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JPH108102A - 磁石合金粉末のプレス成形方法 - Google Patents

磁石合金粉末のプレス成形方法

Info

Publication number
JPH108102A
JPH108102A JP18007296A JP18007296A JPH108102A JP H108102 A JPH108102 A JP H108102A JP 18007296 A JP18007296 A JP 18007296A JP 18007296 A JP18007296 A JP 18007296A JP H108102 A JPH108102 A JP H108102A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
green compact
die
pressure
alloy powder
height
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP18007296A
Other languages
English (en)
Inventor
Nobushige Hiraishi
信茂 平石
Wataru Takahashi
渉 高橋
Koichi Obara
公一 小原
Shuhei Okumura
修平 奥村
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Proterial Ltd
Original Assignee
Sumitomo Special Metals Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sumitomo Special Metals Co Ltd filed Critical Sumitomo Special Metals Co Ltd
Priority to JP18007296A priority Critical patent/JPH108102A/ja
Publication of JPH108102A publication Critical patent/JPH108102A/ja
Pending legal-status Critical Current

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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01FMAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F41/00Apparatus or processes specially adapted for manufacturing or assembling magnets, inductances or transformers; Apparatus or processes specially adapted for manufacturing materials characterised by their magnetic properties
    • H01F41/02Apparatus or processes specially adapted for manufacturing or assembling magnets, inductances or transformers; Apparatus or processes specially adapted for manufacturing materials characterised by their magnetic properties for manufacturing cores, coils, or magnets
    • H01F41/0253Apparatus or processes specially adapted for manufacturing or assembling magnets, inductances or transformers; Apparatus or processes specially adapted for manufacturing materials characterised by their magnetic properties for manufacturing cores, coils, or magnets for manufacturing permanent magnets
    • H01F41/0266Moulding; Pressing
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B30PRESSES
    • B30BPRESSES IN GENERAL
    • B30B11/00Presses specially adapted for forming shaped articles from material in particulate or plastic state, e.g. briquetting presses, tabletting presses
    • B30B11/005Control arrangements
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B30PRESSES
    • B30BPRESSES IN GENERAL
    • B30B15/00Details of, or accessories for, presses; Auxiliary measures in connection with pressing
    • B30B15/32Discharging presses

