(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
焼結型に装填された被焼結材料を、該被焼結材料を間に挟んだ状態で該焼結型に配置された対の通電コアを介して加圧すると共に該焼結型に直流パルス電流を流して該被焼結材料を焼結する高速昇温焼結装置において、
対の通電コアと接触して該通電コアに焼結電流を流すと共に通電コアを加圧する加圧通電電極と、
該焼結型を包囲し、焼結チャンバを画成するハウジングと、
該焼結チャンバ内の該焼結型に電磁波を照射する電磁波供給装置と、
該焼結型に接触する少なくとも１対の加熱通電電極と、
該加圧通電電極への直流パルス電流の供給と、該加熱通電電極への直流パルスの供給並びに該電磁波供給装置への電磁波発生電流の供給とを選択的に行う電源装置と、
を備え、該加熱通電電極への直流パルス電流の供給並びに該電磁波供給装置への電磁波発生電流の供給を行って被焼結材料を加熱した後に、該加圧通電電極に直流パルス電流を供給すると共に該加圧通電電極を加圧することを特徴とする高速昇温焼結装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、高速或いは超高速で通電焼結を行い品質の優れた焼結品を得る高速昇温焼結方法及びその装置に関する。
【０００２】
近年通電焼結にも改良が加えられ、放電プラズマ焼結、放電焼結或いはプラズマ活性化焼結を含む、パルス電流を利用して焼結を行うパルス通電加圧焼結により焼結時間を大幅に短縮する事が可能になってきた。更に、近年開発された上記通電焼結方法によれば、本来接合が困難な異なる材質の材料、例えばステンレス鋼と銅、セラミックと各種金属等の材料を焼結により一体的に接合させることが可能になってきた。この場合、１００％純粋の材料から成る二つの材料層を重ねて焼結して一体化するよりも、その二つの材料層の間に二つの材料の混合比を変えた層を複数設けることによって、更には同一の材料の焼結体を作る場合でもその材料の粉体の粒度を順次変化させることによって、焼結品に傾斜機能（焼結品の一方の表面側から他方の表面側にその焼結品の特性が徐々に変化している状態）を与えてその特性一段と向上させることが可能である。
【０００３】
ところで、上記のように開発された通電焼結方法でも、焼結品を大量生産するには未だに焼結時間の短縮化が必要であり、また、パルス電流のみを用いた通電焼結では消費電力が大きく更なる省エネ化が望まれる。更に、ナノオーダの微粉末を焼結してナノ構造を有するセラミックス或いは傾斜機能を有する材料或いは電子特性を向上させた電子材料を高品質で効率よく焼結するために、焼結方法及び装置を更に改善することが望まれる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明が解決しようとする一つの課題は、被加工材料の自己発熱を利用した高速或いは超高速の昇温焼結方法及び装置を提供することである。
本発明が解決しようとする他の課題は、省エネタイプの高速昇温焼結方法及び装置を提供することである。
本発明が解決しようとする他の課題は、ナノ構造を有する焼結品或いは電子特性を向上させた電子材料の焼結品を製造できる高速昇温焼結方法及び装置を提供することである。
【０００５】
本発明が解決しようとする更に他の課題は、焼結型内の被焼結材料に焼結電流を流す前に焼結型に加熱電流を流して被焼結材料を予熱した後焼結する高速昇温通電焼結方法及び装置を提供することである。
本発明が解決しようとする別の課題は焼結型内の焼結材料に焼結電流を流す前に焼結型に電磁波を照射して、被焼結材料を予熱した後焼結する高速昇温通電焼結方法及び装置を提供することである。
