CN102636410A - 金属粉末表观密度测定方法和装置、混合粉末制造方法和装置及粉末成形体制造方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供金属粉末表观密度测定方法和装置、混合粉末制造方法和装置及粉末成形体制造方法和装置。所述金属粉末表观密度测定方法中，将金属粉末收容于容器中，使用配置在所述容器外部的励磁线圈对所述金属粉末外加交流磁通，并使用配置在所述容器外部的检测线圈对穿过所述金属粉末的交流磁通进行检测，使用检测得到的交流磁通的振幅和预先对所述金属粉末的表观密度与交流磁通的振幅的相关性制作的标准曲线，求出所述金属粉末的表观密度，由此，可以在不中断制造混合粉末的工艺、粉末成形体的制造工艺的情况下利用在线且非接触的方法，高精度地测定金属粉末的表观密度。

Description

金属粉末表观密度测定方法和装置、混合粉末制造方法和装置及粉末成形体制造方法和装置

技术领域

本发明涉及金属粉末或含有金属粉末的混合粉末的表观密度测定方法和装置。本发明特别涉及可以在不中断通过将原料粉末和副原料(粉末或液体)以预定比例配合并利用混合机进行混合而制造具有所期望的表观密度的金属粉末或含有金属粉末的混合粉末的工艺、或者粉末成形体的制造工艺的情况下，在线测定金属粉末的表观密度的表观密度测定方法。另外，本发明还涉及使用上述测定方法制造所期望的表观密度的混合粉末的方法以及制造粉末成形体的方法。 

背景技术

粉末冶金技术是通过将作为原材料的金属粉末填充到预定形状的模具中并进行加压成形而制成粉末成形体、然后烧结该粉末成形体而制成烧结体的技术。并且，可以根据需要利用机床对该烧结体实施精加工，由此将其最终加工成具有预定尺寸、形状的机械部件。另外，在要求高强度的情况下，有时也在烧结后或精加工后实施渗碳处理、光亮淬火等热处理。 

近年来，伴随着该粉末冶金技术的进步，逐渐能够以高的尺寸精度将复杂形状的机械部件制造成与最终形状极为接近的形状(所谓的近终形)。因此，与现有技术相比，能够简化或省略精加工，从而大幅地降低制造成本。另外，使用根据目的向金属粉末中添加了石墨粉、合金粉末和润滑剂等的混合粉末，并适当选择作为原材料的粉末的种类和各种添加剂，由此，能够制造具有与用途对应的各种特性的机械部件。随着上述技术的发展，目前利用粉末冶金技术制造的各种机械部件被应用于各种领域。 

另外，烧结前粉末成形体的尺寸、重量、密度等的不均，成为作为最终制品的烧结体(机械部件)的不均(尺寸、特性等的不均)的原因。因此，为了提高机械部件的质量，优选极力抑制烧结前粉末成形体的尺寸、重量、密度等的不均。粉末成形体的尺寸、重量、密度等的不均的主要原因在于，将作为原材料的粉末填充到模具中时在模具内的填充密度的不均，在抑制该填充密度的不均方面，使作为原材料的粉末的表观密度稳定化是极为有效的。即，烧结体(机械部件)的尺寸/特性的稳定性主要取决于作为原材料的粉末的表观密度的稳定性。 

如上所述，在利用粉末冶金技术来制造具有与用途对应的所期望的特性且尺寸等的不均少的高质量的机械部件时，使作为原材料的粉末的表观密度稳定化是极为重要的。 

在此，金属粉末的表观密度一般通过JIS Z 2504中规定的方法进行测定。该方法中，在一定条件下将作为被测物的粉末装入一定容积的容器中，测定容器内的粉末重量，用测得的粉末重量除以容器的容积，由此求出粉末的表观密度。 

但是，JIS Z 2504中规定的粉末的表观密度测定方法中，需要对作为被测物的粉末进行取样。如果是混合机、料斗、给料器内的粉末，也可以进行取样测定，但在取样测定中，需要暂时停止混合作业、成形作业而进行取样，因此不能在线且连续地进行测定。 

