JP4374905B2 - 粉末成形方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、粉末成形方法に関し、特に、ソフトフェライト原料粉末を用いて成形体を形成する粉末成形方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、外部から磁界が加わると磁石としての力を発揮するとともに、磁界がなくなると元の状態に戻る性質を有するソフトフェライトが知られている。このソフトフェライトを形成する際には、たとえば、Ｆｅ2Ｏ3と、ＮｉＯまたはＭｎＯとを主に含むソフトフェライト原料粉末を圧縮成形することによって形成する。
【０００３】
図１１〜図１４は、従来のソフトフェライト原料粉末からなる成形体を形成するための粉末成形方法を説明するための断面図である。図１１〜図１４を参照して、従来のソフトフェライト原料粉末からなる成形体の粉末成形方法について説明する。まず、Ｆｅ２Ｏ３と、ＮｉＯまたはＭｎＯとを主に含むソフトフェライト原料を、仮焼後、所定の粒径に粉砕する。そして、バインダ（結合材）を添加することによって、造粒粉を形成する。その後、その造粒粉を、図１１に示すように、成形金型１０１と上パンチ１０２と下パンチ１０３とによって囲まれた空間（キャビティ）１０１ａに充填することによって、成形前のソフトフェライト原料粉末３００ａを形成する。
【０００４】
次に、図１２に示すように、上パンチ１０２を下降させるとともに、上パンチ１０２および下パンチ１０３により、ソフトフェライト原料粉末３００ａ（図１１参照）を圧縮成形する。これにより、成形体３００が形成される。
【０００５】
次に、図１３に示すように、上パンチ１０２を上昇させる。この後、図１４に示すように、下パンチ１０３を上昇させることによって、成形体３００を、成形金型１０１のキャビティ１０１ａから外部に露出させる。この後、成形体３００を取り出す。
【０００６】
上記した従来のソフトフェライト原料粉末３００ａからなる成形体３００の粉末成形方法では、図１２に示した圧縮成形後に、図１３および図１４に示したように、成形体３００をキャビティ１０１ａから抜き出すと、上パンチ１０２または下パンチ１０３の成形面１０２ａおよび１０３ａに、ソフトフェライト原料粉末３００ａが付着するという不都合があった。これは以下の理由による。すなわち、圧縮成形後に上パンチ１０２を上昇させた段階で、成形体３００のスプリングバック力による応力が上下方向に開放されるため、その応力の開放時に、上パンチ１０２および下パンチ１０３の成形面１０２ａおよび１０３ａにソフトフェライト原料粉末３００ａが付着しやすいと考えられる。さらに、ソフトフェライト原料粉末３００ａが、バインダ（結合材）を含んでいるため、下パンチ１０３および上パンチ１０２の成形面１０２ａおよび１０３ａに付着しやすいという理由も考えられる。このように上パンチ１０２および下パンチ１０３の成形面１０２ａおよび１０３ａにソフトフェライト原料粉末３００ａが付着した状態で、成形を続けると、成形体３００の表面が凹凸状（あばた状）になる現象や成形体に亀裂が発生する現象が生じ、その結果、成形不良が発生するという不都合があった。
【０００７】
従来では、このような不都合を防止するために、上パンチ１０２および下パンチ１０３の成形面１０２ａおよび１０３ａをラッピング加工することによって、上パンチ１０２および下パンチ１０３の成形面１０２ａおよび１０３ａの表面状態を、ソフトフェライト原料粉末３００ａが付着しにくい状態にしていた。
【０００８】
なお、従来の粉末が成形面に付着するのを抑制する他の方法として、上パンチと下パンチとにより粉末成形体を押圧狭持したまま同時に上昇させることにより粉末成形体を露出させることによって、粉末成形体のスプリングバック力による応力を上パンチおよび下パンチの成形面に平行な方向（水平方向）に開放した後、上パンチを上昇させる方法も提案されている（たとえば特許文献１参照）。
【０００９】
【特許文献１】
特開昭５５−１６２４３５号公報
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記特許文献１に開示された方法では、上パンチおよび下パンチの成形面の表面状態が良好でない場合には、粉末成形体が成形面に沿って伸びにくくなるため、粉末成形体の成形面に平行な方向への伸びが十分でなくなる。このため、粉末成形体の応力が十分に成形面に平行な方向に開放されない状態で、上パンチが上昇される。この場合には、上パンチの上昇の際に、スプリングバック力による上下方向の応力が働くため、または、上パンチおよび下パンチの成形面の表面状態が良好でないため、上パンチおよび下パンチの成形面に粉末が付着しやすいという問題点がある。したがって、特許文献１に開示された方法でも、結局のところ、上パンチおよび下パンチの成形面の表面状態を良好にして粉末が付着しにくい状態にするために、ラッピング加工する必要があると考えられる。
【００１０】
特に、成形体の平面形状が長方形などの中心に対して非対称な形状である場合には、成形体の応力を成形面に平行な方向に開放するためには、成形体が長手方向に大きく伸びることが必要である。しかし、上パンチおよび下パンチの成形面の表面状態が良好でないと、成形体が成形面に沿って長手方向に伸びにくくなるため、上パンチの上昇の際に、スプリングバック力による上下方向の応力が働きやすくなる。このため、上パンチおよび下パンチの成形面に粉末がより付着しやくなるという問題点がある。したがって、特に、成形体の平面形状が長方形などの中心に対して非対称な形状である場合には、特許文献１に開示された方法を用いる場合にも、上パンチおよび下パンチの成形面の表面状態を良好にして粉末が付着しにくい状態にするために、ラッピング加工する必要があると考えられる。
【００１１】
しかしながら、上記のようなラッピング加工は、加工に数時間を要するため、所定の成形回数毎に上パンチおよび下パンチの成形面のラッピング加工を行うと、生産効率が低下するという問題点がある。
【００１２】
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、この発明の１つの目的は、上パンチおよび下パンチのラッピング加工を行うことなく、上パンチおよび下パンチの成形面への粉末の付着を抑制することが可能な粉末成形方法を提供することである。
【００１３】
【課題を解決するための手段および発明の効果】
この発明の一の局面による粉末成形方法は、ソフトフェライト原料粉末を用いて中心に対して非対称な平面形状を有する成形体を形成する粉末成形方法であって、少なくとも一方の成形面が長手方向に加工すじが形成されるように加工された上パンチおよび下パンチを準備する工程と、ソフトフェライト原料粉末を、上パンチ、下パンチおよび金型により形成された空間に充填する工程と、上パンチの成形面および下パンチの成形面によりソフトフェライト原料粉末を圧縮成形することによって、成形体を形成する工程と、その後、上パンチおよび下パンチにより成形体に圧力を加えた状態で、成形体を空間から露出させる工程とを備えている。
【００１４】
