特開 2022-146360 金属粉末焼結体の製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2022146360

(43)【公開日】2022-10-05

(54)【発明の名称】金属粉末焼結体の製造方法

(51)【国際特許分類】

   B22F 3/10 20060101AFI20220928BHJP

【ＦＩ】

B22F3/10 M

B22F3/10 C

【審査請求】未請求

【請求項の数】4

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021047274

(22)【出願日】2021-03-22

(71)【出願人】

【識別番号】000005083

【氏名又は名称】日立金属株式会社

(72)【発明者】

【氏名】福島 英子

(72)【発明者】

【氏名】久保田 泰弘

(72)【発明者】

【氏名】上田 到

【テーマコード（参考）】

4K018

【Ｆターム（参考）】

4K018BA03

4K018BA04

4K018CA29

4K018DA05

4K018DA13

4K018DA14

4K018DA22

4K018DA32

4K018DA39

(57)【要約】

【課題】有機成分の熱分解生成物を含む放出ガスに起因する焼結体の品質劣化を簡易な手段で抑制可能な金属粉末焼結体の製造方法を提供する。
【解決手段】脱脂体作製工程では、成形体を内包して周囲を覆う第１ハウジングを配置しかつ、成形体と第１ハウジングの間にチタン、ニオブ、または、チタンとニオブの混合物からなる第１金属材料を配置し、焼結体作製工程では、脱脂体の周囲を覆う第２ハウジングおよびこの第２ハウジングを内包して周囲を覆う第３ハウジングを配置し、かつ、第２ハウジングと第３ハウジングの間にチタン、ニオブ、または、チタンとニオブの混合物からなる第２金属材料を配置し、上記した第１ハウジング、第２ハウジングおよび第３ハウジングを、モリブデン、モリブデン合金、タングステン、タングステン合金およびセラミックスのうちの１種類または複数種類で構成する、金属粉末焼結体の製造方法とする。
【選択図】図５

【特許請求の範囲】

【請求項1】

金属粉末および有機成分を含む混合物から成形体を作製する成形体作製工程と、前記成形体から有機成分を第１加熱により除去して脱脂体を作製する脱脂体作製工程と、前記脱脂体を構成する金属粉末を第２加熱により焼結して焼結体を作製する焼結体作製工程と、を含み、
前記脱脂体作製工程では、前記成形体を内包して周囲を覆う第１ハウジングを配置するとともに、前記成形体と前記第１ハウジングとの間にチタン材料、ニオブ材料、または、チタン材料とニオブ材料の混合物からなる第１金属材料を配置し、
前記焼結体作製工程では、前記脱脂体の周囲を覆う第２ハウジングおよび前記第２ハウジングを内包して周囲を覆う第３ハウジングを配置するとともに、前記第２ハウジングと前記第３ハウジングとの間にチタン材料、ニオブ材料、または、チタン材料とニオブ材料の混合物からなる第２金属材料を配置し、
前記第１ハウジング、前記第２ハウジングおよび前記第３ハウジングを、モリブデン、モリブデン合金、タングステン、タングステン合金、および、セラミックスのうちの１種類または複数種類により構成する、金属粉末焼結体の製造方法。

【請求項2】

前記脱脂体を構成する金属粉末を前記第２加熱よりも低温の第３加熱により焼結して仮焼体を作製する仮焼体作製工程を含み、
前記仮焼体作製工程では、前記脱脂体を内包して周囲を覆う第４ハウジングを配置するとともに、前記脱脂体と前記第４ハウジングとの間にチタン材料、ニオブ材料、または、チタン材料とニオブ材料の混合物からなる第３金属材料を配置し、
前記第４ハウジングを、モリブデン、モリブデン合金、タングステン、タングステン合金、および、セラミックスのうちの１種類または複数種類により構成し、
前記焼結体作製工程では、前記脱脂体に替えて、前記仮焼体を用いる、請求項１に記載の金属粉末焼結体の製造方法。

【請求項3】

前記金属粉末が、５０質量％以上のＴｉと、Ｂ、Ｃ、Ａｌ、Ｓｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｎｉ、Ｚｒ、ＮｂおよびＭｏのうちの１種類または複数種類と、不可避的不純物とからなる、請求項１または２に記載の金属粉末焼結体の製造方法。

【請求項4】

前記金属粉末が、５０質量％以上のＮｉと、Ｂ、Ｃ、Ａｌ、Ｓｉ、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｍｏ、ＴａおよびＷのうちの１種類または複数種類と、不可避的不純物とからなる、請求項１または２に記載の金属粉末焼結体の製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、金属粉末焼結体の製造方法に関し、詳しくは、金属粉末および有機成分を含む混合物から作製された成形体を用いる、金属粉末焼結体の製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

金属粉末焼結体の製造方法の一つとして、金属粉末射出成形法（ＭＩＭ：Ｍｅｔａｌ Ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ Ｍｏｌｄｉｎｇ）が知られている。一般的なＭＩＭは、金属粉末および有機成分を含む混合物から成形体（グリーン体）を作製する成形工程と、成形体から有機成分を除去して脱脂体（ブラウン体）を作製する脱脂工程と、脱脂体を構成する金属粉末を強く焼結して焼結体を作製する焼結工程と、を含む。また、必要に応じて、脱脂体を構成する金属粉末を弱く焼結して仮焼体を作製する仮焼結工程を含み、脱脂体に替えて、仮焼体を構成する金属粉末をさらに強く焼結して焼結体を作製する焼結工程が採用される。

【0003】

一般的なＭＩＭの加熱脱脂および焼結に関し、多くの提案がなれている。たとえば、特許文献１は、炉材に黒鉛を含む加熱炉（黒鉛炉）を用いて、Ｃｒ（クロム）、Ｍｎ（マンガン）またはＳｉ（ケイ素）などの難還元性元素を含む金属粉末および有機成分を含む成形体を、加熱脱脂後にセラミックスからなるセッターに載置し、高真空下で焼結を行う方法を開示する。このセラミックスは、高真空下で蒸発しにくいアルミナ、窒化硼素または炭化ケイ素のいずれかを９５質量％以上含む。

【0004】

たとえば、特許文献２は、金属粉末および有機成分を含む成形体を、セラミックスからなるセッターに載置し、高真空下で加熱脱脂し、高真空下で焼結を行う方法を開示する。このセラミックスは、金属粉末と反応しにくい酸化物系セラミックスからなり、加熱脱脂および焼結で発生するＣＯガスと反応しにくい、黒鉛、六方晶窒化硼素、窒化アルミウム、酸化ベリリウム、炭化珪素またはこれらの２以上の複合材からなる、ベース材に積層される。

【0005】

たとえば、特許文献３は、金属粉末および有機成分を含む成形体を脱脂用セッターに載置し、大気下で加熱脱脂し、脱脂体を焼結用セッターに載置し、Ａｒ（アルゴン）を導入した真空下で焼結を行う方法を開示する。この脱脂用セッターは、アルミナを９５質量％以上含み、気孔率が５０％～６０％のセラミックスからなる。焼結用セッターは、アルミナを９９質量％以上含み、気孔率が１０％以下のセラミックスからなる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】特開平２－０５７６１７号公報

【特許文献2】特開平４－２１０４０５号公報

【特許文献3】特開平１１－１１７００５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

上記したＭＩＭの脱脂工程において、有機成分を加熱により除去する加熱脱脂を行う場合、有機成分が熱分解する温度の加熱を行う。たとえば、主たる有機成分がポリオレフィン系の場合は４２０℃以上、ポリスチレン系の場合は３８０℃以上の加熱を行う。この加熱によって、成形体に含まれる有機成分が熱分解され、Ｃ（炭素）やＯ（酸素）を含むガスとして炉内に放出される。ガス化した熱分解生成物（有機成分）の多くは、加熱によって圧力が上昇した炉内から炉外へ排出される。しかし、ガス化した熱分解生成物（有機成分）の一部が、脱脂体に付着して吸収されることや、炉内に堆積することがあった。

【0008】

上記したＭＩＭにおいて、仮焼結工程を含む場合、焼結工程よりも低温であるが、金属粉末が焼結により緻密化し始める程度の高温の加熱を行う。この加熱によって、脱脂体に有機成分が残留していればＣやＯを含むガスが炉内に放出されるし、炉内の堆積物もガス化する。このとき、ガス化した熱分解生成物（有機成分）の一部が炉内から炉外へ排出されずに、仮焼体に付着して吸収されることや、再び炉内に堆積することがあった。

【0009】

上記したＭＩＭの焼結工程では、金属粉末からなる焼結体が相応の密度（相対密度）となる高温で、加熱を行う。この高温の加熱によって、炉内の堆積物がガス化する。ガス化した熱分解生成物（有機成分）は、多くが炉外に排出される。しかし、ガス化した熱分解生成物（有機成分）の一部が、焼結体に付着して吸収されることや、炉内に堆積することがあった。焼結体に付着して吸収された熱分解生成物（有機成分）は金属成分と反応し、炭化物や酸化物を過分に含む焼結体が形成される。過分な炭化物や酸化物は、焼結体の品質劣化（たとえば、密度低下、特性低下など）の原因になる。

【0010】

こうしたガス化した有機成分（熱分解生成物）に起因する不具合は知られていたが、この放出ガスを適切に制御することができる簡易な手段は提案されていなかった。たとえば、特許文献１は、セッターからのセラミック成分の蒸発は考慮されているが、成形体や炉内の堆積物からの放出ガスの制御は考慮されていない。たとえば、特許文献２は、成形体からの放出ガス（ＣＯガス）とセッターおよびベース材との反応は考慮されているが、ＣＯガス成分が脱脂体や焼結体に吸収される問題や、炉内の堆積物からの放出ガスの制御は考慮されていない。たとえば、特許文献３は、脱脂および焼結におけるセッターの気孔率などを考慮しているが、成形体からの放出ガスに起因する問題は考慮されていない。

【0011】

この発明の目的は、加熱による成形体、脱脂体、仮焼体、および、炉内の堆積物からの放出ガス（熱分解生成物）に起因する焼結体の品質劣化を、簡易な手段で抑制することができる金属粉末焼結体の製造方法を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0012】

発明者らは、加熱による成形体、脱脂体、仮焼体、および、炉内の堆積物からの放出ガスの挙動を多様な視点で検討し、ガス流動を一方向化する簡易な手段によって上記課題が解決できることを見出し、この発明に想到することができた。

【0013】

この発明に係る金属粉末焼結体の製造方法は、金属粉末および有機成分を含む混合物から成形体を作製する成形体作製工程と、前記成形体から有機成分を第１加熱により除去して脱脂体を作製する脱脂体作製工程と、前記脱脂体を構成する金属粉末を第２加熱により焼結して焼結体を作製する焼結体作製工程と、を含み、前記脱脂体作製工程では、前記成形体を内包して周囲を覆う第１ハウジングを配置するとともに、前記成形体と前記第１ハウジングとの間にチタン材料、ニオブ材料、または、チタン材料とニオブ材料の混合物からなる第１金属材料を配置し、前記焼結体作製工程では、前記脱脂体の周囲を覆う第２ハウジングおよび前記第２ハウジングを内包して周囲を覆う第３ハウジングを配置するとともに、前記第２ハウジングと前記第３ハウジングとの間にチタン材料、ニオブ材料、または、チタン材料とニオブ材料の混合物からなる第２金属材料を配置し、前記第１ハウジング、前記第２ハウジングおよび前記第３ハウジングを、モリブデン、モリブデン合金、タングステン、タングステン合金、および、セラミックスのうちの１種類または複数種類により構成する。

【0014】

この発明に係る金属粉末焼結体の製造方法は、前記脱脂体を構成する金属粉末を前記第２加熱よりも低温の第３加熱により焼結して仮焼体を作製する仮焼体作製工程を含み、前記仮焼体作製工程では、前記脱脂体を内包して周囲を覆う第４ハウジングを配置するとともに、前記脱脂体と前記第４ハウジングとの間にチタン材料、ニオブ材料、または、チタン材料とニオブ材料の混合物からなる第３金属材料を配置し、前記第４ハウジングを、モリブデン、モリブデン合金、タングステン、タングステン合金、および、セラミックスのうちの１種類または複数種類により構成し、前記焼結体作製工程では、前記脱脂体に替えて、前記仮焼体を用いることができる。

