(57)【要約】      （修正有）【課題】チタンやセラミック粉末を通電加熱加圧焼結により強度が高く均一な組織を持つ缶形状製品を製造する。【解決手段】缶形状製品の成形に使用されるダイス１、上パンチ電極１１、下パンチ電極１２、ディスタンスピース６、上電極圧板９、下電極圧板１５によって構成される缶形状製品焼結型において、ダイス上部に上パンチガイド孔２、下部に上パンチガイド孔よりも若干径が大きい下パンチガイド孔を設け、ダイキャビティに充填された粉末材料をディスタンスピース上端面及び下パンチ電極台部１４端面と接する上・下電極圧板９，１５を介して、直接通電加熱加圧焼結し、底部と側壁部の焼結密度および強度が高く均一な組織を持つ缶形状製品の成形を可能とする。【選択図】    図１
2005290455.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
缶形状製品の成形に使用されるダイス、上パンチ電極、下パンチ電極、ディスタンスピース、上電極圧板、下電極圧板によって構成される缶形状製品焼結型において、ダイス上端面からダイス下端面方向にダイスの長さより若干短い上パンチガイド孔を形成し、その下端に、拡径状のショルダー部を有し、且前記上パンチガイド孔よりも若干径が大きい下パンチガイド孔を延設したダイスの上パンチガイド孔に缶形状製品側壁部を形成する上パンチガイド孔の長さより長い上パンチ電極を挿入し、他方下パンチガイド孔に下パンチ電極を挿入し、さらにダイス上端面に上パンチ電極台部を挿入するディスタンスピースを設置し、ダイキャビティに充填された粉末材料を前記ディスタンスピース上端面及び下パンチ電極台部端面と接する上・下電極圧板を介して、直接通電加熱加圧焼結し、底部と側壁部の焼結密度および強度が高く均一な組織を持つ缶形状製品の成形を可能とすることを特徴とする缶形状製品焼結型。
【請求項２】
缶形状製品の成形に使用されるダイス、上パンチ電極、下パンチ電極、ディスタンスピース、上電極圧板、下電極圧板によって構成される缶形状製品焼結型の、ダイス上端面からダイス下端面方向にダイスの長さより若干短い上パンチガイド孔を形成し、その下端に、拡径状のショルダー部を有し、且前記上パンチガイド孔よりも若干径が大きい下パンチガイド孔を延設したダイスの上パンチガイド孔に缶形状製品側壁部を形成する上パンチガイド孔の長さより長い上パンチ電極を挿入し、他方下パンチガイド孔に下パンチ電極を挿入し、さらにダイス上端面に上パンチ電極台部を挿入するディスタンスピースを設置し、ダイキャビティに充填された粉末材料を前記ディスタンスピース上端面及び下パンチ電極台部端面と接する上・下電極圧板を介して、直接通電加熱加圧焼結し、底部と側壁部の焼結密度および強度が高く均一な缶形状製品の成形を可能とする缶形状製品焼結型を使用し、前記缶形状製品焼結型のダイキャビティに、チタンを始めとする金属粉末やセラミック粉末を充填し、直接通電加熱加圧焼結することによって、焼結密度や硬さが高く均一な組織を持つ缶形状製品を成形可能とすることを特徴とする直接通電加熱加圧焼結法。
【請求項３】
缶形状製品の成形に使用されるダイス、上パンチ電極、下パンチ電極、ディスタンスピース、上電極圧板、下電極圧板によって構成される缶形状製品焼結型の、ダイス上端面からダイス下端面方向にダイスの長さより若干短い上パンチガイド孔を形成し、その下端に、拡径状のショルダー部を有し、且前記上パンチガイド孔よりも若干径が大きい下パンチガイド孔を延設したダイスの上パンチガイド孔に缶形状製品側壁部を形成する上パンチガイド孔の長さより長い上パンチ電極を挿入し、他方下パンチガイド孔に下パンチ電極を挿入し、さらにダイス上端面に上パンチ電極台部を挿入するディスタンスピースを設置