成形体の製造方法、成形装置および焼結体の製造方法
【課題】本体部とこの本体部の表面を覆うように設けられた被覆層とを有し、これらの部分が互いに異なる種類の粉末を含んでなる機能性に優れた複合成形体を容易に製造可能な成形体の製造方法および成形装置、および、かかる成形体の製造方法で製造された複合成形体を焼成してなる焼結体を製造する焼結体の製造方法を提供すること。
【解決手段】本発明の成形体の製造方法は、成形型１０のキャビティ１５内に、磁性材料で構成された第１の粉末を含む第１の造粒粉末５１を供給する第１の工程と、キャビティ１５内に磁界を付与することにより、第１の造粒粉末５１をキャビティ１５の内壁面に吸着させる第２の工程と、内壁面に第１の造粒粉末５１を形成させたキャビティ１５内に、第１の粉末と種類の異なる第２の粉末を含む第２の造粒粉末５２を供給し、成形する第３の工程とを有する。これにより、２層構造の複合成形体が得られる。
【解決手段】本発明の成形体の製造方法は、成形型１０のキャビティ１５内に、磁性材料で構成された第１の粉末を含む第１の造粒粉末５１を供給する第１の工程と、キャビティ１５内に磁界を付与することにより、第１の造粒粉末５１をキャビティ１５の内壁面に吸着させる第２の工程と、内壁面に第１の造粒粉末５１を形成させたキャビティ１５内に、第１の粉末と種類の異なる第２の粉末を含む第２の造粒粉末５２を供給し、成形する第３の工程とを有する。これにより、２層構造の複合成形体が得られる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、成形体の製造方法、成形装置および焼結体の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
金属部品の製造方法として、粉末冶金法が知られている。粉末冶金法は、金属粉末を各種成形方法によって成形し、所望の形状（ニアネットシェイプ）の成形体を製造したり、得られた成形体を焼成することにより、焼結体を製造したりする方法である。このような粉末冶金法によれば、切削等の加工を施すことなく、所望の形状（ニアネットシェイプ）の成形体や焼結体を大量に生産可能である。
【０００３】
例えば、金型に原料の粉末を投入し、この粉末を圧縮成形した後、成形体を金型から取り出すことにより、成形体を製造する方法が知られている。
このような方法で製造された成形体は、その全体に金属粉末が均一に存在している。このため、金属粉末の組成によっては、成形体の表面付近に存在する金属粉末が、大気中の酸素と反応して酸化し、変質してしまうおそれがある。
【０００４】
かかる問題点に対し、例えば、特許文献１では、成形体の表面にアモルファス金属のめっき層を形成することにより、成形体の耐食性を高める方法が開示されている。
しかしながら、特許文献１の方法には、成形体とめっき層との間の密着強度が低いことによる、めっき層の剥離という問題が生じる。
また、成形体にめっき層を形成するため、液相プロセスによる多くの手間とコストを必要とするため、成形体の製造コストが高くなるという問題もある。
【０００５】
【特許文献１】特開２００１−１８９２１４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の目的は、本体部とこの本体部の表面を覆うように設けられた被覆層とを有し、これらの部分が互いに異なる種類の粉末を含んでなる機能性に優れた複合成形体を容易に製造可能な成形体の製造方法および成形装置、および、かかる成形体の製造方法で製造された複合成形体を焼成してなる焼結体を製造する焼結体の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的は、下記の本発明により達成される。
本発明の成形体の製造方法は、成形型のキャビティ内に、第１の粉末とバインダとを含む第１の組成物を供給するとともに、前記第１の組成物を前記キャビティの内壁面に沿って配置する第１の工程と、
前記内壁面に沿って配置した前記第１の組成物の内側に、前記第１の粉末と種類の異なる第２の粉末とバインダとを含む第２の組成物を供給する第２の工程と、
前記キャビティ内に供給した前記第１の組成物と前記第２の組成物とを同時に加圧成形する第３の工程とを有し、
前記第２の粉末の加圧成形体で構成された本体部と、該本体部の外表面を覆うように形成され、前記第１の粉末の加圧成形体で構成された被覆層とを有する複合成形体を製造することを特徴とする。
これにより、本体部とこの本体部の表面を覆うように設けられた被覆層とを有し、これらの部分が互いに異なる種類の粉末を含んでなる機能性に優れた複合成形体を容易に製造することができる。
【０００８】
本発明の成形体の製造方法では、前記第１の粉末は、磁性材料で構成されており、磁界による前記第１の粉末の着磁作用によって、前記第１の組成物を前記キャビティの内壁面に沿って配置することが好ましい。
これにより、第１の粉末をキャビティの内壁面に簡単に配置することができる。
本発明の成形体の製造方法では、前記第１の粉末は、前記第２の粉末よりも耐食性に優れたものであることが好ましい。
これにより、外表面の耐食性が高い複合成形体が得られる。また、例えば、第２の粉末として磁気特性に優れたものを用いることにより、耐食性が高く、かつ、磁気特性に優れた複合成形体が得られる。
【０００９】
本発明の成形体の製造方法では、前記第１の粉末は、その構成成分として、Ａｌ、Ｓｉ、ＣｒおよびＴｉのうちの少なくとも１種を含んでいることが好ましい。
これらの元素は、大気中の酸素と結合して、化学的に安定な酸化物を生成する。このため、特に高い耐食性を有する複合成形体が得られる。
本発明の成形体の製造方法では、前記第１の組成物は、前記キャビティ内に、前記第１の粉末とバインダとを混合・造粒してなる造粒粉末であることが好ましい。
これにより、磁性材料でないバインダも、第１の粉末とともにキャビティの内壁面に吸着させることができる。その結果、得られる成形体の表面付近の保形性を高めることができる。
【００１０】
本発明の成形体の製造方法では、前記第１の粉末および前記第２の粉末は、その構成成分として、共通の金属元素を含んでいることが好ましい。
これにより、本体部と被覆層との間の密着性をより高めることができる。
本発明の成形体の製造方法では、前記バインダとして、熱硬化性のバインダを用い、
前記第３の工程の後、さらに、前記バインダを固化する工程を有することが好ましい。
これにより、第２の粉末がバインダによって結着されてなる本体部と、本体部の表面を覆うように強固に固着して形成され、第１の粉末がバインダによって結着されてなる被覆層とを有する複合成形体が得られる。
【００１１】
本発明の成形装置は、キャビティを有する成形型と、
前記キャビティ内に、磁性材料で構成された第１の粉末と、該第１の粉末と種類の異なる第２の粉末とを供給する粉末供給手段と、
前記キャビティ内に供給された前記第１の粉末が、前記キャビティの内壁面に吸着するように、前記キャビティ内に磁界を付与する磁界付与手段とを有し、
前記キャビティ内に前記第１の粉末を供給するとともに、前記キャビティ内に磁界を付与して前記内壁面に前記第１の粉末を吸着させた後、前記キャビティ内に前記第２の粉末を供給して成形することにより、前記第２の粉末の成形体で構成された本体部と、該本体部の外表面を覆うように形成され、前記第１の粉末の成形体で構成された被覆層とを有する複合成形体を製造するよう構成されたことを特徴とする。
これにより、本体部とこの本体部の表面を覆うように設けられた被覆層とを有し、これらの部分が互いに異なる種類の粉末を含んでなる機能性に優れた複合成形体を容易に製造可能な成形装置が得られる。
【００１２】
本発明の成形装置では、前記磁界付与手段は、前記キャビティの近傍に設けられたコイルと、該コイルに電圧を印加する電源回路とを有することが好ましい。
これにより、電源回路を操作することによって、磁界の付与を容易かつ正確に制御することができる。
本発明の成形装置では、前記成形型は、前記キャビティの側面を構成するダイと、
前記キャビティの下面を構成し、前記ダイに対して相対的に移動可能である下パンチと、
前記キャビティの上面を構成し、前記ダイに対して相対的に移動可能である上パンチとを有し、
前記コイルは、前記ダイ、前記下パンチおよび前記上パンチをそれぞれ囲うように設けられていることが好ましい。
これにより、キャビティに確実に磁界が発生する。
【００１３】
本発明の成形装置では、前記ダイ、前記下パンチおよび前記上パンチは、それぞれ軟磁性材料で構成されていることが好ましい。
これにより、各コイルが通電状態にあるときには、ダイ、下パンチおよび上パンチに磁界を発生させることができ、各コイルが非通電状態にあるときには、磁界の発生を止めることができる。すなわち、磁界の発生を任意に制御することができる。
【００１４】
本発明の焼結体の製造方法は、本発明の成形体の製造方法で製造された成形体を、焼成する工程を有し、
前記第２の粉末の焼結体で構成された本体部と、該本体部の外表面を覆うように形成され、前記第１の粉末の焼結体で構成された被覆層とを有する複合焼結体を製造することを特徴とする。
これにより、例えば、第１の粉末として、耐食性に優れた金属粉末を用い、第２の粉末として、機械的特性や電磁気的特性に優れた金属粉末を用いることにより、機械的特性や電磁気的特性に優れ、かつ耐食性にも優れた金属部品を容易に得ることができる。
【００１５】
本発明の焼結体の製造方法では、前記第１の粉末の平均粒径は、前記第２の粉末の平均粒径よりも大きいことが好ましい。
これにより、複合成形体を徐々に加熱して脱脂・焼成する際に、被覆層において、第１の粉末の粒子間に隙間が生じ易い。このため、本体部が含むバインダの分解物が、被覆層に生じた粒子間の隙間を介して、複合成形体の外部に容易に放出される。その結果、複合成形体の脱脂をより確実に行うことができ、焼結体の炭素含有率が、第１の粉末および第２の粉末の各炭素含有率に比べて著しく増加するのを防止することができる。
【００１６】
本発明の焼結体の製造方法では、前記第１の粉末の焼結温度ＴＳ１は、前記第２の粉末の焼結温度ＴＳ２よりも高いことが好ましい。
これにより、複合成形体を徐々に加熱して脱脂・焼成し、焼結体を得る際に、複合成形体の本体部が被覆層よりも先に焼結することとなる。その結果、被覆層が本体部よりも先に焼結するのを防止し、複合成形体の内部に、バインダやその分解物が閉じ込められるのを確実に防止することができる。
【００１７】
本発明の焼結体の製造方法では、前記成形体を焼成する際の焼成条件は、前記成形体を、前記焼結温度ＴＳ２以上かつ前記焼結温度ＴＳ１未満の温度で加熱して、前記第２の粉末を選択的に焼結させた後、前記焼結温度ＴＳ１以上の温度で加熱して、前記第１の粉末を焼結させる条件であることが好ましい。
これにより、成形体の内側から外側に向かって焼結を進行させることができる。これにより、成形体中に残存していたバインダやその分解物が、焼結に伴って、内側から徐々に放出されることとなり、最終的に得られる焼結体中に残存することが確実に防止される。その結果、焼結体の炭素含有率が、第１の粉末および第２の粉末の各炭素含有率に比べて著しく増加するのを確実に防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明の成形体の製造方法、成形装置および焼結体の製造方法について、添付図面に示す好適実施形態に基づいて詳細に説明する。
＜第１実施形態＞
まず、本発明の成形体の製造方法、成形装置および焼結体の製造方法の第１実施形態について説明する。
【００１９】
図１は、本発明の成形装置の第１実施形態の型閉め状態を示す縦断面図、図２は、本発明の成形装置の第１実施形態の型開き状態を示す縦断面図、図３は、本発明の成形体の製造方法により製造された成形体を模式的に示す縦断面図、図４〜６は、第１実施形態にかかる成形体の製造方法を説明するための図（縦断面図）である。なお、以下の説明では、図１〜６中の上側を「上」、下側を「下」と言う。
図１に示す成形装置１は、キャビティに粉末を充填することにより、キャビティの形状をなす加圧成形体を製造する装置である。
【００２０】
以下、成形装置１の各部について詳細に説明する。
図１に示す成形装置１は、フレーム２と、フレーム２の下部に固定され、後述する下パンチを固定するパンチ固定テーブル３と、フレーム２の上部に固定されたプレート４と、粉末を成形する成形型１０とを有する。
成形型１０は、上下に貫通した貫通孔１１を備えた板状のダイ１２と、ダイ１２の下方に設けられた棒状の下パンチ１３と、ダイ１２の上方に設けられた棒状の上パンチ１４とを有している。これらのダイ１２、下パンチ１３および上パンチ１４で囲まれた空間が、キャビティ１５となる。
【００２１】
図１に示すキャビティ１５は、直方体形状をなしている。そして、このキャビティ１５は、その側面がダイ１２の一部によって構成され、その下面が下パンチ１３の一部によって構成され、その上面が上パンチ１４の一部によって構成されている。
ダイ１２は、ダイ１２と同一面に設けられた板状のダイセット１２１、１２２に支持されている。
【００２２】
また、このダイセット１２１、１２２は、その下面が、それぞれ、各ガイドポスト１２３、１２３を介して、ダイ１２の下方に設けられたダイセット連結板１２４の上面に接続されている。また、このダイセット連結板１２４は、その下面が、シリンダロッド１２５を介して、フレーム２の下面に設けられた下部油圧シリンダ１２６に接続されている。
