JP2011202201A - 金属焼結体の製造方法及び製造装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ロールによる通電加圧焼結によりシート状焼結体の製造において、幅方向端部と中央部との温度差による変形の発生を抑える製造装置および製造方法を提供する。
【解決手段】シート状成形体Ｆを走行させるとともに、シート状成形体Ｆの走行方向に間隔をおいて配置された少なくとも一対の給電ロール３ａ，３ｂと、この一対の給電ロール３ａ，３ｂを介してシート状成形体Ｆに電流を供給する給電機構５と、一対の給電ロール３ａ，３ｂに対向して配置されシート状成形体Ｆを給電ロール３ａ，３ｂとの間に挟持する押さえロールとを備え、一対の給電ロール３ａ，３ｂは、それぞれの給電ロール３ａ，３ｂの両端部が給電機構５の電源供給部５０に並列的に接続されており、給電機構５には、電源供給部５０と給電ロール３ａ，３ｂの両端部との通電接続を切り替えて、シート状成形体Ｆの幅方向中央部よりも幅方向端部に多く通電する通電制御部５２が設けられている。
【選択図】図５

Description

この発明は、チタン、ステンレス鋼、Ｎｉ基合金等からなる金属焼結体の製造方法に適した製造装置に関するものである。

金属焼結体を製造する方法としては、例えば、特許文献１に記載されているように、金属粉末に有機バインダー、可塑剤、水及び界面活性剤等を混合してスラリーとし、このスラリーを成形した成形体を加熱焼結するものが提案されている。このようなスラリーからなる成形体を焼結する場合は、成形体を焼結炉内に装入し、焼結炉内においてヒータ加熱又はバーナ加熱して焼結炉の雰囲気温度を上昇させ、成形体を加熱焼結する。そのため、成形体自体を所定の温度まで加熱するためには、焼結炉の内部雰囲気全体を比較的長時間にわたって高温に保持する必要があり、熱効率が悪いという問題があった。

また、焼結を効率的に行うために、特許文献２においては、一対の圧延ロールで板状に成形した成形体を、二対以上の給電ロールと押さえロールとの間に通過させて、通電加熱し焼結する方法が提案されている。この特許文献２においては、成形体自体を通電によって加熱して焼結するので、短時間で加熱することが可能となっており熱効率が良い。また、成形体を搬送しながら焼結可能であるので、連続的に成形体を加熱焼結することができ、効率的である。

しかしながら、このような成形体は、焼結が進行するにつれて幅方向、走行方向、厚さ方向に収縮する。また、成形体の幅方向端部は、熱が拡散され易いため、幅方向中央部と比較して温度が低くなる傾向にある。このため、幅方向端部の収縮率が小さく、かつ、幅方向中央部の収縮率が大きくなり、成形体の幅方向端部が波打つように変形してしまうことや、成形体が蛇行して走行してしまうことがある。このような変形や蛇行が発生した場合には、製造される金属焼結体に亀裂が生じて切れたり、給電ロールが破損したりするおそれがある。そして、変形によって給電ロールと成形体との通電が均一に行われないと、局部的に大電流が通過することによってスパークが発生しやすくなる。そして、スパークにより給電ロールの表面が溶けることや、表面に傷がついて凹凸が生じることがあり、この凹凸によって均一な通電が阻害され、さらなるスパークを誘発するおそれがあった。

特開２００７−０４６０８９号公報 特許第３０６８００３号公報

本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、給電ロールを用いて、効率良く金属焼結体を製造することが可能である金属焼結体の製造方法に適した製造装置を提供する。

本発明の金属焼結体の製造装置は、金属粉末からなるシート状成形体に対して通電して自己発熱によって焼結させる金属焼結体の製造装置であって、前記シート状成形体を走行させるとともに前記シート状成形体の走行方向に間隔をおいて配置された少なくとも一対の給電ロールと、この一対の給電ロールを介して前記シート状成形体に電流を供給する給電機構と、前記一対の給電ロールに対向して配置され前記シート状成形体を前記給電ロールとの間に挟持する押さえロールとを備え、前記一対の給電ロールは、それぞれの給電ロールの両端部が前記給電機構の電源供給部に並列的に接続されており、前記給電機構には、前記電源供給部と前記給電ロールの両端部との通電接続を切り替えて、前記シート状成形体の幅方向中央部よりも幅方向端部に多く通電する通電制御部が設けられていることを特徴とする。

