JP3417633B2 - 磁場中押出成形方法とその成形機 - Google Patents
磁場中押出成形方法とその成形機Info
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- H01—ELECTRIC ELEMENTS
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- H01F1/01—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials
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- H01F1/053—Alloys characterised by their composition containing rare earth metals
- H01F1/055—Alloys characterised by their composition containing rare earth metals and magnetic transition metals, e.g. SmCo5
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- H01F1/0575—Alloys characterised by their composition containing rare earth metals and magnetic transition metals, e.g. SmCo5 and IIIa elements, e.g. Nd2Fe14B in the form of particles, e.g. rapid quenched powders or ribbon flakes pressed, sintered or bonded together
- H01F1/0578—Alloys characterised by their composition containing rare earth metals and magnetic transition metals, e.g. SmCo5 and IIIa elements, e.g. Nd2Fe14B in the form of particles, e.g. rapid quenched powders or ribbon flakes pressed, sintered or bonded together bonded together
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、Ｒ−Ｆｅ−Ｂ系、Ｓ
ｍ−Ｃｏ系のような希土類元素を含む磁性粉末材料に所
定温度でゾル・ゲル変態を起こすバインダーと水を加え
て混練した成形材料を磁場中で押出成形した後、脱バイ
ンダー、焼結して焼結異方性磁石を得る製造方法に関
し、特に、成形体強度を向上させて、容易にしかも連続
的に押出成形ができる、量産性にすぐれた磁場中押出成
形方法とその成形機に関する。
ｍ−Ｃｏ系のような希土類元素を含む磁性粉末材料に所
定温度でゾル・ゲル変態を起こすバインダーと水を加え
て混練した成形材料を磁場中で押出成形した後、脱バイ
ンダー、焼結して焼結異方性磁石を得る製造方法に関
し、特に、成形体強度を向上させて、容易にしかも連続
的に押出成形ができる、量産性にすぐれた磁場中押出成
形方法とその成形機に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、Ｓｍ−Ｃｏ系永久磁石やＲ−Ｆｅ
−Ｂ系永久磁石などの希土類磁石を得る方法としては、
粉末冶金法により焼結磁石を得る方法、有機バインダー
等との結合によりボンド磁石を得る方法、あるいはイン
ゴットの塑性加工により鋳造磁石を得る方法等がある。
上記の製造方法においては、通常合金粉末の成形に圧縮
成形が用いられているが、圧縮成形では成形し難いリン
グ形状や円筒形状等のものについては、押出成形を用い
ることが多い。
−Ｂ系永久磁石などの希土類磁石を得る方法としては、
粉末冶金法により焼結磁石を得る方法、有機バインダー
等との結合によりボンド磁石を得る方法、あるいはイン
ゴットの塑性加工により鋳造磁石を得る方法等がある。
上記の製造方法においては、通常合金粉末の成形に圧縮
成形が用いられているが、圧縮成形では成形し難いリン
グ形状や円筒形状等のものについては、押出成形を用い
ることが多い。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】押出成形を用いた希土
類磁石の製造方法としては、インゴットを押し出しある
いは引き抜きにて塑性加工を行なう方法（特開昭６１−
２３８９４５号）、インゴットを熱間押出して鋳造磁石
を得る方法（特開昭６４−４８４０７号）、合金粉末と
熱可塑性樹脂を混練した後、着磁してその後押出成形に
てボンド磁石を得る方法（特開昭６３−２１６３１８
号）などが提案されている。
類磁石の製造方法としては、インゴットを押し出しある
いは引き抜きにて塑性加工を行なう方法（特開昭６１−