この一の局面による粉末成形方法では、上記のように、中心に対して非対称な平面形状を有する成形体を形成する場合に、ソフトフェライト原料粉末を圧縮成型した後、少なくとも一方の成形面が長手方向に加工すじが形成されるように加工された上パンチおよび下パンチを準備するとともに、上パンチおよび下パンチの成形体に対する圧力を加えた状態で、成形体を空間から露出させることによって、成形体を空間から露出させたときに、成形体と上パンチおよび下パンチの成形面との界面には、スプリングバック力により成形面に平行な方向の応力（せん断力）が働くとともに、そのせん断力に起因して、上パンチおよび下パンチの成形面の長手方向の加工すじに沿って成形体が伸びやすくなる。これにより、成形体が成形面に平行な方向の長手方向に十分に延びるので、成形面に平行な方向に十分応力を開放することができる。このため、成形体の成形面に直交する方向（上下方向）のスプリングバック力（応力）が十分に低減されるので、上パンチおよび下パンチの成形面をラッピング加工した場合と同程度に、ソフトフェライト原料粉末が上パンチおよび下パンチの成形面に付着するのを抑制することができる。これにより、上パンチおよび下パンチの成形面をラッピング加工することなく、上パンチおよび下パンチの成形面にソフトフェライト原料粉末が付着することに起因して発生する成形体の表面の凹凸形状や亀裂を抑制することができる。その結果、中心に対して非対称な平面形状を有する成形体を形成する場合にも、加工に数時間を要するラッピング加工を所定の成形回数毎に行う必要がなく、加工が数分で済む砥石などによる長手方向に加工すじを形成する加工を所定の成形回数毎に行えばよいので、生産効率を向上させることができる。
【００１５】
上記一の局面による粉末成形方法において、好ましくは、上パンチおよび下パンチを準備する工程は、上パンチおよび下パンチのうちの少なくとも一方の成形面を、砥石およびエンドミルのいずれかにより長手方向に加工すじが形成されるように加工する工程を含む。このように砥石またはエンドミルを用いて、上パンチおよび下パンチのうちの少なくとも一方の成形面を、長手方向に加工すじが形成されるように加工すれば、容易に、上パンチおよび下パンチの成形面をラッピングした場合と同程度に、ソフトフェライト原料粉末が上パンチおよび下パンチの成形面に付着するのを抑制することができる。
【００１６】
上記一の局面による粉末成形方法において、好ましくは、上パンチおよび下パンチの少なくとも一方の成形面は、０．５μｍ以上１．９μｍ以下の中心線平均粗さを有する。このような中心線平均粗さに上パンチおよび下パンチの少なくとも一方の成形面を加工すれば、上記した長手方向に加工すじが形成される加工との組み合わせにより、容易に、上パンチおよび下パンチの成形面をラッピングした場合と同程度に、ソフトフェライト原料粉末が上パンチおよび下パンチの成形面に付着するのを抑制することができる。
【００１９】
上記一の局面において、好ましくは、成形体を空間から露出させる工程は、成形圧が１００ＭＰａ以上２００ＭＰａ以下である場合に、上パンチおよび下パンチの成形体に対する圧力を３ＭＰａ以上１７ＭＰａ以下に保持した状態で、成形体を空間から露出させる工程を含む。このように構成すれば、容易に、成形面に平行な方向のせん断力（応力）に起因して成形体が上パンチおよび下パンチの成形面に平行な方向に伸びやすくなるので、ソフトフェライト原料粉末が、上パンチおよび下パンチの成形面に付着するのを容易に抑制することができる。
【００２０】
上記一の局面において、好ましくは、上パンチおよび下パンチにより成形体を押圧した状態で、成形体を上パンチおよび下パンチの成形面に平行な方向に引き抜く工程をさらに備える。このように構成すれば、上パンチを上方に移動させた後成形体を取り出す場合に比べて、ソフトフェライト原料粉末が上パンチおよび下パンチの成形面に付着するのをより抑制することができる。
【００２３】
上記一の局面による粉末成形方法において、好ましくは、ソフトフェライト原料粉末は、Ｆｅ２Ｏ３と、ＮｉＯまたはＭｎＯとを主成分とする粉末である。このような材料からなるソフトフェライト原料粉末については、上記一の局面による粉末成形方法を用いることにより、上パンチおよび下パンチの成形面をラッピングした場合と同程度の粉末付着抑制効果を得ることができる。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を具体化した実施形態を図面に基づいて説明する。
【００２５】
図１〜図６は、本発明の一実施形態によるソフトフェライト原料粉末の粉末成形方法を説明するための平面図および断面図である。図７は、図５に示した状態で成形体に働くスプリングバック力を説明するための平面図である。図８および図９は、本発明の一実施形態と比較例との保持圧を説明するための相関図である。図１０は、本発明の一実施形態によるソフトフェライト原料粉末の粉末成形方法に用いる成形圧と保持圧との関係を説明するための相関図である。以下、図１〜図１０を参照して、本発明の一実施形態による粉末成形方法について説明する。
【００２６】
なお、本実施形態では、成形体が長方形の平面形状を有する場合について説明する。
【００２７】
まず、本実施形態では、図１に示すように、超硬合金からなる上パンチ２および下パンチ３の成形面２ａおよび３ａは、長方形形状に形成されているとともに、縦横比（ａ：ｂ）が、（１：２）以上（１：１０）以下程度に設定されている。この長方形形状の成形面２ａおよび３ａは、放電加工を用いて切断加工することによって形成される。その後、＃４００〜＃８００の砥石を用いて、成形面２ａおよび３ａを、長手方向（図１のＢ方向）に加工すじが形成されるように加工する。この場合の中心線平均粗さ（Ｒａ）は、約０．０５μｍ〜約０．１μｍにするのが好ましい。上記のような成形面２ａおよび３ａを有する上パンチ２および下パンチ３を準備してプレス装置にセットする。
【００２８】
なお、上パンチ２および下パンチ３を超硬合金により形成することにより、上パンチ２および下パンチ３の成形面２ａおよび３ａの面荒れを防止することが可能となる。
【００２９】
また、ソフトフェライト原料としては、Ｆｅ2Ｏ3と、ＮｉＯまたはＭｎＯとを主に含むソフトフェライト材料を用いる。組成は、Ｆｅ2Ｏ3が４５ｍｏｌ％〜５５ｍｏｌ％、ＮｉＯまたはＭｎＯが１０ｍｏｌ％〜３５ｍｏｌ％、ＺｎＯおよびＣｕＯが残部である。このような組成の原料を仮焼した後、所定の粒径（約０．８μｍ〜約１．５μｍ）に粉砕する。そして、この粉砕された粉末に、バインダ（結合材）を添加することによって、造粒粉を形成する。この造粒粉の粒度分布は、約１０μｍ〜約５００μｍであるのが好ましい。バインダとしては、ＰＶＡ（ポリビニルアルコール）などを用いるとともに、約０．５ｗｔ％〜約１．５ｗｔ％を添加する。
【００３０】
また、本実施形態で用いるプレス装置は、図２に示すように、成形金型１と、上パンチ２と、下パンチ３と、造粒粉を給粉するフィーダーボックス（図示せず）と、上パンチ２および下パンチ３を駆動させるための駆動機構（図示せず）とを備えている。成形金型１は、上パンチ２および下パンチ３と同様、超硬合金によって形成されている。
【００３１】
本実施形態では、図２に示すように、上記した造粒粉からなるソフトフェライト原料粉末１００ａをフィーダーボックス（図示せず）により成形金型１のキャビティ１ａに給粉する。
【００３２】
この後、図３に示すように、上パンチ２を下降させるとともに、約１００ＭＰａ〜約２００ＭＰａの成形圧で、ソフトフェライト原料粉末１００ａ（図２参照）を約２．９５ｇ／ｃｍ3〜約３．２０ｇ／ｃｍ3の密度まで圧縮することによって、成形体１００を形成する。この後、上パンチ２による圧力を減少させながら、図４に示すように、上パンチ２および下パンチ３を同時に上昇させる。これにより、成形体１００は、図５に示すように、キャビティ１ａから完全に露出された状態になる。この状態では、成形体１００は、上パンチ２および下パンチ３により上下方向に押圧された状態であるため、上下方向には応力（スプリングバック力）を開放できない。このため、図５に示す状態では、成形体１００は、成形面２ａおよび３ａに平行な方向（水平方向）にスプリングバック力（応力）を開放していく。