この製造装置においては、一対の給電ロールを介して加熱対象であるシート状成形体に電流を供給することによりシート状成形体を自己発熱させる構成としているので、シート状成形体を短時間で加熱して焼結することができる。
また、シート状成形体の幅方向端部は、熱が拡散され易いため、幅方向中央部と比較して温度が低くなる傾向がある。しかしながら、本発明の製造装置においては、電源供給部と一対の給電ロールの両端部との通電接続を切り替える構成としたので、シート状成形体の幅方向の一方の端部に位置する各給電ロールの端部同士を、その走行方向と平行に接続して通電する場合と、各給電ロールの端部を互いに対角となるように接続して通電する場合とを切り替えることにより、シート状成形体の幅方向中央部よりも端部に多く通電して、シート状成形体を均一に発熱させることができる。これにより、シート状成形体の中央部と端部との温度差を小さくすることができ、温度差によって生じるシート状成形体の変形を抑制することができる。また、このようにシート状成形体の変形を防止することで、金属焼結体の亀裂等の発生を防止することができるので、シート状成形体に安定した電流を流すことができ、均一な金属成形体を得ることができる。

また、本発明の金属焼結体の製造装置において、前記一対の給電ロールの周速度を、それぞれ独立して制御する制御機構を備えているとよい。
この場合、シート状成形体の焼結に伴う走行方向の収縮に応じて、搬出側に配置された給電ロールと、搬入側に配置された給電ロールとの周速度を調整することが可能となり、シート状成形体に引張応力を作用させた状態で、一対の給電ロールを介してシート状成形体に通電して焼結することができる。よって、焼結の進行に伴うシート状成形体の変形を抑制することができ、金属焼結体を効率良く製造することができる。

また、前記給電ロールおよび前記押さえロールの内部に冷却管が形成され、前記冷却管の冷媒を流通させて冷却する冷却機構が設けられているとよい。
シート状成形体が自己発熱することにより、このシート状成形体に接触している給電ロールおよび押さえロールも高温となる。そこで、冷却機構を設けることによって、給電ロールおよび押さえロールの劣化を防止することができる。

また、本発明の金属焼結体の製造方法は、上述の金属焼結体の製造装置を用いてシート状成形体を焼結させることを特徴とする。
また、本発明の金属焼結体の製造方法は、金属粉末からなるシート状成形体を走行させるとともに、その走行方向に間隔をおいて配置した一対の給電ロール間で前記シート状成形体に通電して自己発熱によって焼結させる金属焼結体の製造方法であって、
前記一対の給電ロールの両端部間を前記シート状成形体の走行方向に沿って接続して前記シート状成形体の幅方向端部を通電する平行通電と、前記一対の給電ロールの両端部を互いに対角方向に接続して通電する対角通電とを切り替えながら、前記シート状成形体に通電することを特徴とする。

本発明によれば、給電ロールを用いて、効率良く金属焼結体を製造することが可能である金属焼結体の製造方法に適した金属焼結体の製造装置を提供することができる。

本発明により製造される金属焼結体の製造方法を示すフローチャートである。 図１に示す金属焼結体の製造方法において、シート状成形体を成形するシート成形機の概略説明図である。 本発明の第１実施形態の金属焼結体の製造装置を示す概略説明図である。 図３に示す製造装置のシート状成形体の走行方向に直交する方向から見た説明図である。 シート状成形体の通電方法を説明する図である。 本発明の第２実施形態の金属焼結体の製造装置におけるシート状成形体の通電方法を説明する図である。

以下、本発明の金属焼結体の製造装置の一実施形態を、図面を参照しながら説明する。
この実施形態の金属焼結体の製造装置は、例えば、フィルター等として用いられる多孔質チタンの焼結体を製造するものである。
まず、本実施形態である金属焼結体（多孔質チタン焼結体）の製造方法について図１に示すフローチャートを参照して工程毎に説明する。

