JPS5834401B2 - 炭素の焼結方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は炭素原料粉末を焼結する方法の改良に係る。

炭素（黒鉛）の焼結は、骨材として天然黒鉛を素材とす
る天然黒鉛系、無煙炭、粘結炭等の石炭類を素材とする
無煙炭系、石炭系、石油コークス、石炭ピッチコークス
等のコークス類を素材とするオイルコークス系、ピッチ
コークス系、及びカーボンブラックを素材とするスート
系等種々のものが用いられ、必要に応じてコールタール
、コールタールピッチ、樹脂等の結合剤が混合される。

通常の焼結法では約１０００℃以下の長時間の１次焼結
を行なった後、更に昇温しで長時間の２次焼結を行なう
ため、長時間と複雑な工程及び処理がかＳる。

結合剤のピッチは揮発分が多いので焼結体中に多くの気
泡を含み、焼結密度は低いし、抵折力等の奥様的強度が
低い欠点があった。

本発明はこのような欠点に鑑みて提案されたもので、焼
結時に原料粉末を減圧雰囲気において通電することによ
り粉末間にグロー放電を起させて処理をし、処理された
後に加熱及び加圧して焼結することを特徴とする。

粉末間に通電して放電を行なう放電焼結法は従来知られ
ているが、これは大気圧で、場合によっては加圧雰囲気
で行なわれている。

この場合の放電はアークとか火花放電で、−個所に放電
が集中し易い、そのため焼結粉末全体を均一に短時間に
処理することがむずかしい。

この点本発明は減圧中での放電、即ちグロー放電を行な
わせるから放電路が拡がり粉末全体の放電処理が極めて
容易となる。

減圧制御を行ない、放電路を充分拡げたグロー放電を行
なわせ、粉末処理を行なうと粉末間の放電浄化、活性化
の処理が全体的均一にでき、能率的に行なえ、捷たこの
浄化処理によって発生する揮発分が真空排気処理によっ
て焼結粉末層から容易に外部に排除され、粉末同志が純
な状態に近接接触するようになり、したがって焼結はこ
の活性化した粉末同志が拡散結合して、高密度に強く結
合し、機械的強度を高めることかできる。

以下図面の一実施例により本発明を説明する。

第１図において、１は通気性を有する型で、これを減圧
排気容器２内に挿入して設ける。

３が真空ポンプ、４及び５は型１の上下から挿入した加
圧パンチで、このパンチ４，５に電極を兼用させること
により通電々源６を接続する。

７が型１内パンチ４，５間に充填された焼結原料の炭素
粉である。

型１としてはファイバーカーボンの結合体のような通気
性のある耐熱材料が用いられ、排気容器２内において真
空ポンプ３の排気により型１内部が容易に排気できる多
孔質体で構成されている。

減圧は生起させるグロー放電の分散性を考慮して通常１
〜５０’ｌ’ｏｒｒ程度に排気制御される。

ポンプ３による排気によって型１を通して内部充填の焼
結粉末７は所要の減圧中に制御され、こ＼に上下パンチ
４，５を通して電源６から通電され、放電され、放電は
粉末全体に分散し均一に拡がったグロー放電が発生する
。

グロー放電の放電々流は小さく、これは通電々源６によ
り制御され、安定したグロー放電を発生せしめる。

放電によって粉末７は表面が放電衝撃を受けて表面付着
のガス、不純物は分解され蒸化され容易に分解飛散し表
面浄化し、且つ活性化する。

これとともに結合剤を加えているときはその揮発分も容
易に分解飛散し、固定炭素分を残すように制御される。

揮発分の分解飛散は型１を通して行なわれるが、型１が
通気性のものであり、しかもポンプ３による排気減圧が
行なわれているから、前記分解飛散物は型の通気孔を通
って容易に排気され、したがって放電処理効果は容易な
急速に行なわれる。

このようにして粉末７は活性化し、不純物は分解し、揮
発して除去され、充分な処理が行なわれたところで、パ
ンチ４，５を駆動して加圧し、通電々源６による供給電
力をアップして加熱し、焼結するが、前記グロー放電に
よる処理により焼結性が向上し、電界拡散、熱拡散によ
る拡散結合効果を高くして良好な焼結を完了させること
ができる。

前記放電による処理時間は１〜５０Ｔｏｒｒの減圧制御
により分散性の良いグロー放電を行なって処理するから
通常ｌ〜６０秒程度の短時間に充填された粉末全体の均
一処理ができ、焼結性を高められるから、焼結効果は、
同一焼結において焼結時間が処理をしないものに比較し
て約１／３に短縮できることが確認された。

捷た焼結粉末は結合剤を特に必要としないで焼結でき、
このため高密度化を著しく高めることができた。

第２図は押出し加工する場合の実施例で、８が案内部分
を兼ねる押出しダイスで、部分的に多孔質部材８１．８
２で通気性に構成されていて、減圧容器２内に装置され
ている。

９はダイス８に嵌合するパンチで、このパンチ９のカロ
圧により、内部焼結粉末７の押出しが行なわれ、ダイス
８とパンチ９との間に電源６を接続して通電する。

このダイスの押出し成形によっても、焼結粉末７に対し
て減圧中でグロー放電の処理ができ焼結性を向上した状
態で押出し成形することができ、成品の焼結は高密度に
高強度に焼結することができる。

以上のように本発明は炭素原料粉末を通気性の型に入れ
、排気して減圧中で通電して分散性のよいグロー放電を
発生させて処理をするから、焼結粉末の浄化、活性化の
処理が安定して行なわれ、分解ガス等の発散効果が良く
、急速な良好の処理ができ、焼結性を著しく高めること
ができ、この処理粉末を焼結することにより焼結は短時
間で行なわれ、得られた焼結体は高密度で高強度となる
。

実施例を説明すると、生コークス１００メツシユ粉末を
通気性カーボン型に充填し、型を減圧容器内で３〜５Ｔ
ｏｒｒ程度に減圧した状態でパンチから通電をし、グロ
ー放電を発生させて型内焼結粉末の処理を行なった。

この放電処理は約２５秒間行ない１００に９／ｃ１１１
で加圧した。

この処理後、通電々力を約３．４ＷＨ／、９の加熱をし
、４５０に９／ｄの加圧をして焼結を行なったとき、焼
結体の密度は約２．３ｇ／ｃｒＡで、圧縮強度は約２．
１トン／−であった。

比較のために従来の方法で得られた焼結体の最大密度が
約２．１ｇ／ｃ１１ｔで、圧縮強度が約１トン／ｄ程度
であったのに比較すると焼結性が著しく向上し高密度焼
結体の得られることが判明した。

なお焼結は通電焼結を行なうものに限らず、炉中加熱焼
結が任意に利用されることは勿論である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の構成図、第２図は曲の実施
例の構成図である。 １は型、２は減圧容器、３は真空ポンプ、４゜５はパン
チ、６は電源、７は焼結粉末、８はダイス、９はパンチ
である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 通気の型またはダイス内に原料炭素粉末を充填し、
   前記型またはターイスの周囲雰囲気を減圧すると共に前
   記型またはダイス内の充填粉末に直接渣たは誘導電流を
   通電して、粉末間にグロー放電を起させて処理し、この
   グロー放電による処理が行なわれた後に、加圧と加熱を
   行なって焼結するようにしたことを特徴とする炭素の焼
   結方法。 ２ 雰囲気圧を１〜５０Ｔｏｒｒに減圧することを特徴
   とする特許請求の範囲第１項に記載の炭素の焼結方法。