２３８９４５号）、インゴットを熱間押出して鋳造磁石
を得る方法（特開昭６４−４８４０７号）、合金粉末と
熱可塑性樹脂を混練した後、着磁してその後押出成形に
てボンド磁石を得る方法（特開昭６３−２１６３１８
号）などが提案されている。
【０００４】しかし、上記の提案は、いずれも鋳造磁石
またはボンド磁石の製造方法に関するもので、粉末冶金
法により得られる焼結磁石に比べ磁気特性が劣るので、
高磁気特性を要求される用途には用いることができなか
った。また、合金粉末と熱可塑性樹脂等からなる有機バ
インダーとの混合物を磁場中で押出成形した後、焼結す
る方法（特開昭６３−２１６３０９号）も提案されてい
るが、上記のような熱可塑性樹脂等のバインダーを用い
ると、バインダーと合金粉末とが反応し、成形後、脱バ
インダー処理後に焼結しても、得られる焼結体中に多量
の炭素と酸素が残留するため、磁気特性が劣化するとい
う問題があった。
またはボンド磁石の製造方法に関するもので、粉末冶金
法により得られる焼結磁石に比べ磁気特性が劣るので、
高磁気特性を要求される用途には用いることができなか
った。また、合金粉末と熱可塑性樹脂等からなる有機バ
インダーとの混合物を磁場中で押出成形した後、焼結す
る方法（特開昭６３−２１６３０９号）も提案されてい
るが、上記のような熱可塑性樹脂等のバインダーを用い
ると、バインダーと合金粉末とが反応し、成形後、脱バ
インダー処理後に焼結しても、得られる焼結体中に多量
の炭素と酸素が残留するため、磁気特性が劣化するとい
う問題があった。
【０００５】発明者らは、先に、希土類元素を含む磁性
粉末材料を基にして焼結によって製品を得るための成形
技術として、金属射出成形（以下ＭＩＭという）技術を
利用し、従来のパラフィン系ワックスや熱可塑性樹脂か
らなるバインダーに代えて、メチルセルロース及び／又
は寒天と水を主成分とするバインダーを用い、該バイン
ダーのゾル・ゲル反応を利用して射出成形することによ
り、バインダーとＲ成分との反応を抑制し、残留酸素、
炭素量を低減したＲ−Ｆｅ−Ｂ系焼結磁石の製造方法を
提案した。（特願平４−１９９２１３号、特願平５−１
８０６４４号、特願平５−１８０６４５号）
粉末材料を基にして焼結によって製品を得るための成形
技術として、金属射出成形（以下ＭＩＭという）技術を
利用し、従来のパラフィン系ワックスや熱可塑性樹脂か
らなるバインダーに代えて、メチルセルロース及び／又
は寒天と水を主成分とするバインダーを用い、該バイン
ダーのゾル・ゲル反応を利用して射出成形することによ
り、バインダーとＲ成分との反応を抑制し、残留酸素、
炭素量を低減したＲ−Ｆｅ−Ｂ系焼結磁石の製造方法を
提案した。（特願平４−１９９２１３号、特願平５−１
８０６４４号、特願平５−１８０６４５号）
【０００６】しかし、ゾル・ゲル変態用バインダーを用
いた場合の短所として、水を多く含む（１０数％）ため
に、急激な応力によりバインダーと粉末粒子が分離し、
成形材料の粘性が急激に高くなる、いわゆるダイラタン
シィの現象を示し、スクリュータイプの射出成形機で
は、このダイラタンシィによりスクリューの摩擦が大き
くなったり、摩耗したり、破壊される現象を起こす。ま
た、プランジャータイプでもプランジャーからの圧力が
ダイラタンシィのために伝播しにくく、成形後金型内シ
ョートショットを起こしたり、成形体の強度が不十分に
なりやすく、特に成形品の取りだし時にスプール、ラン
ナーが金型内に残ったりして連続射出成形が難しいとい
う短所がある。さらに、ゾル・ゲル変態用バインダーを
用いた混練物の多くは、室温で湿潤しているために、ペ
レットになりにくく、ホッパーに投入してもブリッジを
組んだり、またバインダーによっては粘土状であるため
に、乾燥しやすく、ホッパーに投入してもプランジャー
部あるいはスクリュー部への安定連続供給が難しいとい
う問題がある。
いた場合の短所として、水を多く含む（１０数％）ため
に、急激な応力によりバインダーと粉末粒子が分離し、
成形材料の粘性が急激に高くなる、いわゆるダイラタン
シィの現象を示し、スクリュータイプの射出成形機で
は、このダイラタンシィによりスクリューの摩擦が大き
くなったり、摩耗したり、破壊される現象を起こす。ま
た、プランジャータイプでもプランジャーからの圧力が
ダイラタンシィのために伝播しにくく、成形後金型内シ
ョートショットを起こしたり、成形体の強度が不十分に
なりやすく、特に成形品の取りだし時にスプール、ラン
ナーが金型内に残ったりして連続射出成形が難しいとい
う短所がある。さらに、ゾル・ゲル変態用バインダーを
用いた混練物の多くは、室温で湿潤しているために、ペ
レットになりにくく、ホッパーに投入してもブリッジを
組んだり、またバインダーによっては粘土状であるため
に、乾燥しやすく、ホッパーに投入してもプランジャー
部あるいはスクリュー部への安定連続供給が難しいとい
う問題がある。
【０００７】この発明は、Ｒ−Ｆｅ−Ｂ系、Ｓｍ−Ｃｏ
系のような希土類元素を含む磁性粉末材料を所定温度で
ゾル・ゲル変態を起こすバインダーと水との混練物にし
た後、磁場中で容易に、しかも連続的に押出成形できる
磁場中押出成形方法とその成形機を提供することを目的
