TW201417911A - 混合粉末之高密度成形方法及高密度成形裝置 - Google Patents

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Abstract

本發明關於一種混合粉末的高密度成形方法及高密度成形裝置，僅以0.1%~0.2%的重量比向基礎金屬粉末混合低熔點的潤滑劑粉末成形混合粉末後填充到第一模具，在第一模具內施加第一加壓力成形真密度比為80%~90%的混合粉末中間壓縮體，加熱混合粉末中間壓縮體將混合粉末中間壓縮體的溫度積極上升到該潤滑劑粉末的熔點相當溫度，將已升溫的混合粉末中間壓縮體裝入已預熱到該熔點相當溫度的第二模具，在第二模具內向混合粉末中間壓縮體施加第二加壓力成形高密度的混合粉末完成壓縮體。

Description

混合粉末之高密度成形方法及高密度成形裝置
本發明關於一種高密度成形方法及高密度成形裝置，其可通過對混合粉末進行二次加壓而成形高密度(例如7.75g/cm3)的粉末壓坯。
通常，粉末冶金技術是先對金屬粉末加壓(壓縮)進行成形處理成形規定形狀的粉末壓坯，接著將粉末壓坯加熱到該金屬粉末的熔點附近的溫度並促使粒子間結合(固化)進行燒結處理的一系列技術。由此，可以用低成本製造出形狀複雜尺寸精度高的機械零組件。
隨著對機械零組件更加小型輕量化的需求，要求提高粉末壓坯的機械強度。另一方面，如果將粉末壓坯暴露在高溫氛圍中則磁性能會降低。因此，在實際生產磁心用粉末壓坯時，有時會省略其後的高溫處理(燒結處理)。換言之，正在摸索一種即使不進行高溫處理(燒結處理)，也能提高機械強度的方法。
此處，有人提出機械強度會隨著粉末壓坯密度的增加而得到大幅(雙曲線型)提高。作為有代表性的 高密度化方法，有人提出一種將潤滑劑混合在金屬粉末中以此來減小摩擦阻力並加壓成形的方法(例如專利文獻1)。通常是在基礎金屬粉末中混合約1重量%(1wt%)的潤滑劑成形混合粉末，對混合粉末進行加壓成形。還有人提出了很多旨在進一步提高密度的方案。這些方案大體分為改善潤滑劑本身和改善加壓成形、燒結處理相關的處理流程。
作為屬於前者的方案，可以舉出球狀炭分子和板狀炭分子組合在一起的碳分子複合體的方案(例如專利文獻2)；25℃時的針入度是0.3~10mm的潤滑劑的方案(例如專利文獻3)。這些方案均為減小金屬粉末和模具間的摩擦阻力的方案。
作為屬於後者的方案，已知的有溫熱成形燒結粉末冶金方法(專利文獻4)、操作方便化的前置溫熱成形粉末冶金方法(專利文獻5)、二次衝壓-二次燒結粉末冶金方法(例如專利文獻6)、以及一次成形-燒結粉末冶金方法(專利文獻7)。
開始的溫熱成形暨燒結粉末冶金方法是通過預熱混合有固體潤滑劑及液體潤滑劑的金屬粉末，使一部分(或全部)潤滑劑熔化並使潤滑劑分散在粒子間。該方法以此降低粒子間及粒子與模具間的摩擦阻力從而提高成形性；操作方便化的前置溫熱成形粉末冶金方法是一種設置有初級成形步驟，以在溫熱成形步驟前對混合粉末進行加壓成形操作方便化的低密度(例如密度比低於76%)的 初級成形體，以低於使該初級成形體產生藍脆性溫度的低溫狀態且將初級成形體一度崩解並進行二次成形步驟得到二次成形體(粉末壓坯)的方法。二次衝壓一二次燒結粉末冶金方法是一種以在模具內對包含合金成分的鐵粉混合物加壓並生成初級的壓縮體，在870℃將該壓縮體(粉末壓坯)預燒結5分鐘並生成預燒結體，通過加壓該預燒結體而生成已二次衝壓的預燒結體，此後在1000℃將已二次衝壓的預燒結體燒結5分鐘來生成燒結部件的方法。最後的一次成形一燒結粉末冶金方法是一種提前預熱模具並預先使內表面帶電附著潤滑劑，接著在該模具內填充已加熱的鐵基粉末混合物(鐵基粉末+潤滑劑粉末)，以規定溫度加壓成形鐵基粉末成形體，接著對鐵基粉末成形體實施燒結處理，進而進行光亮淬火，此後實施回火處理製造鐵基燒結體的方法。
如上述，使用潤滑劑或加壓成形暨燒結處理流程相關的任何改善方法，粉末壓坯的密度最高也就是7.4g/cm3(真密度的94%)左右。機械強度不夠。進而，進行燒結處理(高溫氛圍)時，由於氧化隨著溫度暨時間而加重，所以粉末粒子塗佈狀態的潤滑劑燃燒產生殘渣，導致加壓成形後的粉末壓坯品質降低，因此，實際生產時的密度變為在7.3g/cm3以下。而且，任何改善方法也都複雜且難免會變得成本高昂。操作也麻煩，實用性差。
尤其是考慮到用粉末壓坯製作電磁設備(馬達或變壓器等)用的磁心(磁芯)時，常被指出這種程度 的密度(7.3g/cm3以下)遠不能滿足需要。要減小損耗(鐵損、磁滯損耗)量提高磁通密度，就需要將粉末壓坯進一步高密度化，例如，從平成21年度粉體粉末冶金協會秋季大會上的演講資料(株式會社豐田中央研究所提供)看就一目了然。磁心密度，例如即便是7.5g/cm3，在實際應用中，也被指出不僅磁特性，其機械強度也不足。
關於該磁心用粉末壓坯的製造，提出一種二次成形-一次燒結(一次退火)的粉末冶金方法(例如專利文獻8)。該專利申請的粉末冶金方法依據的技術內容是如果在磁性金屬粉末表面預先形成含有矽樹脂和顏料的塗層時，則其後即便進行高溫處理絕緣性也不會降低。即壓粉磁心的製造方法特徵在於把表面包覆有含矽樹脂和顏料塗層的磁性粉末預成形製作成預成形體，以500℃以上的溫度對該預成形體實施熱處理成形熱處理體，接著對該熱處理體實施壓縮成形。由於在500℃以下則在其後的壓縮成形時容易產生斷裂，在1000℃以上則會因絕緣塗層分解燒壞絕緣性，所以，熱處理用的溫度設置在500~1000℃的範圍內。從防止預成形體氧化的觀點出發，該高溫處理可在真空中、惰性氣體氛圍或還原性氣體氛圍中進行。因而有記載稱可製造出真密度98%(7.7g/cm3)的壓粉磁心。
[先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本專利特開平1-219101號公報
[專利文獻2]日本專利公開2009-280908號公報
[專利文獻3]日本專利特開2010-37632號公報
