JPH05309625A - 酸化物磁性材料の湿式成形用金型 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 スラリー逆流現象に起因する欠陥の発生を防
止するのに有効な位置にスラリー注入口を設けた湿式成
形用金型を提供する。 【構成】 いずれか少なくとも一方に濾過機能を具えて
なる相対的に移動する上下一対のパンチ(3),(9) と、側
壁に原料スラリーの注入口(12)を開口してなるダイス型
(1) とを有する金型において、この金型の上記注入口(1
2)を、それの開口上端がスラリーを濾過してなる濾過ケ
ーキの圧搾過程となる前に下パンチ(3) 上端によって封
塞されるような位置に設けたことを特徴とする酸化物磁
性材料の湿式成形用金型である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、酸化物磁性材料の湿
式成形用金型に関し、特に、フェライト磁性粉末を含有
する原料スラリーから、フェライト磁石成形体を成形す
るのに用いて好適な湿式成形用金型，とりわけ原料スラ
リー注入口の配置に関しての提案である。

【０００２】

【従来の技術】酸化物磁性材料，例えばフェライト磁石
材料を成形する一つの方法として、粒径１μｍ前後のフ
ェライト磁性粉末を水等の溶媒に分散させた原料スラリ
ー（体積濃度：約20〜40％）を、金型内に注入し、充填
し、そして必要に応じて磁場中で脱水しながら圧密成形
する湿式成形方法がある。

【０００３】この湿式成形方法に使用される成形装置の
従来例を図１により具体的に説明する（特公平１−5416
7 号公報参照）。図中の符号１はダイス型であり、下部
油圧シリンダー２により上下方向に駆動される。３は、
基盤17上に固定された下パンチであり、Ｏリング等のパ
ッキング４を介してダイス型１に挿入される。９は、濾
過体７を介してダイス型１の上面と接する上パンチであ
り、上部油圧シリンダー11により上下方向に駆動され
る。この上パンチ９の内部には、排液孔８およびそれと
連通する排液室10が形成されている。５は、ダイス型
１、上パンチ９および下パンチ３で形成された成形キャ
ビティであり、ダイス型１の外周に設けられた磁場コイ
ル６で取り囲まれている。この成形キャビティ５は、ス
ラリー供給管18を介してスラリー収容槽16に接続されて
いる。そして、スラリー供給管18の途中には２個のバル
ブ13,15 が設けられ、このバルブ13,15 の間には供給管
18内の原料スラリーを圧送するためのスラリー圧送装置
14が設けられている。

【０００４】上記従来の成形装置による成形動作は、以
下のとおりである。まず、バルブ15を閉じ、バルブ13を
開きかつスラリー圧送装置14を作動して、約20〜約50kg
/cm²の圧力で所定量の原料スラリーを注入口12から成形
キャビティ５内に注入する。次いで、バルブ13を閉じて
から上パンチ９と下パンチ３とを相対的に変位させて磁
場を加えながら圧密成形を行い、図２に示すようなスラ
リー層，濾過ケーキ層を経て所定形状まで圧搾する。そ
して、ダイス型１と上パンチ９を移動させて成形体を取
り出す。

【０００５】このような成形過程におけるＸで示す下パ
ンチの上面を基準とした上パンチおよびダイス型変位と
ダイス型近傍Ａ点におけるスラリー圧力の変化を図１
(b) に示す。同図において、動作開始から22(30)の間で
は、ダイス型１の上昇および上パンチ９の下降により形
成される所定容積の成形キャビティ５内に原料スラリー
が注入され、23(32)から25(34)の間では、ダイス型１と
上パンチ９が同時に下降して圧密成形が行われる。

【０００６】この圧密成形過程では、初期Ｂ（23〜24
間）においては、ダイス型１および上パンチ９の下降速
度を早めて原料スラリーを成形キャビティ５から注入口
12を経てバルブ13側に強制的に逆流せしめることによ
り、この部分のスラリー圧力を高めておき、後期Ｃ（24
〜25間）においては、上記より遅い速度でダイス型１お
よび上パンチ９を下降させる方法が採られていた。

