JPH06238496A - ゴムモールドを使用する粉末圧粉成形方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ゴムモールドを使用する粉末圧粉成形におい
て疑似静水圧縮の効果を高める。 【構成】 圧縮の初期には、上パンチ３ａの外周領域に
おいてゴムモールド１０がパンチ端面の中央領域のパン
チ３の圧縮より早い時期に圧縮を開始するように、被圧
縮粉末以外のダイキャビティ内の物質１０の易圧縮性を
局部的に異ならせる（Ｈ＞ｈ1 ＋ｈ2 ＋ｈ3 ）。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ゴムモールドを使用し
て、永久磁石、軟質磁性材料、構造材料、電気材料、機
械部品、スポーツ用品などの製造に使用される粉末をダ
イプレス機のパンチによる圧力とゴムの変形力を利用し
て圧粉して圧粉成形体を製造する方法（以下「ゴムモー
ルドダイプレス法」と言う）の改良に関する。

【０００２】

【従来の技術】特公昭５５−２６６０１号公報による
と、ダイプレスに固定された金型中にあらかじめ成形し
たゴム容器を入れ、このゴム容器中に希土類コバルト合
金粉末を入れてから、平行ダイプレスし、ゴム容器を圧
力媒体として使用することにより垂直ダイプレスと同様
にまで磁気特性を改良させるゴムモールドダイプレス法
が開示されている。

【０００３】さらに本出願人は、特開平４−３６３０１
０号及び欧州特許公開公報０４８８３３４号において、
以下の点を特徴のいくつかとするゴムモールドダイプレ
ス法を提案した。 （１）永久磁石粉末およびチタンなどの永久磁石粉末以
外の微細粉末をゴムモールドに高密度に充填し、圧粉体
の割れ、欠けなどを防止する。 （２）ゴムモールドへの粉末の高密度充填、ダイプレ
ス、圧粉体のゴムモールドからの取り出しをゴムモール
ドを搬送する周回経路で行う。 （３）ゴムモールドがダイプレス機の上下パンチと面す
る上下側の少なくとも一方が、ゴムモールドがダイプレ
ス機のダイと面する側方部のゴムより硬質でるゴムモー
ルド。 （４）粉末の充填は、ゴムモールドの上部にガイド枠を
固定し、後者の中まで粉末を盛り上げた後プッシャーで
加圧して行う充填方法。 （５）磁界中配向をパルス磁界により行う方法。 （６）ダイプレス機外でパルス磁界を粉末に印加し、ダ
イプレス機内では無磁界圧縮を行う方法。 （７）上記（２）の周回経路方式ゴムモールドダイプレ
ス法において上下パンチを用いる。この方法で下パンチ
を上下に分割し、上部はダイに常時はめ込みの可動ダイ
底とし、下部は油圧により作動させる。また上部は圧縮
後のゴムモールドをダイの外に押し上げる役割をもたせ
る。 （８）ゴムモールドの上蓋を硬質ゴム又は金属にする。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】従来ゴムモールドダイ
プレス法は量産には使用されていなかったので、磁石の
特性などの性質が製造条件によりどのように変化するか
は公表されていなかった。本発明者らはゴムモールドダ
イプレス法により磁石を量産し、その特性を調査したと
ころ、ゴムモールドのゴムの種類により磁気特性が影響
されていることを見いだした。その原因を検討したとこ
ろ、ゴムモールドダイプレス法では、パンチによる圧縮
とゴムモールドの弾性変形により圧縮は疑似静水圧的に
行われるが、ゴムは完全な弾性変形を起こすさず側面か
らのゴムの圧縮が遅れることが多いために粉末の配向が
乱されていることが分かった。平行ダイプレスの場合も
垂直ダイプレスの場合も、上記したゴムモールドの変形
遅れは配向を乱す原因となっている。このため平行ダイ
プレス法でも垂直ダイプレス法でも、ゴムモールドの構
造を改良することによって配向の乱れを少なくすると磁
気特性の向上が期待される。

