JPS6070101A - 粉末成形体の射出成形方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） この発明は、フェライト等の磁性体粉末やセラミック粉
末などの粉末を成形するのに適用される粉末成形体の成
形方法に関する。

（従来技術） 従来、粉末の成形方法としては、乾式で行う方法や湿式
で行う方法があり、例えばフェライト磁石粉末の成形は
、この成形時に磁界を加えながら乾式あるいは湿式で行
う方法があり、磁界中において湿式で行う方法の場合に
はより高い磁気特性が得られるので、フェライト磁石粉
末の成形は湿式法による場合の方が有利である。

ところで、従来の湿式によるフェライト磁石粉末の成形
に際しては、第１図（加圧前）および第２図（加圧後）
に示すような装置を使用していた。すなわち図において
、１は上パンチ、２は上パンチ１に取り付けた可動金型
であり、この可動金型２の成形空間形成面側（第１図下
面側）に通液性フィルタ３を設けていると共にこの通液
性フィルタ３に連通ずる排液孔４を形成している。

また、５は固定金型、６は固定金型５内に設けられた」
二端開口の成形空間、７は固定金型５内に設けられ且つ
前記成形空間６と連通ずる粉末スラリー供給孔、８は粉
末スラリー供給孔７に接続した粉末スラリー供給管であ
り、固定金型５と可動金型２との間にシール材１０が設
けられると共に、成形空間６の下部側には下パンチ１１
が上下摺動可能に配設されている。この下バンチ１１に
はシールリング１２が設けられ、固定金型５は基台１３
に取り伺けである。

このような装置によって粉末の成形を行うに際しては、
上パンチ１を降下させることによって固定金型５」−に
シール材１０を介して可動金型２を圧接させ、下パンチ
１１を粉末スラリー供給孔７の直下部分まで上１させた
のち、粉末スラリー供給管８より成形空間６内に粉末ス
ラリー１５を供給し、その後下パンチ１１を上昇させて
、フェライト磁石粉末とバインダとを含む粉末スラリー
１５を可動金型２との間で加圧し、この間、粉末スラリ
ー１５中の液体を通液性フィルタ３を通して排液孔４よ
り排出し、成形空間６内で粉末だけを加圧するようにし
て、第２図に示す最終加圧の状態で粉末成形体１６を成
形するようにしていた。

しかしながら、このような従来の成形方法では、■成形
時の加圧時間が長く、加圧成形に要する時間が乾式成形
の場合よりも多く必要とすること、■乾式成形に比較し
て成形不良の発生率が高いこと、などの問題を有してい
た。

そこで、このような問題について種種の検討を加えて解
析したところ、」−記■の問題は湿式成形時の脱水に長
時間かかるために生ずると判断された。すなわち、湿式
成形法ではスラリー濃度がおよそ５０重量％程度である
のが普通であるが、最終成形体の濃度はおよそ８５重量
％程度であるため約３０％以上脱水する必要があること
による。

したがって、所要の成形体体積を得るためには２〜３倍
のスラリー容積が必要であり、それゆえスラリーの加圧
距離を大きくしなければならず、成形時の加圧時間が長
くなる。これを第１図および第２図において示せば、上
記のように脱水率が３０％程度必要であるため圧縮比（
Ｕ◇−立）７文が大きくなり、加圧距＃（文。−立）が
長くなるので加圧時間を多く必要とする。一方、成形時
の加圧時間を短縮させるために、脱水速度が増大するよ
うに加圧速度を太きくすることも考えられるが、成形体
に割れを発生してしまうので、加圧速度をあまり大きく
することができない。

（発明の目的） この発明は、」二連した従来の問題点に着目してなされ
たもので、粉末成形に要する時間が短かく、成形不良の
発生率が低く、所望形状の粉末成形体を短時間のうちに
高精度でかつ高品質で成形することが可能である粉末成
形体の成形方法を提供することを目的としている。

