(57)【要約】【課題】本発明では、焼結用トレイの割れ等の破損を防止し、焼結体の形状不良等の不具合を防止することを目的としている。【解決手段】焼結工程において、圧粉体３を載置する焼結用のトレイ２に関して、可撓性のセラミックス、特に、チタン酸アルミニウムにより構成されることを特徴とする。圧粉体３は、トレイ２に載置された状態で加熱炉内において加熱などの所定の工程を経た後、焼結体として炉内から取り出される。【選択図】図１
2019069877.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
可撓性を有するセラミックスにより形成されることを特徴とする焼結用トレイ。
【請求項２】
前記セラミックスがチタン酸アルミニウムである請求項１記載の焼結用トレイ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、焼結用トレイに関する。
【背景技術】
【０００２】
粉末冶金製品は、合金粉末を加圧工程により加圧成形して圧粉体にした後、焼結工程において、圧粉体をトレイに載置した状態で焼結することにより得ることができる。
【０００３】
上記の焼結工程に用いられる焼結用トレイは、圧粉体を載置する際や焼結時に割れが生じることで、製品の形状不良や傷、組織不良の原因となってしまう。そこで、このような焼結用トレイの割れを防ぐ発明が既になされている。
【０００４】
例えば特許文献１では、トレイに、その厚さ方向に貫通しない窪みを多数設けることにより、トレイの亀裂を防止する発明が開示されている。また焼結用トレイとして、その表面に炭素材料からなる基材の表面に酸化物の被膜を形成したものが開示されている（例えば特許文献２）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平９−８９４６９公報
【特許文献２】特開２００８−３８２２８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１の発明では、トレイを成形するために専用の金型を必要であったり、圧粉体の載置面に窪みを形成した場合、窪み部分において圧粉体がトレイに載置されず、その形状精度が悪化するという課題があった。また、特許文献２の発明では、物理的な衝撃によって表面の被膜が母材から剥離したり、焼結時の熱膨張率の差によっても被膜の剥離が生じるという課題があった。
【０００７】
このような事情から、本発明では、焼結用トレイの割れ等の破損を防止し、焼結体の形状不良等の不具合を防止することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の課題を解決するため、本発明は、焼結用トレイが可撓性を有するセラミックスにより形成されたことを特徴とする。
【０００９】
本発明の焼結用トレイは、可撓性を有することにより、焼結用トレイに圧粉体を載置する等、焼結用トレイの表面に物理的な力が加わった場合に、焼結用トレイが弾性変形してその力を吸収することができ、割れ等の破損をできる限り低減することができる。
【００１０】
上記の焼結用トレイとして、セラミックスにチタン酸アルミニウムを用いることができる。これにより、焼結用トレイに可撓性を持たせることができる。
【発明の効果】
【００１１】
以上のように、本発明では、物理的な衝撃に強く、割れ等の破損の生じにくい焼結用トレイを実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】トレイに圧粉体を載置した状態を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本実施形態では、以下の方法により焼結用トレイを成形する。本実施形態の焼結用トレイは、加圧成形された圧粉体を焼結する際に、その圧粉体を載置して焼結するためのトレイである。
【００１４】
まず、所定の割合の原料粉に成形用のバインダーとエタノールを添加してボールミルで混合し、スプレードライヤーにて５０〜８０μｍに造粒する。原料粉の割合は、以下の表１に示す通りであり、Ａｌ2Ｏ3の割合が最も大きく、５５〜６０［ｗｔ％］で全体の半分以上を占め、ＴｉＯ2が３５〜４０［ｗｔ％］、ＳｉＯ2が５［ｗｔ％］含まれる。また、上記の各原料は、一例として株式会社高純度化学研究所製のものを用いた。
【００１５】
【表１】
2019069877.tif 000003
【００１６】
上記の加工により得られた粉末を、一軸プレス成形した後、ＣＩＰ処理を施して圧粉体を得る。この圧粉体を６００度で熱処理してバインダーを除去した後、１６００〜１７００度で８〜１６時間、大気中で焼結した。これにより、チタン酸アルミニウム（Ａｌ2ＴｉＯ5）により構成されるセラミックス製トレイを得ることができる。この焼結用トレイは、チタン酸アルミニウムによって構成されることにより可撓性を有し、この可撓性によって後述する耐衝撃性を得ることができる。