【0015】

この発明に係る金属粉末焼結体の製造方法は、前記金属粉末が、５０質量％以上のＴｉと、Ｂ、Ｃ、Ａｌ、Ｓｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｎｉ、Ｚｒ、ＮｂおよびＭｏのうちの１種類または複数種類と、不可避的不純物とからなる場合に、特に好ましい効果を奏する。

【0016】

この発明に係る金属粉末焼結体の製造方法は、前記金属粉末が、５０質量％以上のＮｉと、Ｂ、Ｃ、Ａｌ、Ｓｉ、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｍｏ、ＴａおよびＷのうちの１種類または複数種類と、不可避的不純物とからなる場合に、特に好ましい効果を奏する。

【発明の効果】

【0017】

この発明によれば、加熱による成形体、脱脂体、仮焼体、および、炉内の堆積物からの放出ガス（熱分解生成物）に起因する焼結体の品質劣化を、簡易な手段で抑制することができる。そのため、この発明は、比較的低コストで、焼結体の品質の安定化に寄与することができる。

【図面の簡単な説明】

【0018】

【図1】この発明に係る金属粉末焼結体の製造方法の実施形態であって、脱脂体作製工程および仮焼体作製工程で適用可能なハウジングの構成例を示す図である。

【図2】この発明に係る金属粉末焼結体の製造方法の実施形態であって、脱脂体作製工程および仮焼体作製工程で適用可能なハウジングの構成例を示す図である。

【図3】この発明に係る金属粉末焼結体の製造方法の実施形態であって、焼結体作製工程で適用可能なハウジングの構成例を示す図である。

【図4】この発明に係る金属粉末焼結体の製造方法の実施形態であって、焼結体作製工程で適用可能なハウジングの構成例を示す図である。

【図5】この発明に係る金属粉末焼結体の製造方法の実施形態であって、焼結体作製工程で適用可能なハウジングの構成例を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0019】

以下、この発明に係る金属粉末焼結体の製造方法の実施形態について、適宜図面を参照して説明する。なお、この発明に係る金属粉末焼結体の製造方法は、ここに例示する内容に限定するものではない。この発明に係る金属粉末焼結体の製造方法は、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれると解することが相当である。

【0020】

この発明に係る金属粉末焼結体の製造方法は、下記（１）～（３）の工程を含み、必要に応じて、下記（３）の工程の前に下記（４）の工程を行うことができる。
（１）金属粉末および有機成分を含む混合物から成形体を作製する成形体作製工程
（２）成形体から有機成分を第１加熱により除去して脱脂体を作製する脱脂体作製工程
（３）脱脂体を構成する金属粉末を第２加熱により焼結して焼結体を作製する焼結体作製工程
（４）脱脂体を構成する金属粉末を第２加熱よりも低温の第３加熱により焼結して仮焼体を作製する仮焼体作製工程

【0021】

以下、上記（１）、（２）、（４）および（３）の工程の順に説明するが、この発明は上記（４）の工程を行う構成に限定されない。また、上記（３）の工程で作製した焼結体は、その寸法精度や諸特性などの仕様に応じて、歪取りや矯正を行う工程、切削や研削や研磨などの機械加工を行う工程、ＨＩＰ（Ｈｏｔ Ｉｓｏｓｔａｔｉｃ Ｐｒｅｓｓｉｎｇ）処理などの熱処理を行う工程、あるいは、洗浄やめっき処理などの表面処理を行う工程などを行ってもよい。

【0022】

＜成形体作製工程＞
この発明において、成形体作製工程では、金属粉末および有機成分を含む混合物から成形体を作製する。この場合、一般的なＭＩＭでは、成形体の形状に対応するキャビティを備える金型を搭載した射出成形機を用いる。成形体は、適度な加熱により可塑化させた混合物を金型のキャビティ内に射出して冷却することによって、作製することができる。混合物は、金属粉末に対して適量の有機成分を混合し、十分に混錬し、適度な大きさに造粒することによって、作製することができる。一般的なＭＩＭにおいて、金属粉末は、たとえば、積算体積分布曲線におけるメジアン径（ｄ５０）で、５μｍから５０μｍのものを用いることができる。金属粉末は、５０質量％以上含まれて合金の基となる主元素と、合計で５０質量％未満含まれて合金を構成する添加元素と、不可避的不純物とからなり、用途や所望の諸特性に応じて選定することができる。一般的なＭＩＭにおいて、有機成分は、Ｃ（炭素）を含む有機物であって、たとえば、熱可塑性を有する高分子化合物（熱可塑性樹脂）、油脂状の化合物（ワックス、ワックスエステル）などである。有機物は、加熱によって、ＣＯガス（一酸化炭素）またはＣＯ_２ガス（二酸化炭素）を生成する化合物を意図する。

【0023】

この発明において、金属粉末は、主元素がＴｉ（チタン）、すなわち、５０質量％以上のＴｉを含むＴｉ基合金粉末であってよい。この発明において、金属粉末がＴｉ基合金粉末の場合、添加元素はＢ（硼素）、Ｃ（炭素）、Ａｌ（アルミニウム）、Ｓｉ（ケイ素）、Ｖ（バナジウム）、Ｃｒ（クロム）、Ｎｉ（ニッケル）、Ｚｒ（ジルコニウム）、Ｎｂ（ニオブ）、Ｍｏ（モリブデン）、およびＳｎ（錫）のうちの１種類または複数種類であってよい。この発明は、金属粉末が、５０質量％以上のＴｉと、炭化物や酸化物を生成しやすいＢ、Ｃ、Ａｌ、Ｓｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｎｉ、Ｚｒ、ＮｂおよびＭｏのうちの１種類または複数種類と、不可避的不純物とからなる場合に、特に好ましい効果を奏する。上記金属粉末は、炭化物や酸化物を生成しやすい上記元素のうちの１種類または複数種類を含む。そのため、この発明を適用すれば、加熱による成形体、脱脂体、仮焼体、および、炉内の堆積物からの放出ガス（熱分解生成物）に起因する焼結体の品質劣化を十分に抑制することができる。

【0024】

この発明において、金属粉末は、主元素がＮｉ（ニッケル）、すなわち、５０質量％以上のＮｉを含むＮｉ基合金粉末であってよい。この発明において、金属粉末がＮｉ基合金粉末の場合、添加元素はＢ（硼素）、Ｃ、Ａｌ、Ｓｉ、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ（マンガン）、Ｆｅ（鉄）、Ｃｏ（コバルト）、Ｃｕ（銅）、Ｚｎ（亜鉛）、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｓｎ、Ｔａ（タンタル）およびＷ（タングステン）のうちの１種類または複数種類であってよい。この発明は、金属粉末が、５０質量％以上のＮｉと、Ｂ、Ｃ、Ａｌ、Ｓｉ、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｍｏ、ＴａおよびＷのうちの１種類または複数種類と、不可避的不純物とからなる場合に、特に好ましい効果を奏する。上記金属粉末は、炭化物や酸化物を生成しやすい上記元素のうちの１種類または複数種類を含む。そのため、この発明を適用すれば、加熱による成形体、脱脂体、仮焼体、および、炉内の堆積物からの放出ガス（熱分解生成物）に起因する焼結体の品質劣化を十分に抑制することができる。

【0025】

＜脱脂体作製工程＞
この発明では、成形体作製工程の後に、脱脂体作製工程を行う。この発明において、脱脂体作製工程では、成形体から有機成分を第１加熱により除去して脱脂体を作製する。成形体から有機成分を第１加熱により除去する処理を加熱脱脂という。第１加熱とは、炉内に配置した成形体に含まれる有機成分（有機物）が熱分解する温度以上で、成形体に含まれる金属粉末が焼結し始める温度よりも低温（たとえば、８００℃以下）の加熱を意図する。主たる有機成分（有機物）が、たとえば、ポリオレフィン系の場合は４２０℃以上８００℃以下、ポリスチレン系の場合は３８０℃以上８００℃以下の範囲で加熱を行うことを意図する。この第１加熱によって、成形体に含まれる有機成分が熱分解され、炉内にＣ（炭素）やＯ（酸素）を含むガスが放出される。このとき、従来は、放出ガスの一部が炉内を流動し、ガス化した熱分解生成物（有機成分）が成形体（脱脂体）に付着して吸収されることや、炉壁に堆積することがあった。

【0026】

上記放出ガス対策として、この発明では、脱脂体作製工程において、成形体を内包して周囲を覆う第１ハウジングを配置するとともに、成形体と第１ハウジングとの間にチタン材料、ニオブ材料、または、チタン材料とニオブ材料の混合物からなる第１金属材料１１、２１を配置する。

【0027】

図１および図２に、この発明に係る金属粉末焼結体の製造方法の実施形態であって、脱脂体作製工程で適用可能なハウジング（第１ハウジング）の構成例を示す。

【0028】

図１に示す成形体１０は金属粉末および有機成分を含む混合物からなる。一般的なＭＩＭでは、成形体は、たとえば、アルミナ系、ジルコニア系、イットリア系、炭化ケイ素などのセラミックスからなる治具（セッター）上に載置された状態で、炉内に配置される。これに対して、図１に示す成形体１０は、第１ハウジング１２の内部に配置された状態で、炉内に配置される。この発明では、第１ハウジングは、成形体を内包して成形体の周囲を覆うことが可能で、成形体を含む空間（内部空間）の雰囲気と成形体を含まない炉内（外部空間）の雰囲気とを区分する機能をもつ構造物を意図する。成形体を内包して周囲を覆うとは、成形体の側方および上方を覆う場合（蓋のある形態）を意図し、成形体の上方を覆わず成形体の側方のみを覆う場合（蓋のない形態）を含まない。

【0029】

図１に示す第１ハウジング１２は、平板状のベースプレート１２ａと箱状のケース１２ｂとにより構成される。箱状のケース１２ｂは、平板部と環状の壁部とにより構成される。ベースプレート１２ａの上面には成形体１０が載置される。ケース１２ｂは、成形体１０の側方および上方を覆うように、ベースプレート１２ａの上に配置される。ベースプレート１２ａの上面とケース１２ｂの下端面とは互いに接して空間１４と炉内とを区分しているが、後に成形体１０から作製された脱脂体を取り出すため溶接やろう接などによる接合はされていない。そのため、ベースプレート１２ａとケース１２ｂの間には隙間１３が存在する。この構成により、第１ハウジング１２内の空間１４（内部空間）と炉内（外部空間）とを区分しつつ、隙間１３によって第１ハウジング１２内の空間１４と炉内とを繋ぐことができる。

【0030】

なお、図１に示すような構成の場合、ケース１２ｂをこの発明に係る第１ハウジングと解し、ベースプレート１２ａを成形体１０に含まれる金属粉末に適する耐火物（セッター）で構成することもできる。この場合、耐火物（セッター）は、気孔率が小さい、たとえば２０％以下のものを使用する。気孔率が大きい、たとえば２０％を超えるような耐火物（セッター）は、ベースプレート１２ａの上に置いて使用することができる。また、ベースプレート１２ａの表面に粉状の耐火物を塗布または敷き詰めて、あるいは噴き付けて、使用することもできる。

【0031】

こうした第１ハウジング１２を脱脂体作製工程で用いると、第１加熱によって成形体１０から熱分解生成物（有機成分）を含むガスが放出されたときに、第１ハウジング１２の内部（空間１４）の圧力が上昇する。この第１加熱によって生じる圧力差を利用して、放出ガスを、相対的に圧力が低くなった第１ハウジング１２の外部（炉内）へ流動させることができる。そのため、成形体１０からの放出ガスの流動が第１ハウジング１２の内部（空間１４）から外部へと一方向化されて、放出ガスが再び第１ハウジング１２の内部に流れ込んで成形体１０の表面に触れることを抑制することができる。その結果、ガス化した熱分解生成物（有機成分）の一部が脱脂中の成形体１０および脱脂体に付着して吸収されるのを抑制することができる。

