KR100676717B1

KR100676717B1 - 자장성형장치, 페라이트자석의 제조방법, 금형

Info

Publication number: KR100676717B1
Application number: KR1020057012227A
Authority: KR
Inventors: 키요유키 마스자와; 히데오 쿠리타; 마사유키 오츠카; 야스히로 나가츠카; 히토시 타구치
Original assignee: 티디케이가부시기가이샤
Priority date: 2004-03-31
Filing date: 2005-03-30
Publication date: 2007-02-02
Also published as: CN1764991B; JP2005317911A; JP4678186B2; US20060219323A1; KR20060052658A; EP1732090A1; CN1764991A; EP1732090A4; WO2005096331A1

Abstract

제조공정에 있어서의 제품수율을 향상시키며, 품질을 안정시킬 수 있는 자장성형장치와 페라이트자석의 제조방법 등을 제공하는 것을 목적으로 한다.

자장성형할 때에, 복수의 캐버티(13)를 갖는 절구형틀(19)을 컨트롤러(23)의 제어에 의하여 히터부재(20)에 의해 소정의 온도로 가열한다. 가열하는 온도로서는, 센서(22)에 의하여 검출되는 절구형틀(19)의 온도(T1)가 40℃이상이 되도록 컨트롤러(23)로 제어하는 것이 바람직하다. 이와 같이 하여, 절구형틀(19)을 가열하는 것에 의하여 캐버티(13)내에 있어서의 성형용 슬러리의 온도를 높게 할 수 있기 때문에, 탈수성이 양호해져서 제품수율을 향상시킬 수가 있다.

자장성형, 페라이트자석

Description

자장성형장치, 페라이트자석의 제조방법, 금형{SYSTEM FOR MAGNETIC COMPACTION, METHOD FOR PRODUCING FERRITE MAGNET, AND DIE}

본 발명은 자장성형장치, 페라이트자석의 제조방법 및 이에 사용할 수 있는 금형에 관한 것이다.

자석으로서 주류를 이루고 있는 페라이트(소결)자석을 제조하기 위해서는, 원료를 소정의 배합비로 혼합한 것을 하소(calcining)하여 페라이트화시켜서 얻어진 하소체를 서브미크론 사이즈까지 분쇄하고, 페라이트입자로 이루어진 미세한 분쇄분말을 얻는다. 이어서, 미분쇄분말을 자장중에서 금형에 의하여 압축성형(이하, 이를 자장성형이라 칭한다)하여 성형체를 얻은 후, 상기 성형체를 소결하는 것에 의하여 페라이트자석을 얻는다.

자장성형의 공정에는 크게 나누어, 재료를 건조시킨 후에 성형을 실시하는 건식과, 재료를 슬러리상태로 하여 성형을 실시하는 습식이 있다.

습식으로 자장성형을 실시하는 경우, 슬러리중에 포함되는 수분을 제거하는 탈수를 확실히 실시하지 않으면, 성형체에 크랙 등이 발생하며, 그 결과 제품 수율이 저하해 버리는 문제가 있었다.

이 때문에, 종래에는 금형에 주입하기 전에 슬러리를 가열하여 슬러리의 점 도를 저하시킴으로써, 탈수성을 향상시키는 개량기술이 제안되어 있다.(예를 들면, 하기 특허문헌 1, 2, 3 참조.)

특허문헌1에 기재된 기술은, 금형장치와 금형장치에 슬러리를 압송하는 압송장치와의 사이에 슬러리를 가열하는 가열장치를 구비하는 것이다.

그러나, 상기 기술로는 가열기로서 전열관이나 워터 베스(water bath)를 사용하였기 때문에, 가열에 시간이 걸리는 문제를 안고 있다. 또, 특허문헌2에 기재된 기술은, 상기 문제를 해결하기 위해 제안된 것으로서, 가열에 마이크로파를 사용함으로써 슬러리를 단시간내에 균일하게 가열한다는 것이다.

또한, 특허문헌3에 기재된 기술은, 금형에 주입되는 슬러리가 저류(貯留)된 탱크 내에서 슬러리를 파이프히터 등으로 직접가열하거나, 탱크의 외주면을 열탕 등으로 간접가열하거나, 또, 탱크로부터 금형에 슬러리가 자동주입될 때에 금형까지의 도입관을 외주로부터 가열하는 것에 의하여 슬러리의 온도를 40~90℃로 유지하려는 것이다.

특허문헌1 : 일본국 특공평1-54167호 공보(특허청구의 범위)

특허문헌2 : 일본국 특개평6-182728호 공보(청구항1)

특허문헌3 : 일본국 특공평2-13924호 공보(특허청구의 범위, 공보 제3쪽)

그러나, 상기와 같이 가열된 슬러리를 금형내에 주입하면, 금형 등에 의해서 열을 빼앗기게 되어 슬러리의 온도가 저하하고, 슬러리의 분산매(分散媒)의 점도가 상승해 버린다는 문제가 있다는 것을 본 발명자들은 발견하였다.

또한, 특허문헌3의 기술에서는, 금형내에 있어서의 슬러리의 온도를 40~90℃로 유지하는 구성으로 되어 있다. 그러나, 금형에 주입되는 슬러리가 저류된 탱크내에서 슬러리를 파이프히터 등으로 직접가열하거나, 탱크의 외주면을 열탕 등으로 간접가열하거나 또는 탱크로부터 금형에 슬러리가 자동주입될 때에 금형까지의 도입관을 외주로부터 가열하는 것으로서는, 상기와 같이 금형에 주입되는 단계에서 슬러리의 열이 빼앗기기 때문에, 금형내에 있어서의 슬러리의 온도를 40~90℃로 유지한다는 것은 현실적으로 곤란하다는 것도 실험을 통해서 확인되었다.

