとともに、高密度に圧
縮された圧粉体にパンチを通して電圧を印加し、圧粉体
を例えば１０００〜２０００℃に加熱して焼結を行う。
焼結後、焼結体を成形ダイの上方へ抜き取る。
【００１２】本発明においては、上記の構成により、成
形ダイのうち中央部は薄肉のため、成形ダイの両端部に
比べて温度が上がり易く、成形ダイの長さ方向の温度勾
配が少なくなる。また、パンチに近い焼結体の上下面部
での温度が、中央部より高くなり難いため、上下面部で
の過剰な温度上昇に起因する過焼結を防止することが可
能となる。
形ダイのうち中央部は薄肉のため、成形ダイの両端部に
比べて温度が上がり易く、成形ダイの長さ方向の温度勾
配が少なくなる。また、パンチに近い焼結体の上下面部
での温度が、中央部より高くなり難いため、上下面部で
の過剰な温度上昇に起因する過焼結を防止することが可
能となる。
【００１３】
【実施例】以下、本発明の実施例を比較例と対比して説
明する。 実施例１ 図１に示す成形型を使用し、両端の外径４５ｍｍ、中央
部の外径３５ｍｍ、内径（材料装入部の径）２０ｍｍ、
長さ２００ｍｍの炭素材からなる成形ダイと、超硬合金
（ＷＣ−Ｃｏ）からなるパンチを組合わせ、ジルコニア
（ＺｒＯ2 ）粉末にイットリア（Ｙ2 Ｏ3 ）粉末を３％
含有してなる原料粉末９５ｇを成形ダイの材料装入部に
充填し、５００ｋｇ／ｃｍ2 の加圧力で圧縮成形すると
ともに、２０００Ａの電流を通電して、１３００℃（成
形ダイの中央部の温度）の温度に昇温し１２０秒間保持
することにより、通電焼結し、径２０ｍｍ、高さ５０ｍ
ｍの複合焼結体を得た。
明する。 実施例１ 図１に示す成形型を使用し、両端の外径４５ｍｍ、中央
部の外径３５ｍｍ、内径（材料装入部の径）２０ｍｍ、
長さ２００ｍｍの炭素材からなる成形ダイと、超硬合金
（ＷＣ−Ｃｏ）からなるパンチを組合わせ、ジルコニア
（ＺｒＯ2 ）粉末にイットリア（Ｙ2 Ｏ3 ）粉末を３％
含有してなる原料粉末９５ｇを成形ダイの材料装入部に
充填し、５００ｋｇ／ｃｍ2 の加圧力で圧縮成形すると
ともに、２０００Ａの電流を通電して、１３００℃（成
形ダイの中央部の温度）の温度に昇温し１２０秒間保持
することにより、通電焼結し、径２０ｍｍ、高さ５０ｍ
ｍの複合焼結体を得た。
【００１４】焼結後の複合焼結体について、焼結状態を
調査したところ、上下部および中央部において、均一な
焼結反応が行われており、焼結不良部および過焼結部は
認められなかった。
調査したところ、上下部および中央部において、均一な
焼結反応が行われており、焼結不良部および過焼結部は
認められなかった。
【００１５】比較例１ 外形４５ｍｍ、内径２０ｍｍ、長さ２００ｍｍの炭素材
からなる成形ダイと、超硬合金（ＷＣ−Ｃｏ）からなる
パンチを組合わせ、実施例１と同様の原料粉末を成形ダ
イに装入し、実施例１と同じ条件で通電焼結を行い、径
２０ｍｍ、高さ５０ｍｍの複合焼結体を得た。得られた
複合焼結体について、焼結状態を調査したところ、焼結
体の上下部に過焼結部が生じていた。
からなる成形ダイと、超硬合金（ＷＣ−Ｃｏ）からなる
パンチを組合わせ、実施例１と同様の原料粉末を成形ダ
イに装入し、実施例１と同じ条件で通電焼結を行い、径
２０ｍｍ、高さ５０ｍｍの複合焼結体を得た。得られた
複合焼結体について、焼結状態を調査したところ、焼結
体の上下部に過焼結部が生じていた。
【００１６】
【発明の効果】以上のとおり、本発明によれば、長尺材
の通電焼結において、焼結不良、過焼結を生じることが
なく、均一な焼結が可能となる。本発明は、円柱形状、
角柱形状、その他の形状の材料装入孔を有する成形ダイ
に適用することができる。
の通電焼結において、焼結不良、過焼結を生じることが
なく、均一な焼結が可能となる。本発明は、円柱形状、
角柱形状、その他の形状の材料装入孔を有する成形ダイ
に適用することができる。
【図１】本発明における成形型の配列の一実施例を示す
断面図である。
断面図である。
【図２】従来の成形型の配列を示す断面図である。
１ 成形ダイ １A 両端部 １B 中央部 ２ パンチ Ｍ 粉末材料
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 谷 雅人 北海道赤平市字赤平594番地の１ 住友石 炭鉱業株式会社北海道技術研究所内 (72)発明者 松井 滋 東京都港区西新橋三丁目20番４号 住友石 炭鉱業株式会社内
Claims (2)
- 【請求項１】 粉末材料を成形ダイ中に装入し、パンチ
で圧縮して長尺の圧粉体とするとともに、該圧粉体にパ
ンチを通して電圧を印加することにより通電焼結して焼
結体を得る方法において、パンチからの通電による発熱
で加熱される成形ダイの長さ方向において、温度上昇速
度および／または放熱速度を変化させることにより、成
形ダイの中央部の温度を両端部より上昇し易くし、成形
ダイの温度分布が均一になるようにすることを特徴とす
る長尺材の通電焼結方法。 - 【請求項２】 成形ダイの中央部の外径を両端部の外径
より小径とすることを特徴とする請求項１記載の長尺材
の通電焼結方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8281398A JPH10110202A (ja) | 1996-10-02 | 1996-10-02 | 長尺材の通電焼結方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8281398A JPH10110202A (ja) | 1996-10-02 | 1996-10-02 | 長尺材の通電焼結方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10110202A true JPH10110202A (ja) | 1998-04-28 |
Family
ID=17638596
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8281398A Pending JPH10110202A (ja) | 1996-10-02 | 1996-10-02 | 長尺材の通電焼結方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH10110202A (ja) |
-
1996
- 1996-10-02 JP JP8281398A patent/JPH10110202A/ja active Pending
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