とする。
系のような希土類元素を含む磁性粉末材料を所定温度で
ゾル・ゲル変態を起こすバインダーと水との混練物にし
た後、磁場中で容易に、しかも連続的に押出成形できる
磁場中押出成形方法とその成形機を提供することを目的
とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】発明者は、磁性粉末材料
と所定温度でゾル・ゲル変態を起こすバインダーと水と
の混練物を連続的に押出成形して、例えば薄板、薄肉リ
ング状成形体を得る方法について、種々検討した結果、
上部シリンダー内に成形材料を射出供給可能にし、上部
シリンダー内に連通し所要の成形空間を有する下シリン
ダーをバインダーのゲル状態を起こす温度に設定しかつ
磁場を印加して、上部シリンダー内に充填される成形材
料の射出供給を上プランジャーのストロークで遮断する
とともに成形材料に押出応力を加えることにより、所定
温度で磁場が印加された成形空間内を成形材料が連続的
に押出されて、配向されるとともに硬化して、薄板、薄
肉リング形状の連続体が得られ、所定の圧力で射出後、
さらに押出用のプランジャーで圧力を加える２段階圧縮
にてバインダーの結合力の弱い成形体でも強度が向上し
ており、バインダー量を減らすことが可能であることを
知見し、この発明を完成した。
と所定温度でゾル・ゲル変態を起こすバインダーと水と
の混練物を連続的に押出成形して、例えば薄板、薄肉リ
ング状成形体を得る方法について、種々検討した結果、
上部シリンダー内に成形材料を射出供給可能にし、上部
シリンダー内に連通し所要の成形空間を有する下シリン
ダーをバインダーのゲル状態を起こす温度に設定しかつ
磁場を印加して、上部シリンダー内に充填される成形材
料の射出供給を上プランジャーのストロークで遮断する
とともに成形材料に押出応力を加えることにより、所定
温度で磁場が印加された成形空間内を成形材料が連続的
に押出されて、配向されるとともに硬化して、薄板、薄
肉リング形状の連続体が得られ、所定の圧力で射出後、
さらに押出用のプランジャーで圧力を加える２段階圧縮
にてバインダーの結合力の弱い成形体でも強度が向上し
ており、バインダー量を減らすことが可能であることを
知見し、この発明を完成した。
【０００９】すなわち、この発明は、シリンダー内に嵌
入した一対の対向するプランジャー間に所定の成形空間
を形成し、該空間に成形材料を圧送する経路を上プラン
ジャーの行程で当該圧送を遮断可能にシリンダー上部に
配設し、ゾル・ゲル変態を起こすバインダーを用いた永
久磁石用原料粉末からなる成形材料を該成形空間へ射出
供給して材料を充填した後、上プランジャーの行程で射
出供給を遮断し、該圧送経路を設けないシリンダー下部
をバインダーのゲル状態を起こす温度に設定し、成形材
料に磁場中で押出応力を加えて、下プランジャーをシリ
ンダー下部から抜脱させるとともに成形材料を連続的に
成形空間内で硬化させながら押出成形することを特徴と
する磁場中押出成形方法である。
入した一対の対向するプランジャー間に所定の成形空間
を形成し、該空間に成形材料を圧送する経路を上プラン
ジャーの行程で当該圧送を遮断可能にシリンダー上部に
配設し、ゾル・ゲル変態を起こすバインダーを用いた永
久磁石用原料粉末からなる成形材料を該成形空間へ射出
供給して材料を充填した後、上プランジャーの行程で射
出供給を遮断し、該圧送経路を設けないシリンダー下部
をバインダーのゲル状態を起こす温度に設定し、成形材
料に磁場中で押出応力を加えて、下プランジャーをシリ
ンダー下部から抜脱させるとともに成形材料を連続的に
成形空間内で硬化させながら押出成形することを特徴と
する磁場中押出成形方法である。
【００１０】また、この発明は、シリンダー内に嵌入し
た一対の対向するプランジャー間に所定の成形空間を有
し、シリンダー内の成形材料を成形材料供給用プランジ
ャーで圧送する成形材料供給器の配管が該成形空間に望
ませて上プランジャーの行程で当該射出供給を遮断可能
にシリンダー上部に配設され、シリンダー下部の外周に
設置した磁場発生用のコイルと、シリンダーの上部と下
部とを異なる温度に設定する手段を有し、上プランジャ
ーにて成形材料に磁場中で押出応力を加えて、下プラン
ジャーをシリンダー下部から抜脱させた後、連続的に成
形空間内で成形材料を硬化可能となしたことを特徴とす
る磁場中押出成形機である。
た一対の対向するプランジャー間に所定の成形空間を有
し、シリンダー内の成形材料を成形材料供給用プランジ
ャーで圧送する成形材料供給器の配管が該成形空間に望
ませて上プランジャーの行程で当該射出供給を遮断可能
にシリンダー上部に配設され、シリンダー下部の外周に
設置した磁場発生用のコイルと、シリンダーの上部と下
部とを異なる温度に設定する手段を有し、上プランジャ
ーにて成形材料に磁場中で押出応力を加えて、下プラン
ジャーをシリンダー下部から抜脱させた後、連続的に成
形空間内で成形材料を硬化可能となしたことを特徴とす
る磁場中押出成形機である。
【００１１】
【作用】この発明による磁場中押出成形方法を図面に基
づいて詳述する。図１はこの発明による磁場中押出成形
機の一実施例の構成を示す縦断説明図であり、図１は押