（発明の構成） この発明による粉末成形体の成形方法は、空間形成面に
通液性フィルタを設けた所定形状の成形空間内に、ゲー
トを介して粉末および必要に応じてバインダ等を含む粉
末スラリーを射出充填し、前記粉末スラリー中の液体を
射出圧力によって前記通液性フィルタ二を通して排出す
ることにより粉末成形体を得るようにしたことを特徴と
し、必要に応じて前記射出圧力によって成形された粉末
成形体をさらに加圧して脱液率を高めあるいは形状整形
するようにしたことを特徴としている。

この発明において使用される粉末としては、金属粉末、
あるいはセラミックや樹脂等の非金属粉末、金属粉末と
セラミック粉末とが混合したサーメット粉末などがあり
、この粉末に、必要に応じてバインダーや焼結助剤等の
副成分を添加した粉末スラリーが使用される。この場合
の粉末スラリーの作成は、液体として水を用いるのが普
通であるが、その他成分の水溶液、溶媒等を用いること
もある。

また、粉末スラリー中の粉末濃度、成形加圧速度、成形
体の割れ発生率との関係を詳細に調べたところ、スラリ
ー中の粉末濃度が約７５重量％位までの範囲では、前記
粉末濃度が高くなるに従って粉末成形体の割れ発生率が
減少し、粉末濃度が高すぎると粉末スラリーの粘性が高
くなり、とくにフェライト粉末の場合には粒子の磁界配
向性が悪くなり、磁気特性が低くなる傾向が確かめられ
た。一方、粉末濃度が低すぎる場合には脱水Ｍが著しく
多くなり、成形に要する時間が長くなるので好ましくな
く、この点からは５０重量％以に、より望ましくは５５
重量％以上とするのがよいことが確かめられた。したが
って、スラリー中の粉末濃度は、粉末粒子の大きさによ
って異なるが、５０〜７５重量％とするのがより望まし
いことがわかった。

また、粉末濃度が７０重量％であるスラリーを用いた場
合に、射出圧力と成形体の割れ発生率との関係を調べた
ところ、射出圧力が低すぎると成形体の加圧および脱水
が不十分となり、成形欠陥が多量に発生し、成形圧力が
２５０Ｋｇｆ／ｃｍ２付近からは第３図に示すように割
れ発生率が急激に低下することが確かめられた。一方、
成形圧力の上限は、使用する射出成形機の能力にもよる
が、通常の場合には約１０００　Ｋｇｆ／ｃ＋ｎ２程度
であり、成形に際しては５００〜６００Ｋｇｆ／ｃｍ２
程度で十分であることが確かめられた。したがって、成
形体の不良率を低くするためには、粉末濃度によっても
変化するが、およそ２５０〜１０００Ｋｇｆ／ｍｍ２と
することがより望ましいことがわかった。

さらに、通液性フィルタとしては、焼結によって製造し
た多孔質のセラミックまたは金属などが使用され、また
機械加工によって多数の細孔を設けたものなども使用さ
れる。

このようにして、粉末スラリー中の液体を射出圧力によ
って通液性フィルタを通して排出することにより粉末成
形体を得るが、この粉末成形体はその後さらにプレス等
の手段によって加圧される場合もありうる。

すなわち、射出圧力によって脱液形成した粉末成形体を
そのまま焼結に供する場合のほか、射出圧力による脱液
によって所望粉末成形体よりも含液率の高い中間粉末成
形体を成形し、その後中間粉末成形体をさらに脱液する
ことにより所望の粉末成形体を得たのち焼結する場合も
ありうる。このようにしたときでも射出圧力による粉末
成形の利点を十分に活かすことが可能である。

（実施例１） 第４図はこの発明の一実施例において使用した粉末成形
装置を示す図であって、２１は図示しない昇降機構によ
って昇降可能にした支持台、２２は前記支持台２１上に
立てた支持部材、２３は前記支持部材２２によって支持
された下部金型であり、この下部金型２３には粉末の成
形空間２４を形成するための中空部２３ａが設けである
。