本発明が解決しようとする更に別の課題は焼結型内の焼結材料に焼結電流を流す前に、焼結型に電磁波を照射すると共に焼結型に加熱電流を流して被焼結材料を予熱した後、焼結する高速昇温通電焼結方法及び装置を提供することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本願の一つの発明は、焼結型に装填された被焼結材料を、該被焼結材料を間に挟んだ状態で該焼結型に配置された対の通電コアを介して加圧すると共に該焼結型に直流パルス電流を流して該被焼結材料を焼結する焼結方法において、該焼結型を焼結チャンバ内に配置し、該焼結チャンバ内の該被焼結材料に電磁波を照射すると共に該焼結型に少なくとも１対の通電電極を介して直流パルス電流を流すことによって該被焼結材料を加熱し、その後該焼結型及び被焼結材料に該通電コアを介して直流パルス電流を流すと共に該通電コアを介して該被焼結材料を加圧するように構成されている。
【０００７】
本願の他の発明は、焼結型に装填された被焼結材料を、該被焼結材料を間に挟んだ状態で該焼結型に配置された対の通電コアを介して加圧すると共に該焼結型に直流パルス電流を流して該被焼結材料を焼結する高速昇温焼結装置において、対の通電コアと接触して該通電コアに焼結電流を流すと共に通電コアを加圧する加圧通電電極と、該焼結型を包囲し、焼結チャンバを画成するハウジングと、該焼結チャンバ内の該焼結型に電磁波を照射する電磁波供給装置と、該焼結型のみに隔たった位置で接触する少なくとも１対の加熱通電電極と、該加圧通電電極への直流パルス電流の供給と、該加熱通電電極への直流パルスの供給並びに該電磁波供給装置への電磁波発生電流の供給とを選択的に行う電源装置と、を備え、該加熱通電電極への直流パルス電流の供給並びに該電磁波供給装置への電磁波発生電流を供給を行って被焼結材料を加熱した後に、該加圧通電電極に直流パルス電流を供給すると共に該加圧通電電極を加圧するように構成されている。
【０００８】
以下、図面を参照して本願発明による高速昇温焼結方法及び装置について説明する。
図１及び図２において本発明の高速昇温焼結方法装置の原理的構造が示されている。同図において、ａは上下に貫通する穴ｂを有する環状の焼結型、ｊは穴ｂ内に装填された被焼結材料である粉体、ｃ及びｄは粉体ｊを間に挟んだ状態で穴ｂ内に挿入された上下対の通電コアである。焼結型ａ内への粉体ｊの装填は、粉体が一種類の場合には、下通電コアｄを穴ｂの下部内に挿入した状態で焼結型ａの上方から穴ｂ内に所定量の粉体ｊを充填し、その後穴ｂ内に粉体ｊの上から上通電コアｃを挿入し、粉体が複数種類でそれらを層状に装填する場合には、下通電コアｄを穴ｂの下部内に挿入した状態で焼結型ａの上から穴ｂ内に異なる種類の粉体ｊを、例えば本出願人による特願２０００−６５３６３号「粉体の自動充填方法及び装置」に示された方法により、所定量ずつ層状に装填し、その後穴ｂ内に粉体ｊの上方から上通電コアｃを挿入する。焼結型ａ及び上、下通電コアｃ、ｄは、例えばグラファイトのような焼結に適した材料で作られる。
【０００９】
図１及び図２に示された原理的構造を有する高速昇温焼結装置１は、焼結チャンバＳＣを画成するハウジング２と、ハウジング２の上壁及び下壁をそれぞれ貫通して焼結チャンバＳＣ内外に伸びる上及び下加圧通電電極３ｂ及び３ａと、ハウジング２により画成された焼結チャンバＳＣ内に電磁波を供給する電磁波供給装置４及びハウジングの周壁の反対方向の部分を貫通して焼結チャンバＳＣ内外に伸びる左及び右加熱通電電極５ａ及び５ｂの少なくとも一方と、を備えている。電磁波供給装置４及び加熱通電電極５ａ、５ｂは焼結チャンバ内にセットされた焼結型ａを予熱或いは加熱する予熱すなわち加熱装置を構成している。焼結型ハウジングの上、下壁及び周壁は二重構造になっていて中に冷却水を流して冷却できるようになっている。このハウジングは図示しない公知の構造のフレームにより固定保持されるようになっている。ハウジング２には開口部２ａが形成されその開口部には扉が公知の機構により開閉可能に取り付けられている。したがって焼結チャンバ内への又は焼結チャンバからの焼結型の出し入れは扉を開いて開口部を介して行われる。更に、ハウジング２には図示しない公知の構造の真空排気装置及び不活性ガス供給装置に接続する開孔部（図示せず）が設けられており、焼結チャンバ内を真空雰囲気又は所望のガス雰囲気にして焼結をそれらの雰囲気下で行えるようになっている。
【００１０】