[專利文獻4]日本專利特開平2-156002號公報
[專利文獻5]日本專利特開2000-87104號公報
[專利文獻6]日本專利特開平4-231404號公報
[專利文獻7]日本專利特開2001-181701號公報
[專利文獻8]日本專利特開2002-343657號公報
但是，二次成形-一次燒結粉末冶金方法(專利文獻8)與其他專利申請的方法相比，更加複雜化、個別化並且難於實現及實施，導致製造成本大幅度增高。再有，必須在500℃以上對預成形體進行熱處理。為防止粉末磁心品質惡化而必須在特殊氛圍中進行，所以不適用於大量生產。尤其是由於玻璃材質會變質暨熔解，所以不適用於包覆玻璃材質塗層的磁性金屬粉末的情況。
再有，無論在上述任何提出的方法、裝置(專利文獻1~8)中，雖然記載有在相對高溫氛圍內可以實施燒結處理，但相關加壓成形步驟的詳細情況並不明確。與加壓成形機的規格暨功能，加壓力和密度的關係或其局限的相關分析也未見有與新的改善相關的記載。
因而從伴隨小型輕量化而要求更高的機械強 度的角度看，當務之急是開發出可切實暨穩定並以低成本製造高密度粉末壓坯(尤其是磁心用高密度粉末壓坯)的方法、裝置。
本發明的目的是提供一種混合粉末的高密度成形方法及高密度成形裝置，其通過對混合粉末實施加溫前後的二次加壓成形可製造出高密度粉末壓坯並且可大幅度降低製造成本。
根據用燒結冶金技術製造粉末壓坯的慣例，需要在高溫氛圍(例如800℃以上)對加壓成形的粉末壓坯實施燒結處理。但是，燒結用高溫處理不僅會消耗大量的能源，成本負擔巨大，且在保護地球環境上也有很大的害處，需要重新考量。
再有，以往加壓成形處理是將混合粉確立為具體的形態，其被認為是高溫燒結處理的前一階段(準備)的機械性處理，並一直是這樣來處理。但是現狀是只在製造用於電磁設備(電動機、變壓器等)的磁心用粉末壓坯時，例外地省略了用於燒結的高溫處理。這是為了避免高溫處理後的不良影響(磁特性惡化)。即被迫接受機械強度的不足。機械強度不足是由於密度的問題，所以磁特性當然也不夠。
此處，如果不進行高溫燒結處理而僅以加壓成形處理就可實現粉末壓坯的高密度成形，則應該能夠顯 著提高粉末壓坯在產業上的利用及普及。本發明是根據分析並配合實際生產的作業環境和滿足所需的高品質而創造出來，所述分析是加壓時潤滑劑的有效性、含有潤滑劑粉末的壓縮極限性、潤滑劑粉末在混合粉末內的空間佔有性、對基礎金屬粉末與潤滑劑粉末的空間配置狀態和其特性及潤滑劑的最終處置樣態的研究，以及一般的加壓成形機的特性、壓縮極限性及粉末壓坯的密度對強度或磁性的影響的分析。
即，本發明將混合粉末填充到第一模具內，上述混合粉末是基礎金屬粉末中混合0.2~0.1wt%的潤滑劑粉末，再維持潤滑劑的粉末狀態並通過第一加壓步驟成形真密度比為80%~90%的中間粉末壓坯，接著通過加熱潤滑劑使其液化，使中間粉末壓坯內的潤滑模態改變，此後通過可在中間粉末壓坯表面誘導液化潤滑劑發生適度滲液現象(下稱出汗現象)的狀態，進行第二加壓步驟製作成接近真密度的高密度的完成粉末壓坯。換言之，涉及一種脫胎於需要高溫燒結處理的習知燒結冶金技術而創新出的粉末冶金技術(潤滑劑液化步驟前後的二次加壓成形)，提供可確實穩定並低成本地製造高密度粉末壓坯的具有劃時代的實用方法和裝置。
(1)具體而言，本發明的第一樣態有關的混合粉末的高密度成形方法，其特徵為：在第一模具中填充混合粉末，上述混合粉末是將低熔點的潤滑劑粉末僅以0.2%~0.1%重量比混合到基礎金屬粉末中，在上述第一模 具內向上述混合粉末施加第一加壓力成形真密度比為80%~90%的混合粉末中間壓縮體，加熱從上述第一模具取出的混合粉末中間壓縮體並積極將混合粉末中間壓縮體的溫度升溫到該潤滑劑粉末的熔點相當溫度，將升溫後的混合粉末中間壓縮體裝入第二模具中，在第二模具內向混合粉末中間壓縮體施加第二加壓力成形高密度的混合粉末完成壓縮體。
(2)在上述(1)的發明中，可將潤滑劑粉末的熔點設為低熔點，低熔點屬於90℃~190℃的溫度範圍內。
(3)在上述(1)或上述(2)的發明中，第二模具可在接收混合粉末中間壓縮體以前先被預熱到潤滑劑的熔點相當溫度。
(4)在上述(1)或上述(2)的發明中，第二加壓力可與第一加壓力相等。
(5)本發明的第二實施樣態相關的混合粉末的高密度成形裝置，具有：混合粉末供給機，可向外部供給混合粉末，上述混合粉末是在基礎金屬粉末混合低熔點的潤滑劑粉末；第一加壓成形機，向使用該混合粉末供給機填充到第一模具中的混合粉末施加第一加壓力成形真密度比為80%~90%的混合粉末中間壓縮體；加熱升溫機，用於將從第一模具取出後的混合粉末中間壓縮體的溫度升溫到該潤滑劑粉末的熔點相當溫度；第二加壓成形機，向已裝入第二模具的升溫後的混合粉末中間壓縮體施加第二 加壓力成形高密度混合粉末完成壓縮體。
(6)在上述(5)的發明中，加熱升溫機和第二加壓成形機可由同時具有該等功能的加熱加壓成形機形成，並且加熱加壓成形機由多台加熱加壓成形分機形成且各加熱加壓成形分機可在每個週期內選擇依序動作。
(7)在上述(5)的發明中，可具有預熱上述第二模具的預熱裝置。
(8)在上述(5)的發明中，還可具有工件傳送裝置，向上述加熱升溫機傳送上述第一加壓成形機所成形的上述混合粉末中間壓縮體，將上述加熱升溫機所加熱的上述混合粉末中間壓縮體傳送到上述第二加壓成形機，且將上述第二加壓成形機所成形的上述混合粉末完成壓縮體傳送到排出部。
根據上述(1)的發明，可確實暨穩定地製造高密度粉末壓坯且可大幅降低製造成本，並可通過減少潤滑劑的使用量及防止出現從模具滴漏現象而促進作業環境改善。
根據上述(2)的發明，可在有助於抑制第一加壓步驟中基礎金屬粉末的氧化的同時充分確保潤滑作用。而且潤滑劑的種類相關的選擇性廣泛。
根據上述(3)的發明，由於可進一步提高在第二加壓成形中的已熔解潤滑劑的全方向流動性，因而除基礎金屬粒子間的摩擦阻力還可大幅減少並維持基礎金屬 粒子和第二模具之間的摩擦阻力。
