粉末成形方法および粉末成形装置
【課題】 生産性に優れた粉末成形方法およびその方法をコンパクトな構成で容易に実施できる粉末成形装置を提供する。
【解決手段】 粉末成形方法は、金属粉末１４を金型１３に充填する工程と、金属粉末１４に衝撃力を印加することによって、成形体を形成する工程とを備える。成形体を形成する工程は、放電により水１１中で衝撃波を発生させ、その衝撃波を水１１を介して金属粉末１４に作用させる工程を含む。
【解決手段】 粉末成形方法は、金属粉末１４を金型１３に充填する工程と、金属粉末１４に衝撃力を印加することによって、成形体を形成する工程とを備える。成形体を形成する工程は、放電により水１１中で衝撃波を発生させ、その衝撃波を水１１を介して金属粉末１４に作用させる工程を含む。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、一般的には、粉末成形方法および粉末成形装置に関し、より特定的には、水中放電により発生する衝撃波を利用した粉末成形方法および粉末成形装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
軽量でリサイクル性に優れた材料として、マグネシウム合金が知られている。しかし、マグネシウムは、溶解すると酸素と激しく反応するため、溶解技術による合金開発が困難である。そこで、下記の非特許文献１には、高圧バルク通電焼結と呼ぶ、アモルファス合金粉末から成形体を得る方法が開示されている。その開示された方法によれば、マグネシウムを主成分とするアモルファス合金粉末を超硬合金製の型につめ、通電により２００℃に加熱しながら、５００ＭＰａの圧力を付与する。
【非特許文献１】小林慶三，「高耐食性・高強度のスーパーマグネシウムを開発」，AIST Today（産総研広報誌），独立行政法人産業技術総合研究所，２００２年９月，Vol.2，No.9
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
一般的な粉末成形の工程では、金属粉末にバインダーとなる樹脂を添加したり、粉末粒子間を結合させるため、成形工程の後に高温下の熱処理を実施したりしている。しかし、これらの工程は、成形体に要求される磁気的特性を劣化させたり、工程増加により生産性を損なわせたりしている。
【０００４】
また、非特許文献１に開示された上述の高圧バルク通電焼結では、５００ＭＰａ（５０００気圧）という圧力でアモルファス合金粉末を加圧成形している。しかし、このような高圧力を発生させようとすると、装置が大掛かりになるため、大量生産には不向きである。
【０００５】
そこでこの発明の目的は、上記の課題を解決することであり、生産性に優れた粉末成形方法およびその方法をコンパクトな構成で容易に実施できる粉末成形装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この発明に従った粉末成形方法は、金属粉末を型に充填する工程と、金属粉末に衝撃力を印加することによって、成形体を形成する工程とを備える。なお、衝撃力とは、１／１０００ｓ以内の短時間で作用する力をさす。
【０００７】
このように構成された粉末成形方法によれば、金属粉末に衝撃力を印加することによって、金属粉末同士が激しく擦れ合い、高い摩擦熱が発生する。その摩擦熱により、金属粉末間の粒界が瞬間的に溶解し、再び温度が下がることによって金属粉末同士が固着する。このように本発明では、衝撃力のエネルギーを熱エネルギーに変換させ、その熱エネルギーにより金属粉末同士を固着させて成形体を形成する。このため、生産性に優れた粉末成形方法を実現することができる。
【０００８】
また好ましくは、金属粉末は、２以上の金属から構成された金属粉末である。なお、ここで言う金属粉末は、それぞれが異なる金属から形成された２以上の金属粉末の混合粉末であっても良いし、２以上の金属からなる合金粉末であっても良い。このように構成された粉末成形方法によれば、金属粉末から合金の成形体を得ることができる。
【０００９】
また好ましくは、成形体を形成する工程は、放電により媒体中で衝撃波を発生させ、その衝撃波を媒体を介して金属粉末に作用させる工程を含む。このように構成された粉末成形方法によれば、放電による衝撃波を利用しているため、より大きな衝撃力を、コンパクトな構成で容易に金属粉末に印加させることができる。
【００１０】
また好ましくは、粉末成形方法は、成形体を形成する工程の前に、金属粉末を加熱する工程をさらに備える。また好ましくは、成形体を形成する工程は、金属粉末を加熱しつつ、金属粉末に衝撃力を印加する工程を含む。このように構成された粉末成形方法によれば、予めまたは成形と同時に、金属粉末を加熱することにより、成形時に金属粉末同士の固着を促進させることができる。
【００１１】
この発明に従った粉末成形装置は、処理容器と、処理容器を満たす媒体と、媒体中に配置された放電可能な電極と、金属粉末が充填される型とを備える。電極における放電により媒体中で発生した衝撃波が、媒体を介して金属粉末に作用する。
【００１２】
このように構成された粉末成形装置によれば、媒体中では、比較的簡単に大きな衝撃波を発生させることができるため、本発明による粉末成形方法をコンパクトな構成で容易に実施することができる。
【００１３】
また、型は、媒体中に配置されている。好ましくは、型には、型に充填された金属粉末と媒体とを隔てる隔膜が設けられている。このように構成された粉末成形装置によれば、隔膜を設けることによって、金属粉末が媒体に浸ることを防止できる。これにより、所望の状態で粉末成形を行なうことができる。また、衝撃波は、電極から媒体中を伝わって金属粉末に到達するため、粉末成形を安全に行なうことができる。
【００１４】
また好ましくは、粉末成形装置は、媒体と金型との間に配置され、媒体および型に充填された金属粉末に接触する衝撃波収束部をさらに備える。このように構成された粉末成形装置によれば、電極の周りで発生した衝撃波を、媒体および衝撃波収束部を介して金属粉末に伝える。このため、金型を処理容器の外に配置することができる。これにより、金型に充填される金属粉末が媒体に浸るということがなく、大量生産に適した構成を得ることができる。
【００１５】
また好ましくは、電極は、中心軸に沿って延在し、外周面を有する中心導電体と、中心導電体の外周面上に配置された絶縁部材と、絶縁部材を囲むように配置された外周導電体とを含む。外周導電体は、中心軸の延びる方向において互いに間隔を隔てて配置された複数の外周導電体部分を有する。
【００１６】
このように構成された粉末成形装置によれば、電極にエネルギーを供給したときに、複数の外周導電体部分の間で放電を発生させることができ、また、電極の先端部において中心導電体と外周導電体との間においても放電を発生させることができる（つまり、一度に複数の放電を発生させることができる）。このように放電が起きる個所の数を増やすことにより、電極に投入する電流値を一定にした場合において、放電抵抗を増加させることができる。ここで、放電による衝撃波となって金属粉末の成形に利用されるエネルギーは、放電抵抗に比例する。したがって、成形に利用されるエネルギーを増大させ、成形能力の大きい粉末成形装置を実現することができる。
