JP6700068B2

JP6700068B2 - 多軸通電焼結装置におけるカーボンシートの接着方法

Info

Publication number: JP6700068B2
Application number: JP2016036733A
Authority: JP
Inventors: 健市砂本
Original assignee: Akane Co Ltd
Current assignee: Akane Co Ltd
Priority date: 2016-02-29
Filing date: 2016-02-29
Publication date: 2020-05-27
Anticipated expiration: 2036-02-29
Also published as: JP2017155072A

Description

本発明は、粉体材料を加圧しながら通電して焼結する通電焼結装置に関するものである。

従来、粉体材料を加圧しながら通電して焼結する通電焼結装置として、一軸通電焼結装置と多軸通電焼結装置とがある。

図５に示す一軸通電焼結装置２００は、真空容器２７０内の成形型２８０に入れられた粉体材料に対して、上方にスペーサー２１１，２１２及び上パンチ２１３を配置し、下方にスペーサー２２１，２２２及び下パンチ２２３を配置し、上下方向の加圧通電軸２１０，２２０により加圧通電して、焼結体２９０を生成するものである。一軸通電焼結装置は、加圧と通電に同じ軸を使用することから、焼結部分の径方向（水平方向）の温度分布が不均一となりやすい。その欠点を改良すべく、加圧軸と通電軸とを分離したものが多軸通電焼結装置である。

図６に示す多軸通電焼結装置１００は、真空容器７０内の成形型８０に入れられた粉体材料を、上下方向の加圧軸１０，２０により加圧し、水平方向の通電軸（Ａ）３０，４０及び通電軸（Ｂ）５０，６０により通電するようになっている。そして、通電軸による通電方法に関して、特許文献１には、加圧下にある粉体材料を収納する筒状の型の側面の周囲に、２本一対を１組とした電極を複数組配設して、各組の一対の電極に対する通電を交互に切り換えながら粉体材料に熱を付与するようにした多軸通電焼結装置に関する発明が記載されている。

ここで、多軸通電焼結装置における通電軸と成形型８０との間には、カーボンシートが配置されている。図７は、多軸通電焼結装置におけるカーボンシートの配置図である。このカーボンシート１は、例えば０．８ｍｍ程度の厚さの黒鉛フィルムであって、通電軸３０，４０と成形型８０との間に配置されており、通電軸と成形型との接触面を均一にして、通電軸からの電流の流れが成形型に均一に広がるようにするためのものである。通電軸と成形型との接触面は、微細な凹凸の存在により必ずしも鏡のように平滑ではなく、もしカーボンシートがなければ、成形型が不均一に加熱されて最悪の場合割れてしまう。

特許第４２２６６７４号

従来、カーボンシート１の配置にあたっては、通電軸の先端側にカーボンシート１を支持するための治具を設けて、その治具にカーボンシート１を差し込む等により配置していた。しかしながら、カーボンシート１を治具により支持する構造では、カーボンシート１のずれ、曲がり、折れ、割れ等が生じやすく、頻繁に取り替えが必要であった。

これに対して、カーボンシート１を、通電軸の先端側に樹脂接着剤で接着することが行われている。これにより、カーボンシート１のずれや破損の抑制を少しは改善できるものの、樹脂接着剤は通電軸からの通電により加熱されると、すぐに炭になってしまうため、接着力に問題があった。

本発明は、上記従来の課題を解決するものであり、多軸通電焼結装置における通電軸と成形型との間に配置するカーボンシートを強固に接着することの可能な、多軸通電焼結装置におけるカーボンシートの接着方法を提供するものである。

上記課題を解決するため、本発明の多軸通電式焼結装置におけるカーボンシートの接着方法は、上下方向の加圧軸と水平方向の通電軸とを備え、成形型内の粉体材料を前記加圧軸により加圧しながら前記通電軸により通電して焼結する通電焼結装置における、前記通電軸又は前記成形型へのカーボンシートの接着方法であって、前記カーボンシートをピッチにより接着することを特徴とする。

