JP7273066B2 - Green compact manufacturing method and green compact - Google Patents
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Description
本開示は、圧粉体の製造方法、及び圧粉体に関する。
本出願は、2018年12月17日付の日本国出願の特願2018-235935に基づく優先権を主張し、前記日本国出願に記載された全ての記載内容を援用するものである。The present disclosure relates to a green compact manufacturing method and a green compact.
This application claims priority based on Japanese Patent Application No. 2018-235935 filed in Japan on December 17, 2018, and incorporates all the descriptions described in the Japanese application.
従来、粉末を金型に充填して圧縮成形することによって、圧粉体を製造することが行われている。特許文献1には、半球形凹部を有する固定型と、この固定型に嵌入されて半球形成形部を形成する半球形凸部を有する可動型とを備える中空半球体の成形装置が記載されている。特許文献2には、磁極面がボンド磁石部で形成され、磁極面が略球状に形成された磁極面球状ボンド磁石が記載されている。
Conventionally, a green compact is produced by filling powder into a mold and compression-molding the powder.
また、希土類磁石に関する技術が、例えば、特許文献3から特許文献5に開示されている。特許文献3から特許文献5には、希土類-鉄系合金を水素化処理した磁石用粉末を圧縮成形して圧粉体とし、その圧粉体を脱水素処理することで、希土類-鉄系合金の圧粉体からなる希土類-鉄系磁石、即ち圧粉磁石を製造することが開示されている。 Further, techniques related to rare earth magnets are disclosed in Patent Documents 3 to 5, for example. In Patent Documents 3 to 5, magnet powder obtained by hydrogenating a rare earth-iron alloy is compression-molded into a green compact, and the green compact is dehydrogenated to obtain a rare earth-iron alloy. It is disclosed to produce a rare earth-iron magnet, ie, a dust magnet, which is made of a dust body of .
本開示の圧粉体の製造方法は、
筒状体の内周面で中空部を構成するダイと、前記中空部に挿入される下パンチと、前記中空部に挿入される上パンチとを備える金型を準備する第一の工程を備え、
前記ダイの内周面は、
球帯状の第一内周面と、
前記第一内周面の軸方向の一端側に設けられる円筒状の第二内周面と、
前記第一内周面の軸方向の他端側に設けられる円筒状の第三内周面とを有し、
前記第一内周面は、軸方向の一端から他端に向かって小さくなる内径を有し、
前記第二内周面は、前記第一内周面の最大内径に対応する内径を有し、
前記第三内周面は、前記第一内周面の最小内径に対応する内径を有し、
前記下パンチは、前記第一内周面につながることで半球面を構成する球冠状の端面を有し、
前記下パンチの前記端面は、前記第三内周面の内径に対応する外径を有し、
前記上パンチは、
円筒状の第一上パンチと、
第一上パンチの内側に挿通される円柱状の第二上パンチとを有し、
前記第一上パンチは、平面で構成される円環状の端面を有し、
前記第一上パンチの前記端面は、前記第二内周面の内径に対応する外径を有し、
前記第二上パンチは、前記下パンチに向かって突出する半球状の端面を有し、
前記第二上パンチの前記端面は、前記第一上パンチの内径に対応する外径を有し、
更に、
前記下パンチの端面が前記第三内周面で囲まれる領域内に位置し、且つ、前記第一上パンチの端面が前記第二内周面の開口部に位置すると共に、前記第二上パンチの端面と円柱面との境界が前記第一上パンチの端面と同じ位置にある状態で、前記ダイの前記第一内周面、前記第二内周面及び前記第三内周面で囲まれる前記中空部内に原料粉末が充填された状態とする第二の工程と、
前記ダイに対して前記第一上パンチ及び前記第二上パンチを下降させると共に前記下パンチを上昇させ、前記原料粉末を上下から圧縮して中空半球状の圧粉体を得る第三の工程と、を備える。The method for producing a green compact of the present disclosure includes:
A first step of preparing a mold comprising a die that defines a hollow portion on the inner peripheral surface of a cylindrical body, a lower punch that is inserted into the hollow portion, and an upper punch that is inserted into the hollow portion. ,
The inner peripheral surface of the die is
a spherical first inner peripheral surface;
a cylindrical second inner peripheral surface provided on one end side of the first inner peripheral surface in the axial direction;
a cylindrical third inner peripheral surface provided on the other end side in the axial direction of the first inner peripheral surface,
The first inner peripheral surface has an inner diameter that decreases from one axial end to the other axial end,
The second inner peripheral surface has an inner diameter corresponding to the maximum inner diameter of the first inner peripheral surface,
The third inner peripheral surface has an inner diameter corresponding to the minimum inner diameter of the first inner peripheral surface,
The lower punch has a crown-shaped end surface that forms a hemispherical surface by connecting to the first inner peripheral surface,
The end surface of the lower punch has an outer diameter corresponding to the inner diameter of the third inner peripheral surface,
The upper punch is
a cylindrical first upper punch;
a cylindrical second upper punch inserted through the inside of the first upper punch;
The first upper punch has an annular end surface composed of a flat surface,
The end surface of the first upper punch has an outer diameter corresponding to the inner diameter of the second inner peripheral surface,
The second upper punch has a hemispherical end surface protruding toward the lower punch,
The end face of the second upper punch has an outer diameter corresponding to the inner diameter of the first upper punch,
Furthermore,
The end face of the lower punch is positioned within the region surrounded by the third inner peripheral face, the end face of the first upper punch is positioned at the opening of the second inner peripheral face, and the second upper punch Surrounded by the first inner peripheral surface, the second inner peripheral surface and the third inner peripheral surface of the die in a state where the boundary between the end surface and the cylindrical surface of the die is at the same position as the end surface of the first upper punch a second step in which the raw material powder is filled in the hollow portion;
a third step of lowering the first upper punch and the second upper punch with respect to the die and raising the lower punch to compress the raw material powder from above and below to obtain a hollow hemispherical green compact; , provided.
本開示の圧粉体は、
中空半球状の形状を有し、
前記中空半球の中心と頂点を結ぶ中心軸線と平行で、且つ、前記中空半球の開口端面の内周縁を通る線を分割線としたとき、前記分割線よりも前記中心軸線側に位置する部分を頂部、前記分割線よりも前記中心軸線とは反対側に位置する残りの部分を裾部とし、
前記頂部と前記裾部との相対密度の差が5%以下である。The green compact of the present disclosure is
has a hollow hemispherical shape,
When a line parallel to the central axis connecting the center and the vertex of the hollow hemisphere and passing through the inner peripheral edge of the open end face of the hollow hemisphere is defined as a parting line, the part located on the central axis side of the parting line The top part and the remaining part located on the opposite side of the central axis from the parting line are the skirt part,
A difference in relative density between the top portion and the bottom portion is 5% or less.
[本開示が解決しようとする課題]
原料粉末を金型で圧縮成形して中空半球状の圧粉体を製造した場合、部分的に密度の異なる部位が発生することがある。特に、頂部と裾部との間で密度の差が生じ易い。以下、「中空半球状」を単に「半球状」という場合がある。圧粉体において部分的に密度差が生じると、部位によって物理的特性が異なることになる。例えば、原料粉末として磁石粉末や軟磁性粉末を用いた半球状の圧粉体で圧粉磁石や圧粉磁心を構成した場合、密度が不均一であると、残留磁束密度(Br)や飽和磁束密度(Bs)といった磁気特性が不均一になるなど、性能に影響を及ぼす。[Problems to be Solved by the Present Disclosure]
When a hollow hemispherical green compact is produced by compression-molding the raw material powder with a mold, portions having different densities may occur. In particular, a density difference is likely to occur between the top portion and the bottom portion. Hereinafter, "hollow hemispherical" may be simply referred to as "hemispherical". If there is a partial difference in density in the green compact, the physical properties will differ depending on the location. For example, when a powder magnet or a powder magnetic core is formed of a hemispherical powder compact using magnet powder or soft magnetic powder as raw material powder, if the density is non-uniform, residual magnetic flux density (Br) and saturation magnetic flux Performance is affected, such as non-uniform magnetic properties such as density (Bs).
したがって、半球状の圧粉体において密度を均一化することが望まれている。 Therefore, it is desired to make the density uniform in the hemispherical green compact.
本開示は、中空半球状の圧粉体の密度を均一化できる圧粉体の製造方法を提供することを目的の一つとする。また、本開示は、頂部と裾部との密度差が小さい中空半球状の圧粉体を提供することを目的の一つとする。 One object of the present disclosure is to provide a method for manufacturing a green compact that can uniformize the density of a hollow hemispherical green compact. Another object of the present disclosure is to provide a hollow hemispherical green compact with a small difference in density between the top portion and the bottom portion.
[本開示の効果]
本開示の圧粉体の製造方法は、中空半球状の圧粉体の密度を均一化できる。また、本開示の圧粉体は、中空半球状であり、頂部と裾部との密度差が小さい。[Effect of the present disclosure]
The method for producing a green compact according to the present disclosure can uniformize the density of the hollow hemispherical green compact. In addition, the green compact of the present disclosure has a hollow hemispherical shape, and the difference in density between the top portion and the bottom portion is small.
[本開示の実施形態の説明]
最初に本開示の実施態様を列記して説明する。[Description of Embodiments of the Present Disclosure]
First, the embodiments of the present disclosure are listed and described.
(1)本開示の実施形態に係る圧粉体の製造方法は、
筒状体の内周面で中空部を構成するダイと、前記中空部に挿入される下パンチと、前記中空部に挿入される上パンチとを備える金型を準備する第一の工程を備え、
前記ダイの内周面は、
球帯状の第一内周面と、
前記第一内周面の軸方向の一端側に設けられる円筒状の第二内周面と、
前記第一内周面の軸方向の他端側に設けられる円筒状の第三内周面とを有し、
前記第一内周面は、軸方向の一端から他端に向かって小さくなる内径を有し、
前記第二内周面は、前記第一内周面の最大内径に対応する内径を有し、
前記第三内周面は、前記第一内周面の最小内径に対応する内径を有し、
前記下パンチは、前記第一内周面に繋がることで半球面を構成する球冠状の端面を有し、
前記下パンチの前記端面は、前記第三内周面の内径に対応する外径を有し、
前記上パンチは、
円筒状の第一上パンチと、
第一上パンチの内側に挿通される円柱状の第二上パンチとを有し、
前記第一上パンチは、平面で構成される円環状の端面を有し、
前記第一上パンチの前記端面は、前記第二内周面の内径に対応する外径を有し、
前記第二上パンチは、前記下パンチに向かって突出する半球状の端面を有し、
前記第二上パンチの前記端面は、前記第一上パンチの内径に対応する外径を有し、
更に、
前記下パンチの端面が前記第三内周面で囲まれる領域内に位置し、且つ、前記第一上パンチの端面が前記第二内周面の開口部に位置すると共に、前記第二上パンチの端面と円柱面との境界が前記第一上パンチの端面と同じ位置にある状態で、前記ダイの前記第一内周面、前記第二内周面及び前記第三内周面で囲まれる前記中空部内に原料粉末が充填された状態とする第二の工程と、
前記ダイに対して前記第一上パンチ及び前記第二上パンチを下降させると共に前記下パンチを上昇させ、前記原料粉末を上下から圧縮して中空半球状の圧粉体を得る第三の工程と、を備える。(1) A method for manufacturing a green compact according to an embodiment of the present disclosure includes:
A first step of preparing a mold comprising a die that defines a hollow portion on the inner peripheral surface of a cylindrical body, a lower punch that is inserted into the hollow portion, and an upper punch that is inserted into the hollow portion. ,
The inner peripheral surface of the die is
a spherical first inner peripheral surface;
a cylindrical second inner peripheral surface provided on one end side of the first inner peripheral surface in the axial direction;
a cylindrical third inner peripheral surface provided on the other end side in the axial direction of the first inner peripheral surface,
The first inner peripheral surface has an inner diameter that decreases from one axial end to the other axial end,
The second inner peripheral surface has an inner diameter corresponding to the maximum inner diameter of the first inner peripheral surface,
The third inner peripheral surface has an inner diameter corresponding to the minimum inner diameter of the first inner peripheral surface,
The lower punch has a spherical crown-shaped end surface that forms a hemispherical surface by being connected to the first inner peripheral surface,
The end surface of the lower punch has an outer diameter corresponding to the inner diameter of the third inner peripheral surface,
The upper punch is
a cylindrical first upper punch;
a cylindrical second upper punch inserted through the inside of the first upper punch;
The first upper punch has an annular end surface composed of a flat surface,
The end surface of the first upper punch has an outer diameter corresponding to the inner diameter of the second inner peripheral surface,
The second upper punch has a hemispherical end surface protruding toward the lower punch,
The end face of the second upper punch has an outer diameter corresponding to the inner diameter of the first upper punch,
Furthermore,
The end face of the lower punch is positioned within the region surrounded by the third inner peripheral face, the end face of the first upper punch is positioned at the opening of the second inner peripheral face, and the second upper punch Surrounded by the first inner peripheral surface, the second inner peripheral surface and the third inner peripheral surface of the die in a state where the boundary between the end surface and the cylindrical surface of the die is at the same position as the end surface of the first upper punch a second step in which the raw material powder is filled in the hollow portion;
a third step of lowering the first upper punch and the second upper punch with respect to the die and raising the lower punch to compress the raw material powder from above and below to obtain a hollow hemispherical green compact; , provided.
本開示の圧粉体の製造方法によれば、上記特定の金型を使用し、上記第二の工程、及び上記第三の工程によって中空半球状の圧粉体の密度を均一化できる。 According to the green compact manufacturing method of the present disclosure, the density of the hollow hemispherical green compact can be uniformed by using the specific mold and performing the second step and the third step.
第一の工程で準備する上記金型は、ダイの第一内周面及び下パンチの端面で半球状の圧粉体の外周面を成形すると共に、第一上パンチの端面及び第二上パンチの端面で圧粉体の開口端面及び内周面を成形するように構成されている。ダイの第一内周面は、圧粉体の半球状の外周面のうち、球帯面を成形し、圧粉体における裾部の外側を成形する。下パンチの端面は、圧粉体の外周面のうち、残りの球冠面を成形し、圧粉体における頂部の外側を成形する。 The mold prepared in the first step forms the outer peripheral surface of the hemispherical compact with the first inner peripheral surface of the die and the end surface of the lower punch, and the end surface of the first upper punch and the second upper punch. The opening end face and the inner peripheral face of the green compact are formed at the end face of the green compact. The first inner peripheral surface of the die forms the spherical surface of the hemispherical outer peripheral surface of the green compact, and forms the outside of the hem portion of the green compact. The end face of the lower punch forms the remaining spherical crown surface of the outer peripheral surface of the green compact and forms the outside of the top portion of the green compact.