【発明の効果】
【００１７】
以上説明したように、この発明に従えば、生産性に優れた粉末成形方法およびその方法をコンパクトな構成で容易に実施できる粉末成形装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
この発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。なお、以下に説明する図面では、同一またはそれに相当する部材には同じ参照番号が付されている。
【００１９】
（実施の形態１）
図１は、この発明の実施の形態１における粉末成形装置を示す模式図である。図１を参照して、粉末成形装置１０は、処理容器２と、処理容器２の内部に挿入された同軸電極１と、同軸電極１に電力を供給するパルスパワー源６と、パルスパワー源６に電気的に接続されたコントローラ３０とを備える。処理容器２の内部には、同軸電極１の先端部を浸すように水１１が配置されている。
【００２０】
処理容器２は、たとえば、ステンレス鋼から形成されている。処理容器２の底壁上には、水１１に浸漬された状態で金型１３が配置されている。金型１３には、上方に開口する加圧空間１６が形成されており、その加圧空間１６には、金属粉末１４が充填されている。
【００２１】
金属粉末１４としては、たとえば、鉄（Ｆｅ）、マグネシウム（Ｍｇ）、アルミニウム（Ａｌ）またはタングステン（Ｗ）などの粉末が挙げられる。また、金属粉末１４は、合金粉末であっても良く、たとえば、鉄系合金の場合、鉄−シリコン（Ｓｉ）系合金、鉄−窒素（Ｎ）系合金、鉄−ニッケル（Ｎｉ）系合金、鉄−炭素（Ｃ）系合金、鉄−ホウ素（Ｂ）系合金、鉄−コバルト（Ｃｏ）系合金、鉄−リン（Ｐ）系合金、鉄−ニッケル（Ｎｉ）−コバルト系合金または鉄−アルミニウム−シリコン系合金などの粉末が挙げられる。また、金属粉末１４は、複数種類の金属粉末の混合粉末であっても良く、たとえば、マグネシウムとアルミニウムとの混合粉末であっても良い。
【００２２】
金型１３の開口位置を塞ぐように、たとえば、アルミニウムから形成された厚みの薄い防水用金属板１２が設けられている。この防水用金属板１２により、金型１３に充填された金属粉末１４が水１１に浸されることを防止している。このとき、金型１３の開口位置をゴム板で覆って、金属粉末１４の防水を行なっても良い。また、対象とする製品によっては、防水用金属板１２を設けるかわりに、金型１３の全体を包み込むようにビニール袋を設けても良い。この場合、１回しか利用できないが、金型１３に充填された金属粉末１４を確実に防水することができる。つまり、成形品が衝撃波の印加回数が１回で済むような形状を有する場合には、ビニール袋などの柔らかい物を用いて防水を行なっても良い。
【００２３】
図２は、図１中の同軸電極の先端部を示す断面図である。図１および図２を参照して、同軸電極１は、円柱状の外観を有しており、図２に示すように、円柱状の中心電極２０と、絶縁体２１と、外周電極２２とを備える。絶縁体２１は、中心電極２０の外周上であって、中心電極２０を囲むように配置されている。外周電極２２は、絶縁体２１の外周上に、絶縁体２１を囲むように配置されている。処理容器２の蓋部２ｍには、筒状の絶縁部材１７が設けられている。同軸電極１は、その絶縁部材１７に挿入された状態で、処理容器２内の所定位置に位置決めされている。
【００２４】
同軸電極１には、その後端部に接続部１５が配置されている。接続部１５には、パルスパワー源６と同軸電極１とを電気的に接続するための同軸ケーブル５の一方端が接続されている。同軸ケーブル５の他方端は、パルスパワー源６の回路に接続されている。同軸電極１の中心電極２０および外周電極２２は、接続部１５および同軸ケーブル５を介して、パルスパワー源６に接続されている。
【００２５】
パルスパワー源６は、ギャップスイッチ７、コンデンサ８および電源９などを含む回路を備える。また、パルスパワー源６には、コンデンサ８への電源９の接続、切断、さらにギャップスイッチ７のＯＮ／ＯＦＦの制御、コンデンサ８へ電荷を供給する電源９の電圧の制御などを行なうためのコントローラ３０が接続されている。なお、このコントローラ３０は、パルスパワー源６と一体に配置されていても良いし、図示したように接続線を介してパルスパワー源６に接続することで、パルスパワー源６と別の場所に配置してもよい。
【００２６】
この発明の実施の形態１における粉末成形装置１０は、処理容器２と、処理容器２を満たす媒体としての水１１と、水１１中に配置された放電可能な電極としての同軸電極１と、金属粉末１４が充填される型としての金型１３とを備える。同軸電極１における放電により水１１中で発生した衝撃波が水１１を介して金属粉末１４に作用する。
【００２７】
なお、本実施の形態では、処理容器２を満たす媒体として水１１を用いたが、本発明はこれに限定されず、たとえば、水のかわりに油を用いても良い。また、金型１３には、ヒータが設けられていても良い。この場合、後に説明する粉末成形方法の工程において、金型１３に充填された金属粉末１４を加熱することができる。
【００２８】
続いて、本実施の形態における粉末成形方法について説明を行なう。図３は、図１中の粉末成形装置を用いて実施する粉末成形方法の工程を示すフローチャートである。
【００２９】
図１から図３を参照して、まず、金型１３の加圧空間１６に金属粉末１４を充填する。（Ｓ１０）。次に、金属粉末１４が充填された金型１３を、処理容器２の内部に設置する。金型１３の開口部を防水用金属板１２によって塞ぎ、処理容器２の内部に水１１を注ぐ（Ｓ２０）。次に、同軸電極１の先端部（放電が発生する部分）が水１１に浸されるように、同軸電極１を処理容器２内の所定位置に設置する（Ｓ３０）。なお、以上に説明したＳ１０からＳ３０の工程は、場合によっては互いに前後しても良く、たとえば、処理容器２の内部に金型１３を設置した後、金属粉末１４を金型１３の加圧空間１６に充填しても良い。また、処理容器２の内部に水１１を注ぐ前に、同軸電極１を処理容器２内に設置しても良い。
【００３０】
次に、同軸電極１へ投入するエネルギー値など、放電を発生させるための条件を調整する（Ｓ４０）。この工程では、たとえば、コンデンサ８に電荷を蓄積するための充電電圧の設定値などを変更する。放電条件の設定が完了した後、コンデンサ８へ電源９を接続することにより、コンデンサ８に所定量の電荷を蓄積する。
【００３１】