【０００５】以上永久磁石粉末について説明を行った
が、一般材料の場合はより均一な圧粉密度を持つ良質な
圧粉体を製造できると考えられる。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、ゴムモー
ルドダイプレス法により永久磁石粉末を成形する際の圧
縮につき次のような検討を行った。パンチによる圧縮力
とゴムモールドによる圧縮力が粉末に加えられると、パ
ンチの圧縮力はその下降に伴ってかつ下降と時間の遅れ
がなく粉末に働く。一方ゴムモールドはパンチの圧縮力
が一旦ゴムに伝えられ、次に粉末の圧縮力となる。ここ
で、ゴムは実際には理想的弾性体ではないので、ゴムモ
ールドの圧縮はパンチの圧縮より時間的にわずか遅れて
起こる。

【０００７】以上のようなゴムモールドダイプレス法に
おいては圧縮の初期は粉末の密度が低く、粉末がパンチ
や外部磁界により動き易い状態にあるので、この状態の
時に疑似静水圧圧縮を行うことにより粉末の配向を著し
く高め、また均一性を著しく高めることができると考え
られる。このような改良を実現するために本発明者らは
鋭意研究を行い、ダイキャビティ内の粉末以外の物質の
易圧縮性を局部的に異ならせることを考案した。ここで
「易圧縮性」とはゴムモールドなどの物質が一定の力に
対して体積を減少しやすい性質である。すなわち体積減
少量が大きいと易圧縮性が大きいことになる。易圧縮性
は、固体より気体が、固体のなかではみかけ比重が小さ
いのものが大きくまた、ゴムのなかでは一般に固いゴム
が柔らかいゴムより大きい。このような物質の特性相違
を利用してキャビティのなかの物質の変形特性を局部的
に変化させると、易圧縮物質が配置された部分ではパン
チの圧縮力が粉末に伝わる時点が遅くなる。

【０００８】以上のような検討の結果完成した本発明
は、ダイプレス機のダイに装填されたゴムモールドに充
填された粉末をダイプレス機の上パンチを下降させるこ
とにより、ゴムモールドと粉末の圧縮を行う粉末圧粉成
形方法において、圧縮の初期には、上パンチ端面の外周
領域において前記ゴムモールドが上パンチ端面の中央領
域のパンチによる圧縮より早い時期に粉末の圧縮を開始
するように、被圧縮粉末以外のダイキャビティ内の物質
（以下「ダイキャビティ構成物質」と称する）の易圧縮
性を局部的に異ならせ、パンチの下降に伴い、前記ダイ
キャビティ構成物質の易圧縮性が等しくなった時期以降
にはゴムモールドとパンチにより擬静水圧的に粉末を圧
縮することを特徴とするゴムモールドを使用する粉末圧
粉成形方法である。

【０００９】ゴムモールドとはゴムやプラスチックなど
のように弾性物質の変形を利用して粉末を圧縮に直接又
は間接的に関与する型である。本出願人の欧州特許公開
公報に開示したようにゴムモールドと接しているが実質
的に粉末の圧縮変形に関与しないバックアップリングな
どはゴムモールドに含まれない。ダイキャビティ構成物
質とは、広義にはゴムモールドであり、その他にゴムモ
ールドの内外に空洞部、凹みなどがある場合は主として
空気であり、さらにゴムモールドの一部にスポンジ、金
属、液体などを入れた場合はそのスポンジなどである。
その他にもゴムモールドに蓋をした場合にその蓋がダイ
キャビティ内に位置するならば、その蓋の物質もダイキ
ャビティ構成物質に該当する。

【００１０】本発明が特徴とする易圧縮性の局部的変化
のためには、（イ）ゴムモールド中心部を上げ底にす
る、（ロ）ゴムモールドの底部にスポンジを配置する、
（ハ）上パンチがゴムモールドの側方部と接触した時点
で上パンチの中心領域が粉末と接触しないようにこれら
の間に間隙を設ける、（ヘ）（ハ）の間隙にスポンジな
どを配置するなどの方法を採用することができる。