球帯とは、半球の端面と平行な平面、即ち半球の中心と頂点を結ぶ中心軸線と直交する平面で半球を切ったとき、半球の端面と平面とで挟まれる半球面の部分をいう。球冠とは、半球の中心と頂点を結ぶ中心軸線と直交する平面で半球を切ったとき、この平面の頂点側にある半球面の部分をいう。また、圧粉体における頂部とは、中空半球の中心と頂点を結ぶ中心軸線と平行で、且つ、中空半球の開口端面の内周縁を通る線を分割線としたとき、この分割線よりも中心軸線側に位置する部分をいう。圧粉体における裾部とは、上記分割線よりも中心軸線とは反対側に位置する残りの部分をいう。 A spherical zone is a portion of a hemisphere that is sandwiched between the end face of the hemisphere and the plane when the hemisphere is cut by a plane parallel to the end face of the hemisphere, that is, a plane perpendicular to the central axis that connects the center and the vertex of the hemisphere. The crown is the part of the hemisphere on the vertex side of the plane perpendicular to the central axis connecting the center and vertex of the hemisphere. In addition, the top part of the powder compact is parallel to the central axis line connecting the center and the vertex of the hollow hemisphere, and when a line passing through the inner peripheral edge of the open end face of the hollow hemisphere is taken as a dividing line, the center Refers to the part located on the axis side. The bottom part of the powder compact refers to the remaining part located on the side opposite to the central axis from the parting line.
第二の工程では、下パンチの端面が第三内周面で囲まれる領域内に位置し、且つ、第一上パンチの端面が第二内周面の開口部に位置すると共に、第二上パンチの端面と円柱面との境界が第一上パンチの端面と同じ位置にある状態とする。そして、その状態で、ダイの第一内周面、第二内周面及び第三内周面で囲まれる中空部内に原料粉末が充填された状態とする。これにより、後述する第三の工程で原料粉末を圧縮するとき、第二上パンチと下パンチとで挟まれる中空部の中心側、即ち下パンチの上側と、第一上パンチとダイの第一内周面とで挟まれる中空部の外周側、即ち第一内周面側とで原料粉末の圧縮率の差を小さくすることが可能である。双方の圧縮率の差が小さいことで、圧粉体の密度の均一化を図ることができる。 In the second step, the end surface of the lower punch is positioned within a region surrounded by the third inner peripheral surface, the end surface of the first upper punch is positioned at the opening of the second inner peripheral surface, and the second upper punch is positioned in the opening of the second inner peripheral surface. It is assumed that the boundary between the end face of the punch and the cylindrical face is at the same position as the end face of the first upper punch. In this state, the hollow portion surrounded by the first inner peripheral surface, the second inner peripheral surface and the third inner peripheral surface of the die is filled with the raw material powder. As a result, when compressing the raw material powder in the third step described later, the center side of the hollow portion sandwiched between the second upper punch and the lower punch, that is, the upper side of the lower punch, the first upper punch and the first die It is possible to reduce the difference in compressibility of the raw material powder between the outer peripheral side of the hollow portion sandwiched between the inner peripheral surfaces, that is, the first inner peripheral surface side. Since the difference between both compression ratios is small, the density of the green compact can be made uniform.
下パンチの端面が第三内周面で囲まれる領域内に位置しているため、下パンチの端面が第一内周面の他端よりも下側に位置する。これにより、後述する第三の工程において、下パンチと第二上パンチとで原料粉末を上下から圧縮することができ、圧粉体の密度を高め易い。また、原料粉末の圧縮前に、仮に下パンチの端面を第一内周面で囲まれる中空部内に突出させた状態とすると、原料粉末を圧縮した際に下パンチの端面の周縁が変形して破損し易くなる。下パンチの端面を第三内周面で囲まれる領域内に位置させておくことで、圧縮時における下パンチの端面の周縁の破損を抑制できる。 Since the end surface of the lower punch is positioned within the area surrounded by the third inner peripheral surface, the end surface of the lower punch is positioned below the other end of the first inner peripheral surface. As a result, the raw material powder can be compressed from above and below by the lower punch and the second upper punch in the third step, which will be described later, and the density of the green compact can be easily increased. In addition, if the end face of the lower punch were to protrude into the hollow portion surrounded by the first inner peripheral surface before the raw material powder was compressed, the peripheral edge of the end face of the lower punch would be deformed when the raw material powder was compressed. easily damaged. By positioning the end surface of the lower punch within the region surrounded by the third inner peripheral surface, damage to the peripheral edge of the end surface of the lower punch during compression can be suppressed.
第三の工程では、ダイに対して第一上パンチ及び第二上パンチを下降させる共に下パンチを上昇させ、原料粉末を上下から圧縮して中空半球状の圧粉体を得る。上記第二の工程の状態から原料粉末を圧縮して半球状の圧粉体を成形することで、密度を均一化でき、頂部と裾部との密度差を小さくできる。 In the third step, the first upper punch and the second upper punch are lowered with respect to the die, and the lower punch is raised to compress the raw material powder from above and below to obtain a hollow hemispherical powder compact. By compressing the raw material powder from the state of the second step to form a hemispherical green compact, the density can be made uniform and the density difference between the top portion and the bottom portion can be reduced.
(2)本開示の圧粉体の製造方法の一形態として、
前記第一上パンチと前記ダイとの間で圧縮される前記原料粉末の圧縮率と、前記第二上パンチと前記下パンチとの間で圧縮される前記原料粉末の圧縮率との差が50%以下であることが挙げられる。(2) As one embodiment of the method for producing a compact according to the present disclosure,
The difference between the compression rate of the raw material powder compressed between the first upper punch and the die and the compression rate of the raw material powder compressed between the second upper punch and the lower punch is 50. % or less.
第一上パンチとダイとの間で圧縮される原料粉末の圧縮率と、第二上パンチと下パンチとの間で圧縮される原料粉末の圧縮率との差の絶対値が上記範囲内であることで、圧粉体の密度を均一化でき、頂部と裾部との密度差を小さくできる。 The absolute value of the difference between the compressibility of the raw material powder compressed between the first upper punch and the die and the compressibility of the raw material powder compressed between the second upper punch and the lower punch is within the above range. As a result, the density of the powder compact can be made uniform, and the density difference between the top portion and the bottom portion can be reduced.
それぞれの圧縮率は、第二の工程での原料粉末を圧縮する前の金型の状態と、第三の工程での原料粉末を圧縮後の金型の状態とから求めることができる。具体的には、次のようにして求めることができる。 Each compressibility can be obtained from the state of the mold before compressing the raw material powder in the second step and the state of the mold after compressing the raw material powder in the third step. Specifically, it can be obtained as follows.
圧縮前の金型の状態において、第一上パンチの端面とダイの第一内周面との最大距離をA1とし、第二上パンチの端面と下パンチの端面との頂点間距離をA2とする。また、圧縮後の金型の状態において、第一上パンチの端面とダイの第一内周面との最大距離をB1とし、第二上パンチの端面と下パンチの端面との頂点間距離をB2とする。第一上パンチの端面とダイの第一内周面との最大距離B1は、第一上パンチの端面と第一内周面の他端との距離をいう。そして、圧縮前における上記最大距離A1と、圧縮後における上記最大距離B1との比率([B1/A1]×100)を、第一上パンチとダイとの間での原料粉末の圧縮率C1(%)とする。また、圧縮前における上記頂点間距離A2と、圧縮後における上記頂点間距離B2との比率([B2/A2]×100)を、第二上パンチと下パンチとの間での原料粉末の圧縮率C2(%)とする。 In the state of the die before compression, the maximum distance between the end surface of the first upper punch and the first inner peripheral surface of the die is A1, and the distance between the vertices between the end surface of the second upper punch and the end surface of the lower punch is A2. do. Also, in the state of the die after compression, the maximum distance between the end surface of the first upper punch and the first inner peripheral surface of the die is B1, and the distance between the vertices between the end surface of the second upper punch and the end surface of the lower punch is B2. The maximum distance B1 between the end surface of the first upper punch and the first inner peripheral surface of the die refers to the distance between the end surface of the first upper punch and the other end of the first inner peripheral surface. Then, the ratio of the maximum distance A1 before compression and the maximum distance B1 after compression ([B1/A1] × 100) is calculated as the compression rate C1 of the raw material powder between the first upper punch and the die ( %). Further, the ratio of the vertex distance A2 before compression and the vertex distance B2 after compression ([B2/A2] × 100) is the compression of the raw material powder between the second upper punch and the lower punch. Let the rate be C2 (%).
(3)本開示の圧粉体の製造方法の一形態として、
前記第二の工程は、前記ダイの前記中空部内に前記原料粉末を充填した後、前記下パンチの端面の周縁を前記第一内周面の他端よりも下側に下降させ、前記下パンチの端面を前記第三内周面で囲まれる領域内に位置させる工程を有することが挙げられる。(3) As one aspect of the method for producing a compact according to the present disclosure,
In the second step, after filling the raw material powder into the hollow portion of the die, the peripheral edge of the end surface of the lower punch is lowered below the other end of the first inner peripheral surface, and the lower punch locating the end face of in the region surrounded by the third inner peripheral face.
原料粉末の充填は、ダイの中空部に下パンチを挿入して第三内周面に下パンチを嵌合させ、中空部内に原料粉末を充填して行う。原料粉末の充填後、下パンチの端面を第一内周面の他端よりも下側に下降させることで、下パンチの上側に充填された原料粉末の上面を第二内周面の開口部より沈下させて凹状の空間を設けることができる。このような凹状の空間を設けることによって、第二上パンチの端面をダイの中空部内に挿入し易くなる。 The filling of the raw material powder is carried out by inserting a lower punch into the hollow portion of the die, engaging the lower punch with the third inner peripheral surface, and filling the hollow portion with the raw material powder. After filling the raw material powder, the end surface of the lower punch is lowered below the other end of the first inner peripheral surface so that the upper surface of the raw material powder filled on the upper side of the lower punch is pushed into the opening of the second inner peripheral surface. It can be sunk more to provide a concave space. By providing such a concave space, it becomes easier to insert the end surface of the second upper punch into the hollow portion of the die.
(4)本開示の圧粉体の製造方法の一形態として、
前記第二の工程は、前記ダイの前記中空部内に前記原料粉末を充填した後、前記第二上パンチの端面を前記ダイの前記中空部内に挿入する前に、前記第一上パンチの端面で前記第二内周面の開口部を部分的に塞ぐ工程を有することが挙げられる。(4) As one aspect of the method for producing a compact according to the present disclosure,
In the second step, after filling the raw material powder into the hollow portion of the die, before inserting the end surface of the second upper punch into the hollow portion of the die, the end surface of the first upper punch The step of partially closing the opening of the second inner peripheral surface may be included.
第二上パンチの端面をダイの中空部内に挿入する前に、第一上パンチの端面で第二内周面の開口部を部分的に塞いでおくことで、第二上パンチの端面を中空部内に挿入した際に、原料粉末が第二内周面の開口部から漏れることを抑制できる。また、第二上パンチの端面をダイの中空部内に挿入することで、第二上パンチの端面を原料粉末に押し付けることができる。第二上パンチの端面を原料粉末に押し付けることで、下パンチの上側に充填された原料粉末をダイの第一内周面側に流動させる。これにより、下パンチの上側とダイの第一内周面側とで原料粉末の充填量を均一に制御することが可能であり、充填量の差がより小さくなる。 Before inserting the end face of the second upper punch into the hollow part of the die, the end face of the second upper punch is hollowed by partially closing the opening of the second inner peripheral face with the end face of the first upper punch. It is possible to prevent the raw material powder from leaking from the opening of the second inner peripheral surface when the second inner peripheral surface is inserted into the opening. By inserting the end surface of the second upper punch into the hollow portion of the die, the end surface of the second upper punch can be pressed against the raw material powder. By pressing the end surface of the second upper punch against the raw material powder, the raw material powder filled in the upper side of the lower punch is caused to flow toward the first inner peripheral surface of the die. As a result, it is possible to uniformly control the filling amount of the raw material powder on the upper side of the lower punch and the first inner peripheral surface side of the die, and the difference in the filling amount becomes smaller.
(5)上記(4)に記載の圧粉体の製造方法の一形態として、
前記第二の工程は、前記第二内周面の開口部を部分的に塞いだ後、前記第二上パンチを下降させて前記第二上パンチの端面を前記中空部内に挿入し、前記第二上パンチの端面と前記円柱面との境界を前記第一上パンチの端面の位置と一致させる工程を有することが挙げられる。(5) As one aspect of the method for producing a compact according to (4) above,
In the second step, after partially closing the opening of the second inner peripheral surface, the second upper punch is lowered to insert the end surface of the second upper punch into the hollow portion, The step of aligning the boundary between the end surface of the second upper punch and the cylindrical surface with the position of the end surface of the first upper punch may be included.
第一上パンチの端面で第二内周面の開口部を部分的に塞いだ状態で、第二上パンチを下降させて第二上パンチの端面を原料粉末に押し付けることにより、下パンチの上側に充填された原料粉末をダイの第一内周面側に流動させることができる。この状態では、原料粉末が圧縮されておらず、密度が低い。そのため、下パンチの上側の原料粉末を外周側に流動させることが可能である。第二上パンチの端面を原料粉末に押し付けることで、下パンチの上側とダイの第一内周面側とで原料粉末の充填量を均一に制御することが可能であり、充填量の差がより小さくなる。 With the end surface of the first upper punch partially closing the opening of the second inner peripheral surface, the second upper punch is lowered to press the end surface of the second upper punch against the raw material powder, thereby forming the upper side of the lower punch. The raw material powder filled in the die can be made to flow to the first inner peripheral surface side of the die. In this state, the raw material powder is not compressed and has a low density. Therefore, it is possible to flow the raw material powder on the upper side of the lower punch to the outer peripheral side. By pressing the end surface of the second upper punch against the raw material powder, it is possible to uniformly control the filling amount of the raw material powder on the upper side of the lower punch and the first inner peripheral surface side of the die, and the difference in filling amount is become smaller.