【０００７】これは、原料スラリーの脱水性が十分でな
いことから、成形後期において上記下降速度を早める
と、濾過，圧搾しつつあるスラリーが注入口12を経てバ
ルブ13側に逆流し、図１(b) に破線部Ｇで示すような型
近傍でのスラリー圧力の上昇を招き、その結果、この逆
流現象に起因する欠陥が成形体に発生するのを防ぐため
である。

【０００８】このようにスラリーが注入口12を経てバル
ブ13側に逆流することによって起こる成形体欠陥の防止
手段としては、他に次のような装置が提案されている。
すなわち、この装置は、ダイス型の両開放の一方を固定
下パンチにて閉塞し、他方を可動上パンチにより閉塞す
る成形空間を有する金型を具え、該ダイス型側壁には懸
濁液の供給口を設け、懸濁液の供給を続けながら上パン
チとダイス型を下方に移動させて予備成形し、同時に、
固定下パンチにて前記ダイス型側壁の懸濁液供給口を閉
塞し、その後、各プランジャーの移動によって成形空間
を順次減少せしめて加圧成形するものである（特公昭55
−10364 号公報参照）。このような装置構成にすれば、
成形空間内に入った懸濁液は、懸濁液供給口が適時に閉
塞されることにより、供給口から逆流せず均一な成形体
を得ることができる。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、これら
の従来技術においては、図３の(b) に示すように、スラ
リーの圧密成形が濾過ケーキをさらに圧密する圧搾段階
に入っても、スラリー注入口上端が下パンチ上端によっ
て封塞されない場合が生ずる。このような場合、そのス
ラリー注入口近傍にある既に濾過ずみのケーキにスラリ
ー中の溶媒が浸出して、いわゆる逆流現象を生じ、その
結果、成形体の注入口近傍とその他の部分とで密度の不
均一化を引き起こし、ひいては成形体の亀裂や成形体焼
成後に生ずる亀裂（いわゆる、”もれ割れ”と称するも
の）を発生させる原因となった。

【００１０】すなわち、上記従来技術では、スラリー注
入口を金型のダイス型側壁に設定する位置によっては、
スラリーの逆流現象に起因する欠陥発生を防止すること
ができないという問題点が依然として残った。

【００１１】本発明の目的は、従来技術が抱えている上
記問題点に鑑み、スラリーの逆流現象に起因する欠陥の
発生を防止するのに有効な位置にスラリー注入口を設け
た湿式成形用金型を提供することにある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記目的を実現するべく
鋭意研究を進めるうちに、発明者らは、成形中のスラリ
ーの濾過挙動などの観察結果から、金型のスラリー注入
口を、それの開口上端がスラリーを濾過してなる濾過ケ
ーキの圧搾過程となる前に下パンチ上端によって封塞さ
れるような位置に設けることが、成形中のスラリー逆流
現象に起因する欠陥発生防止のため有効であることを見
出した。

【００１３】すなわち、本発明は、いずれか少なくとも
一方に濾過機能を設けてなる相対的に移動する上下一対
のパンチと、側壁に原料スラリーの注入口を開口してな
るダイス型とを有する金型において、この金型の上記注
入口を、それの開口上端がスラリーを濾過してなる濾過
ケーキの圧搾過程となる前に下パンチ上端によって封塞
されるような位置に設けたことを特徴とする酸化物磁性
材料の湿式成形用金型であり、より具体的には、成形時
にスラリーが濾過されて形成される濾過ケーキ部分の水
分率Ａと、スラリー注入口上端が下パンチ上端によって
封塞される時の成形キャビティ内にあるスラリーならび
に濾過ケーキ全体の平均水分率Ｘとの関係が、 Ｘ＞Ａ となるように、上記注入口を設けたことを特徴とする酸
化物磁性材料の湿式成形用金型である。

