JP2002292498A

JP2002292498A - 粉末充填配向装置およびそれを用いたプレス成形装置、ならびに粉末充填配向方法およびそれを用いた焼結磁石製造方法

Info

Publication number: JP2002292498A
Application number: JP2001289849A
Authority: JP
Inventors: Akira Nakamura; 陽中村
Original assignee: Sumitomo Special Metals Co Ltd
Current assignee: Hitachi Metals Ltd
Priority date: 2001-01-29
Filing date: 2001-09-21
Publication date: 2002-10-08
Anticipated expiration: 2021-09-21
Also published as: JP4701573B2

Abstract

(57)【要約】【課題】低コストで所望の配向が可能になり高い磁気
特性が得られる、粉末充填配向装置およびそれを用いた
プレス成形装置、ならびに粉末充填配向方法およびそれ
を用いた焼結磁石製造方法を提供する。【解決手段】プレス成形装置１０は粉末充填配向装置
１４を含む。粉末充填配向装置１４は、粉末ｍが収容さ
れる給粉箱３２を含む。給粉箱３２内に棒状部材５０を
設け、給粉箱３２の開口９０に線状部材９２を設ける。
給粉箱３２を金型１８のキャビティ２８上へ移動し、給
粉箱３２がキャビティ２８上に位置したとき給粉箱３２
内で棒状部材５０を水平方向に動作させながら粉末ｍを
キャビティ２８に充填する。キャビティ２８内の粉末ｍ
に磁場発生コイル９４によって配向磁場を印加して粉末
ｍを配向する。キャビティ２８に充填された粉末ｍを上
パンチ２４および下パンチ２２によってプレスして成形
体を得、その成形体を焼結して焼結磁石を製造する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は粉末充填配向装置
およびそれを用いたプレス成形装置、ならびに粉末充填
配向方法およびそれを用いた焼結磁石製造方法に関し、
より特定的にはダイに形成されたキャビティに粉末を充
填するための、粉末充填配向装置およびそれを用いたプ
レス成形装置、ならびに粉末充填配向方法およびそれを
用いた焼結磁石製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】キャビティ内に粉末を充填するための技
術が、特開平１１−４９１０１号や特開２０００−２４
８３０１号において提案されている。特開平１１−４９
１０１号の技術は、空気タッピングにより供給ホッパを
介して容器に被充填物を充填する充填方法であって、空
気タッピング後に供給ホッパと容器との両方に被充填物
が存在するようにし、その後、供給ホッパと容器との両
方に存在する被充填物のうち、容器に形成された密度が
均一な部分を、供給ホッパに残存する被充填物から分離
するようにしたものである。

【０００３】特開２０００−２４８３０１号の技術は、
金型に形成されるキャビティ上に、底部に開口を有する
給粉箱を移動させてその開口からキャビティ内に希土類
合金粉末を供給するようにした供給装置であって、給粉
箱内の底部を水平方向に平行移動する棒状部材を備え
る。そして、この棒状部材を往復運動させながら給粉箱
内の希土類合金粉末をキャビティ内に供給するものであ
る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、特開平１１−
４９１０１号の技術では、空気タッピングにより容器内
に被充填物を充填するため、容器内の被充填物の充填密
度が自然落下による充填時の充填密度より高くなってし
まう。たとえば、希土類合金粉末の自然落下による充填
密度は１．８ｇ／ｃｍ³前後であるのに対して、空気タ
ッピングによる充填密度は３．４ｇ／ｃｍ³前後とな
る。このように高密度充填された被充填物は個々の粉末
が動きづらい状態になるので、配向のためにはより強い
磁場が必要となってしまい、生産コストが高くなる。

【０００５】一方、特開２０００−２４８３０１号の技
術では、図１２（ａ）に示すようにキャビティ１方向に
給粉箱２を移動させ、図１２（ｂ）に示すようにキャビ
ティ１上に給粉箱２が位置したとき粉末３の自重によっ
てキャビティ１内に粉末３が供給されてしまう。このと
き充填が偏り粉末３は均一に充填されない。その後、図
１２（ｃ）および（ｄ）に示すようにシェーカー４の動
作によってキャビティ１内に粉末３が充填されるが、シ
ェーカー４によって粉末３を押し込むことによって、充
填密度を２．３ｇ／ｃｍ³前後にまで上げ、その結果、
充填密度を均一にする。したがって、所望の配向度を得
るためには、より強い磁場が必要となる。なお、図１３
にこの従来装置による給粉状態を示す。

