CN103418787A - 混合粉末的高密度成形方法及高密度成形装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种混合粉末的高密度成形方法及高密度成形装置。将作为基础金属粉末和低熔点的润滑剂粉末混合物的混合粉末（100）填充到第一模具（21D）中，施加第一加压力成形与混合粉末完成压缩体（120）的形状相比具有在加压方向上突起的一个或多个突起部分（110A）的混合粉末中间压缩体（110），加热该混合粉末中间压缩体（110）将其温度积极上升到相当于该润滑剂粉末的熔点的温度，在第二模具（41D）内向已升温的混合粉末中间压缩体（110）施加第二加压力使突起部分（110A）在加压方向上溃散、压缩并加压成形，以高密度完成所期待的形状的混合粉末完成压缩体。

Description

混合粉末的高密度成形方法及高密度成形装置

技术领域

本发明涉及一种高密度成形方法及高密度成形装置，其可通过对混合粉末进行二次加压而成形高密度（例如7.75g/cm³）的粉末压坯。

背景技术

通常，粉末冶金技术是先对金属粉末加压（压缩）进行成形处理成形规定形状的粉末压坯，接着将粉末压坯加热到该金属粉末的熔点附近的温度并促使粒子间结合（固化）进行烧结处理的一系列技术。由此，可以用低成本制造出形状复杂尺寸精度高的机械部件。

随着对机械部件更加小型轻量化的需求，要求提高粉末压坯的机械强度。另一方面，如果将粉末压坯暴露在高温气氛中则磁性能会降低。因此，在实际生产磁心用粉末压坯时，有时会省略其后的高温处理（烧结处理）。换言之，正在摸索一种即使不进行高温处理（烧结处理），也能提高机械强度的方法。

此处，有人提出机械强度会随着粉末压坯密度的增加而得到大幅（双曲线型）提高。作为有代表性的高密度化方法，有人提出一种将润滑剂混合在金属粉末中以此来减小摩擦阻力并加压成形的方法（例如专利文献1）。通常是在基础金属粉末中混合约1重量%（1wt%）的润滑剂成形混合粉末，对混合粉末进行加压成形。还有人提出了很多旨在进一步提高密度的方案。这些方案大体分为改善润滑剂本身和改善加压成形、烧结处理所涉及的工艺流程。

作为属于前者的方案，可以举出球状炭分子和板状炭分子组合在一起的碳分子复合体的方案（例如专利文献2）；25℃时的针入度是0.3mm～10mm的润滑剂的方案（例如专利文献3）。这些方案均为减小金属粉末之间、以及金属粉末和模具间的摩擦阻力的方案。

作为属于后者的方案，已知的有温热成形烧结粉末冶金方法（专利文献4）、操作方便的前置温热成形粉末冶金方法（专利文献5）、二次压制-二次烧结粉末冶金方法（例如专利文献6），以及一次成形-烧结粉末冶金方法（专利文献7）。

开始的温热成形·烧结粉末冶金方法是通过预热混合有固体润滑剂及液体润滑剂的金属粉末，使一部分（或全部）润滑剂熔化并使润滑剂分散在粒子间。该方法以此降低粒子间及粒子与模具间的摩擦阻力从而提高成形性；操作方便的前置温热成形粉末冶金方法，是一种设置有初级成形步骤，以在温热成形步骤前对混合粉末进行加压成形操作方便的低密度（例如密度比低于76%）的初级成形体，以低于使该初级成形体产生蓝脆温度的低温状态且将初级成形体一次崩解并进行二次成形步骤得到二次成形体（粉末压坯）的方法。二次压制—二次烧结粉末冶金方法是一种以在模具内对包含合金成分的铁粉混合物加压并生成初级压缩体，在870℃将该压缩体（粉末压坯）预烧结5分钟并生成预烧结体，通过加压该预烧结体而生成已二次压制的预烧结体，此后在1000℃将已二次压制的预烧结体烧结5分钟来生成烧结部件的方法。最后的一次成形—烧结粉末冶金方法是一种提前预热模具并预先使内表面带电附着润滑剂，接着在该模具内填充已加热的铁基粉末混合物（铁基粉末＋润滑剂粉末），以规定温度加压成形制成铁基粉末成形体，接着对铁基粉末成形体实施烧结处理，进而进行光亮淬火，之后实施回火处理制造铁基烧结体的方法。

像这样，使用润滑剂或加压成形、烧结处理工艺流程涉及的任何改善方法，粉末压坯的密度最高也就是7.4g/cm³（真密度的94％）左右。机械强度不够。进而，进行烧结处理（高温气氛）时，由于氧化随着温度、时间而加重，所以粉末粒子涂布状态的润滑剂燃烧产生残渣，导致加压成形后的粉末压坯品质降低，因此，实际生产时的密度变为在7.3g/cm³以下。而且，任何改善方法也都复杂且难免会变得成本高昂。操作也麻烦，实用性差。

尤其是考虑到用粉末压坯制作电磁设备（马达或变压器等）用的磁心（磁芯）的话，常被指出这种程度的密度（7.3g/cm³以下）远不能满足需要。要减小损耗（铁损、磁滞损耗）量提高磁通密度，就需要将粉末压坯进一步高密度化，例如，从平成21年度粉体粉末冶金协会秋季大会上的演讲资料（株式会社丰田中央研究所提供）看就一目了然。磁心密度，例如即便是7.5g/cm³，在实际应用中，也被指出不仅磁特性，其机械强度也不足。

关于该磁心用粉末压坯的制造，提出一种二次成形—一次烧结（一次退火）的粉末冶金方法（例如专利文献8）。该专利申请的粉末冶金方法依据的技术内容是：如果在磁性金属粉末表面预先形成含有硅树脂和颜料的涂层的话，则其后即便进行高温处理绝缘性也不会降低。即压粉磁心的制造方法特征在于：把表面被覆有含硅树脂和颜料涂层的磁性粉末预成形制作成预成形体，以500℃以上的温度对该预成形体实施热处理成形热处理体，接着对该热处理体实施压缩成形。由于在500℃以下则在其后的压缩成形时容易产生断裂，在1000℃以上则会因绝缘涂层分解烧坏绝缘性，所以，热处理用的温度设置在500℃～1000℃的范围内。从防止预成形体氧化的观点出发，该高温处理可在真空中、非活性气体气氛或还原性气体气氛中进行。因而有报道称可制造出真密度98％（7.7g/cm³）的压粉磁心。

现有技术文献

专利文献

【专利文献1】专利公开平1－219101号公报

【专利文献2】专利公开2009－280908号公报

【专利文献3】专利公开2010－37632号公报

【专利文献4】专利公开平2－156002号公报

【专利文献5】专利公开2000－87104号公报

【专利文献6】专利公开平4－231404号公报

【专利文献7】专利公开2001－181701号公报

【专利文献8】专利公开2002－343657号公报

发明内容

发明要解决的技术问题

但是二次成形—一次烧结粉末冶金方法（专利文献8）与其他专利申请的方法相比，更加复杂化、个性化并且难于实现及实施，导致制造成本大幅度提高。再有，必须在500℃以上对预成形体进行热处理。为防止粉末磁心品质恶化而必须在特殊气氛中进行，所以不适用于大批量生产。尤其是由于玻璃材质会变质、熔解，所以不适用于被覆玻璃材质涂层的磁性金属粉末的情况。

再有，无论在上述任何申请的方法、装置（专利文献1～8）中，虽然记载有在相对高温气氛内可以实施烧结处理，但涉及加压成形步骤的详细情况并不明确。与加压成形机的规格、功能，加压力和密度的关系或其局限的相关分析也未见有与新的改善相关的报导。