根據上述(4)的發明，易於進行加壓成形步驟的實施及操作，間接地有助於進一步降低粉末壓坯的製造成本。
進而，根據上述(5)的發明，上述(1)~(4)相關混合粉末的高密度成形方法可確實實施並易於實現，操作簡單。可改善作業環境且進一步提高生產率。
進而，根據上述(6)的發明，與上述(5)的發明的情況相比，可進一步簡化裝置。也可促進製造線的簡化，操作變得更容易。
根據上述(7)的發明，通過預熱第二模具，即便在完成粉末壓坯成形開始之前混合粉末中間壓縮體的溫度有可能下降的情況下，也能將混合粉末中間壓縮體維持在固定的溫度範圍內，所以可得到良好的成形效果。
根據上述(8)的發明，通過具有工件搬運裝置，可將工件確實地在從第一加壓成形機到上述加熱升溫機之間，從加熱升溫機到第二加壓成形機之間，以及從第二加壓成形機到排出部之間傳送。
另外，可從以下的說明明白上述之外的本發明的構成及效果。
1‧‧‧高密度成形裝置
10‧‧‧混合粉末供給機
20‧‧‧第一加壓成形機
30‧‧‧加熱升溫機
40‧‧‧第二加壓成形機
47‧‧‧第二預熱裝置
48‧‧‧多功能型加熱裝置
50‧‧‧工件傳送裝置
70‧‧‧加熱加壓成形機
70A，70B‧‧‧加熱加壓成形分機
100‧‧‧混合粉末
110‧‧‧中間粉末壓坯(混合粉末中間壓縮體)
120‧‧‧完成粉末壓坯(混合粉末完成壓縮體)
圖1是用來說明本發明有關的高密度成形方法的圖。
圖2是用來說明本發明的第一實施形態有關的高密度成形裝置及動作的前視圖。
圖3A是用來說明本發明的第一實施方式的混合粉末的高密度成形動作的圖，表示以第一模具成形中間粉末壓坯的狀態。
圖3B是用來說明本發明的第一實施形態的混合粉末的高密度成形動作的圖，表示向第一模具內填充下一混合粉末的狀態。
圖4是用來說明本發明第一實施形態加壓力和以該加壓力得到的密度之間的關係的圖表，虛線表示的特性A表示用第一模具的成形狀態，實線表示的特性B表示用第二模具的成形狀態。
圖5A是用來說明本發明的第一實施形態的完成粉末壓坯(中間粉末壓坯)的外觀透視圖，呈圓環形。
圖5B是用來說明本發明的第一實施形態的完成粉末壓坯(中間粉末壓坯)的外觀透視圖，呈圓柱形。
圖5C是用來說明本發明的第一實施形態的完成粉末壓坯(中間粉末壓坯)的外觀透視圖，呈細長圓軸形。
圖5D是用來說明本發明的第一實施形態的完成粉末壓坯(中間粉末壓坯)的外觀透視圖，呈圓板形。
圖5E是用來說明本發明的第一實施形態的完成粉末壓坯(中間粉末壓坯)的外觀透視圖，呈複雜形狀。
圖6是用來說明本發明的第二實施形態有關的高密度成形裝置及其動作的前視圖。
[具體實施形態]
以下，參照附圖詳細說明本發明的最佳形態。
(第一實施形態)
本混合粉末的高密度成型裝置1如圖1~圖5E所示，具有混合粉末供給機10、第一加壓成形機20、加熱升溫機30及第二加壓成形機40，可穩定確實地實施本混合粉末的高密度成形方法，上述本混合粉末的高密度成形方法由下述各步驟構成：將混合粉末100填充到第一模具(下模具21)中的混合粉末填充步驟(PR1)，上述混合粉末100僅以0.2%~0.1%(0.2wt%~0.1wt%)重量比向基礎金屬粉末中混合低熔點的潤滑劑粉末；中間粉末壓坯成形步驟(PR2)，在第一模具(下模具21)內向混合粉末施加第一加壓力(P1)成形真密度比為80%~90%的混合粉末中間壓縮體(以下，有時也稱為中間粉末壓坯110)的；加熱升溫步驟(PR3)，加熱從第一模具(下模具21)取出的中間粉末壓坯110將中間粉末壓坯110的溫度積極升高到該潤滑劑粉末的熔點相當溫度；步驟(PR4)，將加熱後的中間粉末壓坯110裝入第二模具(下模具41)內及完成粉末壓坯成形步驟(PR5)，在第二模具(下模具41)內向中間粉末壓坯110施加第二加 壓力P2成形高密度的混合粉末完成壓縮體(以下，有時也稱為完成粉末壓坯120。)。
在本案說明書中所說的混合粉末100，是指基礎金屬粉末和低熔點的潤滑劑粉末的混合物。再有，作為基礎金屬粉末，存在僅由一種主金屬粉末構成的情況，以及由一種主金屬粉末及在其中混合一種或多種合金成分粉末的情況，但無論是什麼情況都可以適用。低熔點是指與基礎金屬粉末的熔點(溫度)相比溫度(熔點)明顯較低的溫度(熔點)且可大幅抑制基礎金屬粉末氧化的溫度(溫度)。
在表示高密度成形裝置1的圖2中，配置在高密度成形線的最左側(上游側)的混合粉末供給機10是將混合粉末100供給到構成第一加壓成形機20的一部分的第一模具(下模具21)中並填充到其腔體22內的裝置。具有保留固定量的混合粉末100的功能及定量供給功能，可在初始位置(在圖2、圖3A以實線表示的位置)和第一模具(下模具21)的上方位置(在圖3B以虛線表示的位置)之間選擇地整體往返移動。
由於將混合粉末100均勻且充分地填充到第一模具(下模具21)內的每一處非常重要，所以混合粉末100必須是鬆散狀態。即由於第一模具(下模具21)的內部空間(腔體22)的形態是與產品形態對應的形態，所以即便製品形態複雜或是具有狹小部分的形態，在保證中間粉末壓坯110的尺寸精度上，也最好不要填充不 均勻或不充分。
完成粉末壓坯120(中間粉末壓坯110)的形態(尺寸、形狀)並無特別限定，例如圖5A~圖5E所示。圖5A是圓環形、圖5B是圓柱形、圖5C是細長圓軸形、圖5D是圓板形、圖5E是複雜形狀。
即，第一加壓成形機20的上模具(上衝頭)25及下模具21的腔體22設置為與中間粉末壓坯110的形態(形狀)對應的形狀。中間粉末壓坯110的形態例如為圖5A~圖5E所示時，成為與其分別對應的形狀。中間粉末壓坯110的形態如圖5A所示的圓環形時，如圖2、圖3A，圖3B所示上模具(上衝頭)25的形狀成為圓筒形且下模具21的形狀為中空環形管形狀。如圖5B所示為圓柱形時，上模具(上衝頭)25的形狀是實心圓筒(圓柱)形且下模具21的形狀為中空圓筒形。圖5C的圓板形、圖5D的細長圓軸形時，也是同樣的形態(但是，存在有深淺的差異)。如圖5E所示為複雜形狀時，成為對應的複雜形狀。另外，對第二加壓成形機40的上模具(上衝頭)45及下模具41的腔體42也是同樣。