上加圧通電電極３は、ハウジングを支持しているフレームにより、絶縁部材（図示せず）を介して公知の方法で電気的に絶縁させて固定保持されていてもよい。下加圧通電電極４は、例えば流体圧シリンダのようなアクチュエータ（図示せず）に絶縁部材（図示せず）を介して電気的に絶縁して連結され、そのアクチュエータにより上下動されるようになっている。上、下加圧通電電極は、この実施例では、耐圧性、靱性に優れたステンレススチールによってつくられている。加圧通電電極は、図示しないが内部に冷却液通路が形成され、その冷却液通路内に冷却液を流して加圧通電電極を冷却できるようになっている。上、下加圧通電電極３ｂ及び３ａは公知の構造の絶縁シール装置６ａ、６ｂによりハウジングに対して電気的に絶縁されておりかつハウジング内の焼結チャンバＳＣはその絶縁シール装置により外部から密封されている。電磁波供給装置４は公知の構造のものでよく、好ましくは焼結型ａに向かって電磁波を照射できるように配置されている。焼結チャンバ内には電磁波を集中させる反射板を設けてもよい。電磁波供給装置から照射する電磁波はマイクロ波又はミリメートル波でよい。加熱通電電極５ａ及び５ｂも絶縁シール装置６ｃ、６ｄによりハウジングに関して電気的に絶縁されており、ハウジング内の焼結チャンバＳＣはその絶縁シール装置により外部から密封されている。加熱通電電極５ａ及び５ｂの外側端は、図示しないフレームにより支持された流体シリンダのようなアクチュエータ（図示せず）に図示しない絶縁部材を介して絶縁して接続され、そのアクチュエータにより焼結型の外周に向かって離隔、接近移動するようになっている。加熱通電電極５ａ及び５ｂは導電性の良い金属材料でつくられていて、焼結型ａ側の端部には焼結型の円筒状の外周面と密に面接触する円弧状面が形成された接触子が設けられている。なお、焼結型の円筒状外周面に平坦部（切削等により）を形成し、接触子の端部を平面状に形成してもよい。対の加圧通電電極及び対の加熱通電電極は切換スイッチ７ａ及び７ｂを介して電源装置８に接続されている。電源装置８は、加圧通電電極に焼結用の直流パルス電流を供給できると共に加熱通電電極に加熱用の直流パルス電流を供給できるようになっている。電源装置８は、更に、電磁波供給装置５とも接続され、その装置に電磁波発生電力を供給できるようになっている。
【００１１】
上記構成の高速昇温焼結装置１において、ハウジングの扉を開けて開口部２ａからハウジングにより画成される焼結チャンバＳＣ内にある下加圧通電電極３ａの上に、上記のように中に被焼結材料ｊが装填されかつ上下通電コアｃ、ｄが挿入された焼結型ａが、載せられる。なお、このとき下加圧通電電極は焼結型の装填を容易にするために図示しないアクチュエータにより降下されている。その後下加圧通電電極３ａをそのアクチュエータに上昇させ上通電コアｃの上面を上加圧通電電極３ｂの下面に当接させ被焼結材料に所望の圧力を加えておく。この状態で、焼結型の予熱装置として電磁波供給装置４のみが設けられている場合には、その電磁波供給装置４から焼結型に向けてマイクロ波又はミリメートル波が照射される。これにより焼結型、対の通電コア及び中の被焼結材料は所定の温度に加熱される。一方、予熱装置として加熱通電電極５ａ及び５ｂのみが設けられている場合には、電源装置８から切換スイッチを介して加熱通電電極５ａ及び５ｂに予熱用のパルス電流が流され焼結型を予熱し、それによって被焼結材料及び対の通電コアを予熱する。更に、電磁波供給装置４及び加熱通電電極５ａ、５ｂの両者が設けられている場合には、両者を動作させて焼結型、通電コア及び被焼結材料を予熱する。
【００１２】
被焼結材料等の所定の温度への予熱が完了すると、切換スイッチが切り換えられ、電源装置８から上、下加圧通電電極３ｂ、３ａに焼結用のパルス電流が流され、被焼結材料の焼結が行われる。このパルス電流は、被焼結材料の種類、厚さ、層の数、径（円形の場合）或いは一辺（矩形の場合）の大きさ等により異なるが、１００ｖ以下の電圧で５，０００アンペア以上の電流である。電磁波供給装置４が設けられている場合には、この焼結動作中にも電磁波供給装置から電磁波が焼結型に照射されてもよい。このようにして焼結すると電磁波による非熱的励起現象とパルス電流により誘起されるミクロな火花放電現象（放電プラズマ、放電衝撃圧力）、ジュール熱及び電場による電解拡散効果などの相乗的効果を生みだし、短時間に高品位の焼結品、例えばセラミックス、複合材料、異方性を有する電子材料等を製造できる。特にナノ構造を有するセラミックスや傾斜機能性材料の合成について微細組織構造の制御を容易に適用することが可能となる。
