(57)【要約】【課題】収容される被加熱物に付与される熱量のばらつきを抑え得る加熱用治具、付与される熱量のばらつきを抑えつつ被加熱物を加熱する加熱方法、および、寸法精度の高い焼結体を製造可能な焼結体の製造方法を提供すること。【解決手段】被加熱物を収容可能な内部空間と、前記内部空間の側面と外部空間とを連通する開口と、を備える立体的な枠体と、前記開口と重なるように設けられている第１側面板と、を有することを特徴とする加熱用治具。また、当該加熱用治具は、さらに、前記内部空間に設けられている棚板を有し、前記枠体は、多面体の辺に沿って少なくとも設けられ、前記棚板を支持可能になっている構造体を備えることが好ましい。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被加熱物を収容可能な内部空間と、前記内部空間の側面と外部空間とを連通する開口と、を備える立体的な枠体と、
前記開口と重なるように設けられている第１側面板と、
を有することを特徴とする加熱用治具。
【請求項２】
さらに、前記内部空間に設けられている棚板を有し、
前記枠体は、多面体の辺に沿って少なくとも設けられ、前記棚板を支持可能になっている構造体を備える請求項１に記載の加熱用治具。
【請求項３】
さらに、前記枠体の下面に設けられている下板と、前記枠体の上面に設けられている上板と、を有する請求項１または２に記載の加熱用治具。
【請求項４】
前記枠体は、複数の前記開口を備えており、
当該加熱用治具は、さらに、前記第１側面板が設けられている前記開口とは別の前記開口と重なるように設けられ、前記第１側面板よりも熱伝導性が高い第２側面板を有する請求項１ないし３のいずれか１項に記載の加熱用治具。
【請求項５】
前記第２側面板は、金属系材料を含んでいる請求項４に記載の加熱用治具。
【請求項６】
前記第１側面板は、セラミックス系材料または金属系材料を含んでいる請求項１ないし５のいずれか１項に記載の加熱用治具。
【請求項７】
前記第１側面板は、前記枠体との間に隙間が生じるように設けられている請求項１ないし６のいずれか１項に記載の加熱用治具。
【請求項８】
請求項１ないし７のいずれか１項に記載の加熱用治具の前記内部空間に被加熱物を収容する工程と、
開閉可能な扉と内壁に設けられている加熱手段とを備える加熱炉に、前記被加熱物を収容した前記加熱用治具を投入するとともに、前記第１側面板が前記扉に臨むように配置する工程と、
前記扉を閉めて前記加熱炉により前記被加熱物を収容した加熱用治具を加熱する工程と、
を有することを特徴とする加熱方法。
【請求項９】
請求項８に記載の加熱方法により、前記被加熱物として金属粉末射出成形体を加熱し、焼成することを特徴とする焼結体の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、加熱用治具、加熱方法および焼結体の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
金属粉末を含む成形体を焼成して焼結体を製造する粉末冶金法は、目的とする形状に近い金属製品を製造可能であることから、多くの産業分野で普及している。
【０００３】
成形体の製造にはいくつかの方法が知られているが、その中の１つに、金属粉末と有機バインダーとを混合、混練し、この混練物を射出成形する金属粉末射出成形（ＭＩＭ：Metal Injection Molding）法がある。このＭＩＭ法により製造された成形体は、脱脂処理（脱バインダー処理）が施されて有機バインダーが除去された後、焼成に供される。焼成では、金属粒末の粒子同士が結合し、焼結に至ることで目的とする金属製品（焼結体）が得られる。
【０００４】
成形体の脱脂や焼成には、加熱炉が用いられる。成形体を加熱炉に投入するときには、成形体を加熱用治具に収容した状態で加熱炉に投入する。加熱炉によって加熱されると、まず、加熱用治具が昇温し、それに次いで成形体が昇温し、脱脂または焼成される。
【０００５】