由于这种情况，例如专利文献1中公开了粉末成形体用金属粉末的表观密度自动测定装置。专利文献1所记载的技术中，使用具有收容来自粉末供给单元的金属粉末、并反复进行沿横向移动而使该收容的金属粉末落入并填充在成形用模具腔内的动作的给料器的金属粉末成形装置，基于对上述给料器内收容的金属粉末的电容进行测定的粉末电容测定单元的测定值，计算上述给料器内收容的金属粉末的表观 密度。因此，利用该技术，能够不阻碍基本的粉末成形工艺的进行且迅速地测定粉末成形用金属粉末的表观密度。 

专利文献1：日本特开2005-199306号公报 

根据专利文献1中记载的技术，可以在粉末成形体制造线中进行在线测定。但是，该技术中，使用具有设置了绝缘体的一对电极的棒状探针作为测定给料器内收容的金属粉末的电容的单元，通过将该探针插入给料器内来测定给料器内收容的金属粉末的电容。即，专利文献1中记载的技术中，需要使作为粉末电容测定单元的探针接触要测定表观密度的金属粉末，因此存在必须改造收容金属粉末的容器本身(给料器)并将探针组装进去的问题。 

而且，在基于金属粉末的电容的测定值计算金属粉末的表观密度时，由于金属粉末为导体且电容非常小，因此存在不能正确地测定金属粉末的表观密度的问题。 

另外，通常在制造粉末成形体时，在粉末成形体的制造线中将作为原材料的粉末储存在料斗中，然后通过给料器填充到模具中并供于加压成形。但是，粉末的表观密度根据气温、湿度等环境因素而变化。因此，例如即使是确定在测定室内具有所期望的表观密度的粉末，也有可能在与测定室的环境不同的制造线中偏离所期望的表观密度，从而给最终制品的质量带来不良影响。 

因此，在对粉末进行加压成形而制造粉末成形体时，优选粉末成形体的制造线中粉末的表观密度是稳定的。另外，如果能够在线测定料斗中或给料器中的粉末的表观密度，则即使在确认了粉末的表观密度不均的情况下，通过根据该不均适当地调整成形条件，也能够抑制粉末成形体的不均，进而维持最终制品的质量。 

另外，由于作为原材料的粉末的表观密度是左右最终制品的质量等的重要因素，因此在制造作为原材料的粉末时，重要的是所制得的粉末具有所期望的表观密度。在此，作为原材料的粉末通常可以通过向原料粉末中添加副原料(粉末或液体)并利用混合机进行混合而得到，但混合机内的粉末的表观密度是根据混合状态而时刻变化的。而且，如前所述，粉末的表观密度也会根据气温、湿度等环境要素而变化。 

因此，为了得到所期望的表观密度，优选能够在混合过程中在线测定混合机内的粉末的表观密度。如果能够在线测定上述表观密度，则通过在测定混合机内的混合粉末的表观密度的同时进行混合、并调整混合条件以使在达到预定表观密度的时刻停止混合，从而能够高精度地调整混合粉末的表观密度。 

由于上述原因，在粉末冶金的技术领域中，迫切希望建立能够高精度且在粉末制造线、粉末成形体制造线中在线地测定作为原材料的粉末的表观密度的方法。 

发明内容

本发明有利地解决了上述现有技术所具有的问题，其目的在于，提供一种表观密度测定方法，其可以在不中断通过将原料粉末和副原料(粉末或液体)以预定比例配合并利用混合机进行混合而制造具有所期望的表观密度的金属粉末或含有金属粉末的混合粉末的工艺、或者粉末成形体的制造工艺的情况下，利用在线且非接触的方法高精度地测定金属粉末的表观密度。 

为了解决上述问题，本发明人对高精度且非接触地测定容器内收容的金属粉末的表观密度的方法进行了深入研究。 

通常，金属的相对磁导率高于空气，因此可推测出，伴随着容器内所收容的金属粉末的表观密度的变化，即，伴随着金属粉末和空气 的占有率的变化，容器内的磁特性发生变化。并且，由于每种物质的相对磁导率都不同，因此可推测出，就含有金属粉末的混合粉末而言，伴随着空气的占有率的变化以及混合粉末中所含的各种粉末(原料粉末和副原料)的配比的变化，磁特性也发生变化。因此，本发明人着眼于使用磁通作为可非接触地测定金属粉末的表观密度的媒介。作为容器的材质，只要适当选择对磁通没有影响的(非磁性的)材质即可，可以从容器外部对容器内收容的金属粉末外加磁通并检测容器内的磁通的变化。 