出方向に対して直角磁界を形成する例を示す。シリンダ
ー１は、押出応力を加える上プランジャー４が嵌入され
る上部シリンダー２と、内部に製品外径形状寸法に合わ
せた成形空間６が形成される下部シリンダー３から構成
され、下部シリンダー３の成形空間６には下プランジャ
ー５が嵌入されている。また下部シリンダー３の外周に
はコイル７，８、及びバンドヒーター９が配設され、ま
た、上部シリンダー２と下部シリンダー３の中間部、す
なわち、図１においてはシリンダー１のくびれ部近傍に
冷却用の水冷管１０が配置されている。さらに、上部シ
リンダー２には成形材料の供給系が配設されており、供
給シリンダー１５内に収納された成形材料を、成形材料
供給用プランジャー１６で所要圧力を掛けて配管１７を
介して上部シリンダー２内に圧送する構成であり、上部
シリンダー２の外周部に貫通配置される配管１７の出
口、すなわち射出用ノズル１８は、上プランジャー４が
上昇している際は解放され、押出成形のため下降した際
には閉塞されて圧送が中断される構成からなる。
づいて詳述する。図１はこの発明による磁場中押出成形
機の一実施例の構成を示す縦断説明図であり、図１は押
出方向に対して直角磁界を形成する例を示す。シリンダ
ー１は、押出応力を加える上プランジャー４が嵌入され
る上部シリンダー２と、内部に製品外径形状寸法に合わ
せた成形空間６が形成される下部シリンダー３から構成
され、下部シリンダー３の成形空間６には下プランジャ
ー５が嵌入されている。また下部シリンダー３の外周に
はコイル７，８、及びバンドヒーター９が配設され、ま
た、上部シリンダー２と下部シリンダー３の中間部、す
なわち、図１においてはシリンダー１のくびれ部近傍に
冷却用の水冷管１０が配置されている。さらに、上部シ
リンダー２には成形材料の供給系が配設されており、供
給シリンダー１５内に収納された成形材料を、成形材料
供給用プランジャー１６で所要圧力を掛けて配管１７を
介して上部シリンダー２内に圧送する構成であり、上部
シリンダー２の外周部に貫通配置される配管１７の出
口、すなわち射出用ノズル１８は、上プランジャー４が
上昇している際は解放され、押出成形のため下降した際
には閉塞されて圧送が中断される構成からなる。
【００１２】以上の構成からなる磁場中押出成形機にお
いては、成形材料の射出供給と押出成形を行なう機能が
２つのプランジャーに分かれていて、成形材料の射出供
給は押出用の上プランジャー４のストロークによって行
なわれる。すなわち、押出用の上プランジャー４の先端
部１１が射出用ノズル１８より上に位置した場合に射出
用ノズル１８は開の状態になり、上部シリンダー２の内
部に成形材料が射出供給される。この際、上部シリンダ
ー２は使用したバインダーのゾル状態を保持する温度
に、また下部シリンダー３はそのゲル状態の温度に設定
しておき、下プランジャー５の先端部１２を水冷管１０
の位置まで移動させたまま、上プランジャー２の先端部
１１が射出用ノズル１８より下に位置した場合には、射
出用ノズル１８が塞がれて閉じた状態になる。この状態
で上プランジャー４の先端部１１が下部シリンダー３側
に移動すると、その押出応力により成形材料と共に下プ
ランジャー５が押し出され、それと同時にコイル７，８
に通電して所定の磁場を発生させ、成形材料は磁場中で
上プランジャー４による押出応力と共にバンドヒーター
９により加熱されゲル化することによって硬化する。
いては、成形材料の射出供給と押出成形を行なう機能が
２つのプランジャーに分かれていて、成形材料の射出供
給は押出用の上プランジャー４のストロークによって行
なわれる。すなわち、押出用の上プランジャー４の先端
部１１が射出用ノズル１８より上に位置した場合に射出
用ノズル１８は開の状態になり、上部シリンダー２の内
部に成形材料が射出供給される。この際、上部シリンダ
ー２は使用したバインダーのゾル状態を保持する温度
に、また下部シリンダー３はそのゲル状態の温度に設定
しておき、下プランジャー５の先端部１２を水冷管１０
の位置まで移動させたまま、上プランジャー２の先端部
１１が射出用ノズル１８より下に位置した場合には、射
出用ノズル１８が塞がれて閉じた状態になる。この状態
で上プランジャー４の先端部１１が下部シリンダー３側
に移動すると、その押出応力により成形材料と共に下プ
ランジャー５が押し出され、それと同時にコイル７，８
に通電して所定の磁場を発生させ、成形材料は磁場中で
上プランジャー４による押出応力と共にバンドヒーター
９により加熱されゲル化することによって硬化する。
【００１３】硬化された成形材料はそのまま押出され、
下プランジャー５の先端部１２が下部シリンダー３から
抜脱された後は、上プランジャーの上下往復運動により
連続的に押出成形が可能となる。なお、下プランジャー
５は、射出用ノズル１８から供給された成形材料がその
まま成形空間６に侵入するのを防ぐために、成形材料を
上部シリンダー２内に供給する前に予めその先端部１２
を上部シリンダー２と下部シリンダー３の中間部、すな
わち、図１においてはシリンダー１のくびれ部近傍に位
置させるように下部シリンダー３に嵌入させておき、該
先端部１２が下部シリンダー３から抜脱され、連続的に