【0032】

第１ハウジング１２は、モリブデン、モリブデン合金、タングステン、タングステン合金、および、セラミックスのうちの１種類または複数種類により構成される。モリブデン、モリブデン合金、タングステン、タングステン合金、および、セラミックスは、ガス化した熱分解生成物（有機成分）と反応しにくく、第１ハウジング１２を構成するのに適する。また、一般的に減圧下で行われるため熱伝達性が低下する第１加熱において、モリブデン、モリブデン合金、タングステン、タングステン合金、および、セラミックスは、上記した従来の治具（セッター）を構成するセラミックスよりも熱伝導率が十分に高く、熱容量が十分に小さいため、第１ハウジング１２の内部（空間１４）の均熱化に有利である。第１ハウジング１２の内部（空間１４）が均熱化しやすい構成であると、内部に配置される成形体１０の均熱化に有利である。第１ハウジング１２は、好ましくは、タングステン、タングステン合金およびセラミックスと比べて、加工が容易でメンテナンスを行いやすい、モリブデンまたはモリブデン合金により構成される。また、第１ハウジング１２の一部または全部をセラミックスで構成する場合、好ましくは気孔率が２０％以下のセラミックスで構成し、セラミックスの内部をガス化した熱分解生成物（有機成分）が通過するのを十分に抑制する。

【0033】

図２に示す成形体２０は金属粉末および有機成分を含む混合物からなる。成形体２０は、第１ハウジング２２の内部に配置された状態で、炉内に配置される。図２に示す第１ハウジング２２は、平板状のベースプレート２２ａと、平板状のルーフプレート２２ｂと、環状のサイドウォール２２ｃとにより構成される。環状のサイドウォール２２ｃは、平板材やパイプ材などで容易に作製することができる。ベースプレート２２ａの上面には成形体２０が載置される。ルーフプレート２２ｂは、成形体２０の上方を覆うように、ベースプレート２２ａの上方に対向配置される。環状のサイドウォール２２ｃは、成形体２０の周囲を囲んで側方を覆うように、ベースプレート２２ａとルーフプレート２２ｂとの間に配置される。ベースプレート２２ａの上面とサイドウォール２２ｃの下端面とが互いに接するとともに、ルーフプレート２２ｂの下面とサイドウォール２２ｃの上端面とが互いに接し、空間２５（内部空間）と炉内（外部空間）とを区分しているが、後に成形体２０から作製された脱脂体を取り出すため溶接やろう接などによる接合はされていない。そのため、ベースプレート２２ａとサイドウォール２２ｃの間には隙間２３が存在し、ルーフプレート２２ｂとサイドウォール２２ｃの間には隙間２４が存在する。この構成により、第１ハウジング２２内の空間２５（内部空間）と炉内（外部空間）とを区分しつつ、隙間２３、２４によって第１ハウジング２２内の空間２５と炉内とを繋ぐことができる。

【0034】

なお、図２に示すような構成の場合、ルーフプレート２２ｂおよびとサイドウォール２２ｃで構成される構造物をこの発明に係る第１ハウジングと解し、ベースプレート２２ａを成形体２０に含まれる金属粉末に適する耐火物（セッター）で構成することもできる。この場合、耐火物（セッター）は、気孔率が小さい、たとえば２０％以下のものを使用する。気孔率が大きい、たとえば２０％を超えるような耐火物（セッター）は、ベースプレート２２ａの上に置いて使用することができる。また、ベースプレート２２ａの表面に粉状の耐火物を塗布または敷き詰めて、あるいは噴き付けて、使用することもできる。

【0035】

こうした第１ハウジング２２を用いると、第１加熱によって成形体２０から熱分解生成物（有機成分）を含むガスが放出されたときに、第１ハウジング２２の内部（空間２５）の圧力が上昇する。この第１加熱によって生じる圧力差を利用して、放出ガスを、相対的に圧力が低くなった第１ハウジング２２の外部（炉内）へ流動させることができる。そのため、成形体２０からの放出ガスの流動が第１ハウジング２２の内部（空間２５）から外部へと一方向化されて、放出ガスが再び第１ハウジング２２の内部に流れ込んで成形体２０の表面に触れることを抑制することができる。その結果、ガス化した熱分解生成物（有機成分）の一部が脱脂中の成形体２０および脱脂体に付着して吸収されるのを抑制することができる。

【0036】

第１ハウジング２２は、図１に示す第１ハウジング１２と同じ理由で、モリブデン、モリブデン合金、タングステン、タングステン合金、および、セラミックスのうちの１種類または複数種類により構成される。なお、第１ハウジングは、加工およびメンテナンスの容易性の観点で、好ましくは、図２に示す平板状のルーフプレート２２ｂと平板またはパイプで構成可能な環状のサイドウォール２２ｃを用いて構成する。また、第１ハウジング２２の一部または全部をセラミックスで構成する場合、好ましくは気孔率が２０％以下のセラミックスで構成し、セラミックスの内部をガス化した熱分解生成物（有機成分）が通過するのを十分に抑制する。

【0037】

この発明では、脱脂体作製工程において、成形体と第１ハウジングとの間にチタン材料、ニオブ材料、または、チタン材料とニオブ材料の混合物からなる第１金属材料を配置する。図１に示す構成では、第１金属材料１１は、第１ハウジング１２のケース１２ｂと成形体１０との間であって、隙間１３近傍のベースプレート１２ａ、２２ａの上に配置する。図２に示す構成では、第１金属材料２１は、第１ハウジング２２のサイドウォール２２ｃと成形体２０との間であって、隙間２３近傍のベースプレート２２ａ、２２ａの上に配置し、好ましくは隙間２４近傍にも配置する。図１および図２に示すように、第１金属材料１１、２１を隙間１３、２３、２４近傍に配置すれば、成形体１０、２０からの放出ガスが第１ハウジング１２、２２の内部（空間１４、２５）から外部（炉内）へ流動する際に、第１金属材料１１、２１の表面に触れやすくなる。

【0038】

図１に示す第１ハウジング１２の構成では下方の１か所に隙間１３があり、図２に示す第１ハウジング２２の構成では下方および上方の２か所に隙間２３、２４がある。下方の１か所に隙間１３がある図１に示す第１ハウジング１２の構成は、成形体１０から放出されたガスの流路が下方の１か所に制限される。そのため、第１金属材料を隙間１３の近傍に配置すればよい図１に示す第１ハウジング１２の構成は、第１金属材料の総量の低減および第１金属材料によるガスの吸着の効率向上に有利である。

【0039】

上記した構成によって、成形体１０、２０から第１ハウジング１２、２２の内部（空間１４、２５）に放出されたガスの多くが第１金属材料１１、２１の表面に触れるようになる。ガス化した熱分解生成物（有機成分）が第１金属材料１１、２１の表面に触れると、その多くが第１金属材料１１、２１に吸着される。そのため、第１ハウジング１２、２２の内部（空間１４、２５）の放出ガスに含まれる熱分解生成物（有機成分）を減少させることができる。また、第１ハウジング１２、２２の内部（空間１４、２５）から外部（炉内）へ流動する放出ガスに含まれる熱分解生成物（有機成分）を減少させることができる。放出ガスに含まれる熱分解生成物（有機成分）の減少によって、脱脂中および脱脂後の成形体１０、２０（脱脂体１０、２０）への熱分解生成物（有機成分）の吸収を抑制することができるし、炉壁への熱分解生成物（有機成分）の堆積を抑制することができる。

【0040】

この発明では、第１金属材料は、チタン材料、ニオブ材料、または、チタン材料とニオブ材料の混合物からなる。チタン材料は、Ｃ（炭素）およびＯ（酸素）と強い親和性があるため、ガス化した熱分解生成物（有機成分）を効率よく吸着することができる。チタン材料は、たとえば、スポンジチタン、チタン粒子、チタン箔またはチタン箔片などを用いることができる。スポンジチタンは、比表面積が大きく吸着サイトが多いため、ガス化した熱分解生成物（有機成分）を効率よく吸着することができる。スポンジチタンは入手しやすい。ニオブ材料は、炭化ニオブを容易に生成するため、特にＣ（炭素）の吸着に有利である。ニオブ材料は、たとえば、ニオブ粒子、ニオブ箔（ニオブ箔片）などを用いることができる。ニオブ箔（ニオブ箔片）は、入手しやすく、切断加工が容易である。Ｚｒ（ジルコニウム）などのＣの吸着能を有する添加元素を含むニオブ箔（ニオブ箔片）も使用することができる。チタン材料とニオブ材料の混合物は、たとえば、スポンジチタンとニオブ箔を混在させた物であってよい。

【0041】

この発明では、たとえば、成形体に含まれる有機成分にワックス類を含む場合、好ましくは、脱脂体作製工程において、溶媒脱脂の後に、第１加熱を伴う加熱脱脂を行う。溶媒脱脂とは、ワックス類を可溶する溶媒中に成形体を浸漬し、成形体に含まれるワックス類を溶出させて除去し、脱脂体の前駆体を作製する処理を意図する。これにより、脱脂体作製工程において、成形体から溶媒脱脂により脱脂体の前駆体を作製し、前駆体から加熱脱脂により脱脂体を作製することができる。溶媒脱脂を経た成形体（脱脂体の前駆体）は、溶媒脱脂を経ない成形体と比べて、成形体（脱脂体の前駆体）に残存する有機成分が低減されている。そのため、加熱脱脂によって成形体（脱脂体の前駆体）に残る有機成分を円滑かつ十分に除去することができる。

【0042】

＜仮焼体作製工程＞
この発明では、上記した脱脂体作製工程（加熱脱脂）の後、後述する焼結体作製工程の前に、好ましくは、仮焼体作製工程を行う。この発明において、仮焼体作製工程では、脱脂体を構成する金属粉末を第２加熱よりも低温の第３加熱により焼結して仮焼体を作製する。第２加熱とは焼結体作製工程で行う加熱である。第３加熱とは、炉内に配置された脱脂体を構成する金属粉末が焼結し始める温度以上（たとえば、７００℃以上）となる加熱で、かつ、焼結後の密度が９０％未満となる加熱を意図する。第３加熱によって脱脂体を構成する金属粉末を焼結させる処理を仮焼結（仮焼）という。仮焼結によって作製された仮焼体は気孔が多い。そのため、仮焼体は、上記（３）の焼結体作製工程で作製された焼結体よりも密度が低く、たとえば、８０％未満である。

【0043】

たとえば、脱脂体に有機成分が残存する場合、脱脂体に含まれる有機成分が第３加熱により熱分解され、炉内にＣ（炭素）やＯ（酸素）を含むガスが炉内に放出される。このとき、従来は、放出ガスが流動して脱脂体（仮焼体）の表面に触れるため、ガス化した熱分解生成物（有機成分）の一部が脱脂体（仮焼体）に付着して吸収されることがあった。あるいは、放出ガスが炉内を流動して炉壁の表面に触れるため、ガス化した熱分解生成物（有機成分）の一部が炉壁に堆積することがあった。

【0044】

上記放出ガス対策として、この発明では、仮焼体作製工程において、脱脂体を内包して周囲を覆う第４ハウジングを配置するとともに、脱脂体と第４ハウジングとの間にチタン材料、ニオブ材料、または、チタン材料とニオブ材料の混合物からなる第３金属材料を配置する。そして、第４ハウジングを、モリブデン、モリブデン合金、タングステン、タングステン合金、および、セラミックスのうちの１種類または複数種類により構成する。

【0045】

図１および図２に示す脱脂体作製工程で適用可能なハウジングの構成例は、仮焼体作製工程にも適用可能である。ここで、図１および図２は、脱脂体作製工程で適用可能な第１ハウジングの構成例として示したものであるが、成形体１０、２０を仮焼体１０、２０とし、第１ハウジング１２、２２を第４ハウジング１２、２２とし、第１金属材料１１、２１を第３金属材料１１、２１とすることによって、仮焼体作製工程で適用可能な第４ハウジングおよび第３金属材料の構成例となる。よって、仮焼体作製工程で適用可能な第４ハウジングおよび第３金属材料の構成例についての詳細な説明は、脱脂体作製工程で適用可能な第１ハウジングおよび第１金属材料の構成例の説明を参照し、ここでは略す。