然后，本发明人进行了进一步的研究，结果发现，在对容器内收容的金属粉末外加交流磁通的情况下，容器内收容的金属粉末的表观密度与穿过该金属粉末的交流磁通的振幅之间显示出相关性。另外发现，在将交流磁通作为媒介的非接触测定中，通过将产生外加于金属粉末的交流磁通的励磁线圈、以及检测穿过金属粉末的交流磁通的检测线圈配置在收容金属粉末的容器的外部，能够实现简便且高精度的测定。 

下面对完成本发明的见解的、用于考察容器内收容的金属粉末的表观密度与穿过该金属粉末的交流磁通的振幅的相关性的实验进行论述。 

作为被测物粉末，使用纯铁粉(JFE钢铁株式会社制，商品名：JIP-300A)。在宽100mm、长130mm、高60mm、壁厚0.5mm的不锈钢容器(不锈钢的种类：SUS304)的上部固定相同尺寸的框架(即中空的棱柱)，并将上述粉末收容到该容器中直至被固定的框架的约一半高度，然后使框架沿水平方向移动，从而将在容器上面的粉末刮平。并且，在将粉末收容到容器中时，通过调整刮平前敲击容器和框架整体的次数而调整成各种表观密度。接着，对于容器内的粉末，在设定电压10mVp-p(Vp-p：电压波形的峰-峰值)、频率：100Hz、1kHz、10kHz的条件下，从容器外部产生正弦波信号，并通过励磁线圈外加交流磁 通，并且通过检测线圈检测穿过粉末的交流磁通，求出其振幅。交流磁通的外加和检测通过图4所示的方法(后述)进行。另一方面，对于上述容器中收容的粉末，由粉末的重量和容器的容积测定表观密度。 

以穿过粉末的交流磁通的振幅为纵轴、由粉末的重量和容器的容积求出的表观密度(Mg/m³)为横轴，将交流磁通的振幅与表观密度的关系示于图1～3。图1是将外加的交流磁通的频率设定为100Hz时的图，图2是将外加的交流磁通的频率设定为1kHz时的图，图3是将外加的交流磁通的频率设定为10kHz时的图。由图1～3可明确，随着表观密度的增加，交流磁通的振幅也大致呈线性地增加，认为两者具有一定的相关性。 

本发明是基于上述见解而完成的，其主旨如下。 

[1]一种金属粉末的表观密度测定方法，其中，将金属粉末收容于容器中，使用配置在所述容器外部的励磁线圈对所述金属粉末外加交流磁通，并使用配置在所述容器外部的检测线圈对穿过所述金属粉末的交流磁通进行检测，使用检测得到的交流磁通的振幅和预先对所述金属粉末的表观密度与交流磁通的振幅的相关性制作的标准曲线，求出所述金属粉末的表观密度。 

[2]如上述[1]所述的金属粉末的表观密度测定方法，其中，外加于所述金属粉末的交流磁通的频率为10Hz以上且10kHz以下。 

[3]如上述[1]或[2]所述的金属粉末的表观密度测定方法，其中，所述金属粉末为含有金属粉末的混合粉末。 

[4]一种混合粉末的制造方法，其中，在利用混合机制造含有金属粉末的混合粉末时，在使用上述[3]所述的方法测定所述混合机中的混合粉末的表观密度的同时进行混合，并在得到预定的表观密度的时刻 终止所述混合。 

[5]如上述[4]所述的混合粉末的制造方法，其中，外加于所述混合粉末的交流磁通的频率为10Hz以上且10kHz以下。 

[6]一种粉末成形体的制造方法，其中，在利用粉末成形体制造线将含有金属粉末的混合粉末填充到模具中、并通过加压成形制造粉末成形体时，使用上述[3]所述的方法在线测定所述粉末成形体制造线的给料器中的粉末的表观密度，并根据该所测定的表观密度调整填充于所述模具中的混合粉末的填充深度。 