(6)上記(3)に記載の圧粉体の製造方法の一形態として、
前記第二の工程は、前記ダイの前記第一内周面で囲まれる前記中空部内に前記下パンチの端面の周縁を突出させた状態で、前記第一内周面及び前記第二内周面で囲まれる前記中空部内に前記原料粉末を充填する工程を有することが挙げられる。(6) As one aspect of the method for producing a compact according to (3) above,
In the second step, the first inner peripheral surface and the second inner peripheral surface are protruded into the hollow portion surrounded by the first inner peripheral surface of the die with the peripheral edge of the end surface of the lower punch projecting. and a step of filling the raw material powder into the hollow portion surrounded by .
原料粉末を充填する際、ダイの第一内周面と下パンチの端面とで半球面を構成するように下パンチを位置させた場合、第一内周面及び下パンチの端面により構成される空間は半球状になる。ダイの第一内周面と下パンチの端面とで半球面を構成するときの下パンチの位置を基準位置とする。下パンチを基準位置に位置させた状態で中空部内に原料粉末を充填すると、中空部の中心側、即ち下パンチの上側の充填深さの方が、中空部の外周側、即ち第一内周面側の充填深さよりも大きくなる。これに対し、原料粉末を充填する際、第一内周面で囲まれる中空部内に下パンチの端面の周縁を突出させた状態とした場合、第二内周面の開口部、即ちダイの上面の開口から下パンチの端面までの距離が小さくなる。そのため、下パンチの上側での充填深さを小さくできる。よって、下パンチの上側とダイの第一内周面側とで原料粉末の充填量の差が小さくなる。 When the lower punch is positioned so that the first inner peripheral surface of the die and the end surface of the lower punch form a hemispherical surface when filling the raw material powder, the first inner peripheral surface of the die and the end surface of the lower punch constitute the The space becomes hemispherical. The position of the lower punch when the first inner peripheral surface of the die and the end surface of the lower punch form a hemispherical surface is defined as the reference position. When the raw material powder is filled in the hollow portion with the lower punch positioned at the reference position, the filling depth on the center side of the hollow portion, that is, the upper side of the lower punch, is the outer peripheral side of the hollow portion, that is, the first inner periphery. It becomes larger than the filling depth on the face side. On the other hand, when filling the raw material powder, when the peripheral edge of the end face of the lower punch is projected into the hollow portion surrounded by the first inner peripheral surface, the opening of the second inner peripheral surface, that is, the upper surface of the die The distance from the opening of the lower punch to the end face of the lower punch becomes smaller. Therefore, the filling depth above the lower punch can be reduced. Therefore, the difference in filling amount of the raw material powder between the upper side of the lower punch and the first inner peripheral surface side of the die is reduced.
(7)上記(6)に記載の圧粉体の製造方法の一形態として、
前記ダイの前記第一内周面と前記下パンチの端面とで半球面を構成するときの前記第二内周面の開口部から前記下パンチの端面の周縁までの距離を100とするとき、
前記第二の工程において、前記下パンチの端面の周縁を前記第一内周面で囲まれる前記中空部内に突出させる突出量を10以上70以下とすることが挙げられる。(7) As one form of the method for producing a compact according to (6) above,
When the distance from the opening of the second inner peripheral surface to the peripheral edge of the end surface of the lower punch when the first inner peripheral surface of the die and the end surface of the lower punch form a hemispherical surface is 100,
Said 2nd process WHEREIN: The protrusion amount which makes the peripheral edge of the end surface of said lower punch protrude in said hollow part enclosed by said 1st inner peripheral surface is 10-70.
上記基準位置に対する下パンチの突出量を10以上70以下とすることで、下パンチの上側とダイの第一内周面側とで原料粉末の充填量の差を十分に小さくできる。 By setting the amount of protrusion of the lower punch from the reference position to 10 or more and 70 or less, the difference in filling amount of the raw material powder between the upper side of the lower punch and the first inner peripheral surface side of the die can be sufficiently reduced.
(8)上記(3)、(6)又は(7)に記載の圧粉体の製造方法の一形態として、
前記第二の工程において、前記下パンチの端面の周縁を前記第一内周面の他端から下降させる下降量を1mm以上10mm以下とすることが挙げられる。(8) As one embodiment of the method for producing a compact according to (3), (6) or (7) above,
Said 2nd process WHEREIN: The lowering amount which makes the peripheral edge of the end surface of said lower punch descend from the other end of said 1st inner peripheral surface is 1 mm or more and 10 mm or less.
下パンチの下降量を1mm以上とすることで、下パンチの上側に充填された原料粉末の上面に上記凹状の空間を十分に確保し易い。一方、下パンチを下げ過ぎると、上述したように第二上パンチの端面を原料粉末に押し付ける場合、下パンチの上側に充填された原料粉末をダイの第一内周面側に流動させ難くなる。また、下パンチを下げ過ぎると、第三の工程で原料粉末を圧縮する際に下パンチの上側とダイの第一内周面側とで原料粉末の圧縮率の差が大きくなることから、半球状の圧粉体の頂部と裾部との境界に割れが発生し易くなる。そのため、下パンチの下降量は10mm以下とすることが好ましい。これにより、押し付け時の原料粉末の流動性を確保しつつ、圧縮時の圧縮率を均一化し易い。 By setting the amount of descent of the lower punch to 1 mm or more, it is easy to sufficiently secure the recessed space on the upper surface of the raw material powder filled on the upper side of the lower punch. On the other hand, if the lower punch is lowered too much, when the end surface of the second upper punch is pressed against the raw material powder as described above, it becomes difficult to flow the raw material powder filled above the lower punch toward the first inner peripheral surface of the die. . In addition, if the lower punch is lowered too much, when the raw material powder is compressed in the third step, the difference in the compressibility of the raw material powder between the upper side of the lower punch and the first inner peripheral surface side of the die becomes large. Cracks are likely to occur at the boundary between the top portion and the bottom portion of the green compact. Therefore, it is preferable that the lower punch is lowered by 10 mm or less. As a result, it is easy to uniformize the compressibility during compression while ensuring the fluidity of the raw material powder during pressing.
(9)本開示の圧粉体の製造方法の一形態として、
前記第二上パンチの外径に対する前記下パンチの外径の比が0.8以上1.2以下であることが挙げられる。(9) As one aspect of the method for producing a compact according to the present disclosure,
The ratio of the outer diameter of the lower punch to the outer diameter of the second upper punch is 0.8 or more and 1.2 or less.
第二上パンチの外径に対する下パンチの外径の比が0.8以上1.2以下であることで、上述したように第二の工程で下パンチを下降させる場合、下パンチの上側に充填された原料粉末の上面に第二上パンチの外径に対応した大きさの上記凹状の空間を設け易い。 Since the ratio of the outer diameter of the lower punch to the outer diameter of the second upper punch is 0.8 or more and 1.2 or less, when the lower punch is lowered in the second step as described above, the upper side of the lower punch It is easy to provide the recessed space having a size corresponding to the outer diameter of the second upper punch on the upper surface of the filled raw material powder.
(10)本開示の圧粉体の製造方法の一形態として、
前記第三の工程において、前記原料粉末を圧縮する成形圧力を980MPa以上とすることが挙げられる。(10) As one embodiment of the method for producing a compact according to the present disclosure,
In the third step, the molding pressure for compressing the raw material powder may be set to 980 MPa or higher.
成形圧力を980MPa以上とすることで、圧粉体を高密度化できる。これにより、圧粉体の物理的特性を向上させることができる。 By setting the molding pressure to 980 MPa or more, the density of the green compact can be increased. This can improve the physical properties of the green compact.
(11)本開示の圧粉体の製造方法の一形態として、
前記第三の工程において、圧縮終了時における前記下パンチの端面の周縁の位置を前記第一内周面の他端から下側に0.1mm以下の範囲内とすることが挙げられる。(11) As one aspect of the method for producing a compact according to the present disclosure,
In the third step, the position of the peripheral edge of the end surface of the lower punch at the end of compression may be within a range of 0.1 mm or less downward from the other end of the first inner peripheral surface.
圧縮終了時における下パンチの端面の周縁を第一内周面の他端よりも下側に位置させることで、下パンチの端面の周縁の破損を抑制し易い。また、下パンチの端面の周縁の位置を第一内周面の他端から下側に0.1mm以下の範囲内とすることで、半球状の圧粉体の外周面に設けられる段差を0.1mm以下とすることができる。外周面の段差が0.1mm以下であれば、段差がないとみなすことができ、圧粉体の外周面を円滑な半球面で構成できる。圧粉体の外周面の段差が0.1mm以下であることで、圧粉体の外側に半球状の別部材を組み付けたときに、圧粉体の外周面と別部材の内周面との間に隙間が設けられることを抑制できる。 By locating the peripheral edge of the end surface of the lower punch at the end of compression below the other end of the first inner peripheral surface, damage to the peripheral edge of the end surface of the lower punch can be easily suppressed. In addition, by setting the position of the peripheral edge of the end surface of the lower punch within a range of 0.1 mm or less downward from the other end of the first inner peripheral surface, the step provided on the outer peripheral surface of the hemispherical compact is 0. .1 mm or less. If the step on the outer peripheral surface is 0.1 mm or less, it can be considered that there is no step, and the outer peripheral surface of the green compact can be configured as a smooth hemispherical surface. Since the step on the outer peripheral surface of the green compact is 0.1 mm or less, when a separate hemispherical member is assembled to the outside of the green compact, the outer peripheral surface of the green compact and the inner peripheral surface of the separate member can be It is possible to suppress the provision of a gap therebetween.
(12)本開示の圧粉体の製造方法の一形態として、
前記第三の工程において、圧縮終了時における前記下パンチの端面の周縁の位置を前記第一内周面の他端から下側に0.1mm超0.3mm以下の範囲内とすることが挙げられる。(12) As one aspect of the method for producing a compact according to the present disclosure,
In the third step, the position of the peripheral edge of the end surface of the lower punch at the end of compression is set to be within a range of more than 0.1 mm and 0.3 mm or less downward from the other end of the first inner peripheral surface. be done.
圧縮終了時における下パンチの端面の周縁を第一内周面の他端よりも下側に位置させることで、下パンチの端面の周縁の破損を抑制し易い。また、下パンチの端面の周縁の位置を第一内周面の他端から下側に0.1mm超0.3mm以下の範囲内することで、半球状の圧粉体の外周面に0.1mm超0.3mm以下の段差を設けることができる。圧粉体の外周面に0.1mm超の段差があることによって、圧粉体の外側に半球状の別部材を組み付けるときに、この段差を別部材に対する位置決めに利用できる。この場合、別部材の内周面に上記段差に対応する段差部を設けておく。圧縮終了時における下パンチの端面の周縁の位置を第一内周面の他端から下側に位置させた場合、下パンチの上側での圧縮率が低下するが、0.3mm以内であれば、圧縮率への影響がほとんどなく、実質的に問題がない。 By locating the peripheral edge of the end surface of the lower punch at the end of compression below the other end of the first inner peripheral surface, damage to the peripheral edge of the end surface of the lower punch can be easily suppressed. Further, by setting the position of the peripheral edge of the end surface of the lower punch to within a range of more than 0.1 mm and not more than 0.3 mm downward from the other end of the first inner peripheral surface, the outer peripheral surface of the hemispherical green compact has a thickness of 0.3 mm. A step of more than 1 mm and 0.3 mm or less can be provided. Since there is a step of more than 0.1 mm on the outer peripheral surface of the powder compact, this step can be used for positioning with respect to the other member when assembling a separate hemispherical member to the outside of the compact. In this case, a stepped portion corresponding to the stepped portion is provided on the inner peripheral surface of the separate member. When the position of the peripheral edge of the end face of the lower punch at the end of compression is positioned below the other end of the first inner peripheral surface, the compression ratio on the upper side of the lower punch decreases, but if it is within 0.3 mm , has little impact on compression ratio and is practically no problem.
(13)本開示の圧粉体の製造方法の一形態として、
前記原料粉末は、希土類元素と鉄とを含有する希土類-鉄系合金を水素化処理した水素化粉末からなる磁石粉末を含み、
前記第三の工程の後、前記圧粉体を脱水素処理する工程を備えることが挙げられる。(13) As one aspect of the method for producing a compact according to the present disclosure,
The raw material powder includes magnetic powder made of hydrogenated powder obtained by hydrogenating a rare earth-iron alloy containing a rare earth element and iron,
After the third step, a step of dehydrogenating the green compact may be provided.
原料粉末として希土類-鉄系合金の水素化粉末からなる磁石粉末を用いることで、水素化粉末を含む高密度の圧粉体を得ることができる。そして、この水素化粉末の圧粉体を脱水素処理することで、希土類-鉄系合金の粉末を含む高密度の圧粉体を得ることができる。希土類-鉄系合金の圧粉体は希土類-鉄系磁石として使用可能である。 By using magnet powder made of hydrogenated rare earth-iron alloy powder as raw material powder, it is possible to obtain a high-density green compact containing hydrogenated powder. By dehydrogenating the hydrogenated powder green compact, a high-density green compact containing the rare earth-iron alloy powder can be obtained. A rare earth-iron alloy compact can be used as a rare earth-iron magnet.
希土類-鉄系合金の水素化粉末を用いることで、圧粉体を高密度化できる理由は次のとおりである。希土類-鉄系合金を水素化処理すると、不均化反応を生じ、希土類元素の水素化物と鉄を含有する鉄含有物との相に分解される。つまり、水素化処理した合金は、希土類元素の水素化物の相と鉄を含有する鉄含有物の相とが混在する組織を有する。希土類-鉄系合金の水素化粉末は、組織中に柔らかい鉄含有物の相が存在することから、水素化処理していない希土類-鉄系合金の粉末に比べて塑性変形し易く、成形性に優れる。したがって、希土類-鉄系合金の水素化粉末を用いた場合、圧粉体の高密度化が可能である。 The reason why the density of the powder compact can be increased by using the hydrogenated rare earth-iron alloy powder is as follows. When a rare earth-iron based alloy is hydrotreated, it undergoes a disproportionation reaction and decomposes into phases of rare earth element hydrides and iron-bearing iron-bearing substances. That is, the hydrotreated alloy has a mixed structure of rare earth hydride phases and iron-bearing iron-bearing phases. Hydrogenated powders of rare earth-iron alloys contain a soft iron-containing phase in the structure, so plastic deformation is easier than unhydrogenated rare earth-iron alloy powders, resulting in poor formability. Excellent. Therefore, when the hydrogenated rare earth-iron alloy powder is used, it is possible to increase the density of the powder compact.