이와 같은 문제는, 특히 하나의 금형으로 성형체를 여러개 성형하기 위하여 금형에 복수의 캐버티를 형성하는 등의 이유로, 대형화된 금형을 사용하는 경우, 그 문제는 현저히 나타났다. 이는, 금형측의 열용량이 대단히 크기 때문이다. 이와 같은 경우, 상기한 바와 같은 종래의 기술을 적용한다고 해도, 크랙이 발생하는 문제를 유효하게 해결할 수가 없다. 또한, 복수의 캐버티가 금형에 형성되어 있는 경우, 금형내의 캐버티의 위치에 따라서 슬러리의 온도가 달라져 버리며, 각각의 캐버티마다 탈수성의 차이가 발생하기 때문에, 최종적으로 얻어지는 성형체의 밀도자체도 불규칙해지는 문제가 발생한다.

또한, 주위의 분위기 온도에 따라서 금형의 온도도 변하기 때문에, 계절에 따라서 금형내에서의 슬러리의 분산매의 점도가 변동하여, 얻어지는 제품의 품질이 안정되지 않는다는 문제도 있다.

본 발명은, 이와 같은 기술적 과제에 기초하여 이루어진 것으로서, 제조공정에 있어서의 제품 수율을 향상시키고, 품질을 안정시킬 수 있는 자장성형장치, 페라이트자석의 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

이와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 페라이트자석을 제조할 때에 사용하는 자장성형장치로서 주로 페라이트로 이루어지는 분말을 분산매에 분산시킨 성형용 슬러리가 주입되며, 성형용 슬러리를 압축성형하는 금형과, 상기 금형의 주위에 설치되어 상기 금형중의 성형용 슬러리에 소정방향의 자장을 인가하는 자장발생원과, 금형의 온도를 조정하는 온도조정부를 구비하는 것을 특징으로 한다.

상기 온도조정부는 금형에 설치되며, 금형을 가열하는 히터와, 상기 히터와 전기적으로 연결되어 상기 히터를 컨트롤하는 컨트롤러로 구성할 수 있다. 또, 상기 온도조정부를 금형에 형성된 유로(流路)와, 상기 유로에 연결되어 상기 유로에 액매를 공급하는 펌프와, 상기 펌프와 연결되어 상기 유로에 보내지는 액매를 가열하는 열원으로 구성할 수도 있다.

이와 같은 장치에서는, 상기 온도조정부에서 금형을 가열하는 등 하여 슬러리의 온도를 조정하는 것에 의하여, 그 분산매의 점성율을 저하시킬 수가 있다. 이에 의하여 자장성형공정에 있어서의 성형용 슬러리의 탈수성을 높게 유지할 수가 있게 된다.

이 때, 상기 온도조정부에서는, 금형은 40℃이상 120℃이하가 되도록 하는 것이 바람직하며, 보다 바람직한 범위는 40℃이상 100℃이하, 더욱 바람직한 범위는 40℃이상 80℃이하로 하는 것이 유효하다.

이와 같은 구성은, 금형이 대형인 경우나, 복수의 페라이트자석을 여러개 성형하기 위한 복수의 캐버티를 가지고 있는 경우에 특히 유효하다.

또한 금형에, 캐버티의 각각에 성형용 슬러리를 주입하기 위한 주입로를 형성하면, 성형용 슬러리가 캐버티에 주입될때 까지의 사이에 금형의 열에 의해서 성형용 슬러리를 사전에 가열할 수도 있다.

본 발명은 페라이트자석의 제조방법으로서 파악할 수도 있다. 이 방법은, 예를 들면, 주로 페라이트로 이루어지는 분말을 분산매에 분산시켜서 얻은 성형용 슬러리를 40℃이상 120℃이하로 가열한 형틀에 주입하여 소정 방향의 자장중에서 가압성형하는 것에 의하여 성형체를 얻는 성형공정과, 상기 성형체를 소성하는 것에의하여 페라이트자석을 얻는 소성공정을 갖는 것을 특징으로 하는 것이다. 이 경우도, 형틀 온도의 보다 바람직한 범위는, 40℃이상 100℃이하, 더욱 바람직한 범위는, 40℃이상 80℃이하이다.

또한, 본 발명은, 주로 페라이트로 이루어지는 분말을 분산매에 분산시켜서 성형용 슬러리를 얻는 슬러리 생성공정과, 분산매의 점성율을 0.70[mPa·s] 이하로 한 성형용 슬러리에, 소정방향의 자장중에 있어서 형틀로 가압성형하는 것에 의하여 성형체를 얻는 성형공정과, 성형체를 소성하는 것에 의하여 페라이트자석을 얻는 소성공정을 갖는 것을 특징으로 하는 페라이트자석의 제조방법으로서 파악할 수도 있다. 또한, 분산매의 점성율은 0.65[mPa·s] 이하인 것이 바람직하다.

성형용 슬러리의 분산매의 점성율을 0.70[mPa·s] 이하로 하기 위해서는 성형공정에 있어서 형틀을 가열하는 것에 의하여, 형틀에 주입된 성형용 슬러리를 가열하는 것이 바람직하다.