【0046】

こうした第４ハウジング１２、２２を仮焼体作製工程で用いると、脱脂体作製工程の場合と同様に、第３加熱によって生じる圧力差を利用して、放出ガスを、相対的に圧力が低くなった第４ハウジング１２、２２の外部（炉内）へ流動させることができる。そのため、脱脂体１０、２０からの放出ガスの流動が第４ハウジング１２、２２の内部（空間１４、２５）から外部へと一方向化されて、放出ガスが再び第１ハウジング１２、２２の内部に流れ込んで脱脂体１０、２０の表面に触れることを抑制することができる。その結果、ガス化した熱分解生成物（有機成分）の一部が仮焼結中の脱脂体１０、２０および仮焼体に付着して吸収されるのを抑制することができる。なお、第４ハウジング１２、２２の一部または全部をセラミックスで構成する場合、好ましくは気孔率が２０％以下のセラミックスで構成し、セラミックスの内部をガス化した熱分解生成物（有機成分）が通過するのを十分に抑制する。

【0047】

＜焼結体作製工程＞
この発明では、焼結体作製工程は、脱脂体作製工程の後に行うが、仮焼体製工程を行った場合は仮焼体製工程の後に行う。この発明において、焼結体作製工程では、脱脂体（または仮焼体）から有機成分を第２加熱により除去して焼結体を作製する。金属粉末を第２加熱により焼結させる処理を本焼結という。第２加熱とは、炉内に配置された脱脂体（または仮焼体）を構成する金属粉末の焼結が進む温度以上（たとえば、８５０℃以上）となる加熱で、かつ、焼結後の密度が９０％以上となる加熱を意図する。本焼結によって作製された焼結体は、気孔がほとんどない緻密な焼結組織となる。そのため、焼結体は、密度が高く、たとえば、９０％以上である。

【0048】

ここで、上記した焼結体（仮焼体）の密度は、相対密度である。相対密度は、実体密度と理論密度との比（実体密度／理論密度）を百分率で表した値である。つまり、相対密度（％）＝実体密度／理論密度×１００である。実体密度とは、金属（金属元素）で構成された焼結体（仮焼体）の実体の質量を実体の寸法から求めた体積で除した値である。理論密度とは、焼結体（仮焼体）の焼結組織中の金属（金属元素）が個々に独立して存在していると仮定して使用原料の配合組成から求めた値とする。理論密度を求める場合、例えば使用原料の全質量に対する配合比が１質量％以下の金属元素など、他の金属元素に比べると微量であって、相対密度に及ぼす影響が無視できると推測される金属元素については考慮しなくてもよい。

【0049】

焼結体作製工程では、たとえば、炉内に有機成分の熱分解生成物が堆積している場合、第２加熱によって、炉内に堆積している熱分解生成物の一部が再びガス化して炉内に放出される。このとき、従来は、放出ガスが流動して脱脂体（または仮焼体）の表面に触れるため、ガス化した熱分解生成物（有機成分）の一部が脱脂体に付着し、最終的には焼結体に吸収されることがあった。また、たとえば、脱脂体に有機成分が残存する場合、第２加熱によって、脱脂体に含まれる有機成分が熱分解され、炉内にＣ（炭素）やＯ（酸素）を含むガスが炉内に放出される。このとき、従来は、放出ガスが流動して脱脂体の表面に触れるため、ガス化した熱分解生成物（有機成分）の一部が脱脂体に付着し、最終的には焼結体に吸収されることがあった。

【0050】

上記放出ガス対策として、この発明では、焼結体作製工程において、脱脂体（または仮焼体）の周囲を覆う第２ハウジングおよび第２ハウジングを内包して周囲を覆う第３ハウジングを配置するとともに、第２ハウジングと第３ハウジングとの間にチタン材料、ニオブ材料、または、チタン材料とニオブ材料の混合物からなる第２金属材料を配置する。そして、第２ハウジングおよび第３ハウジングを、モリブデン、モリブデン合金、タングステン、タングステン合金、および、セラミックスのうちの１種類または複数種類により構成する。第２ハウジングと第３ハウジングとの間に第２金属材料を配置することにより、上記した第１金属材料の場合と同様、第２加熱によってガス化した熱分解生成物（有機成分）を吸着することができる。また、第２金属材料を第２ハウジングの外側に配置することにより、第２加熱によって第２金属材料が昇華または浮遊して焼結中の脱脂体（または仮焼体）または焼結体に付着して反応するのを抑制することができる。

【0051】

図３、図４および図５に、この発明に係る金属粉末焼結体の製造方法の実施形態であって、焼結体作製工程で適用可能なハウジング（第２ハウジング、第３ハウジング）の構成例を示す。

【0052】

図３、図４および図５において符号３０、符号４０および符号５０で示す物体は、それぞれ、脱脂体または仮焼体である。符号３０、符号４０および符号５０で示す脱脂体および仮焼体は金属粉末からなる。なお、脱脂体には有機成分が残存していることがあるが、仮焼体には有機成分の実質的な残存はないと考えてよい。一般的なＭＩＭでは、脱脂体（または仮焼体）は、セラミックスからなる治具（セッター）上に載置されて、炉内に配置される。これに対して、図３に示す脱脂体３０（または仮焼体３０）は、脱脂体３０（または仮焼体３０）の周囲を覆う第２ハウジング３２、および、第２ハウジング３２を内包して周囲を覆う第３ハウジング３４を配置した状態で、炉内に配置される。また、図４に示す脱脂体４０（または仮焼体４０）は、脱脂体４０（または仮焼体４０）の周囲を覆う第２ハウジング４２、および、第２ハウジング４２を内包して周囲を覆う第３ハウジング４５を配置した状態で、炉内に配置される。また、図５に示す脱脂体５０（または仮焼体５０）は、脱脂体５０（または仮焼体５０）の周囲を覆う第２ハウジング５２、および、第２ハウジング５２を内包して周囲を覆う第３ハウジング５５を配置した状態で、炉内に配置される。

【0053】

この発明における第２ハウジングは、脱脂体または仮焼体の周囲を覆う機能をもつ構造物を意図する。脱脂体または仮焼体の周囲を覆うとは、脱脂体または仮焼体の側方を覆い上方を覆わない構成（蓋のない形態）を含み、脱脂体または仮焼体の側方および上方を覆う構成（蓋のある形態）を含む。図３に示す第２ハウジング３２は蓋のない形態であって、脱脂体３０（または仮焼体３０）を含む空間３３（最内部空間）の雰囲気と、それを含まない空間３６（内部空間）の雰囲気とを区分しない構造物である。なお、図３に示す二点鎖線は、空間３３と空間３６とを区分する模式的な境界線である。

【0054】

また、この発明における第３ハウジングは、脱脂体または仮焼体を内包して脱脂体または仮焼体の周囲を覆うことが可能で、脱脂体または仮焼体３を含む空間（内部空間）の雰囲気と脱脂体または仮焼体を含まない炉内（外部空間）の雰囲気とを区分する機能をもつ構造物を意図する。脱脂体または仮焼体を内包して周囲を覆うとは、脱脂体または仮焼体の側方および上方を覆う場合（蓋のある形態）を意図し、脱脂体または仮焼体の上方を覆わず脱脂体または仮焼体の側方のみを覆う場合（蓋のない形態）を含まない。

【0055】

［図３に示す構成］
図３に示す第２ハウジング３２は、平板状の底部３２ａと環状の壁部３２ｂとで構成されるケースである。脱脂体３０（または仮焼体３０）は、第２ハウジング３２の底部３２ａの上面に配置され、その周囲が第２ハウジング３２の環状の壁部３２ｂに覆われている。この構成により、脱脂体３０（または仮焼体３０）の側方において、第２ハウジング３２内の空間３３（最内部空間）と、その外側の第３ハウジング３４内の空間３６（内部空間）とを区分することができる。

【0056】

なお、図３に示すような構成の場合、環状の壁部３２ｂをこの発明に係る第２ハウジングと解し、底部３２ａを脱脂体３０（または仮焼体３０）に含まれる金属粉末に適する耐火物（セッター）で構成することもできる。この場合、耐火物（セッター）は、気孔率が小さい、たとえば２０％以下のものを使用する。気孔率が大きい、たとえば２０％を超えるような耐火物（セッター）は、底部３２ａの上に置いて使用することができる。また、底部３２ａの表面に粉状の耐火物を塗布または敷き詰めて、あるいは噴き付けて、使用することもできる。

【0057】

また、図３に示す第３ハウジング３４は、平板状のベースプレート３４ａと箱状のケース３４ｂとにより構成される。箱状のケース３４ｂは平板部と環状の壁部とにより構成される。ベースプレート３４ａの上面には脱脂体３０（または仮焼体３０）が載置される。ケース３４ｂは、脱脂体３０（または仮焼体３０）の側方および上方を覆うように、ベースプレート３４ａの上面に配置される。ベースプレート３４ａの上面とケース３４ｂの下端面とは互いに接して空間３６（内部空間）と炉内（外部空間）とを区分しているが、後に焼結体を取り出すため溶接やろう接などによる接合はされていない。そのため、ベースプレート３４ａとケース３４ｂの間には隙間３５が存在する。この構成により、第３ハウジング３４内の空間３６（内部空間）と炉内（外部空間）とを区分しつつ、隙間３５によって第３ハウジング３４内の空間３６と炉内とを繋ぐことができる。

【0058】

なお、図３に示すような構成の場合、ケース３４ｂをこの発明に係る第３ハウジングと解し、ベースプレート３４ａを脱脂体３０（または仮焼体３０）に含まれる金属粉末に適する耐火物（セッター）で構成することもできる。この場合、耐火物（セッター）は、気孔率が小さい、たとえば２０％以下のものを使用する。気孔率が大きい、たとえば２０％を超えるような耐火物（セッター）は、ベースプレート３４ａの上に置いて使用することができる。また、ベースプレート３４ａの表面に粉状の耐火物を塗布または敷き詰めて、あるいは噴き付けて、使用することもできる。

【0059】

［図４に示す構成］
図４に示す第２ハウジング４２は、箱状のケース４２ａと平板状のルーフプレート４２ｂとにより構成される。箱状のケース４２ａは、平板状の底部と、環状の壁部とにより構成される。ケース４２ａの底部の上面に脱脂体４０（または仮焼体４０）が載置される。ルーフプレート４２ｂは、脱脂体４０（または仮焼体４０）の上方を覆うように、ケース４２ａの底部に対向して、上方に配置される。ケース４２ａの環状の壁部の上端面とルーフプレート４２ｂの下面とが互いに接し、空間４４とその外側の空間４８とを区分しているが、後に焼結体を取り出すため溶接やろう接などによる接合はされていない。そのため、ケース４２ａとルーフプレート４２ｂの間には隙間４３が存在する。この構成により、第３ハウジング４５内において第２ハウジング４２内の空間４４（最内部空間）と第２ハウジング４２外の空間４８（内部空間）とを区分しつつ、隙間４３によって空間４４と空間４８とを繋ぐことができる。

【0060】

なお、図４に示すような構成の場合、ケース４２ａの環状の壁部およびルーフプレート４２ｂで構成される構造物をこの発明に係る第２ハウジングと解し、ケース４２ａの底部を脱脂体４０（または仮焼体４０）に含まれる金属粉末に適する耐火物（セッター）で構成することもできる。また、ルーフプレート４２ｂを使用せず、天地を反転させたケース４２ａを上方から被せて、脱脂体４０（または仮焼体４０）を覆うこともできる。この場合、第２ハウジングと第３ハウジング（ベースプレート４５ａ）との隙間が第２金属材料４１の近傍に位置し、空間４８から空間４４に向かおうとする放出ガスが第２金属材料４１に触れやすくなるので好ましい。なお、耐火物（セッター）を使用する場合、気孔率が小さい、たとえば２０％以下のものを使用する。気孔率が大きい、たとえば２０％を超えるような耐火物（セッター）は、ケース４２ａの底部の上に置いて使用することができる。また、ケース４２ａの底部の表面に粉状の耐火物を塗布または敷き詰めて、あるいは噴き付けて、使用することもできる。