特許文献１には、酸化物皮膜層を備えるＭｏ板にＦｅ系ＭＩＭ成形体を載せた後、同様にＭＩＭ成形体を載せた複数のＭｏ板を積み重ねた状態でメッシュベルト炉に挿入し、水素雰囲気中１３５０℃で２時間の焼結処理を施すことが開示されている。そして、ＭＩＭ成形体を載せる板として酸化物皮膜層を備えるＭｏ板を用いることにより、従来よりも加熱に使われるエネルギーを節約することができるという効果や、Ｍｏ板に付着物が付着し難いという効果が得られる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００４−２８１３９２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１に記載されているような従来の方法で作製されたＭＩＭ焼結体は、寸法精度が十分に高くないという問題を抱えている。すなわち、１回の焼成処理で多数の焼結体が作製されるものの、ＭＩＭ成形体ごとに付与される熱量がばらつくため、ＭＩＭ成形体が焼結するときの収縮率もばらつく。その結果、製造される焼結体の寸法精度が低下するという課題がある。
【０００８】
本発明の目的は、収容される被加熱物に付与される熱量のばらつきを抑え得る加熱用治具、付与される熱量のばらつきを抑えつつ被加熱物を加熱する加熱方法、および、寸法精度の高い焼結体を製造可能な焼結体の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
このような目的は、下記の本発明により達成される。
本発明の加熱用治具は、被加熱物を収容可能な内部空間と、前記内部空間の側面と外部空間とを連通する開口と、を備える立体的な枠体と、
前記開口と重なるように設けられている第１側面板と、
を有することを特徴とする。
【００１０】
これにより、収容される被加熱物に付与される熱量のばらつきを抑え得る加熱用治具が得られる。
【００１１】
本発明の加熱用治具では、さらに、前記内部空間に設けられている棚板を有し、
前記枠体は、多面体の辺に沿って少なくとも設けられ、前記棚板を支持可能になっている構造体を備えることが好ましい。
【００１２】
これにより、内部空間に多数の棚板を設けることによって、多数の被加熱物を効率よく収容することができ、内部空間の使用効率が高められる
【００１３】
本発明の加熱用治具では、さらに、前記枠体の下面に設けられている下板と、前記枠体の上面に設けられている上板と、を有することが好ましい。
これにより、加熱用治具の内部空間のさらなる均熱化が図られる。
【００１４】
本発明の加熱用治具では、前記枠体は、複数の前記開口を備えており、
当該加熱用治具は、さらに、前記第１側面板が設けられている前記開口とは別の前記開口と重なるように設けられ、前記第１側面板よりも熱伝導性が高い第２側面板を有することが好ましい。
【００１５】
これにより、加熱用治具の内部空間の均熱化と、内部空間の昇温の効率化による加熱処理の短時間化と、を両立させることができる。
【００１６】
本発明の加熱用治具では、前記第２側面板は、金属系材料を含んでいることが好ましい。
【００１７】
これにより、第２側面板は、熱伝導性が特に高く、かつ、薄くても十分な機械的強度を有するものとなる。
【００１８】
本発明の加熱用治具では、前記第１側面板は、セラミックス系材料または金属系材料を含んでいることが好ましい。
【００１９】
これにより、セラミックス材料を含む場合には、加熱用治具の内部空間の温度低下を抑制し、金属材料を含む場合には、輻射熱による昇温のみならず炉内雰囲気を通じた対流熱伝達によっても被加熱物の昇温に寄与することができる。
【００２０】
本発明の加熱用治具では、前記第１側面板は、前記枠体との間に隙間が生じるように設けられていることが好ましい。
【００２１】
これにより、隙間を介して、加熱用治具の内部空間と外部空間との間で多少の通気が確保される。このため、被加熱物が加熱されるのに伴ってガスが放出されたときでも、隙間を介してガスを外部空間に放出させることができる。
【００２２】
本発明の加熱方法は、本発明の加熱用治具の前記内部空間に被加熱物を収容する工程と、
開閉可能な扉と内壁に設けられている加熱手段とを備える加熱炉に、前記被加熱物を収容した前記加熱用治具を投入するとともに、前記第１側面板が前記扉に臨むように配置する工程と、
前記扉を閉めて前記加熱炉により前記被加熱物を収容した加熱用治具を加熱する工程と、
を有することを特徴とする。
これにより、付与される熱量のばらつきを抑えつつ被加熱物を加熱することができる。
【００２３】
本発明の焼結体の製造方法は、本発明の加熱方法により、前記被加熱物として金属粉末射出成形体を加熱し、焼成することを特徴とする。
これにより、寸法精度の高い焼結体を製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の加熱方法の実施形態に用いられる加熱装置を説明するための図である。
【図２】本発明の加熱用治具の実施形態を組み立てる過程を説明するための斜視図である。
