(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
真空チャンバー（１）と、該真空チャンバー（１）内に配置されるレトルトボックス（２６）と、前記真空チャンバー（１）内で前記レトルトボックス（２６）を囲むヒーター（２２）と、前記真空チャンバー（１）内で前記ヒーター（２２）を囲む断熱材（１０，１５，２３）と、前記レトルトボックス（２６）に連結されたスイープガス供給部（２４）と、前記レトルトボックス（２６）に形成された排気口（４２）と、前記レトルトボックス（２６）内に配設されて粉末成形体（２５）を支持する多段の棚（２９）と、を備え、前記スイープガス供給部（２４）から供給されたスイープガスが、前記多段の棚（２９）に沿って蛇行しながら前記レトルトボックス（２６）内を流通して前記排気口（４２）から排出せしめられるように、前記多段の棚（２９）の端部と前記レトルトボックス（２６）との間が交互に開放され、前記断熱材を貫通して支持されたヒーター電極（３１）と前記真空チャンバー（１）を貫通して支持された水冷電源電極（３２）との間に、前記ヒーター電極（３１）とは異なる材料の高融点導電体（３６）を介在させたことを特徴とする、熱処理炉。
【請求項２】
前記レトルトボックス（２６）を囲む両端部断熱材にそれぞれシャッター（１３，１８）が設けられ、一方のシャッター（１８）の後方に前記レトルトボックス（２６）に向けられた冷却ファン（２０）が設けられてなる、請求項１に記載の熱処理装置。
【請求項３】
前記断熱材の内周面にグラファイトを主成分とするシート（３０）を貼着したことを特徴とする、請求項１又は２に記載の熱処理炉。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、金属、セラミックス等の粉末成形体（以下単に「グリ−ンボデイ」と言う。）から熱可塑性樹脂、成形助剤等のバインダ−を除去し（以下単に「脱脂」と言う。）、焼結部品を製造する際に使用する熱処理炉に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、複雑形状の機械部品等を製造する一つの方法として、金属、セラミックス等の粉末に熱可塑性樹脂、成形助剤等からなるバインダ−を添加混合し、所定形状に成形した、いわゆる、グリ−ンボデイを真空中、さらに雰囲気中で加熱し、前記グリ−ンボデイに含有されている前記バインダ−を除去して焼結部品を製造する方法が提供されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
前記焼結部品の製造において、真空炉内、特にグリ−ンボデイ周囲の温度にバラツキが生じると、グリ−ンボデイ各部における脱脂さらに焼結が均等に行われず、不良品を発生させるものであった。
【０００４】
本発明は、前記事情に鑑み為されたもので、グリ−ンボデイの脱脂及び焼結時におけるグリ−ンボデイ周囲の温度の均一化を図り、不良品の発生を防止すると共に、スイ−プガスの供給効率を改善し、焼結後の冷却を迅速にし、かつ炉寿命の長期化を図り、品質の優れた安価な焼結品を提供することができる熱処理炉を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するため、請求項１の本発明は、真空チャンバーと、該真空チャンバー内に配置されるレトルトボックスと、前記真空チャンバー内で前記レトルトボックスを囲むヒーターと、前記真空チャンバー内で前記ヒーターを囲む断熱材と、前記レトルトボックスに連結されたスイープガス供給部と、前記レトルトボックスに形成された排気口と、前記レトルトボックス内に配設されて粉末成形体を支持する多段の棚と、を備え、前記スイープガス供給部から供給されたスイープガスが、前記多段の棚に沿って蛇行しながら前記レトルトボックス内を流通して前記排気口から排出せしめられるように、前記多段の棚の端部と前記レトルトボックスとの間が交互に開放され、前記断熱材を貫通して支持されたヒーター電極と前記真空チャンバーを貫通して支持された水冷電源電極との間に、前記ヒーター電極とは異なる材料の高融点導電体を介在させたものである。