押出成形が開始された後は、不要となり、供給シリンダ
ー１５の成形材料が無くなった際に、再度下部シリンダ
ー３に嵌入させ、上記の工程を行なう。
下プランジャー５の先端部１２が下部シリンダー３から
抜脱された後は、上プランジャーの上下往復運動により
連続的に押出成形が可能となる。なお、下プランジャー
５は、射出用ノズル１８から供給された成形材料がその
まま成形空間６に侵入するのを防ぐために、成形材料を
上部シリンダー２内に供給する前に予めその先端部１２
を上部シリンダー２と下部シリンダー３の中間部、すな
わち、図１においてはシリンダー１のくびれ部近傍に位
置させるように下部シリンダー３に嵌入させておき、該
先端部１２が下部シリンダー３から抜脱され、連続的に
押出成形が開始された後は、不要となり、供給シリンダ
ー１５の成形材料が無くなった際に、再度下部シリンダ
ー３に嵌入させ、上記の工程を行なう。
【００１４】なお、成形材料供給時に、成形材料がノズ
ル１８を通って逆流しないように成形材料供給用プラン
ジャー１６の圧縮力を、押出用の上プランジャー４の圧
力より高く設定しておく必要がある。また、上プランジ
ャー４を下降させて成形材料を押出した後、該上プラン
ジャー４を上昇させる際に、上部シリンダー２内が真空
状態となって、下部シリンダー３内の成形材料を逆流さ
せないように、上部シリンダー２の所要箇所あるいは図
１に示すように上プランジャー４の所要箇所に逆止弁１
９を配置することが好ましい。上部シリンダー２と同様
に、成形材料供給用プランジャー１６を下降させて成形
材料を圧送した後に、該成形材料供給用プランジャー１
６を上昇させる際にも、供給シリンダー１５内が真空状
態となって、配管１７内の成形材料を逆流させないよう
に、供給シリンダー１５の所要箇所あるいは図１に示す
ように成形材料供給用プランジャー１６の所要箇所に逆
止弁１９を配置することが好ましい。
ル１８を通って逆流しないように成形材料供給用プラン
ジャー１６の圧縮力を、押出用の上プランジャー４の圧
力より高く設定しておく必要がある。また、上プランジ
ャー４を下降させて成形材料を押出した後、該上プラン
ジャー４を上昇させる際に、上部シリンダー２内が真空
状態となって、下部シリンダー３内の成形材料を逆流さ
せないように、上部シリンダー２の所要箇所あるいは図
１に示すように上プランジャー４の所要箇所に逆止弁１
９を配置することが好ましい。上部シリンダー２と同様
に、成形材料供給用プランジャー１６を下降させて成形
材料を圧送した後に、該成形材料供給用プランジャー１
６を上昇させる際にも、供給シリンダー１５内が真空状
態となって、配管１７内の成形材料を逆流させないよう
に、供給シリンダー１５の所要箇所あるいは図１に示す
ように成形材料供給用プランジャー１６の所要箇所に逆
止弁１９を配置することが好ましい。
【００１５】射出量は、上部シリンダー２内の上プラン
ジャー４の行程で決定されるので、上プランジャー４の
行程を精度よくすることによって、押出応力を安定化さ
せることができる。また、下部シリンダー３の内周及び
コアロッド１３の外周形状を種々変化させることにより
一軸性の複雑形状品を製造することができる。さらに、
上述した磁場押出成形機の構成部品の材質としては、上
部シリンダー２及び下部シリンダー３からなるシリンダ
ー１は非磁性材料で構成し、またコアロッド１３は高飽
和磁束密度、高透磁率を有する鉄系材料で構成すること
が望ましい。また、コイル７，８に配置するヨーク１４
についてもコアロッド１３と同様な材料で構成すること
が望ましい。図１における構成では、コイル７，８によ
る磁場は、押出方向に対して直角方向に印加されている
が、押出方向に対して平行な方向、あるいはラジアル方
向等に印加することもできる。
ジャー４の行程で決定されるので、上プランジャー４の
行程を精度よくすることによって、押出応力を安定化さ
せることができる。また、下部シリンダー３の内周及び
コアロッド１３の外周形状を種々変化させることにより
一軸性の複雑形状品を製造することができる。さらに、
上述した磁場押出成形機の構成部品の材質としては、上
部シリンダー２及び下部シリンダー３からなるシリンダ
ー１は非磁性材料で構成し、またコアロッド１３は高飽
和磁束密度、高透磁率を有する鉄系材料で構成すること
が望ましい。また、コイル７，８に配置するヨーク１４
についてもコアロッド１３と同様な材料で構成すること
が望ましい。図１における構成では、コイル７，８によ
る磁場は、押出方向に対して直角方向に印加されている
が、押出方向に対して平行な方向、あるいはラジアル方
向等に印加することもできる。
【００１６】一般にダイラタンシィの大きな成形材料
は、従来の射出成形機では射出圧力が金型内まで伝播し
ないために、金型内で流動性が低下しショートショット
を起こしたり、成形圧力の低下により、特にバインダー
の結合力の弱い成形体では生強度が低下するという問題
があるが、この発明では所定の圧力で射出後、さらに押
出用のプランジャーで圧力を加えるために上記の問題は
解消される。換言すれば、この押出応力を併用した２段
階圧縮のために、成形材料の流動性、バインダーの結合