【０００６】さらに、パンチの圧縮方向にキャビティが
薄い場合には、キャビティ内における充填密度むらを圧
縮によって修正しにくくなり、成形体に割れが発生する
ことがある。時には給粉箱内の粉末のかたまりがキャビ
ティにそのまま充填されて充填密度むらを発生させる。

【０００７】それゆえにこの発明の主たる目的は、低コ
ストで所望の配向が可能になり高い磁気特性が得られ、
かつ単重バラツキの少ない粉末充填配向装置およびそれ
を用いたプレス成形装置、ならびに粉末充填配向方法お
よびそれを用いた焼結磁石製造方法を提供することであ
る。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上述の目的を達成するた
めに、請求項１に記載の粉末充填配向装置は、ダイに形
成されたキャビティ内に粉末を充填するための粉末充填
配向装置であって、キャビティ上に移動自在で底部に開
口を有しかつ粉末が収容される給粉箱、給粉箱内に設け
られかつ下方に向かって粉末を押込む棒状部材、給粉箱
の開口に設けられる線状部材、および給粉箱からキャビ
ティ内に充填された粉末を配向するための配向手段を備
える。

【０００９】請求項２に記載の粉末充填配向装置は、請
求項１に記載の粉末充填配向装置において、棒状部材と
線状部材との間隔が０．５ｍｍ以上１０ｍｍ以下である
ことを特徴とする。請求項３に記載のプレス成形装置
は、請求項１に記載の粉末充填配向装置、および粉末充
填配向装置によってキャビティ内に充填された粉末をプ
レス成形するためのプレス手段を備える。

【００１０】請求項４に記載の粉末充填配向方法は、ダ
イに形成されたキャビティ内に粉末を充填するための粉
末充填配向方法であって、粉末を収容した給粉箱をダイ
のキャビティ上へ移動するステップ、給粉箱がキャビテ
ィ上に位置したとき給粉箱内で粉末を攪拌しつつ下方に
移動させ線状部材を通過させながら粉末をキャビティに
充填するステップ、およびキャビティ内の粉末に配向磁
場を印加して粉末を配向するステップを備える。

【００１１】請求項５に記載の粉末充填配向方法は、請
求項４に記載の粉末充填配向方法において、粉末は急冷
法によって製造されたものであることを特徴とする。請
求項６に記載の粉末充填配向方法は、請求項４に記載の
粉末充填配向方法において、線状部材の間隔が２ｍｍ以
上１２ｍｍ以下であることを特徴とする。請求項７に記
載の焼結磁石製造方法は、請求項４または５に記載の粉
末充填配向方法によってキャビティに充填された粉末
を、プレス成形して成形体を得るステップ、および成形
体を焼結して焼結磁石を製造するステップを備える。

【００１２】請求項１に記載の粉末充填配向装置では、
給粉箱の開口に線状部材を設けることによって、キャビ
ティ上への給粉箱の移動が完了してもキャビティ内に粉
末は重力のみによっては落下せず、その後給粉箱内の棒
状部材を動作させることによってキャビティ内に粉末を
充填できる。このとき、キャビティ内に粉末を配向しや
すい低い充填密度（たとえば１．７ｇ／ｃｍ³〜２．１
ｇ／ｃｍ³）でむらなく充填することができる。このよ
うに、粉末は高密度で充填されていないので個々の粉末
が動きやすく比較的低い配向磁場であっても所望の配向
を施すことができ、生産コストを抑えることができる。
また、充填密度の分布を均一にできるので、キャビティ
内の粉末を配向することによって磁気特性の高い製品が
得られる。さらに、充填密度ばらつきによる成形体の割
れも少なくなる。請求項４に記載の粉末充填配向方法に
ついても同様である。なお、給粉・充填される粉末の平
均粒径（ＦＳＳＳ粒径）は２．０μｍ〜６．０μｍであ
る。

【００１３】請求項２に記載の粉末充填配向装置では、
線状部材周辺の粉末の流動が促され、キャビティへ粉末
を配向に適したかさ密度で円滑に充填できる。請求項３
に記載のプレス成形装置では、上述の粉末充填配向装置
によってキャビティ内に充填された粉末を、プレスする
ことによって密度の均一性が高い成形体を得ることがで
き、密度の不均一から生じるひびや割れの発生を防止で
きる。