（スラリー作製工程Ｓ１）
スラリー作製工程Ｓ１では、チタン粉末、水素化チタン粉末、またはこれらの混合粉末に、有機バインダー、発泡剤、可塑剤、水及び必要に応じて界面活性剤を混合して発泡性のスラリーを作製する。
本実施形態では、原料粉末として、平均粒径５〜３０μｍの水素化チタン粉末と、水素化チタン粉末を脱水素処理することにより得られた平均粒径１０〜３０μｍの純チタン粉末の混合粉末を用いた。
上記の混合粉末を結合させる有機バインダーとしては、水溶性のメチルセルロースまたはポリビニルアルコールを用いた。発泡剤として、ネオペンタン、ヘキサンおよびペプタンを用いた。そして、可塑剤として、グリセリンを用い、界面活性剤として、アルキルベンゼンスルホン酸塩を用いた。
これらの原料を、混合粉末：５〜８０質量％、有機バインダー：０．０５〜１０質量％、発泡剤：０．０５〜１０質量％。可塑剤：０．１〜１５質量％、界面活性剤：０．０５〜５質量％、水：残部の比率で混合して、スラリーを作製した。

次に、このスラリーから発泡性のシート状成形体Ｆを成形する。ここで成形工程Ｓ２、発泡工程Ｓ３は、図２に示すシート成形機９０を用いて実施される。このシート成形機９０は、搬送ローラ９１によって駆動されるキャリアシート９２と、スラリーＳが貯留されるスラリー貯留部９３と、キャリアシート９２上に配置されたドクターブレード９４と、発泡槽９５と、乾燥室９６とを備えている。

（成形工程Ｓ２）
成形工程Ｓ２では、図２に示すシート成形機９０を用いて、スラリー貯留部９３からキャリアシート９２上にスラリーＳが供給され、ドクターブレード９４によってキャリアシート９２上のスラリーＳの厚さを所定値に調整して、幅１１０ｍｍ、長さ２００ｍｍ、厚さ１．５ｍｍのシート状スラリーを製造する。

（発泡工程Ｓ３）
発泡工程Ｓ３では、シート状スラリーをキャリアシート９２ごと発泡槽９５内に挿入し、温度７０℃、湿度９０℃で１時間保持し、乾燥室９６内で８０℃の温風を１時間送風して温風乾燥させる。この発泡工程Ｓ３によって、シート状スラリー中の発泡剤が発泡して、三次元網目構造を有するとともに、この網目構造の骨格部分にチタン粉末が位置した発泡成形体が作製される。

（脱脂工程Ｓ４）
前述の発泡成形体は、キャリアシート９２から分離されるとともにジルコニア製の支持プレートの上に載置され、脱脂炉内に装入されて、５×１０^−２Ｐａの真空雰囲気中に５５０℃で５時間保持される。これにより、発泡成形体に含まれる脂分（有機バインダー等）が揮発除去される。この状態の発泡成形体においては、チタン粉末同士は結合しておらず、導電性を有していない。なお、ジルコニア製の支持プレートを使用することによって発泡成形体中のチタンと支持プレートとの反応を防止している。

（プレ焼結工程Ｓ５）
脱脂された発泡成形体は、支持プレートとともにプレ焼結炉内に装入される。プレ焼結炉においては、脱脂された発泡成形体を、５×１０^−３Ｐａの真空雰囲気中で８００〜１０００℃で１〜３０分保持する。これにより、三次元網目構造の骨格部分に位置するチタン粉末同士が結合することによって、導電性を有するシート状成形体Ｆが作製される。ここで、シート状成形体Ｆの電気抵抗値Ｐは、２０×１０^−６Ω・ｍ≦Ｐ≦１５００×１０^−６Ω・ｍの範囲内に調整され、本実施形態では、Ｐ＝１００×１０^−６Ω・ｍに設定されている。

（切断工程Ｓ６）
切断工程Ｓ６においては、プレ焼結炉で加熱焼結されて作製したシート状成形体Ｆの幅端部を長手方向に沿って切断し、その幅を所定長さ（本実施形態では１００ｍｍ）に調整する。ここで、導電性を有する程度まで焼結されたシート状成形体Ｆにおいては、チタン粉末同士が一定の強度で結合しているので、支持プレートから分離しても崩壊することがなく、容易に取り扱うことが可能となる。