力を犠牲にして、水を含めたバインダー量を減らすこと
が可能であると同時に、成形後の脱水、脱脂時間を大幅
に短縮できる利点がある。成形後の成形体は、成形体の
状態で所要寸法に切断するか、あるいはそのまま焼結
し、焼結体の状態で任意な寸法に切断することができ
る。
は、従来の射出成形機では射出圧力が金型内まで伝播し
ないために、金型内で流動性が低下しショートショット
を起こしたり、成形圧力の低下により、特にバインダー
の結合力の弱い成形体では生強度が低下するという問題
があるが、この発明では所定の圧力で射出後、さらに押
出用のプランジャーで圧力を加えるために上記の問題は
解消される。換言すれば、この押出応力を併用した２段
階圧縮のために、成形材料の流動性、バインダーの結合
力を犠牲にして、水を含めたバインダー量を減らすこと
が可能であると同時に、成形後の脱水、脱脂時間を大幅
に短縮できる利点がある。成形後の成形体は、成形体の
状態で所要寸法に切断するか、あるいはそのまま焼結
し、焼結体の状態で任意な寸法に切断することができ
る。
【００１７】この発明において、ゾル・ゲル変態用のバ
インダーとしては、特に限定しないが、バインダーと希
土類成分との反応を抑制し、残留酸素、炭素量を低減で
きるメチルセルロース及び／又は寒天と水を主成分とす
るバインダーが好ましい。また、上記バインダーに、ポ
リアクリルアミドやポリビニルアルコールなどを添加す
ると、成形体の強度をさらに向上させることができ有効
である。一般にゾル・ゲル変態用のバインダーを用いた
場合、押出成形圧力は１００ｋｇ／ｃｍ2以下の圧力で
充分であり、通常のプレス成形の数分の１から数十分の
１の圧力で成形できるのでプランジャーとシリンダーと
の嵌合に際しての寸法精度も多少緩やかにでき、またこ
の嵌合の精度を高くすれば、成形材料がプランジャーと
シリンダーとの隙間に入りにくくなり、仮に入っても所
謂かじりを起こすことがない。
インダーとしては、特に限定しないが、バインダーと希
土類成分との反応を抑制し、残留酸素、炭素量を低減で
きるメチルセルロース及び／又は寒天と水を主成分とす
るバインダーが好ましい。また、上記バインダーに、ポ
リアクリルアミドやポリビニルアルコールなどを添加す
ると、成形体の強度をさらに向上させることができ有効
である。一般にゾル・ゲル変態用のバインダーを用いた
場合、押出成形圧力は１００ｋｇ／ｃｍ2以下の圧力で
充分であり、通常のプレス成形の数分の１から数十分の
１の圧力で成形できるのでプランジャーとシリンダーと
の嵌合に際しての寸法精度も多少緩やかにでき、またこ
の嵌合の精度を高くすれば、成形材料がプランジャーと
シリンダーとの隙間に入りにくくなり、仮に入っても所
謂かじりを起こすことがない。
【００１８】
実施例１
使用するゾル・ゲル変態用のバインダーとしてメチルセ
ルロースを用いた実施例について説明する。メチルセル
ロースは、水に溶解した後、約６０℃前後に加熱すると
溶解して弾性のあるゲル状物質となって固化し、約３５
℃以下に冷却すると粘性のあるゾル状物質となる。この
バインダーをＮｄ−Ｆｅ−Ｂ系の磁性材料に添加した成
形実験に基づいて説明する。平均粒径３．２μｍのＮｄ
１６．５ａｔ％−Ｂ５．７ａｔ％−Ｆｅ残部からなるＮ
ｄ−Ｆｅ−Ｂ系の磁性材料を用い、原料粉末１００に対
してバインダーとしてメチルセルロースを０．３０ｗｔ
％、滑剤としてマクセロンを０．１０ｗｔ％、ポリアク
リルアミドを０．０５ｗｔ％、水を１５．０ｗｔ％添加
して混練した成形材料を図１に示すごとく、成形材料供
給用プランジャー１６によって一定の圧力のかかった供
給シリンダー１５に投入し、上プランジャー４をノズル
１８より上に位置させるとともに下プランジャー５の先
端部１２を、シリンダー１の水冷管１０付近まで上昇さ
せて、成形材料供給用プランジャー１６の押出圧力によ
り、成形材料が配管１７及びノズル１８を通って上部シ
リンダー２内に射出供給した。
ルロースを用いた実施例について説明する。メチルセル
ロースは、水に溶解した後、約６０℃前後に加熱すると
溶解して弾性のあるゲル状物質となって固化し、約３５
℃以下に冷却すると粘性のあるゾル状物質となる。この
バインダーをＮｄ−Ｆｅ−Ｂ系の磁性材料に添加した成
形実験に基づいて説明する。平均粒径３．２μｍのＮｄ
１６．５ａｔ％−Ｂ５．７ａｔ％−Ｆｅ残部からなるＮ
ｄ−Ｆｅ−Ｂ系の磁性材料を用い、原料粉末１００に対
してバインダーとしてメチルセルロースを０．３０ｗｔ
％、滑剤としてマクセロンを０．１０ｗｔ％、ポリアク
リルアミドを０．０５ｗｔ％、水を１５．０ｗｔ％添加
して混練した成形材料を図１に示すごとく、成形材料供
給用プランジャー１６によって一定の圧力のかかった供
給シリンダー１５に投入し、上プランジャー４をノズル
１８より上に位置させるとともに下プランジャー５の先
端部１２を、シリンダー１の水冷管１０付近まで上昇さ
せて、成形材料供給用プランジャー１６の押出圧力によ
り、成形材料が配管１７及びノズル１８を通って上部シ
リンダー２内に射出供給した。
【００１９】次に、一定の押出圧力で上プランジャー４
を下降させることによって、射出用ノズル１８を遮断し