[7]如上述[6]所述的粉末成形体的制造方法，其中，外加于所述混合粉末的交流磁通的频率为10Hz以上且10kHz以下。 

[8]一种金属粉末的表观密度测定装置，其具有： 

容器，用于收容金属粉末； 

励磁线圈，配置于所述容器的外部，用于对所述金属粉末外加交流磁通； 

检测线圈，配置于所述容器的外部，用于对穿过所述金属粉末的交流磁通进行检测；和 

计算机，利用预先制作并存储的所述振幅与所述金属粉末的表观密度之间的关系，由通过所述检测线圈检测得到的交流磁通的振幅，计算所述金属粉末的表观密度。 

[9]一种含有金属粉末的混合粉末的制造装置，其具有用于制造混合粉末的混合机和上述[8]所述的表观密度测定装置，且收容所述金属粉末的容器为所述混合机。 

[10]一种粉末成形体的制造装置，其具有： 

模具，用于填充含有金属粉末的混合粉末并进行加压成形； 

给料器，用于将所述混合粉末供给于所述模具；和 

上述[8]所述的表观密度测定装置， 

其中，收容所述金属粉末的容器为所述给料器。 

发明效果 

根据本发明，通过在收容金属粉末的容器的外部配置交流磁通产生用线圈(励磁线圈)和交流磁通检测用线圈(检测线圈)的简易设备，能够高精度地测定金属粉末的表观密度。因此，可以在不停止制造线的情况下在线测定粉末成形体制造线的料斗、给料器中收容的粉末的表观密度。另外，在通过将原料粉末和副原料以预定比例配合并利用混合机进行混合而制造混合粉末的工艺中，通过在线测定在混合机中正在混合的粉末的表观密度，还能够制造具有所期望的表观密度的混合粉末，在产业上发挥出显著的效果。而且，本发明也可以应用于容器中收容的粉末为向金属粉末中添加石墨粉等非金属粉末、润滑剂等而得到的混合粉末的情况。 

附图说明

图1是表示穿过粉末的交流磁通(频率100Hz)的振幅(纵轴：V)与粉末的表观密度(横轴：Mg/m³)的相关性的图。 

图2是表示穿过粉末的交流磁通(频率1kHz)的振幅与粉末的表观密度的相关性的图。 

图3是表示穿过粉末的交流磁通(频率10kHz)的振幅与粉末的表观密度的相关性的图。 

图4是模式地表示本发明的金属粉末的表观密度测定方法的说明图。 

图5是表示本发明的金属粉末的表观密度测定方法中在容器的外部配置励磁线圈和检测线圈的位置的其他例子的图。 

图6是表示本发明的金属粉末的表观密度测定方法的实施中优选的装置的一例的图。 

标号说明 

1…粉末 

2…容器 

3…励磁线圈 

4…检测线圈 

5…交流磁通 

10…函数发生器(信号发生器) 

20…功率放大器(power amplifier) 

30…锁定放大器 

40…记录器 

50…PC(个人电脑) 

具体实施方式

首先，对本发明的金属粉末的表观密度测定方法进行说明。 

本发明的金属粉末的表观密度测定方法的特征在于，如图4所示地将金属粉末收容于容器中，使用配置在该容器外部的励磁线圈对上述金属粉末外加交流磁通，并使用配置在上述容器外部的检测线圈对穿过上述金属粉末的交流磁通进行检测，使用检测得到的交流磁通的振幅和预先对上述金属粉末的表观密度与交流磁通的振幅的相关性制作的标准曲线，求出上述金属粉末的表观密度。 

在本发明中，为了对被测物外加交流磁通，并求出由被测物引起的交流磁通的变化，使被测物主要以强磁体作为对象。由此，本发明的被测物主要为强磁体金属的金属粉末。并且，本发明中的金属粉末，不限于由1种金属构成的粉末，还包括混合了2种以上金属的粉末(至少任意一种金属为强磁体)、合金粉末。 

另外，本发明的被测物，除了为金属粉末之外，也可以是还含有金属粉末以外的粉末等的混合粉末(该混合粉末也被认为是广义的金属 粉末)。利用粉末冶金技术来制造粉末成形体时，通常使用在作为主要原料的金属粉末中混合了石墨粉、润滑剂粉末、粘合剂等副原料的混合粉末作为原材料。这样，在添加了金属粉末以外的副原料的混合粉末的情况下，混合粉末只要含有强磁体金属的金属粉末作为主要原料，则可以应用本发明的测定方法。以下，除了特别说明的情况，混合粉末也称为含金属粉末。 