【００１１】上記した（ハ）の方法をパンチとゴムモ−
ルドの接触面が平坦である場合に適用した例をより具体
的に以下説明する。この方法では、下記各部のプレス方
向の高さの関係が、ゴムモールドの側方部の高さ（Ｈ）
が、粉末が充填されるキャビティのプレス方向の高さ
（ｈ1 ）、ゴムモールドの底部の高さ（ｈ2 ）及びゴム
モールド内に蓋が入れられる場合は当該蓋の高さ（ｈ3
）の合計よりも大きい、すなわちＨ＞ｈ1 ＋ｈ 2＋ｈ3
であるように構成する。

【００１２】ゴムモ−ルドの側方部とは上パンチの外周
領域の下方に位置し、パンチの圧縮力をパンチの移動方
向と直交方向に変えて粉末を圧縮する部分であって、通
常の中実体製品の場合はダイと接する部分であり、中空
体製品の場合はダイから離れた中子に相当する部分がゴ
ムである場合はその部分も含む。したがって、ゴムモー
ルドがダイより上方に突出し、突出部（ゴムモールドの
蓋を兼ねていることもある）に対応して上パンチに窪み
が設けられている場合は当該突出部はＨを計算する側方
部には含まれない。ゴムモールドの底部とは一体型ゴム
モールドの底の部分あるいはリング状本体に接触させた
底板などである。

【００１３】Ｈはｈ1 ＋ｈ 2＋ｈ3 より大ならば配向向
上の効果があるが、好ましくは１．００１倍以上におい
て特に良い結果を得ることができる。ただし２倍以上Ｈ
が大きくなると粉末の圧縮が非静水圧的になるので、好
ましくない。

【００１４】パンチによる圧縮が進むと上記した空隙な
どが消滅し、その後ゴムの弾性係数により定められる圧
縮により疑似静水圧的圧縮と初期圧縮の配分はいずれか
一方に偏らないようにすることが好ましく、特に時間配
分で１：２０〜２０：１であることが好ましい。

【００１５】

【作用】従来ゴムモールドダイプレス法においてはゴム
の弾性を利用するために、キャビティ内のゴムモールド
はダイに密接して配置していたが、却って粉末の圧縮が
疑似静水圧的にならないことがあるので、易圧縮性を局
部的に異ならせる空隙などを設けることにより圧縮初期
にゴムモールドキャビティ内側へ向かうゴムモールドの
変形を見かけ上促進して、疑似静水圧変形を促進した。
この方法による永久磁石の配向の向上は最大エネルギ積
で２〜１０％程度である。以下実施例により本発明を説
明する。

【００１６】

【実施例】図１は本発明の一実施例を示す図である。図
中、ダイ２、上パンチ３ａはいずれもダイプレス機にお
いて一般的なものである。また、コイル４も磁界中配向
プレスにおいて公知のものであり、その機能の一つは従
来技術の（５）で説明した。ただし、上パンチ３ａは本
願出願人の先願特願平４−３３３７６６の発明が特徴と
する弾性的に保持されたダイ２を押す構造となっている
点が一般的ダイプレス機とは異なっている。同様にダイ
２は圧粉が終了した後にはバネ３０ａの反発力により元
の位置まで戻る点が一般的ダイプレス機と異なってい
る。また３ｂは下パンチであり、３６はゴムモールド１
０を支えるとともに下パンチ３ｂとダイ２の間の隙間に
噛み込まないようにするバックアッププレートである。
５０はダイキャビティに圧入される蓋である。なおこの
蓋は予めゴムモールド１０内に嵌め込まれていてもよ
い。さらに３０ａはバネであり、図ではスプリングの機
能をもたせたゴムバネであり本願出願人の先願特願平４
−３３３７６６の提案によるものである。上記した上パ
ンチ３ａ，コイル４は一般的のものでもよく、またゴム
３０ａは皿バネ等の金属バネを使用しても良い。

【００１７】ゴムモールド１０は上げ底型になっている
ので上記したＨ＞ｈ1 ＋ｈ 2＋ｈ3の関係が満たされ
る。なおｈ3 はゴムモールドのキャビティで粉末が充填
されないキャビティの高さと同じまたはそれ未満であ
る。後者の場合は蓋５０と粉末上面の間の空隙の空気が
易圧縮物質として作用する。また、ゴムモールドは図２
に示すようにキャビティ内の底部を凸型にすることによ
り成形後の圧粉体の形状に中高を生ぜず、平坦にするこ
とができる。