このような構成により、ダイセット１２１、１２２は、シリンダロッド１２５、ダイセット連結板１２４および各ガイドポスト１２３、１２３を介して、下部油圧シリンダ１２６により上下に移動可能である。
【００２３】
また、ダイセット１２１、１２２の上面には、それぞれ、各ガイドポスト１２７、１２７が設けられている。
なお、シリンダロッド１２５は、パンチ固定テーブル３が備える貫通孔３１に挿通されている。
下パンチ１３は、ベースプレート１３１上に設けられている。
【００２４】
また、このベースプレート１３１は、その下面が、２本の支柱１３２、１３２を介して、ベースプレート１３１の下方に設けられた前述のパンチ固定テーブル３の上面に接続されている。これにより、下パンチ１３は、フレーム２に固定されている。
また、ベースプレート１３１は、２つの貫通孔１３３、１３３を有しており、これらの貫通孔１３３、１３３に、２本のガイドポスト１２３、１２３が挿通されている。このような構成により、各ガイドポスト１２３、１２３は、各貫通孔１３３、１３３にガイドされつつ、上下に移動することができる。
【００２５】
上パンチ１４は、上パンチプレート１４１の下面に設けられている。
また、この上パンチプレート１４１は、その上面が、シリンダロッド１４２を介して、プレート４の上面に設けられた上部油圧シリンダ１４３に接続されている。
このような構成により、上パンチ１４は、上パンチプレート１４１およびシリンダロッド１４２を介して、上部油圧シリンダ１４３により上下に移動可能である。
また、上パンチプレート１４１は、２つの貫通孔１４４、１４４を有している。これらの貫通孔１４４、１４４に、２本のガイドポスト１２７、１２７が挿通されている。このような構成により、各ガイドポスト１２７、１２７は、各貫通孔１４４、１４４にガイドされつつ、上下に移動することができる。
【００２６】
なお、シリンダロッド１４２は、プレート４が備える貫通孔４１に挿通されている。
このような成形装置１では、下パンチ１３および上パンチ１４が、それぞれ、ダイ１２に対して相対的に移動可能となっている。また、下パンチ１３および上パンチ１４は、それぞれ、貫通孔１１に対して挿抜可能に設けられている。これにより、ダイ１２、下パンチ１３および上パンチ１４で画成されるキャビティ１５の体積は、下パンチ１３および上パンチ１４の移動に応じて変化し、体積が最小となる図１に示す型閉め状態と、キャビティ１５が開放される図２に示す型開き状態とをとり得る。
【００２７】
また、ダイセット１２２上には、粉末供給部（粉末供給手段）１６が設けられている。
この粉末供給部１６は、キャビティ１５に供給する粉末５を収納する箱状のフィーダボックス１６１と、油圧シリンダ１６２と、フィーダボックス１６１と油圧シリンダ１６２とを接続するシリンダロッド１６３とを有している。このような構成により、フィーダボックス１６１は、油圧シリンダ１６２により、シリンダロッド１６３を介して、ダイセット１２２の上面を左右に移動可能である。
【００２８】
ここで、箱状のフィーダボックス１６１の下面は、開放された状態になっている。このため、粉末５を収納した状態で、フィーダボックス１６１を図１の左側に移動させ、図２に示すように、フィーダボックス１６１をキャビティ１５の上方まで移動させると、フィーダボックス１６１の下面から粉末５が落下し、キャビティ１５に供給される。
ところで、成形装置１は、図１に示すように、キャビティ１５の周辺に複数のコイル６１、６２、６３を備えている。
【００２９】
具体的には、ダイ１２を囲うように、各ダイセット１２１、１２２のそれぞれダイ１２側の境界部付近に、コイル６１が埋め込まれている。これにより、キャビティ１５がコイル６１に囲まれている。また、コイル６１には、図示しない電源回路が接続されており、この電源回路によって、コイル６１に電圧が印加される。そして、コイル６１に電圧が印加されると、ダイ１２およびキャビティ１５に確実に磁界が発生する。
【００３０】
また、下パンチ１３を囲うように、下パンチ１３の上部にコイル６２が設けられている。このコイル６２にも、図示しない電源回路が接続されており、この電源回路によって、コイル６２に電圧が印加される。そして、コイル６２に電圧が印加されることにより、下パンチ１３や、下パンチ１３の上方に位置するキャビティ１５に、それぞれ確実に磁界が発生する。
【００３１】
また、上パンチ１４を囲うように、上パンチ１４の下部にコイル６３が設けられている。このコイル６３にも、図示しない電源回路が接続されており、この電源回路によって、コイル６３に電圧が印加される。そして、コイル６３に電圧が印加されることにより、上パンチ１４や、上パンチ１４の下方に位置するキャビティ１５に、それぞれ確実に磁界が発生する。
【００３２】
すなわち、キャビティ１５の周辺に設けられた複数のコイル６１、６２、６３と、各コイルに接続された電源回路とにより、キャビティ１５に磁界を付与する磁界付与手段を構成している。
なお、この磁界付与手段は、キャビティ１５に磁界を付与するものであればよく、例えば、キャビティ１５の周辺において着脱自在の永久磁石等で代替することもできる。
【００３３】
また、ダイ１２、下パンチ１３および上パンチ１４は、それぞれ金属材料で構成されているが、軟磁性材料で構成されているのが好ましい。これにより、各コイル６１、６２、６３が通電状態にあるときには、ダイ１２、下パンチ１３および上パンチ１４に磁界を発生させることができ、各コイル６１、６２、６３が非通電状態にあるときには、磁界の発生を止めることができる。すなわち、磁界の発生を任意に制御することができる。
なお、ダイ１２、下パンチ１３および上パンチ１４が硬磁性材料で構成されている場合には、各コイル６１、６２、６３の通電によって、ダイ１２、下パンチ１３および上パンチ１４が磁化してしまい、各コイル６１、６２、６３を非通電状態にしても、磁界の発生が継続されてしまうおそれがある。
【００３４】
以上のような成形装置１を用いることにより、図３に示すように、本体部７２と、この本体部７２の表面を覆うように形成された被覆層７１とを有する複合成形体７を製造することができる。
このような複合成形体７のうち、被覆層７１は、第１の粉末の成形体で構成されており、一方、本体部７２は、第１の粉末と種類の異なる第２の粉末の成形体で構成されている。
【００３５】
かかる複合成形体７では、第１の粉末の組成と第２の粉末の組成を適宜設定することにより、本体部７２および被覆層７１の各特性（機械的特性、化学的特性および電磁気的特性）を異ならせることができる。このため、かかる複合成形体７は、機能性に優れたものとなる。
このようにして得られた複合成形体７は、バインダを硬化させる工程を経ることにより、圧粉成形体となる。
【００３６】
一方、得られた複合成形体７を、脱脂・焼成することにより、複合成形体７中からバインダを分解・除去するとともに、第１の粉末および第２の粉末を焼結させ、焼結体を得ることができる。
次に、本発明の成形体の製造方法について、前述の成形装置１を用いて行う場合を例に説明する。
【００３７】
本実施形態にかかる成形体の製造方法は、成形型１０のキャビティ１５内に、磁性材料で構成された第１の粉末とバインダとを含む第１の組成物を供給するとともに、キャビティ１５内に磁界を付与することにより、第１の組成物をキャビティ１５の内壁面に吸着させる第１の工程と、内壁面に第１の組成物を吸着させたキャビティ１５内に、第１の粉末と種類の異なる第２の粉末とバインダとを含む第２の組成物を供給する第２の工程と、キャビティ１５内に供給された第１の組成物と第２の組成物とを加圧成形する第３の工程とを有する。
かかる成形体の製造方法によれば、前述した複合成形体７を容易に効率よく製造することができる。
【００３８】
以下、各工程について順次説明する。
［１］まず、バインダを溶媒に溶解して、バインダ溶液を調製する。
バインダとしては、例えば、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）、ポリビニルピロリドン（ＰＶＰ）、ステアリン酸亜鉛、ステアリン酸リチウム、ステアリン酸カルシウム、エチレンビスステアロアミド、エチレンビニル共重合体、パラフィン、ワックス、アルギン酸ソーダ、寒天、アラビアゴム、レジン、しょ糖等が挙げられ、これらのうちの１種または２種以上を組み合わせて用いることができる。
【００３９】
この中でも、ポリビニルアルコールまたはポリビニルピロリドンが好ましい。このようなバインダは、低価格で入手が容易であるにもかかわらず、結合力が強い。また、加熱によって容易に熱分解するため、意図しない成分が残留し難い、すなわち脱バインダ特性が高いという利点もある。
一方、バインダを溶解する溶媒としては、バインダを溶解し得るものであれば特に限定されないが、例えば、水、二硫化炭素、四塩化炭素等の無機溶媒や、ケトン系溶媒、アルコール系溶媒、エーテル系溶媒、セロソルブ系溶媒、脂肪族炭化水素系溶媒、芳香族炭化水素系溶媒、芳香族複素環化合物系溶媒、アミド系溶媒、ハロゲン化合物系溶媒、エステル系溶媒、アミン系溶媒、ニトリル系溶媒、ニトロ系溶媒、アルデヒド系溶媒等の有機溶媒等が挙げられ、これらから選択される１種または２種以上を混合したものを用いることができる。
【００４０】
次いで、第１の粉末とバインダ溶液とを用いて、第１の粉末の造粒粉末を得る。なお、以下では、この第１の粉末の造粒粉末を「第１の造粒粉末」と言う。
次いで、第２の粉末とバインダ溶液とを用いて、第２の粉末の造粒粉末を得る。なお、以下では、この第２の粉末の造粒粉末を「第２の造粒粉末」と言う。
ここで、第１の粉末は、磁性材料で構成されたものである。
この磁性材料としては、例えば、Ｆｅ系金属、Ｃｏ系金属、Ｎｉ系金属のような磁性金属材料、フェライトのような磁性セラミックス材料等が挙げられる。
【００４１】
一方、第２の粉末の各構成材料としては、特に限定されないが、例えば、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｚｎ、Ｐｔ、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｕ、Ｐｄ、Ａｌ、Ｗ、Ｔｉ、Ｖ、Ｍｏ、Ｎｂ、Ｚｒ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｓｍのような金属材料またはこれらの金属元素を含む合金、アルミナ、マグネシア、ベリリア、ジルコニア、イットリア、フォルステライト、ステアタイト、ワラステナイト、ムライト、コージライト、フェライト、サイアロン、酸化セリウムのような酸化物系セラミックス材料、窒化ケイ素、窒化アルミニウム、窒化ホウ素、窒化チタン、炭化ケイ素、炭化ホウ素、炭化チタン、炭化タングステンのような非酸化物系セラミックス材料、グラファイト、ナノカーボン（カーボンナノチューブ、フラーレン等）の炭素系材料等が挙げられ、これらのうちの１種または２種以上を組み合わせて用いることができる。
【００４２】
なお、第１の粉末および第２の粉末の造粒は、例えば、転動流動造粒法、転動造粒法、噴霧乾燥法（スプレードライヤー）、撹拌混合造粒、押出造粒、破砕造粒、圧縮造粒等の各種造粒方法により行うことができる。
また、溶媒に溶解させるバインダの重量は、第１の粉末または第２の粉末の重量１ｋｇ当たり、それぞれ０．５〜３０ｇ程度であるのが好ましく、１〜２０ｇ程度であるのがより好ましい。バインダの重量が前記範囲内になるように設定されることにより、第１の粉末または第２の粉末の表面を十分な量のバインダで被覆するとともに、被覆に寄与しないバインダが多量に発生するのを防止することができる。その結果、後述する工程において、保形性および成形密度に優れた成形体を作製可能な造粒粉末が得られる。
【００４３】
また、バインダの溶解に用いる溶媒の重量は、バインダ１ｇ当たり５〜１００ｇ程度であるのが好ましく、７〜７０ｇ程度であるのがより好ましい。溶媒の重量を前記範囲内に設定することにより、バインダを確実に溶解するとともに、溶媒の量が多くなり過ぎて、バインダ溶液の粘性が著しく低下し、後述する工程において作製する成形体の保形性が低下するのを確実に防止することができる。
【００４４】
このようにして得られた第１の造粒粉末および第２の造粒粉末の平均粒径は、それぞれ４０〜１８０μｍ程度であるのが好ましく、４５〜１４０μｍ程度であるのがより好ましく、５０〜１００μｍ程度であるのがさらに好ましい。各造粒粉末の平均粒径を前記範囲内に設定することにより、それぞれの造粒粉末を成形型に充填して成形体を形成する際に、各造粒粉末が、流動性および成形型への充填性に優れたものとなる。
【００４５】
なお、平均粒径が前記下限値を下回ると、各造粒粉末の流動性が安定せず、成形体の寸法バラツキが大きくなる可能性がある。一方、平均粒径が前記上限値を上回ると、特に小さい成形体を形成する際に、各造粒粉末の充填ムラが起こり易くなり、成形体の寸法バラツキが大きくなる可能性がある。
以上は、第１の粉末と第２の粉末として微細で流動性の悪い粉末を用いた際に、流動性と保形性を改善するために造粒する場合について述べたが、もともと流動性・保形性の高い粉末、例えば平均粒径４０μｍ以上の水アトマイズ粉末を第１、第２の粉末として用いる場合には、造粒工程を省いても良い。