また好ましくは、前記ピッチがメソフィーズピッチであることを特徴とする。

また好ましくは、前記通電軸の先端が黒鉛であることを特徴とする。

また好ましくは、前記通電軸の先端が銅であって、前記通電軸の先端に微細な凹凸が形成されていることを特徴とする。

本発明の多軸通電式焼結装置におけるカーボンシートの接着方法は、上下方向の加圧軸と水平方向の通電軸とを備え、成形型内の粉体材料を加圧軸により加圧しながら通電軸により通電して焼結する通電焼結装置における、通電軸又は成形型へのカーボンシートの接着方法であり、カーボンシートをピッチにより接着するものである。接着剤として塗布されたピッチは、粉末状のものであっても、通電軸からの通電により加熱されると液状になってカーボンシートに染み込んでいく。そして、加熱が進むにつれて炭化した後さらに黒鉛化して、カーボンシートと通電軸又はカーボンシートと成形型を強固に接合する。従って、樹脂接着剤のように加熱によりすぐに炭になるだけではなく接着力が大きい。

また、ピッチがメソフィーズピッチである場合には、分子構造に規則性があり熱処理に適しているため好ましい。

また、通電軸の先端が黒鉛である場合には、加熱されたピッチが通電軸側にも染み込みやすく、より強固に接合できる。

また、通電軸の先端が銅であって、通電軸の先端に微細な凹凸が形成されている場合には、アンカー効果で、より強固に接合できる。

このように、本発明の多軸通電焼結装置におけるカーボンシートの接着方法によれば、多軸通電焼結装置における通電軸と成形型との間に配置するカーボンシートを強固に接着することが可能である。

本発明の実施形態１に係る多軸通電焼結装置におけるカーボンシートの接着方法の説明図である。通電軸の先端を示す図である。通電軸の先端を示す図である。本発明の実施形態２に係る多軸通電焼結装置におけるカーボンシートの接着方法の説明図である。一軸通電焼結装置の構成図である。多軸通電焼結装置の構成図である。多軸通電焼結装置におけるカーボンシートの配置図である。

次に、図１乃至図４を参照して、本発明の実施形態に係る多軸通電焼結装置におけるカーボンシートの接着方法について説明する。本実施形態に係る多軸通電焼結装置の全体構成は、従来例として説明した図６に示す多軸通電焼結装置１００と同様であり、真空容器７０内の成形型８０に入れられた粉体材料を、上下方向の加圧軸１０，２０により加圧し、水平方向の通電軸３０，４０及び通電軸５０，６０により通電するようにしたものである。

（実施形態１）
図１に示す実施形態１は、カーボンシート１を通電軸３０及び通電軸４０の先端（電極）に接着して貼り付けたものである。カーボンシート１は、例えば０．８ｍｍ程度の厚さの黒鉛フィルムである。また、接着剤としてピッチを用いる。なお、用いるピッチは、粉末や液体のものを用いることができ、その種類も特に限定されるものではないが、接着力の観点からは、分子構造に規則性があり熱処理に適したメソフェーズピッチを用いることが好ましい。

カーボンシート１と通電軸３０，４０との間に塗布されたピッチは、通電軸による通電により加熱されると、粉末状のものであっても液状になってカーボンシート１に染み込んでいき、加熱が進むにつれて炭化した後さらに黒鉛化する。従って、樹脂接着剤のように加熱によりすぐに炭になるだけではなく、黒鉛化によりカーボンシート１と通電軸３０，４０とを強固に接合する。なお、メソフィーズピッチの場合、１４０℃〜３５０℃程度でカーボンシート１に染み込む。

図２に示すように、通電軸３０の先端が黒鉛電極３１の場合には、通電軸による通電によりピッチが加熱されると、カーボンシート１とともに黒鉛電極３１にも染み込んでいくため、より強固に接着することができる。

一方、図３（ａ）に示すように、通電軸３０の先端が銅である場合には、加熱されたピッチが通電軸側に染み込まない。従って、図３（ｂ）に示すように、通電軸３０の先端に微細な溝３２を形成することにより、アンカー効果で、より強固に接着することができる。また、溝３２をアリ溝（開口部が狭く底部が広い台形の溝）とすれば、よりアンカー効果が得られるため好ましい。なお、アンカー効果を生じさせるためには、溝３２に限らずその他の微細な凹凸を形成することができる。また、黒鉛電極の場合に比べて、カーボンシート１の厚みを若干厚くして２ｍｍ程度とすることが好ましい。