（通電焼結工程Ｓ７）
支持プレートから分離されたシート状成形体Ｆは、図３及び図４に示す金属焼結体の製造装置１を用いて通電焼結される。具体的には、シート状成形体Ｆに電流が供給され、ジュール熱によってシート状成形体Ｆを自己発熱させ、Ａｒガス雰囲気中で１３００℃、１〜５分保持する。

この、通電焼結工程Ｓ７にて使用される金属焼結体の製造装置１について図３から図５を参照しながら説明する。
この金属焼結体の製造装置１は、図３に示すように、搬入口２ａ及び搬出口２ｂを備えた焼結室２と、この焼結室２内において搬入口２ａ側に配置された第１給電ロール３ａと、この第１給電ロール３ａの上部に対向配置される第１押さえロール４ａと、焼結室２内において搬出口２ｂ側に配置された第２給電ロール３ｂと、この第２給電ロール３ｂの上部に対向配置される第２押さえロール４ｂと、第１給電ロール３ａ及び第２給電ロール３ｂを介してシート状成形体Ｆに電流を供給する給電機構５とを備えている。

第１給電ロール３ａ及び第２給電ロール３ｂは、図４に示すように、シート状成形体Ｆの走行方向（図３の矢印Ａで示す方向）に対して直交する水平方向に延在させられており、その両端部が焼結室２の外部に突出させられている。
第１給電ロール３ａ及び第２給電ロール３ｂの両端部の焼結室２から突出された部分には、給電機構５から電流を供給する給電コネクタ３２が設けられている。また、第１給電ロール３ａ及び第２給電ロール３ｂの一端部（図４において右側）には、第１給電ロール３ａ及び第２給電ロール３ｂの内部に設けられた水冷配管３３に冷却水を供給する冷却水供給部３４と、この第１給電ロール３ａ及び第２給電ロール３ｂを回転駆動する駆動モータ３５と、この駆動モータ３５と給電コネクタ３２との間の通電を防止するための絶縁部材３６とが設けられている。

また、第１給電ロール３ａ及び第２給電ロール３ｂは、図４に示すように、内部に水冷配管３３が設けられた二重管構造とされている。冷却水供給部３４には、供給管３４ａと排出管３４ｂとが設けられており、供給管３４ａから水冷配管３３に対して冷却水が供給される。水冷配管３３を通じて第１給電ロール３ａ及び第２給電ロール３ｂの一方側（図４において左側）に向けて供給された冷却水は、水冷配管３３の外側の環状空間を通じて第１給電ロール３ａ及び第２給電ロール３ｂの他方側（図４において右側）に向けて流通され、排出管３４ｂを介して外部へと排出される。

給電コネクタ３２は、回転する第１給電ロール３ａ及び第２給電ロール３ｂの外周面に設けられた円筒状の部材（スリップリング）であり、この給電コネクタ３２に、カーボンブラシ等の電極５１を介して給電機構５の電源供給部５０から電流が供給される構成とされている。本実施形態においては、電源供給部５０は直流電源とする。
絶縁部材３６は、例えば、絶縁樹脂製のカップリングが用いられる。

また、第１給電ロール３ａ及び第２給電ロール３ｂの両端部は、図５に示すように、電源供給部５０にスイッチｓ１〜ｓ４を介して並列的に接続されている。これらスイッチｓ１〜ｓ４のオン・オフを切り替えて、両給電ロール３ａ，３ｂの端部同士の組合せを変更することにより、シート状成形体Ｆの通電方向を切り替えることができる。
そして、給電機構５には、スイッチｓ１〜ｓ４の通電接続の切替えを制御する通電制御部５２が設けられている。この通電制御部５２は、スイッチｓ１〜ｓ４の通電接続を短時間毎に連続して切り替えることにより、シート状成形体Ｆの通電方向を連続的に切り替えて、シート状成形体Ｆの発熱を制御する。

第１押さえロール４ａ及び第２押さえロール４ｂの両端部は、図４に示すように、焼結室２の天井部を貫通するように設けられた一対の支持アーム４０によって軸支される構成とされている。なお、この支持アーム４０には、その途中位置を分断するように絶縁碍子４１が設けられている。