【００３３】
図５に示すような成形体１００が完全に露出した状態における、成形体１００に対する上パンチ２および下パンチ３による保持圧は、本実施形態では、約３ＭＰａ〜約１７ＭＰａに設定されている。図５に示す状態では、成形体１００の長手方向および短手方向に、平面的に見て、図７に示すような成形面２ａおよび３ａに平行な方向（水平方向）のスプリングバック力に起因するせん断力が加わる。この場合、成形体１００の長手方向のせん断力は、短手方向のせん断力よりも大きくなる。したがって、成形体１００の長手方向の伸び量は、短手方向の伸び量よりも大きくなる。このように、成形体１００が水平方向のせん断力に起因して伸びることによって、水平方向のスプリングバック力（応力）が開放される。この場合、本実施形態では、上パンチ２および下パンチ３の成形面２ａおよび３ａは、長手方向に加工すじが形成されるように加工されているので、成形体１００は、成形面２ａおよび３ａの長手方向の加工すじに沿って伸びやすい。
【００３４】
図５に示した工程により、成形体１００の水平方向のスプリングバック力（応力）を開放した後、図６に示すように、上パンチ２および下パンチ３の成形体１００に対する圧力を約１ＭＰａに保持した状態（押圧状態）で、成形体１００を水平方向に引き抜くことによって、成形体１００を取り出す。
【００３５】
本実施形態では、上記のように、長方形の平面形状を有する成形体１００を形成する場合に、上パンチ２および下パンチ３の成形面２ａおよび３ａを、＃４００〜＃８００の砥石により長手方向に加工すじが形成されるように加工するとともに、上パンチ２および下パンチ３の成形体１００に対する圧力を加えた状態で、成形体１００をキャビティ１ａから取り出すことによって、成形体１００をキャビティ１ａから露出させた時に、成形体１００と成形面２ａおよび３ａとの界面には、成形面２ａおよび３ａに平行な方向のスプリングバック力に起因するせん断力が働くとともに、そのせん断力に起因して上パンチ２および下パンチ３の成形面２ａおよび３ａの長手方向の加工すじに沿って成形体１００が伸びやすくなる。これにより、成形体１００が成形面２ａおよび３ａに平行な方向の長手方向に十分に延びるので、成形面２ａおよび３ａに平行な方向に十分応力（スプリングバック力）を開放することができる。このため、成形面２ａおよび３ａに直交する方向の成形体１００のスプリングバック力が十分に低減されるので、上パンチ２および下パンチ３の成形面２ａおよび３ａをラッピング加工した場合と同程度に、成形体１００を構成するソフトフェライト原料粉末１００ａが、上パンチ２および下パンチ３の成形面２ａおよび３ａに付着するのを抑制することができる。
【００３６】
これにより、上パンチ２および下パンチ３の成形面２ａおよび３ａをラッピング加工することなく、上パンチ２および下パンチ３の成形面２ａおよび３ａにソフトフェライト原料粉末１００ａが付着することに起因して発生する成形体１００の表面の凹凸形状（あばた状）や亀裂を抑制することができる。その結果、加工に数時間を要するラッピング加工を所定の成形回数毎に行う必要がなく、加工時間が数分で済む砥石による長手方向に加工すじを形成する加工を所定の成形回数毎に行えばよいので、生産効率を向上させることができる。
【００３７】
また、上パンチ２および下パンチ３の成形体１００に対する圧力を約１ＭＰａに保持した状態で成形体１００を水平方向に引き抜くことにより、上パンチ２を上方に移動させた後に成形体１００を取り出す場合に比べて、ソフトフェライト原料粉末１００ａが上パンチ２および下パンチ３に付着するのをより抑制することができる。
【００３８】
次に、図８〜図１０を参照して、上記した本実施形態の効果を確認するために行った実験について説明する。まず、図８および図９を参照して、図５に示した工程において、上パンチ２および下パンチ３による成形体１００に対する保持圧がある場合（本実施形態）と保持圧がない場合（比較例）との比較実験を行った。図８に示す本実施形態では、図３〜図５に示した工程（１）、（２）および（３）でのそれぞれの上パンチ２および下パンチ３の保持圧の変化が示されている。本実施形態では、図８に示すように、図５に示した成形体１００が完全に露出された状態（工程（３））において、保持圧を有する。
【００３９】
これに対して、図９に示す比較例では、図５に示した工程（３）において、保持圧が０（保持圧なし）である。図８および図９に示すような保持圧で、成形を繰り返したところ、図８に示す本実施形態では、３０回成形を繰り返しても上パンチ２および下パンチ３の成形面２ａおよび３ａには、ソフトフェライト原料粉末１００ａが付着せずに、良好な成形体１００を得ることができた。これに対して、図９に示した保持圧なし（保持圧が０）の比較例では、成形を１０回以内繰り返し行った場合にも、ソフトフェライト原料粉末１００ａが上パンチ２および下パンチ３に付着することによって、成形体１００の表面が凹凸形状（あばた状）になった。これにより、図５に示した成形体１００が完全にキャビティ１ａから露出された状態において、所定の保持圧を加えることが有効であることが確認できた。
【００４０】
図１０には、ソフトフェライト原料からなる成形体の圧縮成形の際の成形圧と、成形体がキャビティ外に完全に露出された状態での保持圧との関係が示されている。図１０を参照して、成形圧が１００ＭＰａ〜２００ＭＰａの場合に、保持圧が低くなると、成形体には、上パンチ２および下パンチ３への原料粉末の付着に起因する凹凸形状および剥離領域が形成された。また、成形圧が１００ＭＰａより小さい領域で保持圧が小さい場合には、上パンチおよび下パンチにソフトフェライト原料粉末が付着することに起因して成形体の表面に剥離領域が形成された。また、保持圧が大きくなりすぎる場合には、成形体１００の一部で座屈領域が発生することにより成形体１００に亀裂が発生した。
【００４１】
その一方、成形圧が１００ＭＰａである場合に、保持圧が約３ＭＰａ〜約１０ＭＰａの範囲にあれば、成形体に、上記した凹凸形状や剥離領域、亀裂などは発生しなかった。また、成形圧が２００ＭＰａである場合には、保持圧が、約５ＭＰａ〜約１７ＭＰａの範囲にあれば、成形体に、上記した凹凸形状や剥離領域、亀裂などは発生しなかった。したがって、成形圧が１００ＭＰａである場合には、保持圧を約３ＭＰａ〜約１０ＭＰａの範囲に設定するのが好ましく、成形圧が２００ＭＰａである場合には、保持圧を、約５ＭＰａ〜約１７ＭＰａの範囲に設定するのが好ましいことが判明した。なお、成形圧が、１００ＭＰａ〜２００ＭＰａの範囲にある場合には、その時の成形圧に応じて、約３ＭＰａ〜約１７ＭＰａの範囲から適正な保持圧を設定すればよい。
【００４２】
次に、図１を参照して、上パンチ２および下パンチ３の成形面２ａおよび３ａの加工方法と、粉末付着状態との関係について行った実験について説明する。この実験結果は、以下の表１に示されている。
【００４３】
【表１】