【００１７】
以下に、上記の本実施形態の焼結用トレイについて、焼結工程における耐久性の評価試験の内容、および、その結果について示す。実施例のトレイとしては、上記の方法により製造されたセラミックス製のトレイを、約１１０×１１０×５［ｍｍ］の大きさの略直方体状に切断し、その表面を研磨加工したものが用いられる。
【００１８】
また、比較例として、アルミナトレイ（比較例１）、溶射トレイ（比較例２）がそれぞれ用いられる。比較例１は、約１１０×１１０×５［ｍｍ］の大きさのアルミナ製トレイである。比較例２は、カーボン板の表面にアルミナを溶射したもので、溶射膜の厚みが３００〜４００［μｍ］で、トレイ全体の大きさが、約１２０×１２０×５［ｍｍ］である。溶射膜は、圧粉体を載置する載置面に形成される。
【００１９】
耐久性評価の方法としては、図１に示すように、トレイ１をカーボン板２の上に載置する。そして、トレイ１上に、リング状に成形された金属粉末の圧粉体３を載置する。この状態で、トレイ１をトレイプッシャーにて加熱炉内に投入し、熱処理を行う。なお、実施例１および比較例１の場合には、図１のように圧粉体３を積載したトレイ１をカーボン板２の上に載置した状態で加熱炉内に投入される。また、比較例２では、カーボン板２が設けられず、圧粉体３を積載したトレイ１が加熱炉に投入される。
【００２０】
圧粉体の原料となる金属粉末は、鉄系の粉末が用いられる。また、この金属粉末の圧粉体は、外径が約１００ｍｍ、内径が約８０ｍｍで、その厚みが約６ｍｍ、密度は約６．８（ｇ／ｃｍ3）である。炉内に投入された圧粉体は、８００度の温度で２時間予熱された後、１２５０度の温度で２．５時間加熱され、その後、０．１〜３．０（℃／ｓｅｃ）の温度で冷却される。上記の加熱は、窒素に１０％の水素が混合された雰囲気下で行われる。
【００２１】
焼結工程を終えると、トレイが加熱炉内から取り出され、トレイから焼結体が取り除かれる。そして、試験者が目視により各トレイの表面状態を確認する。表面に割れや剥がれ等の破損が確認されない場合には、上記のサイクルを再び繰り返す。つまり、圧粉体のトレイへの載置から、焼結、そして、焼結体の取り出しまでの作業を行った後、トレイの表面状態を再び確認する。表面に割れや剥がれ等の破損が確認された場合には、その時点で該当トレイの耐久性試験を終了し、繰り返し行ったサイクルの回数を記録する。この作業を、表面の破損が確認されるか、上記サイクルを５０回繰り返すまで行う。
【００２２】
以上の耐久性試験を各トレイについて行った結果について、下記の表２に示す。
【００２３】
【表２】
2019069877.tif 000004
【００２４】
表２に示すように、比較例１では、１７回目の表面状態を確認時に、トレイに割れが確認された。これは、圧粉体をトレイに載置する際の衝撃やこの衝撃を受けた後の加熱処理が繰り返されることにより、トレイの表面に視認できる程度の割れが生じたものと考えられる。
【００２５】
また比較例２では、２８回目の表面上の確認で、被膜の剥がれが確認された。被膜部分は、基材部分との熱膨張係数に違いがあるため、繰り返しの熱処理や上記ハンドリング時の衝撃により、基材からの剥離につながったと考えられる。
【００２６】
対して、実施例では、上記サイクルを５０回繰り返した後でも、その表面に割れや剥がれ等の表面の破損が確認されなかった。
【００２７】
このように、セラミックス（チタン酸アルミニウム）により形成された本実施形態の焼結用トレイは、比較例１のトレイと比較すると、圧粉体を載置する等、物理的な衝撃を受けた際に、その可撓性によって衝撃を吸収することができるため、優れた耐衝撃性を発揮することができる。また、比較例２のように、表面に被膜を形成したトレイと比較すると、表面と内部が均質な構成であるため、物理的な衝撃や熱衝撃により表面部分が剥離することもない。
【００２８】
さらに、炭素系材料により成形されたトレイの場合、焼結時にその表面が金属粉末と反応することにより、トレイ表面の変形や製品の形状変化を生じてしまう。しかし、本実施形態の焼結用トレイは、その成分に炭素系材料が含まれていないため、このような圧粉体との反応によるトレイや製品の変形を防止することができる。
【００２９】
以上のように、本実施形態の焼結用トレイは、専用の金型を用いる等することなく、安価に成形することができ、かつ、割れ等の破損を生じない構成とすることができる。
【００３０】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更を加え得ることは勿論である。
【符号の説明】
【００３１】
１        焼結用トレイ
２        カーボン板
３        圧粉体
【図１】
2019069877.tif 000005