【００４６】
［２］次に、図４（ａ）に示すように、成形型１０を型開き状態とする。そして、フィーダボックス１６１に第１の造粒粉末５１を収納する。
次いで、このフィーダボックス１６１を、キャビティ１５の上方に至るまで左側に移動させる。これにより、図４（ｂ）に示すように、フィーダボックス１６１内の第１の造粒粉末５１が、キャビティ１５に供給される。
【００４７】
このとき、キャビティ１５に供給される第１の造粒粉末５１の量（体積）を適宜設定することにより、最終的に得られる複合成形体７における被覆層７１の厚さを調整することができる。
なお、キャビティ１５に供給される第１の造粒粉末５１の量は、ダイ１２を上下方向に移動させ、キャビティ１５の体積を変化させることにより適宜設定することができる。
【００４８】
［３］次に、図４（ｃ）に示すように、フィーダボックス１６１を元の位置に戻すとともに、ダイ１２を上方向に移動させ、キャビティ１５の体積を拡大する。
このときのキャビティ１５の体積は、後述する工程において、第１の造粒粉末５１と第２の造粒粉末５２とを圧縮する際の圧縮率を考慮して決定される。
また、上パンチ１４の下面位置がダイ１２の上面位置になるまで下降させる。
【００４９】
［４］次に、各電源回路６１０、６２０、６３０により、各コイル６１、６２、６３に、それぞれ電圧を印加する。これにより、ダイ１２、下パンチ１３および上パンチ１４に、それぞれ磁界が発生する。この磁界は、キャビティ１５に付与される。
この磁界による第１の軟磁性粉末の着磁作用により、キャビティ１５内に供給された第１の造粒粉末５１は、図５（ｄ）に示すように、キャビティ１５の側面および下面に吸着される。
【００５０】
また、第１の造粒粉末５１の一部は、上パンチ１４による磁界によって上方に飛び出し、上パンチ１４の下面に吸着（配置）される（第１の工程）。このように、磁界による第１の軟磁性粉末の着磁作用を用いることにより、第１の造粒粉末５１をキャビティ１５の内壁面に簡単に配置することができる。
なお、前記工程［１］において、あらかじめ第１の粉末とバインダとにより第１の造粒粉末５１を製造し、前記工程［２］において、この第１の造粒粉末５１をキャビティ１５に供給するようにしたので、第１の粉末とバインダとが均一に分散した状態で、キャビティ１５に供給されることとなる。
【００５１】
また、このように、第１の造粒粉末５１をキャビティ１５に供給することにより、磁性材料でないバインダも、第１の粉末とともにキャビティ１５の内壁面に吸着させることができる。これにより、得られる成形体の表面付近の保形性を高めることができる。
ここで、本実施形態では、キャビティ１５の周辺に設けられた複数のコイル６１、６２、６３と、各コイルに接続された各電源回路６１０、６２０、６３０とにより、キャビティ１５に磁界を付与する磁界付与手段を構成している。このような構成の磁界付与手段によれば、電源回路を操作することによって、磁界の付与を容易かつ正確に制御することができる。
また、各コイル６１、６２、６３に印加する電圧をそれぞれ異ならせることにより、キャビティ１５の内壁面のうち、側面、下面および上面の間で、発生する磁界の強さを異ならせることができる。これにより、キャビティ１５の側面、下面および上面に吸着する第１の造粒粉末５１の量を、それぞれ異ならせることができる。
【００５２】
［５］次に、図５（ｅ）に示すように、フィーダボックス１６１内の第１の造粒粉末５１を取り出し、第２の造粒粉末５２に入れ替える。
［６］次に、図５（ｆ）に示すように、各コイル６１、６２、６３に電圧を印加した状態で、フィーダボックス１６１を、キャビティ１５の上方に至るまで左側に移動させる。これにより、図５（ｆ）に示すように、フィーダボックス１６１内の第２の造粒粉末５２が、キャビティ１５に供給され、充填される（第２の工程）。
【００５３】
［７］次に、コイル６３に電圧を印加した状態で、図６（ｇ）に示すように、フィーダボックス１６１を元の位置に戻す。
次いで、図６（ｈ）に示すように、上パンチ１４を下方に移動させ、キャビティ１５に挿入し、成形型１０を型閉め状態とする。これにより、キャビティ１５内の第１の造粒粉末５１と第２の造粒粉末５２とを同時に加圧して成形する（第３の工程）。その結果、キャビティ１５内に複合成形体７が得られる。
【００５４】
［８］次に、図６（ｉ）に示すように、上パンチ１４を上方に移動させ、型開き状態とする。
また、ダイ１２を下方に移動させ、キャビティ１５内の複合成形体７を、下パンチ１３によって押し上げる。これにより、キャビティ１５内から複合成形体７を取り出すことができる。
【００５５】
以上のようにして、複合成形体７を製造することができる。
なお、本発明では、第１の造粒粉末５１と第２の造粒粉末５２とを同時に加圧・成形するので、第２の造粒粉末５２の加圧成形体で構成された本体部７２と、第１の造粒粉末５１の加圧成形体で構成された被覆層７１との密着性が高くなる。このため、複合成形体７において、本体部７２から被覆層７１が剥離するのを確実に防止することができる。
【００５６】
ここで、複合成形体７の製造に用いられる第１の粉末および第２の粉末は、その構成成分として、共通の金属元素を含んでいるのが好ましい。これにより、図３に示す本体部７２と被覆層７１との間の密着性をより高めることができる。
また、第１の粉末として、第２の粉末よりも耐食性に優れたものを用いるのが好ましい。これにより、外表面の耐食性が高い複合成形体７が得られる。また、例えば、第２の粉末として、磁気特性に優れたものを用いることにより、耐食性が高く、かつ、磁気特性に優れた複合成形体７が得られる。
【００５７】
なお、第２の粉末として、例えば磁気特性等の各特性が高いにもかかわらず、耐食性に劣るような粉末をも用いることができる。これにより、第２の粉末の選択の幅を広げることができる。
かかる観点から、第１の粉末を構成する磁性材料は、その構成成分としてＡｌ、Ｓｉ、ＣｒおよびＴｉのうちの少なくとも１種を含んでいるのが好ましい。これらの元素は、大気中の酸素と結合して、化学的に安定な酸化物を生成する。このため、特に高い耐食性を有する複合成形体７が得られる。
【００５８】
また、第１の粉末は、その焼結温度が、第２の粉末の焼結温度よりも高いものが好ましい。これにより、複合成形体７を徐々に加熱して脱脂・焼成し、焼結体を得る際に、複合成形体７の本体部７２が被覆層７１よりも先に焼結することとなる。その結果、被覆層７１が本体部７２よりも先に焼結するのを防止し、複合成形体７の内部に、バインダやその分解物が閉じ込められるのを確実に防止することができる。
【００５９】
また、第１の粉末は、その平均粒径が、第２の粉末の平均粒径よりも大きいものが好ましい。これにより、複合成形体７を徐々に加熱して脱脂・焼成する際に、被覆層７１において、第１の粉末の粒子間に隙間が生じ易い。このため、本体部７２が含むバインダの分解物が、被覆層７１に生じた粒子間の隙間を介して、複合成形体７の外部に容易に放出される。その結果、複合成形体７の脱脂をより確実に行うことができ、焼結体の炭素含有率が、第１の粉末および第２の粉末の各炭素含有率に比べて著しく増加するのを防止することができる。
【００６０】
なお、複合成形体７の脱脂・焼成については、後に詳述する。
また、本実施形態では、キャビティ１５内に磁界を付与することにより、第１の組成物をキャビティ１５の内壁面に吸着させるよう構成されているが、その他の方法により、吸着させるようにしてもよい。
具体的には、静電吸着の作用により第１の組成物を吸着させる方法、キャビティ１５の内壁面にあらかじめ粘着剤を塗布しておき、その粘着作用により第１の組成物を吸着させる方法等が挙げられる。
なお、これらの方法を用いる場合には、第１の粉末が必ずしも磁性材料で構成されていなくてもよく、前記第２の粉末と同様の材料で構成されたものを用いることができる。
【００６１】
次に、前記工程［８］によって得られた複合成形体７に対して、以下の工程［９Ａ］〜［１０Ａ］を行うことにより、焼結体を得ることができる。
［９Ａ］まず、得られた複合成形体７に脱脂処理（脱バインダ処理）を施す。これにより、脱脂体を得る。
この脱脂処理は、特に限定されないが、非酸化性雰囲気中、例えば真空または減圧状態下（例えば１×１０−１〜１×１０−６Ｔｏｒｒ（１３．３〜１．３３×１０−４Ｐａ））、または、窒素ガス、アルゴンガス、水素ガス、アンモニア分解ガス等のガス中で、熱処理を行うことによりなされる。
【００６２】
この場合、熱処理の条件は、バインダの分解開始温度等によって若干異なるが、好ましくは温度１００〜７５０℃程度で０．５〜２０時間程度、より好ましくは温度１５０〜７００℃程度で１〜１０時間程度とされる。
また、このような熱処理による脱脂は、種々の目的（例えば、脱脂時間の短縮等の目的）で、複数の工程（段階）に分けて行ってもよい。この場合、例えば、前半を低温で、後半を高温で脱脂するような方法や、低温と高温を繰り返し行う方法等が挙げられる。
なお、バインダは、脱脂処理によって複合成形体７から完全に除去されなくてもよく、例えば、脱脂処理の完了時点で、その一部が残存していてもよい。
【００６３】
［１０Ａ］次に、得られた脱脂体を焼成する。この焼成により、脱脂体が焼結し、焼結体となる。
焼成温度は、第１の粉末および第２の粉末の各組成や粒径等によって異なるため、特に限定されないが、例えば、第１の粉末および第２の粉末がいずれもＦｅ系合金で構成されている場合、１１００〜１４００℃程度であるのが好ましく、１１５０〜１３５０℃程度であるのがより好ましい。
【００６４】
また、焼成時間は、焼成温度によって異なるものの、０．５〜２０時間程度であるのが好ましく、１〜１５時間程度であるのがより好ましい。
また、焼成雰囲気は、減圧（真空）下または非酸化性雰囲気とするのが好ましい。これにより、第１の粉末や第２の粉末の酸化による特性劣化を防止することができる。
このうち、具体的な減圧（真空）下の焼成雰囲気としては、１Ｔｏｒｒ（１３３Ｐａ）以下の減圧（真空）下であるのが好ましく、１×１０−６〜１×１０−２Ｔｏｒｒ（１．３３×１０−４〜１．３３Ｐａ）の減圧（真空）下であるのがより好ましい。
【００６５】
また、具体的な非酸化性雰囲気としては、窒素ガス、アルゴンガス等の不活性ガス雰囲気、水素ガス等の還元性ガス雰囲気であるのが好ましい。
ここで、第１の粉末の焼結温度ＴＳ１が、第２の粉末の焼結温度ＴＳ２よりも高い場合、焼成条件を以下のように設定するのが好ましい。
すなわち、この焼成条件は、脱脂体（成形体）を、焼結温度ＴＳ２以上かつ焼結温度ＴＳ１未満の温度で加熱して、脱脂体（成形体）の内側にある第２の粉末を選択的に焼結させた後、焼結温度ＴＳ１以上の温度で加熱して、脱脂体の外側にある第１の粉末を焼結させるような条件である。
【００６６】
このような条件で焼成することにより、脱脂体（成形体）の内側から外側に向かって焼結を進行させることができる。これにより、脱脂体（成形体）中に残存していたバインダやその分解物が、焼結に伴って、内側から徐々に放出されることとなり、最終的に得られる焼結体中に残存することが確実に防止される。その結果、焼結体の炭素含有率が、第１の粉末および第２の粉末の各炭素含有率に比べて著しく増加するのを確実に防止することができる。
【００６７】
なお、焼成工程を行う雰囲気は、工程の途中で変化してもよい。例えば、最初に減圧雰囲気とし、途中で不活性雰囲気に切り替えるようにしてもよい。
また、焼成工程は、２段階またはそれ以上に分けて行ってもよい。これにより、焼結の効率が向上し、より短い焼結時間で焼結を行うことができる。
また、焼成工程は、前述の脱脂工程と連続して行うのが好ましい。これにより、脱脂工程は、焼結前工程を兼ねることができ、脱脂体に予熱を与えて、脱脂体をより確実に焼結させることができる。
このようにして得られた焼結体は、第２の粉末が焼結してなる本体部と、この本体部の表面を覆うように強固に接合され、第１の粉末が焼結してなる被覆層とで構成された複合焼結体である。
【００６８】
かかる焼結体によれば、例えば、第１の粉末として、耐食性に優れた金属粉末を用い、第２の粉末として、機械的特性や電磁気的特性に優れた金属粉末を用いることにより、機械的特性や電磁気的特性に優れ、かつ耐食性にも優れた金属部品を容易に得ることができる。
なお、必要に応じて、前記工程［９Ａ］〜［１０Ａ］に代えて、前記工程［８］で得られた複合成形体７に対し、以下の工程［９Ｂ］を行うようにしてもよい。
【００６９】
［９Ｂ］得られた複合成形体７を加熱することにより、バインダが固化し、圧粉成形体（加圧成形体）を得る。
本工程を行う場合、前述のバインダに代えて、熱硬化性のバインダを用いる。
熱硬化性のバインダとしては、例えば、シリコーン系樹脂、エポキシ系樹脂、フェノール系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリイミド系樹脂、ポリフェニレンサルファイド系樹脂等の有機バインダ、リン酸マグネシウム、リン酸カルシウム、リン酸亜鉛、リン酸マンガン、リン酸カドミウムのようなリン酸塩、ケイ酸ナトリウムのようなケイ酸塩（水ガラス）等の無機バインダ等が挙げられるが、特に、熱硬化性ポリイミドまたはエポキシ系樹脂が好ましい。これらの樹脂材料は、加熱されることによって容易に硬化するとともに、耐熱性に優れたものである。したがって、圧粉成形体の製造容易性および耐熱性を高めることができる。