【００１４】粉末を急冷法によって製造し、粉末の粒度
分布を狭くてシャープにすると、流動性が極めて悪くな
る。しかし、請求項５に記載の粉末充填配向方法では、
自然落下による充填によって粉末の流動性を向上できる
ので、粉末が急冷法で製造され粒度分布がシャープな場
合であってもキャビティ内での粉末の密度の均一性を向
上できる。また、個々の粉末を容易に運動させることが
でき、たとえば磁気異方性の高い磁石を作製できる。請
求項６に記載するように、線状部材の間隔は２ｍｍ以上
１２ｍｍ以下であることが好ましい。

【００１５】請求項７に記載の焼結磁石製造方法では、
上述の粉末充填配向方法によってキャビティ内に充填さ
れた粉末を、プレスすることによって密度の均一性が高
い成形体を得ることができ、成形体のひびや割れの発生
を低減できる。その結果、その成形体を焼結して得られ
る焼結磁石もひびや割れによる不良発生が少なくなり、
変形も低減できるので、製造工程での歩留まりを向上で
き、焼結磁石の生産性を向上できるとともに、磁気特性
のよい焼結磁石を製造することができる。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照してこの発明の
実施形態について説明する。図１ないし図５を参照し
て、この発明の一実施形態のプレス成形装置１０につい
て説明する。

【００１７】プレス成形装置１０は、プレス成形部１２
および粉末充填配向装置１４を含む。プレス成形部１２
はダイセット１６と金型１８とを含む。金型１８は、ダ
イ２０、下パンチ２２および上パンチ２４を含む。ダイ
２０の飽和磁化はたとえば０．０５Ｔ以上１．２Ｔ以下
に設定される。ダイ２０はダイセット１６に嵌め込ま
れ、下パンチ２２はダイ２０を上下方向に貫通するダイ
ホール２６に下方から嵌入自在に配置される。下パンチ
２２の上端面とダイホール２６の内周面とによって任意
の容積のキャビティ２８が形成される。そして、上パン
チ２４をキャビティ２８内に没入することによって、キ
ャビティ２８内に充填された粉末ｍが圧縮され、成形体
が得られる。

【００１８】粉末充填配向装置１４は、ダイセット１６
に隣接配置されるベースプレート３０を含む。ベースプ
レート３０上には給粉箱３２が設けられ、給粉箱３２は
たとえば油圧シリンダやエアーシリンダ等のシリンダ
（または電動サーボモータ）３４のシリンダロッド３６
によってダイ２０上と待機位置とを往復移動する。給粉
箱３２の待機位置近傍には、給粉箱３２に粉末ｍを補給
するための補給装置３８が設けられる。

【００１９】補給装置３８では、秤４０上にフィーダカ
ップ４２が配置され、振動トラフ４４によって少しずつ
フィーダカップ４２内に粉末ｍが落下される。この計量
動作は給粉箱３２がダイ２０上に移動している間に行わ
れる。フィーダカップ４２内の粉末ｍの重量が一定レベ
ルに達した時点でロボット４６がフィーダカップ４２を
把持し、給粉箱３２が待機位置に戻ったときにロボット
４６によってフィーダカップ４２内の粉末ｍが給粉箱３
２に補給される。フィーダカップ４２内の粉末ｍの量
は、１回のプレス動作に伴う給粉箱３２内の粉末減少分
に相当するように設定され、給粉箱３２内の粉末ｍの量
が常に一定量にされる。このように、給粉箱３２内の粉
末ｍの量が一定となる結果、粉末ｍがキャビティ２８に
重力落下するときの圧力が一定となり、キャビティ２８
に充填される粉末ｍの量が一定となる。粉末ｍにはたと
えば希土類合金粉末が用いられる。

【００２０】希土類磁石合金粉末は、たとえばつぎのよ
うにして作製される。まず、急冷法（冷却速度１０²°
Ｃ／ｓｅｃ以上１０⁴°Ｃ／ｓｅｃ以下）による合金の
作製法としてストリップキャスト法を用いて、鋳片を作
製する。ストリップキャスト法は、たとえば米国特許第
５，３８３，９７８号に開示されている。具体的には、
Ｎｄ：２６ｗｔ％、Ｄｙ：５．０ｗｔ％、Ｂ：１．０ｗ
ｔ％、Ａｌ：０．２ｗｔ％、Ｃｏ：０．９ｗｔ％、Ｃ
ｕ：０．２ｗｔ％、残部Ｆｅおよび不可避不純物からな
る組成の合金を高周波溶解によって溶融し、合金溶湯を
形成する。この合金溶湯を１３５０℃に保持した後、単
ロール法によって、合金溶湯を急冷し、厚さ０．３ｍｍ
のフレーク状合金を得る。このときの急冷条件は、たと
えば、ロール周速度約１ｍ／秒、冷却速度５００℃／
秒、過冷度２００℃である。