次に、パルスパワー源６のギャップスイッチ７を閉にして、コンデンサ８に蓄えられた電荷を同軸電極１に導入する（Ｓ５０）。これにより、同軸電極１の先端部において、中心電極２０の端部と外周電極２２の端部との間で放電を発生させ、アークを形成する。この放電に起因する衝撃波が水１１を介して金属粉末１４へと伝わると、金属粉末１４に衝撃力が加えられる。この衝撃力により、金属粉末１４の粉末間で高い摩擦熱が発生し、粒界がその摩擦熱によって溶解する。結果、金属粉末１４同士が固く結合して、成形体が形成される。
【００３２】
この際、金型１３に設けられたヒータに通電することで、金属粉末１４を加熱しながら、衝撃波を作用させても良い。これにより、金属粉末１４の粒界が溶解しやすくなるため、金属粉末１４同士をより強固に結合させることができる。また、金型１３に充填する前、予め金属粉末１４に加熱を施しても良く、この場合にも同様の効果を得ることができる。
【００３３】
なお、衝撃波は、減衰の速さが速いため、金型１３に充填された金属粉末１４の厚みが大きい場合には、一度の放電で、その厚み方向の全ての位置において粉末を結合させることは難しい。しかし、ひとたび粉末同士が結合すると、次の衝撃波が入射した際には、金属粉末１４は、単に衝撃波を伝える媒体として機能する。このため、金属粉末１４の厚みが比較的大きい場合には、上述のコンデンサ８に電荷を蓄積する工程と、その電荷を同軸電極１に導入する工程とを、繰り返し実施すれば良い。これにより、衝撃波を金属粉末１４に作用させる度に、粉末同士が固着した部分の厚みを増大させていくことができる。
【００３４】
次に、成形体を金型１３から取り出す（Ｓ６０）。具体的には、同軸電極１を処理容器２の内部から取り出し、さらに、処理容器２の内部から金型１３を取り出す。最後に、その金型１３から成形体を取り外すことで、金属粉末１４からなる成形体を得ることができる。
【００３５】
この発明の実施の形態１における粉末成形方法は、金属粉末１４を金型１３に充填する工程（Ｓ１０）と、金属粉末１４に衝撃力を印加することによって、成形体を形成する工程（Ｓ５０）とを備える。粉末成形方法は、成形体を形成する工程（Ｓ５０）の前に、金属粉末１４が充填された金型１３を、水１１中に配置する工程（Ｓ２０）をさらに備える。成形体を形成する工程（Ｓ５０）は、放電により水１１中で衝撃波を発生させ、その衝撃波を水１１を介して金属粉末１４に作用させる工程を含む。
【００３６】
このように構成された粉末成形方法および粉末成形装置１０によれば、同軸電極１の放電により発生した衝撃波を利用しているため、油圧ピストン等、機械的な手段を用いて成形を行なう場合と比較して、小型な装置で、容易に大きい成形圧力を得ることができる。また、水１１中で発生した衝撃波は、そのまま水１１中を伝わって金属粉末１４に到達するため、成形工程を安全に実施することができる。
【００３７】
また、金属粉末１４に衝撃波を作用させると、粒界で瞬間的に溶解が生じ、金属粉末１４同士を強固に結合させることができる。このため、本実施の形態では、金属粉末１４に粉末間を接合するためのバインダーを添加しておらず、成形工程の後に、成形体に高温の熱処理も実施していない。このため、これらバインダーの添加や熱処理の実施により、磁気的特性などに挙げられる成形体の特性が劣化するということがない。
【００３８】
なお、本実施の形態では、バインダーの添加や熱処理を実施しなかったが、本発明による粉末成形方法は、これらの工程を排除するものではなく、たとえば、成形工程の後に、歪み取りのための熱処理を行なっても良い。
【００３９】
（実施の形態２）
図４は、この発明の実施の形態２における粉末成形装置を示す模式図である。図５は、図４中に示す同軸電極の模式断面図である。本実施の形態における粉末成形装置は、実施の形態１における粉末成形装置１０と比較して、基本的には同様の構造を備える。以下、重複する構造については説明を繰り返さない。
【００４０】
図４および図５を参照して、本実施の形態では、同軸電極１の外周電極２２が複数の外周電極部分２５ａから２５ｄにより構成されている。同軸電極１の先端部には、図５からも分かるように中心電極２０と電気的に接続された先端電極部分２６が配置されている。先端電極部分２６および外周電極部分２５ａから２５ｄは、同軸電極１が延びる方向（中心電極２０の中心軸方向）において、互いに間隙を隔てて配置されている。先端電極部分２６および外周電極部分２５ａから２５ｄの間の間隙では、絶縁体２１の外周表面が露出した状態となっている。このような同軸電極１は、複数の間隙（ギャップ）を有するため、マルチギャッププローブとも呼ばれる。
【００４１】
このように同軸電極１では複数のギャップが形成されているので、同軸電極１に電力を投入すると、当該複数のギャップにおいてそれぞれ放電が発生する。つまり、複数箇所でほぼ同時に放電を発生させることができるので、より効率的に放電に起因する衝撃波を形成できる。つまり、実施の形態１における粉末成形装置１０の場合より、同軸電極１に投入されるエネルギーのうち、放電に用いられるエネルギーの割合（すなわち、衝撃波として金属粉末１４の成形に寄与するエネルギーの割合）を高くすることができる。
【００４２】
この発明の実施の形態２における粉末成形装置では、電極としての同軸電極１は、中心軸に沿って延在し、外周面を有する中心導電体としての中心電極２０と、中心電極２０の外周面上に配置された絶縁部材としての絶縁体２１と、絶縁体２１を囲むように配置された外周導電体としての外周電極２２とを含む。外周電極２２は、中心軸の延びる方向において互いに間隔を隔てて配置された複数の外周導電体部分としての外周電極部分２５ａから２５ｄを有する。
【００４３】
このように構成された粉末成形装置によれば、実施の形態１に記載の効果と同様の効果を得ることができる。加えて、放電が起きる個所の数を増やすことにより、同軸電極１に投入する電流値を一定にした場合において、成形に利用されるエネルギーを大きくできる。この結果、同軸電極１で発生した衝撃波による成形能力を増大させることができる。
【００４４】
（実施の形態３）
図６は、この発明の実施の形態３における粉末成形装置を示す模式図である。本実施の形態における粉末成形装置は、実施の形態２における粉末成形装置と比較して、基本的には同様の構造を備える。以下、重複する構造については説明を繰り返さない。
【００４５】
図６を参照して、本実施の形態では、処理容器２の底面側から、アルミニウムから形成された衝撃波収束部３２が接続されている。衝撃波収束部３２は、処理容器２に満たされた水１１に接触するように設けられている。衝撃波収束部３２は、水１１に接触する位置から離れるに従って、その離れる方向の直交方向に切断した時に得られる断面積が徐々に小さくなるように形成されている。衝撃波収束部３２は、水１１に接触する位置から離れるに従って収束するように傾斜する傾斜面を有する。
【００４６】
金型１３は、衝撃波収束部３２を挟んで水１１の反対側に位置するように、処理容器２の外部に設けられている。衝撃波収束部３２と、金型１３の加圧空間１６に充填された金属粉末１４とが、接触している。