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Press-Shaping Or Shaping Using Conveyers (AREA)
  • Powder Metallurgy (AREA)
  • Manufacturing Cores, Coils, And Magnets (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 圧粉体の高さが高くなったことが原因で圧粉
体圧壊強度が低下した圧粉体をダイスから抜き出す時、
圧壊割れ並びに剥離割れを防止して成形性の良好な圧粉
体を得ることが可能な磁石合金粉末のプレス成形方法の
提供。 【解決手段】 ダイス抜き出し途中の圧粉体の高さに応
じて圧粉体の保持圧力を制御することにより、剥離割
れ、圧壊割れの発生のない成形性の良好な圧粉体を製造
することができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、例えば、磁気特
性の優れたR−Fe−Bを主成分とする希土類系永久磁
石合金粉末のプレス成形方法の改良に係り、圧粉体の高
さが幅より大きな寸法比の圧粉体を型抜きする際に発生
する割れや剥離を、ダイス抜き出し途中の圧粉体の高さ
に応じて、上下パンチで挟み保持する圧粉体の保持圧力
を所定値となるように変化させることにより防止し、プ
レス成形性の向上を図った磁石合金粉末のプレス成形方
法に関する。
【0002】
【従来の技術】永久磁石の製造においては、一般に、磁
場中での成形時に合金粉末の流動性を確保すると同時
に、金型からの離型を容易にするために合金粉末に潤滑
剤が添加される。これは、プレス成形時に合金粉末の流
動性がないと、成形時に粉末と金型(ダイス壁面等)と
の摩擦によりダイス壁面や圧粉体表面に庇、剥がれ、割
れ等が発生することがあり、また、各粉末の磁化容易方
向に合わせて磁気異方性を発現させる、すなわち、配向
のための合金粉末の回転が阻害されるためである。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】一方、圧粉体の剥離割
れの発生を防止するために、ホールドダウンと呼ばれる
上パンチに圧力を加えて圧粉体を保持させながらダイス
より抜き出す方法(「粉末の成形と加工 粉からニアネ
ットシェイプへ」日本塑性加工学会編、特開平6−81
006号公報)が知られている。
【0004】従来のホールドダウンは、一定の保持圧力
でダイスより圧粉体を抜き出し圧粉体の剥離割れを防止
する方法である。この方法は粉末の硬度が高く、塑性変
形が困難でかつ延性のないセラミックス粉末、金属間化
合物粉末等の高硬度粉末のプレス成形に採用され、良好
な圧粉体を得るのに有効な方法である。
【0005】しかし、この方法においても圧粉体の高さ
が高くなると、圧粉体圧壊強度が大幅に低下するため圧
壊割れが発生しやすくなる。そのため、剥離割れが発生
しない限界の小さめの保持圧力を加えてダイスから抜き
出しても圧壊割れが発生しやすく、良好な圧粉体を製造
することが困難であった。
【0006】この発明は、R−Fe−B系焼結永久磁石
等の永久磁石の製造において、プレス成形時にダイスか
ら圧粉体を抜き出す方法を改善し、成形性の良好な圧粉
体を製造し、かつ残留磁束密度(Br)、固有保持力
(iHc)及び最大磁気エネルギー積((BH)ma
x)の良好な磁気特性を有する永久磁石を製造すること
ができる、プレス成形方法の改良を目的とし、特に、圧
粉体の高さが高くなったことが原因で圧粉体圧壊強度が
低下した圧粉体をダイスから抜き出す時、圧壊割れ並び
に剥離割れを防止して成形性の良好な圧粉体を得ること
が可能な磁石合金粉末のプレス成形方法の提供を目的と
している。
【0007】
【課題を解決するための手段】発明者らは、R−Fe−
B系希土類合金粉末、Sm−Co系合金粉末、フェライ
ト合金粉末等の永久磁石合金粉末のプレス成形時、圧粉
体をダイスから抜き出す方法として有効なホールドダウ
ン法において、特に、圧粉体の圧壊強度の低くなる圧粉
体の高さが高い寸法比の場合の成形性について、種々検
討した結果、ダイス抜き出し途中の圧粉体の高さに応じ
て圧粉体の保持圧力を制御することにより、剥離割れ、
圧壊割れの発生のない成形性の良好な圧粉体を製造する
ことができることを知見し、この発明を完成した。
【0008】すなわち、この発明は、磁石合金粉末の圧
粉体を、上下パンチ及びダイスからなるプレス成形装置
で圧縮成形後、型抜き時に圧粉体に圧力を加えながら抜
き出すプレス成形方法において、ダイス抜き出し途中の
圧粉体の高さに応じて、圧壊割れ発生限界圧力以下でか
つ剥離割れ発生限界圧力以上の圧力になるように保持圧
力を変化させるプレス成形方法である。
【0009】
【発明の実施の形態】この発明による磁石合金粉末のプ
レス成形方法を図面に基づいて詳述する。図3はダイス
固定式上下パンチ両押し法に用いるプレス成形装置であ
り、ここでは円筒状の圧粉体を得るため、固定されたダ
