DE112012004311T5 - Verfahren zur Formung eines Pulverformteils - Google Patents
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Abstract
Description
- Technisches Gebiet
- Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Formung eines Pulverformteils durch Pressen eines Rohstoffpulvers. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Formung eines Pulverformteils, das als Material für einen Magnetkern eines Reaktors, eines Motors und dergleichen dient.
- Stand der Technik
- Eine magnetische Komponente, die einen Magnetkern aus einem weichmagnetischen Material, wie Eisen, einer Eisenlegierung oder Oxid, wie Ferrit; und eine Spule, die auf dem Magnetkern angeordnet ist, umfasst, ist in verschiedenen Gebieten einsetzbar. Spezielle Beispiele umfassen eine Fahrzeugkomponente, die an einem Fahrzeug, wie etwa einem Hybridfahrzeug oder einem elektrischen Fahrzeug, einem Motor, einem Transformator, einem Reaktor, einer Drosselspule oder dergleichen, die als Stromversorgungs-Schaltungskomponente verschiedener elektrischer Geräte verwendet werden, befestigt ist. Der Magnetkern umfasst ein Laminatprodukt, das aus einer Vielzahl von dünnen elektromagnetischen Stahlplatten, die übereinander gestapelt sind, und einem Pulvermagnetkern gebildet ist. Der Pulvermagnetkern wird durch Füllen von Pulver des zuvor erwähnten weichmagnetischen Materials (im Nachfolgenden als das weichmagnetische Pulver bezeichnet) in eine Umformeinheit und durch Durchführen einer Wärmebehandlung an dem erhaltenen Pulverformteil zur Entfernung einer Verspannung erhalten.
- In dem Fall, bei dem die magnetische Komponente in dem magnetischen Wechselfeld verwendet wird, tritt ein Energieverlust, der als Eisenverlust (in etwa die Summe des Hystereseverlusts und des Wirbelstromverlusts) bezeichnet wird, im Magnetkern auf. Der Wirbelstromverlust ist proportional zum Quadrat der Betriebsfrequenz. Dementsprechend wird bei Verwendung der magnetischen Komponente bei hohen Frequenzen von einigen kHz oder mehr der Eisenverlust erheblich. Ist die Betriebsfrequenz hoch, kann die Verwendung von beschichteten Teilchen den Wirbelstromverlust, und folglich den Eisenverlust, effektiv verringern, wobei eine Isolierschicht an dem Außenumfang von jedem der aus Eisen oder einer Eisenlegierung gebildeten weichmagnetischen Metallteilchen vorgesehen ist (siehe beispielsweise Patentliteratur 1).
- Bei der Herstellung des Pulverformteils, wie beispielsweise in der Patentliteratur 1 offenbart, wird ein Schmiermittel auf die Umformeinheit durch Sprühen oder mit einem Pinsel aufgetragen. Somit wird die Reibung zwischen der Umformeinheit und dem Pulverformprodukt verringert, wodurch sich die Pulverformbarkeit verbessert. Wird das Pulverformteil unter Verwendung des Weichmagnetpulvers aus beschichteten Teilchen geformt, kann die Verwendung eines Schmiermittels auf diese Weise verhindern, dass die Isolierschicht aufgrund des Gleitkontakts zwischen den beschichteten Teilchen und der Umformeinheit oder zwischen den Teilchen nicht beschädigt wird. Somit kann ein Pulverformteil mit hervorragenden Isoliereigenschaften erhalten werden. Die Verwendung des Pulverformteils mit derart hervorragenden Isoliereigenschaften kann den Wirbelstromverlust, und schließlich den Eisenverlust, des Magnetpulverkerns verringern.
- Zitationsliste Patentliteratur
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- Patentliteratur 1: Ungeprüfte
japanische Patentveröffentlichungsnr. 2006-202956 - Patentliteratur 2: Ungeprüfte
japanische Patentveröffentlichungsnr. 09-27290 - Zusammenfassung der Erfindung
- Technisches Problem
- Bei dem herkömmlichen Formverfahren ist es jedoch schwierig, ein Produkt mit einheitlicher Qualität auf äußerst produktive Weise zu formen, das nicht auf den oben beschriebenen Pulvermagnetkern beschränkt ist, sondern ein aus Rohmaterialpulver gepresstes Pulverformteil aufweisen kann.
- Durch Aufsprühen oder Verwenden einer Bürste, wie zuvor beschrieben, ist es schwierig, ein Schmiermittel auf die Fläche der Umformeinheit, mit dem das Pulverformteil in Gleitkontakt gebracht werden kann, gleichmäßig aufzutragen. Je größer die Anwendungsfläche, desto schwieriger wird es, ein gleichmäßiges Auftragen zu erzielen. Ferner neigt bei aufeinanderfolgender Herstellung einer Vielzahl von Pulverformteilen der Auftragungszustand des Schmiermittels zur Herstellung des Pulverformteils dazu, sich zu verändern.
- Demgemäß ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein Verfahren zu Formung eines Pulverformteils bereitzustellen, mit dem ein Pulverformteil mit einheitlicher Qualität auf äußerst produktive Weise geformt werden kann.
- Lösung des Problems
- Als Mittel für die gleichmäßige Aufbringung eines Schmiermittels mit geringer Dicke auf der Fläche einer Umformeinheit, die in Gleitkontakt mit einem Formteil gebracht werden kann (im Nachfolgenden als die Gleitkontaktfläche bezeichnet), haben die Erfinder der vorliegenden Erfindung anstelle separater Auftragungsmittel, wie Aufsprühen, die Bildung einer Zuführöffnung in der Umformeinheit für ein in einer Umformeinheit zu verwendendes Schmiermittel in Betracht gezogen, so dass die Umformeinheit selbst als Mittel zum Auftragen des Schmiermittels verwendbar ist. Folglich haben die Erfinder der vorliegenden Erfindung herausgefunden, dass bei Verwendung einer Umformeinheit mit einem Stempelpaar und einer Matrize, ein Schmiermittel durch das relative Verschieben von wenigstens einem Stempel und der Matrize gleichmäßig auf die Innenumfangsfläche der Matrize, die einen Hohlraum bildet, aufgetragen werden kann.
- Ferner haben die Erfinder der vorliegenden Erfindung das Auftragen eines Schmiermittels unter Verwendung der relativen Verschiebung des Stempels und der Matrize untersucht, wobei die Pulverformteile nacheinander mit hervorragender Produktivität geformt wurden, indem die Vorgänge des Zuführens von Pulver und des Formens wiederholt wurden. Es wurde herausgefunden, dass bei aufeinanderfolgendem Formen unter Verwendung von Rohmaterialpulver, die Zuführöffnung des in der Umformeinheit zu verwendenden Schmiermittels durch das Ansammeln von feinem Rohmaterialpulver, das in die Lücke zwischen der Matrize und dem Stempel eingedrungen ist, verstopft. In einem solchen Fall kann eine stabile Zuführung und Auftragung des Schmiermittels verhindert werden.
- Auf der Grundlage der vorstehenden Erkenntnisse sind die Erfinder der vorliegenden Erfindung zu dem Verfahren zur Formung eines Pulverformteils der vorliegenden Erfindung gelangt. Im Nachfolgenden wird das Verfahren zur Formung eines Pulverformteils der vorliegenden Erfindung beschrieben.
- Das Verfahren zur Formung eines Pulverformteils der vorliegenden Erfindung ist ein Pulverformteil-Formungsverfahren, bei dem Rohmaterialpulver in einen Hohlraum gefüllt wird, der durch einen ersten Stempel und eine Matrize, die relativ zueinander verschiebbar sind, gebildet ist, wobei ein Pulverformteil durch Pressen des Rohmaterialpulvers in den Hohlraum durch den ersten Stempel und einen zweiten Stempel geformt wird. Das Formungsverfahren der vorliegenden Erfindung umfasst den nachfolgenden Herstellungsschritt, Aufbringungsschritt und Formungsschritt.
[Herstellungsschritt]: Schritt zur Herstellung von Rohmaterialpulver.
[Aufbringungsschritt]: Schritt des Einfügens eines in einer Umformeinheit verwendeten Schmiermittels zwischen einer Außenumfangsfläche des ersten Stempels und einer Innenumfangsfläche der Matrize, wobei der erste Stempel und die Matrize in diesem Zustand zum Aufbringen des in einer Umformeinheit verwendeten Schmiermittels auf die Innenumfangsfläche der Matrize relativ verschoben werden.
[Formungsschritt]: Schritt des Füllens des Rohmaterialpulvers in den Hohlraum, der von dem ersten Stempel und der Matrize, auf der das in einer Umformeinheit verwendete Schmiermittel aufgebracht wurde, umgeben ist, wobei ein durch das Rohmaterialpulver geformtes Pulverformteil durch den ersten Stempel und den zweiten Stempel gepresst wird. - In diesem Fall wird in dem Aufbringungsschritt, während der Abgabe des in einer Umformeinheit verwendeten Schmiermittels aus einer auf der Matrize oder dem ersten Stempel vorgesehenen Zuführöffnung und des Auffangens des abgegebenen, in einer Umformeinheit verwendeten Schmiermittels von einer auf der Matrize oder dem Stempel vorgesehenen Abflussöffnung, das in einer Umformeinheit verwendete Schmiermittel auf die Innenumfangsfläche der Matrize aufgebracht. Es sollte beachtet werden, dass das in einer Umformeinheit verwendete Schmiermittel kontinuierlich oder diskontinuierlich abgegeben werden kann.
- Obwohl das Formungsverfahren der vorliegenden Erfindung zur Formung eines beliebigen Pulverformteils verwendet werden kann, ist es besonders für die Herstellung eines Pulvermagnetkerns (ein Pulverformprodukt), das als ein Material eines Magnetkerns eines Reaktors, eines Motors und dergleichen verwendbar ist, geeignet. Wird beispielsweise Rohmaterialpulver, das beschichtetes Weichmagnetpulver umfasst, das eine Anhäufung von jeweils mit einer Isolierschicht versehenen weichmagnetischer Metallteilchen ist, als Rohmaterialpulver verwendet, das in dem Herstellungsschritt in dem Formungsverfahren der vorliegenden Erfindung hergestellt wird, kann ein Pulvermagnetkern (ein Pulverformteil) mit hervorragender elektrischer Eigenschaft geformt werden.
- In dem Formungsschritt der vorliegenden Erfindung werden die Bestandteile der Umformeinheit, das heißt der erste Stempel und die Matrize, als Anwendungsmittel verwendet und das Auftragen wird unter Verwendung der relativen Verschiebung des ersten Stempels und der Matrize durchgeführt. Somit ist es nicht notwendig, separate Anwendungsmittel, wie eine Sprühvorrichtung, herzustellen und diese in der Nähe der Umformeinheit anzuordnen. Ferner überschneiden sich im Wesentlichen bei dieser Struktur das Formungsverfahren und das Aufbringungsverfahren. Dementsprechend ist die Arbeitsleistung während des Formens hervorragend, und es wird eine ausgezeichnete Herstellbarkeit des Pulverformteils gewährleistet.
- Ferner wird in dem Formungsverfahren der vorliegenden Erfindung während dem Zuführen des in einer Umformeinheit verwendeten Schmiermittel zwischen der Außenumfangsfläche des ersten Stempels und der Innenumfangsfläche der Matrize aus der Zuführöffnung der Überschuss des in einer Umformeinheit verwendeten Schmiermittels von der Abflussöffnung aufgefangen (im Nachfolgenden kann dieses System auch als Umlaufversorgung bezeichnet werden). Demgemäß kann ein übermäßiges Zuführen und Aufbringen des in einer Umformeinheit verwendeten Schmiermittels verhindert werden. Ferner bewirkt der Umlaufversorgungsvorgang das Auffangen von feinem Rohmaterialpulver, das durch den Zwischenraum zwischen der Matrize und dem Stempel gesickert ist, sowie das Ablassen des Überschusses des in der Umformeinheit verwendeten Schmiermittels. Somit kann verhindert werden, dass sich Pulver in der Umformeinheit ansammelt und die Zuführöffnung verstopft. Dank dieser Aspekte können, selbst bei Erhöhung der Anzahl der nacheinander gepressten Pulverformteile, Pulverformteile von einheitlicher Qualität auf äußerst produktive Weise geformt werden. Wird insbesondere ein Pulvermagnetkern unter Verwendung eines Rohmaterialpulvers, das beschichtetes Weichmagnetpulver umfasst, hergestellt, wird die Isolierschicht des Weichmagnetpulvers nicht so leicht durch den Überschuss des in einer Umformeinheit verwendeten Schmiermittels beschädigt. Somit kann ein Pulverformteil mit geringem Eisenverlust auf äußerst produktive Weise gebildet werden.
- Hierin kann die Anordnung der Zuführöffnung und der Abflussöffnung in der Umformeinheit zur Realisierung der Umlaufversorgung einer der folgenden Anordnungen (1) bis (3) umfassen. Das heißt, (1) sowohl die Zuführöffnung als auch die Abflussöffnung sind an der Außenumfangsfläche des ersten Stempels vorgesehen, (2) sowohl die Zuführöffnung als auch die Abflussöffnung sind an der Innenumfangsfläche der Matrize vorgesehen, und (3) die Zuführöffnung oder die Abflussöffnung ist an der Innenumfangsfläche der Matrize vorgesehen und die andere ist an der Außenumfangsfläche des ersten Stempels vorgesehen. Bei diesen Strukturen umfassen die Strukturen (2) und (3) (bei denen die Zuführöffnung und/oder die Abflussöffnung an der Innenumfangsfläche der Matrize vorgesehen sind), vorzugsweise eine Speichernut zur vorübergehenden Speicherung des in einer Umformeinheit verwendeten Schmiermittels an der Außenumfangsfläche des ersten Stempels. Die Breite, die Länge und die Tiefe der Speichernut sind auf keine bestimmte Weise eingeschränkt.