此處，用於減小基礎金屬粉末的粒子間的摩擦阻力及基礎金屬粉末與模具內面的摩擦阻力的潤滑劑在常溫下選擇鬆散狀態的固形物(非常小的粒狀)即為粉末狀的物質。例如採用液狀的潤滑劑時，則由於混合粉末100的黏度增高且流動性降低，所以無法均勻並充分地填充。
接著，在常溫下的第一模具(21)內施加第一加壓力P1執行中間粉末壓坯成形中，潤滑劑必須以固體形狀穩定維持規定的潤滑作用。即便存在因第一加壓力P1的加壓導致溫度有些微上升的情況，但仍應同樣穩定維持。
另一方面，從與中間粉末壓坯成形後執行的加熱升溫步驟(PR3)的關係及抑制基礎金屬粉末氧化的觀點來看，潤滑劑粉末的熔點需要設為與該基礎金屬粉末的熔點相比非常地低的熔點(低熔點)。
在該實施形態中，潤滑劑粉末的熔點選擇低熔點，上述低熔點屬於90℃~190℃的溫度範圍內。下側溫度(90℃)設成相較於中間粉末壓坯成形中即便發生某種程度的溫度上升，估計也達不到該溫度的值(例如70~80℃)的上限溫度(80℃)仍有餘裕的值(例如90℃)，進而著眼於其他金屬皂的熔點(例如110℃)來進行選擇。即徹底消除了在中間粉末壓坯的加壓成形中潤滑油粉末熔解(液化)並流出的疑慮。
上側溫度(例如190℃)選擇從潤滑劑粉末的種類有關的選擇性放大的觀點看為最小值，而在加熱升溫步驟時從抑制基礎金屬粉末氧化的觀點則為最大值。即希望理解為該溫度範圍(90℃~190℃)的下側溫度和上側溫度不是極限值而是邊界值。
因而可選擇性採用屬於金屬皂的多種物質(硬脂酸鋅、硬脂酸鎂等)作為潤滑劑粉末。另外，由於 潤滑劑必須是粉末狀態，所以不能採用有黏性的液體如辛酸鋅等。
在該實施形態中，採用熔點120℃的硬脂酸鋅粉末作為潤滑劑粉末實施。另外，在本發明中，否定如專利文獻7的發明使用溫度比加壓成形時模具溫度還低的(熔點)潤滑劑且從最初使潤滑劑熔解(液化)並進行加壓成形的方法。因為在中間粉末壓坯110成形結束以前如熔解的潤滑劑流出，則容易出現中途潤滑不足的部位，所以無法確實且穩定地進行充分的加壓成形。
潤滑劑粉末的量設為根據實驗研究及實際生產中的經驗來選擇的值。在與該實施形態有關的中間粉末壓坯成形步驟(PR2)的關係中，潤滑劑粉末的量設為混合粉末總量的0.23wt%~0.08wt%。0.08wt%是到中間粉末壓坯110成形結束為止可擔保潤滑作用的下限值，0.23wt%是從混合粉末100成為中間粉末壓坯110時得到所期待壓縮比所需的上限值。
接著，實際生產中潤滑劑粉末的量應定為可保證在第一模具(下模具21)內施加第一加壓力成形的中間粉末壓坯110的真密度比的值及在第二模具(下模具41)內的出汗現象的量。此時，必須考慮到防止液化潤滑劑從模具向外部滲出導致作業環境惡化的滴漏(滴漏現象)出現。
在該實施形態中，由於將中間粉末壓坯110的真密度比(對真密度100%的比)的值設為80%~ 90%，所以潤滑劑粉末的量設為0.2wt%~0.1wt%。上限側值(0.2wt%)從可防止滴漏現象出現的觀點決定，下限側值(0.1wt%)從可避免出現不足或剩餘而只出現必要出汗現象的觀點來決定。與上述習知提案例(1wt%)的情況比較只是極少量，卻可大幅提高產業上的使用性。
防止發生滴漏現象對實際生產極為重要。在計畫或研究階段，由於從減少加壓時的摩擦力的觀點而擔心潤滑劑會不足而傾向於混入極過量的潤滑劑。例如，完全不在乎從能否製造出超過7.3g/cm3的高密度試錯階段開始，就有過量的潤滑劑液化而從模具流出的情況。甚至都意識不到滴漏現象。即液化潤滑劑的滴漏會因潤滑劑使用量增加而導致成本上升，會因工作環境惡化而使生產性降低或增加操作人員的負擔，如果不加以解決不但缺乏實用性而且也難於普及擴大。
將0.2wt%的混合粉末100壓縮到真密度比80%為止的中間粉末壓坯110的情況，一旦在加熱升溫步驟(PR3)將該潤滑劑粉末的積極升溫到熔點相當溫度時，則中間粉末壓坯110內散佈的粉末潤滑劑熔化充滿金屬粉末粒子間的孔，接著經過金屬粉末粒子間液狀潤滑劑均勻地在中間粉末壓坯110的表面滲出(噴出)。即誘發出汗現象。在第二模具(下模具41)內向該中間粉末壓坯110施加第二加壓力P2進行壓縮時，大幅降低基礎金屬粉末和腔體內面壁的摩擦阻力。
同樣，將0.1wt%的混合粉末100壓縮到真密 度比90%為止的中間粉末壓坯110的情況，和將超過0.1wt%且小於0.2wt%範圍內的混合粉末100壓縮到真密度比小於90%且超過80%範圍內的值的中間粉末壓坯110的情況，也能發現出汗現象。可防止出現滴漏現象。
因此可高密度成形，製造出不僅滿足磁特性及機械強度的粉末壓坯(例如磁心)。也可消除對模具受損的擔心。而且，可大幅刪減潤滑劑的消耗量，使液狀潤滑劑不再從第二模具(下模具41)滴漏出來，改善作業環境。整體上由於可提高生產性及降低粉末壓坯製造成本所以可顯著提高產業上的可使用性。
同時，上述任意一種習知方法暨裝置(專利文獻1~8)對潤滑劑的含有率與混合粉末的壓縮率的關係、潤滑劑的多少導致的滴漏現象、出汗現象均無認識。
尤其是即便在溫熱成形粉末冶金方法(專利文獻5)中，雖然可理解為了便於操作而成形密度比小於76%的一次成形體的點，但對高密度成形相關技術性依據及可實施的事項均無揭示。更別說隨後一度使初級成形體崩解再成形二次成形體的點來看，只能否定其通過初次成形、二次成形的累積來實現高密度化的技術思想。
第一加壓成形機20是使用混合粉末供給機10向填充到第一模具(下模具21)的混合粉末100施加第一加壓力P1成形混合粉末中間壓縮體(中間粉末壓坯110)的裝置，該實施形態為衝壓機械構造。
在圖2中第一模具由工作台側的下模具(模 具)21和滑塊5側的上模具(衝頭)25構成。下模具21的腔體22設置成與圖5A所示中間粉末壓坯110的形態(環形形態)對應的形狀(環形管形狀)。即上模具(上衝頭)25設置成可擠壓進下模具21(腔體22)內的形態(圖2、圖3A，圖3B所示的環形管形狀)，靠滑塊5進行升降運動。腔體22的下方在上下方向可位移地嵌裝有活動構件23。