支持アーム４０は、それぞれが焼結室２の天井部上部に設置された圧力調整機構８に支持されており、第１押さえロール４ａ及び第２押さえロール４ｂの上下方向位置を調整可能な構成とされている。つまり、この圧力調整機構８によって、第１給電ロール３ａと第１押さえロール４ａとの挟持圧力及び第２給電ロール３ｂと第２押さえロール４ｂとの挟持圧力が調整される構成とされている。また、支持アーム４０には、挟持圧力を検知するためにロードセル４２が取りつけられている。
そして、焼結室２の天井部中央には覗窓２１が設けられており、この覗窓２１の外側に放射温度計２２がシート状成形体Ｆの幅方向に移動可能に支持されている。この放射温度計２２により、焼結室２の外部からシート状成形体Ｆの温度分布を測定することができる。

また、この第１押さえロール４ａ及び第２押さえロール４ｂは、前述の第１給電ロール３ａ及び第２給電ロール３ｂと同様に、内部に水冷配管４３が設けられた二重管構造とされており、冷却水供給手段４４によって冷却水を流通させることで冷却される構成とされている。

第１押さえロール４ａと第２押さえロール４ｂとの設置間隔、第１給電ロール３ａと第２給電ロール３ｂとの設置間隔は、例えば、１００ｍｍとされている。なお、ロール間隔は、製品に必要な加熱時間（材質及び用途により異なる）と生産速度を考慮して決定される。

さらに、これら第１給電ロール３ａ及び第２給電ロール３ｂ、第１押さえロール４ａ及び第２押さえロール４ｂは、例えば、タングステン合金等の熱膨張係数の小さな材料で構成されている。
そして、第１給電ロール３ａ及び第２給電ロール３ｂは、それぞれの周速度を独立して制御する制御部３７ａ，３７ｂを備えている。第１押さえロール４ａ及び第２押さえロール４ｂは、第１給電ロール３ａ及び第２給電ロール３ｂに追従する従動ロールである。

次に、このように構成した金属焼結体の製造装置１によってシート状成形体Ｆを通電焼結する方法について説明する。
まず、シート状成形体Ｆを、第１給電ロール３ａと第１押さえロール４ａとで挟持するとともに、第２給電ロール３ｂと第２押さえロール４ｂとで挟持する。そして、第１給電ロール３ａ及び第２給電ロール３ｂを駆動させて、シート状成形体Ｆを搬送する。このとき、給電機構５から第１給電ロール３ａ及び第２給電ロール３ｂを介してシート状成形体Ｆに通電する。

シート状成形体Ｆの通電は、第１給電ロール３ａ及び第２給電ロール３ｂの各端部の通電接続を、スイッチｓ１〜ｓ４のオン・オフを切替えることにより、シート状成形体Ｆに流れる電流の方向を切替えて行う。この際、シート状成形体Ｆの幅方向端部は熱が拡散され易く、幅方向中央部と比較して温度が低くなる傾向があるため、給電機構５の通電制御部５２は、シート状成形体Ｆの幅方向両端部に通電するパターンを多くすることにより、シート状成形体Ｆの中央部と端部との温度差を小さくするように制御する。
表１に、スイッチｓ１〜ｓ４の接続状態の組み合わせ（通電パターン）と、この組み合わせに対応するシート状成形体Ｆに流れる電流の通電方向を示す。表１の「通電方向」には、図５に示す矢印ｃ１〜ｃ４を用いて、シート状成形体Ｆの通電方向を示す。