また、水素化粉末の圧粉体を脱水素処理することで、希土類元素の水素化物から水素が放出されて再結合反応が生じ、元の希土類-鉄系合金の状態に戻る。したがって、希土類-鉄系合金の圧粉体からなる半球状の希土類-鉄系合金磁石が得られる。 By dehydrogenating the green compact of the hydrogenated powder, hydrogen is released from the hydride of the rare earth element, causing a recombination reaction and returning to the original state of the rare earth-iron alloy. Therefore, a hemispherical rare earth-iron alloy magnet made of the rare earth-iron alloy green compact is obtained.
(14)本開示の実施形態に係る圧粉体は、
中空半球状の形状を有し、
前記中空半球の中心と頂点を結ぶ中心軸線と平行で、且つ、前記中空半球の開口端面の内周縁を通る線を分割線としたとき、前記分割線よりも前記中心軸線側に位置する部分を頂部、前記分割線よりも前記中心軸線とは反対側に位置する残りの部分を裾部とし、
前記頂部と前記裾部との相対密度の差が5%以下である。(14) The green compact according to the embodiment of the present disclosure is
has a hollow hemispherical shape,
When a line parallel to the central axis connecting the center and the vertex of the hollow hemisphere and passing through the inner peripheral edge of the open end face of the hollow hemisphere is defined as a parting line, the part located on the central axis side of the parting line The top part and the remaining part located on the opposite side of the central axis from the parting line are the skirt part,
A difference in relative density between the top portion and the bottom portion is 5% or less.
本開示の圧粉体によれば、中空半球状であり、頂部と裾部との相対密度の差が5%以下であることで、頂部と裾部との密度差が小さい。したがって、本開示の圧粉体は、密度が均一であり、物理的特性が均一である。 According to the green compact of the present disclosure, the density difference between the top portion and the bottom portion is small because it has a hollow hemispherical shape and the difference in relative density between the top portion and the bottom portion is 5% or less. Accordingly, the compacts of the present disclosure have uniform densities and uniform physical properties.
(15)本開示の圧粉体の一形態として、
前記圧粉体全体の相対密度が80%以上であることが挙げられる。(15) As one form of the green compact of the present disclosure,
For example, the relative density of the entire green compact is 80% or more.
相対密度が80%以上の圧粉体は、高密度であり、物理的特性に優れる。 A compact having a relative density of 80% or more has a high density and excellent physical properties.
(16)本開示の圧粉体の一形態として、
前記圧粉体の外周面に0.1mm以下の段差が設けられていることが挙げられる。(16) As one form of the green compact of the present disclosure,
A step of 0.1 mm or less is provided on the outer peripheral surface of the powder compact.
圧粉体の外周面に設けられる段差が0.1mm以下であることで、段差が実質的になく、圧粉体の外周面を円滑な半球面で構成できる。圧粉体の外周面の段差が0.1mm以下でることで、圧粉体の外側に半球状の別部材を組み付けたときに、圧粉体の外周面と別部材の内周面との間に隙間が設けられることを抑制できる。 When the step provided on the outer peripheral surface of the green compact is 0.1 mm or less, there is substantially no step, and the outer peripheral surface of the green compact can be configured as a smooth hemispherical surface. Since the step on the outer peripheral surface of the green compact is 0.1 mm or less, when a separate hemispherical member is assembled to the outside of the green compact, there is a gap between the outer peripheral surface of the green compact and the inner peripheral surface of the separate member. It is possible to suppress the provision of a gap in the
(17)本開示の圧粉体の一形態として、
前記圧粉体の外周面に0.1mm超0.3mm以下の段差が設けられていることが挙げられる。(17) As one form of the green compact of the present disclosure,
It is mentioned that a step of more than 0.1 mm and less than or equal to 0.3 mm is provided on the outer peripheral surface of the green compact.
圧粉体の外周面に0.1mm超の段差が設けられていることで、圧粉体の外側に半球状の別部材を組み付けるときに、この段差を別部材に対する位置決めに利用できる。圧粉体の外周面の段差が0.3mm以下であれば、圧粉体の外周面と別部材の内周面との間に設けられる隙間を小さくできる。 Since the step of more than 0.1 mm is provided on the outer peripheral surface of the green compact, the step can be used for positioning with respect to the separate hemispherical member when assembling it to the outside of the green compact. If the step on the outer peripheral surface of the green compact is 0.3 mm or less, the gap provided between the outer peripheral surface of the green compact and the inner peripheral surface of the separate member can be reduced.
(18)本開示の圧粉体の一形態として、
前記圧粉体の厚みが、開口端面の外周半径の1/30倍以上1/2倍以下であることが挙げられる。(18) As one form of the green compact of the present disclosure,
It is mentioned that the thickness of the powder compact is 1/30 times or more and 1/2 times or less of the outer peripheral radius of the opening end face.
圧粉体の厚みが上記範囲内であることで、密度の均一化と高密度化を図り易い。 When the thickness of the powder compact is within the above range, it is easy to achieve uniform density and high density.
(19)本開示の圧粉体の一形態として、
希土類元素と鉄とを含有する希土類-鉄系合金の粉末を含むことが挙げられる。(19) As one form of the green compact of the present disclosure,
It includes a powder of a rare earth-iron alloy containing a rare earth element and iron.
希土類-鉄系合金の粉末を含む半球状の圧粉体は、希土類-鉄系磁石として使用可能である。希土類-鉄系合金の圧粉体からなる半球状の希土類-鉄系合金磁石は、例えば、ロボットの関節に利用される球面モータを構成する磁石として利用可能である。 A hemispherical green compact containing rare earth-iron alloy powder can be used as a rare earth-iron magnet. A hemispherical rare earth-iron alloy magnet made of a rare earth-iron alloy compact can be used, for example, as a magnet that constitutes a spherical motor used in the joints of a robot.
[本開示の実施形態の詳細]
以下、図面を参照して、本開示の実施形態に係る圧粉体の製造方法、及び圧粉体の具体例を説明する。図中の同一符号は、同一名称物を示す。なお、本発明はこれらの例示に限定されるものではなく、請求の範囲によって示され、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ことが意図される。[Details of the embodiment of the present disclosure]
Hereinafter, a method for manufacturing a green compact according to an embodiment of the present disclosure and a specific example of the green compact will be described with reference to the drawings. The same reference numerals in the drawings indicate the same names. The present invention is not limited to these exemplifications, but is indicated by the scope of the claims, and is intended to include all modifications within the scope and meaning equivalent to the scope of the claims.
<実施形態>
[圧粉体の製造方法]
図1A、図1B、図2から図7を参照して、実施形態に係る圧粉体の製造方法について説明する。実施形態に係る圧粉体の製造方法は、原料粉末100pを金型1で圧縮成形して、中空半球状の圧粉体100(図8、図9参照)を製造するものである。実施形態に係る圧粉体の製造方法は、使用する金型1、及び金型1の動作に特徴を有する。まず初めに、図1A、図1Bを参照して金型1の構成について説明し、次いで、図2から図7を主に参照して金型1の動作について説明する。<Embodiment>
[Method for producing green compact]
A method for manufacturing a green compact according to an embodiment will be described with reference to FIGS. 1A, 1B, and 2 to 7. FIG. The method for producing a green compact according to the embodiment comprises compressing the
(金型)
金型1は、図1Aに示すように、中空部10hを有するダイ10と、中空部10hに挿入される下パンチ20と、中空部10hに挿入される上パンチ30とを備える。ダイ10は、筒状体であり、筒状体の内周面10iで中空部10hを構成する(図1Bも参照)。内周面10iは、図1Bに示すように、第一内周面11と、第二内周面12と、第三内周面13とで構成されている。上パンチ30は、図1Aに示すように、第一上パンチ31と第二上パンチ32とを有する。金型1は、ダイ10の第一内周面11及び下パンチ20の凹状端面21で半球状の圧粉体100(図8、図9参照)の外周面102を成形すると共に、第一上パンチ31の円環状端面31c及び第二上パンチ32の凸状端面32hで圧粉体100の開口端面103及び内周面101を成形する。以下、各要素について詳しく説明する。(Mold)
As shown in FIG. 1A, the
ダイ10の内周面10iは、図1Bに示すように、第一内周面11と、第二内周面12と、第三内周面13とを有する。第一内周面11は、軸方向の一端11aから他端11bに向かって内径が小さくなる球帯状の面である。軸方向とは、第一内周面11の中心軸線C10の方向をいう。この中心軸線C10は、図1B中の一点鎖線で示す。この中心軸線C10の方向は、図1Bの紙面上下方向である。第一内周面11の一端11a側とは、図1Bの紙面上側である。第一内周面11の他端11b側とは、図1Bの紙面下側である。第二内周面12は、第一内周面11の一端11a側に設けられる。第二内周面12は、第一内周面11の最大内径と同じ内径(図1B中のd12)を有する円筒状の面である。第三内周面13は、第一内周面11の他端11b側に設けられる。第三内周面13は、第一内周面11の最小内径と同じ内径(図1B中のd13)を有する円筒状の面である。以下の説明では、第一内周面11の内径が大きい一端11a側、即ち第二内周面12側を上、内径が小さい他端11b側、即ち第三内周面13側を下とする。The inner
ダイ10の第一内周面11は、圧粉体100(図8、図9参照)の半球状の外周面102のうち、球帯面を成形し、圧粉体100における裾部120の外周面を成形する。第二内周面12の上下方向の長さは、例えば、2mm以上10mm以下とすることが挙げられる。第三内周面13の上下方向の長さは、例えば、5mm以上、更に40mm以上とすることが挙げられる。
The first inner
下パンチ20は、円柱状の部材である。下パンチ20は、ダイ10の中空部10hの下側から挿入され、第三内周面13に嵌合される。下パンチ20は、図1Aに示すように、第一内周面11につながることで半球面を構成する球冠状の凹状端面21を有する。下パンチ20の凹状端面21は、圧粉体100(図8、図9参照)の外周面102のうち、ダイ10の第一内周面11によって成形される球帯面を除く残りの球冠面を成形し、圧粉体100における頂部110の外周面を成形する。下パンチ20は、ダイ10の第三内周面13の内径d13(図1B参照)に対応する外径D20を有する。下パンチ20の外径D20は、第三内周面13の内径d13と実質的に同一である。この実質的に同一とは、誤差が-0.3%~-0.02%以内であることをいう。The
金型1では、ダイ10の第一内周面11と下パンチ20の凹状端面21とで圧粉体100の外周面102を成形する半球状の面を構成する(図7参照)。ダイ10の第一内周面11の半径R11及び下パンチ20の凹状端面21の半径R21は、成形する圧粉体100の外周面102の半径に等しい。第一内周面11の半径R11と凹状端面21の半径R21とは実質的に同一である。図1Aに示すように、ダイ10の第一内周面11と下パンチ20の凹状端面21とで半球面を構成するときの下パンチ20の位置を基準位置P0とする。In the
第一上パンチ31は、円筒状の部材である。第一上パンチ31は、円環状端面31cを有する。円環状端面31cは、平面で構成される。円環状端面31cの形状は、円環状である。第一上パンチ31の円環状端面31cは、圧粉体100(図8、図9参照)の円環状の開口端面103を成形する。第一上パンチ31は、ダイ10の第二内周面12の内径d12(図1B参照)に対応する外径D31を有する。第一上パンチ31の外径D31は、第二内周面12の内径d12と実質的に同一である。この実質的に同一とは、誤差が-2%以内であることをいう。第二内周面12の内径d12は、成形する圧粉体100の外周面102の直径、開口端面103の外径に等しい。第一上パンチ31の厚さは、圧粉体100の開口端面103の厚み、即ち径方向の幅と実質的に同一である。この実質的に同一とは、誤差が+5%以内であることをいう。第一上パンチ31の厚さは、第一上パンチ31の内外径の差の1/2をいう。The first
第二上パンチ32は、円柱状の部材である。第二上パンチ32は、下パンチ20に向かって突出する半球状の凸状端面32hを有する。第二上パンチ32の凸状端面32hは、圧粉体100(図8、図9参照)の半球状の内周面101を成形する。第二上パンチ32は、第一上パンチ31の内径d31に対応する外径D32を有する。第二上パンチ32の外径D32は、第一上パンチ31の内径d31と実質的に同一である。実質的に同一とは、誤差が-0.3%~-0.02%以内であることをいう。第二上パンチ32の外径D32は、圧粉体100の内周面101の直径、開口端面103の内径に等しい。The second
第二上パンチ32の凸状端面32hの半径は、原料粉末の圧縮時(図7参照)、第一内周面11の一端11aと、第一上パンチ31の円環状端面31cと、第二上パンチ32の凸状端面32hである半球面と円柱面との境界32dとが同じ位置になったとき、第一内周面11及び下パンチ20の凹状端面21で構成される半球面の中心と、凸状端面32hの半球面の中心とが合致するような半径とすることが好ましい。この場合、厚みが一様な中空半球状の圧粉体100を成形できる。ここでは、圧粉体100の頂点を通る周方向に沿った線上で等間隔に3点の厚みを測定して、最小値と最大値の差が0.3mm以下であれば、実質的に厚みが一様とみなす。また、原料粉末の圧縮時(図7参照)、第一内周面11及び凹状端面21で構成される半球面の中心と、凸状端面32hの半球面の中心とが合致しないようにしてもよく、圧粉体100の厚みが一様でなくてもよい。つまり、圧粉体100(図8、図9参照)の内周面101と外周面102とが相似形状でなくてもよい。
The radius of the
第二上パンチ32は、第一上パンチ31の内側に摺動自在に嵌合されている。第一上パンチ31と第二上パンチ32とは、独立して上下動することが可能である。
The second
第二上パンチ32は、下パンチ20と対向するように設けられている。第二上パンチ32の外径D32に対する下パンチ20の外径D20の比(D20/D32)は、例えば、0.8以上1.2以下、更に0.9以上1.2以下であることが挙げられる。図1Aでは、第二上パンチ32の外径D32と下パンチ20の外径D20とが実質的に同一であり、D20/D32が1である。The second
実施形態に係る圧粉体の製造方法は、上述した金型1(図1参照)を準備する第一の工程と、更に、次に示す第二の工程と、第三の工程とを備える。
・第二の工程は、下パンチ20、並びに、第一上パンチ31及び第二上パンチ32がダイ10に対して特定の位置にある状態で、ダイ10の中空部10h内に原料粉末100pが充填された状態とする(図2参照)。
・第三の工程は、ダイ10に対して第一上パンチ31及び第二上パンチ32を下降させる共に下パンチ20を上昇させ、原料粉末100pを上下から圧縮する(図7参照)。
以下、第二の工程と第三の工程について詳しく説明する。The green compact production method according to the embodiment includes the first step of preparing the above-described mold 1 (see FIG. 1), the second step shown below, and the third step.