【００４７】
衝撃波収束部３２を形成するアルミニウムの音響インピーダンスは、１７×１０６（Ｎ・ｓ／ｍ３）であり、水１１の音響インピーダンスは、１．５×１０６（Ｎ・ｓ／ｍ３）である。つまり、衝撃波収束部３２は、水１１の音響インピーダンスに近い音響インピーダンスを有する。
【００４８】
一般的に、所定の音響インピーダンスを有する媒体から、その所定の音響インピーダンスとは大きく異なる音響インピーダンスを有する媒体へと衝撃波が伝達すると、その境界面における衝撃波の透過率は小さくなる。このため、水１１と金属粉末１４との間に介在する衝撃波収束部３２をアルミニウムから形成することによって、水１１から金属粉末１４に向けて伝わる衝撃波を効率良く金属粉末１４に到達させることができる。なお、衝撃波収束部３２を形成する材料として、６×１０６（Ｎ・ｓ／ｍ３）の音響インピーダンスを有するウレタンを用いても良い。
【００４９】
このように構成された粉末成形装置によれば、実施の形態１および２に記載の効果と同様の効果を得ることができる。加えて、本実施の形態では、衝撃波収束部３２が衝撃波を水１１から金属粉末１４に伝達する役割を果たすため、金型１３を処理容器２の外部に配置することができる。これにより、金型１３に防水を施したり、成形工程の完了ごとに金型１３を水１１中から取り出す必要がないため、大量生産に適した構成を得ることができる。
【００５０】
（実施の形態４）
図７は、この発明の実施の形態４における粉末成形装置を示す模式図である。本実施の形態における粉末成形装置は、実施の形態３における粉末成形装置と比較して、基本的に同様の構造を備える。以下、重複する構造については説明を繰り返さない。
【００５１】
図７を参照して、本実施の形態では、処理容器２と、処理容器２の底面側から接続された衝撃波収束部３２とによって、回転楕円体形状の内部空間３５が形成されている。内部空間３５は、処理容器２および衝撃波収束部３２の湾曲する内壁によって形成されている。内部空間３５は、水１１によって満たされている。
【００５２】
このように構成された粉末成形装置によれば、実施の形態１から３に記載の効果と同様の効果を得ることができる。加えて、本実施の形態では、同軸電極１の周りで発生した衝撃波が、内部空間３５を形成する内壁に反射されながら金属粉末１４に向けて進むため、衝撃波を効率良く金属粉末１４に到達させることができる。
【００５３】
なお、幅広の加圧空間１６を有する金型１３に金属粉末１４を充填し、以上に説明した実施の形態１から４のいずれかに記載の粉末成形装置を用いて成形工程を実施すると、金属粉末１４が成形されてなる板材を得ることができる。また、金属粉末同士の結合のみならず、板材と金属粉末との結合も可能である。
【００５４】
図８は、板材と金属粉末との結合を説明するため、粉末成形装置の一部を拡大して示した断面図である。図８を参照して、板材４１上に、枠状の金型１３が配置されている。金型１３の加圧空間１６には、板材４１の表面４１ａに接触するように金属粉末１４が充填されている。金属粉末１４を挟んで板材４１の反対側には、衝撃波収束部３２が金属粉末１４に接触して設けられている。
【００５５】
このような構成された粉末成形装置において、衝撃波を衝撃波収束部３２に入射させると、その衝撃波が衝撃波収束部３２内を伝わって金属粉末１４に到達する。これにより、金属粉末１４と板材４１の表面４１ａとの界面にて反応が生じ、表面４１ａを覆うように金属粉末１４の層を形成することができる。金属粉末１４と板材４１とは、同一材料から形成されていても良いし、異なる材料から形成されていても良い。金属粉末１４と板材４１との組み合わせとしては、溶接等による接合が困難な材料同士、たとえば、金属粉末１４および板材４１の双方が、マグネシウム合金から形成されている組み合わせが挙げられる。
【００５６】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】この発明の実施の形態１における粉末成形装置を示す模式図である。
【図２】図１中の同軸電極の先端部を示す断面図である。
【図３】図１中の粉末成形装置を用いて実施する粉末成形方法の工程を示すフローチャートである。
【図４】この発明の実施の形態２における粉末成形装置を示す模式図である。
【図５】図４中に示す同軸電極の模式断面図である。
【図６】この発明の実施の形態３における粉末成形装置を示す模式図である。
【図７】この発明の実施の形態４における粉末成形装置を示す模式図である。
【図８】板材と金属粉末との結合を説明するため、粉末成形装置の一部を拡大して示した断面図である。
【符号の説明】
【００５８】
１ 同軸電極、２ 処理容器、１０ 粉末成形装置、１１ 水、１２ 防水用金属板、１３ 金型、１４ 金属粉末、２０ 中心電極、２１ 絶縁体、２２ 外周電極、２５ａ，２５ｂ，２５ｃ，２５ｄ 外周電極部分、３２ 衝撃波収束部。
【技術分野】
【０００１】
この発明は、一般的には、粉末成形方法および粉末成形装置に関し、より特定的には、水中放電により発生する衝撃波を利用した粉末成形方法および粉末成形装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
軽量でリサイクル性に優れた材料として、マグネシウム合金が知られている。しかし、マグネシウムは、溶解すると酸素と激しく反応するため、溶解技術による合金開発が困難である。そこで、下記の非特許文献１には、高圧バルク通電焼結と呼ぶ、アモルファス合金粉末から成形体を得る方法が開示されている。その開示された方法によれば、マグネシウムを主成分とするアモルファス合金粉末を超硬合金製の型につめ、通電により２００℃に加熱しながら、５００ＭＰａの圧力を付与する。
【非特許文献１】小林慶三，「高耐食性・高強度のスーパーマグネシウムを開発」，AIST Today（産総研広報誌），独立行政法人産業技術総合研究所，２００２年９月，Vol.2，No.9
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
一般的な粉末成形の工程では、金属粉末にバインダーとなる樹脂を添加したり、粉末粒子間を結合させるため、成形工程の後に高温下の熱処理を実施したりしている。しかし、これらの工程は、成形体に要求される磁気的特性を劣化させたり、工程増加により生産性を損なわせたりしている。
【０００４】
また、非特許文献１に開示された上述の高圧バルク通電焼結では、５００ＭＰａ（５０００気圧）という圧力でアモルファス合金粉末を加圧成形している。しかし、このような高圧力を発生させようとすると、装置が大掛かりになるため、大量生産には不向きである。
【０００５】