例えば、表１の通電パターン１は、スイッチｓ１，ｓ３が「ＯＮ」、スイッチｓ２，ｓ４が「ＯＦＦ」とされ、シート状成形体Ｆの幅方向端部間をシート状成形体Ｆの走行方向に沿って接続する方向ｃ１に電流が多く流れる状態である。この通電状態を、平行通電という。
また、通電パターン２は、スイッチｓ１，ｓ４が「ＯＮ」、スイッチｓ２，ｓ３が「ＯＦＦ」とされており、第１給電ロール３ａの一端部と、これの対角に位置する第２給電ロール３ｂの一端部とを結ぶ対角方向ｃ２に電流が多く流れる状態になる。この通電状態を、対角通電という。
通電パターン１，４は、シート状成形体Ｆの幅方向中央部より幅方向の両端部に多く通電する平行通電である。そして、通電パターン２，３は、シート状成形体Ｆの対角方向に多く通電する対角通電である。
すなわち、通電制御部５２によりスイッチｓ１〜ｓ４を連続的に切り替えることにより、通電方向を切り替え、シート状成形体Ｆの幅方向両端部に多く通電することにより、シート状成形体Ｆを均一に発熱させることができるようになっている。
そして、このように通電パターンを連続的に切り替えることで、シート状成形体Ｆがジュール熱によって自己発熱し、１３００℃程度まで昇温されて焼結が進行する。

この際、制御部３７ａ，３７ｂによって、第１給電ロール３ａ及び第２給電ロール３ｂの周速度を調整し、シート状成形体Ｆに引張応力を作用させた状態で通電し、焼結を進行させていく。例えば、第１給電ロール３ａの周速度をＶ１とし、第２給電ロール３ｂの周速度をＶ２とし、シート状成形体Ｆを焼結した際の幅方向の収縮率をＸ％とした場合に、Ｖ１×（１００−Ｘ）／１００＜Ｖ２＜Ｖ１×１．１の関係を有するように、第１給電ロール３ａの周速度Ｖ１及び第２給電ロール３ｂの周速度Ｖ２を調整する。本実施形態では、シート状成形体Ｆの幅方向の収縮率が６％とされているので、第１給電ロール３ａの周速度Ｖ１を１００ｍｍ／ｍｉｎ、第２給電ロール３ｂの周速度Ｖ２を９５ｍｍ／ｍｉｎに設定している。また、第１給電ロール３ａと第２給電ロール３ｂとの間の電圧を１２Ｖ、電流を３００Ａに設定している。

このように、シート状成形体Ｆに通電焼結を行うことによって、三次元網目構造の骨格部分に位置するチタン粉末同士が強固に結合し、多孔質チタン焼結体が製造される。なお、得られた多孔質チタン発泡体の厚さは１ｍｍとされている。

以上説明したように、本発明の金属焼結体の製造装置１によれば、第１給電ロール３ａ及び第２給電ロール３ｂを介してシート状成形体Ｆに電気が供給され、シート状成形体Ｆ自体が自己発熱することによって焼結される構成とされているので、シート状成形体Ｆを短時間で高温にまで加熱することができる。また、短時間で高温に加熱されることから、高温状態に保持する時間を短くすることができ、チタンのように活性な金属からなるシート状成形体Ｆであっても、雰囲気ガス等と反応することを抑制することができる。

また、シート状成形体Ｆの幅方向端部は、熱が拡散され易いため、幅方向中央部と比較して温度が低くなる傾向がある。しかしながら、本発明の製造装置においては、電源供給部５２と一対の給電ロール３ａ，３ｂの両端部との通電接続を切り替える構成としたので、シート状成形体Ｆの幅方向の一方の端部に位置する各給電ロール３ａ，３ｂの端部同士を、その走行方向と平行に接続して通電する場合（平行通電）と、各給電ロール３ａ，３ｂの端部を互いに対角となるように接続して通電する場合（対角通電）とを切り替えることにより、シート状成形体Ｆの幅方向中央部よりも端部に多く通電して、シート状成形体Ｆを均一に発熱させることができる。これにより、シート状成形体Ｆの中央部と端部との温度差を小さくすることができ、温度差によって生じるシート状成形体Ｆの変形を抑制することができる。また、このようにシート状成形体Ｆの変形を防止することで、金属焼結体の亀裂等の発生を防止することができるので、シート状成形体Ｆに安定した電流を流すことができ、均一な金属成形体を得ることができる。

さらに、シート状成形体Ｆの収縮率に応じて第１給電ロール３ａ及び第２給電ロール３ｂとの周速度を調整し、シート状成形体Ｆに引張応力を作用させた状態で焼結を進行させることができ、焼結に伴うシート状成形体Ｆの変形を矯正して、この変形に起因するトラブルの発生を未然に防止することができる。また、シート状成形体Ｆに必要以上の引張応力が作用することがなく、シート状成形体Ｆの破断等の発生を防止することができる。