In the second step, the
The third step is to lower the first
The second step and the third step will be described in detail below.
(第二の工程)
第二の工程では、図2に示すように、下パンチ20の凹状端面21と、第一上パンチ31の円環状端面31cと、第二上パンチ32の境界32dとを特定の状態とする。下パンチ20の凹状端面21が第三内周面13で囲まれる領域内に位置する。第一上パンチ31の円環状端面31cが第二内周面12の開口部12oに位置する。第二上パンチ32の凸状端面32hである半球面と円柱面との境界32dが第一上パンチ31の円環状端面31cと同じ位置にある。下パンチ20の凹状端面21は、具体的には、凹状端面21の周縁を第一内周面11の他端11bよりも1mm以上10mm以下、更に2mm以上8mm以下下方に位置させることが挙げられる。その状態で、ダイ10の第一内周面11、第二内周面12及び第三内周面13で囲まれる中空部10h(図1A参照)内に原料粉末100pが充填された状態とする。(Second step)
In the second step, as shown in FIG. 2, the
第二の工程は、次に示すA工程からD工程のいずれかを含んでもよい。
・A工程は、ダイ10の第一内周面11で囲まれる中空部10h(図1A参照)内に下パンチ20の凹状端面21を突出させた状態で、ダイ10の中空部10h内に原料粉末100pを充填する(図3参照)。
・B工程は、下パンチ20の凹状端面21をダイ10の第一内周面11の他端11bよりも下側に下降させる(図4参照)。
・C工程は、第一上パンチ31の円環状端面31cでダイ10の第二内周面12の開口部12oを部分的に塞ぐ(図5参照)。
・D工程は、第二上パンチ32の凸状端面32hをダイ10の中空部10h(図1A参照)内に挿入する(図6参照)。
本例では、第二の工程が上記A工程から上記D工程の全てを有する場合を説明する。The second step may include any of steps A to D shown below.
In the A process, the raw material is inserted into the
In step B, the
In step C, the
In step D, the
In this example, the case where the second step includes all of the steps A to D will be described.
(A工程)
A工程では、図3に示すように、ダイ10の中空部10h(図1A参照)の下側から下パンチ20を挿入して第三内周面13に嵌合させた状態で、ダイ10の第一内周面11及び第二内周面12で囲まれる中空部10h内に原料粉末100pを充填する。そして、A工程では、原料粉末100pを充填する際、ダイ10の第一内周面11で囲まれる中空部10h内に下パンチ20の凹状端面21の周縁を突出させた状態とする。つまり、下パンチ20を基準位置P0(図1A参照)よりも上側に位置させる。(A process)
In the A process, as shown in FIG. 3, a
図1Aに示すように、下パンチ20を基準位置P0に位置させて、第一内周面11及び凹状端面21により半球状の空間を構成した場合、中空部10hの中心側、即ち下パンチ20の上側の充填深さの方が、中空部10hの外周側、即ち第一内周面11側の充填深さよりも大きくなる。これに対し、図3に示すように、第一内周面11で囲まれる中空部10h(図1A参照)内に下パンチ20の凹状端面21の周縁を突出させた状態とすることで、下パンチ20を基準位置P0に位置させた場合に比較して、第二内周面12の開口部12o、即ちダイ10の上面の開口から下パンチ20の凹状端面21までの距離が小さくなる。つまり、下パンチ20の上側での充填深さが小さくなる。そのため、原料粉末100pを充填したとき、下パンチ20の上側とダイ10の第一内周面11側とで原料粉末100pの充填量の差が小さくなる。As shown in FIG. 1A, when the
下パンチ20を基準位置P0に位置させたときの第二内周面12の開口部12oから下パンチ20の凹状端面21の周縁までの距離L0(図1A参照)を100とする。このとき、第二の工程のA工程において、下パンチ20の凹状端面21の中空部10h(図1A参照)内に突出させる突出量P1は、基準位置P0から10以上70以下とすることが挙げられる。これにより、下パンチ20の上側とダイ10の第一内周面11側とで原料粉末100pの充填量の差を十分に小さくできる。下パンチ20の凹状端面21の突出量P1は、好ましくは15以上65以下、更に20以上60以下とすることが挙げられる。
下パンチ20の外径D20は、例えば、成形する圧粉体100(図8、図9参照)の厚さに応じて決定するとよい。具体的には、厚い場合は下パンチ20の外径D20を小さくし、薄い場合は下パンチ20の外径D20を大きくすることが挙げられる。また、下パンチ20の外径D20と第二上パンチ32の外径D32とは一致させるようにするとよい。The outer diameter D20 of the
(B工程)
B工程では、ダイ10の中空部10h(図1A参照)内に原料粉末100pを充填した後、図4に示すように、下パンチ20の凹状端面21の周縁を第一内周面11の他端11bよりも下側に下降させ、下パンチ20の凹状端面21を第三内周面13で囲まれる領域内に位置させる。つまり、下パンチ20を基準位置P0(図1A参照)よりも下側に位置させる。これにより、下パンチ20の上側に充填された原料粉末100pの上面を第二内周面12の開口部12oより沈下させて凹状の空間15を設ける。このような凹状の空間15を設けることによって、D工程(図6参照)で第二上パンチ32の凸状端面32hを中空部10h内に挿入し易くなる。更に、下パンチ20の凹状端面21を第一内周面11の他端11bよりも下降させておくことで、第三の工程(図7参照)において、下パンチ20と第二上パンチ32とで原料粉末を上下から圧縮することができ、圧粉体100の密度を高め易い。また、下パンチ20の凹状端面21を第一内周面11で囲まれる中空部10h内に突出させた状態とすると、原料粉末100pを圧縮した際に下パンチ20の凹状端面21の周縁が変形して破損し易くなる。下パンチ20の凹状端面21を第三内周面13で囲まれる領域内に位置させておくことで、圧縮時における凹状端面21の周縁の変形を抑制できる。よって、凹状端面21の周縁の破損を抑制できる。(B process)
In step B, after filling the
第二の工程のB工程において、下パンチ20の凹状端面21の周縁を第一内周面11の他端11bから下降させる下降量P2は、1mm以上10mm以下、更に2mm以上8mm以下とすることが挙げられる。下パンチ20の下降量P2を1mm以上とすることで、下パンチ20の上側に充填された原料粉末100pの上面に凹状の空間15を十分に確保し易い。一方、下パンチ20を下げ過ぎると、D工程(図6参照)で第二上パンチ32の凸状端面32hを原料粉末100pに押し付けた際に、下パンチ20の上側に充填された原料粉末100pをダイ10の第一内周面11側に流動させ難くなる。また、下パンチ20を下げ過ぎると、第三の工程(図7参照)で原料粉末100pを圧縮する際に下パンチ20の上側とダイ10の第一内周面11側とで原料粉末100pの圧縮率の差が大きくなる。そのため、圧粉体100(図8、図9参照)の頂部110と裾部120との境界に割れが発生し易くなる。そこで、下パンチ20の下降量P2は10mm以下とすることが好ましい。これにより、押し付け時の原料粉末100pの流動性を確保しつつ、圧縮時の圧縮率を均一化し易い。In step B of the second step, the descent amount P2 for lowering the peripheral edge of the
第二上パンチ32の外径D32に対する下パンチ20の外径D20の比(D20/D32)が0.8以上1.2以下である場合(図1A参照)、B工程で下パンチ20を下降させたときに、下パンチ20の上側に充填された原料粉末100pの上面に第二上パンチ32の外径D32に対応した大きさの凹状の空間15を設け易い。When the ratio of the outer diameter D20 of the lower punch 20 to the outer diameter D32 of the second upper punch 32 ( D20 / D32 ) is 0.8 or more and 1.2 or less (see FIG. 1A), the lower When the
(C工程)
C工程では、B工程(図4参照)での下パンチ20の位置を維持した状態、具体的には、下パンチ20の凹状端面21の周縁を第一内周面11の他端11bよりも下側に位置させた状態で、図5に示すように、第一上パンチ31の円環状端面31cで第二内周面12の開口部12oを部分的に塞ぐ。具体的には、第一上パンチ31の円環状端面31cを第二内周面12の開口部12oの位置まで下降させ、第一上パンチ31の円環状端面31cを原料粉末100pに接触させる。これにより、D工程(図6参照)で第二上パンチ32の凸状端面32hを中空部10h(図1A参照)内に挿入した際に、原料粉末100pが第二内周面12の開口部12oから漏れることを抑制できる。図5では、第一上パンチ31の円環状端面31cとダイ10の上面とが面一になっている。なお、第一上パンチ31の円環状端面31cは、第二内周面12の開口部12oから若干下側に位置してもよい。第一上パンチ31の円環状端面31cは、例えば、第二内周面12の開口部12oから0.5mm~1mm程度下側に位置してもよい。C工程では、第二上パンチ32の凸状端面32hが原料粉末100pに接触しないようにする。(C process)
In the C process, the position of the
(D工程)
D工程では、C工程(図5参照)での第一上パンチ31の位置を維持した状態、具体的には、第一上パンチ31の円環状端面31cで第二内周面12の開口部12oを部分的に塞いだ状態で、図6に示すように、第二上パンチ32を下降させて凸状端面32hを中空部10h(図1A参照)内に挿入する。第二上パンチ32の凸状端面32hである半球面と円柱面との境界32dを第一上パンチ31の円環状端面31cの位置と一致させる。第二上パンチ32の凸状端面32hを原料粉末100pに押し付けることにより、下パンチ20の上側に充填された原料粉末100pをダイ10の第一内周面11側に流動させる。図6は、説明の便宜上、原料粉末100pの流動方向を黒塗り矢印で示す。なお、黒塗り矢印の方向は、例示である。この状態では、原料粉末100pが圧縮されておらず、密度が低い。そのため、下パンチ20の上側の原料粉末100pを外周側に流動させることが可能である。第二上パンチ32の凸状端面32hを原料粉末100pに押し付けることで、下パンチ20の上側とダイ10の第一内周面11側とで原料粉末の充填量を均一に制御することが可能であり、充填量の差がより小さくなる。(D process)
In the D process, the position of the first
第二上パンチ32の外径D32に対する下パンチ20の外径D20の比(D20/D32)が0.8以上1.2以下である場合(図1A参照)、第二上パンチ32の凸状端面32hを原料粉末100pに押し付けることによって、下パンチ20の上側の原料粉末100pを外周側に流動させ易い。そのため、下パンチ20の上側とダイ10の第一内周面11側とで原料粉末の充填量の差を調整し易い。When the ratio of the outer diameter D20 of the lower punch 20 to the outer diameter D32 of the second upper punch 32 ( D20 / D32 ) is 0.8 or more and 1.2 or less (see FIG. 1A), the second upper punch By pressing the
上記A工程から上記D工程を経ることにより、上述した第二の工程(図2参照)の状態に至ることができる。 The second step (see FIG. 2) described above can be reached by going through the above-mentioned A step to the D step.
(第三の工程)
第三の工程では、図7に示すように、ダイ10に対して第一上パンチ31及び第二上パンチ32を下降させる共に下パンチ20を上昇させ、原料粉末100p(図2参照)を上下から圧縮して中空半球状の圧粉体100を得る。具体的には、下パンチ20の凹状端面21の周縁を第一内周面11の他端11b側まで上昇させる。また、第一上パンチ31の円環状端面31cを第一内周面11の一端11a側まで下降させると共に、第二上パンチ32の凸状端面32hを第一内周面11で囲まれる中空部10h(図1A参照)内に挿入する。(Third step)
In the third step, as shown in FIG. 7, the first
第一上パンチ31の円環状端面31cは、第一内周面11の一端11aから若干上側で止めることが好ましい。第一上パンチ31の円環状端面31cは、例えば、第一内周面11の一端11aから0.5mm~1mm程度上側で止めることが好ましい。これにより、第一上パンチ31の円環状端面31cが第一内周面11に干渉することを防止して、円環状端面31c及び第一内周面11の双方が疵付くことを抑制できる。
The
また、第二上パンチ32は、凸状端面32hである半球面と円柱面との境界32dが第一内周面11の一端11aの位置と一致するように下降させることが好ましい。第二上パンチ32を下降させ過ぎると、圧粉体100の内周面101(図8、図9参照)の開口側に円筒面が形成されることになる。一方、第二上パンチ32を十分に下降させないと、第二上パンチ32の凸状端面32hと第一上パンチ31の内周面との間に隙間ができ、圧粉体100の開口端面103にバリが生じ易くなる。
Moreover, the second
本例では、第二上パンチ32の境界32dと第一上パンチ31の円環状端面31cとの位置を一致させ、第一上パンチ31から第二上パンチ32の凸状端面32hが突出した状態で第一上パンチ31と第二上パンチ32とを同期して下降させている。
In this example, the position of the
上記第二の工程、及び上記第三の工程を経て半球状の圧粉体100を成形することで、圧粉体100の密度の均一化を図ることができる。 By forming the hemispherical compact 100 through the second step and the third step, the density of the compact 100 can be made uniform.