【００２１】このフレーク状合金を水素吸蔵法によって
粗粉砕した後、ジェットミルを用いて窒素ガス雰囲気中
で微粉砕すれば、平均粒径が約３．５μｍの合金粉末を
得ることができる。この窒素ガス雰囲気中の酸素量は１
００００ｐｐｍ程度に低く抑えることが好ましい。この
ようなジェットミルは、特公平６−６７２８号公報に記
載されている。微粉砕時における雰囲気ガス中に含まれ
る酸化性ガス（酸素や水蒸気）の濃度を制御し、それに
よって、微粉砕後における合金粉末の酸素含有量（重
量）を６０００ｐｐｍ以下に調整することが好ましい。
希土類合金粉末中の酸素量が６０００ｐｐｍを超えて多
くなりすぎると、磁石中に非磁性酸化物の占める割合が
増加し、最終的な焼結磁石の磁気特性が劣化してしまう
からである。

【００２２】こうして得た希土類合金粉末に対して、ロ
ッキングミキサー内で潤滑剤をたとえば０．３ｗｔ％添
加・混合し、潤滑剤で合金粉末粒子の表面を被覆する。
潤滑剤としては、脂肪酸エステルを石油系溶剤で希釈し
たものを用いることが好ましい。この実施形態では、脂
肪酸エステルとしてカプロン酸メチルを用い、石油系溶
剤としてはイソパラフィンを好適に用いることができ
る。カプロン酸メチルとイソパラフィンの重量比は、た
とえば１：９とすればよい。

【００２３】なお、潤滑剤の種類は上記のものに限定さ
れるわけではない。脂肪酸エステルとしては、カプロン
酸メチル以外に、たとえば、カプリル酸メチル、ラウリ
ル酸メチル、ラウリン酸メチルなどを用いても良い。溶
剤としては、イソパラフィンに代表される石油系溶剤や
ナフテン系溶剤等を用いることができる。潤滑剤添加の
タイミングは任意であり、微粉砕前、微粉砕中、微粉砕
後の何れであっても良い。上記液体潤滑剤とともに、ス
テアリン酸亜鉛などの固体（乾式）潤滑剤を用いても良
い。

【００２４】図２および図３に示すように、給粉箱３２
内にはシェーカー（アジテータともいう）４８が設けら
れる。シェーカー４８は、ダイ２０上面やベースプレー
ト３０上面と平行に配置される複数の棒状部材５０、お
よび略コ字状の複数の支持部材５２を含む。棒状部材５
０は、たとえば直径３ｍｍ以上１０ｍｍ以下の円形断面
を有する丸棒材であり、また角材であってもよい。棒状
部材５０および支持部材５２は、それぞれたとえばステ
ンレス（ＳＵＳ３０４）からなる。この実施の形態では
棒状部材５０および支持部材５２がそれぞれ３つずつ用
いられ、棒状部材５０の両端部近傍に支持部材５２が連
結されて略四角形の３つの枠体形状に形成される。そし
て、給粉箱３２の移動方向に対面する側壁５４および５
６を貫通して平行に延びる２本の支持棒５８に、各支持
部材５２の上部が接続され、支持部材５２および棒状部
材５０が固定される。２本の支持棒５８の両端はそれぞ
れたとえば短冊状の連結材６０および６２にねじ等で固
定される。側壁５６の外面に取り付けられた固定金具６
４にエアシリンダ６６が固定され、エアシリンダ６６の
シリンダシャフト６８が連結材６２に固定される。した
がって、エアシリンダ６６の両端にエア供給管７０から
供給されるエアによってシリンダシャフト６８が往復運
動することによって、シェーカー４８が往復運動する。
そのため、粉末は攪拌されて、粉末中に存在するかたま
りがつぶされながら下方に移動される。往復回数は粉末
の充填量に応じて変更される。

【００２５】また、給粉箱３２の側壁５６中央部の上方
には、給粉箱３２内に窒素ガスなどの不活性ガスを供給
するためのガス供給パイプ７２が設けられ、給粉箱３２
内を不活性ガス雰囲気に保つように大気圧より高い圧力
で窒素ガスなどの不活性ガスが給粉箱３２内に供給され
る。したがって、給粉箱３２に収容された粉末が大気に
よって酸化されることを防止できる。また、シェーカー
４８が往復運動するときに給粉箱３２と粉末との間で摩
擦が発生しても発火することはない。給粉箱３２の底面
とベースプレート３０との間でも粉末が挟まったまま給
粉箱３２が移動することになるが摩擦によって発火する
こともない。さらに、給粉箱３２の移動にともなって給
粉箱３２内の粉末同士に摩擦が発生するが、粉末が発火
することはない。