본 발명의 금형은, 페라이트자석의 제조공정에 있어서, 주로 페라이트로 이루어지는 분말을 분산매에 분산시킨 성형용 슬러리를 압축성형하여, 소정형상의 성형체를 형성하는 금형이며, 상기 금형은, 성형체를 형성하기 위한 캐버티와 금형의 외부로부터 캐버티에 성형용 슬러리를 주입하기 위한 주입패스와, 금형을 가열하는 히터를 유지하기 위해 형성된 히터유지부를 구비하는 것을 특징으로 한다. 그리고 히터유지부는 히터를 유지할 수 있는 것이라면 어떠한 구성이라고 좋으나, 히터를 금형에 삽입하기 위한 홈이나 홀 등의 오목부로 하는 것이 바람직하다.

또한, 이와 같은 금형은, 히터유지부에 히터가 유지된 구성, 즉, 히터를 일체적으로 구비하는 구성으로 할 수도 있다.

본 발명의 금형은, 외부의 열원에 의하여 가열되는 액매의 유로가 형성되며, 액매를 유로에 흐르게 하는 것에 의하여, 금형을 가열하도록 되어 있는 것을 특징으로 할 수도 있다.

금형에 복수의 캐버티가 형성되어 있는 경우, 주입패스의 용적을 1회의 성형에 있어서 복수의 캐버티에 주입하는 성형용 슬러리의 용적 이상으로 하는 것이 바람직하다. 여기서, 1회의 성형에 있어서 복수의 캐버티에 주입하는 성형용 슬러리의 용적은, 1회의 성형으로 얻어지는 복수개의 성형체의 건조중량의 총합계에 상당하는 재료를 포함하는 성형용 슬러리의 용적이다. 이에 의하여 캐버티에 충전한 슬러리를 압축성형하고 있는 동안에, 다음 캐버티에 충전할 슬러리의 전량을 가열할 수가 있다.

또한, 히터유지부는, 주입패스를 따라서 형성하는 것이 바람직하다. 이에 의하여 히터유지부에 히터를 장착하였을 때, 주입패스내의 슬러리를 효율적으로 가열할 수가 있다.

또, 금형에 복수의 캐버티가 형성되어 있는 경우, 복수의 캐버티의 각각에 도달하는 주입패스의 길이를 대략 동일하게 하는 것이 좋다. 이에 의하여 각 캐버티에 공급되는 슬러리를 균등하게 가열할 수가 있다.

도1은, 본 실시형태에 있어서의 페라이트자석의 제조공정을 나타내는 도면.

도2는, 복수의 캐버티를 갖는 성형장치에 대한 히터의 배치를 나타내는 도면.

도3은, 성형장치의 일부를 나타내는 단면도.

도4는, 금형에 형성한 주입패스의 다른 예시도.

도5는, 성형장치에 구비하는 히터의 다른 구성의 예를 나타내는 도면.

도6은, 슬러리의 온도와 캐버티 내압의 관계를 나타내는 도면.

도7은, 금형온도와 캐버티 내압과의 관계를 나타내는 도면.

도8은, 분산매의 온도와 점성율의 관계를 나타내는 도면.

도9는, 실시예1, 2, 3, 비교예1, 2, 3에 있어서의 캐버티내의 온도 및 캐버티 내압을 나타내는 도표.

도10은, 금형의 가열온도와 불량 발생율과의 관계를 나타내는 도면.

<부호의 설명>

10…자장성형장치, 11…상부형틀(금형), 12…하부형틀(금형), 13…캐버티, 14…주입패스(주입로), 19…절구형틀(금형), 19a…오목부(히터유지부), 20…히터부재, 21…히터용 전원, 22…센서, 23…컨트롤러, 30…유로, 31…열원, 32…펌프

이하, 첨부도면에 나타내는 실시형태에 기초하여 본 발명을 상세하게 설명한다.

도1은, 본 실시형태에 있어서의 페라이트자석의 제조공정 흐름의 하나의 예를 나타내는 도면이다. 또한, 본 실시형태에서 나타내는 페라이트자석의 제조공정은 어디까지나 하나의 예에 불과하며 적당한 변경이 가능한 것은 물론이다.

상기 도1에 나타내는 바와 같이, 페라이트자석을 제조하기 위해서는, 우선 원료를 소정의 배합비로 혼합한 것을 하소하여 페라이트화 시킨다(스텝S101, S102). 원료로서는 산화물분말, 또는 소성에 의하여 산화물이 되는 화합물, 예를 들면, 탄산염, 수산화물, 질산염 등의 분말을 사용한다. 하소는 통상 공기중의 산화성 분위기중에서 실시하면 좋다.

다음에, 얻어진 하소체를 조분쇄공정을 거쳐서 분쇄하고(스텝S103), 페라이트입자로 이루어지는 하소분말을 얻는다. 이어서 상기 하소분말에 적당히 첨가물을 첨가하고 미분쇄공정을 거쳐서 서브미크론 사이즈까지 분쇄하여(스텝S104), 주로 마그네토프럼바이트형 페라이트로 이루어지는 미분쇄분말을 얻는다. 조분쇄공정, 미분쇄공정은 습식으로 실시하여도, 건식으로 실시하여도 좋다. 다만, 하소체는 일반적으로 과립으로 구성되기 때문에, 조분쇄공정을 건식으로 실시하며, 이어서 미분쇄공정을 습식으로 실시하는 것이 바람직하다. 상기의 경우, 조분쇄공정에서 하소체를 소정 이하의 입자지름이 될 때 까지 조분쇄한 후, 미분쇄공정에서 조분쇄분말과 물을 포함하는 분쇄용 슬러리를 조제하고, 이들을 사용하여 소정 이하의 입자 지름이 될 때까지 미분쇄를 실시한다.