原料粉末100p(図2参照)を圧縮する際、第一上パンチ31とダイ10との間で圧縮される原料粉末100pの圧縮率と、第二上パンチ32と下パンチ20との間で圧縮される原料粉末100pの圧縮率との差の絶対値は、50%以下であることが挙げられる。圧縮率の差が上記範囲内にあることで、圧粉体100の密度を均一化でき、頂部110と裾部120との密度差を小さくできる。
When compressing the
それぞれの圧縮率は、第二の工程(図2参照)での原料粉末100pを圧縮する前の金型1の状態と、第三の工程(図7参照)での圧縮後の金型1の状態とから求めることができる。圧縮前の金型1の状態において、第一上パンチ31の円環状端面31cとダイ10の第一内周面11との最大距離をA1とし、第二上パンチ32の凸状端面32hと下パンチ20の凹状端面21との頂点間距離をA2とする。また、圧縮後の金型1の状態において、第一上パンチ31の円環状端面31cとダイ10の第一内周面11との最大距離をB1とし、第二上パンチ32の凸状端面32hと下パンチ20の凹状端面21との頂点間距離をB2とする。第一上パンチ31の円環状端面31cと第一内周面11との最大距離とは、円環状端面31cと第一内周面11の他端11bとの距離をいう。そして、圧縮前における最大距離A1と、圧縮後における最大距離B1との比率([B1/A1]×100)を、第一上パンチ31とダイ10との間での原料粉末100pの圧縮率C1(%)とする。また、圧縮前における頂点間距離A2と、圧縮後における頂点間距離B2との比率([B2/A2]×100)を、第二上パンチ32と下パンチ20との間での原料粉末100pの圧縮率C2(%)とする。
Each compressibility is the state of the
圧縮率の差(C1-C2)が上記範囲内であれば、下パンチ20の上側とダイ10の第一内周面11側とで原料粉末100pの圧縮率の差を小さくできるので、圧粉体100の密度の均一化を図ることができる。圧縮率の差は、好ましくは40%以下、更に30%以下であることが挙げられる。
If the difference in compressibility (C1-C2) is within the above range, the difference in compressibility of the
第三の工程において、原料粉末100pを圧縮する成形圧力は、980MPa以上、更に1176MPa以上とすることが挙げられる。これにより、圧粉体100を高密度化でき、圧粉体100の物理的特性を向上させることができる。
In the third step, the molding pressure for compressing the
第三の工程において、圧縮終了時における下パンチ20の凹状端面21の周縁の位置は、第一内周面11の他端11bから下側に0.1mm以下の範囲内、或いは0.1mm超0.3mm以下の範囲内とすることが挙げられる。圧縮終了時において、下パンチ20の凹状端面21の周縁を第一内周面11の他端11bよりも下側に位置させることで、圧縮時における下パンチ20の凹状端面21の周縁の破損を抑制し易い。
In the third step, the position of the peripheral edge of the
下パンチ20の凹状端面21の周縁の位置を第一内周面11の他端11bから下側に0.1mm以内とした場合、圧粉体100(図8、図9参照)の外周面102に設けられる段差を0.1mm以下とすることができる。0.1mm以内には、0が含まれる。外周面102に設けられる段差が0.1mm以下であれば、段差がないとみなすことができ、圧粉体100の外周面102を円滑な半球面で構成できる。
When the position of the peripheral edge of the
一方、下パンチ20の凹状端面21の周縁の位置を第一内周面11の他端11bから下側に0.1mm超0.3mm以下の範囲内とした場合、圧粉体100(図10、図11参照)の外周面102に0.1mm超0.3mm以下の段差130を設けることができる。この段差130は、例えば、圧粉体100の外側に半球状の別部材を組み付けるときに、別部材に対する位置決めに利用できる。下パンチ20の凹状端面21の周縁の位置を第一内周面11の他端11bから下側に0.3mm以内であれば、第二上パンチ32と下パンチ20との間、即ち下パンチ20の上側における圧縮率への影響もほとんどない。
On the other hand, when the position of the peripheral edge of the
ここで、圧粉体100の外周面102に段差130を設ける場合、段差130の位置は、下パンチ20の外径D20(図1A参照)よって変わる。本例は、第二上パンチ32の外径D32と下パンチ20の外径D20とが実質的に同一であり、D20/D32が1である。この場合、図10、図11に示すように、圧粉体100の外周面102のうち、頂部110と裾部120との間に段差130が設けられる。第二上パンチ32の外径D32と下パンチ20の外径D20とを異ならせることもできる。第二上パンチ32の外径D32に対して下パンチ20の外径D20が小さく、D20<D32である場合、頂部110側に段差130が設けられる(図12参照)。一方、第二上パンチ32の外径D32に対して下パンチ20の外径D20が大きく、D20>D32である場合、裾部120側に段差130が設けられる(図13参照)。Here, when the
(原料粉末)
原料粉末100p(図2参照)は、製造する圧粉体100(図8、図9参照)の使用目的に応じて適宜選択できる。例えば、圧粉体100で圧粉磁石を構成する場合、原料粉末100pとして磁石粉末を用いることが挙げられる。また、圧粉体100で圧粉磁心を構成する場合、原料粉末100pとして軟磁性粉末を用いることが挙げられる。(Raw material powder)
The
〈磁石粉末〉
磁石粉末としては、例えば、希土類元素と鉄とを含有する希土類-鉄系合金の粉末といった希土類-鉄系磁石の粉末が挙げられる。希土類-鉄系合金としては、代表的には、Nd2Fe14BやSm2Fe17N3が挙げられる。磁石粉末には、希土類-鉄系磁石の原料となるNd2Fe14BやSm2Fe17といった希土類-鉄系合金を水素化処理した水素化粉末が含まれる。希土類-鉄系合金の圧粉体100からなる希土類-鉄系合金磁石を製造する場合、原料粉末100pとして希土類-鉄系合金の水素化粉末からなる磁石粉末を用いること望ましい。これは、希土類-鉄系合金の水素化粉末を用いた場合、高密度の圧粉体100が得られるからである。<Magnet powder>
Examples of magnet powders include powders of rare earth-iron magnets, such as powders of rare earth-iron alloys containing a rare earth element and iron. Typical rare earth-iron alloys include Nd 2 Fe 14 B and Sm 2 Fe 17 N 3 . Magnetic powder includes hydrogenated powder obtained by hydrogenating rare earth-iron alloys such as Nd 2 Fe 14 B and Sm 2 Fe 17 , which are raw materials for rare earth-iron magnets. When manufacturing a rare earth-iron alloy magnet made of the rare earth-iron alloy compact 100, it is desirable to use magnetic powder made of hydrogenated rare earth-iron alloy powder as the
〈水素化粉末〉
希土類-鉄系合金の水素化粉末は、希土類-鉄系合金を粉砕した粉末を水素化処理する、或いは、希土類-鉄系合金を水素化処理した後、粉砕することで製造できる。希土類-鉄系合金は、例えば、急冷凝固法により製造できる。急冷凝固法としては、ストリップキャスト法やメルトスパン法などが挙げられる。希土類-鉄系合金に含有する希土類元素としては、ネオジム(Nd)又はサマリウム(Sm)であることが挙げられる。希土類-鉄系合金において、希土類元素の含有量は10質量%以上40質量%未満であることが挙げられる。例えば、希土類元素がNdの場合、Ndの含有量は25質量%以上35質量%以下、更に28質量%以上35質量%以下であることが好ましい。一方、Smの場合、Smの含有量は25質量%以上26.5質量%以下であることが好ましい。Nd又はSmの含有量が上記範囲内であることで、化学量論組成がNd2Fe14B又はSm2Fe17などの希土類-鉄系合金が得られる。<Hydrogenated powder>
The hydrogenated rare earth-iron alloy powder can be produced by hydrogenating a pulverized rare earth-iron alloy powder, or by pulverizing a rare earth-iron alloy after hydrogenating it. Rare earth-iron alloys can be produced, for example, by rapid solidification. Examples of rapid solidification methods include strip casting and melt spun methods. Examples of rare earth elements contained in rare earth-iron alloys include neodymium (Nd) and samarium (Sm). The content of the rare earth element in the rare earth-iron alloy is 10% by mass or more and less than 40% by mass. For example, when the rare earth element is Nd, the Nd content is preferably 25% by mass or more and 35% by mass or less, more preferably 28% by mass or more and 35% by mass or less. On the other hand, in the case of Sm, the content of Sm is preferably 25% by mass or more and 26.5% by mass or less. When the content of Nd or Sm is within the above range, a rare earth-iron alloy with a stoichiometric composition of Nd 2 Fe 14 B or Sm 2 Fe 17 can be obtained.
希土類-鉄系合金において、希土類元素及び鉄(Fe)以外の元素としては、特にNdを含む組成の場合、ホウ素(B)を含むことが挙げられる。その他、Feの一部をコバルト(Co)、ニッケル(Ni)、ガリウム(Ga)、銅(Cu)、アルミニウム(Al)、シリコン(Si)、チタン(Ti)、マンガン(Mn)及びにオブ(Nb)から選択される1種以上の元素で置換してもよい。 In rare earth-iron alloys, elements other than rare earth elements and iron (Fe) include boron (B), especially in the case of a composition containing Nd. In addition, part of Fe is cobalt (Co), nickel (Ni), gallium (Ga), copper (Cu), aluminum (Al), silicon (Si), titanium (Ti), manganese (Mn) and Nb) may be substituted with one or more elements selected from.
希土類-鉄系合金を水素化処理することで、希土類元素の水素化物の相と、鉄を含有する鉄含有物の相とに相分解した組織を形成する。希土類元素の水素化物としては、例えば、NdH2やSmH2が挙げられる。鉄含有物としては、例えば、Fe、Fe2Bなどの鉄化合物が挙げられる。水素化処理は、水素含有雰囲気中、例えば、400℃以上900℃以下、好ましくは500℃以上850℃以下で熱処理することが挙げられる。水素含有雰囲気としては、例えば、H2ガス雰囲気、又は混合ガス雰囲気とすることが挙げられる。混合ガスとしては、H2ガスと不活性ガスとを混合したものが挙げられる。不活性ガスとしては、ArやN2などが挙げられる。水素含有雰囲気の雰囲気圧力、即ち水素分圧は、例えば、20.2kPa(0.2気圧)以上1013kPa(10気圧)以下、更に50.5kPa(0.5気圧)以上111.1kPa(1.1気圧)以下とすることが挙げられる。水素化処理の時間は、適宜設定すればよく、例えば、30分以上180分以下とすることが挙げられる。By hydrotreating a rare earth-iron alloy, a phase-decomposed structure is formed into a rare earth element hydride phase and an iron-containing phase containing iron. Examples of hydrides of rare earth elements include NdH2 and SmH2 . Examples of iron-containing substances include iron compounds such as Fe and Fe 2 B. The hydrogenation treatment includes heat treatment in a hydrogen-containing atmosphere, for example, at 400° C. or higher and 900° C. or lower, preferably 500° C. or higher and 850° C. or lower. Examples of the hydrogen-containing atmosphere include an H 2 gas atmosphere and a mixed gas atmosphere. The mixed gas includes a mixture of H2 gas and inert gas. Inert gases include Ar and N2 . The atmospheric pressure of the hydrogen-containing atmosphere, that is, the hydrogen partial pressure is, for example, 20.2 kPa (0.2 atmosphere) or more and 1013 kPa (10 atmosphere) or less, and further 50.5 kPa (0.5 atmosphere) or more and 111.1 kPa (1.1 atmosphere). atmospheric pressure). The time for the hydrogenation treatment may be set as appropriate, and may be, for example, 30 minutes or more and 180 minutes or less.
粉砕は、例えば、ジェットミル、ボールミル、ブラウンミル、ピンミル、ディスクミル、ジョークラッシャーなどの公知の粉砕機を利用できる。粉砕は、磁石粉末の酸化を抑制するため、Arなどの不活性ガス雰囲気中で行うことが好ましい。 For pulverization, for example, known pulverizers such as jet mills, ball mills, Braun mills, pin mills, disc mills, and jaw crushers can be used. Pulverization is preferably carried out in an atmosphere of an inert gas such as Ar in order to suppress oxidation of the magnet powder.
希土類-鉄系合金の水素化粉末は、組織中に柔らかい鉄含有物の相が存在することから、水素化処理していない希土類-鉄系合金の粉末に比べて塑性変形し易く、成形性に優れる。したがって、希土類-鉄系合金の水素化粉末を用いた場合、圧粉体100の高密度化が可能であり、水素化粉末を含む高密度の圧粉体100を得ることができる。 Hydrogenated powders of rare earth-iron alloys contain a soft iron-containing phase in the structure, so plastic deformation is easier than unhydrogenated rare earth-iron alloy powders, resulting in poor formability. Excellent. Therefore, when the hydrogenated powder of the rare earth-iron alloy is used, the density of the green compact 100 can be increased, and the high-density green compact 100 containing the hydrogenated powder can be obtained.
原料粉末100pとして希土類-鉄系合金の水素化粉末からなる磁石粉末を用いて圧粉体100を成形した場合、上記第三の工程の後、圧粉体100を脱水素処理する工程を備える。水素化粉末の圧粉体100を脱水素処理した場合、希土類元素の水素化物から水素が放出されて再結合反応が生じ、元の希土類-鉄系合金の状態に戻る。よって、水素化粉末の圧粉体100を脱水素処理することで、希土類-鉄系合金の粉末を含む高密度の圧粉体100を得ることができる。したがって、希土類-鉄系合金の圧粉体100からなる中空半球状の希土類-鉄系合金磁石が得られる。
When the
脱水素処理は、不活性雰囲気中又は減圧雰囲気中、例えば、600℃以上1000℃以下、好ましくは650℃以上800℃以下で熱処理することが挙げられる。不活性雰囲気としては、例えば、ArやN2などの不活性ガス雰囲気とすることが挙げられる。減圧雰囲気としては、例えば、真空度が10Pa以下の真空雰囲気とすることが挙げられる。より好ましい真空雰囲気の真空度は1Pa以下、更に0.1Pa以下である。脱水素処理の時間は、適宜設定すればよく、例えば、30分以上180分以下とすることが挙げられる。The dehydrogenation treatment includes heat treatment in an inert atmosphere or a reduced pressure atmosphere, for example, at 600° C. or higher and 1000° C. or lower, preferably 650° C. or higher and 800° C. or lower. As an inert atmosphere, for example, an atmosphere of an inert gas such as Ar or N2 may be used. As the reduced-pressure atmosphere, for example, a vacuum atmosphere with a degree of vacuum of 10 Pa or less can be used. The degree of vacuum of the vacuum atmosphere is more preferably 1 Pa or less, more preferably 0.1 Pa or less. The dehydrogenation treatment time may be set as appropriate, and may be, for example, 30 minutes or more and 180 minutes or less.