【図３】本発明の加熱用治具の実施形態を組み立てる過程を説明するための斜視図である。
【図４】本発明の加熱用治具の実施形態を組み立てる過程を説明するための斜視図である。
【図５】図４に示す加熱用治具の変形例１を示す斜視図である。
【図６】図４に示す加熱用治具の変形例２を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、本発明の加熱用治具、加熱方法および焼結体の製造方法の好適な実施形態について、添付図面を参照しつつ説明する。
【００２６】
図１は、本発明の加熱方法の実施形態に用いられる加熱装置を説明するための図である。また、図２ないし図４は、それぞれ本発明の加熱用治具の実施形態を組み立てる過程を説明するための斜視図である。
【００２７】
＜加熱装置＞
図１に示す加熱炉１は、筒状をなす炉本体２１と、炉本体２１の炉内空間２２を開閉する扉２３と、被加熱物を搬送する搬送手段３と、を有する。以下、加熱炉１の各部について詳述する。
【００２８】
図１に示す炉本体２１は、水平方向に長軸を有する筒状をなしている。そして、長軸の一端（図示せず）は閉じられている一方、長軸の他端は扉２３によって開閉可能になっている。これにより、扉２３の開閉によって、炉本体２１の炉内空間２２に被加熱物を導入したり、取り出したりすることができる。また、併せて、炉本体２１の炉内空間２２を大気開放したり、炉内空間２２を封じ切って任意のガスを充填したりすることができる。
【００２９】
炉本体２１および扉２３は、例えば耐熱鋼のような鋼材で構成される。また、炉本体２１の内壁には、図示しないヒーターが内蔵されている。図１では、一例としては、炉本体２１の内壁のうち、側面および上面にヒーターが内蔵されている。また、図１では、説明の便宜のため、ヒーターが内蔵されている壁体にドットを付している。なお、ヒーターの設置箇所は、図示の箇所に限定されず、例えば下面にも設けられていてもよい。
【００３０】
搬送手段３は、被加熱物を炉本体２１の炉内空間２２に搬送し、また、炉内空間２２から外部に搬送する手段である。このような搬送手段３としては、例えばベルトコンベアー等が挙げられる。なお、搬送手段３は必要に応じて設けられ、作業者の手による搬送で代替されてもよい。
【００３１】
＜加熱用治具＞
本実施形態では、加熱炉１で加熱する被加熱物として金属粉末射出成形体１００を例に挙げている（図３、４参照）。金属粉末射出成形体１００は、例えば脱脂処理や焼成処理に供されるべく、加熱炉１に導入される。その結果、金属粉末射出成形体１００に含まれるバインダー成分が除去される脱脂や、金属粉末射出成形体１００に含まれる金属粉末の粒子同士が焼結し焼結体が得られる焼成が施されることとなる。
【００３２】
なお、被加熱物はこれに限定されず、いかなるものであってもよい。
また、金属粉末射出成形体１００は、図４に示すように、加熱用治具１０に収容されている。以下、加熱用治具１０について説明する。
【００３３】
図４に示す加熱用治具１０は、図２に示すような立体的な枠体１１と、枠体１１の内部空間に設けられている棚板１２と、を備えている。
【００３４】
このうち、枠体１１は、六面体の辺に沿って少なくとも設けられている構造体を備えている。そして、六面体の面のうち、側面に相当する箇所には、枠体１１の内部空間と外部空間とを連通する４つの開口１１０が設けられている。
【００３５】
すなわち、加熱用治具１０は、金属粉末射出成形体１００（被加熱物）を収容可能な内部空間と、内部空間の側面と外部空間とを連通する開口１１０と、を備える立体的な枠体１１を有している。
【００３６】
また、加熱用治具１０は、上述した開口１１０と重なるように設けられている第１側面板１３を有している。
【００３７】
このような加熱用治具１０に金属粉末射出成形体１００を収容して加熱炉１に導入するときには、図１に示すように、第１側面板１３が扉２３に臨むように加熱用治具１０を配置して導入する。このようにすれば、加熱用治具１０を炉内空間２２に置いたとき、開口１１０を介した対流が抑えられる。このため、加熱用治具１０の内部空間に多数収容されている金属粉末射出成形体１００における加熱温度（被加熱物に付与される熱量）のばらつきが抑制される。このため、金属粉末射出成形体１００が脱脂されるとき、あるいは、焼成されるとき、収縮率のばらつきも抑えられるため、最終的に製造される焼結体の寸法精度がばらつき難い。このため、加熱用治具１０によれば、寸法精度の高い焼結体を製造することができる。
【００３８】