그 다음에, 미분쇄분말을 분산매에 분산시켜서 소정농도의 슬러리(성형용 슬러리)를 조제하고, 이것을 자장성형한다. 미분쇄공정에서 습식분쇄를 실시한 경우, 탈수공정(스텝S105)에서 슬러리를 농축하는 것에 의하여 소정농도의 슬러리를 조제하도록 하여도 좋다.

여기서, 분산매로서는 물, 또는 상온(20℃)에 있어서의 점성율이 0.70[mPa·s] 이하의 액체가 적합하다. 상온(20℃)에 있어서의 점성율이 0.70[mPa·s] 이하의 액체로서는, 예를 들면, 헥산, 톨루엔, p-크실렌, 메탄올 등을 사용할 수가 있다. 또, 분산매는 후술하는, 가열된 금형에 주입하였을 때의 점성율이 0.70[mPa·s] 이하로 되는 것이라도 좋고, 상기한 바와 같은 분산매만이 아니라 다른 분산매를 채용할 수도 있다.

그리고, 상기 슬러리를 혼합반죽한 후(스텝S106), 슬러리를 형틀에 주입하고 소정 방향의 자장을 걸면서 압축성형하여 자장성형을 실시한다(스텝S107).

그 다음에, 얻어진 성형체를 소성하여 소결시키는 것에 의하여 페라이트자석을 얻는다(스텝S108). 그 다음에, 소정형상으로 형성하는 공정을 거쳐서 제품으로서의 페라이트자석이 완성된다(스텝S109~S110).

도2, 도3은, 상기한 바와 같은 스텝S107의 자장성형을 실시하는 공정에서 사용하는 자장성형장치(10)의 개략구성을 나타내는 도면이다.

자장성형장치(10)는 소정 농도로 조제된 슬러리에 대하여 자장중에서 압축성형을 실시하는 것에 의하여, 페라이트입자를 배향시켜서 소정 형상의 성형체를 형 성하는 것이다. 도2에 나타내는 바와 같이, 상기 자장성형장치(10)는 복수의 성형체를 다수개 형성하는 것이기 때문에, 복수의 캐버티(13)를 가지고 있다.

도3은, 상기 자장성형장치(10)의 하나의 캐버티(13)를 대상으로 한 단면도이다. 상기 도3에 나타내는 바와 같이 자장성형장치(10)에는 금형으로서 상부형틀(11), 하부형틀(12), 절구형틀(19)이 구비되어 있다. 상부형틀(11), 하부형틀(12)의 적어도 한쪽은 도시하지 않는 구동실린더 등을 구동원으로하여 상부형틀(11), 하부형틀(12)을 서로 접근·이간시키는 방향으로 동작이 가능하게 되어 있다.

본 실시형태에 있어서는, 하부형틀(12)이 상부형틀(11)에 대하여 소정의 스트로크로 상하운동하도록 되어 있다.

또, 절구형틀(19)은 고정되어 있어도 좋고, 상하 운동이 가능하여도 좋다.

도2에 나타내는 바와 같이, 절구형틀(19)에는 각각의 캐버티(13)에 슬러리를 주입하기 위한 주입패스(주입로)(14)가 형성되어 있다. 주입패스(14)는 외부에 설치된 재료용기(15)로부터 밸브(16A)를 열었을 때에 펌프(16)에 의하여 공급되는 슬러리를 각각의 캐버티(13)에 분배·주입하도록되어 있다. 상기 주입패스(14)는 그 총용적이 캐버티(13)의 총용적, 즉 1회 성형분의 슬러리의 용적과 동등 이상이 되도록 형성하는 것이 바람직하다.

또한, 도4에 나타내는 바와 같이 절구형틀(19)에 있어서는, 각각의 캐버티(13)에 도달하는 주입패스(14)의 길이를 대략 동일하게 하는 것이 바람직하다. 주입패스(14)의 길이를 맞추는 것에 의하여, 주입패스(14)내에서 각 캐버티(13)에 공급되는 슬러리를 균등하게 가열할 수 있기 때문이다. 이 때문에, 주입패스(14)는 금형 중앙부에서 분기하고, 상기 분기위치로부터 각 캐버티(13)까지의 길이가 균일하게 되도록 형성한다.

도3에 나타내는 바와 같이, 각각의 하부형틀(12)은 상기 스트로크 종단위치에 있어서, 캐버티(13)에 의하여 슬러리를 소정의 형상으로 압축성형하도록 되어 있다. 여기서 절구형틀(19)에는 하부형틀(12)과의 간극을 밀폐하는 밀폐부재(17)가 설치되어 있다.

상부형틀(11)과 절구형틀(19)이 합쳐지는 면에는, 캐버티(13)로부터 슬러리에 포함되는 수분을 배출하기 위한 여과포(18)가 끼워넣어져 있다. 이에 의하여, 슬러리에 포함되는 수분은 여과포(18)를 따라서 상부형틀(11)과 절구형틀(19)의 합쳐지는 면으로부터 상부형틀(11) 및 절구형틀(19)의 외부로 도출되도록 되어 있다.

그리고 상부형틀(11)의 근방에는 도시하지 않는 자계 발생코일 등이 설치되어 있으며, 소정의 방향의 자장을 가할 수 있도록 되어있다.

또, 도2에 나타낸 바와 같이 본 실시형태에 있어서의 절구형틀(19)에는 소정의 위치에 오목부(히터유지부)(19a)가 형성되며, 상기 오목부(19a)에 전열선, 세라믹히터 등에 의하여 구성되는 히터부재(20)가 매설되어 있다. 상기 히터부재(20)는 각 캐버티(13)를 균일하게 가열할 수 있도록 결정된 패턴으로 배치하는 것이 바람직하다.