【００１３】
次に図３ないし図６を参照して本発明の高速昇温焼結装置のより具体的な実施例に付いて説明する。この例の高速昇温焼結装置１０は、台１１１、その台に直立状態で互いに隔てて固定された複数（この実施例では２本）の支柱１１２及び支柱１１２の上端に固定された上支持板１１３を有する本体フレーム１１と、支柱１１２に上下移動可能に支持された下ハウジング組立体１２ａと、支柱１１２に上下移動可能に支持された上ハウジング組立体１２ｂと、下ハウジング組立体１２ａに取り付けられた下加圧通電電極組立体１３ａと、上支持板１１３に取り付けられているを備えている上加圧通電電極組立体１３ｂと、台１１１の中央に取り付けられていて下可動ハウジング組立体を上下動させる駆動装置１４とを備えている。下ハウジング組立体１２ａは、軸受け１２２ａを介して支柱１１２に滑動可能に案内支持された円板状（この実施例で）の下可動体１２１ａと、下可動体１２１ａに取り付けられた下ハウジング１２３ａとを有している。ハウジング１２３ａは底壁を形成していて下可動体１２１ａに取り付ける底板１２４ａと、底板１２４ａに溶接等により接続された、環状（この実施例では円環状）の側壁を構成する環状体１２５ａと、環状体の上端に固定されたリング部材１２６ａとを有している。上ハウジング組立体１２ｂは、軸受け１２２ｂを介して支柱１１２に滑動可能に案内支持されたリング状の上可動体１２１ｂと、上可動体１２１ｂに取り付けられた上ハウジング１２３ｂとを備えている。上ハウジングは、上壁を構成する天板１２４ｂと、環状（この実施例では円環状）の側壁を構成する環状体１２５ｂと、環状板の下端及び上可動体に固定され、それによって上ハウジングを上可動体に取り付けているリング部材１２６ｂとを有している。上、下ハウジング１２３ｂ及び１２３ａは互いに協同して焼結チャンバＳＣを画成するようになっている。上、下ハウジングは、環状体１２５ｂ、１２５ａをそれぞれ二重に設けることによって二重壁構造（ウオータージャケット状）にされ、中に冷却水を通す構造になっている。この焼結チャンバは図示しない装置により、例えば真空雰囲気或いは不活性ガス雰囲気等の焼結雰囲気に制御されるようになっている。なお、リング部材１２６ａの上面及びリング部材１２６ｂの下面の少なくとも一方にはシールリングが設けられ、それらの面間の気密性を確保するようになっている。なお、図示しないが上ハウジングの環状体１２５ｂには外部から焼結チャンバ内を見れるように覗き窓を設けてもよい。また、図示しないが、通電時の焼結型からの発熱からハウジングの内壁を保護するために、チャンバ内部に単層又は複数の層の環状のステンレス鋼薄板を遮熱板として設けてもよい。
【００１４】
下加圧通電電極組立体１３ａは、下可動体１２１ａ及び下ハウジングの底板１２４ａの中央部に形成された上下方向の貫通穴内に、絶縁ブッシュ１３６ａ及び絶縁板１３７ａを介して下可動体１２１ａ及び底板１２４ａに電気的に絶縁させた状態で固定された下加圧通電電極１３１ａを備えている。下加圧通電電極１３１ａは、この実施例では、下端にフランジ部１３３ａを有する円柱状の電極本体１３２ａと、その電極本体１３２ａの上端に取り付けられた電極ヘッド１３４ａとを有している。下加圧通電電極１３１ａの内部には図示しないが外部の冷却液供給源と接続されていて中に冷却液を流す冷却通路が形成されている。下加圧通電電極１３１ａは、図４［Ａ］に示されるように、フランジ部１３３ａを固定ボルト１３８ａで下可動体１２１ａに取り付けることによって、下可動体に固定されている。この場合、公知の絶縁スリーブ及び絶縁ワッシャ等を用いて、固定ボルト１３８ａの周囲での下加圧通電電極１３１ａと下可動体１２１ａとの間の電気的絶縁を確保してある。