し、ダイキャビティに充填された粉末材料を前記ディスタンスピース上端面及び下パンチ電極台部端面と接する上・下電極圧板を介して、直接通電加熱加圧焼結し、底部と側壁部の焼結密度および強度が高く均一な組織を持つ缶形状製品の成形を可能とする缶形状製品焼結型を使用する直接通電加熱加圧焼結法において、歯科補綴物(クラウン)成形用に形状を改良したダイス、上パンチ電極、下パンチ電極から構成される缶形状製品焼結型を用い、焼結密度及び強度が高く均一な組織を持つチタン製歯科補綴物(クラウン)を成形することを特徴とする直接通電加熱加圧焼結法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、金属やセラミック粉末を原材料とする粉末冶金の直接通電加熱加圧焼結用缶状製品焼結型及び同焼結法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来放電プラズマ焼結法によるセラミックス複合体およびセラミックス複合体の製造方法として、特開２０００−１２８６５３公開特許公報が開示されている。
【０００３】
前記セラミックス複合体およびセラミックス複合体の製造方法は、外型２の中空部２１内に上下方より挿入されている第１の押圧子３ａと第２の押圧子３ｂとの間に挿入されているセラミックス材料等を放電プラズマ焼結法により形成するものであるが、底部と側壁部を有する円缶形状製品を形成することはできないものである。
【０００４】
さらに従来の放電プラズマ焼結法による傾斜機能材料の製造方法およびこれを用いて製造されるピストンとして、特開２００２−４７５０４公開特許公報が開示されている。
【０００５】
前記特開２００２−４７５０４公開特許公報に記載されている放電プラズマ焼結装置は、ダイ２の中空部内に上下方より挿入したパンチ２２、２２との間に形成された空隙部内に金属間化合物１１、焼結強度の低い上側中間層１２、下側中間層１３および金属物質１４をオン・オフ直流パルス大電流での通電を行い、最上層の混合粉末の焼結合成反応を誘起して金属間化合物を生成し、その生成時の熱を複合的に利用して、各層を焼結するとともに層間を強固に固着するものであって、底部と側壁部とを有する円缶形状製品を形成することはできないものである。
【特許文献１】特開２０００−１２８６５３公開特許公報
【特許文献２】特開２００２−４７５０４公開特許公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
直接通電加熱加圧焼結によって、焼結密度や強度が高く均一な組織を持つ焼結製品を得るためには、製品内の圧粉密度や焼結温度が十分高く、且つその分布が均一な状態で焼結する必要がある。しかし、缶形状など比較的高低差の大きい複雑な形状の製品では、製品内部の圧粉密度の均一化が難しく、場所によって圧粉密度が異なり、缶形状の場合は、缶形状の側壁部の圧粉密度の低下が避けられず、十分な圧粉密度が得られない状態で焼結されるため、焼結密度が低く強度の低下が避けられない。
【０００７】
本発明の直接通電加熱加圧焼結による缶形状製品焼結型を用いた缶状製品成形法は、チタンなどの金属粉末やセラミック粉末の粉末冶金において、クラウン形状等の缶形状製品を構成する缶底部と缶側壁部の圧粉密度を均一化することによって前記両部分の焼結密度および強度が高く均一な組織を持つ缶形状製品を短時間で製造可能とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