또한, 오목부(19a)는 주입패스(14)를 따라서 형성하는 것이 바람직하다. 이에 의하여 오목부(19a)에 매설된 히터부재(20)에 의하여 주입패스(14)내를 흐르는 슬러리를 효율적으로 가열할 수 있다.

상기 히터부재(20)에는 히터용 전원(21)이 접속되어 있으며, 히터용 전원(21)으로부터 히터부재(20)에 전압을 인가함으로써 히터부재(20)가 발열하여 절구형틀(19)을 가열한다. 이들 히터부재(20) 및 히터용 전원(21)에 의하여 히터가 구성되어 있다.

또한, 절구형틀(19)의 온도를 검출하는 열전쌍(thermocouple) 등의 센서(22)와, 상기 센서(22)로 검출한 온도에 기초하여 히터용 전원(21)을 제어하는 컨트롤러(23)를 구비하고 있다.

그런데, 상기에 있어서는 절구형틀(19)을 가열하는 예를 나타내고 있는바, 동일한 방법에 의하여 상부형틀(11)이나 하부형틀(12)을 가열하는 구성으로 하여도 좋다.

또한, 히터로서는 액매를 가열하는 구성의 것을 사용할 수도 있다. 이 경우, 도5에 나타내는 바와 같이, 절구형틀(19)에는 히터부재(20)를 대신하여 액매를 흐르게하기 위한 유로(30)를 형성한다. 그리고, 히터용 전원(21)을 대신하여 액매를 가열하는 열원(31)을 구비하며, 열원(31)으로 가열한 액매를 펌프(32)로 유로(30)에 공급하는 것이다. 이 경우, 액매가 흐르는 유로(30)와 열원(31)에 의하여 온도조정부가 구성된다.

상기한 바와 같은 구성의 자장성형장치(10)에서는, 상기의 스텝S106에서 혼합반죽된 슬러리가 재료용기(15)로부터 펌프(16)에 의하여 주입패스(14)를 통과하여, 상부형틀(11), 하부형틀(12) 사이의 각 캐버티(13)에 분배·공급된다. 소정량의 슬러리가 캐버티(13)에 충전되면, 도시하지 않는 자계 발생코일 등에 의하여 발 생시킨 자계를 인가하면서 하부형틀(12)을 작동시켜, 상부형틀(11), 하부형틀(12)에 의하여 소정의 압력을 가한다. 이에 의하여, 슬러리에 포함되는 수분은 여과포(18)를 따라서 외부로 도출됨으로써 탈수가 실시되면서 소정의 형상으로 성형된다.

그리고, 성형이 완료된 후, 상부형틀(11)을 열어 하부형틀(12)로부터 소정형상으로 성형된 성형체를 발취하여 탈형(脫型)한다.

상기와 같이 하여 자장성형함에 있어서, 절구형틀(19)을 컨트롤러(23)의 제어에 의하여 히터부재(20)에서 소정의 온도로 가열(조정)한다. 가열하는 온도로서는, 센서(22)에 의하여 검출되는 절구형틀(19)의 온도(T1)는 40℃이상으로 하는 것이 바람직하다. 이것은 절구형틀(19)의 온도(T1)가 40℃를 밑돌면 슬러리의 가열효과가 확실히 나타나기 어렵기 때문이다. 또한, 절구형틀(19)의 온도(T1)가 120℃를 넘으면, 캐버티(13)의 내압(즉, 슬러리의 압력)에도 기인하지만, 슬러리에 포함되는 수분이 비등해 버린다. 따라서, 절구형틀(19)의 온도(T1)의 상한은 120℃이하, 보다 바람직하게는 100℃이하, 더욱 바람직하게는 80℃이하로 하는 것이 좋다. 이 때문에, 센서(22)에서의 검출값에 의거하여 컨트롤러(23)로 히터용 전원(21)을 제어하는 것이 바람직하다.

이에 의하여, 예를 들면, 온도(T1)=50℃가 되도록 절구형틀(19)을 가열하였을 때에는, 캐버티(13)내에 충전된 슬러리의 온도(T2)는 43℃, T1=60℃로 하였을 때에는 T2=49℃ 등으로 된다.

이와 같이, 절구형틀(19)을 가열하는 것에 의하여, 금형주입 전에 슬러리를 가열하는 경우와 비교하여 캐버티(13)내에 있어서의 슬러리의 온도를 확실히 높게 할 수 있기 때문에, 슬러리의 분산매의 점성율을 저하시켜서 탈수를 양호하게 실시할 수가 있으며, 제품의 수율을 향상시킬 수 있다. 상기와 같이 복수의 캐버티(13)가 형성된 것이나, 금형이 대형의 것인 경우 등에 있어서도, 각 캐버티(13)의 온도를 균일하게 할 수 있기 때문에, 최종적으로 얻어지는 성형체의 밀도자체도 균일하게 할 수 있다. 또한, 계절에 따라서 주위의 분위기 온도가 변하여도 절구형틀(19)을 가열하는 것에 의하여 상기와 같은 변동의 영향을 받는 것을 어렵게 할 수 있기 때문에, 항상 안정적인 품질로 페라이트자석을 제조할 수 있다.