【００１４】

【作用】本発明の湿式成形用金型を用いた成形では、ス
ラリーの濾過を通じて濾過ケーキが形成されている状
態，すなわち図３(a) に示すような原料スラリーと同一
濃度のスラリーが成形キャビティ内に存在している状態
において、スラリー注入口上端が下パンチ上端によって
封塞される。従って、成形キャビティ内の注入口付近に
あるスラリー層の水分率と注入口およびスラリー配管に
存在する原料スラリーの水分率が等しくなり、このこと
によって、注入口からのスラリー逆流現象に起因した欠
陥発生が確実に防止できる。

【００１５】これに対し、スラリー濾過後の濾過ケーキ
を圧密（圧搾）している状態，すなわち図３(b) に示す
状態で、スラリー注入口上端が下パンチ上端によって封
塞される場合は、そのスラリー注入口近傍にある既に濾
過ずみのケーキにスラリー中の溶媒が浸出して、いわゆ
る逆流現象が生じる。その結果、成形体の注入口近傍と
その他の部分とで密度の不均一化を引き起こし、ひいて
は成形体の亀裂や成形体焼成後に生ずる亀裂（いわゆ
る、”もれ割れ”と称するもの）を発生させた。

【００１６】このように、酸化物磁性材料の湿式成形用
金型においては、この金型のスラリー注入口を、それの
開口上端がスラリーを濾過してなる濾過ケーキの圧搾過
程となる前に下パンチ上端によって封塞されるような位
置に設けておけば、上述のような欠陥の発生が防止でき
る。

【００１７】かようなスラリー注入口として好適な上記
位置は、具体的には次のようにして設定される。まず、
圧密成形を原料スラリーの濾過による濾過ケーキ形成過
程の途中で停止させ、このときの成形キャビティ内に形
成された濾過ケーキ部分の水分率をＡとする。なお、こ
の濾過ケーキの水分率は、成形キャビティ内の全スラリ
ーが濾過ケーキとなってその後の濾過ケーキ圧搾過程に
入るまでは、一定の値をとる。次に、上パンチ下面から
下パンチ上面までの距離がＤmmの時の成形キャビティ内
にあるスラリーならびに濾過ケーキ全体の平均充填率Ｙ
は、濾過ケーキ圧搾過程が終了した成形直後の成形体水
分率をＢ、成形体の厚みをＣmmとすると、例えば、スト
ロンチウムフェライトの場合、その真密度は5.1(g/cm³)
であるので、

【００１８】

【数１】 となり、その平均水分率Ｘは、

【００１９】

【数２】 となる。

【００２０】そこで、上記(1),(2) 式にしたがって、上
パンチ下面から下パンチ上面までの距離がＤmmの時の成
形キャビティ内にあるスラリーならびに濾過ケーキ全体
の平均水分率Ｘを求め、このＸ値が、上記Ａ値との関係
でＸ＞Ａとなるように、スラリー注入口は、それの開口
上端が上パンチ下面から距離Ｄmmの位置に設定される。
すなわち、前記注入口の位置は、Ｘ＞Ａなる関係をみた
すような上パンチ下面からの距離Ｄmmの位置で、注入口
上端が下パンチ上面によって塞がれるように設定される
のである。

【００２１】このように、Ｘ＞Ａなる関係をみたすよう
にスラリー注入口の位置を設定すれば、注入口が塞がれ
るタイミングが、図３(a) に示すようなスラリーと濾過
ケーキの混在した状態となるので、注入口からのスラリ
ー逆流現象の影響を防止することができる。一方、Ｘ＜
Ａなる関係をみたすようにスラリー注入口の位置を設定
すると、注入口が塞がれるタイミングが、図３(b) に示
すような濾過ケーキの圧搾過程時の状態となるので、ス
ラリーの逆流現象に起因する欠陥が発生してしまう。

【００２２】

【実施例】本発明にかかる湿式成形用金型を有する図１
に示すような成形装置を使用し、この金型でのスラリー
注入口12の開口上端位置を、上パンチ９下面から15，1
6，17，18mmと変化させ、45×45×14mmの成形体を成形
した。