請求項１記載の発明は、缶形状製品の成形に使用されるダイス、上パンチ電極、下パンチ電極、ディスタンスピース、上電極圧板、下電極圧板によって構成される缶形状製品焼結型において、ダイス上端面からダイス下端面方向にダイスの長さより若干短い上パンチガイド孔を形成し、その下端に、拡径状のショルダー部を有し、且前記上パンチガイド孔よりも若干径が大きい下パンチガイド孔を延設したダイスの上パンチガイド孔に缶形状製品側壁部を形成する上パンチガイド孔の長さより長い上パンチ電極を挿入し、他方下パンチガイド孔に下パンチ電極を挿入し、さらにダイス上端面に上パンチ電極台部を挿入するディスタンスピースを設置し、ダイキャビティに充填された粉末材料を前記ディスタンスピース上端面及び下パンチ電極台部端面と接する上・下電極圧板を介して、直接通電加熱加圧焼結し、底部と側壁部の焼結密度および強度が高く均一な組織を持つ缶形状製品の成形を可能とする缶形状製品焼結型である。
【０００９】
請求項２記載の発明は、缶形状製品の成形に使用されるダイス、上パンチ電極、下パンチ電極、ディスタンスピース、上電極圧板、下電極圧板によって構成される缶形状製品焼結型の、ダイス上端面からダイス下端面方向にダイスの長さより若干短い上パンチガイド孔を形成し、その下端に、拡径状のショルダー部を有し、且前記上パンチガイド孔よりも若干径が大きい下パンチガイド孔を延設したダイスの上パンチガイド孔に缶形状製品側壁部を形成する上パンチガイド孔の長さより長い上パンチ電極を挿入し、他方下パンチガイド孔に下パンチ電極を挿入し、さらにダイス上端面に上パンチ電極台部を挿入するディスタンスピースを設置し、ダイキャビティに充填された粉末材料を前記ディスタンスピース上端面及び下パンチ電極台部端面と接する上・下電極圧板を介して、直接通電加熱加圧焼結し、底部と側壁部の焼結密度および強度が高く均一な缶形状製品の成形を可能とする缶形状製品焼結型を使用し、前記缶形状製品焼結型のダイキャビティに、チタンを始めとする金属粉末やセラミック粉末を充填し、直接通電加熱加圧焼結することによって、焼結密度や硬さが高く均一な組織を持つ缶形状製品を成形可能とすることを特徴とする直接通電加熱加圧焼結法である。
【００１０】
請求項３記載の発明は、缶形状製品の成形に使用されるダイス、上パンチ電極、下パンチ電極、ディスタンスピース、上電極圧板、下電極圧板によって構成される缶形状製品焼結型の、ダイス上端面からダイス下端面方向にダイスの長さより若干短い上パンチガイド孔を形成し、その下端に、拡径状のショルダー部を有し、且前記上パンチガイド孔よりも若干径が大きい下パンチガイド孔を延設したダイスの上パンチガイド孔に缶形状製品側壁部を形成する上パンチガイド孔の長さより長い上パンチ電極を挿入し、他方下パンチガイド孔に下パンチ電極を挿入し、さらにダイス上端面に上パンチ電極台部を挿入するディスタンスピースを設置し、ダイキャビティに充填された粉末材料を前記ディスタンスピース上端面及び下パンチ電極台部端面と接する上・下電極圧板を介して、直接通電加熱加圧焼結し、底部と側壁部の焼結密度および強度が高く均一な缶形状製品の成形を可能とすることを特徴とする缶形状製品焼結型を使用する直接通電加熱加圧焼結法において、歯科補綴物(クラウン)成形用に形状を改良したダイス、上パンチ電極、下パンチ電極から構成される缶形状製品焼結型を用い、焼結密度及び強度が高く均一な組織を持つチタン製歯科補綴物(クラウン)を成形する直接通電加熱加圧焼結法である。
【発明の効果】
【００１１】