上加圧通電電極組立体１３ｂは、上支持板１１３の中央部に形成された上下方向の貫通穴内に、絶縁ブッシュ１３６ｂ及び１３７ｂを介して上支持板１１３に電気的に絶縁させた状態で固定された上加圧通電電極１３１ｂを備えている。上通電電極１３１ｂは、この実施例では、上端にフランジ部１３３ｂが固定された円柱状の長い電極本体１３２ｂと、その電極本体１３２ｂの下端に取り付けられた電極ヘッド１３３ｂとを有している。下通電電極１３１ｂの内部には図示しないが外部の冷却液供給源と接続されていて中に冷却液を流す冷却通路が形成されている。上加圧通電電極１３１ｂは、図示しないが、フランジ部１３３ｂを固定ボルトで上支持板１１３に取り付けることによって、上支持板に固定されている。この場合、公知の絶縁スリーブ及び絶縁ワッシャ等を用いて、固定ボルトの周囲での上加圧通電電極１３１ｂと上支持板１１３との間の電気的絶縁を確保してある。上加圧通電電極１３１ｂは上ハウジング１２３ｂの天板１２４ｂを上下に貫通する穴を通して伸び、下端が焼結チャンバ内に配置されるようになっている。天板１２４ｂには絶縁ブッシュ１２８ｂ及びシール部材１２９ｂが取り付けられている。下加圧通電電極１３１ａの軸心と上加圧通電電極１３１ｂの軸心とは同軸になるように位置決めされている。
【００１５】
駆動装置すなわちアクチュエータ１４は、この実施例では流体圧シリンダ１４１で構成され、そのピストンロッド１４２の先端（図で上端）には下加圧通電電極に固定するための接続ブロック１４３が固定されている。接続ブロック１４３とピストンロッド１４２との接続方法は、ピストンロッド先端に形成された雄ねじを接続ブロックに形成された雌ねじに螺合することによって行われる。接続ブロック１４３と下加圧通電電極１３１ａのと間には、電源装置に接続される銅板等の導電性材料でできた接続端子Ｔａと、絶縁板１４４とが接続端子を下加圧通電電極に接触させた状態で、配置されている。接続ブロック１４３は、図４［Ａ］に示されるように、その接続ブロック１４３を固定ボルト１４６で下加圧通電電極１３１ａのフランジ部１３３ａに取り付けることによって、下加圧通電電極に固定されている。この場合、公知の絶縁スリーブ及び絶縁ワッシャ等を用いて、固定ボルト１４６の周囲での接続ブロック１４３と下加圧通電電極１３１ａとの間の電気的絶縁を確保してある。下ハウジング組立体１２ａはこのようにして下加圧通電電極組立体１３ａと共に駆動装置１４により上下動される。なお、上記実施例では駆動装置として流体圧シリンダを採用したが、これに代えて電動モータで駆動する方式を採用してもよい。上加圧通電電極１３１ｂのフランジ部１３３ｂと絶縁ブッシュ１３７ｂとの間には電源装置に接続される銅板等の導電性材料でできた接続端子Ｔｂが配置されている。上ハウジング組立体１２ｂを上下移動させる機構は、図４［Ｂ］に示されるように、上端が上支持板１１３に固定され下端が上可動体１２１ｂに固定されたアクチュエータ１５で構成される。このアクチュエータ１５はこの実施例では流体シリンダ１５１で構成され、この流体シリンダのシリンダ本体の上端が上支持板１１３に固定され、ピストンロッド１５２の下端が上可動体１２１ｂに固定されている。アクチュエータは、その軸心が、一対の支柱１１２の軸心及び上下加圧通電電極１３１ｂ、１３１ａの軸心を含む面に関して所定の角度、例えば３０度或いは４５度を成す平面内に存在するように、位置決めされている。上記実施例では駆動装置を下側に配置して下加圧電極を上下駆動する例を示したが、駆動装置を上支持板１１３側に配置して上加圧通電電極を上下駆動してもよく、更には、独立のアクチュエータを上、下に設けてそれらを連動させてもよい。
【００１６】