- Ferner kann zur Erzielung einer reibungslosen Umlaufversorgung eine Verteilungsnut vorgesehen sein, die mit der Zuführöffnung zum Verteilen des in einer Umformeinheit verwendeten Schmiermittels, das aus der Zuführöffnung abgegeben wird, verbunden ist. Alternativ dazu kann eine Auffangnut vorgesehen sein, die mit der Abflussöffnung zum Sammeln des Überschusses des in einer Umformeinheit verwendeten Schmiermittels und Weiterleiten zu der Abflussöffnung verbunden ist. In dem Fall, bei dem sowohl die Zuführöffnung als auch die Abflussöffnung an der Matrize oder dem ersten Stempel vorgesehen ist, werden vorzugsweise die Verteilungsnut und die Auffangnut miteinander verbunden. Das heißt, es wird vorzugsweise eine Umlaufnut gebildet, die sich von der Zuführöffnung zu der Abflussöffnung erstreckt. Die Breite, die Länge und die Tiefe der Verteilungsnut, der Auffangnut und der Umlaufnut sind auf keine bestimmte Weise eingeschränkt.
- In eine Ausführungsform des Formungsverfahrens der vorliegenden Erfindung kann in dem Aufbringungsschritt das in einer Umformeinheit verwendete Schmiermittel über die gesamte Innenumfangsfläche der Matrize aufgebracht werden.
- Bei dem zuvor beschriebenen Aufbau kann das Pulverformteil auf einfache Weise aus der Umformeinheit gelöst werden. Ferner kann bei dem zuvor beschriebenen Aufbau bei der Herstellung eines Pulvermagnetkerns (eines Pulverformteils) unter Verwendung von Rohmaterialpulver, das beschichtetes Weichmagnetpulver umfasst, auf der Außenumfangsfläche des Pulverformteils, effizient verhindert werden, dass die Isolierschicht an der der Gleitkontaktfläche der Matrize gegenüberliegenden Fläche beschädigt wird. Folglich kann ein Pulverformteil mit geringem Eisenverlust hergestellt werden.
- Wird beispielsweise das in einer Umformeinheit verwendete Schmiermittel auf die gesamte Innenumfangsfläche der Matrize aufgebracht, wie in den
1 und2 einer später beschriebenen ersten Ausführungsform gezeigt, können eine Zuführöffnung12i und eine Abflussöffnung12o für das in einer Umformeinheit verwendete Schmiermittel derart angeordnet sein, dass sie sowohl in der horizontalen Richtung als auch in der vertikalen Richtung des ersten Stempels (Unterstempel12 ) verschiebbar sind, und die Zuführöffnung12i und die Abflussöffnung12o können ferner durch eine Umlaufnut12g miteinander verbunden sein. In diesem Fall sollte die ringförmige Nut12g eine Länge aufweisen, die größer ist als eine Windung um den Außenumfang des Unterstempels12 . - In einem Aspekt des Formungsverfahrens der vorliegenden Erfindung kann das in einer Umformeinheit verwendete Schmiermittel auf einen Teil der Innenumfangsfläche der Matrize aufgebracht werden.
- Wird das in einer Umformeinheit verwendete Schmiermittel auf einem Teil der Innenumfangsfläche der Matrize aufgebracht, dann erfolgt das Aufbringen des in einer Umformeinheit verwendeten Schmiermittels derart, dass die Innenumfangsfläche der Matrize in der Umfangsrichtung geteilt wird. Das heißt, das in einer Umformeinheit verwendete Schmiermittel wird im Wesentlichen parallel zu der Pressrichtung aufgetragen. Insbesondere kann in dem Fall, bei dem ein Pulvermagnetkern (ein Pulverformteil) unter Verwendung von Rohmaterialpulver, das beschichtetes Weichmagnetpulver umfasst, hergestellt wird, beim Aufbringen des in einer Umformeinheit verwendeten Schmiermittels zur Teilung der Innenumfangsfläche der Matrize in der Umfangsrichtung ein Bereich mit einer unversehrten Isolierschicht, die sich im Wesentlichen parallel zu der Druckrichtung der Außenumfangsfläche des Pulverformprodukts erstreckt, gebildet werden. Wird ein derartiges Pulverformteil als magnetischer Kern angeregt, kann bei identischer Druckrichtung und magnetischer Flussrichtung, an der Außenumfangsfläche des Pulverformteils ein Wirbelstrom, der in die Umfangsrichtung um die magnetische Flussrichtung strömt, geteilt werden. Folglich kann ein Eisenverlust des Pulverformteils verringert werden.
- Wird das in einer Umformeinheit verwendete Schmiermittel auf die Innenumfangsfläche der Matrize zur Teilung der Innenumfangsfläche der Matrize in der Umfangsrichtung aufgetragen, wie beispielsweise in den
3(A) bis (C) einer zweiten Ausführungsform gezeigt, kann eine Zuführöffnung12i und eine Abflussöffnung12o derart angeordnet sein, dass sie in die Umfangsrichtung oder die Achsenrichtung der Unterstempel12A bis12C gegeneinander verschoben sind, und durch eine Umlaufnut12g miteinander verbunden sind. - In einer Ausführungsform des Formungsverfahrens der vorliegenden Erfindung wird in dem Herstellungsschritt das Rohmaterialpulver durch Vermischen des Schmiermittels für Rohmaterial, das aus Festschmierstoff gebildet ist, hergestellt.
- Da das in einer Umformeinheit verwendete Schmiermittel auf die Umformeinheit aufgetragen und das Schmiermittel für Rohmaterial mit dem Rohmaterialpulver vermischt wird, so dass das Rohmaterialpulver selbst mit Gleitfähigkeit versehen wird, verringert sich eine Reibung zwischen den das Rohmaterialpulver bildenden Teilchen und der Umformeinheit und eine Reibung zwischen den Teilchen während der Formung des Pulverformteils. Insbesondere kann in dem Fall, bei dem ein Pulvermagnetkern (ein Pulverformteil) unter Verwendung von Rohmaterialpulver, das beschichtetes Weichmagnetpulver umfasst, hergestellt wird, durch Verringerung der Reibung zwischen den Teilchen effektiv verhindert werden, dass die Isolierschicht nicht nur an der Gleitkontaktfläche des Pulverformteils, sondern auch im Inneren des Pulverformteils beschädigt wird. Somit kann ein Pulvermagnetkern mit geringem Eisenverlust erhalten werden.
- In einer Ausführungsform des Formungsverfahrens der vorliegenden Erfindung kann das in einer Umformeinheit verwendete Schmiermittel, das auf die Innenumfangsfläche der Matrize aufgetragen wird, ein Dispergiermittel umfassen, bei dem Teilchen aus einem Festschmierstoff in einem nicht brennbaren flüssigen Medium dispergiert werden.
- Da das Dispergiermittel als das in einer Umformeinheit verwendete Schmiermittel verwendet wird, kann verglichen mit dem Fall, bei dem nur der Festschmierstoff oder nur der Flüssigschmierstoff verwendet wird, das Schmiermittel auf einfache Weise gleichmäßig auf die Innenumfangsfläche der Matrize aufgetragen werden, und die Beschaffenheit der gleichmäßigen Aufbringung kann auf einfache Weise beibehalten werden. Wird beispielsweise nur das Festschmierstoffpulver als das in einer Umformeinheit verwendete Schmiermittel verwendet, kann die Zuführöffnung oder die Abflussöffnung des Schmiermittels verstopfen. Da es zudem eine schlechtere Fließfähigkeit verglichen mit dem Dispergiermittel aufweist, ist es nicht leicht an der Innenumfangsfläche der Matrize zu befestigen. Sollte es aufgetragen werden, kann es aufgrund der Schwerkraft abfallen. Wird andererseits ein Flüssigschmierstoff beispielsweise durch Verwenden eines Flüssigschmierstoffs mit hoher Viskosität, wie Fett, verwendet, kann ähnlich wie im zuvor beschriebenen Fall, bei dem nur ein Festschmierstoff verwendet wird, die Zuführöffnung oder die Abflussöffnung verstopfen, und sich zu viel oder zu wenig Schmiermittel (ungleichmäßige Aufbringung) aufgrund der schlechten Fließfähigkeit ansammeln. In dem Formungsverfahren der vorliegenden Erfindung, das das Dispergiermittel verwendet, dient das flüssige Medium als Hilfsmittel zur Verbesserung der Fließfähigkeit der Festschmierstoffteilchen. Somit kann, wie zuvor beschrieben, eine einfache Auftragung und eine gleichmäßige Verteilung des in einer Umformeinheit verwendeten Schmiermittels an der Innenumfangsfläche der Matrize begünstigt werden. Insbesondere kann in dem Formungsverfahren der vorliegenden Erfindung die Sicherheit des Anwenders durch Verwendung eines nicht brennbaren flüssigen Mediums verbessert werden.
- In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann der Festschmierstoff in dem in einer Umformeinheit verwendeten Schmiermittel Ethylen-bis-Stearamid umfassen.
- Ethylen-bis-Stearamid weist eine hervorragende Schmierfähigkeit auf. Wird insbesondere Rohmaterialpulver mit beschichtetem Weichmagnetpulver verwendet, kann aufgrund der hervorragenden Schmierfähigkeit verhindert werden, dass die Isolierschicht von jedem pulverbildenden Teilchen beschädigt wird. Da ferner Ethylen-bis-Stearamid kein Metallelement aufweist, wird in dem Fall, bei dem das in der vorhergehenden Ausführungsform erhaltene Pulverformteil einer Wärmebehandlung unterzogen wird, kein ein Metallelement aufweisendes Oxid während der Wärmebehandlung gebildet. Daher ist eine Kontamination des Wärmebehandlungsofens, die aufgrund der Erzeugung eines solchen Oxids entsteht, nicht wahrscheinlich.
- Vorteilhafte Wirkungen der Erfindung
- Gemäß dem Verfahren zur Formung eines Pulverformteils der vorliegenden Erfindung kann ein Pulverformteil von einheitlicher Qualität auf äußerst produktive Weise nacheinander geformt werden.
- Kurze Beschreibung der Zeichnungen
-
1(A) bis1(F) zeigen jeweils eine schrittweise erläuternde Darstellung zur Beschreibung einer Verfahrensweise in einem Verfahren zur Formung eines Pulverformteils der vorliegenden Erfindung. -
2(A) ist eine teilweise vergrößerte Querschnittsansicht, die einen Unterstempel und eine Matrize einer Umformeinheit zur Verwendung in dem Verfahren zur Formung eines Pulverformteils der vorliegenden Erfindung gemäß der ersten Ausführungsform zeigt, und2(B) ist eine Querschnittsansicht entlang der Linie B-B in2(A) . -
3(A) bis3(C) zeigen jeweils eine teilweise vergrößerte Darstellung eines Unterstempels einer Umformeinheit zur Verwendung in einem Verfahren zur Formung eines Pulverformteils der vorliegenden Erfindung gemäß einer zweiten Ausführungsform. - Beschreibung der Ausführungsformen
- <Erste Ausführungsform>
- Im Nachfolgenden wird unter Bezugnahme auf die Zeichnungen eine detaillierte Beschreibung eines Beispiels zur Formung eines Pulvermagnetkerns gemäß einem Verfahren zur Formung eines Pulverformteils der vorliegenden Erfindung beschrieben. In der Beschreibung erfolgt zunächst eine Beschreibung einer Umformeinheit zur Verwendung in dem Verfahren zur Formung eines Pulverformteils der vorliegenden Erfindung. Danach erfolgt eine Beschreibung eines in einer Umformeinheit verwendeten Schmiermittels und eines Rohmaterialpulvers. Schließlich erfolgt eine Beschreibung des Formverfahrens. Es sollte beachtet werden, dass das Verfahren zur Formung eines Pulverformteils der vorliegenden Erfindung nicht auf das Ausformen eines Pulvermagnetkerns beschränkt ist, sondern auch zur Formung eines nicht-magnetischen Pulverformteils verwendet werden kann.