そこでこの発明の目的は、上記の課題を解決することであり、生産性に優れた粉末成形方法およびその方法をコンパクトな構成で容易に実施できる粉末成形装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この発明に従った粉末成形方法は、金属粉末を型に充填する工程と、金属粉末に衝撃力を印加することによって、成形体を形成する工程とを備える。なお、衝撃力とは、１／１０００ｓ以内の短時間で作用する力をさす。
【０００７】
このように構成された粉末成形方法によれば、金属粉末に衝撃力を印加することによって、金属粉末同士が激しく擦れ合い、高い摩擦熱が発生する。その摩擦熱により、金属粉末間の粒界が瞬間的に溶解し、再び温度が下がることによって金属粉末同士が固着する。このように本発明では、衝撃力のエネルギーを熱エネルギーに変換させ、その熱エネルギーにより金属粉末同士を固着させて成形体を形成する。このため、生産性に優れた粉末成形方法を実現することができる。
【０００８】
また好ましくは、金属粉末は、２以上の金属から構成された金属粉末である。なお、ここで言う金属粉末は、それぞれが異なる金属から形成された２以上の金属粉末の混合粉末であっても良いし、２以上の金属からなる合金粉末であっても良い。このように構成された粉末成形方法によれば、金属粉末から合金の成形体を得ることができる。
【０００９】
また好ましくは、成形体を形成する工程は、放電により媒体中で衝撃波を発生させ、その衝撃波を媒体を介して金属粉末に作用させる工程を含む。このように構成された粉末成形方法によれば、放電による衝撃波を利用しているため、より大きな衝撃力を、コンパクトな構成で容易に金属粉末に印加させることができる。
【００１０】
また好ましくは、粉末成形方法は、成形体を形成する工程の前に、金属粉末を加熱する工程をさらに備える。また好ましくは、成形体を形成する工程は、金属粉末を加熱しつつ、金属粉末に衝撃力を印加する工程を含む。このように構成された粉末成形方法によれば、予めまたは成形と同時に、金属粉末を加熱することにより、成形時に金属粉末同士の固着を促進させることができる。
【００１１】
この発明に従った粉末成形装置は、処理容器と、処理容器を満たす媒体と、媒体中に配置された放電可能な電極と、金属粉末が充填される型とを備える。電極における放電により媒体中で発生した衝撃波が、媒体を介して金属粉末に作用する。
【００１２】
このように構成された粉末成形装置によれば、媒体中では、比較的簡単に大きな衝撃波を発生させることができるため、本発明による粉末成形方法をコンパクトな構成で容易に実施することができる。
【００１３】
また、型は、媒体中に配置されている。好ましくは、型には、型に充填された金属粉末と媒体とを隔てる隔膜が設けられている。このように構成された粉末成形装置によれば、隔膜を設けることによって、金属粉末が媒体に浸ることを防止できる。これにより、所望の状態で粉末成形を行なうことができる。また、衝撃波は、電極から媒体中を伝わって金属粉末に到達するため、粉末成形を安全に行なうことができる。
【００１４】
また好ましくは、粉末成形装置は、媒体と金型との間に配置され、媒体および型に充填された金属粉末に接触する衝撃波収束部をさらに備える。このように構成された粉末成形装置によれば、電極の周りで発生した衝撃波を、媒体および衝撃波収束部を介して金属粉末に伝える。このため、金型を処理容器の外に配置することができる。これにより、金型に充填される金属粉末が媒体に浸るということがなく、大量生産に適した構成を得ることができる。
【００１５】
また好ましくは、電極は、中心軸に沿って延在し、外周面を有する中心導電体と、中心導電体の外周面上に配置された絶縁部材と、絶縁部材を囲むように配置された外周導電体とを含む。外周導電体は、中心軸の延びる方向において互いに間隔を隔てて配置された複数の外周導電体部分を有する。
【００１６】
このように構成された粉末成形装置によれば、電極にエネルギーを供給したときに、複数の外周導電体部分の間で放電を発生させることができ、また、電極の先端部において中心導電体と外周導電体との間においても放電を発生させることができる（つまり、一度に複数の放電を発生させることができる）。このように放電が起きる個所の数を増やすことにより、電極に投入する電流値を一定にした場合において、放電抵抗を増加させることができる。ここで、放電による衝撃波となって金属粉末の成形に利用されるエネルギーは、放電抵抗に比例する。したがって、成形に利用されるエネルギーを増大させ、成形能力の大きい粉末成形装置を実現することができる。
【発明の効果】
【００１７】
以上説明したように、この発明に従えば、生産性に優れた粉末成形方法およびその方法をコンパクトな構成で容易に実施できる粉末成形装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
この発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。なお、以下に説明する図面では、同一またはそれに相当する部材には同じ参照番号が付されている。
【００１９】
（実施の形態１）
図１は、この発明の実施の形態１における粉末成形装置を示す模式図である。図１を参照して、粉末成形装置１０は、処理容器２と、処理容器２の内部に挿入された同軸電極１と、同軸電極１に電力を供給するパルスパワー源６と、パルスパワー源６に電気的に接続されたコントローラ３０とを備える。処理容器２の内部には、同軸電極１の先端部を浸すように水１１が配置されている。
【００２０】
処理容器２は、たとえば、ステンレス鋼から形成されている。処理容器２の底壁上には、水１１に浸漬された状態で金型１３が配置されている。金型１３には、上方に開口する加圧空間１６が形成されており、その加圧空間１６には、金属粉末１４が充填されている。
【００２１】
金属粉末１４としては、たとえば、鉄（Ｆｅ）、マグネシウム（Ｍｇ）、アルミニウム（Ａｌ）またはタングステン（Ｗ）などの粉末が挙げられる。また、金属粉末１４は、合金粉末であっても良く、たとえば、鉄系合金の場合、鉄−シリコン（Ｓｉ）系合金、鉄−窒素（Ｎ）系合金、鉄−ニッケル（Ｎｉ）系合金、鉄−炭素（Ｃ）系合金、鉄−ホウ素（Ｂ）系合金、鉄−コバルト（Ｃｏ）系合金、鉄−リン（Ｐ）系合金、鉄−ニッケル（Ｎｉ）−コバルト系合金または鉄−アルミニウム−シリコン系合金などの粉末が挙げられる。また、金属粉末１４は、複数種類の金属粉末の混合粉末であっても良く、たとえば、マグネシウムとアルミニウムとの混合粉末であっても良い。
【００２２】
金型１３の開口位置を塞ぐように、たとえば、アルミニウムから形成された厚みの薄い防水用金属板１２が設けられている。この防水用金属板１２により、金型１３に充填された金属粉末１４が水１１に浸されることを防止している。このとき、金型１３の開口位置をゴム板で覆って、金属粉末１４の防水を行なっても良い。また、対象とする製品によっては、防水用金属板１２を設けるかわりに、金型１３の全体を包み込むようにビニール袋を設けても良い。この場合、１回しか利用できないが、金型１３に充填された金属粉末１４を確実に防水することができる。つまり、成形品が衝撃波の印加回数が１回で済むような形状を有する場合には、ビニール袋などの柔らかい物を用いて防水を行なっても良い。