上ハウジング組立体１２ｂには、図５に示されるように、電磁波供給装置１６と、ハウジング組立体の軸心に関して直径方向に対向して配置さた一対の加熱通電電極組立体１７ａ及び１７ｂとの少なくとも一方が設けられている。電磁波供給装置１６は上ハウジング１２３ｂの上部外側部分に取り付けられている。この電磁波供給装置は電磁波を焼結型に照射して焼結型及び／又は被焼結材料を加熱するようになっているが、構造及び機能は公知のものと同じでよいので、それらに付いての詳細な説明は省略する。なお、電磁波供給装置１６は上ハウジング１２３に取り付けず、ハウジングと分離して別置き型とし、その間を導波管で結合させた構造としてもよい。もちろん、原理的構造で説明した電磁波供給装置４もハウジング２に取り付けても或いはそれと切り離して配置して導波管で接続してもよい。両加熱通電電極組立体の構造機能は全く同じであるから一方１７ａに付いて説明する。加熱通電電極組立体１７ａは、上ハウジング１２３ｂの環状体１２５ｂを半径方向に貫通する穴内に装着された支持体１７２により半径方向に滑動可能に案内支持された長いロッド状の加熱通電電極１７１を備えている。支持体１７２は加熱通電電極１７１を環状体１２５ｂから電気的に絶縁させながら加熱通電電極が軸方向に移動できるように支持している。加熱通電電極の内端すなわち焼結型ａ側端部には、焼結型の円筒状外周面と面接触する円弧状面が形成されたブロック１７３が取り付けられている。加熱通電電極１７１の外側端にはフランジ１７４が形成されている。上ハウジング１２３ｂの外側には、加熱通電電極を移動させるアクチュエータとしての流体圧シリンダ１７５が加熱通電電極と同軸状に配置され、上可動体１２１ｂ上に固定されている。流体圧シリンダ１７５のピストンロッド１７６の先端（加熱通電電極側端部）にはフランジ１７７が形成され、そのフランジ１７７は加熱通電電極１７１のフランジ１７４と公知の方法で連結されている。フランジ１７４と１７７との間には、加熱通電電極を電源装置に電気的に接続する導電体Ｔｃと、絶縁体１７８とが配置されている。絶縁体は流体圧シリンダを導電体Ｔｃ及び加熱通電電極１７１から電気的に絶縁している。
【００１７】
上記パルス通電焼結機において、上、下ハウジング組立体３ｂ、３ａがそれぞれ上位置及び下位置になっていて、下加圧通電電極１３１ａが上加圧通電電極１３１ｂから最も離れた状態になっているとき、下加圧通電電極１３１ａのヘッド１３４ａ上には、中に焼結されるべき粉末材料ｊが充填された焼結型ａが載せられる。なお、このとき一対の加熱通電電極１７１も互いに最も離れた位置に移動されている。このとき下加圧通電電極１３１ａのヘッド１３４ａの上面は焼結型ａの穴内に挿入されてセットされている下通電コアｄの下面と接触しそれと通電できると共に所望の圧力を加え得るようになっている。焼結型が下加圧通電電極１３１ａの上に位置決めされると、駆動装置１４が動作して下加圧通電電極組立体１３ａ及びその上の焼結型ａを、下ハウジング組立体１２ａと共に、焼結型の穴内に挿入された上通電コアｃが上加圧通電電極１３１ｂのヘッド１３４ｂの下面に当たるまで上昇させる。それと同時又はその後アクチュエータ１５が動作して上ハウジング組立体１２ｂを降下させる。すると上ハウジング１３３のリング部材１３６と下ハウジング１２３ａのリング部材１２６ａとが当接して上、下ハウジングによって画成されるチャンバを外気と遮断し、そのチャンバ内を公知の方法で真空雰囲気又は不活性ガス雰囲気にする。次に一対の加熱通電電極組立体１７ａ、１７ｂが設けられている場合には、その流体圧シリンダ１７５が動作して加熱通電電極１７１を焼結型に向かって移動させ、その内端に取り付けられたブロックを焼結型の外周面に接触させる。
【００１８】
このような状態の下で、電磁波供給装置が１６が設けられている場合にはそれにより焼結型に電磁波を照射して被焼結材料である粉体Ｊ及び／又は焼結型を予熱し、加熱通電電極組立体１７ａ、１７ｂが設けられている場合にはそれらの加熱通電電極に図１の電源装置と同様の電源装置から予熱電流を流して焼結型を予熱する。また、両者が設けられている場合には両者を動作させて粉体及び／又は焼結型を予熱する。その後、駆動装置１４により下加圧通電電極１３１ａを上加圧通電電極１３１ｂに向かって所望の圧力で押圧しながら通電電極を介して所望の電圧で所望の値の直流パルス電流を流してパルス通電焼結を行う。更に、この加熱通電電極（左右横水平方向）による加熱のみならず、加圧通電電極（上下垂直方向）によるパルス通電とを交互に或いは同時に行なってパルス通電焼結を行なう構造とし、電場発生を上下、左右の直行２軸方向としてもよい。更に、加熱通電電極を図６のように１７ａ及び１７ｂの１対のみとするのでなくて、図７に示される実施例の高速昇温焼結装置１０Ａように１７ａと１７ｂ並びに１７ｃと１７ｄの２対（全て同じ構造であり説明は省略）にし、直行する水平２軸方向から加熱通電電極を成形型に接触通電させ、鉛直方向の加圧通電電極から通電するようにして３軸方向に電場を発生させて制御してもよい。