て成形材料の供給を停止するとともに、成形材料を約７
０℃に保温された下部シリンダー３の成形空間６内に移
動させて、コイル７，８に通電して磁場を印加して成形
材料を磁場配向させると同時にゲル化し、さらにそのま
ま上プランジャー４を下降させて下部シリンダー３内の
成形材料を順次ゲル化させながら、下プランジャー５を
下部シリンダー３より抜脱させた。下プランジャー５を
抜脱させた後は、上プランジャーの上下往復運動により
連続的に押出成形を行なった。なお、上記押出成形は、
成形材料供給用プランジャー１６の圧力を５０ｋｇ／ｃ
ｍ2、上プランジャー４の押出圧力を４２ｋｇ／ｃｍ2に
設定し、下部シリンダー３の内径は３０ｍｍ、コアロッ
ドの直径は２０ｍｍで、磁場強度は１２ｋＯｅで押出方
向に対して直角に磁場を印加した。また、下プランジャ
ー５は、抜脱前に殆ど圧力がかからない程度にその長さ
に設計した。
を下降させることによって、射出用ノズル１８を遮断し
て成形材料の供給を停止するとともに、成形材料を約７
０℃に保温された下部シリンダー３の成形空間６内に移
動させて、コイル７，８に通電して磁場を印加して成形
材料を磁場配向させると同時にゲル化し、さらにそのま
ま上プランジャー４を下降させて下部シリンダー３内の
成形材料を順次ゲル化させながら、下プランジャー５を
下部シリンダー３より抜脱させた。下プランジャー５を
抜脱させた後は、上プランジャーの上下往復運動により
連続的に押出成形を行なった。なお、上記押出成形は、
成形材料供給用プランジャー１６の圧力を５０ｋｇ／ｃ
ｍ2、上プランジャー４の押出圧力を４２ｋｇ／ｃｍ2に
設定し、下部シリンダー３の内径は３０ｍｍ、コアロッ
ドの直径は２０ｍｍで、磁場強度は１２ｋＯｅで押出方
向に対して直角に磁場を印加した。また、下プランジャ
ー５は、抜脱前に殆ど圧力がかからない程度にその長さ
に設計した。
【００２０】上記押出成形によって得られた外径３０ｍ
ｍ×内径２０ｍｍの円筒状の成形体を、長さが１００ｍ
ｍとなるようにそれぞれ切断した。この成形体を、水素
雰囲気中で室温から３００℃までを昇温速度１００℃／
時で昇温する脱バインダーを行ない、引き続いて真空中
で１１００℃まで昇温し１時間保持して焼結した。焼結
完了後にＡｒガスを導入して７℃／分の速度で８００℃
まで冷却し、その後１００℃／時間で冷却して５５０℃
で２時間保持する時効処理を施した。得られた焼結磁石
の磁気特性の測定結果を表１に示す。得られた焼結磁石
には、ボイド、巣といった製品欠陥は全く認められず良
好な状態であった。また下部シリンダー３からの離型性
も良好で、上部シリンダー２と上プランジャー４、及び
下部シリンダー３と下プランジャー５との隙間に成形材
料が入り込むようなこともなかった。
ｍ×内径２０ｍｍの円筒状の成形体を、長さが１００ｍ
ｍとなるようにそれぞれ切断した。この成形体を、水素
雰囲気中で室温から３００℃までを昇温速度１００℃／
時で昇温する脱バインダーを行ない、引き続いて真空中
で１１００℃まで昇温し１時間保持して焼結した。焼結
完了後にＡｒガスを導入して７℃／分の速度で８００℃
まで冷却し、その後１００℃／時間で冷却して５５０℃
で２時間保持する時効処理を施した。得られた焼結磁石
の磁気特性の測定結果を表１に示す。得られた焼結磁石
には、ボイド、巣といった製品欠陥は全く認められず良
好な状態であった。また下部シリンダー３からの離型性
も良好で、上部シリンダー２と上プランジャー４、及び
下部シリンダー３と下プランジャー５との隙間に成形材
料が入り込むようなこともなかった。
【００２１】また、比較のために、上記原料粉末を磁場
中（１１ｋＯｅ）でプレス圧力（２Ｔｏｎ／ｃｍ2）で
プレス成形し、実施例と同一条件で焼結した試料の磁気
特性の測定結果を表１に実施例の測定結果とともに示
す。
中（１１ｋＯｅ）でプレス圧力（２Ｔｏｎ／ｃｍ2）で
プレス成形し、実施例と同一条件で焼結した試料の磁気
特性の測定結果を表１に実施例の測定結果とともに示
す。
【００２２】
【表１】
【００２３】表１の測定結果から明らかなように、本発
明装置による成形体の試料の磁気特性は、通常のプレス
成形による試料のそれより僅かに低いものの、ほぼ同程
度の磁気特性のものが得られることが分かる。特に、従
来より圧粉プレス成形ではＲ−Ｆｅ−Ｂ系、Ｓｍ−Ｃｏ
系永久磁石の薄板、薄肉リングの作製が困難であった
が、この発明による装置を用いると、このような薄板、
薄肉リング品の成形が容易に行なえる。
明装置による成形体の試料の磁気特性は、通常のプレス
成形による試料のそれより僅かに低いものの、ほぼ同程
度の磁気特性のものが得られることが分かる。特に、従
来より圧粉プレス成形ではＲ−Ｆｅ−Ｂ系、Ｓｍ−Ｃｏ
系永久磁石の薄板、薄肉リングの作製が困難であった
が、この発明による装置を用いると、このような薄板、
薄肉リング品の成形が容易に行なえる。
【００２４】
【発明の効果】この発明による磁場中押出成形方法並び
に成形機は、従来の射出成形機のようにスプール、ラン
ナーが発生しないために、余剰部のリサイクルの難しい
磁性材料のような材料には最も適しており、また、連続
的な成形体の製造が可能であるため量産用装置としても