この中空部２３ａ内のほぼ中間部分には通液性フィルタ
２５が配設され、この通液性フィルタ２５はその底面側
を保持部材２６によって保持されている。この保持部材
２６には、下部金型２３との間を遮断するシールリング
２７が設けであると共に、上端側で開口して前記通液性
フィルタ２５と連通していると共に他端側か側面で開口
する排液孔２８が設けである。

また、上記保持部材２６の下端側はフランジ部２６ａを
備えており、このフランジ部２６ａを支持盤３１内に嵌
合した状態で支持板３２を被せ、フランジ部２６ａの抜
は市めとなっている。そして、この支持盤３１は固定し
て設置した支持ロッド３２に連結されている。

さらに、前記下部金型２３の略中央部には粉末スラリー
用ランナー３５を形成する可動部材３６が設けられ、コ
イルばね３７によって常時上方に押し伺けるようにしで
ある。

また、下部金型２３の上面側には−に１部金型４１が固
定状態で設置δされ、下部金型２３の上面に設けたシー
ルリング４２によって上部金型４１との間で密閉しうる
ようにしである。この」−都合型４１には、前記通液性
フィルタ２５を対向する状態で別の通液性フィルタ４５
が設けであると共に、上端が開口しかつ下端が前記通液
性フィルタ４５と連通ずる排液孔４８が設けである。さ
らに、上部金型４１の略中心部には、前記粉末スラリー
用ランナー３５と連通するスラリー供給孔５１が設けで
ある。そして、粉末スラリー用ランナー３５はゲート４
２の部分を介して成形空間２４と連通可能となっており
、このゲート４２の開口量は可動部材３６の昇降によっ
て変化するようになっている。

さらに、−に１部金型４１のスラリー供給孔５１の上部
には、粉末スラリー射出充填用の射出シリンダ５２およ
び射出プランジャ５３が設置してあり、射出シリンダ５
２内に入れた粉末スラリー５５をノズル５６を経て射出
充填できるようになっている。

このような構造の成形装置を使用して粉末成形体の成形
を行う場合には、」二部金型４１と下部金型２Ｓとがシ
ールリング４２を介して密着し、粉末スラリー用ランナ
ー３５を形成する可動部材３６がコイルばね３７によっ
て押されているためゲート４２が閉じた状態となってい
る。

この状態において、射出シリンダ５２内に入れた粉末ス
ラリー５５を射出プランジャ５３によって加圧すると、
可動部材３６が下方に押されてケート４２を開き、粉末
スラリー５５はランナー３５およびゲート４９を通って
成形空間２斗内に射出充填され、射出圧力が加わった状
態となるため、粉末スラリー５５中の液体が各通液性フ
ィルタ２５．４５を通って排液孔２８．４８より排出さ
れ、成形空間２４内で粉末成形体６０が得られ、射出プ
ランジャ５３による加圧をいったん停止することにより
可動部材３６を圧縮ばね３７の反発力によって−Ｌ方に
移動させてゲート４２を閉じる。

その後、図示しないＡ降機構によって支持台２１、支持
部材２２．下部金型２３等を降下させると、この間保持
部材２６の高さが変らないため、相対的に粉末成形体６
０が下部金型２３の」−面より突出した状態となるので
、粉末成形体６０の取り出しを行い、その後支持台２１
をゴニ昇させて下部金型２３と上部金型４１とを密着さ
せ、次の成形に入る。