上記電場の発生による効果は、イオン電界拡散効果を促進するものであり、特にイオン導電性材料や、熱電半導体、磁性材料などの電子機能性材料ではイオンの移動し易い方向が発生するため、異方性がつくなど良質な電子材料を合成することができる。また、構造材料では拡散運動が増すため結合強度の高い部材を製造することができる。上記実施例の加熱通電電極が直径方向に配置された１対の場合には電場の発生が水平１軸方向となり、この場合、その軸方向に拡散し易い方向が発生し通常の焼結駆動力（熱及び機械的圧力）に加えて焼結性の向上促進が行われる。また、加熱通電電極が直交方向に配置された２対の場合には、上下方向の加圧通電電極による通電と合わさって、電場の同時発生により拡散方向が乱れることにより、異方性を等方性になるように任意に制御できることが期待できる。更に、焼結時に２対の加熱通電電極による通電を１対ごとに交互に切り替えることにより、前記と同様に、拡散方向と量を任意に制御できることが期待できる。
【００１９】
上記実施例では上ハウジング組立体１２ｂを上下動するアクチュエータ１５を流体シリンダで構成したが、図２［Ｃ］に示されるようにねじ軸及びそれと螺合するナットから成るねじ軸及びナット機構１５ａで構成してもよい。このねじ軸及びナット機構１５ａは、下可動体１２１ａに直立状態で回転可能に支持されていてほぼ全長に亘って雄ねじが形成されたねじ軸１５２ａと、このねじ軸１５２ａの雄ねじと螺合する雌ねじが形成されたナット１５３ａと、このねじ軸１５２ａを回転する駆動モータ１５４ａとを備えている。
【００２０】
【効果】
本発明によれば、次のような効果を奏することが可能である。
（イ）高速或いは超高速の焼結を行うことが可能である。
（ロ）エネルギー効率がよく省エネルギーで迅速に焼結を行うことが可能になる。
（ハ）ナノ構造を有する焼結品を迅速にかつ安価に焼結できる。
（ニ）電場を制御することにより粒界結合部の拡散が通常の焼結よりも積極的に促進され、より電子特性の向上した電子材料を短時間で製造できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の高速昇温焼結装置の原理構造を示す図である。
【図２】図１の装置の線Ａ−Ａに沿って見た断面図である。
【図３】本発明の高速昇温焼結装置の一実施例の具体的構造を示す断面図である。
【図４】［Ａ］は下通電電極と駆動装置との連結状態を示す拡大断面図、［Ｂ］は上ハウジング組立体を動作するアクチュエータを示す図、［Ｃ］はアクチュエータの変形例を示す図である。
【図５】図３の線Ｂ−Ｂに沿って見た部分断面図である。
【図６】図３の線Ｄ−Ｄに沿って見た拡大断面図である。
【図７】図６と同様の拡大断面図であって、他の実施例を示す図である。
【符号の説明】
１、１０、１０Ａ  高速昇温焼結装置  ２  ハウジング
３ａ、３ｂ  加圧通電電極            ４  電磁波供給装置
５ａ、５ｂ  加熱通電電極            ８  電源装置
１２ａ、１２ｂ  ハウジング組立体    １２３ａ、１２３ｂ  ハウジング
１３ａ、１３ｂ  加圧通電電極組立体
１３１ａ、１３１ｂ  加圧通電電極    １４  駆動装置
１６  電磁波供給装置
１７ａ、１７ｂ、１７ｃ、１７ｄ  加熱通電電極組立体
【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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