【００７０】
また、複合成形体７を加熱する際の加熱温度は、バインダの組成等に応じて若干異なるものの、例えばバインダが有機バインダで構成されている場合、好ましくは１００〜２５０℃程度とされ、より好ましくは１２０〜２００℃程度とされる。
また、加熱時間は、加熱温度に応じて異なるものの、０．５〜５時間程度とされる。
このようにして得られた圧粉成形体は、第２の粉末がバインダによって結着されてなる本体部７２と、本体部７２の表面を覆うように強固に固着して形成され、第１の粉末がバインダによって結着されてなる被覆層７１とで構成された複合成形体となる。
【００７１】
かかる圧粉成形体によれば、例えば、第１の粉末として、耐食性に優れた金属粉末を用い、第２の粉末として、磁気特性に優れた金属粉末を用いることにより、磁気特性に優れ、かつ耐食性にも優れた圧粉磁心を容易に得ることができる。
なお、前記工程［８］によって得られた複合成形体７は、本体部７２と被覆層７１の２層を有する複合成形体であるが、本発明の成形体の製造方法によれば、本体部、中間部分および被覆層の３層を有する複合成形体も同様に製造することができる。
例えば、本体部、中間部分および被覆層の３層を有する複合成形体を製造する場合、まず、前記工程［４］と同様にして、被覆層を構成する粉末として、磁性を有する第１の造粒粉末を用意し、これをキャビティの内壁面に吸着させる。
【００７２】
次いで、前記工程［４］と同様にして、中間部分を構成する粉末として、磁性を有する第３の造粒粉末を用意し、これをキャビティの内壁面に吸着している第１の造粒粉末の内側に吸着させる。
次いで、前記工程［６］と同様にして、本体部を構成する粉末として、第２の造粒粉末を用意し、これをキャビティに供給し、充填する。
【００７３】
以上のようにすれば、３層を有する複合成形体を製造することができる。また、４層以上の複合成形体も同様に製造することができる。
このように、本発明の成形体の製造方法により製造された圧粉成形体や、本発明の焼結体の製造方法により製造された焼結体は、各種部品等に適用可能であるが、例えば、チョークコイル、インダクタ、ノイズフィルタ、リアクトル、モータ、発電機のような各種磁性素子（電磁気部品）が備える磁心等に好適に適用される。
【００７４】
以下、このような磁心を備える磁性素子の一例として、２種類のチョークコイルを代表に説明する。
まず、トロイダル形状のチョークコイルについて説明する。
図７は、トロイダル形状のチョークコイルを示す模式図（平面図）である。
図７に示すチョークコイル８０は、リング状（トロイダル形状）の磁心８１と、この磁心８１に巻き回された導線８２とを有する。このようなチョークコイル８０は、一般に、トロイダルコイルと称される。
【００７５】
磁心８１は、前述した成形体の製造方法により製造された圧粉成形体や、前述した焼結体の製造方法により製造された焼結体により構成される。
このような磁心８１は、被覆層と本体部とでそれぞれの構成材料を適宜設定することにより、被覆層と本体部とでそれぞれの特性（機械的特性、化学的特性および電磁気的特性）を異ならせることができる。これにより、かかる磁心８１は、機能性に優れたものとなる。
したがって、例えば、被覆層を、本体部よりも耐食性の高い材料で構成し、本体部を透磁率の高い材料で構成することにより、透磁率が高く、かつ耐食性の高い磁心８１が得られる。
【００７６】
一方、導線８２の構成材料としては、導電性の高い材料が挙げられ、例えば、Ｃｕ、Ａｌ、Ａｇ、Ａｕ、Ｎｉ等の金属材料、またはかかる金属材料を含む合金等が挙げられる。
なお、導線８２の表面に、絶縁性を有する表面層を備えているのが好ましい。これにより、圧粉磁心８１と導線８２との短絡を確実に防止することができる。
かかる表面層の構成材料としては、例えば、各種樹脂材料等が挙げられる。
【００７７】
次に、磁心中にコイルをモールドしたチョークコイルについて説明する。
図８は、磁心中にコイルをモールドしたチョークコイルを示す模式図（斜視図）である。
図８に示すチョークコイル９０は、コイル状に成形された導線９２を、磁心９１の内部に埋設してなるものである。すなわち、チョークコイル９０は、導線９２を磁心９１でモールドしてなる。
【００７８】
このような形態のチョークコイル９０は、比較的小型のものが容易に得られる。
また、導線９２が磁心９１の内部に埋設されているため、導線９２と磁心９１との間に隙間が生じ難い。このため、磁心９１の磁歪による振動を抑制し、この振動に伴う騒音の発生を抑制することもできる。
なお、導線９２は、前述の導線８２と同様のものを用いることができる。
【００７９】
＜第２実施形態＞
次に、本発明の成形体の製造方法、成形装置および焼結体の製造方法の第２実施形態について説明する。
図９および図１０は、第２実施形態にかかる成形体の製造方法を説明するための図（縦断面図）である。
【００８０】
以下、第２実施形態にかかる成形体の製造方法および成形装置について説明するが、前記第１実施形態にかかる成形体の製造方法および成形装置との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略する。
図９（ａ）は、前記第１実施形態における工程［４］に対応する図５（ｄ）に相当する図である。
【００８１】
本実施形態にかかる成形装置１では、図９（ａ）に示すように、前記第１実施形態にかかる成形装置１からコイル６３が省略されている。このため、前記工程［４］において、上パンチ１４の下面には、第１の造粒粉末５１が吸着しない。なお、本実施形態にかかる成形装置１は、図９（ａ）に示すように、ダイ１２上に、ダイ１２を加振する加振装置１２８を有している。
【００８２】
次に、図９（ｂ）に示すように、フィーダボックス１６１内の第１の造粒粉末５１を取り出し、第２の造粒粉末５２に入れ替える。
次に、図９（ｃ）に示すように、各コイル６１、６２に電圧を印加した状態で、フィーダボックス１６１を、キャビティ１５の上方に至るまで左側に移動させる。これにより、図１０（ｄ）に示すように、フィーダボックス１６１内の第２の造粒粉末５２が、キャビティ１５に供給され、充填される。
【００８３】
次に、フィーダボックス１６１を元の位置に戻した後、加振装置１２８により、ダイ１２を振動させる。これにより、キャビティ１５内に充填された第１の造粒粉末５１および第２の造粒粉末５２の密度を高め、その体積を減少させる。
次に、フィーダボックス１６１内の第２の造粒粉末５２を取り出し、再び、第１の造粒粉末５１に入れ替える。そして、図１０（ｅ）に示すように、フィーダボックス１６１を、キャビティ１５の上方に至るまで左側に移動させる。これにより、図１０（ｆ）に示すように、フィーダボックス１６１内の第１の造粒粉末５１が、キャビティ１５に供給され、充填される。
次に、成形型１０を型閉め状態とすることにより、キャビティ１５内に複合成形体７が得られる。
【００８４】
以上のような成形体の製造方法および成形装置によっても、前記第１実施形態と同様の作用・効果が得られる。
以上、本発明の成形体の製造方法、成形装置および焼結体の製造方法について、好適な実施形態に基づいて説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。
また、前記実施形態にかかる成形体の製造方法および焼結体の製造方法では、必要に応じて、任意の工程を追加することもできる。
【図面の簡単な説明】
【００８５】
【図１】本発明の成形装置の第１実施形態の型閉め状態を示す縦断面図である。
【図２】本発明の成形装置の第１実施形態の型開き状態を示す縦断面図である。
【図３】本発明の成形体の製造方法により製造された成形体を模式的に示す縦断面図である。
【図４】第１実施形態にかかる成形体の製造方法を説明するための図（縦断面図）である。
【図５】第１実施形態にかかる成形体の製造方法を説明するための図（縦断面図）である。
【図６】第１実施形態にかかる成形体の製造方法を説明するための図（縦断面図）である。
【図７】トロイダル形状のチョークコイルを示す模式図（平面図）である。
【図８】磁心中にコイルをモールドしたチョークコイルを示す模式図（斜視図）である。
【図９】第２実施形態にかかる成形体の製造方法を説明するための図（縦断面図）である。
【図１０】第２実施形態にかかる成形体の製造方法を説明するための図（縦断面図）である。
【符号の説明】
【００８６】
１……成形装置 ２……フレーム ３……パンチ固定テーブル ３１……貫通孔 ４……プレート ４１……貫通孔 ５……粉末 ５１……第１の造粒粉末 ５２……第２の造粒粉末 １０……成形型 １１……貫通孔 １２……ダイ １２１、１２２……ダイセット １２３……ガイドポスト １２４……ダイセット連結板 １２５……シリンダロッド １２６……下部油圧シリンダ １２７……ガイドポスト １２８……加振装置 １３……下パンチ １３１……ベースプレート １３２……支柱 １３３……貫通孔 １４……上パンチ １４１……上パンチプレート １４２……シリンダロッド １４３……上部油圧シリンダ １４４……貫通孔 １５……キャビティ １６……粉末供給部 １６１……フィーダボックス １６２……油圧シリンダ １６３……シリンダロッド ６１、６２、６３……コイル ６１０、６２０、６３０……電源回路 ７……複合成形体 ７１……被覆層 ７２……本体部 ８０、９０……チョークコイル ８１、９１……磁心 ８２、９２……導線
【技術分野】
【０００１】
本発明は、成形体の製造方法、成形装置および焼結体の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
金属部品の製造方法として、粉末冶金法が知られている。粉末冶金法は、金属粉末を各種成形方法によって成形し、所望の形状（ニアネットシェイプ）の成形体を製造したり、得られた成形体を焼成することにより、焼結体を製造したりする方法である。このような粉末冶金法によれば、切削等の加工を施すことなく、所望の形状（ニアネットシェイプ）の成形体や焼結体を大量に生産可能である。
【０００３】
例えば、金型に原料の粉末を投入し、この粉末を圧縮成形した後、成形体を金型から取り出すことにより、成形体を製造する方法が知られている。
このような方法で製造された成形体は、その全体に金属粉末が均一に存在している。このため、金属粉末の組成によっては、成形体の表面付近に存在する金属粉末が、大気中の酸素と反応して酸化し、変質してしまうおそれがある。
【０００４】
かかる問題点に対し、例えば、特許文献１では、成形体の表面にアモルファス金属のめっき層を形成することにより、成形体の耐食性を高める方法が開示されている。
しかしながら、特許文献１の方法には、成形体とめっき層との間の密着強度が低いことによる、めっき層の剥離という問題が生じる。
また、成形体にめっき層を形成するため、液相プロセスによる多くの手間とコストを必要とするため、成形体の製造コストが高くなるという問題もある。
【０００５】
【特許文献１】特開２００１−１８９２１４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の目的は、本体部とこの本体部の表面を覆うように設けられた被覆層とを有し、これらの部分が互いに異なる種類の粉末を含んでなる機能性に優れた複合成形体を容易に製造可能な成形体の製造方法および成形装置、および、かかる成形体の製造方法で製造された複合成形体を焼成してなる焼結体を製造する焼結体の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的は、下記の本発明により達成される。
本発明の成形体の製造方法は、成形型のキャビティ内に、第１の粉末とバインダとを含む第１の組成物を供給するとともに、前記第１の組成物を前記キャビティの内壁面に沿って配置する第１の工程と、
前記内壁面に沿って配置した前記第１の組成物の内側に、前記第１の粉末と種類の異なる第２の粉末とバインダとを含む第２の組成物を供給する第２の工程と、
前記キャビティ内に供給した前記第１の組成物と前記第２の組成物とを同時に加圧成形する第３の工程とを有し、
前記第２の粉末の加圧成形体で構成された本体部と、該本体部の外表面を覆うように形成され、前記第１の粉末の加圧成形体で構成された被覆層とを有する複合成形体を製造することを特徴とする。
これにより、本体部とこの本体部の表面を覆うように設けられた被覆層とを有し、これらの部分が互いに異なる種類の粉末を含んでなる機能性に優れた複合成形体を容易に製造することができる。
【０００８】
本発明の成形体の製造方法では、前記第１の粉末は、磁性材料で構成されており、磁界による前記第１の粉末の着磁作用によって、前記第１の組成物を前記キャビティの内壁面に沿って配置することが好ましい。
これにより、第１の粉末をキャビティの内壁面に簡単に配置することができる。
本発明の成形体の製造方法では、前記第１の粉末は、前記第２の粉末よりも耐食性に優れたものであることが好ましい。
これにより、外表面の耐食性が高い複合成形体が得られる。また、例えば、第２の粉末として磁気特性に優れたものを用いることにより、耐食性が高く、かつ、磁気特性に優れた複合成形体が得られる。
【０００９】
本発明の成形体の製造方法では、前記第１の粉末は、その構成成分として、Ａｌ、Ｓｉ、ＣｒおよびＴｉのうちの少なくとも１種を含んでいることが好ましい。