【００２３】この成形は、成形前の下パンチ３上面の待
機位置を上パンチ９下面から22mmとし、原料スラリー
を、スラリー圧送装置14により、圧力30気圧で成形キャ
ビティ５内に圧送して６秒間保持した後、成形初期の８
秒間を0.5mm/秒、それ以後を、0.17mm／秒の速度で上パ
ンチ９およびダイス型１を圧下させてスラリーを圧密
し、成形圧力が360 気圧となったところで終了した。

【００２４】なお、この成形において使用した原料スラ
リーは、平均粒径 0.8μｍのストロンチウムフェライト
磁性粉末を水に分散させたもので、その水分率は28％で
あった。そして、成形終了直後の成形体水分率（Ｂ）は
12.5％、成形開始後３秒で一時停止し測定した濾過ケー
キ部分の水分率（Ａ）は16.5％であった。

【００２５】表１には、上記各種条件による成形におい
て、下パンチ３上面が注入口12を塞ぐときの成形キャビ
ティ５内にあるスラリーならびに濾過ケーキ全体の平均
水分率（Ｘ）、ならびに成形体焼成後の焼結体のもれ割
れ欠陥発生状況を示す。

【００２６】この表に示す結果から明らかなように、金
型でのスラリー注入口12の開口上端位置が上パンチ９下
面から15，16mmでは、Ｘ＜Ａの関係にあるため、スラリ
ーの逆流現象に起因する製品欠陥，いわゆるもれ割れの
発生率がきわめて高くなることを確認した。一方、金型
でのスラリー注入口12の開口上端位置が上パンチ９下面
から17，18mmでは、Ｘ＞Ａの関係にあるため、スラリー
の逆流現象に起因する製品欠陥はほとんど発生しなかっ
た。

【００２７】

【表１】

【００２８】

【発明の効果】以上説明したように本発明の湿式成形用
金型は、スラリー注入口の配置を最適化しているので、
この金型を用いた原料スラリーの成形に際し、スラリー
逆流現象に起因する欠陥の発生を有効に防止することが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】(a) 一般的な湿式成形装置の縦断面図，(b) 時
間経過と上下一対のパンチの変位およびスラリー圧力と
の関係を示す図である。

【図２】湿式成形における金型内の状態を示す図であ
る。

【図３】濾過ケーキ部分の水分率Ａと、スラリー注入口
閉塞時の成形キャビティ内の平均水分率Ｘとの関係が、
(a) Ｘ＜Ａ，(b) Ｘ＞Ａのときの金型内の状態を示す図
である。

【符号の説明】

１ ダイス型 ２ 下部油圧シリンダー ３ 下パンチ ４ パッキング ５ 成形キャビティ ６ 磁場コイル ７ 濾過体 ８ 排液孔 ９ 上パンチ 10 排液室 11 上部油圧シリンダー 12 注入口 13,15 バルブ 14 スラリー圧送装置 16 スラリー収容槽 17 基盤 18 スラリー供給管

─────────────────────────────────────────────────────

【手続補正書】

【提出日】平成５年４月３０日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００２７

【補正方法】変更

【補正内容】

【００２７】

【表１】

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 いずれか少なくとも一方に濾過機能を具
   えてなる相対的に移動する上下一対のパンチと、側壁に
   原料スラリーの注入口を開口してなるダイス型とを有す
   る金型において、 この金型の上記注入口を、それの開口上端がスラリーを
   濾過してなる濾過ケーキの圧搾過程となる前に下パンチ
   上端によって封塞されるような位置に設けたことを特徴
   とする酸化物磁性材料の湿式成形用金型。
2. 【請求項２】 成形時にスラリーが濾過されて形成され
   る濾過ケーキ部分の水分率Ａと、スラリー注入口上端が
   下パンチ上端によって封塞される時の成形キャビティ内
   にあるスラリーならびに濾過ケーキ全体の平均水分率Ｘ
   との関係が、 Ｘ＞Ａ となるように、上記注入口を設けたことを特徴とする請
   求項１に記載の湿式成形用金型。