適した成形機である。また、この発明は、ダイラタンシ
ィの大きな可塑性をもつ混練物の成形に最適であり、ま
た装置が比較的安価に作製できるために、ラジアルリン
グや薄肉リング品等を安価にして提供することができ
る。
に成形機は、従来の射出成形機のようにスプール、ラン
ナーが発生しないために、余剰部のリサイクルの難しい
磁性材料のような材料には最も適しており、また、連続
的な成形体の製造が可能であるため量産用装置としても
適した成形機である。また、この発明は、ダイラタンシ
ィの大きな可塑性をもつ混練物の成形に最適であり、ま
た装置が比較的安価に作製できるために、ラジアルリン
グや薄肉リング品等を安価にして提供することができ
る。
【図１】この発明による磁場中押出成形機の一実施例の
構成を示す縦断説明図である。
構成を示す縦断説明図である。
１ シリンダー
２ 上部シリンダー
３ 下部シリンダー
４ 上プランジャー
５ 下プランジャー
６ 成形空間
７ コイル
８ コイル
９ バンドヒーター
１０ 水冷管
１１ 上プランジャー先端部
１２ 下プランジャー先端部
１３ コアロッド
１４ ヨーク
１５ 供給シリンダー
１６ 成形材料供給用プランジャー
１７ 配管
１８ 射出用ノズル
１９ 逆止弁
Claims (2)
- 【請求項１】 シリンダー内に嵌入した一対の対向する
プランジャー間に所定の空間を形成し、該空間に成形材
料を圧送する経路を上プランジャーの行程で当該圧送を
遮断可能に上部シリンダーに配設し、ゾル・ゲル変態を
起こすバインダーを用いた永久磁石用原料粉末からなる
成形材料を該空間へ射出供給して材料を充填した後、上
プランジャーの行程で射出供給を遮断し、該圧送経路を
設けない下部シリンダーをバインダーのゲル状態を起こ
す温度に設定し、成形材料に磁場中で押出応力を加えて
成形材料を押出すことによって下プランジャーを下部シ
リンダーから抜脱させるとともに成形材料を連続的に下
部シリンダーの成形空間内で硬化させながら押出成形す
ることを特徴とする磁場中押出成形方法。 - 【請求項２】 シリンダー内に嵌入した一対の対向する
プランジャー間に所定の空間を有し、シリンダー内の成
形材料を成形材料供給用プランジャーで圧送する成形材
料供給器の配管が該空間に望ませて上プランジャーの行
程で当該射出供給を遮断可能にシリンダー上部に配設さ
れ、シリンダー下部の外周に設置した磁場発生用のコイ
ルと、シリンダーの上部と下部とを異なる温度に設定す
る手段を有し、上プランジャーにて成形材料に磁場中で
押出応力を加えて、成形材料を押出すことによって下プ
ランジャーを下部シリンダーから抜脱させた後、連続的
に下部シリンダーの成形空間内で成形材料を硬化可能と
なしたことを特徴とする磁場中押出成形機。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP35205793A JP3417633B2 (ja) | 1993-12-29 | 1993-12-29 | 磁場中押出成形方法とその成形機 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP35205793A JP3417633B2 (ja) | 1993-12-29 | 1993-12-29 | 磁場中押出成形方法とその成形機 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07201621A JPH07201621A (ja) | 1995-08-04 |
| JP3417633B2 true JP3417633B2 (ja) | 2003-06-16 |
Family
ID=18421495
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP35205793A Expired - Lifetime JP3417633B2 (ja) | 1993-12-29 | 1993-12-29 | 磁場中押出成形方法とその成形機 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3417633B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5294158B2 (ja) * | 2010-09-13 | 2013-09-18 | Ｔｄｋ株式会社 | 磁場押出成形装置 |
| DE112016004392A5 (de) * | 2015-09-28 | 2018-06-21 | OBE OHNMACHT & BAUMGäRTNER GMBH & CO. KG | Verfahren zum Herstellen eines Permanentmagneten |
-
1993
- 1993-12-29 JP JP35205793A patent/JP3417633B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH07201621A (ja) | 1995-08-04 |
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