- [Umformeinheit]
- Als eine zu verwendende Umformeinheit, wie beispielsweise in
1 und2 gezeigt, umfasst eine Umformeinheit1 : eine röhrenförmige Matrize10 mit einem viereckigen Durchgangsloch10h ; und ein Paar eines prismenförmigen Oberstempels11 und Unterstempels12 , die lösbar in die Durchgangsöffnung10h eingefügt sind (siehe die horizontale Querschnittsansicht der2(B) ). Es sollte beachtet werden, dass der Querschnitt der oberen und unteren Stempel11 und12 nicht auf eine Prismenform beschränkt ist und eine beliebige Säulenform dafür ausreicht. Das heißt, die Form der Durchgangsöffnung10h und die horizontale Querschnittsform der Stempel11 und12 sind nicht auf eine viereckige Form beschränkt. Beispielsweise kann die form eine Ellipse einschließlich eines Kreises, ein beliebiges Polygon mit Ausnahme eines Vierecks oder eine ungewöhnliche Form, wie beispielsweise einen Abschnitt, der aus einer Kombination von geraden Linien und Bögen gebildet ist, umfassen. - In der in
1 gezeigten Umformeinheit1 ist der Unterstempel12 an einem nichtgezeigten Vorrichtungskörper befestigt und die Matrize10 und der Oberstempel11 können einzeln in die Richtung nach oben und unten durch einen nicht-dargestellten Verschiebemechanismus verschoben werden. Es versteht sich von selbst, dass die Matrize10 befestigt sein kann, während die Stempel11 und12 verschiebbar sind. Es ist ebenfalls möglich, dass sowohl die Matrize10 als auch die Stempel11 und12 verschiebbar sind. Das Material, aus dem die Umformeinheit1 besteht, kann jedes geeignete Hochfestigkeitsmaterial (beispielsweise Schnellarbeitsstahl), das herkömmlich zur Formung eines Pulverformteils aus einem beliebigen Material verwendet wird, umfassen. - (Umlaufzuführungsmechanismus)
- Die Umformeinheit
1 der vorliegenden Ausführungsform umfasst einen Umlaufzuführungsmechanismus20 für ein in einer Umformeinheit verwendetes Schmiermittel. Während der Umlaufzuführungsmechanismus20 ein in einer Umformeinheit verwendetes Schmiermittel in einen Zwischenraum zwischen einer Außenumfangsfläche12s des Unterstempels12 und einer Innenumfangsfläche10s der Matrize10 abgibt und den Überschuss des abgegebenen, in einer Umformeinheit verwendeten Schmiermittels auffängt, trägt der Umlaufzuführungsmechanismus20 das in einer Umformeinheit verwendete Schmiermittel über den gesamten Umfang der Innenumfangsfläche10s der Matrize10 auf. Der Umlaufzuführungsmechanismus20 gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist, wie in der2 gezeigt, am Unterstempel12 vorgesehen und umfasst eine Zuführöffnung12i , eine Zufuhrdurchflussleitung120i , eine Abflussöffnung12o , eine Abflussdurchflussleitung120o und eine Umlaufnut12g . - Die Zuführöffnung
12i ist von den vier Flächen, die die Außenumfangsfläche12s des prismenförmigen Unterstempels12 bilden, an der Fläche auf der Tiefenseite in2(A) (die Fläche auf der Oberseite in2(B) ) offen ausgebildet. Die Zuführöffnung12i umfasst eine Öffnung, die mit dem in einer Umformeinheit verwendeten Schmiermittel aus der Zufuhrdurchflussleitung120i , die mit der Zuführöffnung12i in Verbindung ist, versorgt wird und die das Schmiermittel an die Außenumfangsfläche12s des Unterstempels12 abgibt. - Die Zufuhrdurchflussleitung
120i , die mit der Zuführöffnung12i in Verbindung ist, umfasst einen Röhrendurchgang, der sich von der hinteren Endseite zu der vorderen Endseite des Unterstempels12 entlang der Achsenrichtung des Unterstempels12 (in die Richtung nach oben und unten in2(A) ; die Tiefenrichtung in2(B) ) erstreckt und der sich entlang des Pfades krümmt, um sich in Richtung der Außenumfangsfläche12s des Unterstempels12 (die Fläche auf der Tiefenseite in2(A) ; die Fläche auf der Oberseite in2(B) ) zu erstrecken. Da somit ein Großteil der Zufuhrdurchflussleitung120i auf der Mittelseite des Unterstempels12 vorgesehen ist, kann eine Verringerung der Kraft des Unterstempels12 , der der Zufuhrdurchflussleitung120i zugeordnet ist, unterdrückt werden. Es sollte beachtet werden, dass auf der unteren Endseite der Zufuhrdurchflussleitung120i ein Tank, der das in einer Umformeinheit verwendete Schmiermittel speichert, und eine Pumpe, die das in einer Umformeinheit verwendete Schmiermittel im Tank in die Zufuhrdurchflussleitung120i leitet, vorgesehen sind (beide Elemente sind nicht gezeigt). - Andererseits ist die Abflussöffnung
12o , die den Überschuss des in einer Umformeinheit verwendeten Schmiermittels auffängt (sammelt), an der Fläche auf der diesseitigen Fläche in2(A) (die Fläche auf der unteren Seite in2(B) ) von den vier Flächen des Unterstempels12 offen ausgebildet. Ferner ist die Abflussöffnung12o , in der Achsenrichtung des Unterstempels12 , näher an der vorderen Endseite (die obere Flächenseite12u ) des Unterstempels12 angeordnet als die Zuführöffnung121 Das heißt, die Abflussöffnung12o und die Zuführöffnung12i sind derart angeordnet, dass sie sowohl in die Umfangsrichtung als auch die Achsenrichtung des Unterstempels12 gegeneinander verschiebbar sind. - Die Abflussöffnung
12o kommuniziert mit der Abflussdurchflussleitung120o . Die Abflussdurchflussleitung120o umfasst, ähnlich wie die Zufuhrdurchflussleitung120i , auch einen Röhrendurchgang, der sich von der hinteren Endseite zu der vorderen Endseite des Unterstempels12 entlang der Achsenrichtung des Unterstempels12 (in die Richtung nach oben und unten in2(A) ; die Tiefenrichtung in2(B) ) erstreckt, und die sich entlang des Pfades krümmt, um sich in Richtung der Außenumfangsfläche12s des Unterstempels12 (die diesseitige Fläche in2(A) ; die Fläche auf der unteren Seite in2(B) ) zu erstrecken. Der vordere Endbereich der gekrümmten Abflussdurchflussleitung120o ist mit der Abflussöffnung12o verbunden. - An der unteren Endseite der Abflussdurchflussleitung
120o ist ein Sammeltank, der aufgefangenes, in einer Umformeinheit verwendetes Schmiermittel speichert, vorgesehen (nicht gezeigt). Das in dem Tank aufgefangene und gespeicherte Schmiermittel sollte einem geeigneten Recyclingverfahren unterworfen werden. In einer weiteren möglichen Ausführungsform kann die Abflussdurchflussleitung120o für Zuführungszwecke direkt an den Tank gekoppelt sein. In so einem Fall wird jedoch vorzugsweise ein Bewegungsmechanismus oder dergleichen in dem Tank vorgesehen, so dass das zuzuführende, in einer Umformeinheit verwendete Schmiermittel eine gleichmäßige Qualität ausweist. In der zuvor beschriebenen Ausführungsform, bei der das in Umformeinheit verwendete Schmiermittel wiederverwendet wird, wird das feine Rohmaterialpulver, das in dem aufgefangenen Schmiermittel für die Umformeinheit enthalten ist, getrennt, um zu verhindern, dass dieses Rohmaterialpulver wieder dem Kreislaufsystem zugeführt wird. Bei der Trennung des Feinpulvers kann ein Magnet oder ein Filter verwendet werden. - Obwohl die Öffnungsform der Zuführöffnung
12i und der Abflussöffnung12o auf keine bestimmte Weise beschränkt ist, weist sie vorzugsweise einen Kreis auf. Dies ermöglicht ein reibungsloses Zuführen oder Abfließen des in einer Umformeinheit verwendeten Schmiermittels. Obwohl die Querschnittsform der Zufuhrdurchflussleitung120i und der Abflussdurchflussleitung120o auf keine bestimmte Weise beschränkt ist, umfasst diese in ähnlicher Weise vorzugsweise einen Kreis. - Ferner kann der Durchmesser der Zuführöffnung
12i und Abflussöffnung12o (der Durchmesser der Zufuhrdurchflussleitung120i und Abflussdurchflussleitung120o ) je nach Material oder Form des in einer Umformeinheit verwendeten Schmiermittels, das später beschrieben wird, entsprechend ausgewählt werden. Allerdings gibt es eine bevorzugte relative Beziehung zwischen den jeweiligen Durchmessern. Insbesondere ist vorzugsweise der Durchmesser der Abflussöffnung12o 1 bis 2 mal größer als der Durchmesser der Zuführöffnung12i . Indem die Abflussöffnung12o größer eingestellt wird, kann das in einer Umformeinheit1 verwendete Schmiermittel auf zirkulierende Weise zugeführt und problemlos aufgefangen werden. - Als nächstes erfolgt eine Beschreibung der Umlaufnut
12g . Die Umlaufnut12g umfasst eine Spiralnut, die die Außenumfangsfläche12s des Unterstempels12 mit in etwa eineinhalb Umdrehungen umläuft, und ist vorgesehen, um die Zuführöffnung12i und die Abflussöffnung12o zu verbinden. Die Bereitstellung der Umlaufnut12g ermöglicht das problemlose Weiterleiten eines Überschusses des in einer Umformeinheit verwendeten Schmiermittels, das aus der Zuführöffnung12i abgegeben wurde, an die Abflussöffnung12o . - Die Querschnittsform der Umlaufnut
12g ist in geeigneter Weise wählbar. Die Querschnittsform kann beispielsweise einen Kreis, ein Viereck, ein Trapez oder dergleichen umfassen. Wird der Durchmesser der Abflussöffnung12o größer als jener der Zuführöffnung12i gewählt, wie zuvor beschrieben, sollte die Breite der Umlaufnut12g entsprechend dem Durchmesser der Zuführöffnung12i und der Abflussöffnung12o verändert werden. Beispielsweise sollte die Breite der Umlaufnut12g allmählich von der Zuführöffnung12i in Richtung der Abflussöffnung12o größer werden. - Zusätzlich zu dem zuvor beschriebenen Umlaufzuführungsmechanismus
20 umfasst die Umformeinheit1 gemäß der vorliegenden Erfindung eine Dichtungsnut26 an der Außenumfangsfläche12s des Unterstempels12 , in einem Bereich an der hinteren Endseite nach der Zuführöffnung12i . Die Dichtungsnut26 umfasst eine ringförmige Nut, die die Außenumfangsfläche12s des Unterstempels12 umläuft und verhindert, dass das in Umformeinheit verwendete Schmiermittel, welche von der Zuführöffnung12i abgegeben wird, an eine beliebige Position der hinteren Endseite, bezogen auf die Dichtungsnut26 , fließt. Durch Anordnen eines porösen Elements, wie beispielsweise eines Schwamms mit hoher Dichtfähigkeit, in der Dichtungsnut26 , kann ein Durchsickern wirksamer verhindert werden. Zudem ermöglicht das durch das poröse Element absorbierte Schmiermittel eine gleichmäßige Verschiebung der Matrize10 . Die Querschnittsform, die Form in der Vorderansicht, die Größe (Kapazität) der Dichtungsnut26 und der Ausbildungsbereich in der Umfangsrichtung des Unterstempels12 kann in geeigneter Weise gewählt werden. - Es sollte beachtet werden, dass in einigen Fällen, abhängig von der zugeführten Menge des in einer Umformeinheit verwendeten Schmiermittels oder dergleichen, das in einer Umformeinheit verwendete Schmiermittel weniger häufig in Richtung der hinteren Endseite des Unterstempels
12 durchsickert. In diesen Fällen kann auf die Dichtungsnut26 verzichtet werden. Ferner muss das poröse Element nicht in der Dichtungsnut26 angeordnet werden, und das durchgesickerte, in einer Umformeinheit verwendete Schmiermittel kann, wie es ist, darin gesammelt werden. - (Abmessungsbeziehung der Elemente der Umformeinheit)
- Die Abmessung des Unterstempels
12 und der Matrize10 ist so gewählt, dass ein Zwischenraum, in dem die Matrize10 verschiebbar ist, zwischen der Außenumfangsfläche12s des Unterstempels12 und der Innenumfangsfläche10s der Matrize10 ausgebildet ist (der Zwischenraum ist in2 überproportional dargestellt). - In der vorliegenden Ausführungsform ist die Abmessung der Durchgangsöffnung
10h der Matrize10 entlang der Achsenrichtung der Durchgangsöffnung10h einheitlich gewählt, und die äußere Form des Unterstempels12 ist unterschiedlich gewählt, so dass die Abmessung des Zwischenraums teilweise variiert. Insbesondere ist die äußere Abmessung des Bereichs auf der vorderen Endseite (die obere Flächenseite12u ), bezogen auf die Umlaufnut12g , kleiner als die äußere Abmessung des Bereichs auf der hinteren Endseite, bezogen auf die Umlaufnut12g , gewählt. Das heißt, der Zwischenraum auf der vorderen Endseite relativ zu der Umlaufnut12g ist größer als der Zwischenraum auf der hinteren Endseite gewählt. Somit kann durch die relative Verschiebung des Unterstempels12 und der Matrize10 das abgegebene, in einer Umformeinheit verwendete Schmiermittel in der Umlaufnut12g gleichmäßig auf die Innenumfangsfläche10s der Matrize10 aufgebracht werden. Ferner sickert das in einer Umformeinheit verwendete Schmiermittel nicht so einfach in Richtung der hinteren Endseite jenseits der Umlaufnut12g durch. - [Schmiermittel zur Verwendung für die Umformeinheit]
- Im Nachfolgenden erfolgt eine Beschreibung des in einer Umformeinheit verwendeten Schmiermittels, das auf die Umformeinheit aufgebracht wird. Das in einer Umformeinheit verwendete Schmiermittel kann einen Flüssigschmierstoff, einen Festschmierstoff oder ein flüssiges Medium (das als Schmiermittel oder im Wesentlichen nicht als Schmiermittel dienen kann), in dem der Festschmierstoff verteilt ist, aufweisen. Insbesondere wird vorzugsweise als Schmiermittel für die Umformeinheit ein Dispergiermittel verwendet, in dem Teilchen aus Festschmierstoff in einem nicht brennbaren flüssigen Medium dispergiert werden.
