电流辅助烧结方法和电流辅助烧结装置制造方法及图纸

根据本发明专利技术的实施方式的电流辅助烧结方法包括：加压模制成型步骤，在其中通过加压于填充在模具(11)中的粉末(10)模制成型粉末压块(15)；脱模步骤，在其中将粉末压块(15)从模具(11)中脱模；以及电流辅助烧结步骤，在其中通过对从模具(11)中脱模的粉末压块(15)进行通电形成烧结体(17)。在加压模制成型步骤中，还可使用在一端和另一端开口并且由包含金属的材料制成的筒状模具(11)，以及通过插入在一端的第一开口中的第一冲头和插入另一端的第二开口中的第二冲头对粉末(10)加压。二开口中的第二冲头对粉末(10)加压。二开口中的第二冲头对粉末(10)加压。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】电流辅助烧结方法和电流辅助烧结装置


[0001]本专利技术涉及一种电流辅助烧结方法以及电流辅助烧结装置。

技术介绍

[0002]专利文献1公开了一种电流辅助烧结方法，其中通过上冲头和下冲头加压于填充在筒状模具中的粉末的同时，对这些粉末进行通电以形成烧结体。电流辅助烧结方法也被称为放电等离子烧结方法(以下简称SPS(Spark Plasma Sintering)方法)或者脉冲电流辅助烧结方法。在专利文献1所公开的电流辅助烧结方法中，通过粉末填充步骤和加压电流辅助烧结步骤形成烧结体。
[0003]非专利文献1公开了一种粉末冶金方法，在该粉末冶金方法中，通过上冲头和下冲头加压于填充在模具中的粉末形成粉末压块，然后在高温下加热所形成的粉末压块形成烧结体。在非专利文献1中公开的粉末冶金方法中，通过粉末填充步骤、加压模制成型步骤和加热烧结步骤形成烧结体。
[0004][引用列表][0005][专利文献][0006]专利文献1：未经审查的日本专利申请公开No.2018
‑
044207。
[0007]非专利文献1：“粉末冶金
とは
(中文：什么是粉末冶金)”日本粉末冶金协会，[网上]，[于2020年5月7日检索]，网址[https：//www.jpma.gr.jp/powder_m/]。