【００２６】さらに、給粉箱３２の粉末収容部７４を気
密に覆うように蓋７６が設けられる。粉末ｍの補給時に
は粉末収容部７４の上面を開口するために、蓋７６をシ
リンダ６６方向（図４でいえば右方向）に移動させなけ
ればならない。そのため、蓋７６を開蓋駆動するための
エアシリンダ７８が側壁８０に設けられる。蓋７６とエ
アシリンダ７８とは金具８２で連結され、ねじ留めされ
ている。蓋７６は、給粉箱３２内を通常不活性ガス雰囲
気に保つために通常は給粉箱３２の粉末収容部７４上に
配置され、粉末補給時のみシリンダ６６方向に移動され
る。なお、給粉箱３２の側壁８０と対向する側壁８４に
は、エアシリンダ７８によって蓋７６が開閉されるとき
に円滑に移動できるようにガイド手段（図示せず）が設
けられる。したがって、エアシリンダ７８の両端にエア
供給管８６から供給されるエアによってシリンダシャフ
ト（図示せず）が駆動され、蓋７６が開閉駆動される。

【００２７】また、給粉箱３２の底面には、たとえばフ
ッ素樹脂製の厚み５ｍｍの板材８８がねじ留め固定さ
れ、給粉箱３２を板材８８を介してベースプレート３０
上を摺動させるようにして、給粉箱３２とベースプレー
ト３０との間において粉末ｍの噛み込みが起きないよう
にする。

【００２８】そして、図５に示すように給粉箱３２の開
口９０には複数の線状部材９２が、給粉箱３２の進行方
向に対して平行に張設される。開口９０はキャビティ２
８の上面開口より大きく形成される。線状部材９２には
直径０．１５ｍｍ程度の非磁性金属材が用いられ、線状
部材９２は２ｍｍ以上４ｍｍ以下の間隔で設けられる。
また、棒状部材５０と線状部材９２との距離が０．５ｍ
ｍ以上１０ｍｍ以下に設定される。換言すれば、棒状部
材５０の下面と線状部材９２の上面との距離が０．５ｍ
ｍ〜１０ｍｍに設定される。ここで、線状部材９２の径
および棒状部材５０と線状部材９２との間隔はキャビテ
ィ２８の大きさに応じて調整される。

【００２９】図１に戻って、さらに、配向手段として、
ダイセット１６を挟んで一対の磁場発生コイル９４が設
けられ、磁場発生コイル９４の中心にパーメンジュール
等のコア９５が設けられる。磁場発生コイル９４に通電
することによって、キャビティ２８内の粉末ｍに矢印Ｂ
方向のたとえば１．２Ｔの配向磁場が印加され、粉末ｍ
が配向される。

【００３０】このようなプレス成形装置１０の動作につ
いて説明する。給粉箱３２の粉末収容部７４にはガス供
給パイプ７２から窒素ガスなどの不活性ガスが導入され
ている。この状態で、給粉箱３２の蓋７６が開蓋して、
ロボット４６によってフィーダカップ４２内の所定量の
粉末ｍを粉末収容部７４に供給する。粉末ｍの供給後、
蓋７６を閉じて粉末収容部７４の内部を不活性ガス雰囲
気に保つ。なお、粉末収容部７４への不活性ガスの導入
は、給粉箱３２がキャビティ２８上を移動するときだけ
でなく常時行うこととして、粉末の発火を防止する。ま
た、不活性ガスとしてはＡｒやＨｅも使用できる。

【００３１】この状態で、エアシリンダ３４を作動させ
て、給粉箱３２をダイ２０のキャビティ２８上に移動さ
せ、その後、給粉箱３２内の棒状部材５０をたとえば５
〜１５往復、水平方向に往復動させながら、給粉箱３２
内の粉末を線状部材９２を通過させてキャビティ２８内
に不活性ガス雰囲気中で充填する。このため、発火の恐
れなどなく、極めて均一な充填密度でキャビティ２８内
に粉末を供給できる。このとき、給粉箱３２内の粉末は
給粉箱３２がキャビティ２８上に位置したときに自然落
下することなく、シェーカー４８の押し込み動作によっ
てはじめて線状部材９２を通過し、キャビティ２８に配
向に適した密度で充填されていく。