これらの元素は、大気中の酸素と結合して、化学的に安定な酸化物を生成する。このため、特に高い耐食性を有する複合成形体が得られる。
本発明の成形体の製造方法では、前記第１の組成物は、前記キャビティ内に、前記第１の粉末とバインダとを混合・造粒してなる造粒粉末であることが好ましい。
これにより、磁性材料でないバインダも、第１の粉末とともにキャビティの内壁面に吸着させることができる。その結果、得られる成形体の表面付近の保形性を高めることができる。
【００１０】
本発明の成形体の製造方法では、前記第１の粉末および前記第２の粉末は、その構成成分として、共通の金属元素を含んでいることが好ましい。
これにより、本体部と被覆層との間の密着性をより高めることができる。
本発明の成形体の製造方法では、前記バインダとして、熱硬化性のバインダを用い、
前記第３の工程の後、さらに、前記バインダを固化する工程を有することが好ましい。
これにより、第２の粉末がバインダによって結着されてなる本体部と、本体部の表面を覆うように強固に固着して形成され、第１の粉末がバインダによって結着されてなる被覆層とを有する複合成形体が得られる。
【００１１】
本発明の成形装置は、キャビティを有する成形型と、
前記キャビティ内に、磁性材料で構成された第１の粉末と、該第１の粉末と種類の異なる第２の粉末とを供給する粉末供給手段と、
前記キャビティ内に供給された前記第１の粉末が、前記キャビティの内壁面に吸着するように、前記キャビティ内に磁界を付与する磁界付与手段とを有し、
前記キャビティ内に前記第１の粉末を供給するとともに、前記キャビティ内に磁界を付与して前記内壁面に前記第１の粉末を吸着させた後、前記キャビティ内に前記第２の粉末を供給して成形することにより、前記第２の粉末の成形体で構成された本体部と、該本体部の外表面を覆うように形成され、前記第１の粉末の成形体で構成された被覆層とを有する複合成形体を製造するよう構成されたことを特徴とする。
これにより、本体部とこの本体部の表面を覆うように設けられた被覆層とを有し、これらの部分が互いに異なる種類の粉末を含んでなる機能性に優れた複合成形体を容易に製造可能な成形装置が得られる。
【００１２】
本発明の成形装置では、前記磁界付与手段は、前記キャビティの近傍に設けられたコイルと、該コイルに電圧を印加する電源回路とを有することが好ましい。
これにより、電源回路を操作することによって、磁界の付与を容易かつ正確に制御することができる。
本発明の成形装置では、前記成形型は、前記キャビティの側面を構成するダイと、
前記キャビティの下面を構成し、前記ダイに対して相対的に移動可能である下パンチと、
前記キャビティの上面を構成し、前記ダイに対して相対的に移動可能である上パンチとを有し、
前記コイルは、前記ダイ、前記下パンチおよび前記上パンチをそれぞれ囲うように設けられていることが好ましい。
これにより、キャビティに確実に磁界が発生する。
【００１３】
本発明の成形装置では、前記ダイ、前記下パンチおよび前記上パンチは、それぞれ軟磁性材料で構成されていることが好ましい。
これにより、各コイルが通電状態にあるときには、ダイ、下パンチおよび上パンチに磁界を発生させることができ、各コイルが非通電状態にあるときには、磁界の発生を止めることができる。すなわち、磁界の発生を任意に制御することができる。
【００１４】
本発明の焼結体の製造方法は、本発明の成形体の製造方法で製造された成形体を、焼成する工程を有し、
前記第２の粉末の焼結体で構成された本体部と、該本体部の外表面を覆うように形成され、前記第１の粉末の焼結体で構成された被覆層とを有する複合焼結体を製造することを特徴とする。
これにより、例えば、第１の粉末として、耐食性に優れた金属粉末を用い、第２の粉末として、機械的特性や電磁気的特性に優れた金属粉末を用いることにより、機械的特性や電磁気的特性に優れ、かつ耐食性にも優れた金属部品を容易に得ることができる。
【００１５】
本発明の焼結体の製造方法では、前記第１の粉末の平均粒径は、前記第２の粉末の平均粒径よりも大きいことが好ましい。
これにより、複合成形体を徐々に加熱して脱脂・焼成する際に、被覆層において、第１の粉末の粒子間に隙間が生じ易い。このため、本体部が含むバインダの分解物が、被覆層に生じた粒子間の隙間を介して、複合成形体の外部に容易に放出される。その結果、複合成形体の脱脂をより確実に行うことができ、焼結体の炭素含有率が、第１の粉末および第２の粉末の各炭素含有率に比べて著しく増加するのを防止することができる。
【００１６】
本発明の焼結体の製造方法では、前記第１の粉末の焼結温度ＴＳ１は、前記第２の粉末の焼結温度ＴＳ２よりも高いことが好ましい。
これにより、複合成形体を徐々に加熱して脱脂・焼成し、焼結体を得る際に、複合成形体の本体部が被覆層よりも先に焼結することとなる。その結果、被覆層が本体部よりも先に焼結するのを防止し、複合成形体の内部に、バインダやその分解物が閉じ込められるのを確実に防止することができる。
【００１７】
本発明の焼結体の製造方法では、前記成形体を焼成する際の焼成条件は、前記成形体を、前記焼結温度ＴＳ２以上かつ前記焼結温度ＴＳ１未満の温度で加熱して、前記第２の粉末を選択的に焼結させた後、前記焼結温度ＴＳ１以上の温度で加熱して、前記第１の粉末を焼結させる条件であることが好ましい。
これにより、成形体の内側から外側に向かって焼結を進行させることができる。これにより、成形体中に残存していたバインダやその分解物が、焼結に伴って、内側から徐々に放出されることとなり、最終的に得られる焼結体中に残存することが確実に防止される。その結果、焼結体の炭素含有率が、第１の粉末および第２の粉末の各炭素含有率に比べて著しく増加するのを確実に防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明の成形体の製造方法、成形装置および焼結体の製造方法について、添付図面に示す好適実施形態に基づいて詳細に説明する。
＜第１実施形態＞
まず、本発明の成形体の製造方法、成形装置および焼結体の製造方法の第１実施形態について説明する。
【００１９】
図１は、本発明の成形装置の第１実施形態の型閉め状態を示す縦断面図、図２は、本発明の成形装置の第１実施形態の型開き状態を示す縦断面図、図３は、本発明の成形体の製造方法により製造された成形体を模式的に示す縦断面図、図４〜６は、第１実施形態にかかる成形体の製造方法を説明するための図（縦断面図）である。なお、以下の説明では、図１〜６中の上側を「上」、下側を「下」と言う。
図１に示す成形装置１は、キャビティに粉末を充填することにより、キャビティの形状をなす加圧成形体を製造する装置である。
【００２０】
以下、成形装置１の各部について詳細に説明する。
図１に示す成形装置１は、フレーム２と、フレーム２の下部に固定され、後述する下パンチを固定するパンチ固定テーブル３と、フレーム２の上部に固定されたプレート４と、粉末を成形する成形型１０とを有する。
成形型１０は、上下に貫通した貫通孔１１を備えた板状のダイ１２と、ダイ１２の下方に設けられた棒状の下パンチ１３と、ダイ１２の上方に設けられた棒状の上パンチ１４とを有している。これらのダイ１２、下パンチ１３および上パンチ１４で囲まれた空間が、キャビティ１５となる。
【００２１】
図１に示すキャビティ１５は、直方体形状をなしている。そして、このキャビティ１５は、その側面がダイ１２の一部によって構成され、その下面が下パンチ１３の一部によって構成され、その上面が上パンチ１４の一部によって構成されている。
ダイ１２は、ダイ１２と同一面に設けられた板状のダイセット１２１、１２２に支持されている。
【００２２】
また、このダイセット１２１、１２２は、その下面が、それぞれ、各ガイドポスト１２３、１２３を介して、ダイ１２の下方に設けられたダイセット連結板１２４の上面に接続されている。また、このダイセット連結板１２４は、その下面が、シリンダロッド１２５を介して、フレーム２の下面に設けられた下部油圧シリンダ１２６に接続されている。
このような構成により、ダイセット１２１、１２２は、シリンダロッド１２５、ダイセット連結板１２４および各ガイドポスト１２３、１２３を介して、下部油圧シリンダ１２６により上下に移動可能である。
【００２３】
また、ダイセット１２１、１２２の上面には、それぞれ、各ガイドポスト１２７、１２７が設けられている。
なお、シリンダロッド１２５は、パンチ固定テーブル３が備える貫通孔３１に挿通されている。
下パンチ１３は、ベースプレート１３１上に設けられている。
【００２４】
また、このベースプレート１３１は、その下面が、２本の支柱１３２、１３２を介して、ベースプレート１３１の下方に設けられた前述のパンチ固定テーブル３の上面に接続されている。これにより、下パンチ１３は、フレーム２に固定されている。
また、ベースプレート１３１は、２つの貫通孔１３３、１３３を有しており、これらの貫通孔１３３、１３３に、２本のガイドポスト１２３、１２３が挿通されている。このような構成により、各ガイドポスト１２３、１２３は、各貫通孔１３３、１３３にガイドされつつ、上下に移動することができる。
【００２５】
上パンチ１４は、上パンチプレート１４１の下面に設けられている。
また、この上パンチプレート１４１は、その上面が、シリンダロッド１４２を介して、プレート４の上面に設けられた上部油圧シリンダ１４３に接続されている。
このような構成により、上パンチ１４は、上パンチプレート１４１およびシリンダロッド１４２を介して、上部油圧シリンダ１４３により上下に移動可能である。
また、上パンチプレート１４１は、２つの貫通孔１４４、１４４を有している。これらの貫通孔１４４、１４４に、２本のガイドポスト１２７、１２７が挿通されている。このような構成により、各ガイドポスト１２７、１２７は、各貫通孔１４４、１４４にガイドされつつ、上下に移動することができる。
【００２６】
なお、シリンダロッド１４２は、プレート４が備える貫通孔４１に挿通されている。
このような成形装置１では、下パンチ１３および上パンチ１４が、それぞれ、ダイ１２に対して相対的に移動可能となっている。また、下パンチ１３および上パンチ１４は、それぞれ、貫通孔１１に対して挿抜可能に設けられている。これにより、ダイ１２、下パンチ１３および上パンチ１４で画成されるキャビティ１５の体積は、下パンチ１３および上パンチ１４の移動に応じて変化し、体積が最小となる図１に示す型閉め状態と、キャビティ１５が開放される図２に示す型開き状態とをとり得る。
【００２７】
また、ダイセット１２２上には、粉末供給部（粉末供給手段）１６が設けられている。
この粉末供給部１６は、キャビティ１５に供給する粉末５を収納する箱状のフィーダボックス１６１と、油圧シリンダ１６２と、フィーダボックス１６１と油圧シリンダ１６２とを接続するシリンダロッド１６３とを有している。このような構成により、フィーダボックス１６１は、油圧シリンダ１６２により、シリンダロッド１６３を介して、ダイセット１２２の上面を左右に移動可能である。
【００２８】
ここで、箱状のフィーダボックス１６１の下面は、開放された状態になっている。このため、粉末５を収納した状態で、フィーダボックス１６１を図１の左側に移動させ、図２に示すように、フィーダボックス１６１をキャビティ１５の上方まで移動させると、フィーダボックス１６１の下面から粉末５が落下し、キャビティ１５に供給される。
ところで、成形装置１は、図１に示すように、キャビティ１５の周辺に複数のコイル６１、６２、６３を備えている。
【００２９】
具体的には、ダイ１２を囲うように、各ダイセット１２１、１２２のそれぞれダイ１２側の境界部付近に、コイル６１が埋め込まれている。これにより、キャビティ１５がコイル６１に囲まれている。また、コイル６１には、図示しない電源回路が接続されており、この電源回路によって、コイル６１に電圧が印加される。そして、コイル６１に電圧が印加されると、ダイ１２およびキャビティ１５に確実に磁界が発生する。
【００３０】
また、下パンチ１３を囲うように、下パンチ１３の上部にコイル６２が設けられている。このコイル６２にも、図示しない電源回路が接続されており、この電源回路によって、コイル６２に電圧が印加される。そして、コイル６２に電圧が印加されることにより、下パンチ１３や、下パンチ１３の上方に位置するキャビティ１５に、それぞれ確実に磁界が発生する。
【００３１】
また、上パンチ１４を囲うように、上パンチ１４の下部にコイル６３が設けられている。このコイル６３にも、図示しない電源回路が接続されており、この電源回路によって、コイル６３に電圧が印加される。そして、コイル６３に電圧が印加されることにより、上パンチ１４や、上パンチ１４の下方に位置するキャビティ１５に、それぞれ確実に磁界が発生する。
【００３２】
すなわち、キャビティ１５の周辺に設けられた複数のコイル６１、６２、６３と、各コイルに接続された電源回路とにより、キャビティ１５に磁界を付与する磁界付与手段を構成している。
なお、この磁界付与手段は、キャビティ１５に磁界を付与するものであればよく、例えば、キャビティ１５の周辺において着脱自在の永久磁石等で代替することもできる。
【００３３】
また、ダイ１２、下パンチ１３および上パンチ１４は、それぞれ金属材料で構成されているが、軟磁性材料で構成されているのが好ましい。これにより、各コイル６１、６２、６３が通電状態にあるときには、ダイ１２、下パンチ１３および上パンチ１４に磁界を発生させることができ、各コイル６１、６２、６３が非通電状態にあるときには、磁界の発生を止めることができる。すなわち、磁界の発生を任意に制御することができる。
