複雑形状品のHIP焼結のためのセルフカプセリング法の開発

難焼結性セラミックスを緻密に焼結する方法に高温ガス等方加圧法(HIP)がるが,成形体に対しては気孔内への高圧ガスの侵入を防ぐために,加圧時期に軟化するガラスや金属の容器,すなわちカプセルHIPが必要となる。この場合,一般には試料粉末を片封じの容器に真空封入する方法がとられるため,焼結された試料の形状は円柱体に限られる。本研究はHIP焼結において,目的とする形状の成形体の表面に後から加圧時期に軟化するガラス層を形成させる(これをセルフカプセリングと称す)ことにより,従来のカプセルHIP法では不可能であった任意の形状を有する焼結体の作製を可能にするためのもので,その基礎となる実験を行って得られた結果は,以下の通りである。1.電気伝導性のない圧粉体のセルフカプセリングには,高周波誘導炉により加熱が可能な導体層をその表面に形成させる必要がある。そこで,導体として焼結体を汚損しない炭素を選び,その表面へのガラスの溶融,付着状態を調べるために,導線を付けガラス粉末中に埋設した黒鉛棒に減圧雰囲気下で直接通電した。その結果,黒鉛棒近傍のガラス粉末は容易に溶融し付着するが,その周辺のガラス粉末との間に空隙が生じることがわかった。2.そこで,ガラス粉末を振動により流動する装置を考案し,この空隙を埋め絶えず新しいガラス粉末が供給できるようにしたところ,黒鉛棒への通電条件により,容易に付着ガラス膜厚が制御でき,セルフカプセル化は十分可能であることがわかった。3.圧粉体自身が電気伝導性を有する場合はそのまま加熱できることに注目し,MoSi_2の円筒状成形体を作成し,同様の実験を行ったところ,黒鉛棒と同様の結果が得られた。4.本実験では,高周波誘導炉による加熱により圧粉体の表面に緻密なガラス層を形成させるところまでは遂行できなかったが,上記の実験結果を踏まえて,セルフカプセルHIPは十分に可能性のある新規焼結プロセスとしての発展が期待できる。

難焼結性セラミックスを緻密に焼結する方法に高温ガス等方加圧法(HIP)がるが,成形体に対しては気孔内への高圧ガスの侵入を防ぐために,加圧時期に軟化するガラスや金属の容器,すなわちカプセルHIPが必要となる。この場合,一般には試料粉末を片封じの容器に真空封入する方法がとられるため,焼結された試料の形状は円柱体に限られる。本研究はHIP焼結において,目的とする形状の成形体の表面に後から加圧時期に軟化するガラス層を形成させる(これをセルフカプセリングと称す)ことにより,従来のカプセルHIP法では不可能であった任意の形状を有する焼結体の作製を可能にするためのもので,その基礎となる実験を行って得られた結果は,以下の通りである。1.電気伝導性のない圧粉体のセルフカプセリングには,高周波誘導炉により加熱が可能な導体層をその表面に形成させる必要がある。そこで,導体として焼結体を汚損しない炭素を選び,その表面へのガラスの溶融,付着状態を調べるために,導線を付けガラス粉末中に埋設した黒鉛棒に減圧雰囲気下で直接通電した。その結果,黒鉛棒近傍のガラス粉末は容易に溶融し付着するが,その周辺のガラス粉末との間に空隙が生じることがわかった。2.そこで,ガラス粉末を振動により流動する装置を考案し,この空隙を埋め絶えず新しいガラス粉末が供給できるようにしたところ,黒鉛棒への通電条件により,容易に付着ガラス膜厚が制御でき,セルフカプセル化は十分可能であることがわかった。3.圧粉体自身が電気伝導性を有する場合はそのまま加熱できることに注目し,MoSi_2の円筒状成形体を作成し,同様の実験を行ったところ,黒鉛棒と同様の結果が得られた。4.本実験では,高周波誘導炉による加熱により圧粉体の表面に緻密なガラス層を形成させるところまでは遂行できなかったが,上記の実験結果を踏まえて,セルフカプセルHIPは十分に可能性のある新規焼結プロセスとしての発展が期待できる。