(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧粉体の送り装置が貫通する一体の炉の前部を脱ろう帯，中央部を本焼結帯，後部を冷却帯とし、導入管から炉内に供給される雰囲気が炉の前部では脱ろう帯を経て炉の入口から、炉の後部では冷却帯を経て炉の出口から排出されるよう構成された連続式焼結炉において、炉内雰囲気が不燃性ガスであり、且つ、フレームカーテンが炉の入口側にのみ、圧粉体の高さよりも高い位置から形成されていることを特徴とする粉末冶金用焼結炉。
【請求項２】
不燃性ガスが窒素ガスである、請求項１に記載の粉末冶金用焼結炉。
【請求項３】
炉の入口で圧粉体の高さより高い位置にフレームカーテンを形成する可燃性ガスバーナー（６０）を具える、請求項１または請求項２に記載の粉末冶金用焼結炉。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は粉末冶金用の連続式焼結炉，特に保護雰囲気として不燃性のガスを用いた焼結炉における、圧粉体からの蒸発成分の処理に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
粉末冶金製品の焼結工程は圧粉体に含まれる粉末潤滑剤の除去を行なう予熱・脱ろう工程，保護雰囲気中での所定の高温による焼結工程およびこれに続く冷却工程に大別され、かつては脱ろう炉と焼結炉を別個の炉として両者を送り装置で連結した形式の焼結炉が使われたこともあるが、昨今は図２に例示するような、メッシュベルト式送り装置が貫通する一体の炉１０の前部を脱ろう帯１１，中央部を本焼結帯１２，後部を冷却帯１３（空冷部〜水冷部）とする連続式焼結炉が主流になっている。その概略を説明すると、エンドレスのメッシュベルト３０は図示を省いた架台に取り付けられたプーリー群２０によって、一定の速さで駆動される。図の２１〜２３はアイドルプーリー，２４はドライブプーリー，２５はベルト３０をドライブプーリー２４に密着させるテンショナーである。
【０００３】
圧粉体はアイドルプーリー２１と炉の入口との間で、ベルトに通常は裸のままで載せられ、ベルトの進行につれて脱ろう帯１１，本焼結帯１２，冷却帯１３の順に炉内を通過し、この間に粉末潤滑剤の脱ろう（脱蝋．ｄｅ−ｗａｘ）および焼結が行なわれる。ちなみに粉末潤滑剤は押型内で金属粉末を圧縮する際に押型壁と粉末粒子間，あるいは粉末粒子相互の間に生じる摩擦を軽減するために添加されるもので、ステアリン酸亜鉛に代表される金属石鹸，アクラワックス（商品名）その他の蝋状物質の粉末である。
【０００４】
炉の加熱は電熱によるのが一般的で、発熱体は脱ろう帯１１の後部および本焼結帯１２に所定の密度で配置され、脱ろう帯１１の温度は本焼結帯からの熱伝達により、炉口から内部にかけて徐々に高くなっている。なお４０は雰囲気ガスの導入管で多くの場合空冷部に設けられ、図示を省いた雰囲気ガス発生装置または貯蔵装置に接続している。雰囲気ガスには通常は電解水素ガス，分解アンモニアガス，炭化水素変成ガスなどの還元性雰囲気が用いられるが、これらは常にＨ2 を含有し、Ｈ2 と一酸化炭素（ＣＯ）が還元性成分である。
【０００５】
Ｈ2 とＣＯは両者ともに空気と混合して爆発性となるほか、ＣＯは極めて有毒である。従って炉内雰囲気の圧力を外気より３００〜２０００Ｐａ程度高くして空気の侵入を防ぐ一方、危険なガスがそのまま室内に放出されないように、炉の入口および出口で燃焼させてしまう必要がある。そこでその手段として、還元性雰囲気炉においては炉口にフレームカーテンを設けている。
【０００６】
即ち炉口の下方、メッシュベルト３０の下側に可燃性ガスのバーナー（５０）を設けて燃焼させ、メッシュベルトを通して立ち昇る炎（フレームカーテン）で炉口の全面を覆い、フレームカーテンを通って放出されるＨ2 やＣＯを燃焼させて無害化している。このフレームカーテンはまた、圧粉体から気化して雰囲気と共に入口側に排出される粉末潤滑剤も燃焼・分解させると共に、炉内への酸素の侵入も遮断している。なおフレームカーテンは炉の出口側にも当然に設けられるが、繁雑になるので図示は省略した。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
粉末冶金製品の多くは、前述のように還元性雰囲気の焼結炉で焼結されるが、一部には例えばＰｔ，Ｔｉなど水素を忌避して真空雰囲気炉で焼結されるものがある。但し真空焼結は設備費がかさむため、高価な金属，合金や不活性ガスとも反応する成分の場合に主として行なわれる。また、還元性雰囲気には向かないが真空焼結する必要もない金属、例えば黄銅，Ａｇ，Ａｌおよびアルミニウム合金などにはＡｒ，Ｈｅ，Ｎ2 （窒素ガス）などの不活性雰囲気が適している。特に近年需要が伸びているＡｌ系の焼結部品の製造には、安価で、取り扱いも容易な窒素ガスを雰囲気とする焼結炉が主として用いられている。
【０００８】