【００２３】
図２は、図１中の同軸電極の先端部を示す断面図である。図１および図２を参照して、同軸電極１は、円柱状の外観を有しており、図２に示すように、円柱状の中心電極２０と、絶縁体２１と、外周電極２２とを備える。絶縁体２１は、中心電極２０の外周上であって、中心電極２０を囲むように配置されている。外周電極２２は、絶縁体２１の外周上に、絶縁体２１を囲むように配置されている。処理容器２の蓋部２ｍには、筒状の絶縁部材１７が設けられている。同軸電極１は、その絶縁部材１７に挿入された状態で、処理容器２内の所定位置に位置決めされている。
【００２４】
同軸電極１には、その後端部に接続部１５が配置されている。接続部１５には、パルスパワー源６と同軸電極１とを電気的に接続するための同軸ケーブル５の一方端が接続されている。同軸ケーブル５の他方端は、パルスパワー源６の回路に接続されている。同軸電極１の中心電極２０および外周電極２２は、接続部１５および同軸ケーブル５を介して、パルスパワー源６に接続されている。
【００２５】
パルスパワー源６は、ギャップスイッチ７、コンデンサ８および電源９などを含む回路を備える。また、パルスパワー源６には、コンデンサ８への電源９の接続、切断、さらにギャップスイッチ７のＯＮ／ＯＦＦの制御、コンデンサ８へ電荷を供給する電源９の電圧の制御などを行なうためのコントローラ３０が接続されている。なお、このコントローラ３０は、パルスパワー源６と一体に配置されていても良いし、図示したように接続線を介してパルスパワー源６に接続することで、パルスパワー源６と別の場所に配置してもよい。
【００２６】
この発明の実施の形態１における粉末成形装置１０は、処理容器２と、処理容器２を満たす媒体としての水１１と、水１１中に配置された放電可能な電極としての同軸電極１と、金属粉末１４が充填される型としての金型１３とを備える。同軸電極１における放電により水１１中で発生した衝撃波が水１１を介して金属粉末１４に作用する。
【００２７】
なお、本実施の形態では、処理容器２を満たす媒体として水１１を用いたが、本発明はこれに限定されず、たとえば、水のかわりに油を用いても良い。また、金型１３には、ヒータが設けられていても良い。この場合、後に説明する粉末成形方法の工程において、金型１３に充填された金属粉末１４を加熱することができる。
【００２８】
続いて、本実施の形態における粉末成形方法について説明を行なう。図３は、図１中の粉末成形装置を用いて実施する粉末成形方法の工程を示すフローチャートである。
【００２９】
図１から図３を参照して、まず、金型１３の加圧空間１６に金属粉末１４を充填する。（Ｓ１０）。次に、金属粉末１４が充填された金型１３を、処理容器２の内部に設置する。金型１３の開口部を防水用金属板１２によって塞ぎ、処理容器２の内部に水１１を注ぐ（Ｓ２０）。次に、同軸電極１の先端部（放電が発生する部分）が水１１に浸されるように、同軸電極１を処理容器２内の所定位置に設置する（Ｓ３０）。なお、以上に説明したＳ１０からＳ３０の工程は、場合によっては互いに前後しても良く、たとえば、処理容器２の内部に金型１３を設置した後、金属粉末１４を金型１３の加圧空間１６に充填しても良い。また、処理容器２の内部に水１１を注ぐ前に、同軸電極１を処理容器２内に設置しても良い。
【００３０】
次に、同軸電極１へ投入するエネルギー値など、放電を発生させるための条件を調整する（Ｓ４０）。この工程では、たとえば、コンデンサ８に電荷を蓄積するための充電電圧の設定値などを変更する。放電条件の設定が完了した後、コンデンサ８へ電源９を接続することにより、コンデンサ８に所定量の電荷を蓄積する。
【００３１】
次に、パルスパワー源６のギャップスイッチ７を閉にして、コンデンサ８に蓄えられた電荷を同軸電極１に導入する（Ｓ５０）。これにより、同軸電極１の先端部において、中心電極２０の端部と外周電極２２の端部との間で放電を発生させ、アークを形成する。この放電に起因する衝撃波が水１１を介して金属粉末１４へと伝わると、金属粉末１４に衝撃力が加えられる。この衝撃力により、金属粉末１４の粉末間で高い摩擦熱が発生し、粒界がその摩擦熱によって溶解する。結果、金属粉末１４同士が固く結合して、成形体が形成される。
【００３２】
この際、金型１３に設けられたヒータに通電することで、金属粉末１４を加熱しながら、衝撃波を作用させても良い。これにより、金属粉末１４の粒界が溶解しやすくなるため、金属粉末１４同士をより強固に結合させることができる。また、金型１３に充填する前、予め金属粉末１４に加熱を施しても良く、この場合にも同様の効果を得ることができる。
【００３３】
なお、衝撃波は、減衰の速さが速いため、金型１３に充填された金属粉末１４の厚みが大きい場合には、一度の放電で、その厚み方向の全ての位置において粉末を結合させることは難しい。しかし、ひとたび粉末同士が結合すると、次の衝撃波が入射した際には、金属粉末１４は、単に衝撃波を伝える媒体として機能する。このため、金属粉末１４の厚みが比較的大きい場合には、上述のコンデンサ８に電荷を蓄積する工程と、その電荷を同軸電極１に導入する工程とを、繰り返し実施すれば良い。これにより、衝撃波を金属粉末１４に作用させる度に、粉末同士が固着した部分の厚みを増大させていくことができる。
【００３４】
次に、成形体を金型１３から取り出す（Ｓ６０）。具体的には、同軸電極１を処理容器２の内部から取り出し、さらに、処理容器２の内部から金型１３を取り出す。最後に、その金型１３から成形体を取り外すことで、金属粉末１４からなる成形体を得ることができる。
【００３５】
この発明の実施の形態１における粉末成形方法は、金属粉末１４を金型１３に充填する工程（Ｓ１０）と、金属粉末１４に衝撃力を印加することによって、成形体を形成する工程（Ｓ５０）とを備える。粉末成形方法は、成形体を形成する工程（Ｓ５０）の前に、金属粉末１４が充填された金型１３を、水１１中に配置する工程（Ｓ２０）をさらに備える。成形体を形成する工程（Ｓ５０）は、放電により水１１中で衝撃波を発生させ、その衝撃波を水１１を介して金属粉末１４に作用させる工程を含む。
【００３６】
このように構成された粉末成形方法および粉末成形装置１０によれば、同軸電極１の放電により発生した衝撃波を利用しているため、油圧ピストン等、機械的な手段を用いて成形を行なう場合と比較して、小型な装置で、容易に大きい成形圧力を得ることができる。また、水１１中で発生した衝撃波は、そのまま水１１中を伝わって金属粉末１４に到達するため、成形工程を安全に実施することができる。
【００３７】