- (Festschmierstoff)
- Als Festschmierstoff kann eine Vielzahl von Materialien verwendet werden. Beispielsweise kann der Festschmierstoff umfassen: eine Substanz, die ein Metallelement, wie typischerweise eine Metallseife, wie Lithium-Stearat, Zink-Stearat oder dergleichen, aufweist; und eine Substanz, die ein Metallelement, wie typischerweise ein Fettsäureamid, wie Stearinsäure, Laurylamid, Stearinsäureamid, Palmitinsäureamid oder dergleichen, wie Ethylen-bis-Stearamid, aufweist. Es kann ein einzelner Schmiermitteltyp oder eine Kombination aus einer Vielzahl von unterschiedlichen Festschmierstoffmaterialien verwendet werden. Insbesondere weist Ethylen-bis-Stearamid eine hervorragende Schmierfähigkeit auf und kann verhindern, dass die Isolierschicht des beschichteten Weichmagnetpulvers durch Reibung an der Umformeinheit beschädigt wird. Wie später beschrieben, wird in dem Fall, bei dem ein in der Umformeinheit verwendetes Schmiermittel aufgebracht und anschließend erhitzt wird, um das flüssige Medium zu verdampfen und somit zu entfernen, vorzugsweise ein Festschmierstoff verwendet, der sich nicht so einfach durch die Hitze verändert.
- Die Größe eines jeden Teilchen in dem Festschmierstoff ist vorzugsweise kleiner als der Zwischenraum zwischen der Matrize
10 und dem Unterstempel12 . Somit kann auf wirksame Weise verhindert werden, dass das in einer Umformeinheit verwendete Schmiermittel, welches auf die Innenumfangsfläche10s der Matrize10 aufgetragen wurde, durch das Verschieben der Matrize10 , wie später beschrieben, entfernt wird. Somit kann die Beschaffenheit des aufgetragenen Festschmierstoffs in hervorragender Weise beibehalten werden. Die bestimmte maximale Teilchengröße jedes den Festschmierstoff bildenden Teilchens ist vorzugsweise 20 μm oder weniger und noch bevorzugter 10 μm oder weniger. Insbesondere ist zu erwarten, dass feine Teilchen mit einer Größe von jeweils 5 μm oder weniger eine weitere Verringerung der Beschichtungsdicke bewirken. Ferner kann die Fließfähigkeit des in einer Umformeinheit verwendeten Schmiermittels verbessert werden, wodurch ein weiteres gleichmäßiges Auftragen des in einer Umformeinheit verwendeten Schmiermittels möglich wird. - (Flüssiges Medium)
- Das flüssige Medium wird vorwiegend als Medium zur Verbesserung der Fließfähigkeit des Festschmierstoffpulvers in dem in einer Umformeinheit verwendeten Schmiermittel verwendet. Insbesondere ist das flüssige Medium in dem Formungsverfahren der vorliegenden Erfindung zur Gewährleistung der Sicherheit des Anwenders vorzugsweise nicht brennbar. Das nicht brennbare flüssige Medium kann typischerweise eine Flüssigkeit ohne Flammpunkt umfassen. Einfach ausgedrückt, kann das nicht brennbare Medium jede beliebige Flüssigkeit mit Ausnahme von gefährlichen Stoffen umfassen. Das nicht brennbare flüssige Medium kann eine anorganische Substanz oder eine organische Substanz sein, solange es ein nicht brennbares flüssiges Medium ist.
- Die anorganische Substanz kann Wasser umfassen. Wasser erweist sich als vorteilhaft, da es einfach hergestellt werden kann, sicher ist und nur eine geringe Umweltbelastung aufweist. Wird ein flüssiges Medium, das im Wesentlichen nicht als Schmiermittel dient, wie Wasser, verwendet, wird wünschenswerterweise das in einer Umformeinheit verwendete Schmiermittel nach dem Aufbringen auf die Innenumfangsfläche
10s der Matrize10 entfernt. Zum Beispiel kann die Entfernung durch Erhitzen des Unterstempels12 erfolgen. Indes kann durch Erhitzen der Matrize10 mit dem aufgetragenen flüssigen Medium das flüssige Medium schnell und einfach entfernt werden, wodurch eine hervorragende Bearbeitbarkeit gewährleistet wird. Die Heiztemperatur liegt vorzugsweise bei 50°C oder mehr. Je höher die Heiztemperatur, desto kürzer ist die erforderliche Zeit für die Verdampfung. Das heißt, desto besser ist die Bearbeitbarkeit. Dementsprechend beträgt die Temperatur vorzugsweise 60°C oder mehr. Andererseits kann die Temperatur von weniger als 100°C, die mit der Erwärmung verbundene Energie verringern. Die Heiztemperatur beträgt ferner vorzugsweise etwa 65°C bis 75°C. Zur Erhitzung der Umformeinheit1 , wie beispielsweise der Matrize10 , kann ein Heizmittel, wie in etwa eine Heizpatrone, in die Matrize10 eingebaut sein, oder es kann heiße Luft in die Matrize10 eingeblasen werden. - Werden Pulverformteile nacheinander folgend geformt, kann die Umformeinheit
1 zu einem gewissen Grad durch Hitze, die durch die aufeinanderfolgende Formung erzeugt wird, erhitzt werden. Wenn beispielsweise die Temperatur der Umformeinheit aufgrund der bei diesen Vorgängen erzeugten Hitze 50°C oder mehr erreicht hat, ist es nicht notwendig, bei jeden Formvorgang eine Erwärmung mit einem Heizmittel zur Entfernung des flüssigen Mediums durchzuführen. Das heißt, das flüssige Medium kann alleine durch die Hitze, die durch die Arbeitsvorgänge erzeugt wird, verdampft und entfernt werden. Durch Verwenden der durch die Arbeitsvorgänge erzeugten Hitze kann ein separates Heizmittel vermieden oder Energie für die Verdampfung und Entfernung vermindert werden. Durch Messen der geeigneten Temperatur der Umformeinheit kann die Notwendigkeit einer Erwärmung durch ein Heizmittel auf der Grundlage der gemessenen Temperatur bestimmt werden. - Andererseits kann unter Verwendung einer organischen Substanz mit hoher Flüchtigkeit, wie die zuvor erwähnte organische Substanz (ein im Handel erhältliches Lösungsmittel, zum Beispiel ein Lösungsmittel umfassend 1-Brompropan und n-Propylbromid (99 Masseprozent)), das flüssige Medium auf einfache Weise entfernt werden, ohne die Umformeinheit
1 (das Matrize10 ), wie zuvor beschrieben, zu erwärmen, oder sie kann bei verringerten Heiztemperaturen entfernt werden. Ferner kann eine Substanz mit hervorragender Schmierfähigkeit, wie zum Beispiel Schmieröl, als organische Substanz verwendet werden. Wird ein flüssiges Medium mit hervorragender Schmierfähigkeit verwendet, kann der Schritt zum Entfernen des flüssigen Mediums durch Erhitzen weggelassen werden. Da ferner in dem Formungsverfahren der vorliegenden Erfindung das in einer Umformeinheit verwendete Schmiermittel einen Festschmierstoff umfasst, ist davon auszugehen, dass selbst bei Verwendung eines Flüssigschmierstoffes als flüssiges Medium die Flüssigkeit nicht leicht abtropft. - Wird ein Dispergiermittel, in dem ein Festschmierstoff in einem flüssigen Medium verteilt ist, verwendet, beträgt, obwohl dieses von dem Material des flüssigen Mediums und des Festschmierstoffes abhängt, die Konzentration des Dispergiermittels (die Masse des Festschmierstoffes/die Masse des Dispergiermittels) in etwa 10 bis 50 Masseprozent. Im Hinblick auf die Menge des in einer Umformeinheit verwendeten Schmiermittels, das auf die Innenumfangsfläche
10s der Matrize10 aufgebracht wird (die Masse des Festschmierstoffes (die Gesamtmasse des Dispergiermittels für ein flüssiges Medium mit Schmierfähigkeit)/die Fläche der Innenumfangsfläche10s ) kann auch, obwohl diese von der als flüssiges Medium oder Festschmierstoff verwendeten Substanz abhängt, die Schmiermittelfunktion durch eine Konzentration von etwa 0,001 bis 0,1 g/cm2 gewährleistet werden. - [Rohmaterialpulver]
- Im Folgenden erfolgt eine Beschreibung des Rohmaterialpulvers, das in dem Formverfahren der vorliegenden Erfindung verwendet wird. In dem Formverfahren der vorliegenden Erfindung wird Rohmaterialpulver mit beschichtetem Weichmagnetpulver, das eine Anhäufung von jeweils mit einer Isolierschicht versehenen weichmagnetischen Metallteilchen ist, als Rohmaterialpulver hergestellt. Es ist auch möglich, das Rohmaterialpulver selbst mit Schmierfähigkeit zu versehen. Spezielle Verfahren zum Bilden des Rohmaterialpulvers mit Schmierfähigkeit können, wie folgt, umfassen: ein Verfahren, bei dem ein Material mit Schmierfähigkeit als die Isolierschicht verwendet wird (Beschichtungsinnenschmierung); ein Verfahren, bei dem ein beschichtetes, weichmagnetisches Pulver ein Pulvergemisch aufweist, das einen Festschmierstoff (das in einem Rohmaterial verwendete Schmiermittel) in bestimmter Höhe umfasst (die Gemischinnenschmierung); und ein gemischtes Verfahren aus der Beschichtungsinnenschmierung und der Gemischinnenschmierung (die Verbundinnenschmierung).
- (Weichmagnetische Metallteilchen)
- Das Material der weichmagnetischen Metallteilchen enthält vorzugsweise 50 Masseprozent oder mehr an Eisen, beispielsweise reines Eisen (Fe), oder eine Eisenlegierungsart, die aus einer Legierung auf Fe-Si-Basis, einer Legierung auf Fe-Al-Basis, einer Legierung auf Fe-N-Basis, einer Legierung auf Fe-Ni-Basis, einer Legierung auf Fe-C-Basis, einer Legierung auf Fe-B-Basis, einer Legierung auf Fe-Co-Basis, einer Legierung auf Fe-P-Basis, einer Legierung auf Fe-Ni-Co-Basis und einer Legierung auf Fe-Al-Si-Basis ausgewählt wird. Insbesondere wird vorzugsweise unter dem Gesichtspunkt der magnetischen Permeabilität und der Magnetflussdichte reines Eisen, das 99 Masseprozent oder mehr an Fe enthält, verwendet.
- Vorzugsweise beträgt die durchschnittliche Teilchengröße d der weichmagnetischen Metallteilchen 1 μm oder mehr und 70 μm oder weniger. Indem die durchschnittliche Teilchengröße d 1 μm oder mehr beträgt, wird eine hervorragende Fließfähigkeit gewährleistet. Ferner kann in dem Fall, bei dem ein magnetischer Kern aus einem Pulverformteil, das durch das Formverfahren der vorliegenden Erfindung erhalten wird, hergestellt wird, eine Erhöhung des Hystereseverlusts unterdrückt werden. Indem die durchschnittliche Teilchengröße d 70 μm oder weniger beträgt, kann, selbst in dem Fall, bei dem ein Magnetkern aus dem erhaltenen Pulverformteil hergestellt und bei hohen Frequenzen von 1 kHz oder mehr verwendet wird, der Wirbelstromverlust wirksam verringert werden. Insbesondere kann bei der Teilchengröße d von 50 μm oder mehr der Effekt einer Verringerung des Hystereseverlusts auf einfache Weise erzielt werden, und darüberhinaus kann das Pulver auf einfache Weise verarbeitet werden. Die durchschnittliche Teilchengröße d bezieht sich auf die Teilchengröße, bei der die Summe der Teilchenmasse, wenn diese aus den kleinen Teilchen berechnet wird, 50% der Gesamtmasse in dem Teilchengrößen-Histogramm erreicht. Damit sind 50% Teilchengröße (Masse) gemeint.
- (Isolierschicht)
- Da jedes weichmagnetische Metallteilchen auf seiner Oberfläche eine Isolierschicht aufweist, weist das Pulverformteil, das durch das Formverfahren der vorliegenden Erfindung erhalten wird, hervorragende Isoliereigenschaften auf. Wenn ferner der magnetische Kern anhand des Pulverformteils hergestellt wird, können die weichmagnetischen Metallteilchen durch deren entsprechende Isolierschichten voneinander isoliert werden. Indem verhindert wird, dass die Teilchen miteinander in Kontakt treten, kann eine Verringerung des Wirbelstromverlusts erreicht werden.
- Die Dicke der Isolierschicht kann 10 nm oder mehr und 1 μm oder weniger umfassen. Beträgt die Dicke 10 nm oder mehr, kann eine Isolierung zwischen den weichmagnetischen Metallteilchen gewährleistet werden. Beträgt die Dicke 1 μm oder weniger, kann durch das Vorhandensein der Isolierschicht eine Verringerung des weichmagnetischen Materialanteils in dem Pulverformteil unterdrückt werden. Das heißt, dass bei Herstellung des Magnetkerns aus dem Pulverformteil eine erhebliche Verringerung der Magnetflussdichte unterdrückt werden kann. Die Dichte der Isolierschicht ist eine durchschnittliche Dicke, die wie folgt bestimmt wird. Basierend auf einer durch eine Zusammensetzungsanalyse erhaltenen Schichtzusammensetzung (mit einer Analysevorrichtung, die ein Transmissions-Elektronenmikroskop und eine energiedispersive Röntgen-Spektroskopie, TEM-EDX, verwendet) und auf der Menge der Elemente, die durch ein induktiv gekoppeltes Plasma-Massenspektrometer (ICP-MS) erhalten wird, wird eine entsprechende Dicke abgeleitet. Ferner wird die Isolierschicht direkt mit einer TEM-Aufnahme untersucht, um zu sehen, ob die Größenordnung der zuvor abgeleiteten, entsprechenden Dicke den richtigen Wert aufweist.