なお、このような効果が得られる理由の１つとしては、加熱炉１の扉２３側には、通常、ヒーターが設けられないことが挙げられる。すなわち、多数の金属粉末射出成形体１００のうち、扉２３側に臨むもの（扉２３の近くに置かれたもの）は、炉本体２１の内壁に臨むもの（炉本体２１の内壁の近くに置かれたもの）に比べて加熱が遅れがちになる。これに加え、相対的に低温になり易い扉２３が近くに存在することによって、扉２３の近くに置かれた金属粉末射出成形体１００は炉内空間２２における対流の影響を受け易く、放熱され易い。その結果、扉２３の近くに置かれた金属粉末射出成形体１００については、昇温が不足し、脱脂や焼成が不十分になったり、収縮率のばらつきの原因になったりするおそれがある。
【００３９】
これに対し、加熱炉１の扉２３側に第１側面板１３が位置するように加熱用治具１０を配置することによって、ヒーターから加熱用治具１０に供給された熱が扉２３側へ放熱され難くなる。このため、加熱用治具１０の内部空間の均熱が図られ、前述した加熱の遅れが解消される。その結果、収容される金属粉末射出成形体１００における加熱温度のばらつきも抑制され、収縮率のばらつきも抑えられるため、最終的に寸法精度の高い焼結体が得られる。
【００４０】
また、本実施形態では、枠体１１が４つの開口１１０を備えている。４つの開口１１０のうち、１つの開口１１０にはそれと重なるように第１側面板１３が設けられている一方、残る３つの開口１１０には側面板が設けられていない。これにより、この３つの開口１１０は、ヒーターからの輻射熱に直接曝されることとなる。その結果、短時間で昇温させることができ、脱脂処理や焼成処理のスループットをより高めることができる。
【００４１】
なお、枠体１１が備える開口１１０の数は、特に限定されず、１つであってもよく、複数であってもよい。
【００４２】
枠体１１の構成材料は、特に限定されないが、例えばカーボングラファイトのような炭素系材料、窒化ホウ素、シリカ、アルミナ、ジルコニアのようなセラミックス系材料、タングステンまたはその合金、モリブデンまたはその合金、タンタルまたはその合金、鉄またはその合金のような金属系材料等が挙げられる。このうち、炭素系材料が好ましく用いられる。炭素系材料は比較的軽量であるため、加熱用治具１０の軽量化を図ることができ、また、重量の増加を抑えつつ、１つの加熱用治具１０に収容可能な金属粉末射出成形体１００の数量をより多くすることができる。また、炭素系材料は比較的熱伝導性が高いため、加熱用治具１０の均熱化が図られ易いという観点からも有用である。
【００４３】
また、図２に示す枠体１１には４つの開口１１０が設けられている一方、図２に示す枠体１１には、下面に下板１１２が設けられ、上面に上板１１３が設けられている。
【００４４】
このような加熱用治具１０では、内部空間のさらなる均熱化が図られることになる。このため、加熱用治具１０の内部空間に金属粉末射出成形体１００を収容して加熱炉１に導入するときには、加熱用治具１０の内部空間に多数収容されている金属粉末射出成形体１００における加熱温度のばらつきがより少なく抑えられる。その結果、収縮率のばらつきもさらに抑えられ、最終的に寸法精度が特に高い焼結体が得られる。
【００４５】
なお、下板１１２および上板１１３は、それぞれ枠体１１と一体化していてもよいし、枠体１１とは別の部材として設けられていてもよい。
【００４６】
ここで、第１側面板１３、下板１１２および上板１１３の構成材料としては、それぞれ特に限定されないが、例えばカーボングラファイトのような炭素系材料、窒化ホウ素、シリカ、アルミナ、ジルコニアのようなセラミックス系材料、タングステンまたはその合金、モリブデンまたはその合金、タンタルまたはその合金、ニオブまたはその合金、クロムまたはその合金、鉄またはその合金のような金属系材料等が挙げられる。
【００４７】
このうち、第１側面板１３の構成材料は、特にセラミックス系材料または金属系材料を含んでいるのが好ましい。これらは一般に、耐熱性が高く、加熱されたときに異物の放出が少ない。このため、第１側面板１３の構成材料として有用である。
【００４８】
また、特にセラミックス系材料は、熱伝導性が比較的低いため、加熱用治具１０の内部空間の温度を放熱させ難い。このため、第１側面板１３がヒーターを内蔵していない扉２３に臨むように配置されていても、加熱用治具１０の内部空間の温度低下を抑制し、金属粉末射出成形体１００の加熱温度のばらつきを特に少なく抑えることができる。
【００４９】