希土類-鉄系合金の水素化粉末としては、Sm2Fe17合金の水素化粉末を用いて圧粉体100を成形した場合は、脱水素処理した後、圧粉体100を窒化処理する工程を備えることが挙げられる。具体的には、脱水素処理後のSm2Fe17合金の粉末を含む圧粉体100を窒化処理することで、Sm2Fe17をSm2Fe17N3とすることが挙げられる。窒化処理は、窒素含有雰囲気中で、例えば、200℃以上550℃以下、好ましくは300℃以上550℃以下で熱処理することが挙げられる。窒素含有雰囲気としては、例えば、NH3ガス雰囲気、N2ガス雰囲気、又は混合ガス雰囲気が挙げられる。混合ガスとしては、例えば、NH3ガスとH2ガスとを混合したもの、又はN2ガスとH2ガスとを混合したものが挙げられる。As the hydrogenated rare earth-iron alloy powder, when the
脱水素処理した後、場合によっては脱水素処理して窒化処理した後、希土類-鉄系合金の圧粉体100を磁化する工程を備えることで、中空半球状の希土類-鉄系合金磁石を製造できる。
A hollow hemispherical rare earth-iron alloy magnet is manufactured by providing a step of magnetizing the
原料粉末100pとして水素化処理していない希土類-鉄系合金からなる磁石粉末を用いる場合、結合剤を加えてもよい。この希土類-鉄系合金としては、例えば、Nd2Fe14BやSm2Fe17N3が挙げられる。結合剤としては、例えば、エポキシ樹脂などの樹脂が挙げられる。A binder may be added when a magnet powder made of a rare earth-iron alloy that has not been hydrotreated is used as the
軟磁性粉末としては、例えば、純鉄、又は、Fe(鉄)-Si(シリコン)系合金、Fe(鉄)-Al(アルミニウム)系合金、Fe(鉄)-Cr(クロム)-Al(アルミニウム)系合金、Fe(鉄)-Cr(クロム)-Si(シリコン)系合金から選択される少なくとも一種の鉄基合金からなる粉末が挙げられる。純鉄とは、純度99質量%以上をいう。軟磁性粉末を構成する粒子表面に絶縁被覆を施してもよい。絶縁被覆としては、例えば、リン酸塩被覆、シリカ被覆などが挙げられる。 Examples of soft magnetic powder include pure iron, Fe (iron)-Si (silicon) alloy, Fe (iron)-Al (aluminum) alloy, Fe (iron)-Cr (chromium)-Al (aluminum )-based alloys and Fe (iron)--Cr (chromium)--Si (silicon)-based alloys. Pure iron means a purity of 99% by mass or more. An insulating coating may be applied to the surface of the particles constituting the soft magnetic powder. Examples of insulating coatings include phosphate coatings and silica coatings.
原料粉末100pの平均粒径は、例えば、20μm以上200μm以下、好ましくは50μm以上150μm以下とすることが挙げられる。原料粉末100pの平均粒径を上記範囲内とすることで、取り扱い易く、加圧成形し易い。更に、原料粉末100pの平均粒径を20μm以上とすることで、原料粉末100pの流動性を確保し易い。原料粉末100pの平均粒径を200μm以下とすることで、圧粉体100を高密度化し易い。原料粉末100pの平均粒径は、原料粉末100pを構成する粒子の平均粒径のことであり、レーザ回折式粒度分布測定装置により測定した体積粒度分布における累積体積が50%となる粒径(D50)とする。
The average particle size of the
[圧粉体]
図8から図13を参照して、実施形態に係る圧粉体100について説明する。実施形態に係る圧粉体100は、上述した実施形態に係る圧粉体の製造方法により製造することができる。圧粉体100の特徴の1つは、中空半球状の形状を有し、頂部110と裾部120との相対密度の差の絶対値が5%以下である点にある。図9、図11、図12、及び図13中の一点鎖線は、中空半球状の圧粉体100における中心と頂点を結ぶ中心軸線C100を示している。中心は、図中の点Oで示す。頂点は、図中の点Pで示す。図9、図11、図12、及び図13中の二点鎖線は、頂部110と裾部120との境界である分割線D100を示している。なお、図8、及び図9に示す圧粉体100は、圧粉体100の外周面102に段差が実質的にない形態を例示するものである。段差が実質的にないとは、0.1mm以下の段差を含む。図10、図11、図12、及び図13に示す圧粉体100は、圧粉体100の外周面102に段差130を有する形態を例示するものである。[Green compact]
A green compact 100 according to the embodiment will be described with reference to FIGS. 8 to 13 . The green compact 100 according to the embodiment can be manufactured by the green compact manufacturing method according to the embodiment described above. One of the characteristics of the
(頂部と裾部の相対密度の差)
圧粉体100において、頂部110と裾部120との相対密度の差が5%以下であることで、頂部110と裾部120との密度差が小さい。したがって、圧粉体100は、密度が均一であり、物理的特性が均一である。頂部110と裾部120との相対密度の差は、更に2%以下、特に1%以下であることが好ましい。(difference in relative density between top and bottom)
In the compact 100, the density difference between the
ここで、中空半球状の圧粉体100における頂部110及び裾部120とは、次のように定義する。中空半球の中心Oと頂点Pを結ぶ中心軸線C100と平行で、且つ、中空半球の開口端面103の内周縁を通る線を分割線D100としたとき、分割線D100よりも中心軸線C100側に位置する部分を頂部110、分割線D100よりも中心軸線C100とは反対側に位置する残りの部分を裾部120とする。Here, the
(相対密度)
圧粉体100全体の相対密度は、80%以上であることが挙げられる。相対密度が80%以上の圧粉体100は、高密度であり、物理的特性に優れる。圧粉体100の相対密度は、更に85%以上であることが好ましい。(relative density)
The relative density of the entire
(段差)
圧粉体100の外周面102には、段差が設けられていることを許容する。図8、図9に示す圧粉体100は、外周面102のうち、頂部110の外周面である球冠面と裾部120の外周面である球帯面との間に0.1mm以下の段差が設けられている。0.1mm以下には、0が含まれる。圧粉体100の外周面102に設けられる段差が0.1mm以下であることで、段差が実質的になく、圧粉体100の外周面102を円滑な半球面で構成できる。圧粉体100の外周面102の段差が0.1mm以下であることで、圧粉体100の外側に半球状の別部材を組み付けたときに、圧粉体100の外周面と別部材の内周面との間に隙間が設けられることを抑制できる。別部材の図示は省略する。(Step)
Steps may be provided on the outer
図10、図11に示す圧粉体100は、外周面102のうち、頂部110の外周面である球冠面と裾部120の外周面である球帯面との間に0.1mm超0.3mm以下の段差130が設けられている。圧粉体100の外周面102に0.1mm超の段差130が設けられていることで、圧粉体100の外側に半球状の別部材を組み付けるときに、この段差を別部材に対する位置決めに利用できる。この場合、別部材の内周面に段差130に対応する段差部を設けておく。別部材の図示は上述の通り省略する。
10 and 11, the green compact 100 shown in FIGS. A
段差130の位置は、頂部110と裾部120との間に限定されない。例えば、図12に示すように、圧粉体100の外周面102のうち、頂部110と裾部120との境界である分割線D100よりも頂部110側に段差130が設けられていてもよい。或いは、図13に示すように、圧粉体100の外周面102のうち、頂部110と裾部120との境界である分割線D100よりも裾部120側に段差130が設けられていてもよい。段差130の位置は、圧粉体100において、中心軸線C100から径方向に、開口端面103の内周半径r103の0.8倍以上1.2倍以下の位置に設定されていることが挙げられる。つまり、段差130は、頂部110と裾部120との境界である分割線D100から内周半径r103の±20%以内の位置に設けられていることが挙げられる。The position of
(厚み)
圧粉体100の厚みは、例えば、開口端面103の外周半径R103の1/30倍以上、更に1/25倍以上であり、1/2倍以下であることが挙げられる。圧粉体100の厚みとは、圧粉体100の径方向の長さ、即ち、内外径の差の1/2をいう。圧粉体100の厚みが上記範囲内であることで、密度の均一化と高密度化を図り易い。(thickness)
The thickness of the
(材料)
圧粉体100の構成材料としては、例えば、磁石粉末、軟磁性粉末などが挙げられる。磁石粉末としては、例えば、希土類元素と鉄とを含有する希土類-鉄系合金の粉末が挙げられる。希土類-鉄系合金は、例えば、Nd2Fe14BやSm2Fe17N3が挙げられる。希土類-鉄系合金の粉末を含む圧粉体100は、希土類-鉄系磁石として使用可能である。軟磁性粉末を含む圧粉体100は、圧粉磁心として使用可能である。(material)
Examples of the constituent material of the powder compact 100 include magnet powder and soft magnetic powder. Magnetic powders include, for example, powders of rare earth-iron alloys containing rare earth elements and iron. Examples of rare earth-iron alloys include Nd 2 Fe 14 B and Sm 2 Fe 17 N 3 . The green compact 100 containing rare earth-iron alloy powder can be used as a rare earth-iron magnet. A green compact 100 containing soft magnetic powder can be used as a powder magnetic core.
(用途)
希土類-鉄系合金の圧粉体100からなる半球状の希土類-鉄系合金磁石は、例えば、ロボットの関節に利用される球面モータを構成する磁石として利用可能である。希土類-鉄系合金の圧粉体100からなる半球状の磁石を用いて磁気回路を構成する場合、圧粉体100の外側に半球状のヨークを被せることがある。ヨークの図示は省略する。例えば図8、図9に示す圧粉体100のように、外周面102に段差がない形態では、圧粉体100の外周面102とヨークの内周面との間に設けられる隙間を小さくでき、磁気抵抗を低減できる。一方、例えば、図10、図11に示す圧粉体100のように、外周面102に段差130を有する形態では、この段差130をヨークに対する位置決めに利用できる。希土類-鉄系合金の圧粉体100に対する着磁は、例えば、圧粉体100の中心から径方向に着磁することが挙げられる。(Application)
A hemispherical rare earth-iron alloy magnet made of the rare earth-iron alloy compact 100 can be used, for example, as a magnet that constitutes a spherical motor used in the joints of a robot. When a magnetic circuit is configured using a hemispherical magnet made of a rare earth-iron alloy compact 100, the compact 100 may be covered with a hemispherical yoke. Illustration of the yoke is omitted. For example, as in the green compact 100 shown in FIGS. 8 and 9, when the outer
軟磁性粉末の圧粉体100からなる半球状の圧粉磁心は、例えば、上述した磁気回路を構成するヨークに利用できる。
A hemispherical dust core made of the
{実施形態の効果}
上述した実施形態に係る圧粉体の製造方法、及び圧粉体100は、次の効果を奏する。{Effect of embodiment}
The green compact manufacturing method and the green compact 100 according to the above-described embodiments have the following effects.
実施形態の圧粉体の製造方法は、金型1を使用し、金型1の動作を上記第二の工程、及び上記第三の工程に従って制御することで、中空半球状の圧粉体100の密度を均一化できる。特に、第二の工程において、上記A工程から上記D工程を実施することにより、均一な密度の圧粉体100を容易に製造できる。
In the green compact production method of the embodiment, the
実施形態の圧粉体100は、中空半球状であり、頂部110と裾部120との相対密度の差が5%以下であることで、頂部110と裾部120との密度差が小さい。
The
[試験例1]
上述した実施形態の圧粉体の製造方法により中空半球状の圧粉体を製造した。[Test Example 1]
A hollow hemispherical compact was produced by the method for producing a compact according to the embodiment described above.
原料粉末には、Nd2Fe14B合金の水素化粉末を用いた。この水素化粉末は、Nd2Fe14B合金の粉末を水素化処理してして得た。水素化処理として、H2ガス雰囲気の大気圧中、850℃で150分間熱処理した。水素化粉末の平均粒径(D50)は130μmである。A hydrogenated powder of Nd 2 Fe 14 B alloy was used as the raw material powder. This hydrogenated powder was obtained by hydrogenating a Nd 2 Fe 14 B alloy powder. As a hydrogenation treatment, heat treatment was performed at 850° C. for 150 minutes in an atmosphere of H 2 gas at atmospheric pressure. The average particle size (D50) of the hydrogenated powder is 130 μm.
金型の各要素の寸法は次の通りである。
ダイの第二内周面の内径:30mm
ダイの第二内周面の長さ:5mm
ダイの第三内周面の内径:20mm
ダイの第一内周面の半径(R11):15mm
第一上パンチの外径(D31):30mm
第一上パンチの内径(d31):20mm
第二上パンチの外径(D32):20mm
下パンチの外径(D20):20mm
下パンチの端面の半径(R21):15mm
ダイの第一内周面と下パンチの端面とで構成される半球面の外径:30mm
第二上パンチの半球状の端面の外径:20mm
下パンチを基準位置(P0)に位置させたときの第二内周面の開口部から下パンチの端面の周縁までの距離(L0):16.18mmThe dimensions of each element of the mold are as follows.
Inner diameter of the second inner peripheral surface of the die: 30 mm
Length of the second inner peripheral surface of the die: 5 mm
Inner diameter of the third inner peripheral surface of the die: 20 mm
Radius of first inner peripheral surface of die (R 11 ): 15 mm
Outer diameter of first upper punch ( D31 ): 30 mm
Inner diameter of first upper punch (d 31 ): 20 mm
Outer diameter of second upper punch (D 32 ): 20 mm
Outer diameter of lower punch ( D20 ): 20mm
Radius of end face of lower punch (R 21 ): 15 mm
Outer diameter of the hemispherical surface composed of the first inner peripheral surface of the die and the end surface of the lower punch: 30 mm
Outer diameter of the hemispherical end surface of the second upper punch: 20 mm
Distance (L 0 ) from the opening of the second inner peripheral surface to the peripheral edge of the end face of the lower punch when the lower punch is positioned at the reference position (P 0 ): 16.18 mm
上記金型を使用して、上述した第二の工程のA工程からD工程、及び上述した第三の工程に従って、外径φ30mm、内径φ20mm、厚みが5mmの半球状の圧粉体を成形した。即ち、圧粉体の外周半径(R103)は15mmであり、内周半径(r103)は10mmである。成形圧力は1960MPaとした。Using the above-described mold, a hemispherical compact having an outer diameter of φ30 mm, an inner diameter of φ20 mm, and a thickness of 5 mm was molded according to the above-described second step A to D and the third step. . That is, the compact has an outer radius (R 103 ) of 15 mm and an inner radius (r 103 ) of 10 mm. The molding pressure was 1960 MPa.