上記表１を参照して、この実験では、図１に示した上パンチ２および下パンチ３の成形面２ａおよび３ａの縦横比（ａ：ｂ）が（１：８）である場合に、成形面２ａおよび３ａを、エンドミルにより長手方向（Ｂ方向）に加工した場合、エンドミルにより短手方向（Ａ方向）に加工した場合、放電加工により放電面を形成した場合、砥石（ＳＧ：Ｓｕｒｆａｃｅ Ｇｒｉｎｄｅｒ）（＃４００）で長手方向に加工した場合、砥石（＃８００）で長手方向に加工した場合、および、ラッピング加工した場合のそれぞれについて、保持圧がある場合と保持圧がない場合とで粉末の付着が現れるまでのショット数（成形回数）を測定した。なお、成形圧は、２００ＭＰａで行った。表１から明らかなように、ラッピング加工を行う場合には、図５に示した成形体１００がキャビティ１ａから完全に露出された状態において、保持圧がある場合のみならず保持圧がない場合においても、粉末付着サイクルは、３０ショット以上であることがわかる。
【００４４】
これに対して、エンドミルにより長手方向に加工した場合、砥石（＃４００）および砥石（＃８００）により長手方向に加工した場合には、保持圧がない場合には、粉末付着サイクルが１０ショット以下になる一方、保持圧がある場合には、粉末付着サイクルが、３０ショット以上になり、ラッピングした場合と同等の粉末付着サイクルを得ることができることがわかる。すなわち、エンドミルにより長手方向に加工した場合、砥石（＃４００）および砥石（＃８００）により長手方向に加工した場合に、保持圧がある場合には、ラッピングした場合と同様、粉末の付着を有効に抑制することができることが判明した。
【００４５】
その一方、エンドミルにより短手方向に加工した場合および放電加工により放電面を形成した場合には、保持圧がない場合のみならず、保持圧がある場合にも、５ショット以下と、粉末付着を抑制することが困難なことが判明した。
【００４６】
また、成形面２ａおよび３ａの加工方向による効果をさらに確認するために、下記の表２に示すような実験を行った。
【００４７】
【表２】
上記表２に示した実験では、図１に示した縦横比（ａ：ｂ）を変化させた状態で、Ｂ方向に加工すじを入れた場合の粉末付着サイクル（粉末が付着するまでに成形回数）を測定した。なお、この実験においては、図５に示した成形体１００がキャビティ１ａから完全に露出された状態において、保持圧がある状態で実験を行った。
【００４８】
具体的には、本発明例１においては、縦横比（ａ：ｂ）を１：２にして砥石（＃４００）でＢ方向（長手方向）に加工した場合の粉末付着サイクルを測定した。この場合の中心線平均粗さ（Ｒａ）は、０．０７μｍであった。本発明例１においては、粉末付着サイクルが３０ショットであり、粉末の付着を有効に抑制することができることが判明した。また、本発明例２では、縦横比（ａ：ｂ）を１：８に設定した状態で、エンドミルによりＢ方向（長手方向）に加工すじが形成されるように加工した。この場合の、成形面２ａおよび３ａの中心線平均粗さ（Ｒａ）は、０．１９μｍであった。この本発明例２においても、粉末付着サイクルは３０ショットであり、粉末付着を有効に抑制することができることが判明した。
【００４９】
また、本発明例３では、縦横比（ａ：ｂ）を１：１０にした状態で、砥石（＃８００）によりＢ方向（長手方向）に加工すじを入れるように加工した。この場合の成形面２ａおよび３ａの中心線平均粗さ（Ｒａ）は、０．０５μｍであった。この本発明例３においても、粉末付着サイクルは３０ショットであり、粉末付着を有効に抑制することができることが判明した。
【００５０】
その一方、比較例１では、縦横比（ａ：ｂ）を８：１にした状態で、エンドミルをＢ方向（短手方向）に加工すじが入るように加工した。この場合の中心線平均粗さ（Ｒａ）は、０．１９μｍであった。この比較例１では、粉末付着サイクルは５ショットであり、粉末付着を抑制するのが困難であることが判明した。
【００５１】
以上の結果から、本発明例１〜３のように長方形形状の成形面２ａおよび３ａの長手方向にエンドミルまたは砥石による加工すじを入れた場合には、粉末付着を有効に抑制することができる一方、成形面２ａおよび３ａの短手方向に加工すじを入れた場合には、粉末付着を有効に抑制するのは困難であることが判明した。したがって、成形面２ａおよび３ａを加工する場合には、長手方向に加工すじが入るように砥石またはエンドミルにより加工するのが好ましい。
【００５６】
なお、今回開示された実施形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれる。
【００５７】
たとえば、上記実施形態では、中心に対して非対称な平面形状を有する成形体の一例として、長方形の平面形状を有する成形体を成形する例について説明したが、本発明はこれに限らず、長方形以外の中心に対して非対称な平面形状（たとえば、弓形やかまぼこ形）を有する成形体にも同様に適用可能である。
【００５８】
また、上記実施形態では、上パンチおよび下パンチの両方の成形面を長手方向に加工すじが形成されるように加工したが、本発明はこれに限らず、上パンチおよび下パンチのいずれか一方の成形面を長手方向に加工すじが形成されるように加工してもよい。
【００５９】
また、上記実施形態では、上パンチからの圧力を減少させながら上パンチおよび下パンチを同時に上昇させることにより、キャビティから成形体を完全に露出するようにしたが、本発明はこれに限らず、上パンチからの圧力を減少させながら成形金型を下降することにより、キャビティから成形体を完全に露出するようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の一実施形態による粉末成形方法に用いる上パンチおよび下パンチの成形面の形状を示した平面図である。
【図２】 本発明の一実施形態によるソフトフェライト原料粉末の粉末成形方法を説明するための断面図である。
【図３】 本発明の一実施形態によるソフトフェライト原料粉末の粉末成形方法を説明するための断面図である。
【図４】 本発明の一実施形態によるソフトフェライト原料粉末の粉末成形方法を説明するための断面図である。
【図５】 本発明の一実施形態によるソフトフェライト原料粉末の粉末成形方法を説明するための断面図である。
【図６】 本発明の一実施形態によるソフトフェライト原料粉末の粉末成形方法を説明するための断面図である。
【図７】 本発明の一実施形態による粉末成形方法において成形体に加わるスプリングバック力を示した平面図である。
【図８】 本発明の一実施形態による粉末成形方法における上パンチおよび下パンチによる成形体に対する保持圧の状態の変化を説明するための相関図である。
【図９】 本発明の一実施形態の比較例による粉末成形方法における上パンチおよび下パンチによる成形体に対する保持圧の変化を説明するための相関図である。
【図１０】 本発明の一実施形態による粉末成形方法における成形圧に対する適正な保持圧の範囲を説明するための相関図である。
【図１１】 従来のソフトフェライト原料粉末の粉末成形方法を説明するための断面図である。
【図１２】 従来のソフトフェライト原料粉末の粉末成形方法を説明するための断面図である。
【図１３】 従来のソフトフェライト原料粉末の粉末成形方法を説明するための断面図である。
【図１４】 従来のソフトフェライト原料粉末の粉末成形方法を説明するための断面図である。
【符号の説明】
１ 成形金型（金型）
１ａ キャビティ（空間）
２ 上パンチ
２ａ 成形面
３ 下パンチ
３ａ 成形面
１００ 成形体
【発明の属する技術分野】