ところで、不活性ガスを雰囲気とする焼結炉では、還元性雰囲気の焼結炉とは異なり、炉の入口および出口のフレームカーテンは設けられない。その理由は、一つはこれらの不活性ガスは即ち不燃性であり、また毒性もないので、そのまま室内に放出しても特に危険はないためである。また一つは、フレームカーテンがあると、メッシュベルトの送り速度が通常２〜２０ｃｍ／分程度であるため炉の入口で圧粉体が，出口で焼結体が炎を潜り抜ける間に変色や肌荒れを生じたり、低融点成分を含む圧粉体ではその組成が影響されるなどの問題がある。従って、フレームカーテンは危険防止のため不可欠の場合を除き、本来は無いほうがよいことによる。
【０００９】
この様な、雰囲気ガスが不燃性で従ってフレームカーテンの無い焼結炉で特に問題となることに、圧粉体から蒸発する粉末潤滑剤の処理の問題がある。即ち、粉末潤滑剤は脱ろう帯での加熱昇温につれて圧粉体から蒸発し、導入管４０から吹き込まれて本焼結帯，脱ろう帯を経て炉の入口側に流れる雰囲気ガスによって炉外に排出されるが、その際、還元性雰囲気炉の場合はフレームカーテンを潜り抜ける間に粉末潤滑剤が燃焼・分解されてしまう。これに対して、不燃性雰囲気炉の場合は粉末潤滑剤の蒸気がそのまま（作業室に）排出されるためにさながら白煙濛々の有様となり、作業上はもとより環境衛生上も好ましい状況ではなく、改善の必要があった。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
不燃性雰囲気ガスの焼結炉において、炉の入口側にのみフレームカーテンを、但し、可燃性ガスのバーナーを圧粉体の高さよりも高く位置させて設ける。この構成によれば、圧粉体は炎に触れないので変色や肌荒れは生じない。一方、粉末潤滑剤の蒸気は温度が高いため炉の天井近くを流れて炉口に至り、炉口の上半を覆っているフレームカーテンで確実に燃やされる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
（実施例）  先ず、この発明に係る不燃性（不活性）雰囲気ガス焼結炉の要部を図１に例示する。焼結炉としての基本的構成（炉体および送り装置）は図２の還元性雰囲気炉と同様なので、機能が同じ部材には同じ符号を付け、その説明は重複を避けて省略する。図中７０は圧粉体で、本来はベルトの上に一定の間隔で並んでいるが、ここではバーナー６０との位置関係を示せば足りるので、図には適宜に表示してある。可燃性ガスのバーナー６０は、図示のように炉口の直前で圧粉体７０の高さよりも高い位置に設けられる。その位置は、圧粉体に悪影響を及ぼさない限り低いほうが、炉口を覆うフレームカーテンの範囲が広くなるので好ましい。なお、炉の後部は従来の不活性雰囲気炉と同一（炉の出口にフレームカーテンが無い）なので、図示を省いてある。
【００１２】
この焼結炉で不燃性雰囲気として窒素ガスを用い、アルミニウム合金の焼結を行なった。原料粉の成分組成（質量％）はＳｉ…１０．２％，Ｃｕ…４．０％，Ｍｇ…０．８％，およびＡｌ残部で、粉末潤滑剤はアクラワックス（商品名）を１．５％添加し、充分に混合してある。この粉末を成形圧力２５０ＭＰａで圧縮成形して、圧粉密度２．３ｇ／ｃｍ3 の圧粉体（試験片）を多数作製した。
【００１３】
次にこの圧粉体を、比較のために先ずバーナー６０に着火しない（即ち、炉の入口にフレームカーテンが無い）状態で炉に送り、メッシュベルトの送り速度は４５ｍｍ／分，焼結温度は５５０℃で１２０分間の条件で焼結作業を行なった。その結果は、炉の入口から白煙が吹き出し、炉口の上方に設置された排気ダクトでは回収し切れずに建屋内に充満した。また、ダクトに凝着した潤滑剤の残滓が剥れてベルト上に落ちて焼結前の圧粉体に付着したが、これは、焼結後の製品に欠損を生じる虞れがある、避けなければならない現象である。
【００１４】
これに対して同じ炉，同じ焼結条件で、但しバーナー６０に着火して圧粉体の上方にフレームカーテンを形成させた状態で焼結を行なったところ、白煙は全く認められず、ダクトへの残滓の凝着も生じなかった。これは、脱ろう帯で圧粉体から蒸発した粉末潤滑剤が、フレームカーテンを通過する際に完全に燃焼・分解されてしまうためである。なお、バーナーをメッシュベルトの下に設ける通常の還元性雰囲気炉と異なり、この発明においては圧粉体が炎に直接触れないので、圧粉体に変色や肌荒れなどを生じることはない。
【００１５】
【発明の効果】
以上に詳述した通り、この発明によれば不燃性（不活性）ガスを雰囲気とする連続式焼結炉で懸案になっていたガス化した粉末潤滑剤を容易に且つ完全に焼却除去することができ、しかもその際、製品に変色や肌荒れなどの不具合を生じることはない。従って、この発明は不燃性（不活性）雰囲気ガスでの焼結を必要とする高品質の焼結部品の、良好な作業環境での製造を可能にするものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明に係る不燃性雰囲気の焼結炉の、一実施例を説明する図面である。
【図２】還元性雰囲気の粉末冶金用焼結炉の、一般的な構成を説明する図面である。
【符号の説明】
１０…粉末冶金用焼結炉，１１…脱ろう帯，１２…本焼結帯，１３…冷却帯，
２０…プーリー，２１〜２３…アイドルプーリー，２４…ドライブプーリー，
２５…テンショナー，３０…メッシュベルト，４０…雰囲気ガス導入管，
５０…可燃ガスバーナー（還元性雰囲気炉），
６０…可燃ガスバーナー（不燃性雰囲気炉），７０…圧粉体
【図１】
0003715508.tif 000002
【図２】
0003715508.tif 000003