- Das Isolierschichtmaterial ohne Schmierfähigkeit kann Metalloxid, Metallnitrid und Metallkarbid, wie beispielsweise einem Oxid, Nitrid und Karbid aus einem oder mehreren Metallelementen, ausgewählt aus beispielsweise Fe, Al, Ca, Mn, Zn, Mg, V, Cr, Y, Ba, Sr und seltenen Erdelementen (außer Y), umfassen. Ferner kann das Isoliermaterial eine andere Metallverbindung als Metalloxid, Metallnitrid und Metallkarbid umfassen. Beispielsweise kann das Isoliermaterial eine oder mehrere Arten von Verbindungen, ausgewählt aus einer Phosphorverbindung, einer Siliziumverbindung, einer Zirkoniumverbindung und einer Aluminiumverbindung, umfassen. Weiteres Isoliermaterial kann eine Metallsalzverbindung, wie beispielsweise eine Metallphosphatverbindung (typischerweise Eisenphosphat, Manganphosphat, Zinkphosphat, Calciumphosphat oder dergleichen), eine Metallboratverbindung, eine Metallsiliziumverbindung, eine Metalltitanatverbindung und dergleichen, umfassen. Da sich Metallphosphatverbindungen bei der Bildung einer Isolierschicht aus einer Metallphosphatverbindung leicht verformen, verformt die Isolierschicht leicht entsprechend der Verformung der weichmagnetischen Metallteilchen während des Formens eines Pulverformteils. Dadurch wird die Isolierschicht nicht leicht beschädigt, und es kann ein Pulverformteil mit einer unversehrten Isolierschicht auf einfache Weise erhalten werden. Ferner heftet sich eine Isolierschicht aus einer Metallphosphatverbindung sehr stark an die weichmagnetischen Metallteilchen auf Eisenbasis an und ist nicht leicht von der Oberfläche der Teilchen entfernbar. Zur Bildung der Isolierschicht kann beispielsweise ein Phosphatierungsprozess verwendet werden. Wahlweise kann zur Bildung der Isolierschicht das Lösungsmittel-Blasverfahren oder der Sol-Gel-Prozess unter Verwendung von Vorläufersubstanzen verwendet werden.
- Beispielsweise kann das Material der Isolierschicht mit Schmierfähigkeit beispielsweise ein Harz, wie thermoplastisches Harz oder nicht-thermoplastisches Harz, und ein höheres Fettsäuresalz, umfassen. Insbesondere erhöhen Silikonharz und Stearat die Schmierfähigkeit des Rohmaterialpulvers (beschichtetes Weichmagnetpulver) bei der Bildung des Rohmaterialpulvers unter Druck. Somit kann die Dispersion des beschichteten Weichmagnetpulvers und die Ablösbarkeit eines Formteils aus der Umformeinheit verbessert werden. Da ferner eine organische Verbindung auf Silikonbasis, wie Silikonharz, eine ausgezeichnete Wärmebeständigkeit aufweist, zerfällt das erhaltene Pulverformteil selbst bei Durchführung einer Wärmebehandlung nicht leicht. Zur Bildung der Isolierschicht aus einer organischen Verbindung auf Silikonbasis kann ein Nassbeschichtungsverfahren unter Verwendung eines organischen Lösungsmittels oder ein Direktbeschichtungsverfahren unter Verwendung eines Mischers verwendet werden.
- Wird insbesondere eine Isolierschicht aus Silikonharz verwendet, wird eine Innenschicht aus einem Isoliermaterial mit Hydratationswasser auf der Oberfläche der weichmagnetischen Metallteilchen gebildet. Dann kann ein Silikonharzfilm auf der Innenschicht unter Verwendung eines Materials, das Silikonharz mithilfe einer Hydrolyse-Kondensationspolymerisationsreaktion unter Verwendung der Innenschicht als Quelle der Wassermoleküle bildet, gebildet werden. In diesem Fall kann die Hydrolyse-Kondensationspolymerisationsreaktion sehr schnell erfolgen und der Silikonharzfilm kann effizient gebildet werden. Somit kann eine Isolierschicht mit einer Mehrschichtstruktur, die aus der Innenschicht und dem Siliziumharzfilm gebildet ist, äußerst produktiv gebildet werden. Da sich ferner der Siliziumharzfilm, der durch eine Hydrolyse-Kondensationspolymerisationsreaktion gebildet wird, wie zuvor beschrieben, leicht verformt, bricht der Siliziumharzfilm während der Formung nicht leicht oder reißt nicht leicht ein, und somit ist der Siliziumharzfilm nicht leicht von der Innenschicht abziehbar. Da ferner dieser Siliziumharzfilm eine ausgezeichnete Hitzebeständigkeit aufweist, treten während der Wärmebehandlung Schäden, wie Pyrolyse, an dem erhaltenen Pulverformteil nicht leicht auf. Dementsprechend weist das beschichtete Weichmagnetpulver mit einer Isolierschicht, die eine Mehrschichtstruktur umfasst, eine hervorragende Isoliereigenschaft und Wärmebeständigkeit sowie eine ausgezeichnete Verformbarkeit und Haftung auf.
- Die Hydratationswasser aufweisende Innenschicht kann durch Verwenden der zuvor erwähnten Metallphosphatverbindung oder dergleichen, die Hydratationswasser enthält, gebildet werden. Das Harzmaterial, das das Siliziumharz durch eine Hydrolyse-Kondensationspolymerisationsreaktion bildet, kann beispielsweise eine Verbindung umfassen, die ausgedrückt ist durch: Sim(OR)n (m, n sind jeweils eine natürliche Zahl und OR ist eine hydrolysierbare Gruppe). Die hydrolysierbare Gruppe kann beispielsweise eine Alkoxy-Gruppe, eine Acetoxy-Gruppe, eine Halogen-Gruppe, eine Isocyanat-Gruppe, eine Hydroxyl-Gruppe oder dergleichen umfassen. Insbesondere wird vorzugsweise ein Alkoxy-Oligomer, dessen molekulares Ende mit einer Alkoxy-Silyl-Gruppe (≡Si-OR) endet, als Material verwendet. Die Alkoxy-Gruppe kann beispielsweise Methoxy, Ethoxy, Propoxy, Isopropoxy, Butoxy, sec-Butoxy und tert-Butoxy umfassen. Insbesondere kann nach der Hydrolyse ein Reaktionsprodukt mithilfe von Methoxy auf einfache Weise entfernt werden. Derartige Harzmaterialien können alleine oder in Kombination verwendet werden. Das Harzmaterial, das Siliziumharz durch eine Hydrolyse-Kondensationspolymerisationsreaktion bildet, kann ein handelsübliches Produkt, wie beispielsweise TSR116 oder XC96-60446, erhältlich von GE Toshiba Silicones Co., Ltd., sein.
- Das beschichtete Weichmagnetpulver, das eine Isolierschicht mit einer Zweischichtstruktur aus der Innenschicht und dem Siliziumharzfilm aufweist, kann beispielsweise wie folgt hergestellt werden. Weichmagnetisches Metallpulver wird bereitgestellt. Anschließend wird eine Innenschicht auf der Oberfläche der pulverbildenden Teilchen durch den Phosphatierungsprozess oder den Sol-Gel-Prozess, wie zuvor beschrieben, gebildet. Danach werden die beschichteten Teilchen und ein Harzmaterial, das durch eine Hydrolyse-Kondensationspolymerisationsreaktion zu Siliziumharz wird, in der Heizatmosphäre (80°C bis 150°C, vorzugsweise 100°C oder mehr) gemischt. Hydratationswasser, das in dem Zusammensetzungsmaterial der Innenschicht enthalten ist, wird durch den Mischvorgang in der Heizatmosphäre getrennt. Dadurch wird die Hydrolyse des Harzmaterials beschleunigt und Siliziumharz kann gebildet werden. Beim Mischen kann organische Säure, wie Ameisensäure, Maleinsäure, Fumarsäure, Essigsäure und dergleichen oder anorganische Säure, wie Salzsäure, Phosphorsäure, Salpetersäure, Borsäure, Schwefelsäure und dergleichen als Katalysator verwendeten werden.
- (Schmiermittel zur Verwendung in dem Rohmaterial)
- Im Fall der Gemischinnenschmierung (oder der Verbundinnenschmierung), bei der das Rohmaterialpulver ein in einem Rohmaterial verwendetes Schmiermittel umfasst, ist das hierin verwendete Schmiermittel für Rohmaterial vorzugsweise ein durch Festschmierstoffteilchen gebildetes Pulver. Durch Verwenden von Pulver anstelle eines Flüssigschmierstoffes kann das Schmiermittel für Rohmaterial auf einfache Weise mit dem beschichteten Weichmagnetpulver vermischt werden, und ferner kann das Pulvergemisch einfach verarbeitet werden. Das Material des Schmiermittels für Rohmaterial kann unterschiedliche Arten umfassen. Es können unterschiedliche Arten von Metallseife, unterschiedliche Arten von Fettsäureamid und unterschiedliche Arten eines höheren Fettsäureamids, wie zuvor in Verbindung mit dem in einer Umformeinheit verwendeten Schmiermittel erwähnt wurde, verwendet werden. In einem weiteren möglichen Verfahren kann ein anorganisches Schmiermittel mit einer hexagonalen Kristallstruktur, beispielsweise eine anorganische Substanz, ausgewählt aus Bornitrid, Molybdänsulfid, Wolframsulfid und Graphit, verwendet werden. Eine solche anorganische Substanz und die zuvor erwähnte Metallseife und dergleichen können in Kombination verwendet werden. Das Material des Schmiermittels für Rohmaterial und jenes des Schmiermittels für die Umformeinheit können gleich oder unterschiedlich sein.
- Vorzugsweise wird ein Schmiermittel für Rohmaterial verwendet, das auf einfache Weise gleichmäßig mit dem beschichteten Weichmagnetpulver vermischt werden kann, das ausreichend zwischen den weichmagnetischen Metallteilchen während des Formens des Pulverformteils verformbar ist und das auf einfache Weise durch Hitze der Wärmebehandlung, die an dem erhaltenen Pulverformteil durchgeführt wird, entfernt werden kann.
- Bei dem Formungsverfahren der vorliegenden Erfindung können, wie zuvor beschrieben, die Beschichtungsinnenschmierung, die Gemischinnenschmierung und die Verbundinnenschmierung verwendet werden. Bei der Beschichtungsinnenschmierung kann der Anteil des beschichteten Weichmagnetpulvers in dem Rohmaterialpulver erhöht werden. In diesem Fall, bei dem der Magnetkern aus dem erhaltenen Pulverformteil hergestellt wird, kann die magnetische Eigenschaft des Magnetkerns verbessert werden. Andererseits kann bei der Gemischinnenschmierung die Beschädigung der Isolierschicht des Rohmaterialpulvers effizient unterdrückt werden. Das Anteilsverhältnis des in einem Rohmaterial verwendeten Schmiermittels, bezogen auf das beschichtete weichmagnetische Pulver, beträgt 0,4 Masseprozent bis 0,8 Masseprozent (die Gesamtmenge bei Verwendung mehrerer Materialien). Indem der Anteil des in einem Rohmaterial verwendeten Schmiermittels so bestimmt wird, dass dieser in den zuvor bestimmten speziellen Bereich fällt, wird, wie in den nachfolgenden Testbeispielen gezeigt, eine ausgezeichnete Schmierfähigkeit gewährleistet, und es kann eine Beschädigung der Isolierschicht des Rohmaterialpulvers effizient unterdrückt werden, verglichen mit dem Fall, bei dem das Rohmaterialpulver keine Schmierfähigkeit aufweist und das Schmiermittel nur auf die Umformeinheit aufgebracht wird, oder verglichen mit dem Fall, bei dem ein Schmiermittel mit dem Rohmaterialpulver vermischt wird und kein Schmiermittel auf die Umformeinheit aufgebracht wird. Folglich sind in dem erhaltenen Pulverformprodukt ebenfalls viele unversehrte Isolierschichten vorhanden. In dem Fall, bei dem ein Magnetkern aus dem Pulverformteil hergestellt wird, weist der Magnetkern eine ausgezeichnete Isoliereigenschaft auf. Ferner kann durch Anwenden der Verbundinnenschmierung die Beschädigung der Isolierschicht des Rohmaterialpulvers, selbst bei Verringerung der verwendeten Menge an Schmiermittel für Rohmaterial effizient unterdrückt werden. Dementsprechend kann durch Verwendung des Pulverformteils, das durch das Formverfahren der vorliegenden Erfindung erhalten wird, ein Pulverformteil mit geringem Eisenverlust erhalten werden.
- [Formverfahren]
- Im Nachfolgenden erfolgt mit Bezug auf die
1 eine Beschreibung des Formvorgangs des Formverfahrens der vorliegenden Erfindung. Das Formverfahren umfasst einen Herstellungsschritt zur Herstellung des Rohmaterialpulvers, einen Aufbringungsschritt zum Aufbringen eines in einer Umformeinheit verwendeten Schmiermittels auf die Innenumfangsfläche10s der Matrize10 durch zirkulierendes Zuführen des in einer Umformeinheit verwendeten Schmiermittels und einen Formungsschritt zur Formung eines Pulverformteils durch Pressen des Rohmaterialpulvers. - (Herstellungsschritt)
- Zuerst wird das zu formende Rohmaterialpulver hergestellt. Insbesondere wird Weichmagnetpulver hergestellt. Auf der Oberfläche der pulverbildenden Teilchen wird beispielsweise durch ein Isoliermaterial mit Schmierfähigkeit eine Isolierschicht ausgebildet. Somit wird beschichtetes Weichmagnetpulver, das eine Anhäufung von jeweils eine Isolierschicht aufweisenden, beschichteten Teilchen umfasst, hergestellt. Wird hierbei die Gemischinnenschmierung verwendet, wird Pulver eines Festschmierstoffes (das in einem Rohmaterial verwendete Schmiermittel) mit einer gewünschten Zusammensetzung hergestellt. Dieses in einem Rohmaterial verwendete Pulver wird mit dem beschichteten Weichmagnetpulver vermischt, um das Rohmaterialpulver zu erhalten. Für diesen Mischvorgang werden Mischvorrichtungen, wie beispielsweise ein V-förmiger Rotationsmischer, eine Vibrationskugelmühle, eine Planetenkugelmühle und dergleichen verwendet.