イス1内にコア2が配置され、筒状の下パンチ3がコア
2をガイドとしてダイス1内に挿入された状態で成形空
間に磁石合金粉末が充填され、A図に示すごとく下パン
チ3の上昇、上パンチ4の下降の両押し成形を行うこと
より圧粉体5が得られ、その後、得られた圧粉体5をダ
イス1から抜き出す時に上下パンチ3,4で圧粉体5の
保持圧力を、ダイス抜き出し途中の露出する圧粉体の高
さに応じて所定圧力に制御しながら、すなわち、上パン
チ4と下パンチ3の速度を変化させてホールドダウンす
ることにより成形性の良好な圧粉体5を得ることができ
る。
【0010】図4は、下パンチ固定式ウイズドロアル法
に用いるプレス成形装置であり、下パンチ10が固定さ
れ、ダイス11と上パンチ12が油圧装置により昇降可
能である。下パンチ10とダイス11とで形成された成
形空間に磁石合金粉末が充填され、A図に示すごとく上
パンチ12の下降により圧粉体13が得られ、得られた
圧粉体13をダイス11から抜き出す時に上パンチ12
で圧粉体13を押圧しながらダイス11が下降して抜き
出しを行うが、その途中の露出する圧粉体の高さに応じ
て所定圧力に制御しながら、すなわち、上パンチ12の
速度を変化させてホールドダウンすることにより成形性
の良好な圧粉体13を得ることができる。
【0011】この発明において、圧粉体をダイスから抜
き出す時の保持圧力は、図1に圧粉体の圧壊割れ、剥離
割れ発生限界に及ぼす圧粉体高さ、保持圧力の影響の関
係を示すように圧粉体圧壊強度以下の圧力で、かつ剥離
割れ発生を抑制できる圧力以上の範囲であることが必須
条件である。特に、良好な圧粉体が得られる圧粉体の限
界高さは、ダイスのホールの大きさ、形状、表面粗さ、
圧粉体密度等により変化するが、R−Fe−B系合金粉
末の場合、50〜60mm以上、あるいは高さと/外径
(長辺)の比が1以上の高さの圧粉体をダイスからの抜
き出す場合に、この発明による圧粉体の保持圧力の制御
が有効である。
【0012】図2に示すように圧粉体をダイスから抜き
出す初期の段階においては剥離割れ発生し易いが、圧粉
体をダイスからの抜き出す後半の段階においては、剥離
割れ発生抑制圧力が小さくなる、一方、ダイスから抜き
出している圧粉体の高さが高くなるにつれて圧粉体圧壊
強度が非常に低くなるため、圧粉体圧壊強度以下の圧力
で、かつ剥離割れ発生が抑制できる圧力以上の範囲の保
持圧力になるようにしてホールドダウンすることによ
り、高さと/外径(長辺)の比が高い圧粉体が成形性よ
く安定して得られる。なお、保持圧力の制御は、連続的
に変化させる他、2段あるいは多段に変化させるなどの
手段が採用できる。
【0013】この発明において、適用できる成形方法、
プレス成形装置としては、ダイス固定式片パンチ加圧成
形法、ダイス固定式両パンチ加圧成形法、下パンチ固定
式フローティング・ダイ成形法、下パンチ固定ウイズド
ロアル成形法等のいずれにおいても適用可能である。な
お、プレス装置の種類も機械式でも油圧式でも良く限定
されない。
【0014】また、成形性の良好な圧粉体が得られる保
持圧力限界範囲を大きくする方法としては、以下に示す
方法がある。 (1)磁場配向性が損なわれない程度にプレス成形圧力
を大きくし(200MPa以下の成形圧力)圧粉体圧壊
強度の増大。 (2)ダイスの高硬度化による焼付け防止。 (3)ダイス内面の鏡面仕上げによる摩擦抵抗の低減。 (4)ダイス内面塗布潤滑剤の潤滑特性改善による摩擦
抵抗の低減。 (5)ダイス内面上部のテーパ化によるスプリングバッ
ク応力の緩和。 (6)両パンチ加圧成形による密度の均一化。 以上のような方法でさらにプレス成形性の改善を図るこ
とが望ましい。
【0015】この発明において、永久磁石製造に用いる
磁石合金粉末には、Sm−Co系合金粉末、フェライト
合金粉末等の公知の永久磁石合金粉末が採用できるが、
特に、特公昭61−34242号に代表されるようなR
−Fe−B系希土類磁石合金粉末が好適である。
【0016】
【実施例】
実施例1 原子%で15%Nd−8%B−77%Feの組成になる
ように原料を配合し、Ar雰囲気中で高周波炉により溶
解した後、水冷銅鋳型に鋳造し、鋳塊を得た。この鏡塊
を機械的に粉砕して35メッシュ以下まで粗粉砕し、次
にジェットミルにより微粉砕して、粒径が1〜20μm
のR−Fe−B系永久磁石合金粉末を得た。さらにロッ
キングミキサーでこの合金粉末を均一化混合した。この
混合粉末を図3に示したボールねじ式の機械プレス成形
装置のフィーダーボックスに入れてキャビティに充填し
て圧粉体となし、従来のホールドダウン法にてダイスか
ら圧粉体を抜き出した。この時、成形圧力並びに圧粉体
高さを種々変化させて、圧粉体高さと、圧壊割れ並びに
剥離割れが発生する圧粉体保持圧力との関係を調べ、図
1の結果を得た。
【0017】実施例2 実施例1において、圧粉体高さが100の場合に圧粉体
がダイスより抜き出された高さ(h1)と、圧壊割れ並
びに剥離割れが発生する圧粉体保持圧力との関係を調
べ、図2の結果を得た。