（実施例２） 実施例１では、支持ロッド３２が固定して設置してあっ
たが、この実施例２では、図示しない昇降機構に取り付
けた。

そこで、粉末成形体の成形を行う場合には、実施例１の
ときと同様に粉末スラリー５５を射出プランジャ５３に
よって加圧し、粉末スラリー５５中の液体を各通液性フ
ィルタ２５．４５を経て排液孔２８．４８より排出させ
、成形空間２４内で中間粉末成形体を得たのち、続いて
図示しないＡ降機構により支持ロッド３２および保持部
材２６を上昇させて前記中間粉末成形体を同じく成形空
１ｉｉｌ　２４内でさらに加圧し、加圧の間に液体を通
液性フィルタ２５．４５より排出させることによって、
所望の粉末成形体を得た。

（実施例３） この実施例３では、実施例１において成形した粉末成形
体を取り出したのちプレス型内に移し、このプレス型内
でさらに粉末成形体を加圧して脱液することにより脱液
率の高い所望の粉末成形体を１１だ。

（発明の効果） 以上説明してきたように、この発明の粉末成形体の成形
方法によれば、空間形成面に通液性フィルタを設けた成
形空間内に、ゲートを介して粉末および必要なバインダ
を含む粉末スラリーを射出充填し、前記粉末スラリー中
の液体を射出圧力によって前記通液性フィルターを通し
て排出することにより粉末成形体を得るようにし、必要
に応じて前記粉末成形体を再加圧するようにしたから、
高濃度の粉末スラリーを使用することが可能であるため
粉末の成形に要する時間が短く、粉末の成形サイクルの
短縮が可能であって生産性が茗しく良好であると共に、
粉末成形体に割れや欠は等の発生を少なくすることがで
きるので、成形不良の発生防止および歩留り向」―が実
現され、所望形状の成形体を短時間のうちに高精度でか
つ高品質で成形することが可能であるという非常にすぐ
れた効果を有している。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は従来法の実施に用いる粉末成形装
置の一構造例を示す各々粉末加圧前および加圧後の縦断
面図、第３図は射出圧力と成形体の割れ発生率との関係
を調べた結果の一例を示すグラフ、第４図はこの発明に
よる方法の実施に用いた粉末成形装置の縦断面図である
。 ２３．４１・・・金型、 ２４・・・粉末の成形空間、 ２５．４５・・・通液性フィルタ、 ２８．４８・・・わ［液孔、 ４２・・・ゲート、 ５３・・・射出プランジャ、 ６０・・・粉末成形体。 特許出願人　大同特殊鋼株式会社 代理人弁理士　小　塩　豊

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）空間形成面に通液性フィルタを設けた成形空間内
   に、ゲートを介して粉末および必要なへイングを含む粉
   末スラリーを射出充填し、前記粉末スラリー中の液体を
   射出圧力によって前記通液性フィルターを通して排出す
   ることにより粉末成形体を得ることを特徴とする粉末成
   形体の成形方法。 （２）粉末がセラミック粉末である特許請求の範囲第（
   １）項記載の粉末成形体の成形方法。 （３）粉末が磁性体粉末である特許請求の範囲第（１）
   項または第（２）項記載の粉末成形体の成形方法。 （４）粉末スラリー中の粉末濃度が５０〜７５重Ｍ％で
   ある特許請求の範囲第（１）項、第（２）項または第（
   ３）項のいずれかに記載の粉末成形体の成形方法。 （５）ゲートの開口量が可変となっている特許請求の範
   囲第（１）項、第（２）項、第（３）項または第（４）
   項のいずれかに記載の粉末成形体の成形方法。 （８）射出圧力が２５０〜１００１００Ｏ／ｃＩ０２で
   ある４Ｓ許請求の範囲第（１）項、第（２）項、第（３
   ）項、第（４）項または第（５）項のいずれかに記載の
   粉末成形体の成形方法。 （７）粉末成形体が、所望の粉末成形体よりも含液率の
   高い中間粉末成形体である特許請求の範囲第（１）項、
   第（２）項、第（３）項、第（４）項、第（５）項、ま
   たは第（６）項のいずれかに記載の粉末成形体の成形方
   法。