또한, 도2에서는, 캐버티(13)의 수가 16개인 자장성형장치(10)를 나타내었으나, 캐버티(13)의 수는 특별히 한정되지는 않는다. 예를 들면, 8개 이상 수십개 이하로 할 수도 있다. 이와 같이 캐버티(13)의 수가 많은 경우라도, 미리 가열한 금형에 슬러리를 주입하도록 한다면 캐버티(13)의 위치에 따라서 슬러리온도가 다르게 되는 문제는 발생하기 어렵고, 최종적으로 얻어지는 성형체의 밀도의 분산도 저감되기 때문에, 제품의 수율을 향상시킬 수가 있다.

또, 절구형틀(19)에는, 캐버티(13)에 슬러리를 충전하는 주입패스(14)가 형성되어 있다. 절구형틀(19)은 히터부재(20)에 의하여 가열되기 때문에, 주입패스(14)를 통과하는 슬러리도 가열된다. 즉, 캐버티(13)에 주입되기 전에 슬러리를 가열할 수가 있는 것이다. 이에 의해서도 캐버티(13)내의 슬러리의 온도(T2)를 높일수가 있다. 상기의 경우, 열원은 절구형틀(19)을 가열하는 히터부재(20)이기 때문에, 특별히 다른 열원을 설치할 필요가 없으며, 간단한 구성으로 효과를 얻을 수가 있다. 특히, 주입패스(14)의 총 용적을 1회 성형분의 슬러리의 용적과 동등 이상이 되도록 하는 것에 의하여, 캐버티(13)에서 성형을 실시하고 있는 동안, 다음 차례의 성형시에 캐버티(13)에 공급되는 슬러리를 주입패스(14)내에서 확실히 그리고 효율적으로 가열할 수 있으며, 상기의 효과를 확실한 것으로 할 수가 있다. 예를 들면, 성형(건조) 단위중량 40g의 제품으로 16개(캐버티 16개)를 성형하는 경우, 슬러리농도를 76%, 밀도를 2.59g/cm³로 하면 주입패스(14)의 용량은 325cm³이상인 것이 바람직하다.

또한, 주입패스(14)의 총용적이 1회 성형분의 슬러리의 용적에 충족되지 않는 경우에는, 재료용기(15)로부터 펌프(16)에 의하여 주입패스(14)에 슬러리가 공급되는 전 단계에서 히터 등에 의하여 슬러리를 예비가열하는 것이 바람직하다.

여기서, 슬러리의 온도와 캐버티 내압의 관계를 조사한 결과를 이하에서 설명한다.

우선, 도1에 나타낸 바와 같은 공정에서, 성형용 슬러리를 조제하였다. 슬러리의 분산매에는 물을 사용하였다.

그리고 φ30mm의 원반상의 캐버티에 온도를 여러가지로 변화시킨 상기 성형용 슬러리를 일정조건으로 주입하고, 이어서 일정한 성형조건으로 자장성형을 실시하였다. 자장성형에는 단일 캐버티(13)만을 사용하며, 히터부재(20), 히터용 전원(21), 센서(22) 및 컨트롤러(23)를 구비하지 않은 것 외에는, 상기의 자장성형장치(10)와 동일한 구성의 장치를 사용하였다. 이 때, 주입패스(14)의 바로 옆, 그리고 절구형틀(19) 외부의 슬러리의 주입경로상에 설치한 압력센서로 측정된 최대의 압 력을 캐버티 내압으로서 기록하였다. 또한, 슬러리를 주입하고나서 20분 후의 캐버티내의 슬러리의 온도를 측정하여 슬러리 온도로서 기록하였다. 캐버티내압은 슬러리의 탈수성의 지표가 되며, 수치가 낮은 편이 탈수성이 좋다고 할 수 있다. 도6은 그 결과를 나타내는 것이다.

상기 도6에 나타내는 바와 같이, 캐버티내압은 슬러리온도가 높아짐에 따라 저하하는 것이 확인되었다.

이어서, 금형온도와 캐버티내압의 관계를 조사한 결과를 이하에 나타낸다.

우선, 도1에 나타낸 바와 같은 공정에서, 성형용 슬러리(슬러리 고형분76%)를 조제하였다. 슬러리의 분산매에는 물을, 분말에는 소정량의 첨가물을 포함하는 스트론튬페라이트를 사용하였다. 또한 상기 스트론튬페라이트는 마그네토프럼바이트형의 것이다.

그리고 조제한 슬러리를 사용하고, 도2에 나타낸 자장성형장치(10)를 사용하며 히터부재(20)에 의하여 절구형틀(19)의 온도를 25℃(비가열), 40, 50, 60, 70℃로 하여 각각 자장성형을 실시하여 단면이 대략 원호형상의 소정형상과 사이즈의 페라이트자석을 제조하였다. 캐버티내압은 상술한 방법으로 측정하였다. 도7은 그 결과를 나타낸 것이다.

도7에 나타내는 바와 같이, 금형온도를 상승시킬수록 캐버티내압을 저감시키는 효과는 있으나, 비가열의 경우와 비교하여 명확한 효과를 얻기 위해서는 금형온도가 40℃를 넘는 것이 바람직하다. 또한, 캐버티내압(즉, 슬러리의 내압)에도 기인하지만, 금형온도가 100~120℃를 넘으면 물이 비등하여 기포를 발생시키는 등의 문제가 발생하기 때문에, 금형온도는 100℃이하인 것이 바람직하다.

금형온도를 40℃로 하였을 때의 슬러리온도는 36℃였다. 또한 이 때의 분산매(물)의 점성율을 조사한 결과 0.70[mPa·s]이었다.