請求項１記載の発明の直接通電加熱加圧焼結用缶形状製品焼結型は、缶形状製品の成形に使用されるダイス、上パンチ電極、下パンチ電極、ディスタンスピース、上電極圧板、下電極圧板によって構成される缶形状製品焼結型において、ダイス上端面からダイス下端面方向にダイスの長さより若干短い上パンチガイド孔を形成し、その下端に、拡径状のショルダー部を有し、且前記上パンチガイド孔よりも若干径が大きい下パンチガイド孔を延設したダイスの上パンチガイド孔に缶形状製品側壁部を形成する上パンチガイド孔の長さより長い上パンチ電極を挿入し、他方下パンチガイド孔に下パンチ電極を挿入し、さらにダイス上端面に上パンチ電極台部を挿入するディスタンスピースを設置し、ダイキャビティに充填された粉末材料を前記ディスタンスピース上端面及び下パンチ電極台部端面と接する上・下電極圧板を介して、直接通電加熱加圧焼結し、底部と側壁部の焼結密度および強度が高く均一な缶形状製品の成形を可能とする缶形状製品焼結型なので、ダイス上端面からダイス下端面方向にダイスの長さより若干短い上パンチガイド孔を形成し、その下端に、拡径状のショルダー部を有し、且前記上パンチガイド孔よりも若干径が大きい下パンチガイド孔を延設したダイスの上パンチガイド孔に缶形状製品側壁部を形成する上パンチガイド孔の長さより長い上パンチ電極を挿入し、他方下パンチガイド孔に下パンチ電極を挿入し、さらにダイス上端面に上パンチ電極台部を挿入するディスタンスピースを設置し、ダイキャビティに充填された粉末材料を前記ディスタンスピース上端面及び下パンチ電極台部端面と接する上・下電極圧板を介して、直接通電加熱加圧焼結し、底部と側壁部の焼結密度および強度が高く均一な組織を持つ缶形状製品の成形を可能にした。
【００１２】
さらに本発明の缶形状製品焼結型は、上パンチ行程隙間を設けることによって、缶形状製品を構成する缶側壁部と缶底部の圧縮行程の分離が可能となり、前記側壁部の圧密度を高めた制御を可能とした。そのためチタン等の金属粉末からなる缶形状製品の缶底部と缶側壁部の圧粉密度が十分高く且つ均一化され、直接通電加熱加圧焼結を行うことによって、両方の焼結密度および強度が高く均一な組織を持つ缶形状製品を短時間で製造できる利点を有している。
【００１３】
請求項２記載の発明の缶形状製品焼結型を有する直接通電加熱加圧焼結法は、缶形状製品の成形に使用されるダイス、上パンチ電極、下パンチ電極、ディスタンスピース、上電極圧板、下電極圧板によって構成される缶形状製品焼結型の、ダイス上端面からダイス下端面方向にダイスの長さより若干短い上パンチガイド孔を形成し、その下端に、拡径状のショルダー部を有し、且前記上パンチガイド孔よりも若干径が大きい下パンチガイド孔を延設したダイスの上パンチガイド孔に缶形状製品側壁部を形成する上パンチガイド孔の長さより長い上パンチ電極を挿入し、他方下パンチガイド孔に下パンチ電極を挿入し、さらにダイス上端面に上パンチ電極台部を挿入するディスタンスピースを設置し、ダイキャビティに充填された粉末材料を前記ディスタンスピース上端面及び下パンチ電極台部端面と接する上・下電極圧板を介して、直接通電加熱加圧焼結し、底部と側壁部の焼結密度および強度が高く均一な缶形状製品の成形を可能とする缶形状製品焼結型を使用し、前記缶形状製品焼結型のダイキャビティに、チタンを始めとする金属粉末やセラミック粉末を充填し、直接通電加熱加圧焼結することによって、焼結密度や硬さが高く均一な組織を持つ缶形状製品を成形可能とする直接通電加熱加圧焼結法なので、チタン等の金属粉末からなる缶形状製品の缶底部と缶側壁部の圧粉密度が十分高く且均一化され、直接通電加熱加圧焼結を行うことによって、両方の焼結密度及び強度が高く均一な組織を持つ缶形状製品を短時間で製造できる利点を有している。
【００１４】