使收容金属粉末或含有金属粉末的混合粉末(以下有时也将两者统一简称为“粉末”)的容器的材质为非磁性材质。在容器的材质为磁体时，配置在容器外部的励磁线圈产生的交流磁通以及通过检测线圈检测得到的交流磁通受到容器的影响，不能正确地进行测定。并且，容器的材质只要为非磁性材质则没有特别的限定，可以优选使用奥氏体系不锈钢、铝、树脂等。另外，容器的尺寸(容器的容积、厚度等)也没有特别的限定，但从确保穿过被测物的磁通的量的观点出发，优选容器的厚度薄。 

作为配置于容器外部的线圈、即产生外加于粉末的交流磁通的励磁线圈、以及检测穿过粉末的交流磁通的检测线圈，可以使用任意现有公知的线圈。励磁线圈的圈数可以根据所期望产生的交流磁通而适当地调整。检测线圈的圈数可以根据所期望的检测灵敏度而适当地调整。另外，优选在这些线圈中设置用于增大磁通的磁芯。在设置磁芯的情况下，可以根据外加于粉末的交流磁通的频带而适当地选择铁、铁氧体等磁芯。 

图4中，在收容了粉末1的容器2的一个侧壁上沿上下方向并列地配置有励磁线圈3和检测线圈4。在这样配置了励磁线圈3和检测线圈4的状态下，由励磁线圈3产生交流磁通5时，交流磁通5如图中实线所示地穿过容器中收容的粉末1，然后被检测线圈4检测。另外，图5中，将励磁线圈3配置在容器2的一个侧壁上，将检测线圈4配置在容器2的另一个侧壁上。并且，在图4和图5中任意一种情况下， 励磁线圈3和检测线圈4均可以固定在容器2上，也可以不固定在容器2上而独立地设置。需要说明的是，线圈的配置方法不限于图4、图5。 

励磁线圈3-检测线圈4之间的距离L，只要是由励磁线圈3产生并穿过粉末1的交流磁通5能够通过检测线圈4进行检测的距离，则没有特别的限定。但是，如果距离L过近，则穿过粉末1的交流磁通5局限在局部。其结果是，难以测定收容于容器2中的粉末1整体的表观密度(收容于容器2中的粉末1的平均表观密度)，测定精度降低。另外，如果距离L过远，则难以通过检测线圈4检测到穿过粉末1的交流磁通5(灵敏度下降)，因此测定精度降低。因此，励磁线圈3与检测线圈4之间的距离L，优选根据作为被测物的粉末的种类、容器的厚度、由励磁线圈3产生的交流磁通的频率和振幅、检测线圈4的检测灵敏度等适当地确定。 

由励磁线圈3产生的交流磁通的频率，优选为10Hz以上且10kHz以下。如果上述频率小于10Hz，则通过检测线圈4检测到的交流磁通的振幅变小，测定精度有可能降低。另一方面，如果上述频率超过10kHz，则通过检测线圈4检测到的交流磁通的相位变化增大，振幅与表观密度的相关性变得不充分。并且，上述频率更优选为100Hz以上且1kHz以下。 

图6示出了在实施本发明的金属粉末的表观密度测定方法时优选使用的装置的一例。该装置除了具备上述的励磁线圈3和检测线圈4之外，还具备函数发生器(信号发生器)10、功率放大器(power amplifier)20、锁定放大器30、记录器40、PC(个人电脑)50。并且，可以将这些置于移动式工作台等上，以便能够容易地进行移动。 