【００３２】粉末ｍをキャビティ２８内に充填供給した
後、給粉箱３２を後退させ、その後、上パンチ２４を降
下させた状態で磁場発生コイル９４によって配向磁場を
発生させつつ、キャビティ２８内の粉末ｍをプレス成形
する。この間に退去した給粉箱３２に対して粉末ｍが補
給される。上述の操作を繰り返して粉末ｍのプレス作業
が連続して行われる。

【００３３】このようなプレス成形装置１０によれば、
図６（ａ）に示すようにキャビティ２８方向へ給粉箱３
２を移動させ、図６（ｂ）に示すようにキャビティ２８
上への給粉箱３２の移動が完了しても、給粉箱３２の開
口９０に設けられた線状部材９２によって粉末ｍはブリ
ッジングを起こしているので、粉末ｍはキャビティ２８
内に落下しない。その後、図６（ｃ）および（ｄ）に示
すように、給粉箱３２内のシェーカー４８の往復動作に
よってキャビティ２８内に毎回一定量の粉末ｍが略均一
に充填されていく。すなわち、図７に示すようにキャビ
ティ２８内に粉末ｍが充填されていき、キャビティ２８
内に粉末ｍを低い充填密度（たとえば１．７ｇ／ｃｍ³
〜２．１ｇ／ｃｍ³）でむらなく充填することができ
る。このように、粉末ｍは高密度で充填されていないの
で個々の粒子が動きやすい状態にあるため、比較的低い
配向磁場であっても所望の配向を施すことができ、生産
コストを抑えることができる。また、略均一に充填でき
るので、キャビティ２８内の粉末ｍを配向することによ
って磁気特性の高い製品が得られる。

【００３４】なお、少なくとも１つの棒状部材５０がキ
ャビティ２８上の一方端から他方端まで移動できるよう
に、シェーカー４８の往復動作を設定することが望まし
い。これによって、キャビティ２８内に粉末ｍをより均
一に充填できる。

【００３５】棒状部材５０と線状部材９２との間隔を
０．５ｍｍ以上１０ｍｍ以下にすることによって、線状
部材９２周辺の粉末ｍの流動が促されキャビティ２８へ
粉末ｍを配向に適したかさ密度で円滑に充填できる。な
お、棒状部材５０と線状部材９２との間隔が０．５ｍｍ
未満では、粉末が線状部材９２と棒状部材５０との間で
線状部材９２や棒状部材５０に激しく摩擦し、細い線状
部材９２が摩擦によって切れてしまう恐れがある。一
方、両者の間隔が１０ｍｍを超えると、粉末を棒状部材
５０の押し込み動作によって線状部材９２を通過させる
ことができないので、配向に適した充填ができない。

【００３６】また、プレス成形装置１０によれば、粉末
ｍは、重力による落下をせず、給粉箱３２内の棒状部材
５０を動作させ配向しやすい低い充填密度で充填される
ことによって、磁場配向時の粉末ｍの流動性を向上でき
るので、粉末ｍが急冷法で製造される場合であってもキ
ャビティ２８内での粉末ｍが個々に動きやすい状態にあ
り、粉末ｍを磁場方向へ容易に配向させることができ、
たとえば磁気異方性の高い磁石を成形できる。また、線
状部材９２同士の間隔は、２ｍｍ〜１２ｍｍにするのが
好ましい。２ｍｍ未満では棒状部材５０の動作では粉末
ｍを押し込めず、１２ｍｍを超えるとキャビティ２８上
でのブリッジング力が弱いため充填密度が自然充填密度
より高くなるからである。

【００３７】上述のようにしてキャビティ２８内に均一
に充填された粉末ｍを、プレスすることによって密度の
均一性が高い成形体を得ることができ、密度の不均一か
ら生じるひびや割れさらに変形の発生を防止できる。

【００３８】その成形体が焼結炉に搬送され、Ａｒ雰囲
気の下で１０５０°Ｃにて２時間焼結され、さらに６０
０°Ｃ、Ａｒ雰囲気中で１時間時効処理され、焼結磁石
が得られる。このような焼結磁石もひびや割れによる不
良発生が少なくなり、かつ焼結後の変形も少なくなる。
したがって、寸法補正のための加工代を減らして製造工
程での歩留まりを向上でき、焼結磁石の生産性を向上で
きるとともに、磁気特性のよい焼結磁石を製造すること
ができる。さらに、飽和磁化が０．０５Ｔ以上１．２Ｔ
以下であるダイ２０を用いてプレスすることによって、
キャビティ２８内の磁場強度分布が均一になり変形のな
い焼結磁石を製造できる。