技术实现思路

[0008]专利技术所要解决的技术问题
[0009]在专利文献1公开的电流辅助烧结方法中，加压电流辅助烧结步骤中，冲头的位移(即，移动距离)较大，因此引起可能出现故障，例如占据在模具和冲头之间的间隙中的粉末被烧结。此外，由于模具和冲头在高温环境下彼此相互摩擦，因此会因为例如模具以及冲头的卡住而导致模具的寿命变短。此外，由于模具在高温以及磨损环境下使用，因此必须选择具有耐磨性的耐热合金作为模具以及冲头的材料，从而使得模具的制造成本高。因此，专利文献1公开的电流辅助烧结方法中不能降低生产成本。而在非专利文献1中，由于加热烧结步骤很耗时，因此无法提高生产率。
[0010]根据本说明书的记述内容和附图，所要解决的其他问题和新颖特征将变得显而易见。
[0011]问题的解决方案
[0012]根据一实施方式，电流辅助烧结方法包括：加压模制成型步骤，在其中通过加压于填充在模具中的粉末模制成型粉末压块；脱模步骤，在其中将粉末压块从模具中脱模；以及电流辅助烧结步骤，在其中通过对从模具中脱模的粉末压块进行通电形成烧结体。
[0013]根据一些实施方式，电流辅助烧结装置包括：加压模制成型机构，其用于通过加压于填充在模具中的粉末来模制成型粉末压块；脱模机构，其用于使得粉末压块从模具中脱
模；以及电流辅助烧结机构，其用于对从模具中脱模后的粉末压块进行通电以形成烧结体。
[0014]根据一些实施方式，电流辅助烧结装置包括：加压模制成型机构，其用于通过加压于填充在模具中的粉末来模制成型粉末压块；脱模机构，其用于使粉末压块从模具中脱模；电流辅助烧结机构，其用于对从模具中脱模的粉末压块进行通电以形成烧结体；加压模制成型单元，其包括加压模制成型机构和脱模机构；电流辅助烧结单元，其与加压模制成型单元并排布置，并且包括电流辅助烧结机构；以及运输机构，其用于将粉末压块从加压模制成型单元运送到电流辅助烧结单元。
[0015]专利技术的有益效果
[0016]根据上述实施方式，可提供能够降低生产成本的电流辅助烧结方法以及电流辅助烧结装置。
附图说明
[0017]图1是示出了根据比较例1的粉末冶金方法的示例的流程图；
[0018]图2是示出了根据比较例2的SPS方法的示例的流程图；
[0019]图3是示出了根据第一实施方式的电流辅助烧结方法的示例的流程图；
[0020]图4是示出了根据第一实施方式的电流辅助烧结方法的示例的流程图；
[0021]图5是示出了根据第一实施方式的电流辅助烧结装置的示例的结构图；
[0022]图6是示出了根据第一实施方式的另一示例的电流辅助烧结装置的示例的结构图；
[0023]图7是示出了根据第一实施方式的再一示例的电流辅助烧结装置的示例的结构图；
[0024]图8是示出了在使用根据第一实施方式的电流辅助烧结装置的电流辅助烧结方法中的加压模制成型步骤中在冲头的表面压力与烧结体的充填密度之间的关系的示例的图，其中，横轴表示表面压力，纵轴表示充填密度；
[0025]图9是示出了在使用根据第一实施方式的电流辅助烧结装置的电流辅助烧结方法中的加压模制成型步骤中在冲头的表面压力与烧结体的收缩率之间的关系的示例的图，其中，横轴表示表面压力，纵轴表示收缩率；
[0026]图10是示出了在使用根据第一实施方式的电流辅助烧结装置的电流辅助烧结方法中的烧结体的示例的截面图；
[0027]图11是示出了在使用根据第一实施方式的电流辅助烧结装置的电流辅助烧结方法中的烧结体的微观结构的示例的截面图；
[0028]图12是示出了根据第二实施方式的电流辅助烧结装置的示例的结构图；
[0029]图13是示出了通过根据第二实施方式的电流辅助烧结装置执行的操作的示例的流程图；
[0030]图14是示出了根据比较例3的SPS装置的示例的结构图。
具体实施方式
[0031]为了清楚说明，适当地部分省略和简化了以下的说明与附图。此外，在所有附图中，相同的标号被分配给相同或者相应的部件，并且适当地省略其冗余描述。
[0032]<第一实施方式>
[0033]在描述根据第一实施方式的电流辅助烧结方法和电流辅助烧结装置之前，将描述根据比较例1和2的烧结方法。接着将与比较例1和比较例2的烧结方法对比地来描述根据本公开的实施方式的电流辅助烧结方法。这样可阐明根据本实施方式的电流辅助烧结方法的特征。此后，将说明根据本公开的实施方式的电流辅助烧结装置。