一方、特に金属系材料は、熱伝導性が比較的高いため、輻射熱による昇温のみならず、炉内雰囲気を通じた対流熱伝達によっても金属粉末射出成形体１００の昇温に寄与することができる。このため、特に炉内雰囲気の温度が高い場合には、対流熱伝達によって金属粉末射出成形体１００の加熱温度のばらつきを特に少なく抑えることができる。
【００５０】
なお、第１側面板１３、下板１１２および上板１１３の構成材料は、互いに同じであっても互いに異なっていてもよい。
【００５１】
また、第１側面板１３の枚数は、特に限定されず、２枚以上であってもよい。その場合、複数枚の第１側面板１３の構成材料は互いに同じであっても互いに異なっていてもよい。
【００５２】
さらに、加熱用治具１０が２枚の第１側面板１３を備えている場合には、互いに対向する開口１１０と重なるように２枚の第１側面板１３が配置されるのが好ましい。これにより、炉本体２１の長軸の両端に臨むように第１側面板１３を配置することができるので、加熱用治具１０の放熱がより抑えられることとなる。その結果、加熱用治具１０の内部空間のさらなる均熱化が図られることとなる。
【００５３】
第１側面板１３の厚さは、構成材料に応じて異なるが、一例として０．１ｍｍ以上１０ｍｍ以下程度であるのが好ましく、０．５ｍｍ以上５ｍｍ以下程度であるのがより好ましい。これにより、第１側面板１３の熱容量や熱抵抗が大きくなり過ぎるのを防止しつつ、十分な機械的強度を確保することができる。
【００５４】
以上のように、本実施形態に係る加熱用治具１０は、枠体１１の内部空間のうち、少なくとも側面に第１側面板１３が重ねられていることによって、上記のような効果を享受することができる。
【００５５】
なお、第１側面板１３は、枠体１１に対して固定されていてもよいし、取り外し可能になっていてもよい。後者の場合、第１側面板１３を取り外すことによって、金属粉末射出成形体１００を枠体１１の内部空間に出し入れすることができる。
【００５６】
第１側面板１３の固定方法は、特に限定されないが、ネジ止め、ワイヤー止め、クランプ止め等が挙げられる。
【００５７】
また、第１側面板１３は、枠体１１に対して隙間なく重ねられていてもよいが、枠体１１との間に隙間が生じるように設けられていてもよい。後者の場合、この隙間を介して、加熱用治具１０の内部空間と外部空間との間で多少の通気が確保される。このため、例えば金属粉末射出成形体１００が加熱されるのに伴ってガスが放出されたときでも、隙間を介してガスを外部空間に放出することができる。これにより、ガスが金属粉末射出成形体１００に付着して不良を発生させてしまうのを抑制することができる。また、内部空間のガス交換が頻繁に行われることで、金属粉末射出成形体１００に含まれたバインダーの熱分解物が効率よく放出、つまり脱脂されることとなる。このため、脱脂の促進という観点からも有用である。
【００５８】
なお、隙間の形態は、特に限定されない。例えば、第１側面板１３を枠体１１から浮かせることによって設けられた隙間であってもよく、第１側面板１３の形状によって開口１１０の一部を露出させて設けられた隙間であってもよい。前者の場合、隙間の最大幅は２０ｍｍ以下であるのが好ましく、１０ｍｍ以下であるのがより好ましく、０．１ｍｍ以上５ｍｍ以下であるのがさらに好ましい。これにより、内部空間の均熱化と必要なガス交換との両立を図ることができる。
【００５９】
また、前述した立体的な枠体１１とは、金属粉末射出成形体１００を収容可能な内部空間を有する形状を指すものであり、その形状は特に限定されない。しかしながら、内部空間の効率や治具として安定性等を考慮した場合、枠体１１は、多面体の辺に沿って少なくとも設けられている構造体を備えているのが好ましい。
【００６０】
また、加熱用治具１０は、その内部空間に設けられている棚板１２を有している。すなわち、図２に示す枠体１１は、多面体の辺（図２では六面体の辺）に沿って少なくとも設けられ、棚板１２を支持可能になっている構造体を備えている。
【００６１】
この棚板１２には、図３に示すように、被加熱物である金属粉末射出成形体１００を載せることができる。このため、内部空間に多数の棚板１２を設けることによって、多数の金属粉末射出成形体１００（被加熱物）を効率よく収容することができ、内部空間の使用効率が高められることとなる。
【００６２】
また、複数の棚板１２は、この構造体の支持部によって上下方向の位置が互いに規制されるため、金属粉末射出成形体１００の高さに応じて互いに離間するように保持され得る。それとともに、棚板１２はスライド可能になっており、必要に応じて枠体１１から棚板１２を取り出すことができるようになっている。これにより、金属粉末射出成形体１００を並べ替えたり、交換したりする作業を容易に行うことができる。