预先在上述PC50中存储预先对粉末1的表观密度与穿过粉末1的交流磁通的振幅的相关性制作的标准曲线的数据。标准曲线的制作 方法如下：对于每个作为被测物的粉末(混合粉末)，在各种表观密度下，对粉末外加交流磁通，并测定穿过粉末的交流磁通的振幅。然后，由所得到的测定数据，通过最小二乘法求出例如“表观密度＝振幅×A+B(A、B为常数)”中的常数A和B，由此能够对每个被测物制作标准曲线。当然，表观密度与交流磁通的振幅的相关性并不限于这样的一次函数，也可以是更复杂的曲线关系。另外，标准曲线也可以以表观密度与振幅的函数或其系数的形式存储于PC50中(例如对每个对象粉末存储上述常数A、B等)。即，PC50可以为如下构成：利用预先制作并存储的上述振幅与上述金属粉末的表观密度之间的关系，由通过上述检测线圈检测得到的交流磁通的振幅，能够计算上述金属粉末的表观密度。 

在收容了粉末1的容器2的外部以预定距离L配置励磁线圈3和检测线圈4之后，由函数发生器(信号发生器)10产生的正弦波信号被功率放大器(power amplifier)20放大，利用励磁线圈3产生交流磁通，并外加于容器2中收容的粉末1。通过检测线圈4检测穿过粉末1的交流磁通5，通过锁定放大器30测定振幅，并被记录器40记录。然后，将记录器40中记录的振幅与PC50中的标准曲线进行比对，求出粉末1的表观密度。 

如上所述，本发明可以通过不在收容了粉末1的容器2中插入探针等而在容器2的外部配置励磁线圈3和检测线圈4的简易装置测定粉末1的表观密度。因此，根据本发明，通过在粉末成形体的制造线中的料斗、给料器的外部配置励磁线圈3和检测线圈4，能够在线且简便地测定收容(或填充)于它们内部的粉末的表观密度。另外，如果将上述装置置于移动式工作台等以便能够容易地移动，则还能够使其移动到粉末成形体的制造线中的料斗、给料器的附近。给料器的形式没有特别的限制，例如可以例示具备给料盒的给料器(将给料盒作为上述容器2)。 

接着，对本发明的混合粉末的制造方法进行说明。 

本发明的混合粉末的制造方法应用了上述本发明的表观密度测定方法。即，本发明的混合粉末的制造方法中，在通过向主要原料粉末(金属粉末)中添加副原料并利用混合机进行混合而制造混合粉末时，使用配置于上述混合机外部(即进行粉末的混合的容器部分的外部)的励磁线圈对上述混合机中的混合粉末外加交流磁通，并通过配置于上述混合机外部的检测线圈对穿过上述混合粉末的交流磁通进行检测。然后，持续进行混合，直到检测得到的交流磁通的振幅达到与使用预先对上述粉末的表观密度与交流磁通的振幅的相关性制作的标准曲线得到的所期望的表观密度相当的振幅为止，将上述混合机中的混合粉末作为具有预定表观密度的混合粉末。 

通常，在混合不同种类的粉末时，随着混合的进行，表观密度发生变化。例如，混合粗粉末和细粉末时，细粉末进入粗粉末的间隙而使表观密度增大。另外，混合附着力大的粉末时，表观密度降低。此外，表观密度根据混合的进行程度(均匀性的程度)而变化。 

在通过向主要原料粉末中添加副原料(粉末或液体)并利用混合机进行混合而制造混合粉末时，通过在利用本发明的表观密度测定方法测定混合机内的混合粉末的表观密度的同时对粉末进行混合，能够在线测定混合粉末的表观密度。即，根据本发明的粉末制造方法，能够在不停止混合机进行取样的情况下，在持续混合作业的同时测定混合粉末的表观密度，因此，能够显著地提高粉末制造的作业效率。另外，能够得到所期望的表观密度的混合粉末。 

实施例 

(1)混合机中的混合粉末的表观密度测定 

使用图6所示的装置，测定混合机中的混合粉末的表观密度。 

使用ホソカヮミクロン株式会社制的锥型螺旋式混合机(混合容积10升)作为混合机。在SUS304制的圆锥形混合容器的外侧沿上下方向配置励磁线圈3和检测线圈4。线圈设为具备铁氧体磁芯的线圈，将励磁线圈3的圈数设为100，将检测线圈4的圈数设为200。另外，将励磁线圈3配置在上方、检测线圈4配置在下方，将两者间的距离L设为40mm，并将从容器底面到检测线圈4的距离设为100mm。 