【０００６】
この構成によれば、レトルトボックス周囲がヒーターにより加熱され、その内部の温度が均一化され、レトルトボックス内で多段の棚に支持された粉末成形体の加熱及び脱脂が均一且つ確実に行われ、さらにスイープガスの流通も効率よく行われる。また、前記ヒーター電極及びその周辺部の温度が従来のごとく前記水冷電源電極によって低下させられることがなく、炉内各部の温度の均一化が向上させられ、品質の優れた焼結品を提供することができ、不良品の発生が防止される。
【０００７】
請求項２の発明は、前記レトルトボックスを囲む両端部断熱材にそれぞれシャッタ−が設けられ、一方シャッタ−の後方に前記レトルトボックスに向けられた冷却ファンを設けたものである。
【０００８】
この構成によれば、両シャッタ−を開放し、冷却ファンを駆動させることにより前記冷却水路を有する真空チャンバ−と前記断熱材間及び該断熱材内部のレトルトボックス部に冷却用ガスを循環させて焼結完了後の冷却を迅速に行うことができる。
【００１０】
請求項３の発明は、前記断熱材の内周面にグラファイトを主成分とするシートを貼着したものである。この構成によれば、断熱効果の向上とともに脱脂時に除去されたバインダーの付着による断熱材の劣化を防止でき、炉寿命の長期化を図ることができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
図面は、本発明の実施の一形態を示すもので、図１は全体平面図、図２は図１の正面図、図３は図２の左側面図、図４は真空チャンバ−の拡大縦断面図、図５は図４のＶ−Ｖ線方向断面図、図６はヒ−タ電極及び水冷電極部の拡大断面図、図７はレトルトボックス部の概略断面図である。
【００１２】
真空チャンバ−１は、中央の本体部２と、その両端部に設けられた前扉３及び後扉４で構成され、さらに前記本体部２、前記前扉３及び後扉４がそれぞれ二重壁構造とされ、その間にそれぞれ冷却水路５を有する。図中、６はそれぞれ注水及び循環口である。
【００１３】
前記前扉３及び後扉４は、それぞれ前記本体部２にヒンジ７により開閉自在に支持され、さらに前記本体部２の両端には前記前扉３及び後扉４のロック装置８が設けられ、底部にはバインダ−収集ポット９が設けられている。
【００１４】
さらに前記前扉３には、本体部２側に設けられた断熱材２３の前扉３側を閉塞する端部断熱材１０が支持部１１により取り付けられ、さらに該端部断熱材１０に形成された開口部１２を開閉するシャッター１３及び該シャッター１３の駆動シリンダ１４が設けられている。
【００１５】
また、後扉４には、本体部２側に設けられた断熱材２３の後扉４側を閉塞する端部断熱材１５が支持部１６により取り付けられ、さらに該端部断熱材１５に形成された開口部１７を開閉するシャッター１８及び該シャッター１８の駆動シリンダ１９、さらに該シャッター１８の後方に、レトルトボックス２６に向けた冷却ファン２０及び該冷却ファン２０の駆動モータ２１が設けられている。
【００１６】
本発明では、前記真空チャンバ−１内、具体的には、前記本体部２内にヒ−タ２２、断熱材２３さらに前記前扉３に設けられた端部断熱材１０及び後扉４に設けられた端部断熱材１５で囲まれ、さらにスイ−プガス供給部２４が連結されたグリ−ンボデイ２５を収容するレトルトボックス２６が設けられる。
【００１７】
前記レトルトボックス２６は、前記真空チャンバ−１内に起立させた中空材２７によって支持されたハ−スレ−ル２８上に載置支持され、その内部には図７に示すように、グリ−ンボデイ２５を収容する多段の棚２９が設けられ、さらに該棚２９は同図に示すように両端を交互に開放し、スイ−プガス供給部２４から供給されたスイ−プガスがそれぞれの棚２９の上面、すなわち、該棚２９の上面に収容されたグリ−ンボデイ２５部を蛇行して下部排気口４２から前記断熱材２３の外部、すなわち、真空チャンバ−１内に排出されるように設けられている。