【００６３】
なお、多面体としては、例えば六面体、八面体、十二面体等が挙げられる。また、多面体の辺や面は、途中で曲がったり折れたりしていてもよい。
【００６４】
また、棚板１２の構成材料としては、それぞれ特に限定されないが、例えばカーボングラファイトのような炭素系材料、窒化ホウ素、シリカ、アルミナ、ジルコニアのようなセラミックス系材料、タングステンまたはその合金、モリブデンまたはその合金、タンタルまたはその合金、ニオブまたはその合金、クロムまたはその合金、鉄またはその合金のような金属系材料等が挙げられる。
【００６５】
＜変形例１＞
次に、加熱用治具１０の変形例１について詳述する。
図５は、図４に示す加熱用治具１０の変形例１を示す斜視図である。なお、以下の説明では、説明の便宜上、上記実施形態と同様の構成には同一符号を付してある。
【００６６】
以下、変形例１について説明するが、以下の説明では、図４に示す加熱用治具１０との相違点を中心に説明し、同様の事項についてはその説明を省略する。
【００６７】
本変形例１では、４つの開口１１０のうち、図４では開放されている３つの開口１１０に対してそれと重なるように第２側面板１４が設けられている。この第２側面板１４は、第１側面板１３よりも熱伝導性が高いものである。
【００６８】
すなわち、本変形例１に係る加熱用治具１０は、さらに、第１側面板１３が設けられている開口１１０とは別の開口１１０と重なるように設けられ、第１側面板１３よりも熱伝導性が高い第２側面板１４を有する。
【００６９】
このような変形例１によれば、内部空間の空間としての独立性がより高まるため、対流に伴う放熱が抑えられ、内部空間のさらなる均熱化が図られる。
【００７０】
それに加え、相対的に熱伝導性が高い第２側面板１４によって、輻射熱や対流による熱を加熱用治具１０の内部空間へ効率よく導き入れることができる。このため、第２側面板１４を設けたことによって、金属粉末射出成形体１００の昇温が妨げられてしまうのを避けることができる。よって、第１側面板１３と第２側面板１４とを併用することにより、内部空間の均熱化による焼結体の寸法精度の向上と、内部空間の昇温の効率化による加熱処理の短時間化と、を両立させることができる。
【００７１】
なお、第２側面板１４の熱伝導性は、第１側面板１３の熱伝導性よりも高ければよいが、両者の差は熱伝導率の差で定量化することができる。具体的には、第２側面板１４の構成材料の熱伝導率は、第１側面板１３の構成材料の熱伝導率よりも高ければよく、その差は５Ｗ／ｍ・Ｋ以上であるのが好ましく、１０Ｗ／ｍ・Ｋ以上であるのがより好ましい。これにより、第２側面板１４において入熱量を高めつつ、第１側面板１３による放熱量を十分に抑えることができる。その結果、内部空間の均熱化と内部空間の昇温の効率化とをより確実に両立させることができる。
【００７２】
本変形例１では、熱伝導性に差をもたせるべく、構成材料が適宜選択される。
一例として、第１側面板１３の構成材料が非金属材料（例えばセラミックス系材料、炭素系材料等）であり、第２側面板１４の構成材料が金属系材料であるという組み合わせが好ましく用いられる。すなわち、第２側面板１４は、金属系材料を含んでいるのが好ましい。金属系材料は、熱伝導性が特に高く、かつ、薄くても十分な機械的強度を有するため、第２側面板１４の構成材料として有用である。つまり、第２側面板１４の薄型化が図られるため、第２側面板１４の熱伝導性の向上と、加熱用治具１０の小型化と、を両立させることができる。
なお、以上の変形例１によっても、上記実施形態と同様の効果が得られる。
【００７３】
＜変形例２＞
次に、加熱用治具１０の変形例２について詳述する。
図６は、図４に示す加熱用治具１０の変形例２を示す斜視図である。なお、以下の説明では、説明の便宜上、上記変形例１と同様の構成には同一符号を付してある。
【００７４】
以下、変形例２について説明するが、以下の説明では、図５に示す加熱用治具１０の変形例１との相違点を中心に説明し、同様の事項についてはその説明を省略する。
【００７５】
本変形例２では、下板１１２の下面に重ねられるように第２下板１１４が設けられ、上板１１３の上面に重ねられるように第２上板１１５が設けられている。すなわち、本変形例２に係る加熱用治具１０は、下板１１２および上板１１３に加えて第２下板１１４と第２上板１１５とが追加されることになるため、加熱用治具１０の下面および上面がそれぞれ２層構造の板状部材で覆われることになる。