なお、ダイ１２、下パンチ１３および上パンチ１４が硬磁性材料で構成されている場合には、各コイル６１、６２、６３の通電によって、ダイ１２、下パンチ１３および上パンチ１４が磁化してしまい、各コイル６１、６２、６３を非通電状態にしても、磁界の発生が継続されてしまうおそれがある。
【００３４】
以上のような成形装置１を用いることにより、図３に示すように、本体部７２と、この本体部７２の表面を覆うように形成された被覆層７１とを有する複合成形体７を製造することができる。
このような複合成形体７のうち、被覆層７１は、第１の粉末の成形体で構成されており、一方、本体部７２は、第１の粉末と種類の異なる第２の粉末の成形体で構成されている。
【００３５】
かかる複合成形体７では、第１の粉末の組成と第２の粉末の組成を適宜設定することにより、本体部７２および被覆層７１の各特性（機械的特性、化学的特性および電磁気的特性）を異ならせることができる。このため、かかる複合成形体７は、機能性に優れたものとなる。
このようにして得られた複合成形体７は、バインダを硬化させる工程を経ることにより、圧粉成形体となる。
【００３６】
一方、得られた複合成形体７を、脱脂・焼成することにより、複合成形体７中からバインダを分解・除去するとともに、第１の粉末および第２の粉末を焼結させ、焼結体を得ることができる。
次に、本発明の成形体の製造方法について、前述の成形装置１を用いて行う場合を例に説明する。
【００３７】
本実施形態にかかる成形体の製造方法は、成形型１０のキャビティ１５内に、磁性材料で構成された第１の粉末とバインダとを含む第１の組成物を供給するとともに、キャビティ１５内に磁界を付与することにより、第１の組成物をキャビティ１５の内壁面に吸着させる第１の工程と、内壁面に第１の組成物を吸着させたキャビティ１５内に、第１の粉末と種類の異なる第２の粉末とバインダとを含む第２の組成物を供給する第２の工程と、キャビティ１５内に供給された第１の組成物と第２の組成物とを加圧成形する第３の工程とを有する。
かかる成形体の製造方法によれば、前述した複合成形体７を容易に効率よく製造することができる。
【００３８】
以下、各工程について順次説明する。
［１］まず、バインダを溶媒に溶解して、バインダ溶液を調製する。
バインダとしては、例えば、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）、ポリビニルピロリドン（ＰＶＰ）、ステアリン酸亜鉛、ステアリン酸リチウム、ステアリン酸カルシウム、エチレンビスステアロアミド、エチレンビニル共重合体、パラフィン、ワックス、アルギン酸ソーダ、寒天、アラビアゴム、レジン、しょ糖等が挙げられ、これらのうちの１種または２種以上を組み合わせて用いることができる。
【００３９】
この中でも、ポリビニルアルコールまたはポリビニルピロリドンが好ましい。このようなバインダは、低価格で入手が容易であるにもかかわらず、結合力が強い。また、加熱によって容易に熱分解するため、意図しない成分が残留し難い、すなわち脱バインダ特性が高いという利点もある。
一方、バインダを溶解する溶媒としては、バインダを溶解し得るものであれば特に限定されないが、例えば、水、二硫化炭素、四塩化炭素等の無機溶媒や、ケトン系溶媒、アルコール系溶媒、エーテル系溶媒、セロソルブ系溶媒、脂肪族炭化水素系溶媒、芳香族炭化水素系溶媒、芳香族複素環化合物系溶媒、アミド系溶媒、ハロゲン化合物系溶媒、エステル系溶媒、アミン系溶媒、ニトリル系溶媒、ニトロ系溶媒、アルデヒド系溶媒等の有機溶媒等が挙げられ、これらから選択される１種または２種以上を混合したものを用いることができる。
【００４０】
次いで、第１の粉末とバインダ溶液とを用いて、第１の粉末の造粒粉末を得る。なお、以下では、この第１の粉末の造粒粉末を「第１の造粒粉末」と言う。
次いで、第２の粉末とバインダ溶液とを用いて、第２の粉末の造粒粉末を得る。なお、以下では、この第２の粉末の造粒粉末を「第２の造粒粉末」と言う。
ここで、第１の粉末は、磁性材料で構成されたものである。
この磁性材料としては、例えば、Ｆｅ系金属、Ｃｏ系金属、Ｎｉ系金属のような磁性金属材料、フェライトのような磁性セラミックス材料等が挙げられる。
【００４１】
一方、第２の粉末の各構成材料としては、特に限定されないが、例えば、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｚｎ、Ｐｔ、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｕ、Ｐｄ、Ａｌ、Ｗ、Ｔｉ、Ｖ、Ｍｏ、Ｎｂ、Ｚｒ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｓｍのような金属材料またはこれらの金属元素を含む合金、アルミナ、マグネシア、ベリリア、ジルコニア、イットリア、フォルステライト、ステアタイト、ワラステナイト、ムライト、コージライト、フェライト、サイアロン、酸化セリウムのような酸化物系セラミックス材料、窒化ケイ素、窒化アルミニウム、窒化ホウ素、窒化チタン、炭化ケイ素、炭化ホウ素、炭化チタン、炭化タングステンのような非酸化物系セラミックス材料、グラファイト、ナノカーボン（カーボンナノチューブ、フラーレン等）の炭素系材料等が挙げられ、これらのうちの１種または２種以上を組み合わせて用いることができる。
【００４２】
なお、第１の粉末および第２の粉末の造粒は、例えば、転動流動造粒法、転動造粒法、噴霧乾燥法（スプレードライヤー）、撹拌混合造粒、押出造粒、破砕造粒、圧縮造粒等の各種造粒方法により行うことができる。
また、溶媒に溶解させるバインダの重量は、第１の粉末または第２の粉末の重量１ｋｇ当たり、それぞれ０．５〜３０ｇ程度であるのが好ましく、１〜２０ｇ程度であるのがより好ましい。バインダの重量が前記範囲内になるように設定されることにより、第１の粉末または第２の粉末の表面を十分な量のバインダで被覆するとともに、被覆に寄与しないバインダが多量に発生するのを防止することができる。その結果、後述する工程において、保形性および成形密度に優れた成形体を作製可能な造粒粉末が得られる。
【００４３】
また、バインダの溶解に用いる溶媒の重量は、バインダ１ｇ当たり５〜１００ｇ程度であるのが好ましく、７〜７０ｇ程度であるのがより好ましい。溶媒の重量を前記範囲内に設定することにより、バインダを確実に溶解するとともに、溶媒の量が多くなり過ぎて、バインダ溶液の粘性が著しく低下し、後述する工程において作製する成形体の保形性が低下するのを確実に防止することができる。
【００４４】
このようにして得られた第１の造粒粉末および第２の造粒粉末の平均粒径は、それぞれ４０〜１８０μｍ程度であるのが好ましく、４５〜１４０μｍ程度であるのがより好ましく、５０〜１００μｍ程度であるのがさらに好ましい。各造粒粉末の平均粒径を前記範囲内に設定することにより、それぞれの造粒粉末を成形型に充填して成形体を形成する際に、各造粒粉末が、流動性および成形型への充填性に優れたものとなる。
【００４５】
なお、平均粒径が前記下限値を下回ると、各造粒粉末の流動性が安定せず、成形体の寸法バラツキが大きくなる可能性がある。一方、平均粒径が前記上限値を上回ると、特に小さい成形体を形成する際に、各造粒粉末の充填ムラが起こり易くなり、成形体の寸法バラツキが大きくなる可能性がある。
以上は、第１の粉末と第２の粉末として微細で流動性の悪い粉末を用いた際に、流動性と保形性を改善するために造粒する場合について述べたが、もともと流動性・保形性の高い粉末、例えば平均粒径４０μｍ以上の水アトマイズ粉末を第１、第２の粉末として用いる場合には、造粒工程を省いても良い。
【００４６】
［２］次に、図４（ａ）に示すように、成形型１０を型開き状態とする。そして、フィーダボックス１６１に第１の造粒粉末５１を収納する。
次いで、このフィーダボックス１６１を、キャビティ１５の上方に至るまで左側に移動させる。これにより、図４（ｂ）に示すように、フィーダボックス１６１内の第１の造粒粉末５１が、キャビティ１５に供給される。
【００４７】
このとき、キャビティ１５に供給される第１の造粒粉末５１の量（体積）を適宜設定することにより、最終的に得られる複合成形体７における被覆層７１の厚さを調整することができる。
なお、キャビティ１５に供給される第１の造粒粉末５１の量は、ダイ１２を上下方向に移動させ、キャビティ１５の体積を変化させることにより適宜設定することができる。
【００４８】
［３］次に、図４（ｃ）に示すように、フィーダボックス１６１を元の位置に戻すとともに、ダイ１２を上方向に移動させ、キャビティ１５の体積を拡大する。
このときのキャビティ１５の体積は、後述する工程において、第１の造粒粉末５１と第２の造粒粉末５２とを圧縮する際の圧縮率を考慮して決定される。
また、上パンチ１４の下面位置がダイ１２の上面位置になるまで下降させる。
【００４９】
［４］次に、各電源回路６１０、６２０、６３０により、各コイル６１、６２、６３に、それぞれ電圧を印加する。これにより、ダイ１２、下パンチ１３および上パンチ１４に、それぞれ磁界が発生する。この磁界は、キャビティ１５に付与される。
この磁界による第１の軟磁性粉末の着磁作用により、キャビティ１５内に供給された第１の造粒粉末５１は、図５（ｄ）に示すように、キャビティ１５の側面および下面に吸着される。
【００５０】
また、第１の造粒粉末５１の一部は、上パンチ１４による磁界によって上方に飛び出し、上パンチ１４の下面に吸着（配置）される（第１の工程）。このように、磁界による第１の軟磁性粉末の着磁作用を用いることにより、第１の造粒粉末５１をキャビティ１５の内壁面に簡単に配置することができる。
なお、前記工程［１］において、あらかじめ第１の粉末とバインダとにより第１の造粒粉末５１を製造し、前記工程［２］において、この第１の造粒粉末５１をキャビティ１５に供給するようにしたので、第１の粉末とバインダとが均一に分散した状態で、キャビティ１５に供給されることとなる。
【００５１】
また、このように、第１の造粒粉末５１をキャビティ１５に供給することにより、磁性材料でないバインダも、第１の粉末とともにキャビティ１５の内壁面に吸着させることができる。これにより、得られる成形体の表面付近の保形性を高めることができる。
ここで、本実施形態では、キャビティ１５の周辺に設けられた複数のコイル６１、６２、６３と、各コイルに接続された各電源回路６１０、６２０、６３０とにより、キャビティ１５に磁界を付与する磁界付与手段を構成している。このような構成の磁界付与手段によれば、電源回路を操作することによって、磁界の付与を容易かつ正確に制御することができる。
また、各コイル６１、６２、６３に印加する電圧をそれぞれ異ならせることにより、キャビティ１５の内壁面のうち、側面、下面および上面の間で、発生する磁界の強さを異ならせることができる。これにより、キャビティ１５の側面、下面および上面に吸着する第１の造粒粉末５１の量を、それぞれ異ならせることができる。
【００５２】
［５］次に、図５（ｅ）に示すように、フィーダボックス１６１内の第１の造粒粉末５１を取り出し、第２の造粒粉末５２に入れ替える。
［６］次に、図５（ｆ）に示すように、各コイル６１、６２、６３に電圧を印加した状態で、フィーダボックス１６１を、キャビティ１５の上方に至るまで左側に移動させる。これにより、図５（ｆ）に示すように、フィーダボックス１６１内の第２の造粒粉末５２が、キャビティ１５に供給され、充填される（第２の工程）。
【００５３】
［７］次に、コイル６３に電圧を印加した状態で、図６（ｇ）に示すように、フィーダボックス１６１を元の位置に戻す。
次いで、図６（ｈ）に示すように、上パンチ１４を下方に移動させ、キャビティ１５に挿入し、成形型１０を型閉め状態とする。これにより、キャビティ１５内の第１の造粒粉末５１と第２の造粒粉末５２とを同時に加圧して成形する（第３の工程）。その結果、キャビティ１５内に複合成形体７が得られる。
【００５４】
［８］次に、図６（ｉ）に示すように、上パンチ１４を上方に移動させ、型開き状態とする。
また、ダイ１２を下方に移動させ、キャビティ１５内の複合成形体７を、下パンチ１３によって押し上げる。これにより、キャビティ１５内から複合成形体７を取り出すことができる。
【００５５】
以上のようにして、複合成形体７を製造することができる。
なお、本発明では、第１の造粒粉末５１と第２の造粒粉末５２とを同時に加圧・成形するので、第２の造粒粉末５２の加圧成形体で構成された本体部７２と、第１の造粒粉末５１の加圧成形体で構成された被覆層７１との密着性が高くなる。このため、複合成形体７において、本体部７２から被覆層７１が剥離するのを確実に防止することができる。
【００５６】
ここで、複合成形体７の製造に用いられる第１の粉末および第２の粉末は、その構成成分として、共通の金属元素を含んでいるのが好ましい。これにより、図３に示す本体部７２と被覆層７１との間の密着性をより高めることができる。
また、第１の粉末として、第２の粉末よりも耐食性に優れたものを用いるのが好ましい。これにより、外表面の耐食性が高い複合成形体７が得られる。また、例えば、第２の粉末として、磁気特性に優れたものを用いることにより、耐食性が高く、かつ、磁気特性に優れた複合成形体７が得られる。