由於第一加壓成形機20的上模具(衝頭)25及下模具(模具)21的腔體22設置成與中間粉末壓坯110的形態(形狀)對應的形狀，所以中間粉末壓坯110的形態即便是如圖5B~圖5E所示時，也成為彼此對應的形狀。另外，對應第二加壓成形機40的上模具(上衝頭)45及下模具41的腔體42也是一樣。
活動構件23通過貫穿設置在底面高度GL以下的通孔24向上突起的頂出桿(圖示省略)而位移到上方。即可把第一模具[下模具21(腔體22)]內的中間粉末壓坯110上推到傳送面HL。從外部看，具有作為將第一模具(下模具21)內的中間粉末壓坯110取出到外部(HL)的第一取出裝置的功能。中間粉末壓坯110被傳送到加熱升溫機30側後，活動構件43與頂出桿一起返回初始位置。另外，也可用其他特殊裝置形成第一取出裝置。
參照圖4說明第一加壓成形機20中的加壓力(第一加壓力P1)和與此對應得到中間粉末壓坯110的 真密度比(密度ρ)的關係。橫軸以指數表示加壓力P。在該實施形態中的最大能力(加壓力P)是10Ton/cm2，設為橫軸指數100。Pb是模具損壞壓力，為橫軸指數140(14Ton/cm2)。縱軸以指數表示真密度比(密度ρ)。縱軸指數100相當於真密度比(密度ρ)97%(7.6g/cm3)。
在該實施形態中，基礎金屬粉末設為磁心用玻璃材質絕緣塗層包覆鐵粉末(真密度是7.8g/cm3)，潤滑劑粉末是選擇在0.2wt%~0.1wt%的範圍內的硬脂酸鋅粉末且第一加壓力P1將混合粉末中間壓縮體壓縮到相當於縱軸指數82~92[相當於密度ρ(6.24~7.02g/cm3)]的真密度比80%~90%的粉末。
同時，縱軸指數102相當於密度ρ(7.75g/cm3)，真密度比(密度ρ)相當於99%。
另外，作為基礎金屬粉末，也可選擇磁心用鐵系非晶粉末(磁心用Fe-Si合金粉末)、磁心用鐵系非晶粉末、磁心用Fe-Si合金粉末、機械零組件用純鐵粉末等。
一旦提高第一加壓力P1時，通過第一加壓成形機20得到的密度ρ隨著以虛線(曲線)顯示的特性A而升高。在第一加壓力P1(橫軸指數100)，密度ρ成變7.6g/cm3。真密度比是97%。即便使第一加壓力P1上升到此以上的值時，密度ρ的提高也是極微小。模具損壞的可能性很大。
以往，在以加壓成形機(衝壓機械)的最大 能力來加壓得到的密度ρ無法滿足需要時，必須裝備更大型的壓鑄機械。但是，即便是大型化例如使得最大能力成為1.5倍，密度ρ的提高也是極微小。因此，現在的情況為勉強接受以衝壓機械得到的低密度ρ(例如7.5g/cm3)。
此處，現在直接使用壓鑄機械，如可從縱軸指數100(7.6g/cm3)提高到102(7.75g/cm3)，則可理解為具有劃時代意義。即如果可將密度ρ提高2%，則可大幅提高磁特性(雙曲線性)且可使飛躍地提升機械強度。而且，由於可徹底去除高溫氛圍下的燒結處理，所以可大幅抑制粉末壓坯的氧化(可防止磁心性能降低)。
為實現上述方式，可通過加熱由第一加壓成形機20成形的中間粉末壓坯110促使潤滑劑熔解(液化)，此後以第二加壓成形機40進行第二次加壓成形處理。如果在第二加壓成形機40中對中間粉末壓坯110進行加壓時，則如圖4的特性B(實線)所示，可達到相當於縱軸指數102的高密度(7.75g/cm3)。將在第二加壓成形機40的說明中追述詳細情況。
加熱升溫機30是加熱從第一模具(下模具21)取出的混合粉末中間壓縮體(中間粉末壓坯110)將該中間粉末壓坯110的溫度積極升溫到該潤滑劑粉末的熔點相當溫度的裝置。在圖2中，加熱升溫機30包含未圖示的暖風產生源、噴氣罩31、排氣迴圈罩33等，通過向定位在絲網狀保持構件32上的中間粉末壓坯110噴出暖 風加熱，將其溫度升溫到潤滑劑粉末的熔點相當溫度(例如120℃)。
該低溫加熱處理的技術意義將在與第一加壓成形處理的關係中說明。如果觀察填充在下模具21(腔體22)內的混合粉末100時，則可知在與基礎金屬粉末的關係中潤滑劑粉末的存在較稀疏的部分(稀疏部分)和較緻密的部分(緻密部分)。緻密部分可減少基礎金屬粉末的粒子間摩擦阻力及與基礎金屬粉末和模具內面的摩擦阻力。稀疏部分應該可以使這些摩擦阻力變大。
在第一加壓成形機20的加壓中，緻密部分由於摩擦小所以壓縮性優越，易於進行壓縮化。稀疏部分由於摩擦大所以壓縮性差，壓縮化緩慢。無論是哪種，都會出現與預先設定的第一加壓力P1的值對應的壓縮進行困難的現象。即出現壓縮極限。放大觀察在該狀態下從第一模具(下模具21)取出的中間粉末壓坯110的斷裂面，則上述緻密部分的部分為基礎金屬粉末被以整體模態壓接。但是，也混有潤滑劑粉末。作為稀疏部分的部分在壓接後的基礎金屬粉末間殘留有微小間隙(空間)。幾乎看不到潤滑劑粉末。
因此，如從作為緻密部分的部分去除潤滑劑粉末時，則產生可壓縮的間隙。如可向作為稀疏部分的部分間隙補充潤滑劑時，則可提高該部分的壓縮性。
即提高第一加壓成形結束後加熱中間粉末壓坯110升溫到潤滑劑粉末的熔點相當溫度(例如120 ℃)，使潤滑劑粉末熔解(液化)提高其流動性。從作為緻密部分的部分開始熔出的潤滑劑滲到其周圍且補充到稀疏部分的部分。從而，可減小基礎金屬粉末粒子間的摩擦阻力，也可壓縮潤滑劑粉末所占的空間。也可減小基礎金屬粉末的粒子和模具內面的摩擦阻力。
接著，第二加壓成形機40是用於向裝入第二模具(下模具41)的已升溫的中間粉末壓坯110施加第二加壓力P2成形高密度的完成粉末壓坯120的裝置。
在本實施形態中，設置有第二模具(下模具41)的預熱功能。但是如果能將已升溫的中間粉末壓坯110的溫度控制為在第二模具(下模具41)內到施加了第二加壓力P2的完成粉末壓坯成形開始時刻為止不妨礙成形的固定的溫度範圍內時，則不預熱第二模具(下模具41)也能實施本發明的高密度成形。