請求項３記載の発明の缶形状製品焼結型を有する直接通電加熱加圧焼結法は、缶形状製品の成形に使用されるダイス、上パンチ電極、下パンチ電極、ディスタンスピース、上電極圧板、下電極圧板によって構成される缶形状製品焼結型の、ダイス上端面からダイス下端面方向にダイスの長さより若干短い上パンチガイド孔を形成し、その下端に、拡径状のショルダー部を有し、且前記上パンチガイド孔よりも若干径が大きい下パンチガイド孔を延設したダイスの上パンチガイド孔に缶形状製品側壁部を形成する上パンチガイド孔の長さより長い上パンチ電極を挿入し、他方下パンチガイド孔に下パンチ電極を挿入し、さらにダイス上端面に上パンチ電極台部を挿入するディスタンスピースを設置し、ダイキャビティに充填された粉末材料を前記ディスタンスピース上端面及び下パンチ電極台部端面と接する上・下電極圧板を介して、直接通電加熱加圧焼結し、底部と側壁部の焼結密度および強度が高く均一な缶形状製品の成形を可能とする缶形状製品焼結型を使用する直接通電加熱加圧焼結法において、歯科補綴物(クラウン)成形用に形状を改良したダイス、上パンチ電極、下パンチ電極から構成される缶形状製品焼結型を用い、焼結密度及び強度が高く均一な組織を持つチタン製歯科補綴物(クラウン)を成形する直接通電加熱加圧焼結法なので、歯科治療に使用されているチタン合金製歯科補綴物(クラウン)はロストワックス法による鋳造によって製造されているが、粉末冶金による製造が可能となる。
【００１５】
さらに、現行の歯科補綴物(クラウン)は、強度(硬さHV250程度)を向上させるためにチタン合金を使用しているが、本発明によれば、粉末冶金による細粒化効果による降伏応力の向上が期待できるため、生体に影響を与える可能性のあるチタン合金を使用しなくても、純チタン粉末を使用することによって、現行と同等の強度を有する純チタン製歯科補綴物(クラウン)を製作することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
本発明の直接通電加熱加圧焼結用焼結型及び缶形状製品の加圧焼結法の請求項１〜３記載の発明に関する実施の形態を以下のとおり一括して説明する。
【００１７】
図１、２、３は本発明の直接通電加熱加圧焼結型の概略図である。
【００１８】
図１において、Ａは本発明の缶形状製品焼結型であり、以下の構成からなっている。
【００１９】
図１において１は内側中央部位に任意の径と長さを有する垂直状貫通孔を有するグラファイト製ダイスである。２はこのダイス１の上端面５より下端面５ａ方向にダイス１の内側中央部位にして、前記ダイス１の長さよりも短く形成した上パンチガイド孔２である。上パンチガイド孔２の下方部位に、前記上パンチガイド孔２の径よりやや大きい拡径状のショルダー部３を有し、ダイス下端面５ａまで貫通する下パンチガイド孔４が設けられている。
【００２０】
６は内側中央部位に径が均一の上パンチ行程隙間７を有するディスタンスピースであり、このディスタンスピース６の上端面８には、上電極圧板９を設置し、ディスタンスピースの下端面８ａは、前記ダイス１の上端面５と接する。
【００２１】
ディスタンスピース６の上パンチ行程隙間７には、上パンチ電極台部１１ａが嵌挿し、上下動が可能なガイド部となっている。上パンチ電極１１は、上パンチ電極台部１１ａのショルダー部１１ｂによってダイス1の上端面５に架かり止めされ降下が阻止され、上パンチガイド孔２に缶形状側壁成形部１０が嵌挿される。
【００２２】
下パンチ電極１２は、ショルダー部１４aを介し、下電極パンチ台部１４と缶状製品底成形部１３を有し、ダイキャビティ１６に粉末材料を充填後、下パンチガイド孔４に嵌挿される。
【００２３】
上電極圧板９は、前記ディスタンスピース上端面８に設置される。下電極圧板１５は、下パンチ電極台部１４の端面と接している。
【００２４】
ダイキャビティ１６は、前記缶形状製品焼結型を構成するダイス１、缶形状製品側壁成形部１０、缶形状底成形部１３から構成される。
【００２５】