- Ferner wird ein in einer Umformeinheit verwendetes Schmiermittel hergestellt. Insbesondere wird Pulver eines Festschmierstoffes (dessen maximale Teilchengröße vorzugsweise 20 μm oder weniger beträgt) und ein nicht brennbares flüssiges Medium hergestellt. Anschließend wird ein Dispergiermittel, in dem das Pulver dieses Festschmierstoffes in dem flüssigen Medium verteilt ist, hergestellt. Zur Verbesserung der Dispersion kann ein geeignetes Dispergierhilfsmittel verwendet werden.
- (Aufbringungsschritt)
- Zunächst wird, wie in
1(A) gezeigt, in dem Zustand, bei dem die Matrize10 , der Oberstempel11 und der Unterstempel12 voneinander getrennt sind, ein mit dem Dispergiermittel befüllter Tank mit der Zufuhrdurchflussleitung120i (siehe2(A) ) des Unterstempels12 verbunden, um das in einer Umformeinheit verwendete Schmiermittel aus der Zuführöffnung12i des Unterstempels12 auszugeben. - Danach wird, wie in
1(B) gezeigt, die Matrize in Richtung der unteren Seite in der Zeichnung verschoben, so dass eine Fläche der Matrize10 und die obere Fläche12u des Unterstempels12 im Wesentlichen bündig zueinander liegen. Schließlich wird im Wesentlichen die gesamte Innenumfangsfläche10s der Matrize10 gegenüberliegend zu der Außenumfangsfläche12s des Unterstempels12 angeordnet. Zwischen der Innenumfangsfläche10s , der Matrize10 und der Außenumfangsfläche12s des Unterstempels12 bildet sich ein Zwischenraum, dessen Abmessung entsprechend der äußeren Form des Unterstempels12 verändert wird. - Als nächstes wird, wie in
1(C) gezeigt, die Matrize10 zur Bildung eines Hohlraums, der von der oberen Fläche12u des Unterstempels12 und der Innenumfangsfläche10s der Matrize10 umgeben ist, nach oben verschoben. Während der Aufwärtsverschiebung der Matrize10 wird die zirkulierende Zuführung des in einer Umformeinheit verwendeten Schmiermittels durchgeführt, wobei das in einer Umformeinheit verwendete Schmiermittel von der Zuführöffnung12i abgegeben wird, und der Überschuss des abgegebenen, in einer Umformeinheit verwendeten Schmiermittels wird aus der Abflussöffnung12o abgelassen. Genauer gesagt, wird das in einer Umformeinheit verwendete Schmiermittel, das aus der Zuführöffnung12i abgegeben wird, entlang des Raums, der von der Innenumfangsfläche der Umlaufnut12g und der Innenumfangsfläche10s der Matrize10 umgeben ist, in Richtung der Abflussöffnung12o geleitet. Zu diesem Zeitpunkt wird, da die Matrize10 und der Unterstempel12 relativ verschoben werden, das in einer Umformeinheit verwendete Schmiermittel in der Umlaufnut12g auf die Innenumfangsfläche10s der Matrize10 aufgebracht. Da ferner der Überschuss des in einer Umformeinheit verwendeten Schmiermittels, der in die Umlaufnut12g geleitet wird, von der Abflussöffnung12o aufgefangen wird, wird nicht mehr als nötig von dem in einer Umformeinheit verwendeten Schmiermittel auf die Innenumfangsfläche10s der Matrize10 aufgebracht. - Zu dem in
1(C) dargestellten Zeitpunkt wird das in einer Umformeinheit verwendete Schmiermittel gleichmäßig über den gesamten Umfang der Innenumfangsfläche10s der Matrize, die den Hohlraum bildet, aufgebracht. Ferner wird das in einer Umformeinheit verwendete Schmiermittel gleichmäßig in die Tiefenrichtung des Hohlraums aufgebracht. Somit wird eine Schmiermittelschicht2 mit einheitlicher Dicke gebildet. Es sollte beachtet werden, dass der Einfachheit halber die Teilchen des Festschmierstoffes der Schmiermittelschicht2 in den1 und2 überproportional dargestellt sind. - Ist hierin das flüssige Medium des in einer Umformeinheit verwendeten Schmiermittels eine Substanz, die eine relative Zeit für die Verdampfung benötigt, wie beispielsweise Wasser, kann das flüssige Medium durch Verdampfen entfernt werden, indem die Umformeinheit in geeigneter Weise erhitzt wird (vorzugsweise 50°C oder mehr und weniger als 100°C). Weist das flüssige Medium eine hohe Flüchtigkeit auf, sollte die Umformeinheit nicht erhitzt werden oder es sollte die Heiztemperatur verringert werden. Es ist auch möglich, trockene Luft bei Raumtemperaturen (typischerweise etwa 20°C) dem Hohlraum zuzuführen, so dass der Dampf in dem Hohlraum mit größerer Gewissheit nach außen abgegeben werden kann.
- (Formschritt)
- Wie in
1(D) gezeigt, wird das vorbereitete Rohmaterialpulver3 in den mit der Schmiermittelschicht2 versehenen Hohlraum unter Verwendung einer nicht-gezeigten Pulverzuführvorrichtung eingebracht. Dann wird, wie in1(E) gezeigt, der Oberstempel11 nach unten verschoben, um in die Durchgangsöffnung10h der Matrize10 gedrückt zu werden. Somit wird das Rohmaterialpulver3 durch die Stempel11 und12 gepresst. Zu diesem Zeitpunkt wird durch die Schmiermittelschicht2 (die Teilchen des Festschmierstoffes, die das in einer Umformeinheit verwendete Schmiermittel bilden) die Reibung zwischen dem Rohmaterialpulver3 und der Innenumfangsfläche10s der Matrize10 verringert. Hierin wird, wenn das Rohmaterialpulver3 das Schmiermittel für Rohmaterial enthält, oder die Isolierschicht mit Schmierfähigkeit ausgebildet ist, die Reibung zwischen dem Rohmaterialpulver und den Stempel11 und12 und die Reibung zwischen den beschichteten Teilchen des Rohmaterialpulvers3 verringert. Somit kann das Rohmaterialpulver in ausgezeichneter Weise komprimiert werden. - Der Formungsdruck kann 390 MPa oder mehr und 1500 MPa oder weniger umfassen. Durch einen Formungsdruck von 390 MPa oder mehr ist es möglich, das Rohmaterialpulver
3 (die beschichteten Teilchen) vollständig zusammenzupressen, und somit kann die relative Dichte des Pulverformteils erhöht werden. Durch einen Formungsdruck von 1500 MPa oder weniger ist es möglich, eine Beschädigung der Isolierschicht aufgrund des Kontakts zwischen den beschichteten Teilchen in dem Rohmaterialpulver3 zu unterdrücken. Noch bevorzugter beträgt der Formungsdruck 700 MPa oder mehr und 1300 MPa oder weniger. - Nach Durchführung des vorgeschriebenen Druckverfahrens, wie in
1(F) gezeigt, wird der Oberstempel11 nach oben und die Matrize10 nach unten verschoben. Auf diese Weise kann ein Pulverformteil100 entnommen werden. Aus diesem Grund verringert sich durch das Aufbringen des in einer Umformeinheit verwendeten Schmiermittels auf die Innenumfangsfläche10s der Matrize10 die Reibung zwischen dem Pulverformteil100 und der Innenumfangsfläche10s der Matrize10 . Somit kann das Pulverformteil einfach entnommen werden. Durch das vorstehende Verfahren kann das Pulverformteil100 gehalten werden. Es sollte beachtet werden, dass die Reihenfolge der Verschiebung des Oberstempels11 und der Matrize10 nicht beschränkt ist und diese gleichzeitig verschoben werden können. - Wird das Pulverformteil
100 aus dem in1(F) gezeigten Zustand entnommen, befinden sich die Matrize10 und die Stempel11 und12 in einem Zustand, wie in1(B) gezeigt. Dementsprechend wird bei aufeinanderfolgender Durchführung des Formungsvorgangs das Verfahren gemäß1(C) bis1(F) wiederholt durchgeführt. - Wird ein Magnetkern aus dem durch das vorstehende Verfahren erhaltene Pulverformteil hergestellt, kann ein Hystereseverlust verhindert werden, indem das Pulverformprodukt einer Wärmebehandlung unterzogen wird, um dadurch eine während des Formvorgangs entstandene Verspannung zu entfernen. Je höher die Temperatur der Wärmebehandlung, desto größer ist eine Verminderung des Hystereseverlusts. Jedoch kann eine zu hohe Temperatur zur Pyrolyse des Bestandsmaterials der Isolierschicht führen. Dementsprechend wird die Temperatur in dem Bereich unter der Pyrolysetemperatur des Bestandsmaterials der Isolierschicht gewählt. Typischerweise beträgt die Heiztemperatur 400°C bis 700°C und die Verweilzeit kann 30 Minuten oder mehr und 60 Minuten oder weniger betragen. Wird die Isolierschicht aus amorphem Phosphat hergestellt, wie beispielsweise Eisenphosphat oder Zinkphosphat, beträgt die Heiztemperatur vorzugsweise bis zu etwa 500°C. Ist die Isolierschicht aus einem Isoliermaterial gebildet, das eine ausgezeichnete Wärmebeständigkeit aufweist, wie beispielsweise Metalloxid oder Siliziumharz, wird die Heiztemperatur auf 550°C oder mehr, weiter auf 600°C oder mehr und insbesondere auf 650°C oder mehr erhöht. Die Heiztemperatur und die Verweildauer können in geeigneter Weise in Übereinstimmung mit dem Bestandsmaterial der Isolierschicht ausgewählt werden.
- [Ergebnis]
- Gemäß dem Formungsverfahren der vorliegenden Erfindung mit der zuvor beschriebenen Struktur kann eine Reibung zwischen dem Pulverformteil
100 und der Umformeinheit1 (die Innenumfangsfläche10s der Matrize10 ) wirksam unterdrückt werden. Dementsprechend kann effektiv verhindert werden, dass die Isolierschicht der das Pulverformteil1 bildenden Teilchen durch eine derartige Reibung an der Außenumfangsfläche des Pulverformteils1 beschädigt werden. Folglich kann ein Pulverformteil mit geringem Verlust erhalten werden. In dem Fall, bei dem ein Pulvermagnetkern hergestellt wird, indem das erhaltene Pulverformteil einer Wärmebehandlung unterzogen wird, weist der erhaltene Pulvermagnetkern einen verringerten Wirbelstromverlust und einen geringen Eisenverlust auf. Das heißt, das Formungsverfahren der vorliegenden Erfindung kann ein Pulverformteil zur Erlangung eines Pulvermagnetkerns mit geringem Eisenverlust bereitstellen. - Da ferner in dem Formungsverfahren der vorliegenden Erfindung das in eine Umformeinheit verwendete Schmiermittel auf die Innenumfangsfläche
10s der Matrize10 durch zirkulierende Zuführung aufgetragen wird, ist es weniger wahrscheinlich, das überflüssiges Schmiermittel für die Umformeinheit in dem Hohlraum der Umformeinheit1 verbleibt. Da ferner überflüssiges Rohmaterialpulver zusammen mit dem in einer Umformeinheit verwendeten Schmiermittel aufgefangen werden kann, sammelt sich das Rohmaterialpulver nicht in der Umformeinheit1 an oder verstopft das Rohmaterialpulver die Zuführöffnung12i nicht. Somit kann selbst bei der aufeinanderfolgenden Herstellung mehrerer Pulverformteile fehlerfreies Formen des Pulverformteils für lange Zeit aufrecht erhalten werden. - <Zweite Ausführungsform>
- In einer zweiten Ausführungsform wird ein Formungsverfahren der vorliegenden Erfindung (die Teilaußenschmierung) beschrieben, bei der ein in einer Umformeinheit verwendetes Schmiermittel auf einen Teil der Innenumfangsfläche der Matrize aufgebracht wird. Vor dem Fortfahren mit der Beschreibung wird die Form einer hierin verwendeten Umformeinheit mit Bezug auf die
-
3(A) bis (C) beschrieben. Es sollte beachtet werden, dass nur der Unterstempel in3 dargestellt ist, da die in3 dargestellten Strukturen, bei denen die Zuführöffnung und die Abflussöffnung an dem Unterstempel vorgesehen sind, identisch sind. - Bei einem in
3(A) dargestellten Unterstempel12A sind sowohl die Zuführöffnung12i als auch die Abflussöffnung12o auf der Fläche auf der zugewandten Seite in der Zeichnung ausgebildet, und die Zuführöffnung12i und die Abflussöffnung12o sind sowohl in der Umfangsrichtung als auch in der Achsenrichtung des Unterstempels12A gegeneinander verschoben. Dementsprechend erstreckt sich die Umlaufnut12g , die die Zuführöffnung12i und die Abflussöffnung12o verbindet, aus der Zuführöffnung12i diagonal darüber, um mit der Abflussleitung12o zu kommunizieren. - Bei einem in
3(B) gezeigten Unterstempel12B sind die Zuführöffnung12i und die Abflussöffnung12o an der gleichen Position in die Achsenrichtung des Unterstempels12B ausgebildet, jedoch in die Umfangsrichtung (an unterschiedlichen Positionen auf dem gleichen Kreis) zueinander versetzt angeordnet. Dementsprechend erstreckt sich die Umlaufnut12g , die die Zuführöffnung12i und die Abflussöffnung12o verbindet, in die Umfangsrichtung des Unterstempels12B . - Bei einem in
3(C) gezeigten Unterstempel12C sind die Zuführöffnung12i und die Abflussöffnung12o an der gleichen Position in die Umfangsrichtung des Unterstempels12C angeordnet, jedoch sind sie in die Achsenrichtung (das heißt, an unterschiedlichen Positionen auf der gleichen Achsenlinie) zueinander versetzt angeordnet. Dementsprechend erstreckt sich die Umlaufnut12g , die die Zuführöffnung12i und die Abflussöffnung12o verbindet, in die Achsenrichtung des Unterstempels12C . - Mit einem der Unterstempel
12A bis12C , die in3(A) bis3(C) gezeigt sind, kann das in einer Umformeinheit verwendete Schmiermittel auf die Innenumfangsfläche10s aufgebracht werden, um die Innenumfangsfläche10s der Matrize10 , wie in1 gezeigt, in der Umfangsrichtung zu teilen. Auf diese Weise kann durch gleichmäßiges Aufbringen des in einer Umformeinheit verwendeten Schmiermittels in die Tiefenrichtung des Hohlraums, wodurch die Innenumfangsfläche10s der Matrize10 in die Umfangsrichtung geteilt wird, die Fläche gebildet werden, auf der die Isolierschicht, die sich im Wesentlichen parallel zu der Druckrichtung des Pulverformteils auf der Außenumfangsfläche des erhaltenen Pulverformteils erstreckt, unversehrt ist. Wird ein aus dem Pulverformteil gebildeter Magnetkern angeregt, wobei die Druckrichtung gleich der Magnetflussrichtung ist, kann ein Wirbelstrom, der in die Umfangsrichtung um die Magnetflussrichtung strömt, gestoppt werden. - Somit kann aufgrund der Strukturen der vorliegenden Ausführungsform das in einer Umformeinheit verwendete Schmiermittel erhalten werden. Ferner liegt ein weiterer Vorteil der zuvor beschriebenen Strukturen in der Vereinfachung der Struktur des Unterstempels.