因而从伴随小型轻量化而要求更高的机械强度的角度看，当务之急是开发出可切实、稳定并以低成本制造高密度粉末压坯（尤其是磁心用高密度粉末压坯）的方法、装置。

本发明的目的是提供一种混合粉末的高密度成形方法及高密度成形装置，其通过对混合粉末实施加温前后的二次加压成形可制造出高密度粉末压坯，并且可大幅度降低制造成本。

解决技术问题的手段

根据用烧结冶金技术制造粉末压坯的惯例，需要在高温气氛（例如800℃以上）对加压成形的粉末压坯实施烧结处理。但是，烧结用高温处理不仅会消耗大量的能源，成本负担巨大，且在保护地球环境上也有很大的害处，需要重新考量。

再有，以往加压成形处理是将混合粉确立为具体的形状，其被认为是高温烧结处理的前一阶段（准备）的机械性处理，并一直是这样来处理的。但是现状是只在制造用于电磁设备（电动机、变压器等）的磁心用粉末压坯时，例外地省略了用于烧结的高温处理。这是为了避免高温处理后的不良影响（磁特性恶化）。即被迫接受机械强度的不足。机械强度不足是由于密度的问题，所以磁特性当然也不够。

此处，如果不进行高温烧结处理而仅以加压成形处理就可实现粉末压坯的高密度成形，则应该能够显著提高粉末压坯在产业上的利用及普及。本发明是根据分析同时可通过有效利用加压能力且促进液态润滑剂的均匀流动而切实制造出高品质粉末压坯而创造出来的，所述分析是加压时润滑剂的有效性、含有润滑剂粉末的压缩极限性、润滑剂粉末在混合粉末内的空间占有性、对基础金属粉末与润滑剂粉末的空间配置状态和其特性及润滑剂的最终处置方式的研究，以及一般的加压成形机的特性、压缩极限性及粉末压坯的密度对強度或磁性的影响的分析。

即本发明将混合粉末填充到第一模具内，所述混合粉末是基础金属粉末中混合粉末润滑剂，维持润滑剂的粉末状态并通过第一加压步骤成形具有突起部分的中间粉末压坯，接着通过加热润滑剂使其液化，使中间粉末压坯内的润滑方式改变，此后通过第二加压步骤在加压方向上使突起部分溃散、压缩并进行加压成形而完成接近真密度的高密度的完成粉末压坯。换言之，其涉及一种脱胎于需要高温烧结处理的以往烧结冶金技术而创新出的新的粉末冶金技术（润滑剂液化步骤前后的二次加压成形），提供的是可切实稳定并低成本地制造高密度粉末压坯的具有划时代意义的方法和装置。

（1）具体而言，本发明的一种实施方式涉及的混合粉末的高密度成形方法，其特征在于：在第一模具中填充混合粉末，所述混合粉末基础金属粉末与低熔点的润滑剂粉末混合的混合物，在所述第一模具内向所述混合粉末施加第一加压力成形混合粉末中间压缩体，与混合粉末完成压缩体的形态相比所述混合粉末中间压缩体具有在加压方向上突起的一个或多个突起部分，加热从所述第一模具取出的所述混合粉末中间压缩体并积极将所述混合粉末中间压缩体的温度升高到相当于该润滑剂粉末的熔点的温度，将升温后的所述混合粉末中间压缩体装入第二模具中，在所述第二模具内向所述混合粉末中间压缩体施加第二加压力在加压方向上使突起部分溃散、压缩并进行加压成形以高密度完成所期待的形态的混合粉末完成压缩体。

（2）在上述（1）的发明中，可在混合粉末完成压缩体是实心且形状简单时，将突起部分成形在混合粉末中间压缩体的平面中央部分。

（3）在上述（1）或（2）的发明中，可将润滑剂粉末的熔点设为低熔点，所述低熔点属于90℃～190℃的温度范围内。

（4）在上述（1）或（2）的发明中，第二模具可在接收所述混合粉末中间压缩体以前先被预热到相当于润滑剂粉末的熔点的温度。

再有，（5）在上述（1）或（2）的发明中，第二加压力可选择为与第一加压力等值。

进而，（6）本发明的第二实施方式涉及的混合粉末的高密度成形装置，具有：混合粉末供给机，其可向外部供给填充混合粉末，所述混合粉末是基础金属粉末和低熔点的润滑剂粉末的混合物；第一加压成形机，其向用该混合粉末供给机填充到第一模具中的所述混合粉末施加第一加压力成形与混合粉末完成压缩体的形态相比具有在加压方向上突起的一个或多个突起部分的混合粉末中间压缩体；加热升温机，其用于将从所述第一模具取出的所述混合粉末中间压缩体的温度升高到相当于该润滑剂粉末的熔点的温度；第二加压成形机，其向已装入第二模具的已升温的所述混合粉末中间压缩体施加第二加压力在加压方向上使突起部分溃散、压缩并进行加压成形以高密度完成所期待的形态的混合粉末完成压缩体。

进而再有（7）在上述（6）的发明中，加热升温机和第二加压成形机可由同时具有其二者功能的加热加压成形机构成，并且所述加热加压成形机由多台加热加压成形分机构成且各所述加热加压成形分机可在每个周期内选择依次动作。

（8）在上述（6）的发明中，可具有预热所述第二模具的预热装置。

（9）在上述（6）的发明中，还可具有工件传送装置，其向所述加热升温机传送所述第一加压成形机所成形的所述混合粉末中间压缩体，将所述加热升温机所加热的所述混合粉末中间压缩体传送到所述第二加压成形机，且将所述第二加压成形机所成形的所述混合粉末完成压缩体传送到排出部。

发明效果

采用上述（1）的发明，可切实稳定地制造高密度粉末压坯且可大幅度降低制造成本，同时可通过有效利用加压能力且促进液态润滑剂的均匀流动而顺利地实际生产出高品质粉末压坯。

采用上述（2）的发明，可进一步提高从中央部分朝向外侧的腔体内壁面的基础金属粒子及液态润滑剂的流动性。即可进一步促进液态润滑剂的均匀流动且可缩短制造时间。

采用上述（3）的发明，可确保在第一加压步骤中润滑剂有充分润滑作用。而且可有助于抑制氧化，润滑剂种类的选择性广泛。

再有，采用上述（4）的发明，可进一步大幅提高在第二加压成形中的已熔解的润滑剂的全方向流动性。即除基础金属粒子间的摩擦阻力还可大幅减少并维持基础金属粒子和第二模具之间的摩擦阻力。

采用上述（5）的发明，易于进行加压成形步骤的执行及操作，间接地有助于进一步降低粉末压坯的制造成本。

再有，采用上述（6）的发明，可切实执行上述（1）～（5）涉及的混合粉末的高密度成形方法并易于实现，操作简单。可进一步提高生产率。

进而再有，采用上述（7）的发明，与上述（6）的发明的情况相比，可进一步简化装置。也可促进生产线的简化，操作变得更容易。

上述（8）的发明，通过预热第二模具，即便在完成粉末压坯成形开始之前混合粉末中间压缩体的温度有可能下降的情况下，也能将混合粉末中间压缩体维持在固定的温度范围内，所以可得到良好的成形效果。

采用上述（9）的发明，通过具有工件传送装置，可将工件切实地在从第一加压成形机到所述加热升温机之间，从加热升温机到第二加压成形机之间，以及从第二加压成形机到排出部之间传送。

另外，可从下文的说明明白上述之外的本发明的结构及效果。

附图说明

图1是用来说明本发明涉及的高密度成形方法的示意图。

图2是用来说明本发明的第一实施方式涉及的高密度成形装置（及动作）的主视图。

图3A是用来说明本发明的第一实施方式的混合粉末的高密度成形动作的图，示出以第一模具成形中间粉末压坯的状态。

图3B是用来说明本发明的第一实施方式的混合粉末的高密度成形动作的图，示出向第一模具内填充下一混合粉末的状态。

图4是用来说明本发明第一实施方式的加压力和以该加压力得到的密度之间的关系的图表，虚线表示的特性A示出用第一模具的成形状态，实线表示的特性B示出用第二模具的成形状态。