ダイキャビティ１６に充填される粉末材料は、下パンチ電極１２の缶形状製品底成形部１３の下パンチガイド孔４への挿入によって密閉される。さらに上パンチ電極台部１１ａはディスタンスピース６の上パンチ電極行程隙間７にガイドされながら、下電極圧板１５の上昇に合わせて、上パンチ電極台部１１ａ端面が上電極圧板下端面９ａに接するまで移動可能である。 
【００２６】
本発明において使用する粉末１７は、主としてチタンなどの金属粉末やセラミック粉末である。
【００２７】
また粉末材料と接する前記ダイス１、上パンチ電極１１、下パンチ電極１２には離型剤として窒化ほう素を塗布する。この離型剤の塗布によって、焼結された缶形状製品がダイス１から取り出しやすくなる。
【００２８】
図１は本発明の缶形状製品焼結型Ａであり、充填された金属粉末１７が圧密される前の状態を示している。
【００２９】
図2は下パンチ電極１５が直下に設置された油圧シリンダーの上昇によって、連動して下パンチ電極１５を押し上げ、缶状製品側壁部のみが圧密される状態を示している。缶形状製品側壁部１９の圧密行程長さは、上パンチ電極台部１１ａの行程隙間７の長さと等しい。缶形状製品底部１８は、下パンチ電極１２が上昇しても上パンチ電極台部１１ａの行程隙間７の存在によって、上パンチ電極台部１１ａの端面が上電極圧板９の下端面９ａに接し上昇が止まるまで圧密されない。
【００３０】
図3は、上パンチ電極台部１１ａの端面が上電極圧板９の下端面９ａに接した状態を示している。さらに下パンチ電極１２が上昇すると、下パンチ電極１２のショルダー部１４ａとダイス下端面５ａが接するまで、缶底部１８が缶側壁部１９と同時に圧密される。以上の行程によって、缶状製品の側壁部１９と底部１８の圧粉密度が向上し、その行程中に直接通電加熱加圧焼結することによって、缶製品全体に渡って、焼結密度、強度が十分高く均一な組織を持つ缶形状製品の製作が可能となる。図4は缶形状製品の側壁部１９と底部１８の圧密状態を示しており、両者とも、粉末充填時より５０％以上の圧密を受けていることが分かる。
【００３１】
つぎにダイス１、上パンチ電極１１、下パンチ電極１２、ディスタンスピース６の形状について説明する。
【００３２】
上パンチ電極１１は、図１に示すような上パンチ電極ショルダー部１１ｂを介し、上パンチ電極台部１１ａを有する段付棒形状を呈している。
【００３３】
下パンチ電極１２は、図１に示すような下パンチ電極台部１４ａを有する段付棒形状を呈している。
【００３４】
図1において、上パンチガイド孔２および下パンチガイド孔４のはめあい交差はすきまばめであり、滑らかに可動する。
【００３５】
図1において上パンチ電極台部１１ａの行程隙間のはめあい交差は、すきまばめであり、滑らかに可動する。
【００３６】
本特許による前記缶形状製品焼結型Ａと比較対照するために、ディスタンスピース６すなわち上パンチ電極台部１１ａの行程隙間を持たない缶形状製品焼結型Ｃを使用して缶形状製品Ｄを製造した場合の品質の問題点を説明する。
【００３７】
図５に示す前記缶形状製品焼結型Ｃは以下のとおりである。
【００３８】
ダイス上端面２１より下端面２２にかけ、上パンチガイド孔２３および下パンチガイド孔を形成する。
【００３９】
２４は上パンチ電極ショルダー部２７を持つ上パンチ電極である。この上パンチ電極２４は、缶形状製品側壁部４１を形成するために、下端面に段付凸形状を呈している。２５は上パンチ電極２４の上方に位置する上電極圧板、２６は前記圧板２５の電極圧板下端面である。２８は上パンチ電極軸部、２８ａは上パンチ電極下端面である。
【００４０】
３３は下パンチ電極ガイド孔２３に挿入される段付凸形状を有する下パンチ電極である。
【００４１】
３８はダイス２０、上パンチ電極２４、下パンチ電極３３との間に形成されたダイキャビティ３９に充填されたチタン粉末材料である。３０は上パンチ電極軸部２８の下端部、３１は上パンチ電極ショルダー部である。３２は缶形状製品側壁成形部、３５は缶形状製品底成形部、３７は下パンチ電極上端面である。
