JPS6033881B2 - 焼結方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 従来粉末競結は、焼結粉末を所要のダィに挿入充填し、
これをパンチプレスして加熱焼結するが、粉末の表面に
は酸化物とか油汚れ等があり、それだけ焼結兼果が低下
し、通常極めて長時間の加熱処理をする必要があり、成
品強度等も低い欠点がある。

本発明はこの欠点を除去するために暁給中、粉末を活性
化処理しながら焼結するもので、その活性化に粉末間に
放電を起させて処理することが特徴である。

既でに本発明者が発明した放電競鯖法は公知である。

これは焼緒粉末を耐熱、且つ通電性の黒鉛等から成る焼
結成形型に充填し、該粉末に通轟々極を兼用する押圧体
（通常黒鉛製）によって約０．５〜１０ｋ９／鮒程度の
軽い圧縮圧力を加えた状態で大電流通電を行うことによ
り粉末相互間に放電を発生させ、これとともにジュール
熱を発生させて焼結する。粉末は始め放電によって活性
化し、活性化した状態で加熱され圧縮圧が作用すること
によって暁結されるが、粉末のこの放電処理中の加圧追
従、即ち粉末の活性化処理が最良に行なわれるべく粉末
相互の接近状態等を最適に制御することは容易ではなく
、しかもこの焼結時間は通常数乃至数１００秒程度の騒
く短時間に行われるので、前記粉末制御が極めて容易で
ない。本発明もこの粉末間放電の原理を利用するもので
あるが、暁結する前に粉末を予じめ接着剤樹脂等で結合
成形しておく、この場合従来の炉中加熱焼結のように数
トン／地もの高圧プレス成形して比抵抗（成形体の）が
大きくてｌｍＱ伽以下という高圧縮により粉末相互を接
触させたものでは粉末間放電は期待できず、粉末の接着
結合を結合体の比抵抗がｌｍＱ肌程度以上の値になるよ
う結合することが特徴である。以下図面の一実施例によ
り説明する。

第１図において、１は焼結しようとする粉末を接着剤の
樹脂等と混練結合して押出すスクリュー装置で、ホツパ
ー２，３から原料が配合供給される。ホッパー２には焼
結粉末が充填してあり、他のホッパー３には接着剤が充
填してある。接着剤としてはアラビアゴム、トリガント
ゴム、等天然ゴム、ＥＰラバー、ＳＢＲ、ＮＢＲ、ＣＲ
、１１Ｒ、Ｐ１、ＰＢ等各種合成ゴム、酢酸ビニール系
、ポリビニール系、塩化ビニール系、アスファルト系、
アクリル系、セルローズ系、ポリウレタン系、ポリエス
テル系、ポリスチレン系、ブチラール系、エチルセルロ
ーズ系、スチロール系、フェノール系、尿素系、メラミ
ン系等各種樹脂、またアルギン酸、デキストリン、グリ
セリン、ゼラチン、カゼイン、水ガラス、その他各種の
ものが利用され、通常は数種類が混合使用され、その他
補助剤、媒溶剤が必要である。各ホッパー２，３には供
給量の調整ねじが設けてあり、ホッパー２から供給の焼
結粉末の金属、合金、非金属等の粉末に対してホッパー
３から供給する接着剤は通常体積比で１０〜８０％程度
の範囲で供給配合する。かくして漉糠装置１に供給され
た混合物は溶剤も少々添加されてスクリュー回転により
混練され、また必要に応じて加熱しながら混糠し、良く
混練した状態で先端ノズルから押出される。

４は射出された素材を所要の形状に圧延する圧延装置、
成形中図示しないが加熱乾燥、送風乾燥等も適宜行なわ
れる。

５は切断装置で所要の寸法のブロック、板片等に切断成
形される。

勿論成形は前記ローラ圧延に限らず、ダイス押出、ダー
ィによるプレス成形等適宜の方法が採用できるが、要は
焼結粉末を樹脂結合したィンゴットを作るか所要の形状
を具えた焼結生部材をつくる。

そして樹脂の配合量及び圧縮力制御によって比抵抗がｌ
ｍＱｃの程度以上の抵抗を有するよう結合する。第２図
は競結工程を説明する一実施例で、７は焼結装置を構成
する耐真空容器、８が基台で、これら両者は真空パッキ
ンを介して気密に結合される。