また、第１給電ロール３ａ及び第２給電ロール３ｂの内部に水冷配管３３を設けているので、第１給電ロール３ａ及び第２給電ロール３ｂが高温状態に維持されることを防止でき、これら給電ロールの劣化を防止することができる。
さらに、第１給電ロール３ａ、第２給電ロール３ｂ、第１押さえロール４ａ、第２押さえロール４ｂは、タングステン合金等の熱膨張率の小さな材質で構成されているので、熱による変形を抑制することができ、焼結を良好に行うことができる。そして、これら第１給電ロール３ａ、第２給電ロール３ｂ、第１押さえロール４ａ、第２押さえロール４ｂは、耐熱性を高めることにより、冷却配管等の冷却機構を省略することが可能である。

図６は本発明の第２実施形態を示している。第１実施形態は、２つの給電ロール（第１給電ロール及び第２給電ロール）を備えた金属焼結体の製造装置で構成されていたが、第２実施形態は、３つの給電ロール（第１給電ロール１０３ａ、第２給電ロール１０３ｂ及び第３給電ロール１０３ｃ）を備えた金属焼結体の製造装置で構成されている。
各給電ロール１０３ａ〜１０３ｃの両端部は、図６に示すように、電源供給部５０にスイッチｓ１〜ｓ６を介して並列的に接続されている。これらスイッチｓ１〜ｓ６のオン・オフを切り替えて、各給電ロール１０３ａ〜１０３ｃの端部同士の組合せを変更することにより、シート状成形体Ｆの通電方向を切り替えることができる。
この場合、シート状成形体Ｆの幅方向端部間をシート状成形体Ｆの走行方向に沿って接続する方向（ｃ１，ｃ２，ｃ５，ｃ８）の平行通電と、各給電ロール１０３ａ〜１０３ｃの間を、対向する各給電ロール１０３ａ〜１０３ｃの端部を対角方向（ｃ３，ｃ４，ｃ６，ｃ７）に接続して通電する対角通電とを連続的に切り替えて、シート状成形体Ｆの発熱を制御する。

また、第１給電ロール１０３ａの周速度Ｖ１、第２給電ロール１０３ｂの周速度Ｖ２、第３給電ロール１０３ｃの周速度Ｖ３、シート状成形体Ｆの幅方向の収縮率Ｘとした場合に、Ｖ１×（１００−Ｘ）／１００＜Ｖ２＜Ｖ１×１．１及びＶ２×（１００−Ｘ）／１００＜Ｖ３＜Ｖ２×１．１の関係を有するように、制御部１３７ａ，１３７ｂ，１３７ｃによって、各給電ロール１０３ａ，１０３ｂ，１０３ｃの周速度Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３を設定することができる。
その他の構成は、第１実施形態のものと同じであり、共通部分に同一符号を付して説明を省略する。

なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
例えば、上述の実施形態においてスラリーを作製するものとして説明したが、このスラリーの配合、粉末の粒径等は、本実施形態に限定されることはなく、他の配合、粒径の原料を用いてスラリーを作製してもよい。
また、製造される金属焼結体の厚さ及び幅は、本実施形態に限定されることはなく、他のサイズの金属焼結体を製造するものであってもよい。
さらに、チタンからなる金属焼結体を対象としたもので説明したが、これに限定されることはなく、ステンレス鋼やＮｉ基合金等の他の金属焼結体を対象としてもよい。
また、給電機構を直流電源として説明したが、これに限定されることはなく、交流電源やパルス電源であってもよい。

また、上述の実施形態おいて、各給電ロール間の通電パターンとして、各給電ロールの一つの端部同士を接続する通電パターンとして説明したが、一の給電ロールの一つの端部と、他の給電ロールの両端部とを同時に接続する通電パターンとしてもよい。
例えば、第１実施形態において、第１給電ロール３ａの両端部を接続し（スイッチｓ１，ｓ２共に「ＯＮ」）、第２給電ロール３ｂの一端部を接続した場合（例えば、スイッチｓ３が「ＯＮ」、スイッチｓ４が「ＯＦＦ」）、方向ｃ１，ｃ３を同時に通電する通電パターンとすることができる。