但是，中間粉末壓坯110的熱容量小時，則到達第二模具(下模具41)為止的傳送時間或傳送路徑長時，則根據混合粉末100的組成或中間粉末壓坯110的形態等，在已升溫的中間粉末壓坯110開始完成粉末壓坯成形時刻為止溫度有可能下降時，預熱第二模具(下模具41)可得到更好的成形效果。後述的第二預熱裝置47是為此所設。
另外，該實施形態中的第二加壓成形機40的最大能力(加壓力P)與第一加壓成形機20的情況相同是10Ton/cm2。因此，第一加壓成形機20和第二加壓成 形機40構成為一台衝壓機械，可由圖2所示的共用的滑塊5同步升降各上模具25、45。從這一點看，有利於裝置經濟，可降低完成粉末壓坯120的製造成本。
在圖2中，第二模具由工作台側的下模具(模子)41和滑塊5側的上模具(衝頭)45構成。下模具41的腔體42設置為下部與完成粉末壓坯120的形態(環狀形態)對應的形狀(環形管形狀)，上部為可接收中間粉末壓坯110的略大的形態。上模具45設置為可擠壓入下模具41(腔體42)內的形態，通過滑塊5進行升降運動。在腔體42的下方，活動構件43嵌裝為可在上下方向位移。另外，第二模具(下模具41)和第一模具(下模具21)設置為可進行相當於和壓縮対象(中間粉末壓坯110和完成粉末壓坯120))在上下方向尺寸差的高度(位置)調整。
活動構件43通過設置在底面高度GL以下的通孔44向上突起的頂出桿(圖示省略)向上方位移。即可把第二模具[下模具41(腔體42)]內的完成粉末壓坯120上推到傳送面HL。從外部看，具有作為將模具[下模具41(腔體42)]內的完成粉末壓坯120取出到外部(HL)的第二取出裝置的功能。另外，也可用其他特殊裝置形成第二取出裝置。完成粉末壓坯120被排出到排出槽59中，從加熱升溫機30接收新的中間粉末壓坯110後，活動構件43與頂出桿一同返回初始位置。
在第二模具[下模具41(腔體42)]中安裝有 可變更設定溫度的第二預熱裝置47。該第二預熱裝置47在接收中間粉末壓坯110(被裝入)之前，將第二模具[下模具41(腔體42)]加熱(預熱)到潤滑劑粉末(硬脂酸鋅)的熔點相當溫度(120℃)。可不冷卻地接收已升溫的中間粉末壓坯110。由此，可防止先前熔解(液化)的潤滑劑再次固化並確保潤滑作用。另外，第二預熱裝置47在本實施形態中設置為電熱加熱方式(電加熱器)，但也可用熱油或熱水循環預熱的循環方式的加熱裝置等來進行。
在該意義上，第二預熱裝置47設為可在完成粉末壓坯120加壓成形結束之前持續加熱。由於如此可進一步提高加壓成形中已熔解的潤滑劑向所有方向的流動性，不僅可將基礎金屬粒子間也可大幅減小並保持粒子與第二模具[下模具41(腔體42)]間的摩擦阻力。
與此相關，在該實施形態中，設置用於預熱第一模具(下模具21)的未圖示的預熱裝置。但是，在升溫加熱步驟前無需預熱第一模具(下模具21)預備升溫中間粉末壓坯110也可實施本發明的高密度成形加工。
但是，在混合粉末的組成或中間粉末壓坯110的形態特殊時、中間粉末壓坯110的熱容量大時、無法安裝大的加熱升溫機30時或作業環境溫度低時，中間粉末壓坯110的加熱升溫可能要花費很長時間。在這樣的情況下，以預熱第一模具(下模具21)為佳。為此，在該實施形成中預熱第一模具。
即，第一模具[下模具21(腔體22)]也設置可改變設定溫度的第一預熱裝置(圖示省略)，在中間粉末壓坯110的成形結束後傳遞到加熱升溫機30以前可預熱第一模具(下模具21)預熱形成潤滑劑粉末。藉此，可減少加熱升溫時間，縮短生產週期。
用圖4說明第二加壓成形機40中的加壓力P(第二加壓力P2)和與此對應得到的完成粉末壓坯120的密度ρ的關係。
第二加壓成形機40得到的密度ρ如實線所示的特性B。即與第一加壓成形機20的情況[特性A(虛線)]不同，密度ρ並非隨著第二加壓力P2提高而漸漸升高。即到超過第一加壓成形步驟中最終的第一加壓力P1(例如橫軸指數50、75或85)之前密度ρ不會升高。第二加壓力P2一旦超過最終的第一加壓力P1時，則密度ρ急速升高。第二加壓成形可理解為恰如連續不斷地進行第一加壓成形。
因而在第一加壓成形步驟中，變為可以不用在任何時候都將第一加壓力P1上升直到與最大能力對應的值(橫軸指數100)。即可排除在壓縮極限以後繼續進行第一加壓成形時浪費的時間、消耗的能量。使製造成本降低。再有，由於變得易於避免超過橫軸指數100的超負荷運轉，所以不必擔心模具破損。整體上運轉操作容易並可安全且穩定地運用。
工件傳送裝置50設置為可將第一取出裝置 (活動構件23、通孔24)從第一模具(下模具21)取出的中間粉末壓坯110傳送到加熱升溫機30內的規定位置，可將升溫後的中間粉末壓坯110從加熱升溫機30內傳送到第二模具(下模具41)，可將靠第二取出裝置(活動構件43、通孔44)從第二模具(下模具41)取出的完成粉末壓坯120傳送到向高密度成形裝置1外排出的排出部，例如排出槽59。工件傳送裝置50可在第一加壓成形機20到加熱升溫機30之間、從加熱升溫機30到第二加壓成形機40之間、以及從第二加壓成形機40到排出槽59之間確實地傳送工件。
該實施形態的工件傳送裝置50由圖3B所示的同步運轉的三個傳送桿51、52、53構成。傳送桿51、52、53在要求傳送時從圖3A的紙面深處側向近前(圖3B)的傳送線上推進，從左向右移動後退回到原來位置。裝入裝置(傳送桿52、活動構件43、通孔44)將已升溫的混合粉末中間壓縮體(中間粉末壓坯110)裝入預熱到該熔點相當溫度的第二模具[下模具41(腔體42)]中。
另外，工件傳送裝置也可由包含二維或三維方向驅動的機械手等，將工件依序傳送到各模具等的傳送裝置等構成。
此種實施形態有關的混合粉末的高密度成形裝置，可通過下述步驟實施高密度成形。
(混合粉末的製備)
將基礎金屬粉末(磁心用玻璃材質絕緣塗層包覆鐵粉末)和0.2wt%的潤滑劑粉末(硬脂酸鋅粉末)混合製備出鬆散狀態的混合粉末100。僅以規定量補給到混合粉末供給機10中(圖1的步驟PR0)。
(混合粉末的填充)