【００１８】図３は本発明を実施する別のダイプレス機
の実施例を示す図面である。図中３０は粉末である。３
２は粉末３０の表面を着脱自在に被覆している蓋であ
り、ゴムモールド１０と同様の弾性をもつものである。
蓋３２と上パンチ３ａの間に間隙が設けられており、こ
の間隙の空気が易圧縮物質である。なおゴムモールド１
０は外周部の厚みが薄くなっている。

【００１９】図１に示す装置において、Ｈ＝１２ｍｍ，
ｈ1 ＝６ｍｍ，ｈ 2＝２ｍｍ，ｈ3＝３ｍｍとし、さら
にキャビティ１０ａの直径が１２ｍｍののゴムモールド
を使用して各種磁石を製造した実験例を説明する。

【００２０】実施例１ 金属ネオジウム(Nd)，電解鉄(Fe)，金属ほう素(B) 、金
属ディスプロシウム（Dy) をNd13.8Dy0.4Fe78.2B7.6 の
組成に配合後、アルゴンガス中でアーク溶解してインゴ
ットを作成した。このインゴットをスタンプミルで平均
粒径が２０μｍになるように粗粉砕し、次にジェットミ
ルで平均粒径が３．０μｍになるように微粉砕した。こ
の微粉末を上記のゴムモールド１０のキャビティ１０ａ
に振動及びプッシャー押圧を加えて、充填密度が１．０
〜４．２ｇ／ｃｍ2 （１３〜５６％）になるように充填
した。上パンチ３ａを上蓋５０がゴムモールド１０の真
中にちょうど入るまで被せ、４０ｋＯｅのパルス磁界を
５μ秒間５回加えた。その後、ゴムモールドをダイプレ
ス機内に配置し、１２ｋＯｅの磁界を掛けながら、０．
８ｔｏｎ／ｃｍ2 の圧力で平行プレス成形を行った。圧
粉成形体を１１００℃で２時間焼結した後、６５０℃で
１時間時効処理を行った。その後磁気特性を評価した結
果を表１に示す。

【００２１】

【表１】

【００２２】比較例１ 上記実施例１のゴムモールドのｈ2 ＝３ｍｍすなわちＨ
＝ｈ1 ＋ｈ2 ＋ｈ3 とした他は同じ条件でゴムモールド
ダイプレスを行った結果を表２に示す。

【００２３】

【表２】

【００２４】表１、２より本発明法によるとすべての充
填密度で（ＢＨ）ｍａｘの向上があることが明らかであ
る。

【００２５】

【発明の効果】本発明は以上説明したように構成するも
のであるので、ゴムモールドダイプレス法による特性向
上をさらに前進させることができ、しかもその手段が簡
単であるから、非常に工業的な価値が大である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のダイプレス機の一実施例を示す図であ
る。

【図２】本発明に使用するゴムモールドの断面図であ
る。

【図３】本発明に使用するゴムモールドなどの別の実施
例を示す図である。

【符号の説明】

２ ダイ ３ａ 上パンチ ３ｂ 下パンチ ４ コイル １０ ゴムモールド

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 板谷 修 京都府京都市西京区松室追上町22番地の１ エリーパート２ 401号 インターメタ リックス株式会社内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ダイプレス機のダイに装填されたゴムモ
   ールドに充填された粉末をダイプレス機の上パンチを下
   降させることにより、ゴムモールドと粉末の圧縮を行う
   粉末圧粉成形方法において、 圧縮の初期には、上パンチ端面の外周領域において前記
   ゴムモールドが上パンチ端面の中央領域のパンチの圧縮
   より早い時期に圧縮を開始するように、被圧縮粉末以外
   のダイキャビティ内の物質（以下「ダイキャビティ構成
   物質」と称する）の易圧縮性を局部的に異ならせ、パン
   チの下降に伴い、前記キャビティ構成物質の易圧縮性が
   等しくなった時期以降にはゴムモールドとパンチにより
   擬静水圧的に粉末を圧縮することを特徴とするゴムモー
   ルドを使用する粉末圧粉成形方法。