【手続補正書】
【提出日】平成15年11月14日(2003.11.14)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の名称】通電加熱式加圧焼結装置及びその使用方法
【特許請求の範囲】
【請求項１】内部に粉末の成形空間を有する筒状のモールドの成形空間に上側のダイスと下側のダイスを嵌合し、上側のダイスと下側のダイスに、複数対の電極を接触配置させると共に、通電される電極の対を選択可能な電源装置を設けたことを特徴とする通電加熱式加圧焼結装置。
【請求項２】上側のダイスと下側のダイスに設けられる複数の電極が、それぞれ、一本の円柱状をした電極と、一本又は複数本のリング状をした電極とを、間に絶縁材を介在させて組合せて、ダイスに対する接触面が同心円状に仕切られるよう構成された請求項１記載の通電加熱式加圧焼結装置。
【請求項３】内部に粉末の成形空間を有する筒状のモールドの成形空間に上側のダイスと下側のダイスを嵌合し、モールドに、電極を接触配置させ、モールドを通電加熱することを特徴とする通電加熱式加圧焼結装置。
【請求項４】内部に粉末の成形空間を有する筒状のモールドの成形空間に上側のダイスと下側のダイスを嵌合し、上側のダイスと下側のダイスに、電極を接触配置させ、モールドに電極を接触配置させると共に、通電される電極の対を選択可能な電源装置を設けたことを特徴とする通電加熱式加圧焼結装置。
【請求項５】電源装置が、各対の電極に対して接続された同一の電源と、各対の電極と電源との接続状態を切換えるための電流切換部とで構成される請求項１乃至４いずれか記載の通電加熱式加圧焼結装置。
【請求項６】電源装置が、各対の電極に対してそれぞれ個別に接続された電源と、各電源に切換信号を送る切換制御部とで構成される請求項１乃至４いずれか記載の通電加熱式加圧焼結装置。
【請求項７】前記請求項１乃至６記載の通電加熱式加圧焼結装置において、切換制御部がスイッチ回路などの電流切換部へ切換信号を送り、通電させる電極、又は、電極の対を任意に切換え加熱する通電加熱式加圧焼結装置の使用方法。
【請求項８】前記請求項１乃至６記載の通電加熱式加圧焼結装置において、切換制御部による、通電させる電極、又は、電極の対の切換えは、一定時間ごと、又は、特定の切換パターンを作ってパターンに従って行い加熱する通電加熱式加圧焼結装置の使用方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、通電加熱式加圧焼結装置及びその使用方法に関するものであり、より詳しくは、緻密化の度合いが均一な加圧焼結体を成形し得るようにした通電加熱式加圧焼結装置及びその使用方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
金属の粉末やセラミックの粉末などを加圧焼結する装置として、通電加熱式加圧焼結装置がある。
【０００３】
該通電加熱式加圧焼結装置は、図４に示すように、内部に粉末１の成形空間を有する筒状のモールド２を設け、該モールド２の成形空間に上側のダイス３と下側のダイス４を嵌合し、上側のダイス３に上側の電極５を接触配置させると共に、下側のダイス４に下側の電極６を接触配置させ、上側の電極５と下側の電極６との間に電源７を接続し、更に、上側の電極５に油圧シリンダなどの圧下装置８を設置すると共に、下側の電極６にベース９を設置して、少くともモールド２の部分を真空チャンバ１０内に収容するようにしたものである。
【０００４】
尚、モールド２やダイス３，４は、素材としては、高温時の強度が高く、且つ、粉末１などが付着しにくい黒鉛などを用いるのが良い。
【０００５】
又、下側の電極６には、ベース９の代りに油圧シリンダや圧下スクリューなどの圧下装置を設置する場合もある。従って、圧下装置は、任意の構成とすることができる。
【０００６】
斯かる構成では、先ず、モールド２の成形空間に金属やセラミックなどの粉末１を入れる。そして、真空チャンバ１０内を真空状態、又は、不活性ガス雰囲気、或いは、水素ガスなどの還元ガス雰囲気とする。
【０００７】