接着，使用函数发生器10产生正弦波信号(设定电压50mVp-p、频率：500Hz)，在被功率放大器20放大后，由励磁线圈2外加交流磁通。通过检测线圈4对穿过容器中收容的粉末的交流磁通进行检测，并利用锁定放大器30测定其振幅。 

使用纯铁粉(JFE钢铁株式会社制，商品名：JIP-301A)作为主要原料，将9720g投入混合机中。根据JIS Z 2504测定的纯铁粉的表观密度为2.92Mg/m³。 

接着，向混合机中投入作为副原料的铜粉(福田金属箔工业株式会社制，电解铜粉，商品名：CE-25)200g、石墨粉(日本石墨工业株式会社制，商品名：CPB-K)80g以及作为润滑剂的硬脂酸锌(日油株式会社制，ジンクステァレ一ト)80g，在使螺杆的自转速为180rpm、公转速为6rpm的条件下进行混合。 

首先，为了制作标准曲线，按照以下方法的混合过程中，通过检测线圈4测定交流磁通。混合5分钟后，将混合粉末排出。根据JIS Z2504测定排出的混合粉末的表观密度，表观密度为3.05Mg/m³。将排出的混合粉末再次投入混合机中，在上述条件下混合30分钟后排出。根据JIS Z 2504测定排出的混合粉末的表观密度，表观密度为3.26Mg/m³。由如上求出的表观密度和刚要从混合机中排出混合粉末前的交流磁通，使用“表观密度＝交流磁通的振幅×A+B(A、B为常数)”，制作标准曲线。通过最小二乘法由测定结果求出常数A和B，结果得 到常数A和B为“A＝34.946，B＝-14.782”。 

接着，将目标表观密度设为3.20Mg/m³，通过上述的方法进行混合，并且在测定交流磁通的振幅的同时监测基于标准曲线求出的表观密度。然后，在达到目标表观密度的时刻终止混合，并排出混合粉末。根据JIS Z 2504测定排出的混合粉末的表观密度。如上地分3批次进行混合，将混合所需的时间和所得混合粉末的表观密度的测定结果示于表1。 

另外，使用根据JIS Z 2504测定的表观密度为2.98Mg/m³的纯铁粉作为主要原料，同样地分3批次进行混合，并将混合所需的时间和所得到的混合粉末的表观密度的测定结果一并示于表1。所得到的混合粉末的表观密度为3.19～3.21Mg/m³，得到了接近目标表观密度3.20Mg/m³的值。即，通过本发明的表观密度测定方法，能够在线检测混合粉末的表观密度，并且，通过调整混合时间，能够制作目标表观密度的混合粉末。 

表1 

*1 根据JIS Z 2504测定的表观密度 

(2)给料器中的粉末的表观密度测定 

将与上述“(1)混合机中的混合粉末的表观密度测定”中使用的粉末相同配比的混合粉末投入粉末成形体制造线的原料料斗中，在与原料料斗连接的给料器上安装图6所示的装置，测定给料器中的混合粉 末的表观密度。需要说明的是，励磁线圈3和检测线圈4的圈数、两者间的距离L以及测定条件与上述“(1)混合机中的混合粉末的表观密度测定”中相同。使用(1)中求出的标准曲线“表观密度＝交流磁通的振幅×A+B(A＝34.946，B＝-14.782”，监测成形过程中给料器内的混合粉末的表观密度。在将给料器内的混合粉末填充到模具中后进行加压成形，制成外径60mm×内径20mm×高20mm的环形成形体。用电子天平测定成形体的重量。 

准备根据JIS Z 2504测定的表观密度为3.20Mg/m³的混合粉末和3.26Mg/m³的混合粉末，使用各混合粉末各进行20个成形体的成形。在将给料器内的混合粉末填充到模具中并进行成形时，按照以下的条件A或条件B进行成形。条件A中，是在一定的成形条件(未调整填充深度的成形条件)下进行成形。另一方面，条件B中，是通过监测成形过程中给料器内的混合粉末的表观密度并根据表观密度调整填充深度，从而调整填充量来进行成形。即，条件B中，根据所监测的表观密度调整填充到模具中的混合粉末的填充深度，以使填充到模具中的粉末的重量在所有批次中均相等。需要说明的是，在条件B中，将0.01Mg/m³以下的表观密度变化设为测定偏差，不进行填充深度的调整。将在2个条件下成形的成形体的重量的测定结果示于表2。 