图5A是用来说明本发明的第一实施方式的完成粉末压坯（中间粉末压坯）的透视图，呈圆环形。

图5B是用来说明本发明的第一实施方式的完成粉末压坯（中间粉末压坯）的透视图，呈圆柱形。

图5C是用来说明本发明的第一实施方式的完成粉末压坯（中间粉末压坯）的透视图，呈细长圆轴形。

图5D是用来说明本发明的第一实施方式的完成粉末压坯（中间粉末压坯）的透视图，呈圆盘形。

图5E是用来说明本发明的第一实施方式的完成粉末压坯（中间粉末压坯）的透视图，呈复杂形状。

图6是用来说明本发明的第一实施方式中圆盘形完成粉末压坯所对应的中间粉末压坯的突起部分的图。

图7是用来成形设置有本发明的第一实施方式中的突起部分的中间粉末压坯及圆盘形完成粉末压坯的第一模具及第二模具的示意图。

图8是用来说明本发明的第一实施方式中完成粉末压坯成形时的液态润滑剂的流动状态的图。

图9是用于说明本发明的第一实施方式中复杂形状的完成粉末压坯所对应的中间粉末压坯的突起部分的图。

图10是本发明的第二实施方式涉及的高密度成形装置及其动作的主视图。

具体实施方式

以下参照附图详细说明本发明的具体实施方式。

（第一实施方式）

本混合粉末的高密度成型装置1，如图1～图8所示，具有混合粉末供给机10、第一加压成形机20、加热升温机30及第二加压成形机40，可稳定切实地实施本混合粉末的高密度成形方法，所述本混合粉末的高密度成形方法有效利用加压能力且促进基础金属粒子及液态润滑剂的均匀流动而可切实制造出高品质粉末压坯，所述本混合粉末的高密度成形方法由下述各步骤构成：将混合粉末100填充到第一模具（下模具21）中的混合粉末填充步骤（PR1），所述混合粉末100是向基础金属粉末中混合低熔点的润滑剂粉末的混合物；在第一模具（下模具21）内通过加工成形机20的滑块5上安装的上模具25向混合粉末100施加第一加压力（P1）成形具有突起部分110A形态的混合粉末中间压缩体（以下有时也称为中间粉末压坯110）的中间粉末压坯成形步骤（PR2）；加热从第一模具（下模具21）取出的中间粉末压坯110使其积极升温到相当于该润滑剂粉末的熔点的温度的加热升温步骤（PR3）；将加热的中间粉末压坯110装入第二模具（下模具41）内的步骤（PR4）及在第二模具（下模具41）内通过加工成形机40的滑块5上安装的上模具45向中间粉末压坯110施加第二加压力P2在加压方向上使突起部分110A溃散、压缩并进行加压成形而以高密度完成所期待的形态的混合粉末完成压缩体（以下有时也称为完成粉末压坯120。）的完成粉末压坯成形步骤（PR5）。

在本申请说明书中所说的混合粉末100，是指基础金属粉末和低熔点的润滑剂粉末的混合物。再有，作为基础金属粉末，存在仅由一种主金属粉末构成的情况，以及由一种主金属粉末及在其中混合一种或多种合金成分粉末的情况，但无论是什么情况都可以适用。低熔点是指与基础金属粉末的熔点（温度）相比温度（熔点）极其低的温度（熔点）且可大幅抑制基础金属粉末的氧化的温度（温度）。

在示出高密度成形装置1的图2中，配置在高密度成形线的最左侧（上游侧）的混合粉末供给机10是将混合粉末100供给到构成第一加压成形机20的一部分的第一模具（下模具21）中并填充到其腔体22内的装置。具有保留固定量的混合粉末100的功能及定量供给功能，可在初始位置（在图2、图3Ａ以实线示出的位置）和第一模具（下模具21）的上方位置（在图3Ｂ以虚线示出的位置）之间有选择地整体往复移动。

由于将混合粉末100均匀且充分地填充到第一模具（下模具21）内的每一处非常重要，所以混合粉末100必须是松散状态。即由于第一模具（下模具21）的内部空间（腔体22）的形状是与产品形状相对应的形状，所以即便产品形状复杂或是具有狭小部分的形状，在保证中间粉末压坯110的尺寸精度上，也最好不要填充不均匀或不充分。

完成粉末压坯120（中间粉末压坯110）的形态（尺寸、形状）并无特殊限定，例如图5A～图5E所示。图5A是圆环形、图5B是圆柱形、图5C是细长圆轴形、图5D是圆盘形、图5E是复杂形状。

即由于第一加压成形机20的上模具25（上冲头25PU)及下模具21的腔体22设置为与中间粉末压坯110的形态（形状）对应的形状，因而在中间粉末压坯110的形态例如为图5A～图5E所示时，变为与之分别对应的形状。中间粉末压坯110的形状如图5A所示为环形管形状时，如图2、图3A、图3B所示上模具（上冲头25PU)25的形状为圆筒形且下模具21的形状变为中空环形管形状。如图5B所示为圆柱形时，上模具（上冲头25PU）25的形状是实心圆筒（圆柱）形且下模具21的形状变为中空圆筒形。是图5C的圆盘形、图5D的细长圆轴形时，也是同样的形态（但是，存在深浅的差异）。如图5E所示是复杂形状时，变为对应的复杂形状。另外，对第二加压成形机40的上模具（上冲头45PU）45及下模具41的腔体42也是同样地设置。

此处，用于减小基础金属粉末的粒子间的摩擦阻力及基础金属粉末与模具内面的摩擦阻力的润滑剂在常温下选择松散状的固形物（非常小的粒状）即为粉末状的物质。例如如果采用液状的润滑剂，则由于混合粉末100的粘度增高且流动性降低，所以无法均匀并充分地填充。

接着，在常温下的第一模具（21）内施加第一加压力P1使中间粉末压坯成形，在此期间，润滑剂必须以固体形状稳定维持规定的润滑作用。即便存在因第一加压力P1的加压导致温度有些微上升的情况，但仍应同样稳定维持。

另一方面，从与中间粉末压坯成形后实施的加热升温步骤（PR3）的关系及抑制基础金属粉末的氧化来看，润滑剂粉末的熔点需要设为与该基础金属粉末的熔点相比非常地低的熔点（低熔点）。

在该实施方式中，润滑剂粉末的熔点选择为低熔点，所述低熔点属于90℃～190℃的温度范围内。下限温度（90℃）设为相比中间粉末压坯成形过程中即便发生某种程度的温度上升估计也达不到该温度的值（例如70℃～80℃）的上限温度（80℃）仍有富余的值（例如90℃），进而看其他的金属皂的熔点（例如110℃）来进行选择。即彻底消除了在中间粉末压坯的加压成形过程中润滑油粉末熔解（液化）并流出的危险。

上限温度（例如190℃）选择从润滑剂粉末的种类涉及的选择性放大的角度看是最小值，而在加热升温步骤时从抑制基础金属粉末的氧化的角度看为最大值。即希望理解为该温度范围（90℃～190℃）的下限温度和上限温度不是极限值而是边界值。

因而可选择性地采用属于金属皂的很多物质（硬脂酸锌、硬脂酸镁等）作为润滑剂粉末。另外，由于润滑剂必须是粉末状态，所以不能采用有粘性的液体如辛酸锌等。

在该实施方式中，采用熔点120℃的硬脂酸锌粉末作为润滑剂粉末。另外，在本发明中，否定了像专利文献7的发明那样使用温度比加压成形时模具温度还低的（熔点）润滑剂且从最初使润滑剂熔解（液化）并进行加压成形的方法。因为在中间粉末压坯110成形结束以前如熔解的润滑剂流出，则容易出现中途润滑不足的部位，所以无法切实且稳定地进行充分的加压成形。