【0061】

また、図４に示す第３ハウジング４５は、平板状のベースプレート４５ａと、平板状のルーフプレート４５ｂと、環状のサイドウォール４５ｃとにより構成される。環状のサイドウォール４５ｃは、平板材やパイプ材などで容易に作製することができる。ベースプレート４５ａの上面には脱脂体４０（または仮焼体４０）が載置される。ルーフプレート４５ｂは、脱脂体４０（または仮焼体４０）の上方を覆うように、ベースプレート４５ａに対向して、上方に配置される。環状のサイドウォール４５ｃは、脱脂体４０（または仮焼体４０）の周囲を囲んで側方を覆うように、ベースプレート４５ａとルーフプレート４５ｂとの間に配置される。ベースプレート４５ａの上面とサイドウォール４５ｃの下端面とが互いに密着するとともに、ルーフプレート４５ｂの下面とサイドウォール４５ｃの上端面とが互いに接し、空間４８（内部空間）と炉内（外部空間）とを区分しているが、後に脱脂体４０（または仮焼体４０）から作製された焼結体を取り出すため溶接やろう接などによる接合はされていない。そのため、ベースプレート４５ａとサイドウォール４５ｃの間には隙間４６が存在し、ルーフプレート４５ｂとサイドウォール４５ｃの間には隙間４７が存在する。この構成により、第３ハウジング４５内の空間４８（内部空間）と炉内（外部空間）とを区分しつつ、隙間４６、４７によって第３ハウジング４５内の空間４８と炉内とを繋ぐことができる。

【0062】

なお、図４に示すような構成の場合、ルーフプレート４５ｂおよびとサイドウォール４５ｃで構成される構造物をこの発明に係る第３ハウジングと解し、ベースプレート４５ａを脱脂体４０（または仮焼体４０）に含まれる金属粉末に適する耐火物（セッター）で構成することもできる。この場合、耐火物（セッター）は、気孔率が小さい、たとえば２０％以下のものを使用する。気孔率が大きい、たとえば２０％を超えるような耐火物（セッター）は、ベースプレート４５ａの上に置いて使用することができる。また、ベースプレート４５ａの表面に粉状の耐火物を塗布または敷き詰めて、あるいは噴き付けて、使用することもできる。

【0063】

［図５に示す構成］
図５に示す第２ハウジング５２は、箱状のケース５２ａと平板状のルーフプレート５２ｂとにより構成される。箱状のケース５２ａは、平板状の底部と、環状の壁部とにより構成される。ケース５２ａの底部の上面に脱脂体５０（または仮焼体５０）が載置される。ルーフプレート５２ｂは、脱脂体５０（または仮焼体５０）の上方を覆うように、ケース５２ａの底部に対向して、上方に配置される。ケース５２ａの環状の壁部の上端面とルーフプレート５２ｂの下面とが互いに接し、空間５４とその外側の空間５７とを区分しているが、後に焼結体を取り出すため溶接やろう接などによる接合はされていない。そのため、ケース５２ａとルーフプレート５２ｂの間には隙間５３が存在する。この構成により、第３ハウジング５５内において第２ハウジング５２内の空間５４（最内部空間）と第２ハウジング５２外の空間５７（内部空間）とを区分しつつ、隙間５３によって空間５４と空間５７とを繋ぐことができる。

【0064】

なお、図５に示すような構成の場合、ケース５２ａの環状の壁部およびルーフプレート５２ｂで構成される構造物をこの発明に係る第２ハウジングと解し、ケース５２ａの底部を脱脂体５０（または仮焼体５０）に含まれる金属粉末に適する耐火物（セッター）で構成することもできる。また、ルーフプレート５２ｂを使用せず、天地を反転させたケース５２ａを上方から被せて、脱脂体５０（または仮焼体５０）を覆うこともできる。この場合、第２ハウジングと第３ハウジング（ベースプレート５５ａ）との隙間が第２金属材料５１の近傍に位置し、空間５７から空間５４に向かおうとする放出ガスが第２金属材料５１に触れやすくなるので好ましい。なお、耐火物（セッター）を使用する場合、気孔率が小さい、たとえば２０％以下のものを使用する。気孔率が大きい、たとえば２０％を超えるような耐火物（セッター）は、ケース４２ａの底部の上に置いて使用することができる。また、ケース４２ａの底部の表面に粉状の耐火物を塗布または敷き詰めて、あるいは噴き付けて、使用することもできる。

【0065】

また、図５に示す第３ハウジング５５は、平板状のベースプレート５５ａと箱状のケース５５ｂとにより構成される。箱状のケース５５ｂは平板部と環状の壁部とにより構成される。ベースプレート５５ａの上面には脱脂体５０（または仮焼体５０）が載置される。ケース５５ｂは、脱脂体５０（または仮焼体５０）の側方および上方を覆うように、ベースプレート５５ａの上面に配置される。ベースプレート５５ａの上面とケース５５ｂの下端面とは互いに接して空間５７（内部空間）と炉内（外部空間）とを区分しているが、後に焼結体を取り出すため溶接やろう接などによる接合はされていない。そのため、ベースプレート５５ａとケース５５ｂの間には隙間５６が存在する。この構成により、第３ハウジング５５内の空間５７（内部空間）と炉内（外部空間）とを区分しつつ、隙間５６によって第３ハウジング５５内の空間５７と炉内とを繋ぐことができる。

【0066】

なお、図５に示すような構成の場合、ケース５５ｂをこの発明に係る第３ハウジングと解し、ベースプレート５５ａを脱脂体５０（または仮焼体５０）に含まれる金属粉末に適する耐火物（セッター）で構成することもできる。この場合、耐火物（セッター）は、気孔率が小さい、たとえば２０％以下のものを使用する。気孔率が大きい、たとえば２０％を超えるような耐火物（セッター）は、ベースプレート５５ａの上に置いて使用することができる。また、ベースプレート５５ａの表面に粉状の耐火物を塗布または敷き詰めて、あるいは噴き付けて、使用することもできる。

【0067】

上記した図３に示すような構成を用いると、第２加熱によって脱脂体３０から熱分解生成物（有機成分）を含むガスが放出されたときに、第３ハウジング３４の内部（空間３３、３６）の圧力が上昇する。あるいは、上記した図４または図５に示すような構成を用いると、第２加熱によって脱脂体４０、５０から熱分解生成物（有機成分）を含むガスが放出されたときに、第２ハウジング４２、５２の内部（空間４４、５４）の圧力が上昇し、第３ハウジング４５、５５の内部（空間４８、５７）の圧力が上昇する。この第２加熱によって生じる圧力差を利用して、放出ガスを、相対的に圧力が低くなった第３ハウジングの外部（炉内）へ流動させることができる。そのため、脱脂体からガスが放出された場合、その放出ガスの流動が第３ハウジングの内部から外部へと一方向化されて、放出ガスが再び第３ハウジングの内部に流れ込んで脱脂体の表面に触れることを抑制することができる。また、図４または図５に示す構成を用いると、脱脂体４０、５０から放出されたガスの流動が第３ハウジング４５、５５の内部（空間４８、５７）から外部へと一方向化されて、放出ガスが再び第３ハウジング４５、５５の内部に流れ込んで脱脂体４０、５０の表面に触れることを抑制することができる。このように、図３、図４または図５に示す構成を用いることによって、ガス化した熱分解生成物（有機成分）の一部が焼結中の脱脂体３０、４０、５０および焼結体に付着して吸収されるのを抑制することができる。

【0068】

また、有機成分の実質的な残留がない脱脂体または仮焼体から焼結体を作製する場合、その脱脂体または仮焼体からはガスが放出されないため、第３ハウジングの内部には第２加熱による圧力の上昇が生じない。しかし、炉壁に堆積していた熱分解生成物（有機成分）が第２加熱によってガス化し、炉内（外部）から隙間を通って第３ハウジングの内部へ、熱分解生成物（有機成分）を含むガスが侵入することがある。この対策として、この発明では、図３、図４および図５に示すように、第２ハウジング３２、４２、５２と第３ハウジング３４、４４、５４との間に、チタン材料、ニオブ材料、または、チタン材料とニオブ材料の混合物からなる第２金属材料３１、４１、５１を配置する。

【0069】

図３、図４および図５に示す構成では、第２金属材料３１、４１、５１は、第２ハウジング３２、４２、５２と第３ハウジング３４、４５、５５との間であって、隙間３５、４６、５６の近傍のベースプレート３４ａ、４５ａ、５５ａの上に配置されている。このように、第２金属材料３１、４１、５１が隙間３５、４６、５６の近傍に配置されていれば、炉内（外部）から、隙間３５、４６、５６を通って第３ハウジング３４、４５、５５の内部（空間３６、４８、５７）へ侵入したガスが、第２金属材料３１、４１、５１の表面に触れやすくなる。ガス化した熱分解生成物（有機成分）が第２金属材料３１、４１、５１の表面に触れると、その多くが第２金属材料３１、４１、５１に吸着される。そのため、図３、図４または図５に示す構成によれば、いずれも、第３ハウジング３４、４５、５５の内部（空間３６、４８、５７）に侵入したガスに含まれる熱分解生成物（有機成分）が減少し、熱分解生成物（有機成分）が焼結中の脱脂体３０、４０、５０または焼結体に付着して吸収されるのを抑制することができる。

【0070】

なお、こうした構成は、脱脂体３０、４０、５０からの放出ガスにも有効である。図３に示す構成では、第３ハウジング３４の内部（空間３３、３６）から隙間３５を通って外部（炉内）へ流動するガスが、第２金属材料３１の表面に触れやすくなる。図４に示す構成では、第２ハウジング４２の内部（空間４４）から隙間４３を通って第３ハウジング４５の内部（空間４８）へ流動し、さらに、第３ハウジング４５の内部（空間４８）から隙間４６を通って外部（炉内）へ流動するガスが、第２金属材料４１の表面に触れやすくなる。図５に示す構成では、第２ハウジング５２の内部（空間５４）から隙間５３を通って第３ハウジング５５の内部（空間５７）へ流動し、さらに、第３ハウジング５５の内部（空間５７）から隙間５６を通って外部（炉内）へ流動するガスが、第２金属材料５１の表面に触れやすくなる。そのため、図３、図４または図５に示す構成によれば、いずれも、炉内に流動したガスに含まれる熱分解生成物（有機成分）が減少し、熱分解生成物（有機成分）が炉壁に堆積するのを抑制することができる。

【0071】

図３に示す第２ハウジング３２は、図４および図５に示す第２ハウジング４２、５２と比べて、ルーフプレート４２ｂ、５２ｂを有さないことによって、構造が簡素になるので有利である。なお、図３に示すケースのような第２ハウジングは、平板状のベースプレートと環状のサイドウォールとによっても構成することができる。このように構成された第２ハウジングは、ベースプレートとサイドウォールの間に隙間が形成されるが、構造が簡素で、加工の容易性およびメンテナンス性の観点で有利である。

【0072】

図４および図５に示す第２ハウジング４２、５２は、図３に示す第２ハウジング３２と比べて、ルーフプレート４２ｂ、５２ｂを有することによって、外部（炉内）からのガスが第２ハウジング４２、５２の内部（空間４４、５４）に侵入しにくくなるので有利である。なお、図４および図５に示す第２ハウジング４２、５２は、ケース４２ａ、５２ａに替えて、平板状のベースプレートと環状のサイドウォールとによっても構成することができる。このように構成された第２ハウジングは、ベースプレートとサイドウォールの間に隙間が形成されるが、構造が簡素で、加工の容易性およびメンテナンス性の観点で有利である。

【0073】

図３および図５に示す第３ハウジング３４、５５は、下方の１か所に隙間３５、５６がある。図４に示す第３ハウジング４５は、下方および上方の２か所に隙間４６、４７がある。図３および図５に示す第３ハウジング３４、５５のような構成であれば、隙間３５、５６を下方の１か所に限ることによって、炉内（外部）から内部へ侵入するガスの流路、あるいは脱脂体３０、５０から放出されたガスの流路を、下方の１か所に制限することができる。そのため、図３および図５に示す第３ハウジング３４、５５のような構成であれば、第２金属材料を隙間３５、５６の近傍に配置すればよいので、第２金属材料の総量の低減および第２金属材料によるガスの吸着の効率向上に有利である。