更に、電源７を用いて、上側の電極５と下側の電極６の間に電流を印加することにより、上側のダイス３と下側のダイス４を通してモールド２内の粉末１に電流を流させ、該電流によって上側のダイス３や下側のダイス４やモールド２内の粉末１にジュール発熱を起こさせ、粉末１を高温に加熱して軟化させる。
【０００８】
この状態で、油圧シリンダなどの圧下装置８を伸長動させることにより、ベース９との間で上側のダイス３と下側のダイス４を近接動させ、上側のダイス３と下側のダイス４によって粉末１を加圧する。
【０００９】
すると、粉末１は、高温状態で加圧されるため、焼結されて加圧焼結体となる。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の通電加熱式加圧焼結装置には、以下のような問題があった。
【００１１】
即ち、上側の電極５と下側の電極６は、図４に示すように、それぞれ上側のダイス３と下側のダイス４の全面に対して面接触されるようになっているが、このようにすると、モールド２内の粉末１における通電経路が成行きまかせとなるため、モールド２内の粉末１を均一に加熱させることが困難となり、結果として、緻密化の度合いが部分的に異なる不均一な加圧焼結体ができてしまうことになる。
【００１２】
本発明は、上述の実情に鑑み、緻密化の度合いが均一な加圧焼結体を成形し得るようにした通電加熱式加圧焼結装置及びその使用方法を提供することを目的とするものである。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明は、内部に粉末の成形空間を有する筒状のモールドの成形空間に上側のダイスと下側のダイスを嵌合し、上側のダイスと下側のダイスに、複数対の電極を接触配置させると共に、通電される電極の対を選択可能な電源装置を設けたことを特徴とする通電加熱式加圧焼結装置にかかるものである。
【００１４】
この場合において、上側のダイスと下側のダイスに設けられる複数の電極が、それぞれ、一本の円柱状をした電極と、一本又は複数本のリング状をした電極とを、間に絶縁材を介在させて組合せて、ダイスに対する接触面が同心円状に仕切られるよう構成されても良い。
【００１５】
又、本発明は、内部に粉末の成形空間を有する筒状のモールドの成形空間に上側のダイスと下側のダイスを嵌合し、モールドに、電極を接触配置させ、モールドを通電加熱することを特徴とする通電加熱式加圧焼結装置にかかるものである。
【００１６】
更に、本発明は、内部に粉末の成形空間を有する筒状のモールドの成形空間に上側のダイスと下側のダイスを嵌合し、上側のダイスと下側のダイスに、電極を接触配置させ、モールドに電極を接触配置させると共に、通電される電極の対を選択可能な電源装置を設けたことを特徴とする通電加熱式加圧焼結装置にかかるものである。
【００１７】
上記電源装置が、各対の電極に対して接続された同一の電源と、各対の電極と電源との接続状態を切換えるための電流切換部とで構成されても良い。
【００１８】
或いは、上記電源装置が、各対の電極に対してそれぞれ個別に接続された電源と、各電源に切換信号を送る切換制御部とで構成されても良い。
【００１９】
又、前記請求項１乃至６記載の通電加熱式加圧焼結装置において、切換制御部がスイッチ回路などの電流切換部へ切換信号を送り、通電させる電極、又は、電極の対を任意に切換え加熱する通電加熱式加圧焼結装置の使用方法にかかるものである。
【００２０】
更に、前記請求項１乃至６記載の通電加熱式加圧焼結装置において、切換制御部による、通電させる電極、又は、電極の対の切換えは、一定時間ごと、又は、特定の切換パターンを作ってパターンに従って行い加熱する通電加熱式加圧焼結装置の使用方法にかかるものである。
【００２１】
上記手段によれば、以下のような作用が得られる。
【００２２】
電流切換部により、通電させる電極の対を任意に切換えさせるようにすると、モールド内の粉末における通電経路や加熱経路が、通電されている電極の対の間の部分に決まるので、通電させる電極の対をうまく切換えさせることにより、モールド内の粉末における通電経路や加熱経路を適宜選択及び変更して、モールド内の粉末を均一に加熱させることが可能となり、結果として、緻密化の度合いが均一な加圧焼結体を成形することができるようになる。