在条件A的情况下，由于即使混合粉末的表观密度变化也不调整填充深度，即填充深度始终为恒定值，因此成形体重量随着表观密度的增大而增加。另一方面，在条件B的情况下，由于检测给料器内的混合粉末的表观密度的变化并根据表观密度的变化调整填充深度，因此成形体重量大致恒定，抑制了成形体重量的不均(标准偏差)。即，如果通过根据使用本发明的表观密度测定方法测定的表观密度调整加压成形时的填充深度来制造粉末成形体，则所得到的粉末成形体的重量的不均减小，进而能够抑制烧结体质量的不均。 

表2 

*1 根据JIS Z 2504测定的表观密度 

*2 表观密度(Mg/m³)＝交流磁通的振幅(V)×A+B 

A＝34.946、B＝-14.782 

产业上的可利用性 

根据本发明，能够通过简易的设备在不直接接触容器内的金属粉末的情况下高精度地测定该粉末的表观密度。因此，能够在不停止制造线的情况下在线测定粉末成形体制造线的料斗、给料器中收容的粉末的表观密度。另外，在通过将原料粉末和副原料以预定比例配合并利用混合机进行混合而制造混合粉末的工艺中，通过在线测定利用混合机进行混合过程中的粉末的表观密度，能够制造具有所期望的表观密度的混合粉末，在产业上发挥出显著的效果。 

Claims (10)

1.一种金属粉末的表观密度测定方法，其中，将金属粉末收容于容器中，使用配置在所述容器外部的励磁线圈对所述金属粉末外加交流磁通，并使用配置在所述容器外部的检测线圈对穿过所述金属粉末的交流磁通进行检测，使用检测得到的交流磁通的振幅和预先对所述金属粉末的表观密度与交流磁通的振幅的相关性制作的标准曲线，求出所述金属粉末的表观密度。

2.如权利要求1所述的金属粉末的表观密度测定方法，其中，外加于所述金属粉末的交流磁通的频率为10Hz以上且10kHz以下。

3.如权利要求1或2所述的金属粉末的表观密度测定方法，其中，所述金属粉末为含有金属粉末的混合粉末。

4.一种混合粉末的制造方法，其中，在利用混合机制造含有金属粉末的混合粉末时，在使用权利要求3所述的方法测定所述混合机中的混合粉末的表观密度的同时进行混合，并在得到预定的表观密度的时刻终止所述混合。

5.如权利要求4所述的混合粉末的制造方法，其中，外加于所述混合粉末的交流磁通的频率为10Hz以上且10kHz以下。

6.一种粉末成形体的制造方法，其中，在利用粉末成形体制造线将含有金属粉末的混合粉末填充到模具中、并通过加压成形制造粉末成形体时，使用权利要求3所述的方法在线测定所述粉末成形体制造线的给料器中的粉末的表观密度，并根据该所测定的表观密度调整填充于所述模具中的混合粉末的填充深度。

7.如权利要求6所述的粉末成形体的制造方法，其中，外加于所述混合粉末的交流磁通的频率为10Hz以上且10kHz以下。

8.一种金属粉末的表观密度测定装置，其具有：

容器，用于收容金属粉末；

励磁线圈，配置于所述容器的外部，用于对所述金属粉末外加交流磁通；

检测线圈，配置于所述容器的外部，用于对穿过所述金属粉末的交流磁通进行检测；和

计算机，利用预先制作并存储的所述振幅与所述金属粉末的表观密度之间的关系，由通过所述检测线圈检测得到的交流磁通的振幅，计算所述金属粉末的表观密度。

9.一种含有金属粉末的混合粉末的制造装置，其具有用于制造混合粉末的混合机和权利要求8所述的表观密度测定装置，且收容所述金属粉末的容器为所述混合机。

10.一种粉末成形体的制造装置，其具有：

模具，用于填充含有金属粉末的混合粉末并进行加压成形；

给料器，用于将所述混合粉末供给于所述模具；和

权利要求8所述的表观密度测定装置，

其中，收容所述金属粉末的容器为所述给料器。

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