ここでは、第二の工程において、A工程での下パンチの端面の突出量(P1)を9.5mm(P1/L0:0.587)とした。また、第二の工程において、B工程での下パンチの端面の下降量(P2)を2mmとした。第三の工程において、圧縮終了時における下パンチの端面の周縁の位置を、第一内周面の他端から下側に0.1mm以内、又は0.1mm超0.3mm以下の範囲内に設定した。Here, in the second step, the protrusion amount (P 1 ) of the end surface of the lower punch in the A step was set to 9.5 mm (P 1 /L 0 : 0.587). Further, in the second step, the lowering amount (P 2 ) of the end face of the lower punch in the B step was set to 2 mm. In the third step, the position of the peripheral edge of the end face of the lower punch at the end of compression is within 0.1 mm downward from the other end of the first inner peripheral surface, or within a range of more than 0.1 mm and 0.3 mm or less set.
圧縮終了時における下パンチ20の凹状端面21の位置を「0.1mm以内」に設定した圧粉体を試料No.1Aとした。また、圧縮終了時における下パンチ20の凹状端面21の位置を「0.1mm超0.3mm以下の範囲内」に設定した圧粉体を試料No.1Bとした。上述した圧縮率の差(C1-C2)は、約25%~約27%の範囲であった。
Sample No. 1 is a powder compact in which the position of the
得られた圧粉体は、Nd2Fe14B合金の水素化粉末のみで構成されている。作製した試料No.1A及び1Bの圧粉体について、全体の相対密度を求めた。相対密度は、体積と質量から実測密度を求め、[実測密度/真密度]の百分率として求めた。実測密度は、アルキメデス法により測定した。真密度は、出発原料のNd2Fe14B合金の密度とした。この密度は、本例では、7.6g/cm3とした。その結果を表1に示す。また、圧粉体における頂部及び裾部のそれぞれの相対密度を求め、頂部と裾部の相対密度の差の絶対値を算出した。その結果も表1に併せて示す。The green compact thus obtained is composed only of the hydrogenated powder of the Nd 2 Fe 14 B alloy. Sample no. The overall relative density was determined for the compacts of 1A and 1B. The relative density was obtained as a percentage of [measured density/true density] by obtaining the measured density from the volume and mass. The actual density was measured by the Archimedes method. The true density was taken as the density of the starting raw material Nd 2 Fe 14 B alloy. This density was set to 7.6 g/cm 3 in this example. Table 1 shows the results. Also, the relative densities of the top portion and the bottom portion of the powder compact were obtained, and the absolute value of the difference in relative density between the top portion and the bottom portion was calculated. The results are also shown in Table 1.
頂部及び裾部の相対密度は、次のようにして求めた。本試験例における相対密度の測定方法を図9を用いて説明する。圧粉体100の開口端面103を水平に置いた状態で、頂点Pを通り、圧粉体100を4等分する切断線を外周面102上に引く。圧粉体100を頂点P側から頂点Pと中心Oを通る中心軸線C100方向に透視したときに開口端面103の内周縁と重なる輪郭線を外周面102上に描く。この輪郭線は、圧粉体100の外周面102における頂部110と裾部120との境界である分割線D100を通る円である。圧粉体100の外周面102上において、この輪郭線と各切断線とのそれぞれの交点をとり、周方向に隣り合う交点を結ぶ円弧線を引く。この円弧線は、圧粉体100の中心Oを中心とする円弧線とする。圧粉体100の中心Oは、開口端面103の中心である。各切断線に沿って圧粉体100を切断して4個の分割片とした後、それぞれの分割片について、円弧線に沿って2つに切断する。円弧線に沿う切断は、各分割片において、圧粉体100の中心Oと外周面102上の上記交点とを含む平面で切断する。つまり、各分割片を円弧線で切断する場合、図9中の点線で示すように、圧粉体100の中心Oと外周面102上の上記交点とを通るように切断する。得られた切断片のうち、頂点P側の部分を頂部片とし、残りの外周側の部分を裾部片とする。それぞれの頂部片について、実測密度を測定して相対密度を算出して求め、それらの相対密度の平均値を頂部の相対密度とした。また、それぞれの裾部片について、実測密度を測定して相対密度を算出して求め、それらの相対密度の平均値を裾部の相対密度とした。The relative densities of the top and tail were determined as follows. A method for measuring the relative density in this test example will be described with reference to FIG. With the opening
上述した相対密度の測定方法の場合、裾部片は、厳密には図9に示すように、頂部110の一部を含むことになる。しかしながら、裾部片に含まれる頂部110の体積割合は裾部120の体積割合に比べれば微小であるので、頂部110の一部が裾部片の密度に与える影響は小さい。よって、裾部片に頂部110の一部が含まれていても、その影響は誤差の範囲内であり、裾部片の相対密度を裾部の相対密度とみなしても問題ない。
In the case of the relative density measurement method described above, the skirt piece will strictly include a portion of the
表1に示すように、作製した試料No.1A及び1Bの圧粉体は、頂部と裾部との相対密度の差が2%以下であり、密度差が小さい。 As shown in Table 1, sample no. The green compacts of 1A and 1B have a difference in relative density of 2% or less between the top portion and the bottom portion, and the density difference is small.
また、試料No.1A及び1Bの圧粉体のそれぞれの外周面に設けられた段差を測定したところ、圧縮終了時における下パンチの端面の位置の設定値と対応した大きさの段差が設けられていた。更に、試料No.1A及び1Bの圧粉体を100個それぞれ作製した後、下パンチの端面の周縁を確認したところ、端面の周縁に変形や損傷は見られなかった。 Moreover, sample no. When the step provided on the outer peripheral surface of each of the powder compacts 1A and 1B was measured, a step having a size corresponding to the set value of the position of the end surface of the lower punch at the end of compression was provided. Furthermore, sample no. After 100 green compacts of 1A and 1B were produced, the peripheral edge of the end face of the lower punch was checked, and no deformation or damage was found on the peripheral edge of the end face.
1 金型
10 ダイ
10i 内周面
10h 中空部
11 第一内周面
11a 一端 11b 他端
12 第二内周面
12o 開口部
13 第三内周面
15 空間
20 下パンチ
21 凹状端面
30 上パンチ
31 第一上パンチ
31c 円環状端面
32 第二上パンチ
32h 凸状端面
32d 境界
100 圧粉体
101 内周面
102 外周面
103 開口端面
110 頂部
120 裾部
130 段差
100p 原料粉末
d12、d13 内径
R11、R21 半径
D20 外径
D31、D32 外径
d31 内径
L0 距離
P0 基準位置
P1 突出量
P2 下降量
A1 最大距離
A2 頂点間距離
B1 最大距離
B2 頂点間距離
R103 外周半径
r103 内周半径
O 中心
P 頂点
C10、C100 中心軸線
D100 分割線
Claims (17)
前記ダイの内周面は、
球帯状の第一内周面と、
前記第一内周面の軸方向の一端側に設けられる円筒状の第二内周面と、
前記第一内周面の軸方向の他端側に設けられる円筒状の第三内周面とを有し、
前記第一内周面は、軸方向の一端から他端に向かって小さくなる内径を有し、
前記第二内周面は、前記第一内周面の最大内径に対応する内径を有し、
前記第三内周面は、前記第一内周面の最小内径に対応する内径を有し、
前記下パンチは、前記第一内周面につながることで半球面を構成する球冠状の端面を有し、
前記下パンチの前記端面は、前記第三内周面の内径に対応する外径を有し、
前記上パンチは、
円筒状の第一上パンチと、
前記第一上パンチの内側に挿通される円柱状の第二上パンチとを有し、
前記第一上パンチは、平面で構成される円環状の端面を有し、
前記第一上パンチの前記端面は、前記第二内周面の内径に対応する外径を有し、
前記第二上パンチは、前記下パンチに向かって突出する半球状の端面を有し、
前記第二上パンチの前記端面は、前記第一上パンチの内径に対応する外径を有し、
更に、
前記ダイの前記第一内周面、前記第二内周面及び前記第三内周面で囲まれる前記中空部において、前記下パンチの端面が前記第三内周面で囲まれる領域内に位置し、且つ、前記第一上パンチの端面が前記第二内周面の開口部に位置すると共に、前記第二上パンチの端面と円柱面との境界が前記第一上パンチの端面と同じ位置にある状態で、前記中空部内に原料粉末が充填された状態とする第二の工程と、
前記ダイに対して前記第一上パンチ及び前記第二上パンチを下降させると共に前記下パンチを上昇させ、前記原料粉末を上下から圧縮して中空半球状の圧粉体を得る第三の工程と、を備え、
前記第二の工程は、
前記第一内周面で囲まれる領域内に前記下パンチの端面の周縁を突出させた状態で、前記中空部内に前記原料粉末を充填する工程と、
前記中空部内に前記原料粉末を充填した後、前記下パンチの端面の周縁を前記第一内周面の他端よりも下側に下降させ、前記下パンチの端面を前記第三内周面で囲まれる領域内に位置させる工程と、
前記中空部内に前記原料粉末を充填した後、前記第一上パンチの端面を前記第二内周面の開口部の位置まで下降させると共に、前記第二上パンチを下降させて前記第二上パンチの端面を前記中空部内に挿入し、前記第二上パンチの端面と前記円柱面との境界を前記第一上パンチの端面の位置と一致させる工程と、を有する、
圧粉体の製造方法。 A first step of preparing a mold comprising a die having a hollow portion constituted by the inner peripheral surface of a cylindrical body, a lower punch inserted into the hollow portion, and an upper punch inserted into the hollow portion. with
The inner peripheral surface of the die is
a spherical first inner peripheral surface;
a cylindrical second inner peripheral surface provided on one end side of the first inner peripheral surface in the axial direction;
a cylindrical third inner peripheral surface provided on the other end side in the axial direction of the first inner peripheral surface,
The first inner peripheral surface has an inner diameter that decreases from one axial end to the other axial end,
The second inner peripheral surface has an inner diameter corresponding to the maximum inner diameter of the first inner peripheral surface,
The third inner peripheral surface has an inner diameter corresponding to the minimum inner diameter of the first inner peripheral surface,
The lower punch has a crown-shaped end surface that forms a hemispherical surface by connecting to the first inner peripheral surface,
The end surface of the lower punch has an outer diameter corresponding to the inner diameter of the third inner peripheral surface,
The upper punch is
a cylindrical first upper punch;
and a cylindrical second upper punch that is inserted inside the first upper punch,
The first upper punch has an annular end surface composed of a flat surface,
The end surface of the first upper punch has an outer diameter corresponding to the inner diameter of the second inner peripheral surface,
The second upper punch has a hemispherical end surface protruding toward the lower punch,
The end face of the second upper punch has an outer diameter corresponding to the inner diameter of the first upper punch,
Furthermore,
In the hollow portion surrounded by the first inner peripheral surface, the second inner peripheral surface and the third inner peripheral surface of the die, the end surface of the lower punch is located within the region surrounded by the third inner peripheral surface. and the end surface of the first upper punch is positioned at the opening of the second inner peripheral surface, and the boundary between the end surface of the second upper punch and the cylindrical surface is at the same position as the end surface of the first upper punch. a second step of filling the raw material powder in the hollow portion in the state of
a third step of lowering the first upper punch and the second upper punch with respect to the die and raising the lower punch to compress the raw material powder from above and below to obtain a hollow hemispherical green compact; , and
The second step is
a step of filling the raw material powder into the hollow portion with the peripheral edge of the end surface of the lower punch protruding into the region surrounded by the first inner peripheral surface;
After filling the hollow portion with the raw material powder, the peripheral edge of the end surface of the lower punch is lowered below the other end of the first inner peripheral surface, and the end surface of the lower punch is moved to the third inner peripheral surface. positioning within the enclosed area;
After filling the raw material powder into the hollow portion, the end surface of the first upper punch is lowered to the position of the opening of the second inner peripheral surface, and the second upper punch is lowered to remove the second upper punch. inserting the end face of the second upper punch into the hollow portion, and aligning the boundary between the end face of the second upper punch and the cylindrical face with the position of the end face of the first upper punch;
A method for producing a green compact.
前記第二の工程において、前記原料粉末を充填する際、前記下パンチの端面の周縁を前記第一内周面で囲まれる領域内に突出させる突出量を10以上70以下とする請求項1から請求項4のいずれか1項に記載の圧粉体の製造方法。 When the distance from the opening of the second inner peripheral surface to the peripheral edge of the end surface of the lower punch when the first inner peripheral surface of the die and the end surface of the lower punch form a hemispherical surface is 100,
2. From claim 1, wherein in said second step, when said raw material powder is filled, said lower punch has a peripheral edge of said lower punch that protrudes into a region surrounded by said first inner peripheral surface by an amount of 10 or more and 70 or less. The method for producing a green compact according to claim 4 .
前記第三の工程の後、前記圧粉体を脱水素処理する工程を備える請求項1から請求項10のいずれか1項に記載の圧粉体の製造方法。 The raw material powder includes magnetic powder made of hydrogenated powder obtained by hydrogenating a rare earth-iron alloy containing a rare earth element and iron,
11. The method for producing a green compact according to any one of claims 1 to 10 , further comprising a step of dehydrogenating the green compact after the third step.
前記中空半球の中心と頂点を結ぶ中心軸線と平行で、且つ、前記中空半球の開口端面の内周縁を通る線に沿った面を分割面としたとき、前記分割面よりも前記中心軸線側に位置する部分を頂部、前記分割面よりも前記中心軸線とは反対側に位置する残りの部分を裾部とし、
前記頂部と前記裾部との相対密度の差が5%以下である、
圧粉体。 has a hollow hemispherical shape,
When a plane parallel to the central axis connecting the center and the vertex of the hollow hemisphere and along a line passing through the inner peripheral edge of the open end face of the hollow hemisphere is defined as a dividing plane, it is closer to the central axis than the dividing plane . The portion located is the top portion , and the remaining portion located on the opposite side of the dividing surface to the central axis is the bottom portion,
The difference in relative density between the top portion and the bottom portion is 5% or less.
Green compact.
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