この発明は、粉末成形方法に関し、特に、ソフトフェライト原料粉末を用いて成形体を形成する粉末成形方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、外部から磁界が加わると磁石としての力を発揮するとともに、磁界がなくなると元の状態に戻る性質を有するソフトフェライトが知られている。このソフトフェライトを形成する際には、たとえば、Ｆｅ2Ｏ3と、ＮｉＯまたはＭｎＯとを主に含むソフトフェライト原料粉末を圧縮成形することによって形成する。
【０００３】
図１１〜図１４は、従来のソフトフェライト原料粉末からなる成形体を形成するための粉末成形方法を説明するための断面図である。図１１〜図１４を参照して、従来のソフトフェライト原料粉末からなる成形体の粉末成形方法について説明する。まず、Ｆｅ２Ｏ３と、ＮｉＯまたはＭｎＯとを主に含むソフトフェライト原料を、仮焼後、所定の粒径に粉砕する。そして、バインダ（結合材）を添加することによって、造粒粉を形成する。その後、その造粒粉を、図１１に示すように、成形金型１０１と上パンチ１０２と下パンチ１０３とによって囲まれた空間（キャビティ）１０１ａに充填することによって、成形前のソフトフェライト原料粉末３００ａを形成する。
【０００４】
次に、図１２に示すように、上パンチ１０２を下降させるとともに、上パンチ１０２および下パンチ１０３により、ソフトフェライト原料粉末３００ａ（図１１参照）を圧縮成形する。これにより、成形体３００が形成される。
【０００５】
次に、図１３に示すように、上パンチ１０２を上昇させる。この後、図１４に示すように、下パンチ１０３を上昇させることによって、成形体３００を、成形金型１０１のキャビティ１０１ａから外部に露出させる。この後、成形体３００を取り出す。
【０００６】
上記した従来のソフトフェライト原料粉末３００ａからなる成形体３００の粉末成形方法では、図１２に示した圧縮成形後に、図１３および図１４に示したように、成形体３００をキャビティ１０１ａから抜き出すと、上パンチ１０２または下パンチ１０３の成形面１０２ａおよび１０３ａに、ソフトフェライト原料粉末３００ａが付着するという不都合があった。これは以下の理由による。すなわち、圧縮成形後に上パンチ１０２を上昇させた段階で、成形体３００のスプリングバック力による応力が上下方向に開放されるため、その応力の開放時に、上パンチ１０２および下パンチ１０３の成形面１０２ａおよび１０３ａにソフトフェライト原料粉末３００ａが付着しやすいと考えられる。さらに、ソフトフェライト原料粉末３００ａが、バインダ（結合材）を含んでいるため、下パンチ１０３および上パンチ１０２の成形面１０２ａおよび１０３ａに付着しやすいという理由も考えられる。このように上パンチ１０２および下パンチ１０３の成形面１０２ａおよび１０３ａにソフトフェライト原料粉末３００ａが付着した状態で、成形を続けると、成形体３００の表面が凹凸状（あばた状）になる現象や成形体に亀裂が発生する現象が生じ、その結果、成形不良が発生するという不都合があった。
【０００７】
従来では、このような不都合を防止するために、上パンチ１０２および下パンチ１０３の成形面１０２ａおよび１０３ａをラッピング加工することによって、上パンチ１０２および下パンチ１０３の成形面１０２ａおよび１０３ａの表面状態を、ソフトフェライト原料粉末３００ａが付着しにくい状態にしていた。
【０００８】
なお、従来の粉末が成形面に付着するのを抑制する他の方法として、上パンチと下パンチとにより粉末成形体を押圧狭持したまま同時に上昇させることにより粉末成形体を露出させることによって、粉末成形体のスプリングバック力による応力を上パンチおよび下パンチの成形面に平行な方向（水平方向）に開放した後、上パンチを上昇させる方法も提案されている（たとえば特許文献１参照）。
【０００９】
【特許文献１】
特開昭５５−１６２４３５号公報
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記特許文献１に開示された方法では、上パンチおよび下パンチの成形面の表面状態が良好でない場合には、粉末成形体が成形面に沿って伸びにくくなるため、粉末成形体の成形面に平行な方向への伸びが十分でなくなる。このため、粉末成形体の応力が十分に成形面に平行な方向に開放されない状態で、上パンチが上昇される。この場合には、上パンチの上昇の際に、スプリングバック力による上下方向の応力が働くため、または、上パンチおよび下パンチの成形面の表面状態が良好でないため、上パンチおよび下パンチの成形面に粉末が付着しやすいという問題点がある。したがって、特許文献１に開示された方法でも、結局のところ、上パンチおよび下パンチの成形面の表面状態を良好にして粉末が付着しにくい状態にするために、ラッピング加工する必要があると考えられる。
【００１０】
特に、成形体の平面形状が長方形などの中心に対して非対称な形状である場合には、成形体の応力を成形面に平行な方向に開放するためには、成形体が長手方向に大きく伸びることが必要である。しかし、上パンチおよび下パンチの成形面の表面状態が良好でないと、成形体が成形面に沿って長手方向に伸びにくくなるため、上パンチの上昇の際に、スプリングバック力による上下方向の応力が働きやすくなる。このため、上パンチおよび下パンチの成形面に粉末がより付着しやくなるという問題点がある。したがって、特に、成形体の平面形状が長方形などの中心に対して非対称な形状である場合には、特許文献１に開示された方法を用いる場合にも、上パンチおよび下パンチの成形面の表面状態を良好にして粉末が付着しにくい状態にするために、ラッピング加工する必要があると考えられる。
【００１１】
しかしながら、上記のようなラッピング加工は、加工に数時間を要するため、所定の成形回数毎に上パンチおよび下パンチの成形面のラッピング加工を行うと、生産効率が低下するという問題点がある。
【００１２】
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、この発明の１つの目的は、上パンチおよび下パンチのラッピング加工を行うことなく、上パンチおよび下パンチの成形面への粉末の付着を抑制することが可能な粉末成形方法を提供することである。
【００１３】
【課題を解決するための手段および発明の効果】
この発明の一の局面による粉末成形方法は、ソフトフェライト原料粉末を用いて中心に対して非対称な平面形状を有する成形体を形成する粉末成形方法であって、少なくとも一方の成形面が長手方向に加工すじが形成されるように加工された上パンチおよび下パンチを準備する工程と、ソフトフェライト原料粉末を、上パンチ、下パンチおよび金型により形成された空間に充填する工程と、上パンチの成形面および下パンチの成形面によりソフトフェライト原料粉末を圧縮成形することによって、成形体を形成する工程と、その後、上パンチおよび下パンチにより成形体に圧力を加えた状態で、成形体を空間から露出させる工程とを備えている。
【００１４】