また、給電ロール及び押さえロールを、タングステン合金等の熱膨張率の小さい材料で構成したものとして説明したが、他の材質であってもよい。例えば、第１給電ロール及び第２給電ロールを銅等の導電率に優れた材質で構成することで、給電を効率良く行うことができる。なお、銅の場合には、熱膨張係数が比較的大きいことから、熱変形を抑制するために十分に冷却する必要がある。また、押さえロールは、セラミックスロールであってもよい。

また、第１押さえロール及び第２押さえロールは、従動ロールとして説明したが、これに限定されることはなく、これらの押さえロールの周速度を各給電ロールと同期して独立に制御する制御部を備えたものとしてもよい。
さらに、給電ロールを下側に配置し、押さえロールを上側に配置した構成で説明したが、これに限定されることはなく、給電ロールを上側に配置し、押さえロールを下側に配置してもよい。また、第１給電ロール及び第２給電ロールのうちの一方を上側に配置し、他方を下側に配置してもよい。

１ 金属焼結体の製造装置
２ 焼結室
２ａ 搬入口
２ｂ 搬出口
３ａ，１０３ａ 第１給電ロール
３ｂ，１０３ｂ 第２給電ロール
４ａ 第１押さえロール
４ｂ 第２押さえロール
５ 給電機構
８ 圧力調整機構
２１ 覗窓
２２ 放射温度計
３２ 給電コネクタ
３３，４３ 水冷配管
３４，４４ 冷却水供給部
３４ａ 供給管
３４ｂ 排出管
３５ 駆動モータ
３６ 絶縁部材
３７ａ，３７ｂ，１３７ａ，１３７ｂ，１３７ｃ 制御部
４０ 支持アーム
４１ 絶縁碍子
４２ ロードセル
５０ 電源供給部
５１ 電極
５２ 通電制御部
９０ シート成形機
９１ 搬送ローラ
９２ キャリアシート
９３ スラリー貯留部
９４ ドクターブレード
９５ 発泡槽
９６ 乾燥室
１０３ｃ 第３給電ロール

Claims (5)

1. 金属粉末からなるシート状成形体に対して通電して自己発熱によって焼結させる金属焼結体の製造装置であって、前記シート状成形体を走行させるとともに前記シート状成形体の走行方向に間隔をおいて配置された少なくとも一対の給電ロールと、この一対の給電ロールを介して前記シート状成形体に電流を供給する給電機構と、前記一対の給電ロールに対向して配置され前記シート状成形体を前記給電ロールとの間に挟持する押さえロールとを備え、前記一対の給電ロールは、それぞれの給電ロールの両端部が前記給電機構の電源供給部に並列的に接続されており、前記給電機構には、前記電源供給部と前記給電ロールの両端部との通電接続を切り替えて、前記シート状成形体の幅方向中央部よりも幅方向端部に多く通電する通電制御部が設けられていることを特徴とする金属焼結体の製造装置。
2. 前記一対の給電ロールの周速度を、それぞれ独立して制御する制御機構を備えていることを特徴とする請求項１記載の金属焼結体の製造装置。
3. 前記給電ロールおよび前記押さえロールの内部に冷却管が形成され、前記冷却管内に冷媒を流通させて冷却する冷却機構が設けられていることを特徴とする請求項１又は２に記載の金属焼結体の製造装置。
4. 請求項１から３のいずれか一項に記載の金属焼結体の製造装置を用いてシート状成形体を焼結させる金属焼結体の製造方法。
5. 金属粉末からなるシート状成形体を走行させるとともに、その走行方向に間隔をおいて配置した一対の給電ロール間で前記シート状成形体に通電して自己発熱によって焼結させる金属焼結体の製造方法であって、
   前記一対の給電ロールの両端部間を前記シート状成形体の走行方向に沿って接続して前記シート状成形体の幅方向端部を通電する平行通電と、前記一対の給電ロールの両端部を互いに対角方向に接続して通電する対角通電とを切り替えながら、前記シート状成形体に通電する金属焼結体の製造方法。
   

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