30 背圧付加押出しによるボンド磁石の強度向上極限成形システム研究室谷口俊哉例：ドアミラー用モータボンド磁石の密度向上磁気特性向上焼結磁石 100個以上の小型モータネオジムボンド磁石の製造工程および問題点粉末が整列熱硬化薄帯状低延性急冷法空隙によりボンド剤圧粉成形減少困難密度・強度低下改善案粉末を流動空隙減少目的：材料流動により空隙を減少させ密度・強度を向上させる 30 背圧付加押出しによるボンド磁石の強度向上 1. 背圧付加押出しによる円柱圧粉体の成形 2. 円柱圧粉体の強度向上および密度 3. 円筒圧粉体への背圧付加押出しの適用単純圧粉および背圧付加押出しにおける金型寸法と磁性粉末 10 上パンチ 500μm 磁性粉末コンテ圧粉体ナ p 下パンチ (a)単純圧粉 10 段付きコンテナ押出し比0.7 上パンチ面圧 1.0~1.8Gpa p 12 背圧一定 (b)背圧付加押出し実験工程 180℃1時間 Nd-Fe-B磁性粉末ボンド剤4vol%添加評価圧粉体圧粉成形熱硬化処理単純圧粉および背圧付加押出しによる圧粉体 5mm 肩部欠けコンテナ段付き部パンチ非接触抜き出し時 (a) 単純圧粉 (b) 背圧付加 30 背圧付加押出しによるボンド磁石の強度向上 1. 背圧付加押出しによる円柱圧粉体の成形 2. 円柱圧粉体の強度向上および密度 3. 円筒圧粉体への背圧付加押出しの適用単純圧粉および背圧付加押出し圧粉体断面写真平均粒径 81.6μm 41.2μm 31.2μm 500μm 41.2μm 38.1μm 36.9μm (a) 単純圧粉 (b) 背圧付加ビッカース硬さ試験による接合強度の評価圧痕接合：弱圧痕：大上面測定不可接合：強圧痕：小上面外周のみ固化平均硬さ 165HV5 (a) 単純圧粉 (b) 背圧付加粉末一つの硬さではなく結合力の評価 [HV5] 400 350 全体が 300 固化 250 200 150 平均硬さ 100 200HV5 50 単純圧粉および背圧付加押出しにおける円柱圧粉体密度と下パンチ面圧の関係圧粉体密度 [g/cm3] 6.6 6.4 割れ発生背圧付加 6.2 単純圧粉 6.0 5.8 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 下パンチ面圧 p [GPa] 1.4 1.6 せん断試験における各成形条件の最大せん断応力最大せん断応力＝最大せん断荷重/せん断面積A 5 0 単純圧粉背圧付加 (a) 熱硬化処理前 100% 向上 p = 0.97GPa 10 40% 向上 p = 1.15GPa 15 p = 0.97GPa 最大せん断応力 [MPa] A 20 p = 1.26GPa V =200mm/min 単純圧粉背圧付加 (b) 熱硬化処理後背圧付加押出しp=1GPaにおける圧粉体密度および最大せん断応力に及ぼすボンド剤含有量の影響 6.6 圧粉体密度 [g/cm3] 密度 6.4 15 せん断応力 6.2 単純圧粉 p = 1.26Gpa 6.0 5.8 0 10 1.0 2.0 3.0 4.0 ボンド剤含有量 [vol%] 5 0 5.0 ボンド量調整：ボンド剤4%粉末＋ボンド剤無添加粉末最大せん断応力 [MPa] 20 30 背圧付加押出しによるボンド磁石の強度向上 1.背圧付加押出しによる円柱圧粉体の成形方法 2.円柱圧粉体の高密度圧粉成形 3.背圧付加押出しの円筒圧粉体への適用円筒ボンド磁石における単純圧粉および背圧付加押出し成形方法 14 12 6 14 6 押出し比0.74 上パンチコンテナスリーブ固定ピン圧粉体 p 下パンチ (a) 単純圧粉段差形状 p (b) 背圧付加押出し単純圧粉および背圧付加押出しによる円筒圧粉体，p ＝1.0ＧPａ粉末未充満 5mm (a) 単純圧粉 (b) 背圧付加トリミング 4g 3g トリミング単純圧粉および背圧付加押出しにおける円筒圧粉体密度と下パンチ面圧の関係圧粉体密度 [g/cm3 ] 6.6 6.4 背圧付加 6.2 クラック発生 6.0 5.8 0 単純圧粉 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 下パンチ面圧 p[Gpa] 1.4 1.6 各成形方法における圧環試験による下パンチ面圧と圧環強度の関係 F e 圧環強度 K [MPa] 𝐹(𝐷 − 𝑒) 𝐾= 𝐿𝑒 2 JISZ2507 圧環強度 K[MPa] L D 40 30 背圧付加 1.6倍向上 20 10 0 単純圧粉 0.4 0.8 1.2 下パンチ面圧 p[GPa] 1.6 結言 1. 背圧付加押出しを用いて成形を行うことで，円柱ボンド磁石のせん断強度は40%向上した 2. 1.6vol%の磁性粉末において背圧付加押出しによって強度を維持しながら密度が4.5%向上した． 3. 背圧付加押出しによって成形された円筒ボンド磁石の圧粉体密度は単純圧粉に比べて3%向上し，圧環強度は1.6倍となった．