この一の局面による粉末成形方法では、上記のように、中心に対して非対称な平面形状を有する成形体を形成する場合に、ソフトフェライト原料粉末を圧縮成型した後、少なくとも一方の成形面が長手方向に加工すじが形成されるように加工された上パンチおよび下パンチを準備するとともに、上パンチおよび下パンチの成形体に対する圧力を加えた状態で、成形体を空間から露出させることによって、成形体を空間から露出させたときに、成形体と上パンチおよび下パンチの成形面との界面には、スプリングバック力により成形面に平行な方向の応力（せん断力）が働くとともに、そのせん断力に起因して、上パンチおよび下パンチの成形面の長手方向の加工すじに沿って成形体が伸びやすくなる。これにより、成形体が成形面に平行な方向の長手方向に十分に延びるので、成形面に平行な方向に十分応力を開放することができる。このため、成形体の成形面に直交する方向（上下方向）のスプリングバック力（応力）が十分に低減されるので、上パンチおよび下パンチの成形面をラッピング加工した場合と同程度に、ソフトフェライト原料粉末が上パンチおよび下パンチの成形面に付着するのを抑制することができる。これにより、上パンチおよび下パンチの成形面をラッピング加工することなく、上パンチおよび下パンチの成形面にソフトフェライト原料粉末が付着することに起因して発生する成形体の表面の凹凸形状や亀裂を抑制することができる。その結果、中心に対して非対称な平面形状を有する成形体を形成する場合にも、加工に数時間を要するラッピング加工を所定の成形回数毎に行う必要がなく、加工が数分で済む砥石などによる長手方向に加工すじを形成する加工を所定の成形回数毎に行えばよいので、生産効率を向上させることができる。
【００１５】
上記一の局面による粉末成形方法において、好ましくは、上パンチおよび下パンチを準備する工程は、上パンチおよび下パンチのうちの少なくとも一方の成形面を、砥石およびエンドミルのいずれかにより長手方向に加工すじが形成されるように加工する工程を含む。このように砥石またはエンドミルを用いて、上パンチおよび下パンチのうちの少なくとも一方の成形面を、長手方向に加工すじが形成されるように加工すれば、容易に、上パンチおよび下パンチの成形面をラッピングした場合と同程度に、ソフトフェライト原料粉末が上パンチおよび下パンチの成形面に付着するのを抑制することができる。
【００１６】
上記一の局面による粉末成形方法において、好ましくは、上パンチおよび下パンチの少なくとも一方の成形面は、０．５μｍ以上１．９μｍ以下の中心線平均粗さを有する。このような中心線平均粗さに上パンチおよび下パンチの少なくとも一方の成形面を加工すれば、上記した長手方向に加工すじが形成される加工との組み合わせにより、容易に、上パンチおよび下パンチの成形面をラッピングした場合と同程度に、ソフトフェライト原料粉末が上パンチおよび下パンチの成形面に付着するのを抑制することができる。
【００１９】
上記一の局面において、好ましくは、成形体を空間から露出させる工程は、成形圧が１００ＭＰａ以上２００ＭＰａ以下である場合に、上パンチおよび下パンチの成形体に対する圧力を３ＭＰａ以上１７ＭＰａ以下に保持した状態で、成形体を空間から露出させる工程を含む。このように構成すれば、容易に、成形面に平行な方向のせん断力（応力）に起因して成形体が上パンチおよび下パンチの成形面に平行な方向に伸びやすくなるので、ソフトフェライト原料粉末が、上パンチおよび下パンチの成形面に付着するのを容易に抑制することができる。
【００２０】
上記一の局面において、好ましくは、上パンチおよび下パンチにより成形体を押圧した状態で、成形体を上パンチおよび下パンチの成形面に平行な方向に引き抜く工程をさらに備える。このように構成すれば、上パンチを上方に移動させた後成形体を取り出す場合に比べて、ソフトフェライト原料粉末が上パンチおよび下パンチの成形面に付着するのをより抑制することができる。
【００２３】
上記一の局面による粉末成形方法において、好ましくは、ソフトフェライト原料粉末は、Ｆｅ２Ｏ３と、ＮｉＯまたはＭｎＯとを主成分とする粉末である。このような材料からなるソフトフェライト原料粉末については、上記一の局面による粉末成形方法を用いることにより、上パンチおよび下パンチの成形面をラッピングした場合と同程度の粉末付着抑制効果を得ることができる。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を具体化した実施形態を図面に基づいて説明する。
【００２５】
図１〜図６は、本発明の一実施形態によるソフトフェライト原料粉末の粉末成形方法を説明するための平面図および断面図である。図７は、図５に示した状態で成形体に働くスプリングバック力を説明するための平面図である。図８および図９は、本発明の一実施形態と比較例との保持圧を説明するための相関図である。図１０は、本発明の一実施形態によるソフトフェライト原料粉末の粉末成形方法に用いる成形圧と保持圧との関係を説明するための相関図である。以下、図１〜図１０を参照して、本発明の一実施形態による粉末成形方法について説明する。
【００２６】
なお、本実施形態では、成形体が長方形の平面形状を有する場合について説明する。
【００２７】
まず、本実施形態では、図１に示すように、超硬合金からなる上パンチ２および下パンチ３の成形面２ａおよび３ａは、長方形形状に形成されているとともに、縦横比（ａ：ｂ）が、（１：２）以上（１：１０）以下程度に設定されている。この長方形形状の成形面２ａおよび３ａは、放電加工を用いて切断加工することによって形成される。その後、＃４００〜＃８００の砥石を用いて、成形面２ａおよび３ａを、長手方向（図１のＢ方向）に加工すじが形成されるように加工する。この場合の中心線平均粗さ（Ｒａ）は、約０．０５μｍ〜約０．１μｍにするのが好ましい。上記のような成形面２ａおよび３ａを有する上パンチ２および下パンチ３を準備してプレス装置にセットする。
【００２８】
なお、上パンチ２および下パンチ３を超硬合金により形成することにより、上パンチ２および下パンチ３の成形面２ａおよび３ａの面荒れを防止することが可能となる。
【００２９】
また、ソフトフェライト原料としては、Ｆｅ2Ｏ3と、ＮｉＯまたはＭｎＯとを主に含むソフトフェライト材料を用いる。組成は、Ｆｅ2Ｏ3が４５ｍｏｌ％〜５５ｍｏｌ％、ＮｉＯまたはＭｎＯが１０ｍｏｌ％〜３５ｍｏｌ％、ＺｎＯおよびＣｕＯが残部である。このような組成の原料を仮焼した後、所定の粒径（約０．８μｍ〜約１．５μｍ）に粉砕する。そして、この粉砕された粉末に、バインダ（結合材）を添加することによって、造粒粉を形成する。この造粒粉の粒度分布は、約１０μｍ〜約５００μｍであるのが好ましい。バインダとしては、ＰＶＡ（ポリビニルアルコール）などを用いるとともに、約０．５ｗｔ％〜約１．５ｗｔ％を添加する。
【００３０】
また、本実施形態で用いるプレス装置は、図２に示すように、成形金型１と、上パンチ２と、下パンチ３と、造粒粉を給粉するフィーダーボックス（図示せず）と、上パンチ２および下パンチ３を駆動させるための駆動機構（図示せず）とを備えている。成形金型１は、上パンチ２および下パンチ３と同様、超硬合金によって形成されている。
【００３１】
本実施形態では、図２に示すように、上記した造粒粉からなるソフトフェライト原料粉末１００ａをフィーダーボックス（図示せず）により成形金型１のキャビティ１ａに給粉する。
【００３２】
この後、図３に示すように、上パンチ２を下降させるとともに、約１００ＭＰａ〜約２００ＭＰａの成形圧で、ソフトフェライト原料粉末１００ａ（図２参照）を約２．９５ｇ／ｃｍ3〜約３．２０ｇ／ｃｍ3の密度まで圧縮することによって、成形体１００を形成する。この後、上パンチ２による圧力を減少させながら、図４に示すように、上パンチ２および下パンチ３を同時に上昇させる。これにより、成形体１００は、図５に示すように、キャビティ１ａから完全に露出された状態になる。この状態では、成形体１００は、上パンチ２および下パンチ３により上下方向に押圧された状態であるため、上下方向には応力（スプリングバック力）を開放できない。このため、図５に示す状態では、成形体１００は、成形面２ａおよび３ａに平行な方向（水平方向）にスプリングバック力（応力）を開放していく。
【００３３】