【００３９】ついで、実験例について説明する。ここで
は、プレス成形装置１０を用いた場合と特開２０００−
２４８３０１号のプレス成形装置（従来装置）を用いた
場合のそれぞれの実験結果を比較した。実験条件は表１
の通りである。

【００４０】

【表１】

【００４１】ここでは、図８（ａ）に示すようなたとえ
ばボイスコイルモータ用の成形体が製造され、その寸法
は８０ｍｍ（長さ）×５２．２ｍｍ（幅）×２０ｍｍ
（高さ）、１回のプレスによって成形される個数は１個
である。プレス方式はプレス方向に対して垂直な方向
（図８（ａ）に矢印Ｓで示す）に磁場を印加しつつプレ
スする方式、給粉箱は一個取り用給粉箱であり、シェー
カーを水平方向に１０往復動作させた。粉末は希土類合
金粉末（Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ系合金粉末）であり、ストリッ
プキャスト法によって平均粒径２μｍ以上５μｍ以下の
合金粉末を製造し、合金粉末に潤滑剤（カプロン酸メチ
ル）を添加した。図８（ａ）に示す成形体をさらに焼結
・時効処理し、その後切断加工して得られた焼結磁石の
うち中央の焼結磁石（図８（ａ）における斜線部分Ｐに
相当）についてのみ磁気特性を測定した。測定部位は焼
結磁石の主面とした。

【００４２】キャビティへの充填密度は従来装置では
２．３ｇ／ｃｍ³程度に対して、本発明のプレス成形装
置１０では１．８ｇ／ｃｍ³程度となり所望の充填密度
で充填できる。したがって、図８（ｂ）からわかるよう
に、製造される成形体から得られる焼結磁石について、
プレス成形装置１０を用いた場合は従来装置を用いた場
合に比べて残留磁束密度Ｂｒおよび最大エネルギー積
（ＢＨ）ｍａｘが向上する。

【００４３】なお、プレス成形装置１０において、図９
に示すように複数のキャビティ２８ａが形成されるダイ
２０ａが用いられてもよい。この場合、図９に示すよう
に、各キャビティ２８ａに１つの棒状部材５０ａを対応
させて粉末ｍを充填してもよい。このとき、隣接する棒
状部材５０ａ同士の間隔は、隣接するキャビティ２８ａ
同士の中心間距離と略等しくすることが好ましい。この
ように構成すれば、各棒状部材５０ａが対応するキャビ
ティ２８ａ上を一端側から他端側まで移動するために
は、各棒状部材５０ａのストロークＬ１はキャビティ略
１つ分で足りる。また、棒状部材５０ａの移動時に棒状
部材５０ａが他のキャビティ２８ａ上で止まることなく
不均一な充填を防止できる。さらに、各棒状部材５０ａ
とダイ２０ａとの距離を均一にすると単重バラツキが少
なく充填することができる。

【００４４】また、図１０に示すように、各キャビティ
２８ａに１つ以上（ここでは３つ）の棒状部材５０ｂの
全てで粉末ｍを充填してもよい。このとき、各棒状部材
５０ｂがすべてのキャビティ２８ａ上を一端側から他端
側まで移動できるように、各棒状部材５０ｂのストロー
クＬ２が設定される。この場合も、各棒状部材５０ｂと
ダイ２０ａとの距離を均一にすると単重バラツキが少な
く充填することができる。

【００４５】ついで、他の実験例について説明する。こ
こでは、ダイにおいて２個のキャビティを給粉箱の進行
方向に並置するように形成し、プレス成形時に粉末を成
形する方向と粉末に磁場配向をする方向とが直交するプ
レス装置を用いて、ＶＣＭ（ボイスコイルモータ）用磁
石ブロックを２個取りする実験において、図１に示す粉
末充填配向装置１４を用いた場合と特開２０００−２４
８３０１号に記載の従来の粉末充填配向装置を用いた場
合のそれぞれの単重分布を比較した。実験条件として
は、製造すべき焼結体の寸法を５８．６ｍｍ（長さ）×
３６．９ｍｍ（幅）×１８．１ｍｍ（高さ）、単重を２
１７．７ｇとし、使用する線状部材として線径０．６ｍ
ｍの線状部材を目開きが６メッシュになるように組み合
わせた金網を用い、連続１５０ストロークで成形体（焼
結体）を３００ブロック製造した。