また、金属粉末１４に衝撃波を作用させると、粒界で瞬間的に溶解が生じ、金属粉末１４同士を強固に結合させることができる。このため、本実施の形態では、金属粉末１４に粉末間を接合するためのバインダーを添加しておらず、成形工程の後に、成形体に高温の熱処理も実施していない。このため、これらバインダーの添加や熱処理の実施により、磁気的特性などに挙げられる成形体の特性が劣化するということがない。
【００３８】
なお、本実施の形態では、バインダーの添加や熱処理を実施しなかったが、本発明による粉末成形方法は、これらの工程を排除するものではなく、たとえば、成形工程の後に、歪み取りのための熱処理を行なっても良い。
【００３９】
（実施の形態２）
図４は、この発明の実施の形態２における粉末成形装置を示す模式図である。図５は、図４中に示す同軸電極の模式断面図である。本実施の形態における粉末成形装置は、実施の形態１における粉末成形装置１０と比較して、基本的には同様の構造を備える。以下、重複する構造については説明を繰り返さない。
【００４０】
図４および図５を参照して、本実施の形態では、同軸電極１の外周電極２２が複数の外周電極部分２５ａから２５ｄにより構成されている。同軸電極１の先端部には、図５からも分かるように中心電極２０と電気的に接続された先端電極部分２６が配置されている。先端電極部分２６および外周電極部分２５ａから２５ｄは、同軸電極１が延びる方向（中心電極２０の中心軸方向）において、互いに間隙を隔てて配置されている。先端電極部分２６および外周電極部分２５ａから２５ｄの間の間隙では、絶縁体２１の外周表面が露出した状態となっている。このような同軸電極１は、複数の間隙（ギャップ）を有するため、マルチギャッププローブとも呼ばれる。
【００４１】
このように同軸電極１では複数のギャップが形成されているので、同軸電極１に電力を投入すると、当該複数のギャップにおいてそれぞれ放電が発生する。つまり、複数箇所でほぼ同時に放電を発生させることができるので、より効率的に放電に起因する衝撃波を形成できる。つまり、実施の形態１における粉末成形装置１０の場合より、同軸電極１に投入されるエネルギーのうち、放電に用いられるエネルギーの割合（すなわち、衝撃波として金属粉末１４の成形に寄与するエネルギーの割合）を高くすることができる。
【００４２】
この発明の実施の形態２における粉末成形装置では、電極としての同軸電極１は、中心軸に沿って延在し、外周面を有する中心導電体としての中心電極２０と、中心電極２０の外周面上に配置された絶縁部材としての絶縁体２１と、絶縁体２１を囲むように配置された外周導電体としての外周電極２２とを含む。外周電極２２は、中心軸の延びる方向において互いに間隔を隔てて配置された複数の外周導電体部分としての外周電極部分２５ａから２５ｄを有する。
【００４３】
このように構成された粉末成形装置によれば、実施の形態１に記載の効果と同様の効果を得ることができる。加えて、放電が起きる個所の数を増やすことにより、同軸電極１に投入する電流値を一定にした場合において、成形に利用されるエネルギーを大きくできる。この結果、同軸電極１で発生した衝撃波による成形能力を増大させることができる。
【００４４】
（実施の形態３）
図６は、この発明の実施の形態３における粉末成形装置を示す模式図である。本実施の形態における粉末成形装置は、実施の形態２における粉末成形装置と比較して、基本的には同様の構造を備える。以下、重複する構造については説明を繰り返さない。
【００４５】
図６を参照して、本実施の形態では、処理容器２の底面側から、アルミニウムから形成された衝撃波収束部３２が接続されている。衝撃波収束部３２は、処理容器２に満たされた水１１に接触するように設けられている。衝撃波収束部３２は、水１１に接触する位置から離れるに従って、その離れる方向の直交方向に切断した時に得られる断面積が徐々に小さくなるように形成されている。衝撃波収束部３２は、水１１に接触する位置から離れるに従って収束するように傾斜する傾斜面を有する。
【００４６】
金型１３は、衝撃波収束部３２を挟んで水１１の反対側に位置するように、処理容器２の外部に設けられている。衝撃波収束部３２と、金型１３の加圧空間１６に充填された金属粉末１４とが、接触している。
【００４７】
衝撃波収束部３２を形成するアルミニウムの音響インピーダンスは、１７×１０６（Ｎ・ｓ／ｍ３）であり、水１１の音響インピーダンスは、１．５×１０６（Ｎ・ｓ／ｍ３）である。つまり、衝撃波収束部３２は、水１１の音響インピーダンスに近い音響インピーダンスを有する。
【００４８】
一般的に、所定の音響インピーダンスを有する媒体から、その所定の音響インピーダンスとは大きく異なる音響インピーダンスを有する媒体へと衝撃波が伝達すると、その境界面における衝撃波の透過率は小さくなる。このため、水１１と金属粉末１４との間に介在する衝撃波収束部３２をアルミニウムから形成することによって、水１１から金属粉末１４に向けて伝わる衝撃波を効率良く金属粉末１４に到達させることができる。なお、衝撃波収束部３２を形成する材料として、６×１０６（Ｎ・ｓ／ｍ３）の音響インピーダンスを有するウレタンを用いても良い。
【００４９】
このように構成された粉末成形装置によれば、実施の形態１および２に記載の効果と同様の効果を得ることができる。加えて、本実施の形態では、衝撃波収束部３２が衝撃波を水１１から金属粉末１４に伝達する役割を果たすため、金型１３を処理容器２の外部に配置することができる。これにより、金型１３に防水を施したり、成形工程の完了ごとに金型１３を水１１中から取り出す必要がないため、大量生産に適した構成を得ることができる。
【００５０】
（実施の形態４）
図７は、この発明の実施の形態４における粉末成形装置を示す模式図である。本実施の形態における粉末成形装置は、実施の形態３における粉末成形装置と比較して、基本的に同様の構造を備える。以下、重複する構造については説明を繰り返さない。
【００５１】
図７を参照して、本実施の形態では、処理容器２と、処理容器２の底面側から接続された衝撃波収束部３２とによって、回転楕円体形状の内部空間３５が形成されている。内部空間３５は、処理容器２および衝撃波収束部３２の湾曲する内壁によって形成されている。内部空間３５は、水１１によって満たされている。
【００５２】
このように構成された粉末成形装置によれば、実施の形態１から３に記載の効果と同様の効果を得ることができる。加えて、本実施の形態では、同軸電極１の周りで発生した衝撃波が、内部空間３５を形成する内壁に反射されながら金属粉末１４に向けて進むため、衝撃波を効率良く金属粉末１４に到達させることができる。
【００５３】
なお、幅広の加圧空間１６を有する金型１３に金属粉末１４を充填し、以上に説明した実施の形態１から４のいずれかに記載の粉末成形装置を用いて成形工程を実施すると、金属粉末１４が成形されてなる板材を得ることができる。また、金属粉末同士の結合のみならず、板材と金属粉末との結合も可能である。
【００５４】