図５に示すような成形体１００が完全に露出した状態における、成形体１００に対する上パンチ２および下パンチ３による保持圧は、本実施形態では、約３ＭＰａ〜約１７ＭＰａに設定されている。図５に示す状態では、成形体１００の長手方向および短手方向に、平面的に見て、図７に示すような成形面２ａおよび３ａに平行な方向（水平方向）のスプリングバック力に起因するせん断力が加わる。この場合、成形体１００の長手方向のせん断力は、短手方向のせん断力よりも大きくなる。したがって、成形体１００の長手方向の伸び量は、短手方向の伸び量よりも大きくなる。このように、成形体１００が水平方向のせん断力に起因して伸びることによって、水平方向のスプリングバック力（応力）が開放される。この場合、本実施形態では、上パンチ２および下パンチ３の成形面２ａおよび３ａは、長手方向に加工すじが形成されるように加工されているので、成形体１００は、成形面２ａおよび３ａの長手方向の加工すじに沿って伸びやすい。
【００３４】
図５に示した工程により、成形体１００の水平方向のスプリングバック力（応力）を開放した後、図６に示すように、上パンチ２および下パンチ３の成形体１００に対する圧力を約１ＭＰａに保持した状態（押圧状態）で、成形体１００を水平方向に引き抜くことによって、成形体１００を取り出す。
【００３５】
本実施形態では、上記のように、長方形の平面形状を有する成形体１００を形成する場合に、上パンチ２および下パンチ３の成形面２ａおよび３ａを、＃４００〜＃８００の砥石により長手方向に加工すじが形成されるように加工するとともに、上パンチ２および下パンチ３の成形体１００に対する圧力を加えた状態で、成形体１００をキャビティ１ａから取り出すことによって、成形体１００をキャビティ１ａから露出させた時に、成形体１００と成形面２ａおよび３ａとの界面には、成形面２ａおよび３ａに平行な方向のスプリングバック力に起因するせん断力が働くとともに、そのせん断力に起因して上パンチ２および下パンチ３の成形面２ａおよび３ａの長手方向の加工すじに沿って成形体１００が伸びやすくなる。これにより、成形体１００が成形面２ａおよび３ａに平行な方向の長手方向に十分に延びるので、成形面２ａおよび３ａに平行な方向に十分応力（スプリングバック力）を開放することができる。このため、成形面２ａおよび３ａに直交する方向の成形体１００のスプリングバック力が十分に低減されるので、上パンチ２および下パンチ３の成形面２ａおよび３ａをラッピング加工した場合と同程度に、成形体１００を構成するソフトフェライト原料粉末１００ａが、上パンチ２および下パンチ３の成形面２ａおよび３ａに付着するのを抑制することができる。
【００３６】
これにより、上パンチ２および下パンチ３の成形面２ａおよび３ａをラッピング加工することなく、上パンチ２および下パンチ３の成形面２ａおよび３ａにソフトフェライト原料粉末１００ａが付着することに起因して発生する成形体１００の表面の凹凸形状（あばた状）や亀裂を抑制することができる。その結果、加工に数時間を要するラッピング加工を所定の成形回数毎に行う必要がなく、加工時間が数分で済む砥石による長手方向に加工すじを形成する加工を所定の成形回数毎に行えばよいので、生産効率を向上させることができる。
【００３７】
また、上パンチ２および下パンチ３の成形体１００に対する圧力を約１ＭＰａに保持した状態で成形体１００を水平方向に引き抜くことにより、上パンチ２を上方に移動させた後に成形体１００を取り出す場合に比べて、ソフトフェライト原料粉末１００ａが上パンチ２および下パンチ３に付着するのをより抑制することができる。
【００３８】
次に、図８〜図１０を参照して、上記した本実施形態の効果を確認するために行った実験について説明する。まず、図８および図９を参照して、図５に示した工程において、上パンチ２および下パンチ３による成形体１００に対する保持圧がある場合（本実施形態）と保持圧がない場合（比較例）との比較実験を行った。図８に示す本実施形態では、図３〜図５に示した工程（１）、（２）および（３）でのそれぞれの上パンチ２および下パンチ３の保持圧の変化が示されている。本実施形態では、図８に示すように、図５に示した成形体１００が完全に露出された状態（工程（３））において、保持圧を有する。
【００３９】
これに対して、図９に示す比較例では、図５に示した工程（３）において、保持圧が０（保持圧なし）である。図８および図９に示すような保持圧で、成形を繰り返したところ、図８に示す本実施形態では、３０回成形を繰り返しても上パンチ２および下パンチ３の成形面２ａおよび３ａには、ソフトフェライト原料粉末１００ａが付着せずに、良好な成形体１００を得ることができた。これに対して、図９に示した保持圧なし（保持圧が０）の比較例では、成形を１０回以内繰り返し行った場合にも、ソフトフェライト原料粉末１００ａが上パンチ２および下パンチ３に付着することによって、成形体１００の表面が凹凸形状（あばた状）になった。これにより、図５に示した成形体１００が完全にキャビティ１ａから露出された状態において、所定の保持圧を加えることが有効であることが確認できた。
【００４０】
図１０には、ソフトフェライト原料からなる成形体の圧縮成形の際の成形圧と、成形体がキャビティ外に完全に露出された状態での保持圧との関係が示されている。図１０を参照して、成形圧が１００ＭＰａ〜２００ＭＰａの場合に、保持圧が低くなると、成形体には、上パンチ２および下パンチ３への原料粉末の付着に起因する凹凸形状および剥離領域が形成された。また、成形圧が１００ＭＰａより小さい領域で保持圧が小さい場合には、上パンチおよび下パンチにソフトフェライト原料粉末が付着することに起因して成形体の表面に剥離領域が形成された。また、保持圧が大きくなりすぎる場合には、成形体１００の一部で座屈領域が発生することにより成形体１００に亀裂が発生した。
【００４１】
その一方、成形圧が１００ＭＰａである場合に、保持圧が約３ＭＰａ〜約１０ＭＰａの範囲にあれば、成形体に、上記した凹凸形状や剥離領域、亀裂などは発生しなかった。また、成形圧が２００ＭＰａである場合には、保持圧が、約５ＭＰａ〜約１７ＭＰａの範囲にあれば、成形体に、上記した凹凸形状や剥離領域、亀裂などは発生しなかった。したがって、成形圧が１００ＭＰａである場合には、保持圧を約３ＭＰａ〜約１０ＭＰａの範囲に設定するのが好ましく、成形圧が２００ＭＰａである場合には、保持圧を、約５ＭＰａ〜約１７ＭＰａの範囲に設定するのが好ましいことが判明した。なお、成形圧が、１００ＭＰａ〜２００ＭＰａの範囲にある場合には、その時の成形圧に応じて、約３ＭＰａ〜約１７ＭＰａの範囲から適正な保持圧を設定すればよい。
【００４２】
次に、図１を参照して、上パンチ２および下パンチ３の成形面２ａおよび３ａの加工方法と、粉末付着状態との関係について行った実験について説明する。この実験結果は、以下の表１に示されている。
【００４３】
【表１】
【００４４】
これに対して、エンドミルにより長手方向に加工した場合、砥石（＃４００）および砥石（＃８００）により長手方向に加工した場合には、保持圧がない場合には、粉末付着サイクルが１０ショット以下になる一方、保持圧がある場合には、粉末付着サイクルが、３０ショット以上になり、ラッピングした場合と同等の粉末付着サイクルを得ることができることがわかる。すなわち、エンドミルにより長手方向に加工した場合、砥石（＃４００）および砥石（＃８００）により長手方向に加工した場合に、保持圧がある場合には、ラッピングした場合と同様、粉末の付着を有効に抑制することができることが判明した。
【００４５】