【００５７】
なお、第２の粉末として、例えば磁気特性等の各特性が高いにもかかわらず、耐食性に劣るような粉末をも用いることができる。これにより、第２の粉末の選択の幅を広げることができる。
かかる観点から、第１の粉末を構成する磁性材料は、その構成成分としてＡｌ、Ｓｉ、ＣｒおよびＴｉのうちの少なくとも１種を含んでいるのが好ましい。これらの元素は、大気中の酸素と結合して、化学的に安定な酸化物を生成する。このため、特に高い耐食性を有する複合成形体７が得られる。
【００５８】
また、第１の粉末は、その焼結温度が、第２の粉末の焼結温度よりも高いものが好ましい。これにより、複合成形体７を徐々に加熱して脱脂・焼成し、焼結体を得る際に、複合成形体７の本体部７２が被覆層７１よりも先に焼結することとなる。その結果、被覆層７１が本体部７２よりも先に焼結するのを防止し、複合成形体７の内部に、バインダやその分解物が閉じ込められるのを確実に防止することができる。
【００５９】
また、第１の粉末は、その平均粒径が、第２の粉末の平均粒径よりも大きいものが好ましい。これにより、複合成形体７を徐々に加熱して脱脂・焼成する際に、被覆層７１において、第１の粉末の粒子間に隙間が生じ易い。このため、本体部７２が含むバインダの分解物が、被覆層７１に生じた粒子間の隙間を介して、複合成形体７の外部に容易に放出される。その結果、複合成形体７の脱脂をより確実に行うことができ、焼結体の炭素含有率が、第１の粉末および第２の粉末の各炭素含有率に比べて著しく増加するのを防止することができる。
【００６０】
なお、複合成形体７の脱脂・焼成については、後に詳述する。
また、本実施形態では、キャビティ１５内に磁界を付与することにより、第１の組成物をキャビティ１５の内壁面に吸着させるよう構成されているが、その他の方法により、吸着させるようにしてもよい。
具体的には、静電吸着の作用により第１の組成物を吸着させる方法、キャビティ１５の内壁面にあらかじめ粘着剤を塗布しておき、その粘着作用により第１の組成物を吸着させる方法等が挙げられる。
なお、これらの方法を用いる場合には、第１の粉末が必ずしも磁性材料で構成されていなくてもよく、前記第２の粉末と同様の材料で構成されたものを用いることができる。
【００６１】
次に、前記工程［８］によって得られた複合成形体７に対して、以下の工程［９Ａ］〜［１０Ａ］を行うことにより、焼結体を得ることができる。
［９Ａ］まず、得られた複合成形体７に脱脂処理（脱バインダ処理）を施す。これにより、脱脂体を得る。
この脱脂処理は、特に限定されないが、非酸化性雰囲気中、例えば真空または減圧状態下（例えば１×１０−１〜１×１０−６Ｔｏｒｒ（１３．３〜１．３３×１０−４Ｐａ））、または、窒素ガス、アルゴンガス、水素ガス、アンモニア分解ガス等のガス中で、熱処理を行うことによりなされる。
【００６２】
この場合、熱処理の条件は、バインダの分解開始温度等によって若干異なるが、好ましくは温度１００〜７５０℃程度で０．５〜２０時間程度、より好ましくは温度１５０〜７００℃程度で１〜１０時間程度とされる。
また、このような熱処理による脱脂は、種々の目的（例えば、脱脂時間の短縮等の目的）で、複数の工程（段階）に分けて行ってもよい。この場合、例えば、前半を低温で、後半を高温で脱脂するような方法や、低温と高温を繰り返し行う方法等が挙げられる。
なお、バインダは、脱脂処理によって複合成形体７から完全に除去されなくてもよく、例えば、脱脂処理の完了時点で、その一部が残存していてもよい。
【００６３】
［１０Ａ］次に、得られた脱脂体を焼成する。この焼成により、脱脂体が焼結し、焼結体となる。
焼成温度は、第１の粉末および第２の粉末の各組成や粒径等によって異なるため、特に限定されないが、例えば、第１の粉末および第２の粉末がいずれもＦｅ系合金で構成されている場合、１１００〜１４００℃程度であるのが好ましく、１１５０〜１３５０℃程度であるのがより好ましい。
【００６４】
また、焼成時間は、焼成温度によって異なるものの、０．５〜２０時間程度であるのが好ましく、１〜１５時間程度であるのがより好ましい。
また、焼成雰囲気は、減圧（真空）下または非酸化性雰囲気とするのが好ましい。これにより、第１の粉末や第２の粉末の酸化による特性劣化を防止することができる。
このうち、具体的な減圧（真空）下の焼成雰囲気としては、１Ｔｏｒｒ（１３３Ｐａ）以下の減圧（真空）下であるのが好ましく、１×１０−６〜１×１０−２Ｔｏｒｒ（１．３３×１０−４〜１．３３Ｐａ）の減圧（真空）下であるのがより好ましい。
【００６５】
また、具体的な非酸化性雰囲気としては、窒素ガス、アルゴンガス等の不活性ガス雰囲気、水素ガス等の還元性ガス雰囲気であるのが好ましい。
ここで、第１の粉末の焼結温度ＴＳ１が、第２の粉末の焼結温度ＴＳ２よりも高い場合、焼成条件を以下のように設定するのが好ましい。
すなわち、この焼成条件は、脱脂体（成形体）を、焼結温度ＴＳ２以上かつ焼結温度ＴＳ１未満の温度で加熱して、脱脂体（成形体）の内側にある第２の粉末を選択的に焼結させた後、焼結温度ＴＳ１以上の温度で加熱して、脱脂体の外側にある第１の粉末を焼結させるような条件である。
【００６６】
このような条件で焼成することにより、脱脂体（成形体）の内側から外側に向かって焼結を進行させることができる。これにより、脱脂体（成形体）中に残存していたバインダやその分解物が、焼結に伴って、内側から徐々に放出されることとなり、最終的に得られる焼結体中に残存することが確実に防止される。その結果、焼結体の炭素含有率が、第１の粉末および第２の粉末の各炭素含有率に比べて著しく増加するのを確実に防止することができる。
【００６７】
なお、焼成工程を行う雰囲気は、工程の途中で変化してもよい。例えば、最初に減圧雰囲気とし、途中で不活性雰囲気に切り替えるようにしてもよい。
また、焼成工程は、２段階またはそれ以上に分けて行ってもよい。これにより、焼結の効率が向上し、より短い焼結時間で焼結を行うことができる。
また、焼成工程は、前述の脱脂工程と連続して行うのが好ましい。これにより、脱脂工程は、焼結前工程を兼ねることができ、脱脂体に予熱を与えて、脱脂体をより確実に焼結させることができる。
このようにして得られた焼結体は、第２の粉末が焼結してなる本体部と、この本体部の表面を覆うように強固に接合され、第１の粉末が焼結してなる被覆層とで構成された複合焼結体である。
【００６８】
かかる焼結体によれば、例えば、第１の粉末として、耐食性に優れた金属粉末を用い、第２の粉末として、機械的特性や電磁気的特性に優れた金属粉末を用いることにより、機械的特性や電磁気的特性に優れ、かつ耐食性にも優れた金属部品を容易に得ることができる。
なお、必要に応じて、前記工程［９Ａ］〜［１０Ａ］に代えて、前記工程［８］で得られた複合成形体７に対し、以下の工程［９Ｂ］を行うようにしてもよい。
【００６９】
［９Ｂ］得られた複合成形体７を加熱することにより、バインダが固化し、圧粉成形体（加圧成形体）を得る。
本工程を行う場合、前述のバインダに代えて、熱硬化性のバインダを用いる。
熱硬化性のバインダとしては、例えば、シリコーン系樹脂、エポキシ系樹脂、フェノール系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリイミド系樹脂、ポリフェニレンサルファイド系樹脂等の有機バインダ、リン酸マグネシウム、リン酸カルシウム、リン酸亜鉛、リン酸マンガン、リン酸カドミウムのようなリン酸塩、ケイ酸ナトリウムのようなケイ酸塩（水ガラス）等の無機バインダ等が挙げられるが、特に、熱硬化性ポリイミドまたはエポキシ系樹脂が好ましい。これらの樹脂材料は、加熱されることによって容易に硬化するとともに、耐熱性に優れたものである。したがって、圧粉成形体の製造容易性および耐熱性を高めることができる。
【００７０】
また、複合成形体７を加熱する際の加熱温度は、バインダの組成等に応じて若干異なるものの、例えばバインダが有機バインダで構成されている場合、好ましくは１００〜２５０℃程度とされ、より好ましくは１２０〜２００℃程度とされる。
また、加熱時間は、加熱温度に応じて異なるものの、０．５〜５時間程度とされる。
このようにして得られた圧粉成形体は、第２の粉末がバインダによって結着されてなる本体部７２と、本体部７２の表面を覆うように強固に固着して形成され、第１の粉末がバインダによって結着されてなる被覆層７１とで構成された複合成形体となる。
【００７１】
かかる圧粉成形体によれば、例えば、第１の粉末として、耐食性に優れた金属粉末を用い、第２の粉末として、磁気特性に優れた金属粉末を用いることにより、磁気特性に優れ、かつ耐食性にも優れた圧粉磁心を容易に得ることができる。
なお、前記工程［８］によって得られた複合成形体７は、本体部７２と被覆層７１の２層を有する複合成形体であるが、本発明の成形体の製造方法によれば、本体部、中間部分および被覆層の３層を有する複合成形体も同様に製造することができる。
例えば、本体部、中間部分および被覆層の３層を有する複合成形体を製造する場合、まず、前記工程［４］と同様にして、被覆層を構成する粉末として、磁性を有する第１の造粒粉末を用意し、これをキャビティの内壁面に吸着させる。
【００７２】
次いで、前記工程［４］と同様にして、中間部分を構成する粉末として、磁性を有する第３の造粒粉末を用意し、これをキャビティの内壁面に吸着している第１の造粒粉末の内側に吸着させる。
次いで、前記工程［６］と同様にして、本体部を構成する粉末として、第２の造粒粉末を用意し、これをキャビティに供給し、充填する。
【００７３】
以上のようにすれば、３層を有する複合成形体を製造することができる。また、４層以上の複合成形体も同様に製造することができる。
このように、本発明の成形体の製造方法により製造された圧粉成形体や、本発明の焼結体の製造方法により製造された焼結体は、各種部品等に適用可能であるが、例えば、チョークコイル、インダクタ、ノイズフィルタ、リアクトル、モータ、発電機のような各種磁性素子（電磁気部品）が備える磁心等に好適に適用される。
【００７４】
以下、このような磁心を備える磁性素子の一例として、２種類のチョークコイルを代表に説明する。
まず、トロイダル形状のチョークコイルについて説明する。
図７は、トロイダル形状のチョークコイルを示す模式図（平面図）である。
図７に示すチョークコイル８０は、リング状（トロイダル形状）の磁心８１と、この磁心８１に巻き回された導線８２とを有する。このようなチョークコイル８０は、一般に、トロイダルコイルと称される。
【００７５】
磁心８１は、前述した成形体の製造方法により製造された圧粉成形体や、前述した焼結体の製造方法により製造された焼結体により構成される。
このような磁心８１は、被覆層と本体部とでそれぞれの構成材料を適宜設定することにより、被覆層と本体部とでそれぞれの特性（機械的特性、化学的特性および電磁気的特性）を異ならせることができる。これにより、かかる磁心８１は、機能性に優れたものとなる。
したがって、例えば、被覆層を、本体部よりも耐食性の高い材料で構成し、本体部を透磁率の高い材料で構成することにより、透磁率が高く、かつ耐食性の高い磁心８１が得られる。
【００７６】
一方、導線８２の構成材料としては、導電性の高い材料が挙げられ、例えば、Ｃｕ、Ａｌ、Ａｇ、Ａｕ、Ｎｉ等の金属材料、またはかかる金属材料を含む合金等が挙げられる。
なお、導線８２の表面に、絶縁性を有する表面層を備えているのが好ましい。これにより、圧粉磁心８１と導線８２との短絡を確実に防止することができる。
かかる表面層の構成材料としては、例えば、各種樹脂材料等が挙げられる。
【００７７】
次に、磁心中にコイルをモールドしたチョークコイルについて説明する。
図８は、磁心中にコイルをモールドしたチョークコイルを示す模式図（斜視図）である。
図８に示すチョークコイル９０は、コイル状に成形された導線９２を、磁心９１の内部に埋設してなるものである。すなわち、チョークコイル９０は、導線９２を磁心９１でモールドしてなる。
【００７８】
このような形態のチョークコイル９０は、比較的小型のものが容易に得られる。
また、導線９２が磁心９１の内部に埋設されているため、導線９２と磁心９１との間に隙間が生じ難い。このため、磁心９１の磁歪による振動を抑制し、この振動に伴う騒音の発生を抑制することもできる。
なお、導線９２は、前述の導線８２と同様のものを用いることができる。
【００７９】
＜第２実施形態＞
次に、本発明の成形体の製造方法、成形装置および焼結体の製造方法の第２実施形態について説明する。
図９および図１０は、第２実施形態にかかる成形体の製造方法を説明するための図（縦断面図）である。
【００８０】
以下、第２実施形態にかかる成形体の製造方法および成形装置について説明するが、前記第１実施形態にかかる成形体の製造方法および成形装置との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略する。
図９（ａ）は、前記第１実施形態における工程［４］に対応する図５（ｄ）に相当する図である。
【００８１】
本実施形態にかかる成形装置１では、図９（ａ）に示すように、前記第１実施形態にかかる成形装置１からコイル６３が省略されている。このため、前記工程［４］において、上パンチ１４の下面には、第１の造粒粉末５１が吸着しない。なお、本実施形態にかかる成形装置１は、図９（ａ）に示すように、ダイ１２上に、ダイ１２を加振する加振装置１２８を有している。