【００２３】
又、対を成す上側の電極と下側の電極との間に、それぞれ個別に電源を接続し、各電源を、切換制御部からの切換信号によって適宜入り切りさせて、通電させる電極の対を切換えさせるようにしても同様となる。
【００２４】
更に、上側の電極と下側の電極は、どのように複数化しても良いが、上側の電極と下側の電極を、一本の円柱状をした電極と一本又は複数本のリング状をした電極とを間に絶縁材を介在させて組合せ、ダイスに対する接触面を同心円状に仕切らせるようにした場合には、従来、中心部と周縁部とで緻密化の度合いが異なる傾向にあった加圧焼結体を、最も効果的に均一化することができるようになる。
【００２５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を、図示例と共に説明する。
【００２６】
図１は、本発明の第一の実施の形態である。
【００２７】
通電加熱式加圧焼結装置の基本構造については、図４と同様であるため、同一の部分については同一の符号を付すことにより説明を省略する。
【００２８】
本発明では、上側のダイス３の上側に、複数の上側の電極１１，１２を接触配置させると共に、下側のダイス４の下側に、複数の下側の電極１３，１４を接触配置させる。
【００２９】
上側の電極１１，１２と下側の電極１３，１４は、どのように複数化しても良いが、一本の円柱状をした電極１１，１３と一本又は複数本のリング状をした電極１２，１４とを間に絶縁材１５を介在させて組合せ、ダイス３，４に対する接触面を同心円状に仕切らせるようにするのが好ましい。
【００３０】
いずれにしても、上側の電極１１，１２と下側の電極１３，１４とは、対を形成させて、上下で対応させておくようにする。
【００３１】
そして、対を成す上側の各電極１１，１２と下側の各電極１３，１４に対して、同一の電源１６を接続すると共に、電源１６の部分か、又は、回路の途中に、切換制御部１７からの切換信号１８によって、通電させる電極１１，１３、又は、電極１２，１４の対を任意に切換えるためのスイッチ回路などの電流切換部１９を設けて、電源装置２５を構成するようにする。
【００３２】
尚、電源１６には、直流電源を使用する。
【００３３】
次に、作動について説明する。
【００３４】
粉末１を加圧焼結して製造する過程については図４の場合と同様なので説明を省略する。
【００３５】
本実施の形態では、切換制御部１７がスイッチ回路などの電流切換部１９へ切換信号１８を送り、通電させる電極１１，１３、又は、電極１２，１４の対を任意に切換えさせるようにする。
【００３６】
尚、切換制御部１７による、通電させる電極１１，１３、又は、電極１２，１４の対の切換えは、一定時間ごととしても、特定の切換パターンを作ってパターンに従って行わせるようにしても良い。
【００３７】
このように、通電させる電極１１，１３、又は、電極１２，１４の対を換えると、モールド２内の粉末１における通電経路が、通電されている電極１１，１３、又は、電極１２，１４の対の間の部分に決まるので、通電させる電極１１，１３、又は、電極１２，１４の対をうまく切換えさせることにより、モールド２内の粉末１における通電経路を適宜選択及び変更して、モールド２内の粉末１を均一に加熱させることが可能となり、結果として、緻密化の度合いが均一な加圧焼結体を成形することができるようになる。
【００３８】
又、上側の電極１１，１２と下側の電極１３，１４は、どのように複数化しても良いが、上側の電極１１，１２と下側の電極１３，１４を、一本の円柱状をした電極１１，１３と一本又は複数本のリング状をした電極１２，１４とを間に絶縁材１５を介在させて組合せ、ダイス３，４に対する接触面を同心円状に仕切らせるようにした場合には、従来、中心部と周縁部とで緻密化の度合いが異なる傾向にあった加圧焼結体を、最も効果的に均一化することができるようになる。
【００３９】