도8에 온도와 분산매인 물의 점성율의 관계를 나타내었다. 물의 점성율은 온도가 높아짐에 따라 저하하며 탈수성이 개선된다. 즉, 상술의 결과는 분산매(물)의 점성율이 0.70[mPa·s]이하, 다시 0.65[mPa·s]이하가 되면 캐버티내압의 저하가 현저해진다고 환언할 수 있다.

또한, 본 발명과, 종래와 같이 사전에 슬러리를 가열한 경우를 비교하여 그 결과를 이하에 나타낸다.

우선, 도1에 나타낸 공정에서 성형용 슬러리(슬러리 고형분76%)를 조제하였다. 슬러리의 분산매에는 물을, 분말에는 소정량의 첨가물을 포함하는 스트론튬페라이트를 사용하였다.

그리고 조제한 성형용 슬러리를 사용하여 이하에 나타내는 것과 같은 조건에서, 단면 대략 원호상의 소정형상·사이즈의 페라이트자석을 제조하였다.

[실시예1]

도2에 나타낸 자장성형장치(10)를 사용하며, 히터부재(20)에 의하여 절구형틀(19)의 온도(T1)를 50℃로 하여 자장성형을 실시한 후, 얻어진 성형체를 소결하여 페라이트자석을 얻었다.

[실시예2]

자장성형장치(10)를 사용하며, 히터부재(20)에 의하여 절구형틀(19)의 온도 (T1)를 60℃로 하여 자장성형을 실시한 후, 얻어진 성형체를 소결하여 페라이트자석을 얻었다.

[실시예3]

자장성형장치(10)를 사용하며, 히터부재(20)에 의하여 절구형틀(19)의 온도(T1)를 100℃로 하여 자장성형을 실시한 후, 얻어진 성형체를 소결하여 페라이트자석을 얻었다.

[비교예1]

자장성형장치(10)를 사용하여 자장성형을 실시한 후, 얻어진 성형체를 소결하여 페라이트자석을 얻었다. 히터부재(20)에 의한 가열은 실시하지 않고, 절구형틀(19)을 상온의 상태 그대로 하였다.

[비교예2]

자장성형장치(10)를 사용하여 자장성형을 실시한 후, 얻어진 성형체를 소결하여 페라이트자석을 얻었다. 이 때, 히터부재(20)에 의한 가열은 실시하지 않고 그 대신에 재료용기(15)로부터 금형에 슬러리를 주입하는 호스의 도중에 가열장치를 설치하여 슬러리를 50℃로 가열한 후, 금형내에 공급하였다(종래기술에 해당).

[비교예3]

자장성형장치(10)를 사용하여 자장성형을 실시한 후, 얻어진 성형체를 소결하여 페라이트자석을 얻었다. 이 때, 히터부재(20)에 의한 가열은 실시하지 않고 그 대신에 재료용기(15)로부터 금형에 슬러리를 주입하는 호스의 도중에 가열장치를 설치하여 슬러리를 70℃로 가열한 후, 금형내에 공급하였다(종래기술에 해당).

상기 실시예1~3, 비교예1~3의 각각에 있어서, 캐버티(13)내의 슬러리 온도(T2) 및 캐버티내압을 측정하였다. 도9는 그 결과를 나타내는 것이다.

상기 도9에 나타내는 바와 같이, 금형가열을 실시한 실시예1, 2에서는 금형가열을 실시하지 않은 비교예1에 비하여 당연히 슬러리 온도가 높아져 있다. 또한, 슬러리를 사전에 가열한 비교예2, 3에서는 금형내에 주입된 시점에서 슬러리의 온도가 큰폭으로 저하되어있다. 이와 비교하여, 실시예1, 2에서는 슬러리온도가 큰 폭으로 높아져 있다. 이에 의해서 도8에 나타내는 값에 의거하여 실시예1, 2에서는 캐버티(13)내에 있어서의 슬러리의 분산매의 점도가, 비교예1~3에 비하여 낮아져 있다는 것이 확인되었다.

이에 대응하는 것과 같이, 실시예1, 2, 3에서는 비교예1, 2, 3과 비교하여 명확히 캐버티내압이 저하되어 있는 것도 확인되었다. 캐버티내압의 저하는 탈수 속도(탈수성)의 개선을 나타내고 있으며, 보다 짧은 시간내에 성형이 가능해진다.

또한, 얻어진 페라이트자석을 검사한바, 그 결과를 도10에 나타낸다.

상기 도10에 나타내는 바와 같이, 금형가열을 실시한 실시예1, 2, 3에서는 금형가열을 실시하지 않은 비교예1에 비하여 가로크랙, 라미네이션이라는 불량이 확실히 감소하여, 제품수율이 대체로 95%이상으로 개선되어 있는바, 탈수성의 개선은 품질의 향상으로도 이어진다는 것이 확인되었다.

본 발명에 의하면, 금형의 온도를 조정하는 것에 의하여, 상기 금형에 주입되는 성형용 슬러리를 가열하고, 그 분산매의 점성율을 저하시킬 수가 있다. 이에 의하여, 자장성형중에 있어서의 탈수성을 높게 유지하는 것이 가능해진다. 이에 의하여, 특히 금형이 대형의 것인 경우나, 하나의 금형에서 성형체를 다수개 성형하는 경우 등에 있어서도, 안정된 탈수를 실시할 수 있으며, 최종적으로 얻어지는 성형체의 밀도를 균일화하여 품질을 향상·안정화하는 것과 동시에, 불량품을 저감시켜서 제조공정에 있어서의 제품수율을 향상시킬 수가 있다.