その一方、エンドミルにより短手方向に加工した場合および放電加工により放電面を形成した場合には、保持圧がない場合のみならず、保持圧がある場合にも、５ショット以下と、粉末付着を抑制することが困難なことが判明した。
【００４６】
また、成形面２ａおよび３ａの加工方向による効果をさらに確認するために、下記の表２に示すような実験を行った。
【００４７】
【表２】
【００４８】
具体的には、本発明例１においては、縦横比（ａ：ｂ）を１：２にして砥石（＃４００）でＢ方向（長手方向）に加工した場合の粉末付着サイクルを測定した。この場合の中心線平均粗さ（Ｒａ）は、０．０７μｍであった。本発明例１においては、粉末付着サイクルが３０ショットであり、粉末の付着を有効に抑制することができることが判明した。また、本発明例２では、縦横比（ａ：ｂ）を１：８に設定した状態で、エンドミルによりＢ方向（長手方向）に加工すじが形成されるように加工した。この場合の、成形面２ａおよび３ａの中心線平均粗さ（Ｒａ）は、０．１９μｍであった。この本発明例２においても、粉末付着サイクルは３０ショットであり、粉末付着を有効に抑制することができることが判明した。
【００４９】
また、本発明例３では、縦横比（ａ：ｂ）を１：１０にした状態で、砥石（＃８００）によりＢ方向（長手方向）に加工すじを入れるように加工した。この場合の成形面２ａおよび３ａの中心線平均粗さ（Ｒａ）は、０．０５μｍであった。この本発明例３においても、粉末付着サイクルは３０ショットであり、粉末付着を有効に抑制することができることが判明した。
【００５０】
その一方、比較例１では、縦横比（ａ：ｂ）を８：１にした状態で、エンドミルをＢ方向（短手方向）に加工すじが入るように加工した。この場合の中心線平均粗さ（Ｒａ）は、０．１９μｍであった。この比較例１では、粉末付着サイクルは５ショットであり、粉末付着を抑制するのが困難であることが判明した。
【００５１】
以上の結果から、本発明例１〜３のように長方形形状の成形面２ａおよび３ａの長手方向にエンドミルまたは砥石による加工すじを入れた場合には、粉末付着を有効に抑制することができる一方、成形面２ａおよび３ａの短手方向に加工すじを入れた場合には、粉末付着を有効に抑制するのは困難であることが判明した。したがって、成形面２ａおよび３ａを加工する場合には、長手方向に加工すじが入るように砥石またはエンドミルにより加工するのが好ましい。
【００５６】
なお、今回開示された実施形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれる。
【００５７】
たとえば、上記実施形態では、中心に対して非対称な平面形状を有する成形体の一例として、長方形の平面形状を有する成形体を成形する例について説明したが、本発明はこれに限らず、長方形以外の中心に対して非対称な平面形状（たとえば、弓形やかまぼこ形）を有する成形体にも同様に適用可能である。
【００５８】
また、上記実施形態では、上パンチおよび下パンチの両方の成形面を長手方向に加工すじが形成されるように加工したが、本発明はこれに限らず、上パンチおよび下パンチのいずれか一方の成形面を長手方向に加工すじが形成されるように加工してもよい。
【００５９】
また、上記実施形態では、上パンチからの圧力を減少させながら上パンチおよび下パンチを同時に上昇させることにより、キャビティから成形体を完全に露出するようにしたが、本発明はこれに限らず、上パンチからの圧力を減少させながら成形金型を下降することにより、キャビティから成形体を完全に露出するようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の一実施形態による粉末成形方法に用いる上パンチおよび下パンチの成形面の形状を示した平面図である。
【図２】 本発明の一実施形態によるソフトフェライト原料粉末の粉末成形方法を説明するための断面図である。
【図３】 本発明の一実施形態によるソフトフェライト原料粉末の粉末成形方法を説明するための断面図である。
【図４】 本発明の一実施形態によるソフトフェライト原料粉末の粉末成形方法を説明するための断面図である。
【図５】 本発明の一実施形態によるソフトフェライト原料粉末の粉末成形方法を説明するための断面図である。
【図６】 本発明の一実施形態によるソフトフェライト原料粉末の粉末成形方法を説明するための断面図である。
【図７】 本発明の一実施形態による粉末成形方法において成形体に加わるスプリングバック力を示した平面図である。
【図８】 本発明の一実施形態による粉末成形方法における上パンチおよび下パンチによる成形体に対する保持圧の状態の変化を説明するための相関図である。
【図９】 本発明の一実施形態の比較例による粉末成形方法における上パンチおよび下パンチによる成形体に対する保持圧の変化を説明するための相関図である。
【図１０】 本発明の一実施形態による粉末成形方法における成形圧に対する適正な保持圧の範囲を説明するための相関図である。
【図１１】 従来のソフトフェライト原料粉末の粉末成形方法を説明するための断面図である。
【図１２】 従来のソフトフェライト原料粉末の粉末成形方法を説明するための断面図である。
【図１３】 従来のソフトフェライト原料粉末の粉末成形方法を説明するための断面図である。
【図１４】 従来のソフトフェライト原料粉末の粉末成形方法を説明するための断面図である。
【符号の説明】
１ 成形金型（金型）
１ａ キャビティ（空間）
２ 上パンチ
２ａ 成形面
３ 下パンチ
３ａ 成形面
１００ 成形体
Claims (6)
- ソフトフェライト原料粉末を用いて中心に対して非対称な平面形状を有する成形体を形成する粉末成形方法であって、
少なくとも一方の成形面が長手方向に加工すじが形成されるように加工された上パンチおよび下パンチを準備する工程と、
前記ソフトフェライト原料粉末を、前記上パンチ、前記下パンチおよび金型により形成された空間に充填する工程と、
前記上パンチの成形面および前記下パンチの成形面により前記ソフトフェライト原料粉末を圧縮成型することによって、成形体を形成する工程と、
その後、前記上パンチおよび前記下パンチにより前記成形体に圧力を加えた状態で、前記成形体を前記空間から露出させる工程とを備えた、粉末成形方法。 - 前記上パンチおよび下パンチを準備する工程は、
前記上パンチおよび前記下パンチのうちの少なくとも一方の成形面を、砥石およびエンドミルのいずれかにより長手方向に加工すじが形成されるように加工する工程を含む、請求項１に記載の粉末成形方法。 - 前記上パンチおよび前記下パンチの少なくとも一方の成形面は、０．５μｍ以上１．９μｍ以下の中心線平均粗さを有する、請求項１または２に記載の粉末成形方法。
- 前記成形体を前記空間から露出させる工程は、
成形圧が１００ＭＰａ以上２００ＭＰａ以下である場合に、前記上パンチおよび前記下パンチの前記成形体に対する圧力を３ＭＰａ以上１７ＭＰａ以下に保持した状態で、前記成形体を前記空間から露出させる工程を含む、請求項１〜３のいずれか１項に記載の粉末成形方法。 - 前記上パンチおよび前記下パンチにより前記成形体を押圧した状態で、前記成形体を前記上パンチおよび前記下パンチの成形面に平行な方向に引き抜く工程をさらに備える、請求項１〜４のいずれか１項に記載の粉末成形方法。
- 前記ソフトフェライト原料粉末は、Ｆｅ２Ｏ３と、ＮｉＯまたはＭｎＯとを主成分とする粉末である、請求項１〜５のいずれか１項に記載の粉末成形方法。
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