润滑剂粉末的量设为根据实验研究及实际生产中的经验来选择的值。在与该实施方式涉及的中间粉末压坯成形步骤（PR2）的关系中，润滑剂粉末的量设为混合粉末总量的0.23wt%～0.08wt%。0.08wt%是到中间粉末压坯110成形结束为止可担保润滑作用的下限值，0.23wt%是在从混合粉末100变为中间粉末压坯110时为得到所述压缩比而必要的上限值。

接着，实际生产中润滑剂粉末的量应定为可保证在第一模具（下模具21）内施加第一加压力成形的中间粉末压坯110的真密度比的值及在第二模具（下模具41）内的出汗现象的量。此时，必须考虑到防止液化润滑剂从模具向外部渗出导致作业环境恶化的滴漏（滴漏现象）出现。

在该实施方式中，由于将中间粉末压坯110的真密度比（对真密度100%的比）的值设为80%～90%，所以润滑剂粉末的量设为0.2wt%～0.1wt%。上限值（0.2wt%）从可防止滴漏现象出现的角度来决定，下限值（0.1wt%）从可避免出现不足或剩余而只出现必要的出汗现象的角度出发来决定。相比上述以往申请例子（1wt%）的情况只是很少量，却可大幅提高工业上的使用性。

防止发生滴漏现象对实际生产极为重要。在计划或研究阶段，由于为了减少加压时的摩擦力而担心润滑剂的量会不足而倾向于混入极过量的润滑剂。例如，完全不在乎从能否制造出超过7.3g/cm³的高密度的试错阶段开始，就有过量的润滑剂液化流出的情况。甚至都意识不到滴漏现象。即液化润滑剂的滴漏会因润滑剂使用量增加而导致成本上升，会因工作环境恶化而使生产效率降低或增加操作人员的负担，如果不加以解决不但缺乏实用性而且也难于普及扩大。

将0.2wt%的混合粉末100压缩到真密度比80%的中间粉末压坯110的情况，是一旦在加热升温步骤（PR3）将该润滑剂粉末积极升温到熔点温度，则中间粉末压坯110内散布的粉末润滑剂熔化充满金属粉末粒子间的孔，接着经过金属粉末粒子间液状润滑剂均匀地在中间粉末压坯110的表面渗出（喷出）。即诱发出汗现象。在第二模具（下模具41）内向该中间粉末压坯110施加第二加压力P2进行压缩时，可大幅降低基础金属粉末和腔体内壁面的摩擦阻力。

同样，将0.1wt%的混合粉末100压缩到真密度比为90%的中间粉末压坯110的情况，和将超过0.1wt%不满0.2wt%范围内的混合粉末100压缩到真密度比不满90%且超过80%范围内的值的中间粉末压坯110，也能发现出汗现象。可防止出现滴漏现象。

因此可高密度成形，制造出满足磁特性及机械强度的粉末压坯（例如磁心）。也可消除对模具受损的担心。而且，可大幅削减润滑剂的消耗量，使液状润滑剂不再从第二模具（下模具41）滴漏出来，改善作业环境。整体上由于可提高生产效率及降低粉末压坯制造成本所以可显著地提高在工业生产上的可使用性。

在上述任意一种以往方法、装置（专利文献1～8）中对润滑剂的含有率与混合粉末的压缩率的关系、润滑剂的多少导致的滴漏现象、出汗现象均无认识。

尤其是即便在热成形粉末冶金方法（专利文献5）中，虽然可以理解为了便于操作而成形密度比不足76%的一次成形体这一点，但对高密度成形的技术依据及可实施的事项均无公开。更别说从其后一度使初级成形体溃散在成形二次成形体这一点看，只能否定其通过初级成形、二次成形的累积来实现高密度化的技术思想。

第一加压成形机20是使用混合粉末供给机10向填充到第一模具（下模具21）的混合粉末100施加第一加压力P1成形混合粉末中间压缩体（中间粉末压坯110）的装置，该实施方式是压制机械结构。

在图2中第一模具装置由工作台侧的下模具21（模具21D）和滑块5侧的上模具25（上冲头25PU）构成。下模具21的腔体22形状设置为与图5A所示中间粉末压坯110的形态（环形形态）对应的形状（环形管形状）。即上模具25（上冲头25PU）设置为可挤压进下模具21（腔体22）内的状态（图2、图3A，图3B所示的环形管形状），靠滑块5做升降运动。腔体22的下方在上下方向可移动地嵌装有可动部件23。

可动部件23通过贯穿设置在底面高度GL以下的通孔24向上突起的顶出杆（图示省略）移动到上方。即可把第一模具［下模具21（腔体22）］内的中间粉末压坯110上推到传送面HL。从外部看，具有作为将第一模具（下模具21）内的中间粉末压坯110取出到外部（HL）的第一取出装置的功能。中间粉末压坯110被传送到加热升温机30侧后，可动部件43与顶出杆一同返回初始位置。另外，也可用其他特殊装置形成第一取出装置。

参照图4说明第一加压成形机20中的加压力（第一加压力P1）和与之对应得到中间粉末压坯110的真密度比（密度ρ）的关系。横轴以指数表示加压力P。在该实施方式中的最大能力（加压力P）是10Ton/cm²，其设为横轴指数100。Pb是模具损坏压力，为横轴指数140（14Ton/cm²）。纵轴以指数表示真密度比（密度ρ）。纵轴指数(100)相当于真密度比（密度ρ）是97%（7.6g/cm³）。

在该实施方式中，基础金属粉末设为磁心用玻璃材质绝缘涂层被覆铁粉末（真密度是7.8g/cm³），润滑剂粉末选择是在0.2wt%～0.1wt%的范围内的硬脂酸锌粉末且是第一加压力P1将混合粉末中间压缩体压缩到相当于纵轴指数82～92［相当于密度ρ（6.24g/cm³～7.02g/cm³）］的真密度比80%～90%的物质。

同时，纵轴指数102相当于密度ρ（7.75g/cm³），真密度比（密度ρ）相当于99%。

另外，作为基础金属粉末，也可选择磁心用铁系非晶粉末（磁心用Fe-Si合金粉末）、磁心用铁系非晶粉末、磁心用Fe-Si合金粉末、机械部件用纯铁粉末等。

一旦提高第一加压力P1，则通过第一加压成形机20得到的密度ρ随着以虚线（曲线）显示的特性A而升高。在第一加压力P1（横轴指数100）时，密度ρ变为7.6g/cm³。真密度比是97%。即便使第一加压力P1上升到这以上的值，密度ρ的提高也是微小的。模具损坏的可能性很大。

以往，在以加压成形机（压制机械）的最大能力来加压得到的密度ρ无法满足需要时，必须装备更大型的压制机械。但是，即便是大型化例如将最大能力变为1.5倍，密度ρ的提高也是微小的。因此，现在的情况是勉强接受以现有的压制机械得到的低密度ρ（例如7.5g/cm³）。

此处，现在直接使用压制机械，如可从纵轴指数100（7.6g/cm³）提高到102（7.75g/cm³），则可理解为具有划时代的意义。即如果可将密度ρ提高2%，则可大幅提高磁性能（双曲线地）且可使机械强度的提高实现飞跃。而且，由于可彻底去除高温气氛下的烧结处理，所以可大幅抑制粉末压坯的氧化（可防止磁心性能降低）。

为实现上述方式，可通过加热由第一加压成形机20成形的中间粉末压坯110促使润滑剂熔解（液化），此后以第二加压成形机40进行第二次加压成形处理。如果在第二加压成形机40中对中间粉末压坯110进行加压，则如图4的特性B（实线）所示，可达到相当于纵轴指数102的高密度（7.75g/cm³）。将在第二加压成形机40的说明中追述详细情况。

加热升温机30是加热从第一模具（下模具21）取出的混合粉末中间压缩体（中间粉末压坯110）将该中间粉末压坯110的温度积极升温到该润滑剂粉末的相当于熔点的温度的装置。在图2中，加热升温机30包含未图示的暖风产生源、喷气罩31、排气循环罩33等，通过向定位在丝网状保持部件32上的中间粉末压坯110喷出暖风加热，将其温度升温到润滑剂粉末的相当于熔点的温度（例如120℃）。