【００１８】
また、前記ヒ−タ−２２は、ラジアントチュ−ブ型であり、前記前扉３から後扉４方向に前記レトルトボックス２６を囲んで設けられ、さらに、該ヒ−タ−２２と所要間隔をあけてその外側に前記断熱材２３が設けられている。
【００１９】
前記断熱材１０及び端部断熱材１５、２３は、耐熱レンガ等からなり、さらにその内周面にグラファイトを主成分とするシ−ト３０が貼着されている。
【００２０】
つぎに、ヒ−タ−電極３１部について説明する。該ヒ−タ−電極３１はカ−ボン等からなり、図６に示されているように、前記ヒ−タ−２２及び断熱材２３部を貫通して支持されている。
【００２１】
一方、電源（図示せず）に連なる水冷電源電極３２は銅からなり、内部に冷却水路３３を有する二重管に構成され、冷却水供給口３４及び循環口３５を有し、前記ヒ−タ−電極３１と適当間隔をあけて前記真空チャンバ−１部を貫通して支持されている。
【００２２】
従来は、前記ヒーター電極３１と水冷電源電極３２が直接連結されていたものであるが、本発明では、前記ヒーター電極３１と前記水冷電極３２との間に、高融点導電体、好ましくはモリブデン（融点：２６２５℃）、あるいはタングステン（融点：３４１０℃）等、前記ヒーター電極３１とは異なる材料の高融点導電体３６が介在させられる。
【００２３】
下記表１には、前記高融点導電体の有無における炉内温度分布の比較実験例が示されている。
【００２４】
【表１】
0003903448.tif 000002
すなわち、前記ヒ−タ−電極３１と水冷電源電極３２間に、前記高融点導電体３６を介在させた場合と介在させない場合の比較実験例である。
【００２５】
前記表１に記載された温度測定個所は、ＪＩＳで定められている９地点、すなわち、炉内の上部四隅部の４個所、下部四隅部の４個所及び炉中央部の９地点である。いずれの実験も前記高融点導電体３６の有無のみ相違するだけでその他の実験諸条件は全く同じである。
【００２６】
測定結果は、同表から明らかなように、前記高融点導電体を介在させない場合の前記９地点の最大温度差が２７℃であるのに対し、前記高融点導電体を介在させた場合の最大温度差が４．５℃であり、極めて顕著な相違が確認されたものである。
【００２７】
つぎに、真空装置について説明する。図１に示すように、前記真空チャンバー１の本体部２の適位置から設けられた配管３７が水冷式バッフル３８を介してディフージョンポンプ３９に連結され、さらに該ディフージョンポンプ３９には、メカニカルブースター４０及びロータリーポンプ４１が順次連結される。
【００２８】
さらに前記配管３７の前記水冷式バッフル３８より前記真空チャンバー１寄りの地点から分岐配管４３が設けられて前記メカニカルブースター４０に連結され、ロータリーポンプ４１による吸気を切り換えできるように構成されている。
【００２９】
すなわち、ロ−タリ−ポンプ４１によって前記水冷式バッフル３８、ディフ−ジョンポンプ３９及びメカニカルブ−スタ−４０を介して真空チャンバ−１内の吸気を行うことができる他、前記ディフ−ジョンポンプ３９を介さず、メカニカルブ−スタ−４０のみを介してロ−タリ−ポンプ４１によって真空チャンバ−１内の吸気を行うことができる様に構成されている。
【００３０】
前記構成の熱処理炉炉において、バインダ−除去及び焼結部品製造の一例を以下に説明する。
【００３１】
まず、公知の方法によって、前記粉末成形体、すなわち、グリ−ンボデイ２５が準備される。つぎに前記レトルトボックス２６内の棚２９上にグリ−ンボデイ２５が並べられ、前記前扉３を開放して前記レトルトボックス２６がハ−スレ−ル２８上に供給される。
【００３２】
その後、前記扉が閉められ、前記ロ−タリ−ポンプ４１及びメカニカルブ−スタ−４０が駆動させられて真空排気が行われ、その後ヒ−タ−２２によりレトルトボックス２６部が加熱され、同時に真空チャンバ−１の水路５内に冷却水が循環させられる。