【0018】実施例3 実施例1で得た混合粉末を図3に示したボールねじ式の
機械プレス成形装置を用いて、表1の発明例1から発明
例4および比較例1から比較例4のプレス条件で圧粉体
を作製し、ダイスから圧粉体を抜き出し、焼結後、時効
処理を施し永久磁石となした。その結果、表1の発明例
1から発明例4に示すように、図2の成形性良好域にな
るように保持圧力をリアルタイムに制御したホールドダ
ウン法にするため、上パンチと下パンチの抜き出し速度
を変化させてダイスから圧粉体を抜き出すことにより、
圧壊割れ、剥離割れのない良好な圧粉体が得られること
が判明した。
【0019】それに対して、比較例1と比較例2に示す
ように保持圧力を一定にしたホールドダウン法によりダ
イスから圧粉体を抜き出すと、図2からわかるように圧
壊割れ、或は剥離割れが発生し良好な圧粉体が得られな
いことが判明した。また、比較例3と比較例4に示すよ
うに図2の成形性良好域を外れた保持圧力では、リアル
タイムに制御したホールドダウン法でダイスから圧粉体
を抜き出しても、圧壊割れ、或は剥離割れが発生し良好
な圧粉体が得られないことが判明した。
【0020】実施例4 原子%で17%Nd−7%B−76%Feの組成になる
ように原料を配合し、Ar雰囲気中で高周波炉により溶
解した後、水冷銅鋳型に鋳造して鋳塊を得た。この鋳塊
を機械的に粉砕して35メッシュ以下まで粗粉砕し、次
にジェットミルにより微粉砕して、粒径が1〜20μm
のR−Fe−B系希土類合金粉末を得た。さらにロッキ
ングミキサーでこの合金粉末を均一化混合した。この混
合粉末を図4に示した油圧プレスのフィーダーボックス
に入れキャビティに充填し、表1の発明例5から発明例
8、及び比較例5と比較例6のプレス条件で圧粉体を作
製し、ダイスから圧粉体を抜きだした。
【0021】その結果、表1の発明例5から発明例8に
示すように図2の成形性良好域(50×50のダイスも
割れ発生限界の保持圧力はほぼ同じ)になるように油圧
を調整しながら保持圧力をリアルタイムに制御したホー
ルドダウン法によりダイスから圧粉体を抜き出すことに
より、圧壊割れ、剥離割れのない良好な圧粉体が得ら
れ、良好な磁気特性を有していることが判明した。それ
に対して、比較例5と比較例6に示すように保持圧力を
一定にしたホールドダウン法によりダイスから圧粉体を
抜き出すと、図2からわかるように圧壊割れ、或は剥離
割れが発生し良好な圧粉体が得られないことが判明し
た。
【0022】
【表1】
【0023】
【発明の効果】この発明による磁石合金粉末のプレス成
形方法は、圧粉体の高さが高くなったことが原因で圧粉
体圧壊強度が低下した圧粉体をダイスから抜き出す時、
ダイス抜き出し途中の圧粉体の高さに応じて圧粉体の保
持圧力を制御することにより、圧壊割れ並びに剥離割れ
を防止して成形性の良好な圧粉体を得ることができ、得
られた磁石の磁気特性の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】圧粉体の圧壊割れ、剥離割れ発生限界に及ぼす
圧粉体高さと保持圧力との関係を示すグラフである。
【図2】圧粉体の圧壊割れ、剥離割れ発生限界に及ぼす
圧粉体抜出部高さと保持圧力との関係を示すグラフであ
る。
【図3】A,B,Cはダイス固定式上下パンチ両押し型
のプレス成形装置における圧粉体の抜き出し工程を示す
説明図である。
【図4】A,B,Cは下パンチ固定式ウイズドロアル型
のプレス成形装置における圧粉体の抜き出し工程を示す
説明図である。
【符号の説明】
1,11 ダイス 2 コア 3,10 下パンチ 4,12 上パンチ 5,13 圧粉体
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 奥村 修平 兵庫県養父郡養父町大藪1062 近畿住特電 子株式会社内

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 磁石合金粉末の圧粉体を、上下パンチ及
    びダイスからなるプレス成形装置で圧縮成形後、型抜き
    時に圧粉体に圧力を加えながら抜き出すプレス成形方法
    において、ダイス抜き出し途中の圧粉体の高さに応じ
    て、圧壊割れ発生限界圧力以下でかつ剥離割れ発生限界
    圧力以上の圧力になるように保持圧力を変化させるプレ
    ス成形方法。
  2. 【請求項2】 請求項1において、原料粉末がR(但
    し、RはYを含む希士類元素から選ばれた少なくとも1
    種類)−Fe−B系磁石合金である磁石合金粉末のプレ
    ス成形方法。
  3. 【請求項3】 請求項1において、圧粉体の高さと/外
    径(長辺)の比が1以上である磁石合金粉末のプレス成
    形方法。
JP18007296A 1996-06-19 1996-06-19 磁石合金粉末のプレス成形方法 Pending JPH108102A (ja)

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