该低温加热处理的技术意义将在与第一加压成形处理的关系中加以说明。如果观察填充在下模具21（腔体22）内的混合粉末100，则可知在与基础金属粉末的关系中润滑剂粉末的存在较稀疏的部分（稀疏部分）和较致密的部分（致密部分）。致密部分可减少基础金属粉末的粒子间摩擦阻力及基础金属粉末和模具内面的摩擦阻力。稀疏部分应该可以使这些摩擦阻力变大。

在第一加压成形机20的加压过程中，致密部分由于摩擦小所以压缩性优越，易于进行压缩化。稀疏部分由于摩擦大所以压缩性差，压缩化缓慢。无论是哪种，都会出现与预先设定的第一加压力P1的值对应的压缩进行困难的现象。即出现压缩极限。放大观察在该状态下从第一模具（下模具21）的中间粉末压坯110的断裂面，则作为上述致密部分的部分为基础金属粉末整体压接。但是，也混有润滑剂粉末。作为稀疏部分的部分在压接的基础金属粉末间残留有微小间隙（空间）。几乎看不到润滑剂粉末。

因此，如从作为致密部分的部分去除润滑剂粉末的话，则产生可压缩的间隙。如可向作为稀疏部分的部分间隙补充润滑剂的话，则可提高该部分的压缩性。

即提高第一加压成形结束后加热中间粉末压坯110升温到相当于润滑剂粉末的熔点的温度（例如120℃），使润滑剂粉末熔解（液化）提高其流动性。从作为致密部分的部分开始熔化的润滑剂渗到周围且补充到是稀疏部分的部分。从而，可减小基础金属粉末的粒子间摩擦阻力，也可压缩润滑剂粉末所占的空间。也可减小基础金属粉末的粒子和模具内面的摩擦阻力。即利用液态润滑剂的流动性并施加第二加压成形处理。

接着，第二加压成形机40是用于向装入第二模具（下模具41）的已升温的中间粉末压坯110施加第二加压力P2成形高密度的完成粉末压坯120的装置。

在本实施方式中，给第二模具（下模具41）设置预热功能。但是如果能将已升温好的中间粉末压坯110的温度控制为在第二模具（下模具41）内到施加了第二加压力P2的完成粉末压坯成形开始时刻为止不妨碍成形的固定的温度范围内的话，则不预热第二模具（下模具41）也能实施本发明的高密度成形。

但是，中间粉末压坯110的热容量小时，则到达第二模具的传送时间或传送路径长时，则根据混合粉末100的组成或中间粉末压坯110的形态等，在到已升温好的中间粉末压坯110开始完成粉末压坯成形时刻为止温度有可能下降时，加热第二模具（下模具41）可得到更好的成形效果。后文所说的第二预热装置47是为此而设的。

另外，该实施方式中的第二加压成形机40的最大加压能力（加压力P）与第一加压成形机20的情况相同是10Ton/cm²。因此，第一加压成形机20和第二加压成形机40构成为一台压制机械，由图2所示的共用的滑块5同步升降各上模具25、45。从这一点看，装置更经济，可降低完成粉末压坯120的制造成本。

在图2中，第二模具装置由工作台侧的下模具41（模子41D）和滑块5侧的上模具（冲头）45构成。下模具41的腔体42设置为下部与完成粉末压坯120的形状（环形）相对应的形状（环形管形状），上部为可接收中间粉末压坯110的略大的形态。上模具45设置为可挤压入下模具41（腔体42）内的形态，通过滑块5进行升降运动。在腔体42的下方，可动部件43嵌装为可在上下方向移位。另外，第二模具（下模具41）和第一模具（下模具21）设置为可进行相当于与压缩对象（中间粉末压坯110和完成粉末压坯120））在上下方向尺寸差的高度（位置）调整。

可动部件43通过贯穿设置在底面高度GL以下的通孔44向上突起的顶出杆（图示省略）移动到上方。即可把第二模具［下模具41（腔体42）］内的完成粉末压坯120上推到传送面HL。从外部看，具有作为将第二模具内的完成粉末压坯120取出到外部（HL）的第二取出装置的功能。另外，也可用其他特殊装置形成第二取出装置。完成粉末压坯120被排出到排出槽59中，从加热升温机30接收新的中间粉末压坯110后，可动部件43与顶出杆一同返回初始位置。

在第二模具（下模具41）中安装有可变更设定温度的第二预热装置47。该第二预热装置47在接收中间粉末压坯110（被装入）之前，将第二模具［下模具41（腔体42）］加热（预热）到相当于润滑剂粉末（硬脂酸锌）的熔点的温度（120℃）。对已升温的中间粉末压坯110可不冷却而接收。由此，可防止先前熔解（液化）的润滑剂再次固化并确保润滑作用。另外，第二预热装置47在本实施方式中设置为电热加热方式（加热器），但也可用热油或热水循环预热的循环方式的加热装置来进行。

在该意义上，第二预热装置47设为可在完成粉末压坯120加压成形结束之前持续加热。由于如此可进一步提高加压成形中已熔解的润滑剂向所有方向的流动性，因而不仅可将粒子间也可将粒子与模具［下模具41（腔体42）］间的摩擦阻力大幅减小并保持之。

与之相关，在该实施方式中，设置有用于预热第一模具（下模具21）的未图示的预热功能。但是，在升温加热步骤前无需预热第一模具（下模具21）预备升温中间粉末压坯110也可实施本发明的高密度成形加工。

但是，在混合粉末100的组成或中间粉末压坯110的形态特殊时、中间粉末压坯110的热容量大时、无法安装大的加热升温机30时、或作业环境温度低时，中间粉末压坯110的加热升温可能要花费很长时间。在这样的情况下，优选预热第一模具（下模具21）。为此，在该实施方式中会预热第一模具。

即第一模具［下模具21（腔体22）］上也设置由可改变设定温度的第一预热装置（图示省略），在中间粉末压坯110的成形结束后传递到加热升温机30以前可预热第一模具（下模具21）预先加热润滑剂粉末。通过这样设置，可减少加热升温时间，缩短生产周期。

第二加压成形机40得到的密度ρ如实线所示的特性B。即与第一加压成形机20的情况［特性A（虚线）］不同，密度ρ并非随着第二加压力P2提高而渐渐升高。即到超过第一加压成形步骤中最终的第一加压力P1（例如横轴指数50、75或85）之前密度ρ不会升高。第二加压力P2一旦超过最终的第一加压力P1，则密度ρ即一下子升高。第二加压成形可理解为好像连续不断地进行第一加压成形的方式。

因而在第一加压成形步骤中，变为可以不用在任何时候都将第一加压力P1上升直到与最大能力相对应的值（横轴指数100）。即可排除在压缩极限以后继续进行第一加压成形时浪费的时间、消耗的能量。使制造成本降低。再有，由于变得易于避免超过横轴指数100的超负荷运转，所以不必担心模具破损。整体上运转操作容易并可安全且稳定地运用。

工件传送装置50设置为可将第一取出装置（可动部件23、通孔24）从第一模具（下模具21）取出的中间粉末压坯110传送到加热升温机30内的规定位置，可将升温后的中间粉末压坯110从加热升温机30内传送到第二模具（下模具41），可将靠第二取出装置（43、44）的功能从第二模具（下模具41）取出的完成粉末压坯120传送到向高密度成形装置1外排出的排出部，例如排出槽59。工件传送装置50可在从第一加压成形机20到加热升温机30之间、从加热升温机30到第二加压成形机40之间、以及从第二加压成形机40到排出槽59之间切实传送工件。