【００３３】
その結果、融点の低い、成形助剤、例えば、パラフィン等の低分子がグリ−ンボデイ２６から蒸発させられて一部脱脂が行われ、該パラフィン等がレトルトボックス２６の下部排気口４２から前記真空チャンバ−１内に排出される。
【００３４】
そして前記真空チャンバ−１内に排出されたパラフィン等は、該真空チャンバ−１の内周面が冷却されているため、該真空チャンバ−１の内周面に凝縮付着する。
【００３５】
同時に、真空装置への排気に含まれた前記パラフィン等は、前記配管３７部に設けられた水冷式バッフル３８、さらにディフ−ジョンポンプ３９部で回収され、該パラフィン等を除去された排気はメカニカルブ−スタ−４０及びロ−タリ−ポンプ４１を介して外部に排出される。
【００３６】
なお、前記真空チャンバ−１の内周面に凝縮付着したパラフィン等の除去は、前記水路５に冷却水に変えて温水を供給することにより、溶解させることができ、溶解させた前記パラフィン等は、真空チャンバ−１を構成する本体部２の底部に設けられたバインダ−収集ポット９に採集される。
【００３７】
その後、ヒ−タ−２２によるレトルトボックス２６部の昇温が行われて残されている高分子バインダの脱脂が行われる。この脱脂に際しては、前記スイ−プガス供給部２４からスイ−プガスが供給され、供給されたスイ−プガスはレトルトボックス２６内を蛇行させられて棚２９上のグリ−ンボディ２５の脱脂を助長する。
【００３８】
このスイ−プガス使用の脱脂時には、真空装置への排気はディフ−ジョンポンプ３１を通さず、配管３７からメカニカルブ−スタ−４０及びロ−タリ−ポンプ４１を介して行われる。
【００３９】
その後、脱脂の完了が確認されたら、スイ−プガスの供給を止め、高温、高真空を維持して焼結を行い、焼結完了時には前記シャッタ−１３及び１８が開放され、冷却ファン２０を駆動させて、焼結製品を急冷する。
【００４０】
すなわち、前記シャッタ−１３がその駆動シリンダ１４によって後方へ引かれ、端部断熱材１０に設けられた開口部１２が開放され、同時に前記シャッタ−１８がその駆動シリンダ１９によって後方及び横方向に逃がされ、端部断熱材１５に設けられた開口部１７が開放される。
【００４１】
その後、冷却ファン２０を吸気回転させると、前記断熱材２３及び端部断熱材１０、１５内部の冷却用ガスが開口部１７から吸引されて前記冷却水路５を有する真空チャンバ−１と前記断熱材２３及び端部断熱材１０、１５間で冷却されて循環させられてレトルトボックス２６及びその内部の焼結部品を急冷することができるものである。
【００４２】
【発明の効果】
本発明によれば、熱処理炉内、特にグリ−ンボデイ周囲の温度にバラツキが生じることがなく、したがって、グリ−ンボデイ各部における脱脂及び焼結の均一化が図られ、不良品の発生が防止される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の熱処理炉の全体平面図である。
【図２】図１の正面図である。
【図３】図２の左側面図である。
【図４】真空チャンバ−の拡大縦断面図である。
【図５】図４のＶ−Ｖ線方向断面図である。
【図６】ヒ−タ電極及び水冷電極部の拡大断面図である。
【図７】レトルトボックス部の概略断面図である。
【符号の説明】
１  真空チャンバ−
１０，１５，２３  断熱材
１３，１８  シャッタ−
２０  冷却ファン
２２  ヒ−タ−
２４  スイ−プガス供給部
２５  粉末成形体
２６  レトルトボックス
３０  シ−ト
３１  ヒ−タ電極
３２  水冷電極
３６  高融点導電体
【図１】
0003903448.tif 000003
【図２】
0003903448.tif 000004
【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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