- <Erste Variante>
- In den zuvor beschriebenen Ausführungsformen, wurden die Strukturen zur Formung eines Festpulverformteils ohne Durchgangsöffnung beschrieben. In einer weiteren Ausführungsform, kann das Formungsverfahren der vorliegenden Erfindung auch auf das Formen eines Pulverformteils mit einer Durchgangsöffnung (typischerweise ein ringförmiges Element) angewendet werden. In diesem Fall wird eine Umformeinheit, die eine Matrize, einen Unterstempel, einen Oberstempel und einen Kernstab, der bezogen auf den Unterstempel relativ verschiebbar angeordnet ist, verwendet. In dieser Ausführungsform können sowohl die Innenumfangsfläche der Matrize als auch die Außenumfangsfläche des Kernstabs als die Gleitkontaktfläche, bezogen auf das Formteil, dienen. Dementsprechend sind die Zuführöffnung, die Abflussöffnung und die Umlaufnut auf dem Unterstempel vorgesehen, so dass das in einer Umformeinheit verwendete Schmiermittel sowohl auf die Innenumfangsfläche der Matrize als auch auf die Außenumfangsfläche des Kernstabs aufgebracht werden kann. Wenn beispielsweise der Unterstempel ein röhrenförmiges Element mit einer Durchgangsöffnung, in die der Kernstab einführbar ist, umfasst, sollten die Zuführöffnung, die Abflussöffnung und die Umlaufnut teilweise in der Umfangsrichtung an der Außenumfangsfläche und der Innenumfangsfläche des Unterstempels, ähnlich zu den zuvor beschriebenen Ausführungsformen, vorgesehen sein.
- <Zweite Variante>
- In den zuvor beschriebenen Ausführungsformen wurde die Struktur beschrieben, bei der das Rohmaterialpulver
3 nach Bildung des Hohlraums zugeführt wird. Anstelle dieses Aufbaus kann beispielsweise, in dem in1(B) gezeigten Zustand, eine Pulverzuführvorrichtung zur Abdeckung der oberen Fläche12u des Unterstempels12 angeordnet werden, so dass die Pulverzuführvorrichtung bei der Verschiebung der Matrize10 ebenfalls verschoben wird. In diesem Fall wird in Übereinstimmung mit der Verschiebung der Matrize10 nach oben ein von der oberen Fläche12u des Unterstempels und der Innenumfangsfläche10s der Matrize10 umgebener Raum gebildet. In diesen Raum wird das Rohmaterialpulver3 nach und nach aus der Pulverzuführvorrichtung zugeführt. Ferner wird durch das Verschieben der Matrize nach oben das in einer Umformeinheit verwendete Schmiermittel auf die Innenumfangsfläche10s der Matrize10 aufgebracht. Das heißt, bei dieser Struktur bewirkt das Verschieben der Matrize10 das Aufbringen des in einer Umformeinheit verwendeten Schmiermittels und gleichzeitig das Zuführen des Rohmaterialpulvers3 in den Raum mit dem ringsum aufgetragenen Schmiermittel. Wenn, wie in1(D) gezeigt, der durch die oberen Fläche12u des Unterstempels12 und die Innenumfangsfläche10s der Matrize10 definierte Raum eine vorbeschriebene Größe einnimmt, sollte die Pulverzuführvorrichtung so verschoben werden, dass das Pressen mit dem Oberstempel11 durchgeführt werden kann. - <Testbeispiel 1>
- Es wurden Pulverformteile unter Verwendung verschiedener Arten von Pulver und Formverfahren hergestellt. Die erhaltenen Pulverformprodukte wurden zur Herstellung von Pulvermagnetkernen einer Wärmebehandlung unterzogen. Danach wurde der Verlust bei den magnetischen Komponenten, die die erhaltenen Pulvermagnetkerne aufweisen, untersucht.
- (Probe Nr. 1: Gemischinnenschmierung und Gesamtaußenschmierung)
- In Verbindung mit Probe Nr. 1, umfassend ein Pulvergemisch aus beschichtetem weichmagnetischen Metallpulver, das mit einer Isolierschicht versehen ist, und Pulver, das aus Festschmierstoff hergestellt ist, und der in
1 gezeigten Umformeinheit1 (der Unterstempel12 einschließlich des Umlaufzuführungsmechanismus20 ) wurde das in einer Umformeinheit verwendete Schmiermittel entlang des gesamten Umfangs der Innenumfangsfläche10s der Matrize10 aufgetragen. Danach wurde zum Erhalt des Pulverformprodukts100 der Formschritt durchgeführt. - In dem vorliegenden Test wurde als weichmagnetisches Metallpulver reines Eisenpulver (durchschnittliche Teilchengröße d: 50 μm), das durch Wasserzerstäubung hergestellt wurde, hergestellt. Anschließend wurde das reine Eisenpulver einer chemischen Umwandlungsbeschichtung unterzogen. Somit wurde durch Bildung einer Innenschicht (mit einer Dicke von in etwa 20 nm oder weniger) aus einer Metallphosphatverbindung beschichtetes Weichmagnetpulver mit einer Isolierschicht mit Einzelschichtstruktur hergestellt. Das beschichtete Weichmagnetpulver, das aus den jeweils mit der Isolierschicht versehenen beschichteten Teilchen gebildet ist, wurde mit Zinkstearat-Pulver als das Schmiermittel für Rohmaterial vermischt. Die Mischmenge des Schmiermittels für Rohmaterial wurde auf 0,6 Masseprozent bezogen auf das 100 Masseprozent ergebende Pulvergemisch aus beschichtetem Weichmagnetpulver und dem Schmiermittelpulver für Rohmaterial, eingestellt.
- Als Festschmierstoff wurde Pulver aus Ethylen-bis-Stearamid (EBS) mit einer maximalen Teilchengröße von 18,5 μm und einer durchschnittlichen Teilchengröße von 4,2 μm hergestellt. Dieses Pulver wurde in einem flüssigen Medium (Wasser in dem vorliegenden Test) zur Herstellung einer Dispergiermittels, das als das in einer Umformeinheit verwendete Schmiermittel verwendet wurde, dispergiert. Die Mischmenge dieses Festschmierstoffes wurde auf 45 Masseprozent, bezogen auf das 100 Masseprozent ergebende Dispergiermittel, eingestellt. Das in einer Umformeinheit verwendete Schmiermittel wurde mit 0,0018 g/cm2 aufgebracht.
- Danach wurde bei der Probe Nr. 1, beim Bilden des Pulverformteils, das in einer Umformeinheit verwendete Schmiermittel auf dem gesamten Umfang der Innenumfangsfläche
10s der Matrize10 durch die relative Verschiebung des Unterstempels12 und der Matrize10 , wie zuvor beschrieben, aufgebracht (hierin wurde das in einer Umformeinheit verwendete Schmiermittel mit 2,5 ml/min zugeführt). Danach wurde die Umformeinheit auf 60°C erhitzt, so dass das flüssige Medium vollständig verdampft und entfernt wurde. Dann wurde das Pulvergemisch in den Hohlraum gefüllt und bei einem Formungsdruck von 730 MPa gepresst. Auf diese Weise wurde das rechteckige, parallelepipedförmige Pulverformteil100 erhalten. Dieses Formungsverfahren, umfassend das Aufbringen des in einer Umformeinheit verwendeten Schmiermittels auf die Umformeinheit1 und das Formen unter Druck, wurde nacheinander 1001 mal (Versuche) durchgeführt. - <Probe Nr. 2: Beschichtungsinnenschmierung und Gesamtaußenschmierung>
- In Verbindung mit Probe Nr. 2 wurde beschichtetes Weichmagnetpulver, bei dem reines Eisenpulver, das gleich dem in Probe Nr. 1 verwendeten ist, mit einer Mehrschichtstruktur aufweisenden Isolierschicht versehen wurde, hergestellt. Die Isolierschicht wurde wie folgt gebildet. Das reine Eisenpulver wurde einer chemischen Umwandlungsbeschichtung unterzogen, um eine Innenschicht (mit einer Dicke von etwa 20 nm oder weniger) aus einer Metallphosphatverbindung, die Hydratationswasser enthält, zu bilden. Die Teilchen mit der Innenschicht und ein im Handel erhältliches Harzmaterial (Silizium XC96-B0446 erhältlich von Momentive Performance Materials Inc. (eine Substanz, die durch eine Hydrolyse-Kondensationspolymerisationsreaktion Siliziumharz wird)) wurden unter einer Heizatmosphäre (80°C bis 150°C) gemischt, um die Isolierschicht, die einem mehrschichtigen Aufbau mit der Innenschicht aus einer Metallphosphatverbindung und einer Außenschicht (mit einer Dicke von in etwa 1 μm oder weniger) aus Siliziumharz aufweist, zu bilden. Dann wurde unter den gleichen Bedingungen wie bei Probe Nr. 1 das in einer Umformeinheit verwendete Schmiermittel auf die gesamte Oberfläche der Innenumfangsfläche
10s der Matrize10 aufgebracht. Danach wurde unter ähnlichen Bedingungen wie bei Probe Nr. 1 das Pulverformprodukt100 mit ähnlicher Form und Größe hergestellt. Das Verfahren wurde auch bei Probe Nr. 2 1001 mal (Versuche) durchgeführt. - (Test für jede Probe)
- Messelemente (entsprechend den magnetischen Komponenten) zur Messung des Eisenverlusts wurden unter Verwendung der Pulverformteile, die aus den 100 Versuchen für jede Probe erhalten wurden, hergestellt. Die Messelemente wurden wie folgt hergestellt. Zunächst wurden die erhaltenen Pulverformteile einer Wärmebehandlung unterzogen, um wärmebehandelte Elemente zu erhalten, aus denen die Druckverspannung, die auf das in den Pulverformteilen enthaltene reine Eisenpulver zurückzuführen ist, entfernt. Die Wärmebehandlungsbedingungen waren wie folgt. Bei Probe Nr. 1, 400°C × 30 Minuten unter Stickstoffatmosphäre; und bei Probe Nr. 2, 550°C × 30 Minuten unter Stickstoffatmosphäre. Dann wurden die wärmebehandelten Elemente ringförmig verbunden, um einen magnetischen Kern für Testzwecke herzustellen. Das Messelement wurde durch Anordnen einer aus Draht gebildeten Spule am magnetischen Kern für Testzwecke hergestellt (die Beschreibung ist bei beiden Proben gleich).