【００７６】
このとき、第２下板１１４の構成材料および第２上板１１５の構成材料としては、前述した第１側面板１３の構成材料として挙げた各種材料が用いられるが、特に金属系材料が好ましく用いられる。これにより、加熱用治具１０の下面および上面において輻射熱の入射量をより多くすることができる。その結果、内部空間の均熱化と内部空間の昇温の効率化とをより確実に両立させることができる。また、併せて、加熱用治具１０の小型化を図ることもできる。
なお、以上の変形例２によっても、上記変形例１と同様の効果が得られる。
【００７７】
＜焼結体の製造方法＞
次に、本発明の加熱方法の実施形態および本発明の焼結体の製造方法の実施形態について説明する。なお、以下の説明では、一例として、前述した加熱炉１を用いた方法について説明する。
【００７８】
本実施形態に係る加熱方法は、［１］開閉可能な扉２３と炉本体２１の内壁に設けられているヒーター（加熱手段）とを備える加熱炉１に、金属粉末射出成形体１００（被加熱物）を収容した加熱用治具１０を投入するとともに、第１側面板１３が扉２３に臨むように配置する工程と、扉２３を閉めて加熱炉１により金属粉末射出成形体１００（被加熱物）を収容した加熱用治具１０を加熱する工程と、を有する。
【００７９】
すなわち、本実施形態に係る焼結体の製造方法は、上記加熱方法により、被加熱物として金属粉末射出成形体１００を加熱し、焼成する方法である。
【００８０】
以下、各工程について順次説明する。
［１］まず、加熱炉１の炉本体２１の炉内空間２２に加熱用治具１０を投入する。なお、加熱用治具１０の内部には、あらかじめ金属粉末射出成形体１００を収容しておく。これにより、加熱用治具１０を搬送することによって、多数の金属粉末射出成形体１００を同時に加熱炉１に投入することができる。
【００８１】
また、投入作業には搬送手段３（図１参照）が用いられることにより、効率よく作業を行うことができる。
【００８２】
［２］次に、扉２３を閉めて加熱炉１により金属粉末射出成形体１００を収容した加熱用治具１０を加熱する。これにより、ヒーターによる輻射熱で加熱用治具１０が加熱され、それとともに金属粉末射出成形体１００の温度が上昇する。また、炉内雰囲気が昇温し、炉内の対流によっても加熱用治具１０や金属粉末射出成形体１００の温度が上昇する。
その結果、金属粉末射出成形体１００に加熱処理が施される。
【００８３】
前述したように、上記加熱方法では、金属粉末射出成形体１００に付与される熱量のばらつきを抑えつつ加熱することができる。このため、加熱処理の程度のばらつきが抑えられ、処理結果の均一化を図ることができる。
【００８４】
また、このような加熱処理は、任意の目的で行われ、例えば脱脂処理や焼成処理を目的として行われる。
【００８５】
このうち、脱脂処理を目的として加熱処理が施された場合、被加熱物として金属粉末射出成形体１００を加熱し、含まれるバインダーの熱分解を生じさせる。これにより、分解物が気化して除去され、脱脂が行われる。このとき、加熱用治具１０は、内部空間の均熱化が図られているため、得られる脱脂体の脱脂率のばらつきが抑制される。その結果、脱脂処理や焼成処理における収縮率のばらつきも抑えられ、最終的に寸法精度の高い焼結体が得られる。
【００８６】
また、焼成処理を目的として加熱処理が施された場合、被加熱物として金属粉末射出成形体１００（またはその脱脂体）を加熱し、焼成する。これにより、金属粉末が焼結し、焼結体が得られる。このとき、加熱用治具１０は、内部空間の均熱が図られているため、収容される金属粉末射出成形体１００における熱量のばらつきが抑制される。その結果、焼成処理における収縮率のばらつきも抑えられ、最終的に寸法精度の高い焼結体が得られる。
【００８７】
以上、本発明の加熱用治具、加熱方法および焼結体の製造方法について、図示の実施形態に基づいて説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。
【００８８】
例えば、加熱用治具では、各部の構成は、同様の機能を有する任意の構成のものに置換することができ、また、他の任意の構成を付加することもできる。
【００８９】
また、加熱方法では、被加熱物は特に限定されず、いかなるものであってもよい。また、加熱の目的も特に限定されず、いかなる目的であってもよい。
【００９０】