[0034]<比较例1：粉末冶金方法>
[0035]将粉末冶金方法作为根据比较例1的烧结方法加以描述。粉末冶金方法是一种用于通过在高温下烧结粉末压块制造高强度材料或者构件的方法，其中粉末压块已通过压机加压和压实粉末形成。图1是示出了根据比较例1的粉末冶金方法的流程图。如图1所示，粉末冶金方法包括粉末填充步骤、加压模制成型步骤、脱模步骤、加热烧结步骤和排出步骤。在所使用的粉末10包含多种类型的物质的情况下，可以在粉末填充步骤之前包括粉末混合步骤。
[0036]在粉末混合步骤中混合粉末10。粉末10包含用于形成期望的烧结体所需的(一种或多种)材料。粉末10可包含多种类型的材料。例如，粉末10可包含：金属的粉末，诸如铁、铜、铝、镍、铬、钨、钼；或者可包含合金钢，诸如不锈钢，在其中铬或镍包含在铁中；替代地，粉末10可包含铝合金的粉末等，在其中铜、锰、硅、镁、锌、镍中的至少一种包含在铝中。此外，粉末10不限于金属粉末。也就是说，粉末10可包含：氧化物本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种电流辅助烧结方法，所述电流辅助烧结方法包括：加压模制成型步骤，在其中通过加压于填充在模具中的粉末来模制成型粉末压块；脱模步骤，在其中将所述粉末压块从所述模具中脱模；以及电流辅助烧结步骤，在其中通过对从所述模具中脱模的粉末压块进行通电而形成烧结体。2.根据权利要求1所述的电流辅助烧结方法，其中，在所述加压模制成型步骤中，将在一端和另一端开口并且由包含金属的材料制成的筒状模具用作模具；以及通过插入一开口中的第一冲头和插入另一开口中的第二冲头对粉末加压。3.根据权利要求2所述的电流辅助烧结方法，其中，在所述脱模步骤中，通过借助于所述第一冲头将所述粉末压块从所述模具中推出来将所述粉末压块从所述模具中脱模；在所述电流辅助烧结步骤中，经由所述第一冲头和所述第二冲头对所述粉末压块进行通电。4.根据权利要求2所述的电流辅助烧结装置，其中，在所述脱模步骤中，使所述粉末压块与所述模具、所述第一冲头和所述第二冲头脱离，由此使得所述粉末压块从所述模具中脱模；以及在所述电流辅助烧结步骤中，经由第一端子和第二端子对所述粉末压块进行通电。5.根据权利要求1至4中的任一项所述的电流辅助烧结方法，其中，在所述电流辅助烧结步骤中，所述粉末压块中的粉末的各个颗粒通过在每对颗粒之间产生的热量、从每个颗粒的内部产生的热量以及通过热传导从颗粒的外部传递的热量中的至少一种进行烧结或者扩散接合。6.根据权利要求1至5中的任一项所述的电流辅助烧结方法，其中，当在所述加压模制成型步骤中模制成型第一粉末压块时，与之并行地，在所述电流辅助烧结步骤中对不同于所述第一粉末压块的第二粉末压块进行通电，使得能够由所述第二粉末压块形成烧结体。7.根据权利要求1至6中的任一项所述的电流辅助烧结方法，其中，在所述加压模制成型步骤中，所述粉末的温度低于500℃，并且施加于所述粉末的压力为100MPa至700MPa；以及在所述电流辅助烧结步骤中，所述粉末压块的温度为500℃或更高，并且施加于所述粉末压块的、除了不可避免的压力外的压力为0MPa。8.根据权利要求1至7中的任一项所述电流辅助烧结方法，其中，在所述加压模制成型步骤中，所述粉末的充填密度从低于60％的密度变化到60％或更高；在所述电流辅助烧结步骤中，将所述粉末的充填密度保持在60％或者更高。9.一种电流辅助烧结装置，包括：加压模制成型机构，所述加压模制成型机构用于通过对填充于模具中的粉末加压来模制成型粉末压块；脱模机构，所述脱模机构用于将所述粉末压块从所述模具中脱模；以及电流辅助烧结机构，所述电流辅助烧结机构用于通过对从所述模具中脱模的粉末压块进行通电来形成烧结体。
10.根据权利要求9所述的电流辅助烧结装置，其中，所述模具由包含金属的材料制成，并且具有在一端和另一端开口的筒状形状；以及所述加压模制成型机构通过插入一开口中的第一冲头和插入另一开口中的第二冲头对所述粉末加压。11.根据权利要求10所述的电流辅助烧结装置，其中，所述脱模机构通过借助于所述第一冲头将所述粉末压块从所...

【专利技术属性】
技术研发人员：植田直树，
申请(专利权)人：株式会社日本制钢所，
类型：发明
国别省市：