【００４２】
図５は、前記缶形状焼結型Ｃの焼結動作前の状態を示すものである。
【００４３】
前記図５の缶形状焼結型Ｃにおいて、前記下電極圧板３４を機械的に押上げると、下電極圧板３４と連動して下パンチ電極３３とダイス２０が同時に押上げられ、図６に示すようにダイス２０の上端面２１が上パンチ電極台部ショルダー部２７と接触して押上げがストップする。その下パンチ電極３３の上昇行程中に直接通電加熱加圧焼結が行われることによって、図７に示すような缶形状製品Ｄが焼結体となって成形される。
【００４４】
しかし前記の缶形状製品焼結型Ｃを使用して焼結された缶形状製品Ｄの側壁部４１は、図８（Ｂ）に示すように、空隙が目立ち、十分な材料強度が得られなかった。この原因は、図８に示すように、缶形状製品側壁部４１の圧密行程長さが前記製品Ｄの底部４０の圧密行程長さと等しく、相対的に、缶形状製品側壁部４１の圧下率が低下し、缶形状製品側壁部４１の圧密度が低下したためである。
【００４５】
また図１０は、図9に示す缶状製品縦断面の測定箇所におけるビッカース硬さ分布を示している。焼結密度の高い缶底部はビッカース硬さがＨＶ２５０程度あり、十分高いが、焼結密度の低い側壁部は十分な硬さが得られていない。
【００４６】
上記の弊害を除去するために本発明が開発された。本発明の直接通電加熱加圧焼結型及び焼結法は図１、２、３に示す缶形状焼結型Ａによって、チタン金属粉末を直接通電加熱加圧焼結型Ａ内に充填し、下記に説明する焼結条件のもとに、底部１８と側壁部１９の焼結密度および強度が高く均一な組織を持つ図４に示す缶形状製品Ｂを作ることが可能となった。
【００４７】
前記の缶形状製品Ｂの焼結条件は、焼結温度を８００〜１０００℃、昇温時間３ｍｉｎ、保持時間１０ｍｉｎ、圧密荷重３ＫＮとした。
【００４８】
さらに本発明の缶形状製品Ｂの供試粉末は、チタン合金より生体適合性に優れた純チタン粉末を使用した。
【００４９】
図１１は、前記缶形状焼結型Ａを使用して焼結された缶形状製品Ｂに対し、図９に開示された測定個所を８００℃〜１０００℃間の４段階の温度設定で得られたビッカース硬さ測定結果であり、焼結温度が１０００℃の場合、ビッカース硬さ２５０ＨＶ前後の均一な硬さ分布が得られた。
【００５０】
図１２（Ａ）、１２（Ｂ）、１２（Ｃ）は、本発明の缶形状製品焼結型Ａを使用して焼結された缶形状製品Ｂ（左より缶深さ３ｍｍ、５ｍｍ、１０ｍｍ）の写真である。
【００５１】
図１３（Ａ）は本発明の請求項３記載の歯科補綴物(クラウン)成形用に形状を改良したダイス、上パンチ電極、下パンチ電極から構成される缶形状製品焼結型の組立前の状態を示す斜視図及び夫々の平面図である。
【００５２】
図１３（Ｂ）は、クラウン形状製品の成形に用いた下パンチ電極の斜視図である。下パンチ電極先端面の形状は、奥歯表面の凹凸形状が転写されている。またダイスショルダー部は奥歯側壁の形状が転写された丸みを持つショルダー形状となっている。
図１３（Ｃ）の左サイドの製品は請求項３記載の発明（図１３（Ａ））によって形成された歯科補綴物（クラウン）形状製品の焼結直後の斜視図である。
図１３（Ｃ）の右サイドの製品は、前記図１３（Ｃ）のクラウン製品を研磨した後の斜視図である。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】本発明の直接通電加熱加圧焼結による缶形状焼結型Ａの焼結動作前の状態を示す縦断面正面図である。
【００５４】
【図２】同図１の装置を若干動作せしめた焼結状態を示す縦断面正面図である。
【００５５】
【図３】同図２の焼結終了時の状態を示す縦断面正面図である。