図２は、本発明の第二の実施の形態であり、対を成す上側の電極１１，１２と下側の電極１３，１４との間に、それぞれ個別に電源２０，２１を接続し、各電源２０，２１に切換信号２３，２４を送る切換制御部２２を設けて電源装置２６を構成するようにしたものである。
【００４０】
本実施の形態では、対を成す上側の電極１１，１２と下側の電極１３，１４との間に、それぞれ個別に電源２０，２１を接続し、各電源２０，２１を、切換制御部２２からの切換信号２３，２４によって適宜入り切りさせて、通電させる電極１１，１３、又は、電極１２，１４の対を切換えさせるようにしている。
【００４１】
このように、通電させる電極１１，１３、又は、電極１２，１４の対を換えると、モールド２内の粉末１における通電経路が、通電されている電極１１，１３、又は、電極１２，１４の対の間の部分に決まるので、通電させる電極１１，１３、又は、電極１２，１４の対をうまく切換えさせることにより、モールド２内の粉末１における通電経路を適宜選択及び変更して、モールド２内の粉末１を均一に加熱させることが可能となり、結果として、緻密化の度合いが均一な加圧焼結体を成形することができるようになる。
【００４２】
又、上側の電極１１，１２と下側の電極１３，１４は、どのように複数化しても良いが、上側の電極１１，１２と下側の電極１３，１４を、一本の円柱状をした電極１１，１３と一本又は複数本のリング状をした電極１２，１４とを間に絶縁材１５を介在させて組合せ、ダイス３，４に対する接触面を同心円状に仕切らせるようにした場合には、従来、中心部と周縁部とで緻密化の度合いが異なる傾向にあった加圧焼結体を、最も効果的に均一化することができるようになる。
【００４３】
上記以外については、前記実施の形態と同様の構成を備えており、同様の作用・効果を得ることができる。
【００４４】
図３は、本発明の第三の実施の形態であり、図４の場合において、更に、モールド２の上側と下側に、リング状の電極２７，２８を接触配置させたものである。尚、図では、図２と同様の電源装置２６を設けるようにしているが、図１と同様の電源装置２５を設けるようにしても良い。
【００４５】
本実施の形態では、リング状の電極２７，２８を介してモールド２に通電させて、モールド２を加熱させると、確実に粉末１を周縁部から加熱することができるようになる。
【００４６】
そして、電極５，６の対と下側の電極２７，２８の対に対し、各電源２０，２１を、切換制御部２２からの切換信号２３，２４によって適宜入り切りさせて、通電させる電極５，６、又は、電極２７，２８の対を切換えさせることにより、モールド２内の粉末１における通電経路や加熱経路を適宜選択及び変更して、モールド２内の粉末１を均一に加熱させることが可能となり、結果として、緻密化の度合いが均一な加圧焼結体を成形することができるようになる。
【００４７】
上記以外については、前記実施の形態と同様の構成を備えており、同様の作用・効果を得ることができる。
【００４８】
尚、本発明は、上述の実施の形態にのみ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内において種々変更を加え得ることは勿論である。
【００４９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の通電加熱式加圧焼結装置及びその使用方法によれば、緻密化の度合いが均一な加圧焼結体を成形することができるという優れた効果を奏し得る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第一の実施の形態の概略側方断面図である。
【図２】本発明の第二の実施の形態の概略側方断面図である。
【図３】本発明の第三の実施の形態の概略側方断面図である。
【図４】従来例の概略側方断面図である。
【符号の説明】
１ 粉末
２ モールド
３，４ ダイス
１１〜１４，２７，２８ 電極
１５ 絶縁材
１６ 電源
１７，１９ 電流切換部
２０，２１ 電源
２２ 切換制御部
１８，２３，２４ 切換信号
２５，２６ 電源装置