【００４６】この実験例によって、図１１（ａ）および
（ｂ）に示すような結果が得られた。単重バラツキは従
来の９．２２ｇから６．０４ｇに３０％程度低減され、
給粉精度が向上した。このように、キャビティが複数個
形成されるプレス成形装置にシェーカ４８および線状部
材９２を用いると、キャビティへの単重バラツキも従来
装置に比べ低減する。

【００４７】なお、ダイ２０としては、特開平２０００
−２４８３０１号に開示される微磁性の金型、または非
磁性体のダイのうち磁場印加方向に垂直なダイホール側
面に強磁性体のヨークを配置した金型を用いることが好
ましい。このような金型を用いることによって、キャビ
ティ２８内の磁場強度を均一にすることができるので、
得られた成形体を焼結した際変形が起こらない。線状部
材９２は、給粉箱３２の開口９０において、給粉箱３２
の進行方向に対して垂直に設けられてもよく、また網目
状に形成されてもよい。

【００４８】

【発明の効果】この発明によれば、粉末はキャビティに
高密度で充填されないので個々の粉末が動きやすく比較
的低い配向磁場であっても所望の配向を施すことがで
き、生産コストを抑えることができる。また、充填密度
の分布を均一にできるので、キャビティ内の粉末を配向
することによって磁気特性の高い製品が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施形態のプレス成形装置の要部
を示す斜視図である。

【図２】図１の実施形態の要部を示す側面断面図であ
る。

【図３】図１の実施形態の要部を示すＡ−Ａ端面図であ
る。

【図４】図１の実施形態で用いられる粉末充填配向装置
の要部を示す側面図である。

【図５】シェーカーおよび線状部材が設けられた給粉箱
を示す斜視図である。

【図６】図１に示す実施形態による給粉動作を示す図解
図である。

【図７】図１に示す実施形態による給粉状態を示す図解
図である。

【図８】（ａ）は一実験例において製造される成形体を
示す図解図であり、（ｂ）はその実験例の結果を示すテ
ーブルである。

【図９】この発明の他の実施形態を示す図解図である。

【図１０】この発明のその他の実施形態を示す図解図で
ある。

【図１１】他の実験例の結果を示すグラフである。

【図１２】従来装置による給粉動作を示す図解図であ
る。

【図１３】従来装置による給粉状態を示す図解図であ
る。

【符号の説明】

１０プレス成形装置１２プレス部１４粉末充填配向装置１８金型２０ダイ２２下パンチ２４上パンチ２８キャビティ３２給粉箱４８シェーカー５０棒状部材９０給粉箱の開口９２線状部材９４磁場発生コイル９５コアｍ粉末

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ダイに形成されたキャビティ内に粉末を
充填するための粉末充填配向装置であって、前記キャビティ上に移動自在で底部に開口を有しかつ前
記粉末が収容される給粉箱、前記給粉箱内に設けられかつ下方に向かって前記粉末を
押込む棒状部材、前記給粉箱の前記開口に設けられる線状部材、および前
記給粉箱から前記キャビティ内に充填された前記粉末を
配向するための配向手段を備える、粉末充填配向装置。
【請求項２】前記棒状部材と前記線状部材との間隔が
０．５ｍｍ以上１０ｍｍ以下である、請求項１に記載の
粉末充填配向装置
【請求項３】請求項１に記載の粉末充填配向装置、お
よび前記粉末充填配向装置によって前記キャビティ内に
充填された前記粉末をプレス成形するためのプレス手段
を備える、プレス成形装置。
【請求項４】ダイに形成されたキャビティ内に粉末を
充填するための粉末充填配向方法であって、前記粉末を収容した前記給粉箱を前記ダイの前記キャビ
ティ上へ移動するステップ、前記給粉箱が前記キャビティ上に位置したとき前記給粉
箱内で前記粉末を攪拌しつつ下方に移動させ線状部材を
通過させながら前記粉末を前記キャビティに充填するス
テップ、および前記キャビティ内の前記粉末に配向磁場
を印加して前記粉末を配向するステップを備える、粉末
充填配向方法。
【請求項５】前記粉末は急冷法によって製造されたも
のである、請求項４に記載の粉末充填配向方法。
【請求項６】前記線状部材の間隔が２ｍｍ以上１２ｍ
ｍ以下である、請求項４に記載の粉末充填配向方法。
【請求項７】請求項４または５に記載の粉末充填配向
方法によって前記キャビティに充填された前記粉末を、
プレス成形して成形体を得るステップ、および前記成形
体を焼結して焼結磁石を製造するステップを備える、焼
結磁石製造方法。