该实施方式的工件传送装置50由图3B所示的同步运转的三个传送杆51、52、53构成。传送杆51、52、53在要求传送时从图3A的纸面深处侧向近前（图3B）的传送线上推进，从左向右移动后退回到原始位置。装入装置（传送杆52、可动部件43、通孔44）将已升温的混合粉末中间压缩体110装入已预热到相当于润滑剂熔点温度的第二模具［下模具41（腔体42）］中。

另外，工件传送装置50也可由包含向二维或三维方向驱动的机械手等，将工件依次传送到各模具等的传送装置等构成。

在此处，对这样的技术事项进行说明，其可用来促进为进一步普及推广而导入的加压能力的有效利用及液态润滑剂的均匀流动并制造完成更好的高品质粉末压坯。另外，完成粉末压坯120（中间粉末压坯110）的形态（尺寸、形状）虽无特殊限定，但为方便说明，以图6（B）、图7（B2）所示的圆盘形来进行说明。

首先，第二加压成形机40制作如图6（B）所示的圆盘形完成粉末压坯120时，以实心圆筒状的上模具45PU作为图7（B1）示出的上模具，以中空圆筒形的模具41D及实心圆柱形的下冲头41PD为下模具。由于第一加压成形机20基本上是制作完成粉末压坯120之前阶段的中间压缩体110的，所以只需与第二加压成形机40的情况相同，以实心圆柱形的上冲头25PU为图7（A1）所示的上模具，由中空圆筒形模具21D及中空圆柱形的下冲头21PD构成下模具即可。另外，下冲头21PD的上端面21PDS制作成将在后文详述的朝上的凹形。

再有，第二加压成形机40内的中间粉末压坯110的上面与上冲头45PU的整个面抵接并且下面与41PD的整个面抵接。即施加在上下面任意一个部位的单位面积的按压力是固定的，其值根据第二加压力P2的值决定。申请人认为。要缩短从中间粉末压坯110到完成粉末压坯120成形结束所期待的的成形时间，可以考虑通过加大第二加压力P2，提高基础金属粒子及液态润滑剂的流动性。但是，从节省设备及使用成本上的问题（不利）角度看，无限增加第二加压力P2很难得到认同。

接着，考察中间粉末压坯110的液态润滑剂的流动性。在接近中间粉末压坯110的外周面的部位，液态润滑剂应该可以快速向腔体内壁面流动。靠近中央部的液态润滑剂可向三维的所有方向中的任意一个方向流动，但实际上如果存在于其行进方向上所要到的各处的液态润滑剂不先流动，靠近中央部的液态润滑剂是没办法开始流动的。因此为了提高行进方向上所要到之处的流动性，想到只要积极地推动中央部的液态润滑剂，增强其流动性即可。此时，也会因为需要加设复杂且大型的结构、装置而使工业生产上的利用性降低。

在本发明中，将第二加压力P2固定，并在压缩开始时向中间粉末压坯110的一部分局部施加大的压缩力。通过在中间粉末压坯110的形态上想办法即可实现。具体而言，与完成粉末压坯120的形态相比，在中间粉末压坯110上设置在加压方向（压制负载方向）上突起的1个或多个突起部分，将中间粉末压坯110的形态设置得不同于完成粉末压坯120的形状。例如在中间粉末压坯110的下面侧，设置如图6（A）、图7（A2）所示的在加压方向（朝下方向）上突起的突起部分110A，此时的突起部分110A为山形，但也可为其他形状。再有，也可在上面侧设置突起部分110A。

即当完成粉末压坯120的形态是如图6（B）、图7（B2）所示的实心且形状简单的形态（圆盘形等）时，优选将图6（A）、图7（B2）所示的突起部分110A设置在中间粉末压坯110的平面中央部分。将与第二加压成形时的粉末压坯和模具（下冲头41PD）上面的加压方向正交方向的接触面积设置为开始小并渐渐增大。可在开始增强按压流动，之后促进流动的平均顺畅。

另外，当完成粉末压坯120的形态例如是图9（B）所示的复杂形状时，由于液态润滑剂也可向空间120S、120T流动，所以也可如图9（A）所示在接近腔体内壁面的各突起圆弧部分的下方设置向加压方向上突出的突起部分110B。

为了在中间粉末压坯110上设置突起部分110A，第一加压成形机20如上所述，由图7（A1）的实心圆柱形的上冲头25PU、中空圆筒形的模具21D及实心圆柱形的下冲头21PD构成。下冲头21PD的形态（上端面21PDS）预先成形朝上的凹形。这样一来，用第一加压成形机20，可成形具有突起部分110A的中间粉末压坯110，所述突起部分110A如图7（A2）所示在加压方向（朝下方向）突起。

在第二加压成形机40中，如图7（B1）所示中间粉末压坯110的上面侧在整个平面上与上冲头45PU的下面全面抵接。其下面侧为只有突起部分110A与下冲头41PD的上面中央部部分抵接。其余下面则不与下冲头41PD的上面抵接。即在第二加压开始时，与通常情况相比增加施加在中间粉末压坯110上的第二加压力P2。可以理解为这是巧妙而有效地利用了加压能力（第二加压力P2）。

因此如通过滑块下降从上冲头45PU施加第二加压力P2，则向中间粉末压坯110的上面和突起部分110A施加很大的压缩力，在加压方向上压缩中间粉末压坯110。向此时的中央部分（突起部分110A）施加的单位面积的加压力增大，中间粉末压坯110的液态润滑剂被挤压而流动。即如图8所示从上面中央点Pu向所有方向且向斜下方挤压流动，从下面中央点Pd向所有方向且向斜上方挤压流动。该均匀流动有助于实现稳定而迅速的压缩效果。突起部分110A渐渐溃散并变为接近圆盘形的平面形状。随着突起部分110A的溃散，单位面积的加压力渐渐降低。

另外，第一模具（下模具21）的内部空间（腔体22）的形态成形与中间粉末压坯110的形态相对应的形态，第二模具（下模具41）的内部空间（腔体42）的形态设置为与完成粉末压坯120的形态相对应的形态。是圆盘形粉末压坯（中间粉末压坯110、完成粉末压坯120）时，可将各粉末压坯110、120的各形状按该各外部尺寸（直径d1、d2）设置，将各腔体22、42的各形态按该各内部尺寸（直径d1、d2）设置。当然，与第一模具【下模具21（腔体22）】的内部尺寸d1相比，第二模具【下模具41（腔体42）】的内部尺寸d2可选择更大。原因是需要将直径d1的中间粉末压坯110插入并装在内部尺寸d2的第二模具（下模具41）内。即如果难于插入并装在第二模具（下模具41）内而需要花费很长时间的话，则会直接导致生产率下降。

以与完成粉末压坯120的形态相对应的第二模具（模具41D）的腔体42的内部尺寸d2为100%时，设置第一模具（模具21D）的腔体22的内部尺寸d1与第二模具（下模具41）的腔体42的内部尺寸d2相比小1%～5%＝｛［（d2－d1）／d2］×100％｝。如果超过5%，则粉末压坯上产生龟裂。如果不足1%，则会有过载、模具破损问题。在该实施方式中，由于设置为小2.5%，所以可切实防止龟裂发生。

在此种实施方式涉及的混合粉末的高密度成形装置1中，可通过下述步骤实施高密度成形。

（混合粉末的制备）

将基础金属粉末（磁心用玻璃材质绝缘涂层被覆铁粉末）和0.2wt%的润滑剂粉末（硬脂酸锌粉末）混合制备出松散状态的混合粉末100。以规定量补给到混合粉末供给机10中（图1的步骤PR0）。

（混合粉末的填充）

在规定的时间，混合粉末供给机10如图3B所示从规定位置（实线）移动到补给位置（虚线）。接着打开混合粉末供给机10的供给口，向第一加压成形机20的空的下模具21（腔体22）内填充定量的混合粉末100（图1的步骤PR1）。例如可在2秒钟内填充。填充后关闭供给口，混合粉末供给机10返回规定位置（实线）。如图7（A1）所示时，填充的混合粉末100的下方部变为与下冲头21PD的上面形状（上端面21PDS）对应的倒山形，上部通过切削形成水平形状。