【００８２】
次に、図９（ｂ）に示すように、フィーダボックス１６１内の第１の造粒粉末５１を取り出し、第２の造粒粉末５２に入れ替える。
次に、図９（ｃ）に示すように、各コイル６１、６２に電圧を印加した状態で、フィーダボックス１６１を、キャビティ１５の上方に至るまで左側に移動させる。これにより、図１０（ｄ）に示すように、フィーダボックス１６１内の第２の造粒粉末５２が、キャビティ１５に供給され、充填される。
【００８３】
次に、フィーダボックス１６１を元の位置に戻した後、加振装置１２８により、ダイ１２を振動させる。これにより、キャビティ１５内に充填された第１の造粒粉末５１および第２の造粒粉末５２の密度を高め、その体積を減少させる。
次に、フィーダボックス１６１内の第２の造粒粉末５２を取り出し、再び、第１の造粒粉末５１に入れ替える。そして、図１０（ｅ）に示すように、フィーダボックス１６１を、キャビティ１５の上方に至るまで左側に移動させる。これにより、図１０（ｆ）に示すように、フィーダボックス１６１内の第１の造粒粉末５１が、キャビティ１５に供給され、充填される。
次に、成形型１０を型閉め状態とすることにより、キャビティ１５内に複合成形体７が得られる。
【００８４】
以上のような成形体の製造方法および成形装置によっても、前記第１実施形態と同様の作用・効果が得られる。
以上、本発明の成形体の製造方法、成形装置および焼結体の製造方法について、好適な実施形態に基づいて説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。
また、前記実施形態にかかる成形体の製造方法および焼結体の製造方法では、必要に応じて、任意の工程を追加することもできる。
【図面の簡単な説明】
【００８５】
【図１】本発明の成形装置の第１実施形態の型閉め状態を示す縦断面図である。
【図２】本発明の成形装置の第１実施形態の型開き状態を示す縦断面図である。
【図３】本発明の成形体の製造方法により製造された成形体を模式的に示す縦断面図である。
【図４】第１実施形態にかかる成形体の製造方法を説明するための図（縦断面図）である。
【図５】第１実施形態にかかる成形体の製造方法を説明するための図（縦断面図）である。
【図６】第１実施形態にかかる成形体の製造方法を説明するための図（縦断面図）である。
【図７】トロイダル形状のチョークコイルを示す模式図（平面図）である。
【図８】磁心中にコイルをモールドしたチョークコイルを示す模式図（斜視図）である。
【図９】第２実施形態にかかる成形体の製造方法を説明するための図（縦断面図）である。
【図１０】第２実施形態にかかる成形体の製造方法を説明するための図（縦断面図）である。
【符号の説明】
【００８６】
１……成形装置 ２……フレーム ３……パンチ固定テーブル ３１……貫通孔 ４……プレート ４１……貫通孔 ５……粉末 ５１……第１の造粒粉末 ５２……第２の造粒粉末 １０……成形型 １１……貫通孔 １２……ダイ １２１、１２２……ダイセット １２３……ガイドポスト １２４……ダイセット連結板 １２５……シリンダロッド １２６……下部油圧シリンダ １２７……ガイドポスト １２８……加振装置 １３……下パンチ １３１……ベースプレート １３２……支柱 １３３……貫通孔 １４……上パンチ １４１……上パンチプレート １４２……シリンダロッド １４３……上部油圧シリンダ １４４……貫通孔 １５……キャビティ １６……粉末供給部 １６１……フィーダボックス １６２……油圧シリンダ １６３……シリンダロッド ６１、６２、６３……コイル ６１０、６２０、６３０……電源回路 ７……複合成形体 ７１……被覆層 ７２……本体部 ８０、９０……チョークコイル ８１、９１……磁心 ８２、９２……導線
【特許請求の範囲】
【請求項１】
成形型のキャビティ内に、第１の粉末とバインダとを含む第１の組成物を供給するとともに、前記第１の組成物を前記キャビティの内壁面に沿って配置する第１の工程と、
前記内壁面に沿って配置した前記第１の組成物の内側に、前記第１の粉末と種類の異なる第２の粉末とバインダとを含む第２の組成物を供給する第２の工程と、
前記キャビティ内に供給した前記第１の組成物と前記第２の組成物とを同時に加圧成形する第３の工程とを有し、
前記第２の粉末の加圧成形体で構成された本体部と、該本体部の外表面を覆うように形成され、前記第１の粉末の加圧成形体で構成された被覆層とを有する複合成形体を製造することを特徴とする成形体の製造方法。
【請求項２】
前記第１の粉末は、磁性材料で構成されており、磁界による前記第１の粉末の着磁作用によって、前記第１の組成物を前記キャビティの内壁面に沿って配置する請求項１に記載の成形体の製造方法。
【請求項３】
前記第１の粉末は、前記第２の粉末よりも耐食性に優れたものである請求項１または２に記載の成形体の製造方法。
【請求項４】
前記第１の粉末は、その構成成分として、Ａｌ、Ｓｉ、ＣｒおよびＴｉのうちの少なくとも１種を含んでいる請求項１ないし３のいずれかに記載の成形体の製造方法。
【請求項５】
前記第１の組成物は、前記キャビティ内に、前記第１の粉末とバインダとを混合・造粒してなる造粒粉末である請求項１ないし４のいずれかに記載の成形体の製造方法。
【請求項６】
前記第１の粉末および前記第２の粉末は、その構成成分として、共通の金属元素を含んでいる請求項１ないし５のいずれかに記載の成形体の製造方法。
【請求項７】
前記バインダとして、熱硬化性のバインダを用い、
前記第３の工程の後、さらに、前記バインダを固化する工程を有する請求項１ないし６のいずれかに記載の成形体の製造方法。
【請求項８】
キャビティを有する成形型と、
前記キャビティ内に、磁性材料で構成された第１の粉末と、該第１の粉末と種類の異なる第２の粉末とを供給する粉末供給手段と、
前記キャビティ内に供給された前記第１の粉末が、前記キャビティの内壁面に吸着するように、前記キャビティ内に磁界を付与する磁界付与手段とを有し、
前記キャビティ内に前記第１の粉末を供給するとともに、前記キャビティ内に磁界を付与して前記内壁面に前記第１の粉末を吸着させた後、前記キャビティ内に前記第２の粉末を供給して成形することにより、前記第２の粉末の成形体で構成された本体部と、該本体部の外表面を覆うように形成され、前記第１の粉末の成形体で構成された被覆層とを有する複合成形体を製造するよう構成されたことを特徴とする成形装置。
【請求項９】
前記磁界付与手段は、前記キャビティの近傍に設けられたコイルと、該コイルに電圧を印加する電源回路とを有する請求項８に記載の成形装置。
【請求項１０】
前記成形型は、前記キャビティの側面を構成するダイと、
前記キャビティの下面を構成し、前記ダイに対して相対的に移動可能である下パンチと、
前記キャビティの上面を構成し、前記ダイに対して相対的に移動可能である上パンチとを有し、
前記コイルは、前記ダイ、前記下パンチおよび前記上パンチをそれぞれ囲うように設けられている請求項９に記載の成形装置。
【請求項１１】
前記ダイ、前記下パンチおよび前記上パンチは、それぞれ軟磁性材料で構成されている請求項１０に記載の成形装置。
【請求項１２】
請求項１ないし７のいずれかに記載の成形体の製造方法で製造された成形体を、焼成する工程を有し、
前記第２の粉末の焼結体で構成された本体部と、該本体部の外表面を覆うように形成され、前記第１の粉末の焼結体で構成された被覆層とを有する複合焼結体を製造することを特徴とする焼結体の製造方法。
【請求項１３】
前記第１の粉末の平均粒径は、前記第２の粉末の平均粒径よりも大きい請求項１２に記載の焼結体の製造方法。
【請求項１４】
前記第１の粉末の焼結温度ＴＳ１は、前記第２の粉末の焼結温度ＴＳ２よりも高い請求項１２または１３に記載の焼結体の製造方法。
【請求項１５】
前記成形体を焼成する際の焼成条件は、前記成形体を、前記焼結温度ＴＳ２以上かつ前記焼結温度ＴＳ１未満の温度で加熱して、前記第２の粉末を選択的に焼結させた後、前記焼結温度ＴＳ１以上の温度で加熱して、前記第１の粉末を焼結させる条件である請求項１４に記載の焼結体の製造方法。
【請求項１】
成形型のキャビティ内に、第１の粉末とバインダとを含む第１の組成物を供給するとともに、前記第１の組成物を前記キャビティの内壁面に沿って配置する第１の工程と、
前記内壁面に沿って配置した前記第１の組成物の内側に、前記第１の粉末と種類の異なる第２の粉末とバインダとを含む第２の組成物を供給する第２の工程と、
前記キャビティ内に供給した前記第１の組成物と前記第２の組成物とを同時に加圧成形する第３の工程とを有し、
前記第２の粉末の加圧成形体で構成された本体部と、該本体部の外表面を覆うように形成され、前記第１の粉末の加圧成形体で構成された被覆層とを有する複合成形体を製造することを特徴とする成形体の製造方法。
【請求項２】
前記第１の粉末は、磁性材料で構成されており、磁界による前記第１の粉末の着磁作用によって、前記第１の組成物を前記キャビティの内壁面に沿って配置する請求項１に記載の成形体の製造方法。
【請求項３】
前記第１の粉末は、前記第２の粉末よりも耐食性に優れたものである請求項１または２に記載の成形体の製造方法。
【請求項４】
前記第１の粉末は、その構成成分として、Ａｌ、Ｓｉ、ＣｒおよびＴｉのうちの少なくとも１種を含んでいる請求項１ないし３のいずれかに記載の成形体の製造方法。
【請求項５】
前記第１の組成物は、前記キャビティ内に、前記第１の粉末とバインダとを混合・造粒してなる造粒粉末である請求項１ないし４のいずれかに記載の成形体の製造方法。
【請求項６】
前記第１の粉末および前記第２の粉末は、その構成成分として、共通の金属元素を含んでいる請求項１ないし５のいずれかに記載の成形体の製造方法。
【請求項７】
前記バインダとして、熱硬化性のバインダを用い、
前記第３の工程の後、さらに、前記バインダを固化する工程を有する請求項１ないし６のいずれかに記載の成形体の製造方法。
【請求項８】
キャビティを有する成形型と、
前記キャビティ内に、磁性材料で構成された第１の粉末と、該第１の粉末と種類の異なる第２の粉末とを供給する粉末供給手段と、
前記キャビティ内に供給された前記第１の粉末が、前記キャビティの内壁面に吸着するように、前記キャビティ内に磁界を付与する磁界付与手段とを有し、
前記キャビティ内に前記第１の粉末を供給するとともに、前記キャビティ内に磁界を付与して前記内壁面に前記第１の粉末を吸着させた後、前記キャビティ内に前記第２の粉末を供給して成形することにより、前記第２の粉末の成形体で構成された本体部と、該本体部の外表面を覆うように形成され、前記第１の粉末の成形体で構成された被覆層とを有する複合成形体を製造するよう構成されたことを特徴とする成形装置。
【請求項９】
前記磁界付与手段は、前記キャビティの近傍に設けられたコイルと、該コイルに電圧を印加する電源回路とを有する請求項８に記載の成形装置。
【請求項１０】
前記成形型は、前記キャビティの側面を構成するダイと、
前記キャビティの下面を構成し、前記ダイに対して相対的に移動可能である下パンチと、
前記キャビティの上面を構成し、前記ダイに対して相対的に移動可能である上パンチとを有し、
前記コイルは、前記ダイ、前記下パンチおよび前記上パンチをそれぞれ囲うように設けられている請求項９に記載の成形装置。
【請求項１１】
前記ダイ、前記下パンチおよび前記上パンチは、それぞれ軟磁性材料で構成されている請求項１０に記載の成形装置。
【請求項１２】
請求項１ないし７のいずれかに記載の成形体の製造方法で製造された成形体を、焼成する工程を有し、
前記第２の粉末の焼結体で構成された本体部と、該本体部の外表面を覆うように形成され、前記第１の粉末の焼結体で構成された被覆層とを有する複合焼結体を製造することを特徴とする焼結体の製造方法。
【請求項１３】
前記第１の粉末の平均粒径は、前記第２の粉末の平均粒径よりも大きい請求項１２に記載の焼結体の製造方法。
【請求項１４】
前記第１の粉末の焼結温度ＴＳ１は、前記第２の粉末の焼結温度ＴＳ２よりも高い請求項１２または１３に記載の焼結体の製造方法。
【請求項１５】
前記成形体を焼成する際の焼成条件は、前記成形体を、前記焼結温度ＴＳ２以上かつ前記焼結温度ＴＳ１未満の温度で加熱して、前記第２の粉末を選択的に焼結させた後、前記焼結温度ＴＳ１以上の温度で加熱して、前記第１の粉末を焼結させる条件である請求項１４に記載の焼結体の製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２００８−２５８２３５（Ｐ２００８−２５８２３５Ａ）
【公開日】平成２０年１０月２３日（２００８．１０．２３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−９５９６４（Ｐ２００７−９５９６４）
【出願日】平成１９年４月２日（２００７．４．２）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年１０月２３日（２００８．１０．２３）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年４月２日（２００７．４．２）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]