９は回転自在のターンテーブルで、この上に前工程で接
着結合して得られた結合体６を戦層する。

１川まテーブル９回転モ−夕、１１は高周波電界を照射
するマグネトロン、１２は導波管、１３は損梓ファンで
ある。

１４は図示しない真空ポンプ装置に蓮適する排気口であ
る。

焼給に際しては容器７内を真空排気する。

真空度は焼結金属に種類に対応して制御する。通常は１
０‐１〜１０‐３Ｔｏｎの範囲で各種金属に応用される
。かくして真空制御が行なわれたらマグネトロン１１を
作動して高周波を照射する。高周波は導波管１２を通し
て照射されるが、蝿梓ファンによって、またターンテー
ブル９によって結合体６が回勤移動させられることによ
って未暁結体６全体にむらなく高周波照射が行なわれる
。この高周波照射によって結合体中には起電力が議起し
、渦電流が流れるが、結合体６の金属粉末粒子間には接
着剤の樹脂が介在し、全体として比抵抗がｌｍＱ肌程度
以上の高抵抗を有するように構成されており、渦電流は
粉末間放電を伴って粉末相互間に流れ、この放電発生、
渦電流の通電が全体均一に行なわれる。粉末表面には通
常酸化物と油膜等が付着しているが、前記粉末間に発生
するミクロ放電はこれらの不純物を分解し、分解物はガ
ス状になって外部に拝除され、かくして粉末粒子は清浄
化されるととも、更にイオン等が行なわれ、高活性化状
態に処理される。このような状態の粉末は同時に渦電流
によるジュール熱によって加熱され、相互に拡散結合す
るようになる。暁結中、結合体中に介在する接着剤樹脂
等は分解し飛散して無くなり、糠結体中には不純物のな
い良好な暁結が行なわれる。実用される高周波電界は周
波数が約１０ＫＨＺ〜歌ＭＨＺ程度まで利用されるが、
またこれより低い周波数でも、例えば誘導コイルの中に
焼結体を挿入して焼結する場合は狐ＨＺ〜１０ＫＨＺ程
度の周波数まで利用することができる。

なお焼結電力は変化磁界を作用することもでき、またこ
れら変化電界、磁界作用とともに通常々極を接触させて
直接通電を併用重畳させることもできる。

また競結装置も諸種な構成のものが利用できる。また嫁
結雰囲気としては真空焼結をすれば放電による粉末浄化
に伴って発生するガス、または結合剤の分解、ガス等脱
酸、脱ガス効果が高まり焼結の繊密化が進み、好結果が
期待できるが、これらに限らず、空気中で行なうことも
でき、不活性ガスの還元雰囲で行なえば雰囲気圧力制御
も任意にできる効果がある。暁結時間は弾常数１の砂・
程度、長くとも１分以内の極く短時間に焼結できるもの
である。例えば、スチローラ樹脂１０％、トリオール６
％、メチルエチルケロン３％、フタル酸グリセロ−ル１
．２％と、＃１５０のＡ〆粉末残部を混合して外形２仇
吻？、内径１仇岬◇、長さ１５側の円筒に結合成形し、
比抵抗は０．０１０ｃのにして、これを２．４６９ Ｍ
ＨＺ、１．弧Ｗの電界を加え２５０ｑ０気中で焼結した
とき１９砂で暁結できた。

また１〜２仏ぐＷＣを焼結したときは約３の砂で焼結で
きた。以上のようにして焼結を終了するが、本発明では
先づ焼結粉末を接着剤で固めてしまい、それは所要の形
状を具えてもよく、またィンゴツトであってもよく、要
は比抵抗がｌｍ○肌程度以上の高抵抗を有するように結
合して、これを焼結するから、従来のプレス装置とか、
従釆の放電焼結のように焼結中にむずかしい加圧制御を
する必要もなく容易に焼絹できる。

そして焼結は前記高抵抗を有して結合した粉末に対して
変化電界または変化磁界を作用して起電力を誘起するこ
とにより行なうから、誘起電力によって粉末間に放電が
発生し、渦電流が流れて、粉末の表面浄化、活性化が行
なわれ、同時にジュ−ル熱加熱により拡散結合が行なわ
れ、しかも前記議起電力は結合粉末全体に行なわれ、急
速に短時間に焼結が行なわれる。これは従来数トンノｃ
髭以上の高圧プレス成形した粉体を通電抵抗暁結、高周
波焼結するものでは、成形体は粉末同志が密着接合して
おり比抵抗がｍ○肌より充分低抵抗の状態にあり通雷々
流によって効率の悪いジュール熱加熱しか行なえず、粉
末間放電全く期待することのできないものであったが、
本発明は前記のように放電による充分な処理が行なえ、
これにより活性化焼結ができ、極〈短時間にイオン拡散
、熱拡散効果により結合強度の高い暁結が可能となるも
のである。なお焼緒品は焼結後鍛造成形とかサィジング
、コィニングを行って高密度化をはかったり、また切削
成形加工により所定形状成品を得るように諸種の加工を
施すことができる。

また焼結は基台の上に粉末結合体を載せて焼結と同時に
溶接を行なう等、この場合、例えば基台の耐摩耗部分に
耐摩材を暁結溶接するときに有効で、耐摩材粉末を接着
剤でテープまたはシート状に結合成形して基台に張りつ
けた状態で焼結するようにするとよい。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の一実施例の折置構成図で、第１図が粉末
結合を行なう装置、第２図が焼結装置である。 １・・・・・・濠練スクリュ、２，３・…・・競結粉末
及び結合剤供給ホッパ−、４・・・・・・圧延装置、５
・・・・・・カッター、６・・・・・・未焼結結合粉末
、９・・・…ターンテーフル、１１・・・・・・マグネ
トロン、１４・・・・・・真空排気口。 才風 矛２ｉ封

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 焼結しようとする粉末粒子を接着剤樹脂等により比
   抵抗が１ｍΩｃｍ以上の値になるよう結合せしめ、該結
   合体に変化磁界又は変化電界を作用して粉末間放電を起
   させらがら焼結すりことを特徴とする焼結方法。 ２ 焼結を制御された空気中、真空中又は還元性雰囲気
   中で行なう特許請求の範囲１に記載の焼結方法。 ３ 焼結に当り結合体を移動させながら全体を焼結する
   特許請求の範囲１又は２に記載の焼結方法。