在規定的時間，混合粉末供給機10如圖3B所示從規定位置(實線)移動到補給位置(虛線)。接著打開混合粉末供給機10的供給口，向第一加壓成形機20的空的下模具21(腔體22)內填充定量的混合粉末100(圖1的步驟PR1)。例如可在2秒鐘內填充。填充後關閉供給口，混合粉末供給機10返回規定位置(實線)。
(中間粉末壓坯的成形)
開始第一加壓成形處理，第一加壓成形機20的上模具25與圖2的滑塊5一同下降，以第一加壓力P1加壓下模具21(腔體22)內的混合粉末100。使固態潤滑劑營造出充分的潤滑作用。已壓縮的中間粉末壓坯110的密度ρ隨圖4的特性A(虛線)而升高。第一加壓力P1一達到與橫軸指數(例如30)相當的壓力(3.0Ton/cm2)時，則真密度比升高到85%即密度ρ為6.63g/cm3(相當於縱軸指數87)。例如8秒鐘的加壓成形結束時，則如圖3A所示在模具(下模具21)內成形中間粉末壓坯110(圖1的步驟PR2)。其後上模具25靠滑塊5上升。另外，在 第二加壓成形機40中可同步進行與之前的中間粉末壓坯110相關的第二加壓成形處理。
(中間粉末壓坯的取出)
第一取出裝置(活動構件23)啟動，中間粉末壓坯110被推高到傳遞面HL。即從下模具21取出。於是如圖3B所示工件傳送裝置50啟動，靠其傳送桿51將中間粉末壓坯110向加熱升溫機30傳送。在該階段，活動構件23返回到下方的初始位置。傳送後的中間粉末壓坯110被定位在圖3A所示的絲網狀保持構件32上。
(加熱升溫)
在圖3A中，加熱升溫機30啟動。從噴氣罩31噴出的熱風將中間粉末壓坯110升溫到潤滑劑粉末的熔點相當溫度(120℃)(圖1的步驟PR3)。即潤滑劑熔解，靠其流動使中間粉末壓坯110內的潤滑劑分佈變為均勻。加熱升溫時間例如是8~10秒。另外，熱風可通過絲網狀保持構件32、排氣循環罩33而循環再次使用。
(已升溫的中間粉末壓坯的裝入)
已升溫的中間粉末壓坯110如圖3B所示靠工件傳送裝置50(傳送桿52)傳動到第二加壓成形機40，定位在下模具41的上方，裝到在下模具41(腔體42)內的活動構件43上(圖1的步驟PR4)。
(模具的預熱)
在第二加壓成形機40中，選擇啟動時，第二預熱裝置47啟動。在接收中間粉末壓坯110(被裝入)以前，加熱第二模具[下模具41(腔體42)]到潤滑劑粉末的熔點相當溫度(120℃)。可防止之後接收已升溫的中間粉末壓坯110內的潤滑劑的再次固化。
(完成粉末壓坯的成形)
上模具45如圖3A所示與圖2的滑塊5一同下降，開始以第二加壓力P2對下模具41(腔體42)內的中間粉末壓坯110加壓。液體狀的潤滑劑營造出充分的潤滑作用。尤其是出現出汗現象，隨著加壓成形的進行潤滑劑向所有方向流出。不僅是基礎金屬粒子間也能高效減輕粒子和模具間的摩擦阻力。已壓縮的中間粉末壓坯110的密度ρ隨著圖4的特性B而升高。即第二加壓力P2一旦超過橫軸指數(例如30…加壓力3.0Ton/cm2)時，則密度ρ從6.63g/cm3急速升高到與縱軸指數102相當的密度ρ(7.75g/cm3)。一旦將第二加壓力P2上升到橫軸指數100(10Ton/cm2)為止時，則密度ρ(7.75g/cm3)整體變得均勻。例如8秒鐘的第二加壓成形處理一旦結束時，則完成粉末壓坯120在第二模具(下模具41)內成形(圖1的步驟PR5)。其後，上模具45靠滑塊5來上升。另外，在第一加壓成形機20中，可同步進行與後續的中間 粉末壓坯110相關的第一加壓成形處理。
(製品取出)
第二取出裝置(活動構件43)啟動，完成粉末壓坯120被推高到傳送面HL。即從下模具41取出。於是如圖3B所示，工件傳送裝置50啟動，靠其傳送桿53將完成粉末壓坯120傳送到排出槽59。在此階段，活動構件43返回到下方的初始位置。相當於縱軸指數102的密度ρ(7.75g/cm3)的完成粉末壓坯120由於潤滑劑粉末熔點低所以玻璃材質不會變質暨熔解。因此，渦流損耗小，可高效地製造磁通密度高的高品質磁心用粉末壓坯。
(製造週期)
由於採用以上各步驟的高密度成形方法，可對依序供給填充的金屬粉末(混合粉末100)同步執行第一加壓成形處理、加熱升溫處理及第二加壓成形處理，所以可在最長的加熱升溫處理時間(例如10秒)上加上工件傳送時間(例如2~4秒)後得到的12~14秒的週期時間內製造出高密度粉末壓坯(完成粉末壓坯120)。可理解為即便是僅與習知例中30分鐘以上的高溫燒結處理時間相比，製造暨生產時間仍顯著提高。例如可穩定供給小型輕量複雜形狀且機械強度高的汽車用零組件或磁特性及機械強度優越的電磁設備，還可對降低該等的生產成本做出很大貢獻。
如上述，由於採用該實施形態可將混合粉末100裝填到第一模具(下模具21)中，上述混合粉末100是基礎金屬粉末中僅混合0.2wt%~0.1wt%的低熔點的潤滑劑粉末，在第一模具(下模具21)內施加第一加壓力P1成形真密度比為80%~90%的中間粉末壓坯110，將加熱並積極升溫到潤滑劑粉末的熔點相當溫度(例如120℃)的中間粉末壓坯110裝入第二模具(下模具41)且施加第二加壓力P2成形完成粉末壓坯120的高密度成形方法，所以可確實穩定地製造高密度粉末壓坯並可大幅降低製造成本，同時通過減少潤滑劑的使用量及防止模具發生滴漏現象可促進作業環境的改善。
再有，由於可去除高溫下長時間的燒結處理，所以不僅可大幅抑制粉末壓坯110、120的氧化，並可實現能源消耗的極限化及製造成本的大幅刪減。在保護地球環境方面也受到歡迎。
由於設潤滑劑粉末的熔點屬於90℃~190℃的溫度範圍內的低熔點，所以有助於抑制第一加壓步驟中潤滑劑的氧化且可保證充分的潤滑作用。並且潤滑劑種類相關的選擇性更加廣泛。
再有，由於可通過第二預熱裝置47在接收中間粉末壓坯110前預熱第二模具(下模具41)，所以可進一步提高第二加壓成形中已熔解的潤滑劑向所有方向的流動性。不僅是基礎金屬粒子間而且可大幅減少基礎金屬粒子和第二模具間的摩擦阻力並加以保持。