- Für jedes Messelement wurde, indem die Magnetflussrichtung als die Pressrichtung in dem Formungsverfahren verwendet wurde, der Hystereseverlust Wh1/5k (W/kg) und der Wirbelstromverlust We1/5k (W/kg) mit der Magnetflussdichte in einem angeregten Zustand Bm von 1 kG (= 0,1 T) und der Messfrequenz von 5 kHz unter Verwendung eines AC-BH-Kurvensteuergerätes gemessen, und der Eisenverlust W1/5k (W/kg) wurde aus dem Hystereseverlust + Wirbelstromverlust berechnet. Die Ergebnisse sind in Tabellen 1 und 2 gezeigt. Tabelle 1
Testergebnisse der Probe Nr. 1* Anzahl der Versuche Eisenverlust W1/5k (W/kg) Hystereseverlust Wh1/5k (W/kg) Wirbelstromverlust We1/5k (W/kg) 1 11,2 10,8 0,4 101 11,0 10,6 0,4 201 11,2 10,8 0,4 301 10,8 10,4 0,4 401 10,8 10,4 0,4 501 10,8 10,5 0,3 601 10,8 10,7 0,1 701 10,9 10,7 0,2 801 10,9 10,7 0,2 901 10,8 10,5 0,3 1001 10,9 10,8 0,1 * Gemischinnenschmierung + Gesamtaußenschmierung Testergebnisse der Probe Nr. 2* Anzahl der Versuche Eisenverlust W1/5k (W/kg) Hystereseverlust Wh1/5k (W/kg) Wirbelstromverlust We1/5k (W/kg) 1 9,5 9,0 0,5 101 9,3 8,7 0,6 201 9,4 8,7 0,7 301 9,3 8,6 0,7 401 9,3 8,5 0,8 501 9,8 9,6 0,2 601 9,6 8,7 0,9 701 9,5 8,7 0,8 801 9,7 8,6 1,1 901 9,8 8,7 1,1 1001 9,7 8,6 1,1 * Beschichtungsinnenschmierung + Gesamtaußenschmierung - Wie in den Tabellen 1 und 2 gezeigt, erhöhte sich bei den Proben Nr. 1 und 2, selbst bei fortlaufender Durchführung des Formens unter Druck, in über 1000 Versuchen, der Eisenverlust der erhaltenen Pulverformteile nicht sehr stark. Dies kann auf die zirkulierende Zuführung zurückzuführen sein, wobei: Während des Auftragens des in der Umformeinheit verwendeten Schmiermittels auf den gesamten Umfang der Innenumfangsfläche
10s der Matrize10 durch die relative Verschiebung des Unterstempels12 und der Matrize10 , wobei das in einer Umformeinheit verwendete Schmiermittel nach und nach aus der Zuführöffnung12i des Unterstempels12 zugeführt wird, wird das in einer Umformeinheit verwendete Schmiermittel von der Abflussöffnung12o des Unterstempels12 aufgefangen. Das heißt, durch zirkulierendes Zuführen kann verhindert werden, dass das in einer Umformeinheit verwendete Schmiermittel in übermäßigem Maß zugeführt und aufgetragen wird. Ferner wird verhindert, dass das feine Rohmaterialpulver, das durch den Zwischenraum zwischen der Matrize10 und dem Unterstempel12 gesickert ist, sich in der Umformeinheit ansammelt und die Zuführöffnung12i verstopft. Demgemäß kann ein gleichmäßiges Auftragen des in einer Umformeinheit verwendeten Schmiermittels auf die Innenumfangsfläche10s der Matrize10 viele Male durchgeführt werden. - <Testbeispiel 2>
- In Testbeispiel 1 wurde das in einer Umformeinheit verwendete Schmiermittel über den gesamten Umfang der Innenumfangsfläche
10s der Matrize10 aufgebracht. Danach wurde zum Erhalt des Pulverformteils100 der Formvorgang durchgeführt. Im Gegensatz dazu wird in dem Testbeispiel 2 das in einer Umformeinheit verwendete Schmiermittel nur auf einen Teil der Innenumfangsfläche10s der Matrize10 zur Herstellung eines Pulverformprodukts aufgebracht. Das erhaltene Pulverformteil wurde einer Wärmebehandlung unterzogen, um einen Pulvermagnetkern herzustellen. Danach wurde der Verlust bei der magnetischen Komponente, die den erhaltenen Pulvermagnetkern aufweist, untersucht. - Gemischinnenschmierung + Teilaußenschmierung
- Unter Verwendung des in
3(B) gezeigten Unterstempels12B wurde das in einer Umformeinheit verwendete Schmiermittel nur auf einem Teil der Innenumfangsfläche10s der Matrize10 aufgebracht. Mit Ausnahme dieses Punktes wurde ein Pulvermagnetkern unter den gleichen Formungsbedingungen und Wärmebehandlungsbedingungen wie für der Probe Nr. 1 des Testbeispiels 1 hergestellt. Danach wurde der Eisenverlust W1/5k (W/kg), der Hystereseverlust Wh1/5k (W/kg) und der Wirbelstromverlust We1/5k (W/kg) unter den gleichen Bedingungen wie für Probe Nr. 1 erhalten. Ferner wurde zu Vergleichszwecken der Eisenverlust, der Hystereseverlust und der Wirbelstromverlust eines Pulvermagnetkerns erhalten, der ohne das Aufbringen des in einer Umformeinheit verwendeten Schmiermittels auf die Innenurfangsfläche10s der Matize10 hergestellt wurde. Das Ergebnis ist in Tabelle 3 gezeigt. Es sollte beachtet werden, dass die Anzahl der Versuche ”1” ist. Tabelle 3Anzahl der Versuche = 1 Probe Eisenverlust W1/5k (W/kg) Hystereseverlust Wh1/5k (W/kg) Wirbelstromverlust We1/5k (W/kg) Gemischinnenschmierung + Teilaußenschmierung 11,4 10,8 0,6 Keine Aufbringung 29,1 12,7 16,4 - Beschichtungsinnenschmierung und Teilaußenschmierung
- Unter Verwendung des in
3(B) gezeigten Unterstempels12B wurde das in einer Umformeinheit verwendete Schmiermittel nur auf einen Teil der Innenumfangsfläche10s der Matrize10 aufgebracht. Abgesehen von diesem Punkt wurde ein Pulvermagnetkern unter den gleichen Formungsbedingungen und Wärmebehandlungsbedingungen wie bei dem Testbeispiel 1 hergestellt. Danach wurde der Eisenverlust W1/5k (W/kg), der Hystereseverlust Wh1/5k (W/kg) und der Wirbelstromverlust We1/5k (W/kg) unter den gleichen Bedingungen wie für Probe Nr. 2 erhalten. Ferner wurde zu Vergleichszwecken der Eisenverlust, der Hystereseverlust und der Wirbelstromverlust eines Pulvermagnetkerns erhalten, der ohne Aufbringen des in einer Umformeinheit verwendeten Schmiermittels auf die Innenumfangsfläche10s der Matrize10 hergestellt wurde. Das Ergebnis ist in Tabelle 4 gezeigt. Es sollte beachtet werden, dass die Anzahl der Versuche ”1” ist. Tabelle 4Anzahl der Versuche = 1 Probe Eisenverlust W1/5k (W/kg) Hystereseverlust Wh1/5k (W/kg) Wirbelstromverlust We1/5k (W/kg) Beschichtungsinnenschmierung + Teilaußenschmierung 9,4 8,7 0,7 Keine Aufbringung 24,5 9,5 15 - Aus den in Tabellen 3 und 4 gezeigten Ergebnissen zeigt sich, dass selbst in dem Fall, bei dem das in einer Umformeinheit verwendete Schmiermittel nur auf einen Teil der Innenumfangsfläche
10s der Matrize10 aufgebracht wird, der Eisenverlust drastisch verringert werden kann, verglichen mit dem Fall, bei dem kein in einer Umformeinheit verwendetes Schmiermittel auf die Innenumfangsfläche10s aufgetragen wird. Ferner zeigt sich beim Vergleich der Ergebnisse der Tabellen 3 und 4 mit dem Ergebnis des ersten Versuchs in Tabellen 1 und 2, dass die Teilaußenschmierung einen Pulvermagnetkern bilden kann, der eine magnetische Eigenschaft aufweist, die mit der durch die Gesamtaußenschmierung erhaltenen vergleichbar ist. Hier wurde das Messergebnis des Testbeispiels 2 durch den Aufbau erhalten, bei dem eine zirkulierende Zuführung des in einer Umformeinheit verwendeten Schmiermittels, ähnlich wie in Testbeispiel 1, durchgeführt wurde. Daher wird angenommen, dass, selbst bei der Erhöhung der Anzahl der Versuche in Testbeispiel 2, Pulvermagnetkerne mit gleichbleibender magnetischer Eigenschaft, die vergleichbar mit der des ersten Versuchs ist, erhalten werden können. - Es sollte beachtet werden, dass die vorliegende Erfindung nicht auf die zuvor beschriebenen Ausführungsformen und Varianten beschränkt ist, und Änderungen innerhalb des Umfangs vorgenommen werden können, ohne vom Kern der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Beispielsweise kann das Material und die Größe der weichmagnetischen Metallteilchen, das Material und die Dicke der Isolierschicht, das Material, die Größe, die Anwendungsfläche des Festschmierstoffes in dem einer Umformeinheit verwendeten Schmiermittel, das Material des flüssigen Mediums, der Anteil des Festschmierstoffes relativ zu dem flüssigen Medium, das Material und der Anteil des in einem Rohmaterial verwendeten Schmiermittels, die Form des Hohlraums, der durch die Stempel und die Matrize gebildet wird, die Form der Stempel und dergleichen in geeigneter Weise verändert werden. Des Weiteren kann das Verfahren zur Formung eines Pulverformteils der vorliegenden Erfindung zur Formung eines einfachen Pulverformteils, das kein Pulvermagnetkern ist, verwendet werden.
- Gewerbliche Anwendbarkeit
- Das Verfahren zur Formung eines Pulverformteils der vorliegenden Erfindung kann vorzugsweise zur Herstellung eines Pulvermagnetkerns, insbesondere eines Pulverformteils, das als Material für einen Pulvermagnetkerns mit hervorragenden Hochfrequenzeigenschaften geeignet ist, verwendet werden.
- Bezugszeichenliste
-
- 1
- Umformeinheit
- 10
- Matrize
- 10h
- Durchgangsöffnung
- 10s
- Innenumfangsfläche der Matrize
- 11
- Oberstempel
- 12, 12A, 12B, 12C
- Unterstempel
- 12s
- Außenumfangsfläche des Unterstempels
- 12u
- Obere Fläche des Unterstempels
- 20
- Umlaufzuführungsmechanismus
- 12i
- Zuführöffnung
- 120i
- Zufuhrdurchflussleitung
- 12o
- Abflussöffnung
- 120o
- Abflussdurchflussleitung
- 12g
- Umlaufnut
- 26
- Dichtungsnut
- 2
- Schmiermittelschicht
- 3
- Rohmaterialpulver
- 100
- Pulverformteil
Claims (7)
- Verfahren zur Formung eines Pulverformteils, bei dem Rohmaterialpulver in einen Hohlraum gefüllt wird, der durch einen ersten Stempel und einer Matrize, die relativ verschiebbar sind, gebildet ist, wobei ein Pulverformteil durch Pressen des Rohmaterialpulvers in dem Hohlraum durch den ersten Stempel und einen zweiten Stempel geformt wird, wobei das Verfahren umfasst: einen Herstellungsschritt zur Herstellung des Rohmaterialpulvers; einen Aufbringungsschritt zum Einfügen eines in einer Umformeinheit verwendeten Schmiermittels zwischen einer Außenumfangsfläche des ersten Stempels und einer Innenumfangsfläche der Matrize, wobei der erste Stempel und die Matrize zum Aufbringen des in einer Umformeinheit verwendeten Schmiermittels auf die Innenumfangsfläche der Matrize in diesem Zustand relativ verschoben werden; und einen Formungsschritt zum Füllen des Rohmaterialpulvers in den Hohlraum, der von dem ersten Stempel und der Matrize, auf der das in einer Umformeinheit verwendete Schmiermittel aufgebracht wurde, umgebenen ist, wobei ein durch das Rohmaterialpulver geformtes Pulverformteil durch den ersten Stempel und den zweiten Stempel gepresst wird, wobei in dem Aufbringungsschritt während der Abgabe des in einer Umformeinheit verwendeten Schmiermittels aus einer auf der Matrize oder dem ersten Stempel vorgesehenen Zuführöffnung und des Auffangens des abgegebenen, in einer Umformeinheit verwendeten Schmiermittels von einer auf der Matrize oder dem ersten Stempel vorgesehenen Abflussöffnung, das in einer Umformeinheit verwendete Schmiermittel auf die Innenumfangsfläche der Matrize aufgebracht wird.
- Verfahren zur Formung eines Pulverformteils nach Anspruch 1, wobei in dem Aufbringungsschritt das in einer Umformeinheit verwendete Schmiermittel auf die gesamte Innenumfangsfläche der Matrize aufgebracht wird.
- Verfahren zur Formung eines Pulverformteils nach Anspruch 1, wobei in dem Aufbringungsschritt das in einer Umformeinheit verwendete Schmiermittel auf einen Teil der Innenumfangsfläche der Matrize aufgebracht wird.
- Verfahren zur Formung eines Pulverformteils nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei in dem Herstellungsschritt das Rohmaterialpulver, das mit einem einen Rohmaterial verwendenden Schmiermittel aus Festschmierstoff vermischt ist, hergestellt wird.
- Verfahren zur Formung eines Pulverformteils nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei das in einer Umformeinheit verwendete Schmiermittel ein Dispergiermittel ist, in dem Teilchen aus Festschmierstoff in einem nicht brennbaren flüssigen Medium dispergiert sind.
- Verfahren zur Formung eines Pulverformteils nach Anspruch 5, wobei der Festschmierstoff in dem in einer Umformeinheit verwendete Schmiermittel Ethylen-bis-Stearamid enthält.
- Verfahren zur Formung eines Pulverformteils nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei das Rohmaterialpulver beschichtetes Weichmagnetpulver umfasst, das eine Anhäufung aus jeweils mit einer Isolierschicht versehenen Weichmagnetmetallteilchen ist.
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