【0074】

この発明では、第２ハウジングおよび第３ハウジングを、モリブデン、モリブデン合金、タングステン、タングステン合金、および、セラミックスのうちの１種類または複数種類により構成する。モリブデン、モリブデン合金、タングステン、タングステン合金、および、セラミックスは、ガス化した熱分解生成物（有機成分）と反応しにくく、融点が高く、熱伝導率が酸化物よりも十分に高く、熱的安定性および耐熱衝撃性に優れ、室温から約２０００℃の加熱の繰り返しに耐えることができるため、第２ハウジングおよび第３ハウジングを構成するのに適する。好ましくは、タングステン、タングステン合金およびセラミックスよりも加工が容易でメンテナンスを行いやすい、モリブデンまたはモリブデン合金により構成された第２ハウジングおよび第３ハウジングである。また、第２ハウジングの一部または全部をセラミックスで構成する場合、あるいは、第３ハウジングの一部または全部をセラミックスで構成する場合、好ましくは、気孔率が２０％以下のセラミックスで構成する。これにより、セラミックスの内部をガス化した熱分解生成物（有機成分）が通過するのを十分に抑制することができる。このように第２ハウジングの材質および第３ハウジングの材質を構成するのは、上記した第１ハウジングの場合と略同等の効果を得るためである。よって、焼結体作製工程で適用可能な第２ハウジングの材質および第３ハウジングの材質についての詳細な説明は、脱脂体作製工程で適用可能な第１ハウジングの材質の説明を参照し、ここでは略す。

【0075】

この発明では、図３、図４および図５に示すように、第２ハウジング３２、４２、５２と第３ハウジング３４、４５、５５との間に、チタン材料、ニオブ材料、または、チタン材料とニオブ材料の混合物からなる第２金属材料３１、４１、５１を配置する。このように第２金属材料３１、４１、５１を構成するのは、上記した第１金属材料１１、２１の場合と略同等の効果を得るためである。よって、焼結体作製工程で適用可能な第２金属材料についての説明は、脱脂体作製工程で適用可能な第１金属材料の説明を参照し、ここでは略す。なお、第２金属材料３１、４１、５１に低融点化合物が含まれている場合、第２金属材料３１、４１、５１と脱脂体３０、４０、５０との間を遮るように第２ハウジング３２、４２、５２が配置されていることによって、高温（たとえば、１２００℃以上）に加熱された第２金属材料３１、４１、５１から揮発した低融点化合物が脱脂体３０、４０、５０（または仮焼体３０、４０、５０）に付着するのを抑制することができる。

【0076】

次に、この発明に係る導電性金属粒子（粒子群）の製造方法の有効性を確認するために行った、実験１～８について説明する。実験１、５で用いた製造方法に係る構成および作製された焼結体は、本発明例である。実験２－４で用いた製造方法に係る構成および作製された焼結体は、実験１との比較例である。また、実験６－８で用いた製造方法に係る構成および作製された焼結体は、実験５との比較例である。

【0077】

［実験１］
実験１では、成形体作製工程において、ＵＳＡ ＡＳＴＭ Ａｌｌｏｙ ７１３ＬＣ相当のＮｉ基合金粉末（Ｃ：０．０９２０質量％、Ｏ：０．０１７６質量％、メジアン径ｄ５０：約３３μｍ）に、パラフィンワックス、ポリプロピレン、ポリオレフィン系の樹脂およびスチレン系の樹脂からなる有機バインダーを混合し、混錬し、Ｎｉ基合金粉末の割合が約６５％となるコンパウンドを作製した。このコンパウンドを射出成形装置に投入し、成形体を作製した。射出成形では、コンパウンドの射出温度を１４５℃、射出圧力を１２０ＭＰａとした。成形体は、直径８ｍｍ、長さ５０ｍｍの円柱体（丸棒）とした。

【0078】

Ｎｉ基合金粉末は、５０質量％以上のＮｉを含み、炭化物や酸化物を生成しやすいＣ、Ｏ、Ａｌ、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｚｒ、ＮｂおよびＭｏを含み、さらに不可避的不純物を含む。製造ロットにもよるが、含有する可能性がある不純物は、たとえば、Ｎ（窒素）、Ｐ（リン）、Ｓ（硫黄）の他、Ｂ、Ｓｉ、Ｖ、Ｍｎ、Ｆｅ、ＴａおよびＷなどである。

【0079】

次いで、脱脂体作製工程において、成形体の加熱脱脂を図１に示す構成で行い、脱脂体を作製した。このとき、図１に示すように、成形体１０を第１ハウジング１２のＭｏ製のベースプレート１２ａの中央部に載置し、成形体１０の周囲が第１ハウジング１２のＭｏ製のケース１２ｂの環状の壁部で覆われ、成形体１０の上方がＭｏ製のケース１２ｂの底部で覆われるようにした。この構成により、第１ハウジング１２が成形体１０を内包して周囲を覆う状態とした。そして、成形体１０と第１ハウジング１２のケース１２ｂの環状の壁部との間に、成形体１０の大きさに合う適量のスポンジチタン（第１金属材料１１）を配置した。スポンジチタンは成形体１０の周囲に配置した。

【0080】

脱脂のための加熱パターン（第１加熱に対応）は、アルゴンガスを約５Ｌ／ｍｉｎで供給しながら真空ポンプで排気する炉内雰囲気とし、次いで約３０℃／ｈで昇温し、６５０℃に達した後はそのまま約２時間の保持を行うようにした。これにより、脱脂体を作製した。

【0081】

次いで、仮焼体作製工程において、脱脂体の仮焼結を脱脂体作製工程から続けて図１に示す構成で行い、仮焼体を作製した。このとき、図１に示すように、脱脂体１０は第４ハウジング１２のＭｏ製のベースプレート１２ａの中央部に載置されているため、脱脂体１０の周囲は第４ハウジング１２のＭｏ製のケース１２ｂの環状の壁部で覆われている。また、脱脂体１０の上方にはＭｏ製のケース１２ｂの底部があるため、脱脂体１０はケース１２ｂで覆われている。この構成により、第４ハウジング１２が脱脂体１０を内包して周囲を覆う状態となっている。また、脱脂体１０と第４ハウジング１２のケース１２ｂの環状の壁部との間には、脱脂体１０の大きさに合う適量のスポンジチタン（第３金属材料２１）が配置された状態となっている。

【0082】

仮焼結のための加熱パターン（第３加熱に対応）は、脱脂のための加熱から続けて、アルゴンガスを供給しながら適時の排気によって炉内の圧力を約１３．３ｋＰａに調整し、次いで約１５０℃／ｈで昇温し、１０００℃に達した後はそのまま約２時間の保持を行うようにした。これにより、仮焼体を作製した。

【0083】

次いで、焼結体作製工程において、仮焼体を構成するＮｉ基合金粉末の焼結を図５に示す構成で行い、焼結体を作製した。このとき、図５に示すように、仮焼体５０を第２ハウジング５２のＭｏ製のケース５２ａの底部の中央部に載置し、仮焼体５０の周囲がケース５２ａの環状の壁部で覆われるようにした。また、ケース５２ａの上部にＭｏ製のルーフプレート５２ｂを設置し、仮焼体５０の上方がルーフプレート５２ｂで覆われるようにした。また、第２ハウジング５２を第３ハウジング５５のＭｏ製のベースプレート５５ａの中央部に載置し、第２ハウジング５２の周囲が第３ハウジング５５のＭｏ製のケース５５ｂで覆われるようにした。また、高温に加熱されたＮｉ基合金粉末がＭｏ製のケース５２ａの底部と反応する可能性があるため、仮焼体５０とケース５２ａの底部との間にジルコニアセラミックス製の平板を配置した。この構成により、第３ハウジング５５が第２ハウジング５２を内包して周囲を覆う状態になるようにした。また、第２ハウジング５２のケース５２ａの環状の壁部と第３ハウジング５５のケース５５ｂの環状の壁部との間に、仮焼体５０の大きさに合う適量のスポンジチタン（第２金属材料５１）を配置した。スポンジチタンは仮焼体５０の周囲に配置した。

【0084】

Ｎｉ基合金粉末の焼結のための加熱パターン（第２加熱に対応）は、炉内を１Ｐａ以下の真空度に調整し、次いで約２６０℃／ｈで昇温し、１２８０℃に達した後はそのまま約３時間の保持を行うようにした。これにより、成形体（直径８ｍｍ、長さ５０ｍｍの円柱体）に対応する略円柱形（丸棒）の焼結体を作製した。

【0085】

［実験２］
実験２では、実験１で用いたＮｉ基合金粉末からＣ（炭素）を低減したＮｉ基合金粉末（Ｃ：０．００３７質量％、Ｏ：０．０１９８質量％、メジアン径ｄ５０：約３１μｍ）を使用した。このＮｉ基合金粉末を用いて、実験１と同様に、成形体を作製し、脱脂体を作製し、仮焼体を作製した。次いで、焼結体を作製した。但し、成形体は、幅２０ｍｍ、長さ８０ｍｍおよび厚さ３ｍｍの直方体とした。

【0086】

焼結体作製工程では、仮焼体を構成するＮｉ基合金粉末の焼結を図１に示す構成と略同等の構成で行い、焼結体を作製した。このとき、実験１で用いた内側のハウジング（図５に示す第２ハウジング５２を参照）を用いずに、仮焼体を外側のハウジング（図５に示す第３ハウジング５５を参照）のＭｏ製のベースプレートの中央部に載置した。また、実験１と同様な理由で、仮焼体と外側のハウジングのベースプレートとの間に、ジルコニアセラミックス製の平板を配置した。この構成により、外側のハウジングが仮焼体を内包して周囲を覆う状態とした。また、実験１と同様に、スポンジチタン（第２金属材料）を仮焼体の周囲に配置した。

【0087】

Ｎｉ基合金粉末の焼結のための加熱パターン（第２加熱に対応）は、実験１と同様とした。これにより、成形体（幅２０ｍｍ、長さ８０ｍｍ、厚さ３ｍｍの直方体）に対応する略直方形の焼結体を作製した。

【0088】

［実験３］
実験３では、実験２で用いたＮｉ基合金粉末と同様のＮｉ基合金粉末（Ｃ：０．００３７質量％、Ｏ：０．０１９８質量％、メジアン径ｄ５０：約３１μｍ）を使用した。このＮｉ基合金粉末を用いて、実験１と同様に、成形体を作製し、脱脂体を作製し、仮焼体を作製した。次いで、焼結体を作製した。但し、成形体は、実験２と同様に、幅２０ｍｍ、長さ８０ｍｍおよび厚さ３ｍｍの直方体とした。

【0089】

焼結体作製工程では、仮焼体を構成するＮｉ基合金粉末の焼結を図５に示す構成と略同等の構成で行い、焼結体を作製した。このとき、実験１で用いたスポンジチタン（第２金属材料）は用いなかった。

【0090】

Ｎｉ基合金粉末の焼結のための加熱パターン（第２加熱に対応）は、実験１と同様とした。これにより、成形体（幅２０ｍｍ、長さ８０ｍｍ、厚さ３ｍｍの直方体）に対応する略直方形の焼結体を作製した。

【0091】

［実験４］
実験４では、ＵＳＡ ＡＳＴＭ Ａｌｌｏｙ ７１８相当のＮｉ基合金粉末（Ｃ：０．０６００質量％、Ｏ：０．０５８０質量％、メジアン径ｄ５０：約１５μｍ）を使用した。このＮｉ基合金粉末を用いて、実験１と同様に、成形体（直径８ｍｍ、長さ５０ｍｍの円柱体）を作製した。次いで、成形体から有機バインダーを除去し、さらにＮｉ基合金粉末を焼結することによって、焼結体を作製した。なお、仮焼体作製工程は略した。すなわち、成形体を用いて、脱脂体作製工程での加熱（第１加熱に対応）、仮焼体作製工程での加熱（第３加熱に対応）、および、焼結体作製工程での加熱（第２加熱に対応）を連続して行うことによって、焼結体を作製した。