【００５６】
【図４】同図３によって焼結された缶形状製品Ｂの縦断面図である。
【００５７】
【図５】缶形状焼結型Ｃの動作前の状態を示す縦断正面図である。
【００５８】
【図６】図５の缶形状焼結型Ｃの動作後の状態を示す縦断正面図である。
【００５９】
【図７】缶形状焼結型Ｃによって成形された缶形状製品の縦断面図である。
【００６０】
【図８】（Ａ）は缶形状焼結型Ｃによって焼結された缶形状製品の斜視図、（Ｂ）は缶形状製品縦断面の側壁のＳＥＭ像、（Ｃ）は底部のＳＥＭ像である。
【００６１】
【図９】缶形状製品のビッカース硬さ測定個所を示す図である。
【００６２】
【図１０】缶形状焼結型Ｃによって焼結された缶形状製品縦断面のビッカース硬さ分布である。
【００６３】
【図１１】缶形状焼結型Ａによって焼結された缶形状製品縦断面のビッカース硬さ分布である。
【００６４】
【図１２】（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）は、本発明の缶形状焼結型Ａを介して焼結された深さが３ｍｍ、５ｍｍ、１０ｍｍの缶形状製品の斜視図である。
【００６５】
【図１３】（Ａ）はクラウン用缶形状焼結型を構成するダイス、パンチの組立前の斜視図と前記ダイス、パンチの夫々の平面図、（Ｂ）はクラウン形状製品の成形に用いた下パンチ電極の斜面図、（Ｃ）は左サイドのクラウン製品は焼結直後の状態を示す斜視図である。右サイドのクラウン製品は研磨後の状態を示す斜視図である。
【符号の説明】
【００６６】
Ａ      缶形状製品焼結型
Ｂ      缶形状製品の圧密概略図
Ｃ      不完全な缶形状製品焼結型
Ｄ      製品
１      ダイス
２      上パンチガイド孔
３      ダイスショルダー部
４      下パンチガイド孔
５      ダイス上端面
５ａ    ダイス下端面
６      ディスタンスピース
７      上パンチ行程隙間
８      ディスタンスピース上端面
８ａ    ディスタンスピース下端面
９      上電極圧板
９ａ    電極圧板下端面
１０    缶形状製品側壁成形部
１１    上パンチ電極
１１ａ  上パンチ電極台部
１１ｂ  係止段部上パンチ電極ショルダー部
１２    下パンチ電極
１３    缶形状製品底成形部
１３ａ  缶形状製品底成形部上端面
１４    下パンチ電極台部
１４ａ  下パンチ電極ショルダー部
１５    下電極圧板
１６    ダイキャビティ
１７    缶形状に充填された粉末材料
１８    缶形状製品底部
１９    缶形状製品側壁部
２０    ダイス
２１    ダイス上端面
２２    ダイス下端面
２３    上パンチ電極ガイド孔
２４    上パンチ電極
２５    上電極圧板
２６    上電極圧板下端面
２７    上パンチ電極ショルダー部
２８    上パンチ電極軸部
２８ａ  上パンチ電極下端面
３０    上パンチ電極軸部の下端部
３１    上パンチ電極ショルダー部
３２    缶形状製品側壁成形部
３３    下パンチ電極
３４    下電極圧板
３５    缶形状製品底成形部
３７    下パンチ電極上端面
３８    缶形状に充填された粉末材料
３９    ダイキャビティ
４０    缶形状製品底部
４１    缶形状製品側壁部
【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】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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