また、加熱方法および焼結体の製造方法は、前記実施形態に任意の工程が付加されたものであってもよい。
【実施例】
【００９１】
次に、本発明の具体的実施例について説明する。
１．焼結体の製造
（実施例１）
【００９２】
＜１＞まず、図１に示す加熱炉を用意した。
一方、図４に示す加熱用治具の内部空間に金属粉末射出成形体の脱脂体を配置した。なお、この脱脂体は、金属粉末としてＳＵＳ３１６Ｌステンレス鋼粉と有機バインダーとを含むＭＩＭ成形体をあらかじめ脱脂処理したものである。
【００９３】
また、加熱用治具の枠体は六面体の辺に沿ってカーボングラファイト製の構造体が配されたものであり、棚板はアルミナセラミックス製であり、下面はカーボングラファイトの下板で塞がれている。
【００９４】
また、枠体の内部空間の上面と側面には開口が設けられており、上面の開口にはアルミナセラミックス製の上板が重ねられている。一方、側面の開口にはモリブデン製の第１側面板（厚さ１ｍｍ）が重ねられている。なお、第１側面板と枠体との隙間は２ｍｍとした。
【００９５】
＜２＞次に、加熱用治具を加熱炉の内部空間に投入した。このとき、図４に示す第１側面板が加熱炉の扉に臨むように、加熱用治具の向きを設定した。
【００９６】
そして、扉を閉め、加熱炉により加熱用治具を加熱した。これにより、金属粉末射出成形体を焼成した。
【００９７】
以上のようにして焼結体を得た。なお、焼結体の形状は円柱形であり、直径が２ｃｍ、高さが５ｍｍであった。
【００９８】
（実施例２）
図５に示す加熱用治具を用いるようにした以外は、実施例１と同様にして焼結体を得た。なお、第１側面板および第２側面板の構成は表１に示す通りである。
【００９９】
（実施例３）
４枚の第１側面板を用いるようにした以外は、実施例１と同様にして焼結体を得た。なお、第１側面板の構成は表１に示す通りである。
【０１００】
（実施例４）
図６に示す加熱用治具を用いるようにした以外は、実施例１と同様にして焼結体を得た。なお、第１側面板、第２側面板、第２下板および第２上板の構成は、表１に示す通りである。
【０１０１】
（実施例５）
第１側面板の構成材料を変更するようにした以外は、実施例４と同様にして焼結体を得た。
【０１０２】
（比較例）
図４に示す加熱用治具の第１側面板を取り外した治具を用いるようにした以外は、実施例１と同様にして焼結体を得た。
【０１０３】
２．温度分布の評価
加熱温度における最高温度を記録できるモニターを用いて、加熱用治具の内部空間における温度分布を評価した。なお、測定箇所を１０か所とした。
【０１０４】
次いで、温度分布の最高温度、最低温度、平均温度および温度幅を算出した。
算出結果を表１に示す。
【０１０５】
３．焼結体の評価
各実施例および比較例で得られたそれぞれ５０個の焼結体について、寸法を計測した。なお、計測箇所は、焼結体の直径の最大長さの箇所とした。また、５０個の選定にあたっては、加熱用治具の内部空間から偏りなく選定するようにした。
【０１０６】
そして、計測した寸法を以下の評価基準に照らして評価した。なお、評価基準中の一般公差とは、焼結体の直径±０．５％の長さである。
【０１０７】
＜寸法ばらつきの評価基準＞
Ａ：すべての焼結体が一般公差内である
Ｂ：３個以下の焼結体が一般公差から外れている
Ｃ：４〜１０個の焼結体が一般公差から外れている
Ｄ：１１個以上の焼結体が一般公差から外れている
評価結果を表１に示す。
【０１０８】
【表１】
2018112369.tif 000003
【０１０９】
表１から明らかなように、各実施例の加熱用治具では、比較例の加熱用治具に比べて温度分布の幅が小さく抑えられていた。また、各実施例で得られた焼結体では、比較例で得られた焼結体に比べて寸法のばらつきが小さく抑えられていた。
【０１１０】
以上のことから、本発明に係る加熱用治具によれば、収容される被加熱物に付与される熱量のばらつきを抑え得ることが認められた。
【符号の説明】
【０１１１】
１…加熱炉、３…搬送手段、１０…加熱用治具、１１…枠体、１２…棚板、１３…第１側面板、１４…第２側面板、２１…炉本体、２２…炉内空間、２３…扉、１００…金属粉末射出成形体、１１０…開口、１１２…下板、１１３…上板、１１４…第２下板、１１５…第２上板
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
2018112369.tif 000008
【図６】
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