【0092】

Ｎｉ基合金粉末は、５０質量％以上のＮｉを含み、炭化物や酸化物を生成しやすいＣ、Ｏ、Ａｌ、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｆｅ、ＮｂおよびＭｏを含み、さらに不可避的不純物を含む。製造ロットにもよるが、含有する可能性がある不純物は、たとえば、Ｎ、Ｐ、Ｓの他、Ｂ、Ｓｉ、Ｖ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｚｒ、ＴａおよびＷなどである。

【0093】

脱脂体作製工程および焼結体作製工程では、成形体を構成する有機バインダーの除去およびＮｉ基合金粉末の焼結を図１に示す構成と略同等の構成で行って、成形体から焼結体を作製した。この工程の場合、成形体が加熱脱脂によって脱脂体となり、脱脂体が焼結によって仮焼体を経て焼結体となる。このとき、実験１の焼結体作製工程で用いた内側のハウジング（図５に示す第２ハウジング５２を参照）を用いずに、成形体を外側のハウジング（図５に示す第３ハウジング５５を参照）のＭｏ製のベースプレートの中央部に載置した。また、実験１と同様な理由で、脱脂体（成形体）とベースプレートとの間に、ジルコニアセラミックス製の平板を配置した。この構成により、外側のハウジングが成形体を内包して周囲を覆う状態とした。なお、実験１で用いたスポンジチタン（第２金属材料）は用いなかった。

【0094】

有機バインダーの除去およびＮｉ基合金粉末の焼結のための加熱パターン（第１加熱および第２加熱に対応）は、約６５０℃まで昇温してから水素ガスを導入して約２時間の保持を行い、次いで１００℃／ｈで約７５０℃まで昇温して約２時間の保持を行い、次いで窒素ガスで水素を置換した炉内雰囲気とし、次いでアルゴンガスを供給しながら適時の排気により炉内圧力を約１３．３ｋＰａに調整し、次いで約６３℃／ｈでさらに昇温し、１２５０℃に達した後はそのまま約４時間の保持を行うようにした。これにより、成形体（直径８ｍｍ、長さ５０ｍｍの円柱体）に対応する略円柱形の焼結体を作製した。

【0095】

［実験５］
実験５では、Ａｌ（約２９質量％）、Ｎｂ（約１８質量％）およびＦｅ（約０．０３質量％）を含む、Ｔｉ基合金粉末（Ｃ：０．０５９０質量％、Ｏ：０．０８６４質量％、メジアン径ｄ５０：約３６μｍ）を使用した。このＴｉ基合金粉末を用いて、実験１と同様に、成形体（直径８ｍｍ、長さ５０ｍｍの円柱体）を作製し、脱脂体を作製し、仮焼体を作製し、焼結体を作製した。

【0096】

Ｔｉ基合金粉末は、５０質量％以上のＴｉを含み、炭化物や酸化物を生成しやすいＣ、Ｏ、Ａｌ、ＦｅおよびＮｂを含み、さらに不可避的不純物を含む。製造ロットにもよるが、含有する可能性がある不純物は、たとえば、Ｎ（窒素）、Ｐ（リン）、Ｓ（硫黄）の他、Ｂ、Ｓｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｎｉ、ＺｒおよびＭｏなどである。

【0097】

焼結体作製工程では、仮焼体を構成するＴｉ基合金粉末の焼結を図５に示す構成と略同等の構成で行い、焼結体を作製した。このとき、実験１で用いたジルコニアセラミックス製の平板は用いず、仮焼体をＭｏ製のベースプレートに直に配置した。

【0098】

Ｔｉ基合金粉末の焼結のための加熱パターン（第２加熱に対応）は、アルゴンガスを供給しながら適時の排気によって炉内の圧力を約１３．３ｋＰａに調整し、次いで約１４５℃／ｈで昇温し、１４５０℃に達した後はそのまま約４時間の保持を行うようにした。これにより、成形体（直径８ｍｍ、長さ５０ｍｍの円柱体）に対応する略円柱形の焼結体を作製した。

【0099】

［実験６］
実験６では、実験５で用いたＴｉ基合金粉末と同様のＴｉ基合金粉末（Ｃ：０．０５３０質量％、Ｏ：０．０９７６質量％、メジアン径ｄ５０：約４１μｍ）を使用した。このＴｉ基合金粉末を用いて、実験１と同様に、成形体（直径８ｍｍ、長さ５０ｍｍの円柱体）を作製した。次いで、成形体から有機バインダーを除去し、さらにＴｉ基合金粉末を焼結することによって、焼結体を作製した。なお、仮焼体作製工程は略した。すなわち、成形体を用いて、脱脂体作製工程での加熱（第１加熱に対応）、仮焼体作製工程での加熱（第３加熱に対応）、および、焼結体作製工程での加熱（第２加熱に対応）を連続して行うことによって、焼結体を作製した。

【0100】

脱脂体作製工程および焼結体作製工程では、成形体を構成する有機バインダーの除去およびＮｉ基合金粉末の焼結を図１に示す構成と略同等の構成で行って、成形体から焼結体を作製した。この工程の場合、成形体が加熱脱脂によって脱脂体となり、脱脂体が焼結によって仮焼体を経て焼結体となる。このとき、実験１の焼結体作製工程で用いた内側のハウジング（図５に示す第２ハウジング５２を参照）を用いずに、成形体を外側のハウジング（図５に示す第３ハウジング５５を参照）のＭｏ製のベースプレートの中央部に載置した。また、高温に加熱されたＴｉ基合金粉末がＭｏ製のベースプレートと反応する可能性があるため、成形体とベースプレートとの間にイットリアセラミックス製の平板を用いた。この構成により、外側のハウジングが成形体を内包して周囲を覆う状態とした。また、成形体の周囲には、実験１と同様に、スポンジチタン（第２金属材料）を配置した。

【0101】

有機バインダーの除去およびＴｉ基合金粉末の焼結のための加熱パターン（第１加熱および第２加熱に対応）は、アルゴンガスを約５Ｌ／ｍｉｎで供給しながら真空ポンプで排気する炉内雰囲気とし、次いで約３０℃／ｈで昇温し、６５０℃に達した後はそのまま約２時間の保持を行い、次いでアルゴンガスを供給しながら適時の排気によって炉内の圧力を約１３．３ｋＰａに調整し、次いで約９８℃／ｈで昇温し、１４３０℃に達した後はそのまま約８時間の保持を行った。これにより、成形体（直径８ｍｍ、長さ５０ｍｍの円柱体）に対応する略円柱形の焼結体を作製した。

【0102】

［実験７］
実験７では、Ａｌ（約３２質量％）、Ｎｂ（約５．４質量％）、Ｃｒ（約２．３質量％）およびＦｅ（約０．０５質量％）を含む、Ｔｉ基合金粉末（Ｃ：０．０１００質量％、Ｏ：０．１２５０質量％、メジアン径ｄ５０：約３５μｍ）を使用した。このＴｉ基合金粉末を用いて、実験１と同様に、成形体を作製した。次いで、成形体から有機バインダーを除去し、さらにＴｉ基合金粉末を焼結することによって、焼結体を作製した。なお、仮焼体作製工程は略した。すなわち、成形体を用いて、脱脂体作製工程での加熱（第１加熱に対応）、仮焼体作製工程での加熱（第３加熱に対応）、および、焼結体作製工程での加熱（第２加熱に対応）を連続して行うことによって、焼結体を作製した。但し、成形体は、直径４１ｍｍ、高さ３４ｍｍの円錐形に近似の円錐体とした。

【0103】

Ｔｉ基合金粉末は、５０質量％以上のＴｉを含み、炭化物や酸化物を生成しやすいＣ、Ｏ、Ａｌ、Ｃｒ、ＦｅおよびＮｂを含み、さらに不可避的不純物を含む。製造ロットにもよるが、含有する可能性がある不純物は、たとえば、Ｎ（窒素）、Ｐ（リン）、Ｓ（硫黄）の他、Ｂ、Ｓｉ、Ｖ、Ｎｉ、ＺｒおよびＭｏなどである。

【0104】

脱脂体作製工程および焼結体作製工程では、成形体を構成する有機バインダーの除去およびＴｉ基合金粉末の焼結を図１に示す構成と略同等の構成で行って、成形体から焼結体を作製した。この工程の場合、成形体が加熱脱脂によって脱脂体となり、脱脂体が焼結によって仮焼体を経て焼結体となる。このとき、成形体を外側のハウジング（図５に示す第３ハウジング５５を参照）のＭｏ製のベースプレートの中央部に載置し、成形体の全周囲をニオブ箔で覆う構成とした。そのため、実験１の焼結体作製工程で用いた内側のハウジング（図５に示す第２ハウジング５２を参照）は用いなかった。なお、高温に加熱されたＴｉ基合金粉末がニオブ箔を溶融してＭｏ製のベースプレートと反応する可能性があるため、成形体とベースプレートとの間にイットリアセラミックス製の平板を用いた。この構成により、外側のハウジングがニオブ箔に覆われた成形体を内包して周囲を覆う状態とした。また、成形体の周囲には、実験１と同様に、スポンジチタン（第２金属材料）を配置した。

【0105】

有機バインダーの除去およびＴｉ基合金粉末の焼結のための加熱パターン（第１加熱および第２加熱に対応）は、アルゴンガスを約５Ｌ／ｍｉｎで供給しながら真空ポンプで排気する炉内雰囲気とし、次いで約３０℃／ｈで昇温し、６５０℃に達した後はそのまま約２時間の保持を行い、次いでアルゴンガスを供給しながら適時の排気によって炉内の圧力を約１３．３ｋＰａに調整し、次いで約９８℃／ｈで昇温し、１４３０℃に達した後はそのまま約８時間の保持を行った。これにより、成形体（直径４１ｍｍ、高さ３４ｍｍの円錐体）に対応する略円錐形の焼結体を作製した。

【0106】

［実験８］
実験８では、実験７で用いたＴｉ基合金粉末と同様のＴｉ基合金粉末（Ｃ：０．０１００質量％、Ｏ：０．１２５０質量％、メジアン径ｄ５０：約３５μｍ）を使用した。このＴｉ基合金粉末を用いて、実験１と同様に、成形体（直径４１ｍｍ、高さ３４ｍｍの円錐形に近似の円錐体）を作製した。次いで、成形体から有機バインダーを除去し、さらにＴｉ基合金粉末を焼結することによって、焼結体を作製した。なお、仮焼体作製工程は略した。すなわち、成形体を用いて、脱脂体作製工程での加熱（第１加熱に対応）、仮焼体作製工程での加熱（第３加熱に対応）、および、焼結体作製工程での加熱（第２加熱に対応）を連続して行うことによって、焼結体を作製した。

【0107】

脱脂体作製工程および焼結体作製工程では、実験７と同様、成形体を構成する有機バインダーの除去およびＴｉ基合金粉末の焼結を図１に示す構成と略同等の構成で行って、成形体から焼結体を作製した。このとき、実験７と同様に、成形体の全周囲をニオブ箔で覆う構成とし、イットリアセラミックス製の平板を用いた。この構成により、外側のハウジングがニオブ箔に覆われた成形体を内包して周囲を覆う状態とした。なお、実験７で用いたスポンジチタン（第２金属材料）は用いなかった。

【0108】

有機バインダーの除去およびＴｉ基合金粉末の焼結のための加熱パターン（第１加熱および第２加熱に対応）は、アルゴンガスを約５Ｌ／ｍｉｎで供給しながら真空ポンプで排気する炉内雰囲気とし、次いで約３０℃／ｈで昇温し、６５０℃に達した後はそのまま約２時間の保持を行い、次いでアルゴンガスを供給しながら適時の排気によって炉内の圧力を約１３．３ｋＰａに調整し、次いで約９８℃／ｈで昇温し、１４３０℃に達した後はそのまま約８時間の保持を行った。これにより、成形体（直径４１ｍｍ、高さ３４ｍｍの円錐体）に対応する略円錐形の焼結体を作製した。