（中间粉末压坯的成形1）

开始第一加压成形处理，第一加压成形机20的上模具25与图2的滑块5一同下降，以第一加压力P1加压下模具21（腔体22）内的混合粉末100。固态润滑剂发挥充分的润滑作用。已压缩的中间粉末压坯110的密度ρ随图4的特性A（虚线）而升高。第一加压力P1一达到与横轴指数（例如30）对应的压力（3.0Ton/cm²），则真密度比升高到85%即密度ρ升高到6.63g/cm³（相当于纵轴指数87）。例如8秒钟的加压成形一结束，则如图3A所示在第一模具（下模具21）内成形中间粉末压坯110（图1的步骤PR2）。其后上模具25靠滑块5上升。再有，在第二加压成形机40中可同步进行与之前的中间粉末压坯110相关的第二加压成形处理。

（中间粉末压坯的成形2）

如图7（A1）所示的第一加压成形时，形成具有图7（A2）所示的突起部分110A的形态的中间粉末压坯110。

（中间粉末压坯的取出）

第一取出装置（可动部件23）启动，中间粉末压坯110被推高到传递面HL。即从下模具21取出。于是如图3B所示工件传送装置50启动，靠其传送杆51将中间粉末压坯110向加热升温机30传送。在该阶段，可动部件23返回到下方的初始位置。传送后的中间粉末压坯110被定位在图3A所示的丝网状保持部件32上。

（加热升温）

在图3A中，加热升温机30启动。从喷气罩31喷出的热风将中间粉末压坯110升温到相当于润滑剂粉末的熔点的温度（120℃）（图1的步骤PR3）。即润滑剂熔解，靠其流动使中间粉末压坯110内的润滑剂分布变为均匀。加热升温时间例如是8～10秒。另外，热风可通过丝网状保持部件32、排气循环罩33而循环再次使用。中间粉末压坯110是具有图7（A2）所示的突起部分的110A时也同样进行加热升温。

（已升温的中间粉末压坯的装入）

已升温的中间粉末压坯110如图3B所示靠工件传送装置50（传送杆52）传动到第二加压成形机40，定位在下模具41的上方，装到在下模具41（腔体42）内的可动部件43上（图1的步骤PR4）。是图7（B1）时，上模具是上冲头45P，下模具是模具41D及下冲头41P。

（模具的预热）

在第二加压成形机40中，选择了启动时，第二预热装置47启动。在接收中间粉末压坯110（被装入）以前，将模具（模具41D）的温度加热到相当于润滑剂粉末的熔点的温度（120℃）。可防止之后接收的已升温的中间粉末压坯110内的润滑剂的再次固化。是图7（B1）时，可预先在模具41D上设置第二预热装置（加热器）47。

（完成粉末压坯的成形1）

上模具45如图3A所示与图2的滑块5一同下降，开始以第二加压力P2对下模具41（腔体42）内的中间粉末压坯110加压。液态的润滑剂充分起到润滑作用。尤其是出现出汗现象，随着加压成形的进行润滑剂向所有方向流出。不仅能高效减轻基础金属粒子间也能高效减轻粒子和模具间的摩擦阻力。已压缩的中间粉末压坯110的密度ρ随着图4的特性B而升高。即第二加压力P2一旦超过横轴指数（例如30…加压力3.0Ton/cm²），则密度ρ从6.63g/cm³急速升高到与纵轴指数102相当的密度ρ（7.75g／cm³）。一将第二加压力P2上升到横轴指数100（10Ton／cm²），则密度ρ（7.75g／cm³）整体变均匀。例如8秒钟的第二加压成形处理一结束，则完成粉末压坯120在第二模具（下模具41）内成形（图1的步骤PR5）。其后，上模具45靠滑块5来上升。另外，在第一加压成形机20中可同步进行与后续的中间粉末压坯110相关的第一加压成形处理。

（完成粉末压坯的成形2）

是图7（B1）时，如通过滑块下降从上冲头45PU向下冲头41PD侧施加第二加压力P2，则如图8所示的中间粉末压坯110的上面侧和下面侧的突起部分110A之间施加大的压缩力。由于向中央部分（突起部分110A）上施加的单位面积的加压力大，所以中间粉末压坯110的基础金属粒子及液态润滑剂从上面中央点Pu向所有方向且向斜下方挤压流动，从下面中央点Pd向所有方向且向斜上方挤压流动。因而，可保障均匀切实地流动。可有助于实现稳定且迅速的压缩效果。突起部分110A逐渐溃散并接近圆盘形状，最终可按如图7（B2）[图6（B）]所示的规定形状完成高品质完成粉末压坯120。

（产品取出）

第二取出装置（43）启动，完成粉末压坯120被推高到传送面HL。即从下模具41取出。于是如图3B所示，工件传送装置50启动，靠其传送杆53将完成粉末压坯120传送到排出槽59。在这一阶段，可动部件43返回到下方的初始位置。相当于纵轴指数102的密度ρ（7.75g／cm³）的完成粉末压坯120由于润滑剂粉末熔点低所以玻璃材质不会变质、熔解。因此，涡流损耗小，可高效地制造磁通密度高的高品质磁心用粉末压坯。

（制造周期）

由于采用以上各步骤的高密度成形方法，可对依次供给填充的金属粉末（混合粉末100）同步实施第一加压成形处理、加热升温处理及第二加压成形处理，所以可在最长的加热升温处理时间（例如10秒）上加上工件传送时间（例如2～4秒）后得到的12～14秒的周期时间内制造出高密度粉末压坯（完成粉末压坯120）。理解为即便是与以往例中30分钟以上的高温烧结处理时间相比，制造、生产时间仍显著节约。例如可稳定供给小型轻量复杂形状机械强度高的汽车用部件或磁特性及机械强度优越的电磁设备，还可对降低这些产品的生产成本做出很大贡献。

这样，由于高密度成形方法采用该实施方式可向第一模具（下模具21）中装填混合粉末100，所述混合粉末100是基础金属粉末中混合低熔点的润滑剂粉末的混合物，在第一模具内施加第一加压力P1成形在加压方向上突起的突起部分110A的中间粉末压坯110，将加热并积极升温到相当于润滑剂粉末的熔点的温度的中间粉末压坯110装入第二模具（下模具41）且施加第二加压力P2使突起部分110A在加压方向上溃散、压缩并加压成形，以高密度完成所期待的形态的完成粉末压坯120的高密度成形方法，所以可切实稳定地制造高密度粉末压坯并可大幅降低制造成本，可有效利用加压能力并促进液态润滑剂的均匀流动，以此可顺利地实际制造出高品质粉末压坯。

从通过有效利用加压能力而强化基础金属粒子及液态润滑剂的流动性，由此可完成规定的高密度、高品质的完成粉末压坯120的角度看，可以说可减轻在第二加压成形机的设计阶段的加压能力。即压制机械等可以小容量、小型化。

再有，由于可去除高温下长时间的烧结处理，所以不仅可大幅抑制粉末压坯110、120的氧化，且可实现能耗的高利用率及制造成本的大幅降低。在保护地球环境方面也受到欢迎。再有，由于当完成粉末压坯120是如图6所示的实心且形状简单时，设置为在中间粉末压坯110的平面中央部分成形如图6（A）所示的突起部分110A，所以可进一步提高从中央部分向外侧腔体内壁面的基础金属粒子及液态润滑剂的流动性。也可缩短制造时间。

由于润滑剂粉末的熔点属于90℃～190℃的温度范围内的低熔点，所以可有助于抑制第一加压步骤中的润滑剂的氧化且可保证充分的润滑作用。并且润滑剂的选择性更加广泛。

由于可在通过第二预热装置47在接收中间粉末压坯11前预热第二模具（下模具41），所以可进一步大幅提高第二加压成形中已熔解的润滑剂向所有方向的流动性。即不仅可以大幅减少基础金属粒子间而且可以减少粒子和第二模具（下模具41、模具41D）间的摩擦阻力并加以保持。