図８は、板材と金属粉末との結合を説明するため、粉末成形装置の一部を拡大して示した断面図である。図８を参照して、板材４１上に、枠状の金型１３が配置されている。金型１３の加圧空間１６には、板材４１の表面４１ａに接触するように金属粉末１４が充填されている。金属粉末１４を挟んで板材４１の反対側には、衝撃波収束部３２が金属粉末１４に接触して設けられている。
【００５５】
このような構成された粉末成形装置において、衝撃波を衝撃波収束部３２に入射させると、その衝撃波が衝撃波収束部３２内を伝わって金属粉末１４に到達する。これにより、金属粉末１４と板材４１の表面４１ａとの界面にて反応が生じ、表面４１ａを覆うように金属粉末１４の層を形成することができる。金属粉末１４と板材４１とは、同一材料から形成されていても良いし、異なる材料から形成されていても良い。金属粉末１４と板材４１との組み合わせとしては、溶接等による接合が困難な材料同士、たとえば、金属粉末１４および板材４１の双方が、マグネシウム合金から形成されている組み合わせが挙げられる。
【００５６】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】この発明の実施の形態１における粉末成形装置を示す模式図である。
【図２】図１中の同軸電極の先端部を示す断面図である。
【図３】図１中の粉末成形装置を用いて実施する粉末成形方法の工程を示すフローチャートである。
【図４】この発明の実施の形態２における粉末成形装置を示す模式図である。
【図５】図４中に示す同軸電極の模式断面図である。
【図６】この発明の実施の形態３における粉末成形装置を示す模式図である。
【図７】この発明の実施の形態４における粉末成形装置を示す模式図である。
【図８】板材と金属粉末との結合を説明するため、粉末成形装置の一部を拡大して示した断面図である。
【符号の説明】
【００５８】
１ 同軸電極、２ 処理容器、１０ 粉末成形装置、１１ 水、１２ 防水用金属板、１３ 金型、１４ 金属粉末、２０ 中心電極、２１ 絶縁体、２２ 外周電極、２５ａ，２５ｂ，２５ｃ，２５ｄ 外周電極部分、３２ 衝撃波収束部。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属粉末を型に充填する工程と、
前記金属粉末に衝撃力を印加することによって、成形体を形成する工程とを備える、粉末成形方法。
【請求項２】
前記金属粉末は、２以上の金属から構成された金属粉末である、請求項１に記載の粉末成形方法。
【請求項３】
前記成形体を形成する工程は、放電により媒体中で衝撃波を発生させ、その衝撃波を前記媒体を介して前記金属粉末に作用させる工程を含む、請求項１または２に記載の粉末成形方法。
【請求項４】
前記成形体を形成する工程の前に、前記金属粉末を加熱する工程をさらに備える、請求項１から３のいずれか１項に記載の粉末成形方法。
【請求項５】
前記成形体を形成する工程は、前記金属粉末を加熱しつつ、前記金属粉末に衝撃力を印加する工程を含む、請求項１から４のいずれか１項に記載の粉末成形方法。
【請求項６】
処理容器と、
前記処理容器を満たす媒体と、
前記媒体中に配置された放電可能な電極と、
金属粉末が充填される型とを備え、
前記電極における放電により前記媒体中で発生した衝撃波が、前記媒体を介して前記金属粉末に作用する、粉末成形装置。
【請求項７】
前記型は、前記媒体中に配置されており、
前記型には、前記型に充填された金属粉末と前記媒体とを隔てる隔膜が設けられている、請求項６に記載の粉末成形装置。
【請求項８】
前記媒体と前記金型との間に配置され、前記媒体および前記型に充填された金属粉末に接触する衝撃波収束部をさらに備える、請求項６に記載の粉末成形装置。
【請求項９】
前記電極は、
中心軸に沿って延在し、外周面を有する中心導電体と、
前記中心導電体の外周面上に配置された絶縁部材と、
前記絶縁部材を囲むように配置された外周導電体とを含み、
前記外周導電体は、前記中心軸の延びる方向において互いに間隔を隔てて配置された複数の外周導電体部分を有する、請求項６から８のいずれか１項に記載の粉末成形装置。
【請求項１】
金属粉末を型に充填する工程と、
前記金属粉末に衝撃力を印加することによって、成形体を形成する工程とを備える、粉末成形方法。
【請求項２】
前記金属粉末は、２以上の金属から構成された金属粉末である、請求項１に記載の粉末成形方法。
【請求項３】
前記成形体を形成する工程は、放電により媒体中で衝撃波を発生させ、その衝撃波を前記媒体を介して前記金属粉末に作用させる工程を含む、請求項１または２に記載の粉末成形方法。
【請求項４】
前記成形体を形成する工程の前に、前記金属粉末を加熱する工程をさらに備える、請求項１から３のいずれか１項に記載の粉末成形方法。
【請求項５】
前記成形体を形成する工程は、前記金属粉末を加熱しつつ、前記金属粉末に衝撃力を印加する工程を含む、請求項１から４のいずれか１項に記載の粉末成形方法。
【請求項６】
処理容器と、
前記処理容器を満たす媒体と、
前記媒体中に配置された放電可能な電極と、
金属粉末が充填される型とを備え、
前記電極における放電により前記媒体中で発生した衝撃波が、前記媒体を介して前記金属粉末に作用する、粉末成形装置。
【請求項７】
前記型は、前記媒体中に配置されており、
前記型には、前記型に充填された金属粉末と前記媒体とを隔てる隔膜が設けられている、請求項６に記載の粉末成形装置。
【請求項８】
前記媒体と前記金型との間に配置され、前記媒体および前記型に充填された金属粉末に接触する衝撃波収束部をさらに備える、請求項６に記載の粉末成形装置。
【請求項９】
前記電極は、
中心軸に沿って延在し、外周面を有する中心導電体と、
前記中心導電体の外周面上に配置された絶縁部材と、
前記絶縁部材を囲むように配置された外周導電体とを含み、
前記外周導電体は、前記中心軸の延びる方向において互いに間隔を隔てて配置された複数の外周導電体部分を有する、請求項６から８のいずれか１項に記載の粉末成形装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２００６−８３４１３（Ｐ２００６−８３４１３Ａ）
【公開日】平成１８年３月３０日（２００６．３．３０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００４−２６７２３３（Ｐ２００４−２６７２３３）
【出願日】平成１６年９月１４日（２００４．９．１４）
【出願人】（０００００２１３０）住友電気工業株式会社 (12,747)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年３月３０日（２００６．３．３０）
【国際特許分類】
【出願日】平成１６年９月１４日（２００４．９．１４）
【出願人】（０００００２１３０）住友電気工業株式会社 (12,747)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]