【0109】

上記した実験１～８において、使用した金属粉末と、作製した仮焼体および焼結体について、Ｃ量（炭素量）を分析した。金属粉末、仮焼体および焼結体のＣ量の分析には、炭素・硫黄分析装置（堀場製作所製ＥＭＩＡ－９２０、燃焼－赤外線吸収法、ＡＳＴＭ Ｅ１０１９対応規格）を使用した。

【0110】

表１に、実験１～８における金属粉末、仮焼体および焼結体のＣ量（質量％）、金属粉末に対する仮焼体のＣ量（質量％）の比率（仮焼体／金属粉末）および金属粉末に対する焼結体のＣ量（質量％）の比率、を示す。表１中の「－」は、仮焼体作製工程を略したため、仮焼体の形態での分析ができなかったことを示す。以下、Ｃ量（質量％）の比率を「Ｃ比」と表記し、仮焼体／金属粉末を「仮焼体のＣ比」、焼結体／金属粉末を「焼結体のＣ比」という。

【0111】

【表1】

【0112】

また、上記した実験１～４において、使用した金属粉末と、作製した仮焼体および焼結体について、Ｏ量（酸素量）を分析した。金属粉末、仮焼体および焼結体のＯ量の分析には、酸素・窒素分析装置（堀場製作所製ＥＭＧＡ－９２０、不活性ガス融解－赤外線吸収法、ＡＳＴＭ Ｅ１０１９対応規格）を使用した。なお、超耐熱材料として広く利用されているＡｌｌｏｙ ７１３ＬＣやＡｌｌｏｙ ７１８などのＮｉ基合金粉末は、酸化物生成元素を多く含むためＯ（酸素）の影響を受けやすい。この点を考慮し、Ｎｉ基合金粉末を用いた実験１～４について、Ｏに係る評価を行った。

【0113】

表２に、実験１～４における金属粉末、仮焼体および焼結体のＯ量（質量％）、金属粉末に対する仮焼体のＯ量（質量％）の比率（仮焼体／金属粉末）および金属粉末に対する焼結体のＯ量（質量％）の比率、を示す。表１中の「－」は、仮焼体作製工程を略したため、仮焼体の形態での分析ができなかったことを示す。以下、Ｏ量の比率を「Ｏ比」と表記し、仮焼体／金属粉末を「仮焼体のＯ比」、焼結体／金属粉末を「焼結体のＯ比」という。

【0114】

【表2】

【0115】

Ｎｉ基合金粉末を用いた実験１（本発明例）では、Ｃ量が０．０９２０質量％の金属粉末に対して、仮焼体のＣ比が１．２４、焼結体のＣ比が１．１５となった。これより、Ｃ量は、金属粉末から仮焼体となって２４％増大し、仮焼体から焼結体となって９％減少し、最終的に焼結体のＣ量は金属粉末よりも１５％増大することが分かった。また、Ｏ量が０．０１７６質量％の金属粉末に対して、仮焼体のＯ比が０．７０、焼結体のＯ比が０．３４となった。これより、Ｏ量は、金属粉末から仮焼体となって３０％減少し、仮焼体から焼結体となってさらに３６％減少し、最終的に焼結体のＯ量は金属粉末よりも６６％減少することが分かった。

【0116】

Ｎｉ基合金粉末を用いた実験２（比較例）では、Ｃ量が０．００３７質量％の金属粉末に対して、仮焼体のＣ比が１０．５４、焼結体のＣ比が４．４９となった。これより、Ｃ量は、金属粉末から仮焼体となって９５４％増大し、仮焼体から焼結体となって６０５％減少し、最終的に焼結体のＣ量は金属粉末よりも３４９％増大することが分かった。また、Ｏ量が０．０１９８質量％の金属粉末に対して、仮焼体のＯ比が１．５４、焼結体のＯ比が１．１６となった。これより、Ｏ量は、金属粉末から仮焼体となって５４％増大し、仮焼体から焼結体となって３８％減少し、最終的に焼結体のＯ量は金属粉末よりも１６％増大することが分かった。

【0117】

Ｎｉ基合金粉末を用いた実験３（比較例）では、Ｃ量が０．００３７質量％の金属粉末に対して、仮焼体のＣ比が１０．５４、焼結体のＣ比が９．７３となった。これより、Ｃ量は、金属粉末から仮焼体となって９５４％増大し、仮焼体から焼結体となって８１％減少し、最終的に焼結体のＣ量は金属粉末よりも８７３％増大することが分かった。また、Ｏ量が０．０１９８質量％の金属粉末に対して、仮焼体のＯ比が１．５４、焼結体のＯ比が２．４０となった。これより、Ｏ量は、金属粉末から仮焼体となって５４％増大し、仮焼体から焼結体となってさらに８６％増大し、最終的に焼結体のＯ量は金属粉末よりも１４０％増大することが分かった。

【0118】

Ｎｉ基合金粉末を用いた実験４（比較例）では、Ｃ量が０．０６００質量％の金属粉末に対して、焼結体のＣ比が３．０７となった。これより、Ｃ量は、金属粉末から焼結体となって２０７％増大し、最終的に焼結体のＣ量は金属粉末よりも２０７％増大することが分かった。また、Ｏ量が０．０５８０質量％の金属粉末に対して、焼結体のＯ比が７．８４となった。これより、Ｏ量は、金属粉末から焼結体となって６８４％増大し、最終的に焼結体のＯ量は金属粉末よりも６８４％増大することが分かった。

【0119】

Ｔｉ基合金粉末を用いた実験５（本発明例）では、Ｃ量が０．０５９０質量％の金属粉末に対して、仮焼体のＣ比が１．２７、焼結体のＣ比が１．３２となった。これより、Ｃ量は、金属粉末から仮焼体となって２７％増大し、仮焼体から焼結体となって５％増大し、最終的に焼結体のＣ量は金属粉末よりも３２％増大することが分かった。

【0120】

Ｔｉ基合金粉末を用いた実験６（比較例）では、Ｃ量が０．０５３０質量％の金属粉末に対して、焼結体のＣ比が１．７４となった。これより、Ｃ量は、金属粉末から焼結体となって７４％増大し、最終的に焼結体のＣ量は金属粉末よりも７４％増大することが分かった。

【0121】

Ｔｉ基合金粉末を用いた実験７（比較例）では、Ｃ量が０．０１００質量％の金属粉末に対して、焼結体のＣ比が２．９０となった。これより、Ｃ量は、金属粉末から焼結体となって１９０％増大し、最終的に焼結体のＣ量は金属粉末よりも１９０％増大することが分かった。

【0122】

Ｔｉ基合金粉末を用いた実験８（比較例）では、Ｃ量が０．０１００質量％の金属粉末に対して、焼結体のＣ比が１０．４０となった。これより、Ｃ量は、金属粉末から焼結体となって９４０％増大し、最終的に焼結体のＣ量は金属粉末よりも９４０％増大することが分かった。

【0123】

Ｎｉ基合金粉末からなる焼結体について、Ｎｉ基合金粉末からなる焼結体を作製した実験１（本発明例）と実験２～４（比較例）との対比により、Ｎｉ基合金粉末に対する焼結体のＣ量およびＯ量の抑制効果を確認することができる。具体的には、実験１（本発明例）では、Ｎｉ基合金粉末のＣ量およびＯ量に対して、焼結体のＣ量は＋１５％となって比較的小さく抑制することができ、焼結体のＯ量は－６６％となって大きく抑制することができた。一方、実験２～４（比較例）では、Ｎｉ基合金粉末のＣ量およびＯ量に対して、焼結体のＣ量は、それぞれ、＋３４９％、＋８７３％、＋２０７％となって小さく抑制することができず、焼結体のＯ量は、それぞれ、＋１６％、＋１４０％、＋６８４％となって小さく抑制することができなかった。

【0124】

この結果、Ｎｉ基合金粉末および有機成分を含む混合物から成形体を作製し、その成形体から有機成分を加熱により除去して脱脂体を作製し、その脱脂体を構成するＮｉ基合金粉末を加熱により焼結して焼結体を作製する、Ｎｉ基合金粉末焼結体の製造方法において、この発明に係る構成の適用によって、Ｎｉ基合金粉末のＣ量およびＯ量を比較の基準として、焼結体のＣ量およびＯ量の増加の抑制効果を確認することができた。

【0125】

Ｔｉ基合金粉末からなる焼結体について、Ｔｉ基合金粉末からなる焼結体を作製した実験５（本発明例）と実験６～８（比較例）との対比により、Ｔｉ基合金粉末に対する焼結体のＣ量の抑制効果を確認することができる。具体的には、実験５（本発明例）では、Ｔｉ基合金粉末のＣ量に対して、焼結体のＣ量は＋３２％となって比較的小さく抑制することができた。一方、実験６～８（比較例）では、Ｔｉ基合金粉末のＣ量に対して、焼結体のＣ量は、それぞれ、＋７４％、＋１９０％、＋９４０％となって小さく抑制することができなかった。

【0126】

この結果、Ｔｉ基合金粉末および有機成分を含む混合物から成形体を作製し、その成形体から有機成分を加熱により除去して脱脂体を作製し、その脱脂体を構成するＴｉ基合金粉末を加熱により焼結して焼結体を作製する、Ｔｉ基合金粉末焼結体の製造方法において、この発明に係る構成の適用によって、Ｔｉ基合金粉末のＣ量を比較の基準として、焼結体のＣ量の増加の抑制効果を確認することができた。

【0127】

上記した実験１～８の結果を勘案すれば、金属粉末および有機成分を含む混合物から成形体を作製し、その成形体から有機成分を加熱により除去して脱脂体を作製し、その脱脂体を構成する金属粉末を加熱により焼結して焼結体を作製する、金属粉末焼結体の製造方法において、この発明に係る構成の適用によって、金属粉末を比較基準としたときの焼結体のＣ量およびＯ量の増加の抑制効果を確認することができる。

【0128】

以上より、この発明によれば、加熱による成形体、脱脂体、仮焼体、および、炉内の堆積物からの放出ガス（熱分解生成物）に起因する焼結体の品質劣化を、簡易な手段で抑制することができることが判明した。それゆえ、この発明は、金属粉末焼結体の品質の安定化に寄与する技術として期待される。

【符号の説明】

【0129】

＜脱脂体作製工程＞＜仮焼体作製工程＞
１０ 成形体または脱脂体
１１ 第１金属材料または第３金属材料
１２ 第１ハウジングまたは第４ハウジング
１２ａ ベースプレート
１２ｂ ケース
１３ 隙間
１４ 空間
＜脱脂体作製工程＞＜仮焼体作製工程＞
２０ 成形体または脱脂体
２１ 第１金属材料または第３金属材料
２２ 第１ハウジングまたは第４ハウジング
２２ａ ベースプレート
２２ｂ ルーフプレート
２２ｃ サイドウォール
２３ 隙間
２４ 隙間
２５ 空間
＜焼結体作製工程＞
３０ 脱脂体または仮焼体
３１ 第２金属材料
３２ 第２ハウジング
３２ａ 底部
３２ｂ 壁部
３３ 空間
３４ 第３ハウジング
３４ａ ベースプレート
３４ｂ ケース
３５ 隙間
３６ 空間
＜焼結体作製工程＞
４０ 脱脂体または仮焼体
４１ 第２金属材料
４２ 第２ハウジング
４２ａ ケース
４２ｂ ルーフプレート
４３ 隙間
４４ 空間
４５ 第３ハウジング
４５ａ ベースプレート
４５ｂ ルーフプレート
４５ｃ サイドウォール
４６ 隙間
４７ 隙間
４８ 空間
＜焼結体作製工程＞
５０ 脱脂体または仮焼体
５１ 第２金属材料
５２ 第２ハウジング
５２ａ ケース
５２ｂ ルーフプレート
５３ 隙間
５４ 空間
５５ 第３ハウジング
５５ａ ベースプレート
５５ｂ ケース
５６ 隙間
５７ 空間

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】