Claims

페라이트자석을 제조할 때에 사용하는 자장성형장치로서,

주로 페라이트로 이루어지는 분말을 분산매에 분산시킨 성형용 슬러리가 주입되며, 상기 성형용 슬러리를 압축성형하는 금형과,

상기 금형의 주위에 설치되며, 상기 금형중의 상기 성형용 슬러리에 소정방향의 자장을 인가하는 자장발생원과,

상기 금형의 온도를 조정하는 온도조정부를 구비하는 것을 특징으로 하는 자장성형장치.
제1항에 있어서,

상기 온도조정부는, 상기 금형에 설치되며, 상기 금형을 가열하는 히터와,

상기 히터와 전기적으로 연결되며 상기 히터를 컨트롤하는 컨트롤러로 구성되는 것을 특징으로 하는 자장성형장치.
제1항에 있어서,

상기 온도조정부는, 상기 금형에 형성된 유로(流路)와, 상기 유로에 연결되어 상기 유로에 액매를 공급하는 펌프와, 상기 펌프와 연결되며 상기 액매를 가열하는 열원으로 구성되는 것을 특징으로 하는 자장성형장치.
제2항에 있어서,

상기 온도조정부는, 상기 금형의 온도가 40℃이상 120℃이하로 되도록 조정하는 것을 특징으로 하는 자장성형장치.
제2항에 있어서,

상기 온도조정부는, 상기 금형의 온도가 40℃이상 100℃이하로 되도록 조정하는 것을 특징으로 하는 자장성형장치.
제1항에 있어서,

상기 금형은, 복수의 상기 페라이트자석을 다수개 성형하기 위한 복수의 캐버티를 가지고 있는 것을 특징으로 하는 자장성형장치.
제6항에 있어서,

상기 금형에, 상기 캐버티의 각각에 상기 성형용 슬러리를 주압하기 위한 주입로가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 자장성형장치.
주로 페라이트로 이루어지는 분말을 분산매에 분산시키는 것에 의하여 얻은 성형용 슬러리를, 40℃이상 120℃이하로 가열한 형틀에 주입하고, 소정방향의 자장 중에서 가압성형하여 성형체를 얻는 성형공정과,

상기 성형체를 소성하는 것에 의하여 페라이트자석을 얻는 소성공정을 갖는 것을 특징으로 하는 페라이트자석의 제조방법.
주로 마그네토프럼바이트(magnetoplumbite)형 페라이트로 이루어지는 분말을 분산매에 분산시키는 것에 의하여 성형용 슬러리를 얻는 슬러리 생성공정과,

상기 분산매의 점성율을 0.70[mPa·s] 이하로 한, 상기 성형용 슬러리에 소정방향의 자장중에서 형틀로 가압성형하는 것에 의하여 성형체를 얻는 성형공정과,

상기 성형체를 소성하는 것에 의하여 페라이트자석을 얻는 소성공정을 갖는 것을 특징으로 하는 페라이트자석의 제조방법.
제9항에 있어서,

상기 성형공정에서는, 상기 형틀을 가열하는 것에 의하여 상기 형틀에 주입된 상기 성형용 슬러리의 상기 분산매의 점성율을 0.70[mPa·s] 이하로 하는 것을 특징으로 하는 페라이트자석의 제조방법.
제9항에 있어서,

상기 분산매가 물인 것을 특징으로 하는 페라이트자석의 제조방법.
페라이트자석의 제조공정에서, 주로 페라이트로 이루어지는 분말을 분산매에 분산시킨 성형용 슬러리를 압축성형하여 소정형상의 성형체를 형성하는 금형으로서,

상기 성형체를 형성하기 위한 캐버티와,

상기 금형의 외부로부터 상기 캐버티에 상기 성형용 슬러리를 주입하기 위한 주입패스와,

상기 금형을 가열하는 히터를 유지하기 위하여 형성된 히터유지부를 구비하는 것을 특징으로 하는 금형.
제12항에 있어서,

상기 히터유지부가, 상기 히터를 상기 금형에 삽입하기 위한 오목부인 것을 특징으로 하는 금형.
제12항에 있어서,

상기 히터유지부에 상기 히터가 유지되어 있는 것을 특징으로 하는 금형.
제12항에 있어서,

상기 히터유지부는, 상기 주입패스를 따라서 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 금형.
페라이트자석의 제조공정에서, 주로 페라이트로 이루어지는 분말을 분산매에 분산시킨 성형용 슬러리를 압축성형하여 소정형상의 성형체를 형성하는 금형으로서,

상기 성형체를 형성하기 위한 캐버티와,

상기 금형의 외부로부터 상기 캐버티에 상기 성형용 슬러리를 주입하기 위한 주입패스와,

외부의 열원에 의하여 가열되는 액매의 유로를 구비하며,

상기 액매를 상기 유로에 흐르게 하는 것에 의하여 상기 금형을 가열하도록 되어 있는 것을 특징으로 하는 금형.
제12항 또는 제16항에 있어서,

상기 금형에 복수의 상기 캐버티가 형성되며,

상기 주입패스의 용적이, 1회의 성형에 있어서 복수의 상기 캐버티에 주입하는 상기 성형용 슬러리의 용적 이상으로 되어 있는 것을 특징으로 하는 금형.
제12항 또는 제16항에 있어서,

상기 캐버티를 복수 구비하며,

복수의 상기 캐버티의 각각에 이르는 상기 주입패스의 길이가 대략 동일한 것을 특징으로 하는 금형.
제12항 또는 제16항에 있어서,

상기 금형에 상기 캐버티가 8개 이상 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 금형.