再有，即便將基礎金屬粉末變更為磁心用玻璃質絕緣塗層包覆鐵粉末、磁心用鐵基非晶粉末、磁心用Fe-Si合金粉末的其中之一，其他條件相同，也可高效且穩定製造與基礎金屬粉末的種類對應的具有優越磁特性的磁心零組件。
再有，由於可將第二加壓力P2的值設成與第一加壓力P的值相等，所以容易進行加壓成形步驟的實施及其操作，既可間接有助於進一步降低粉末壓坯的製造成本，並且在實現裝置時也可例如以一台衝壓機械作為基礎簡化構造。
綜上所述，依靠習知裝置(例如衝壓機械)的能力(圖4的橫軸指數100)將密度升高到相當於縱軸指數100以上為不可能，反之採用本發明可以同一裝置升高到相當於縱軸指數102的密度。這一事實在該技術領域被讚譽為具有劃時代意義。
進而，由於高密度化裝置1為混合粉末供給機10、第一加壓成形機20、加熱升溫機30以及第二加壓成形機40所構成，所以可確實穩定地實施上述的高密度化方法。
(第二實施形態)
該實施形態如圖6所示。與第一實施形態的情況相比，其特徵在於混合粉末供給機10及第一加壓成形機20照原樣設置，加熱升溫機30和第二加壓成形機40為一體 構成。
即高密度成形裝置由一體組裝第一實施形態時的加熱升溫機30和第二加壓成形機40的該等功能的加熱加壓成形機70所形成。加熱加壓成形機70由多台(在該實施形態中是兩台)加熱加壓成形分機70A、70B形成，各加熱加壓成形分機70A、70B設置為通過未圖示的控制裝置在每個製造週期內可選擇依序動作。
各加熱加壓成形分機70A、70B的基本構造設置為與第一實施形態的第二加壓成形機40相當。再有，各加熱加壓成形分機70A、70B中，安裝有具備與第一實施形態時的加熱升溫機30及第二預熱裝置47的各功能對應的複合功能的多功能型加熱裝置48。
即多功能型加熱裝置48設置為具有設定溫度切換功能的電熱方式。可事先(在接收中間粉末壓坯110以前)將下模具41預熱到潤滑劑熔點相當溫度(120℃)。接收中間粉末壓坯110後，加大切換可將中間粉末壓坯110整體加熱升溫到潤滑劑熔點相當溫度(例如120℃)的發熱量。可選擇切換加熱部位。在該加熱升溫結束後與第一實施形態的第二加壓成形機40的情況相同進行第二加熱成形處理。使多功能型加熱裝置48工作，可在第二加熱成形處理中將中間粉末壓坯110的溫度保持在潤滑劑熔點相當溫度(例如，120℃)以上。
如圖6所示，各加熱加壓成形分機20、70A、70B設置為獨立衝壓機械構造，各滑塊5、5A、5B 靠各機器用電動機的旋轉控制驅動而分別升降運動。即各加熱加壓成形分機70A、70B的一方(另一方)進行加壓成形動作時另一方(一方)為預熱，不作加壓成形動作。考慮到加熱加壓成形機70與製造週期時間的關係即便設置由三台以上的加熱加壓成形分機形成的情況也是一樣。
該等實施形態的裝置中，在以第一加熱成形機20對第3個中間粉末壓坯110進行加壓成形期間，一方加熱加壓成形分機70A(或加熱加壓成形分機70B)加熱升溫第2個中間粉末壓坯110並以另一方加熱加壓成形分機70B(或加熱加壓成形分機70A)將第一個中間粉末壓坯110成形完成粉末壓坯120。
如上述，採用該實施形態時，由於只需將加熱加壓成形機70建構成由同一構造的多台加壓成形分機70A、70B，所以與第一實施形態時相比可使裝置進一步簡化。可促進生產線的簡單化，又變得更容易操作。
另外，也可用一台衝壓機械構造建構出第一加壓成形機20和加熱加壓成形分機70A(或加熱加壓成形分機70B)或第一加壓成形機20及各加熱加壓成形分機70A、70B。

Claims (8)

  1. 一種混合粉末的高密度成形方法，其特徵為：將混合粉末填充到第一模具中，上述混合粉末是將低熔點潤滑劑粉末僅以0.2%~0.1%的重量比混合到基礎金屬粉末；在第一模具內向混合粉末施加第一加壓力成形真密度比為80%~90%的混合粉末中間壓縮體；加熱從第一模具取出的混合粉末中間壓縮體，將混合粉末中間壓縮體的溫度積極升溫到該潤滑劑粉末的熔點相當溫度；將已升溫的混合粉末中間壓縮體裝入第二模具中；在第二模具內向混合粉末中間壓縮體施加第二加壓力成形高密度的混合粉末完成壓縮體。
  2. 如申請專利範圍第1項記載的混合粉末的高密度成形方法，其中，上述潤滑劑粉末的熔點設為低熔點，溫度在90℃~190℃的範圍內。
  3. 如申請專利範圍第1或2項記載的混合粉末的高密度成形方法，其中，上述第二模具在接收混合粉末中間壓縮體以前先被預熱到上述潤滑劑粉末熔點相當溫度。
  4. 如申請專利範圍第1或2項記載的混合粉末的高密度成形方法，其中，上述第二加壓力選擇與上述第一加壓力相等的值。
  5. 一種混合粉末的高密度成形裝置，具備：混合粉末供給機，可向外部供給混合粉末，上述混合粉末是在基礎金屬粉末混合低熔點的潤滑劑粉末；第一加壓成形機，向用該混合粉末供給機填充到第一模具中的混合粉末施加第一加壓力成形真密度比為80%~90%的混合粉末中間壓縮體；加熱升溫機，用於使得從第一模具取出的混合粉末中間壓縮體的溫度升溫到該潤滑劑粉末的熔點相當溫度；以及第二加壓成形機，向已裝入第二模具中的已升溫的混合粉末中間壓縮體施加第二加壓力成形高密度的混合粉末完成壓縮體。
  6. 如申請專利範圍第5項記載的混合粉末的高密度成形裝置，其中，由一體組裝有上述加熱升溫機和上述第二加壓成形機的該等功能的加熱加壓成形機形成，並且加熱加壓成形機由多台加熱加壓成形分機形成，且各加熱加壓成形分機形成可在每個週期選擇依序動作。
  7. 如申請專利範圍第5項記載的混合粉末的高密度成形裝置，其中，具有預熱上述第二模具的預熱裝置。
  8. 如申請專利範圍第5項記載的混合粉末的高密度成形裝置，其中，還具有工件傳送裝置，將上述第一加壓成形機所成形 的上述混合粉末中間壓縮體傳送到上述加熱升溫機，將用上述加熱升溫機加熱後的上述混合粉末中間壓縮體傳送到上述第二加壓成形機，且將上述第二加壓成形機所成形的上述混合粉末完成壓縮體傳送到排出部。
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