再有，由于将第二加压力P2的值设为与第一加压力P的值相等，所以容易进行加压成形步骤的实施及其操作，既可以间接有助于进一步降低粉末压坯的制造成本，并且在实现装置时也可以例如以一台压制机械为基础简化构造。

再有，即便将基础金属粉末变更为磁心用玻璃质绝缘涂层被覆铁粉末、磁心用铁基非晶粉末、磁心用Fe-Si合金粉末的任意一种，其他条件相同，也可高效地制造与基础金属粉末的种类对应的具有优越磁特性的磁心部件。

综上所述，依靠现有装置（例如压制机械）的能力（图4的横轴指数100）将密度升高到相当于纵轴指数100以上是不可能的；反之，采用本发明可以用同一装置升高到相当于纵轴指数102的密度。这一事实在该技术领域被赞誉为具有划时代的意义。

进而，由于高密度化装置1由混合粉末供给机10、第一加压成形机20、加热升温机30以及第二加压成形机40构成，所以可切实稳定地实施上述的高密度化方法。

当是例如图9（B）所示的复杂形状时，如预先进一步增大突起部分110B增加混合粉末100的填充量的话，则与其他部分比较，可增大各突起圆弧部分的密度（强度）。

（第二实施方式）

该实施方式如图10所示。与第一实施方式的情况相比，其特征在于混合粉末供给机10及第一加压成形机20照原样设置，加热升温机30和第二加压成形机40一体构成。

即高密度成形装置1由一体组装有第一实施方式时的加热升温机30的功能和第二加压成形机40的功能的加热加压成形机70形成。加热加压成形机70由多台（在该实施方式中是两台）加热加压成形分机70A、70B形成，各加热加压成形分机70A、70B设置为通过未图示的控制装置在每个制造周期内可选择依次动作。

各加热加压成形分机70A（70B）的基本构造设置为与第一实施方式中第二加压成形机40相同。再有，各加热加压成形分机70A（70B）中，安装有具备与第一实施方式的加热升温机30及第二预热装置47的各功能对应的复合功能的多功能型加热装置48。

即多功能型加热装置48设置为具有设定温度切换功能的电热方式。可事先（在接收中间粉末压坯110以前）将下模具41预热到相当于润滑剂熔点的温度（120℃）。接收中间粉末压坯110后，可通过加大切换将中间粉末压坯110整体加热升温到相当于润滑剂熔点的温度（120℃）的发热量。也可选择切换加热部位。在该加热升温结束后与第一实施方式的第二加压成形机40的情况相同进行第二加热成形处理。多功能型加热装置48工作，可在第二加热成形处理中将中间粉末压坯110的温度保持在相当于润滑剂熔点的温度（120℃）以上。

如图10所示，各加热加压成形分机20、70A、70B设置为独立压制机械结构，各滑块5、5A、5B靠各机器用电动机的旋转控制驱动其分别做升降运动。即各加热加压成形分机70A、70B的一个（另一个）进行加压成形动作时另一个（一个）为预热，不做加压成形动作。考虑到加热加压成形机70与制造周期时间的关系即便设置为由三台以上的加热加压成形分机形成的情况也是一样。

像此种实施方式的装置，在以第一加热成形机20对第3个中间粉末压坯110进行加压成形期间，一个加热加压成形分机70A（或70B）加热升温第2个中间粉末压坯110而另一个加热加压成形分机70B（或70A）正在将第一个中间粉末压坯110成形完成粉末压坯120。

这样，采用该实施方式，由于只需将加热加压成形机70构建为由同一结构的多台加压成形分机70A、70B构成，所以与第一实施方式时相比可使装置简化。即可促进生产线的简单化，又变得更容易操作。

当然，与第一实施方式的情况相同，施加第一加压力P1成形中间粉末压坯110，所述中间粉末压坯110具有在加压方向上突起的突起部分110A，向已升温的中间粉末压坯110施加第二加压力P2使突起部分110A在加压方向上溃散、压缩并加压成型，即可以高密度完成所期待的形态的完成粉末压坯120。

另外，也可用一台压制机械设置成第一加压成形机20和加热加压成形分机70A（或70B）或第一加压成形机20及各加热加压成形分机70A、70B。

附图标记说明

1          高密度成形装置

10         混合粉末供给机

20         第一加压成形机

30         加热升温机

40         第二加压成形机

47         第二预热装置

48         多功能型加热装置

50         工件传送装置

70         加热加压成形机

70A，70B   加热加压成形分机

100        混合粉末

110        中间粉末压坯（混合粉末中间压缩体）

110A       突起部分

110B       突起部分

120        完成粉末压坯（混合粉末完成压缩体）。

Claims (9)

1.一种混合粉末的高密度成形方法，其特征在于：

将混合粉末填充到第一模具中，所述混合粉末是基础金属粉末和低熔点润滑剂粉末的混合物；

在第一模具内向混合粉末施加第一加压力成形与混合粉末完成压缩体的形状相比具有在加压方向上突起的一个或多个突起部分的混合粉末中间压缩体；

加热从第一模具取出的混合粉末中间压缩体，将混合粉末中间压缩体的温度积极升高到相当于该润滑剂粉末的熔点的温度；

将已升温的混合粉末中间压缩体装入第二模具中；

在第二模具内向所述混合粉末中间压缩体施加第二加压力使所述突起部分在加压方向上溃散、压缩并加压成形，以高密度完成所期待的形状的混合粉末完成压缩体。

2.根据权利要求1所述的混合粉末的高密度成形方法，其特征在于：

所述混合粉末完成压缩体是实心且形状简单时，所述突起部分成形在该混合粉末压缩体的平面中央部分。

3.根据权利要求1或2所述的混合粉末的高密度成形方法，其特征在于：

所述润滑剂粉末的熔点设为低熔点，熔点温度在90℃～190℃的范围内。

4.根据权利要求1或2所述的混合粉末的高密度成形方法，其特征在于：

所述第二模具在接收所述混合粉末中间压缩体以前先被预热到相当于该润滑剂粉末的熔点的温度。

5.根据权利要求1或2所述的混合粉末的高密度成形方法，其特征在于：

所述第二加压力选择与所述第一加压力等值。

6.一种混合粉末的高密度成形装置，包括：

混合粉末供给机，其向外部供给填充混合粉末，所述混合粉末是基础金属粉末和低熔点的润滑剂粉末的混合物；

第一加压成形机，其向用该混合粉末供给机填充到第一模具中的混合粉末施加第一加压力成形与混合粉末完成压缩体的形状相比具有在加压方向上突起的一个或多个突起部分的混合粉末中间压缩体；

加热升温机，用于使从第一模具取出的混合粉末中间压缩体的温度升高到相当于该润滑剂粉末的熔点的温度；以及

第二加压成形机，其向已装入第二模具中的已升温的混合粉末中间压缩体施加第二加压力使所述突起部分在加压方向上溃散、压缩并加压成形，以高密度完成所期待的形状的混合粉末完成压缩体。

7.根据权利要求5所述的混合粉末的高密度成形装置，其特征在于：

由一体组装有具有所述加热升温机的功能和所述第二加压成形机功能的加热加压成形机构成，并且加热加压成形机由多台加热加压成形分机构成，且各加热加压成形分机设置为在每个周期可选择依次动作。

8.根据权利要求6所述的混合粉末的高密度成形装置，其特征在于：

还具有预热所述第二模具的预热装置。

9.根据权利要求6所述的混合粉末的高密度成形装置，其特征在于：

还具有工件传送装置，其将所述第一加压成形机所成形的所述混合粉末中间压缩体传送到所述加热升温机，将用所述加热升温机加热后的所述混合粉末中间压缩体传送到所述第二加压成形机，且将所述第二加压成形机所成形的所述混合粉末完成压缩体传送到排出部。

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