（実施形態２）
図４に示す実施形態２は、カーボンシート１を成形型８０に接着して貼り付けたものである。使用するカーボンシート１や接着材としてのピッチは、実施形態１と同様である。

カーボンシート１を接着する成形型８０は黒鉛であるため、通電軸による通電によりピッチが加熱されると、カーボンシート１とともに成形型８０にも染み込んでいくため、より強固に接着することができる。

本実施形態に係る多軸通電式焼結装置におけるカーボンシートの接着方法は、上下方向の加圧軸１０，２０と水平方向の通電軸３０，４０，５０，６０とを備え、成形型８０内の粉体材料を加圧軸１０，２０により加圧しながら通電軸３０，４０，５０，６０により通電して焼結する通電焼結装置における、通電軸３０，４０，５０，６０又は成形型８０へのカーボンシート１の接着方法であり、カーボンシート１をピッチにより接着するものである。接着剤として塗布されたピッチは、粉末状のものであっても、通電軸３０，４０，５０，６０からの通電により加熱されると液状になってカーボンシート１に染み込んでいく。そして、加熱が進むにつれて炭化した後さらに黒鉛化して、カーボンシート１と通電軸３０，４０，５０，６０又はカーボンシート１と成形型８０を強固に接合する。従って、樹脂接着剤のように加熱によりすぐに炭になるだけではなく接着力が大きい。

また、通電軸の先端が銅であって、通電軸の先端に微細な凹凸（溝３２）が形成されている場合には、アンカー効果で、より強固に接合できる。

このように、本実施形態に係る多軸通電焼結装置におけるカーボンシートの接着方法によれば、多軸通電焼結装置における通電軸と成形型との間に配置するカーボンシートを強固に接着することが可能である。

以上、本発明の実施形態に係る多軸通電焼結装置について説明したが、本発明は上述した実施の形態に限定されるわけではなく、その他種々の変更が可能である。

１カーボンシート
１０加圧軸
１５上パンチ
２０加圧軸
２５下パンチ
３０通電軸
３１黒鉛電極
３２溝
４０通電軸
５０通電軸
６０通電軸
７０真空容器
８０成形型
９０焼結体
１００多軸通電焼結装置
２００一軸通電焼結装置
２１０加圧通電軸
２１１スペーサー
２１２スペーサー
２１３上パンチ
２２０加圧通電軸
２２１スペーサー
２２２スペーサー
２２３下パンチ
２７０真空容器
２８０成形型
２９０焼結体

Claims

上下方向の加圧軸と水平方向の通電軸とを備え、成形型内の粉体材料を前記加圧軸により加圧しながら前記通電軸により通電して焼結する通電焼結装置における、前記通電軸と前記成形型との間に配置されるカーボンシートの前記通電軸への接着方法であって、
前記通電軸の先端が黒鉛であり、
前記カーボンシートをピッチにより接着することを特徴とする多軸通電式焼結装置におけるカーボンシートの接着方法。
上下方向の加圧軸と水平方向の通電軸とを備え、成形型内の粉体材料を前記加圧軸により加圧しながら前記通電軸により通電して焼結する通電焼結装置における、前記通電軸と前記成形型との間に配置されるカーボンシートの前記通電軸への接着方法であって、
前記通電軸の先端が銅であり、前記通電軸の先端に微細な凹凸が形成されており、
前記カーボンシートをピッチにより接着することを特徴とする多軸通電式焼結装置におけるカーボンシートの接着方法。
上下方向の加圧軸と水平方向の通電軸とを備え、成形型内の粉体材料を前記加圧軸により加圧しながら前記通電軸により通電して焼結する通電焼結装置における、前記通電軸と前記成形型との間に配置されるカーボンシートの前記成形型への接着方法であって、
前記成形型が黒鉛であり、
前記カーボンシートをピッチにより接着することを特徴とする多軸通電式焼結装置におけるカーボンシートの接着方法。
前記ピッチがメソフィーズピッチであることを特徴とする請求項１乃至請求項３のうちいずれか１つに記載の多軸通電式焼結装置におけるカーボンシートの接着方法。