(57)【要約】【課題】  成型体内の密度差の小さい圧縮成型体およびその製造方法、ならびに該圧縮成型体を焼成することにより得られる寸法不良や変形の発生が少ない焼結体を提供すること。【解決手段】  リング形状を形成しているリング形成部と、このリング形成部の一部分と他の部分とをリング内で接続している中脚部とを有し、中脚部の断面形状が、リング形成部の断面形状と異なる形状である圧縮成型体を製造する方法において、粉末材料の充填された粉末充填用凹部に成型用凸部を押し込み、圧縮成型する際に、前記中脚部を形成することになる第１凹部内に収容してある粉末材料の一部が、前記第１凹部内から逃げるようになっていることを特徴とする圧縮成型体の製造方法。【選択図】        図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
リング形状を形成しているリング形成部と、
前記リング形成部の一部分と他の部分とを前記リング内で接続している中脚部とを有し、
前記中脚部の断面形状が、前記リング形成部の断面形状と異なる形状である圧縮成型体を製造する方法であって、
中脚を有するリング形状である粉末充填用凹部に粉末材料を充填する工程と、
前記粉末材料が充填された前記粉末充填用凹部に、成型用凸型を押し込み、前記粉末材料に圧縮力を加えて、圧縮成型する工程とを有し、
前記圧縮成型体の中脚部を形成することになる前記粉末充填用凹部の第１凹部では、第１凹部内に収容してある前記粉末材料の一部が、前記成型用凸型を第１凹部内に挿入する過程において、第１凹部内から逃げるようになっていることを特徴とする圧縮成型体の製造方法。
【請求項２】
前記リング形状を形成しているリング形成部が、四角リング形状を有しており、
前記中脚部が、前記四角リング形状を形成する柱脚のうち、一対の対向する柱脚を接続している請求項１に記載の圧縮成型体の製造方法。
【請求項３】
前記圧縮成型体の中脚部を形成することになる前記成型用凸型の第１凸部の先端には、前記圧縮成型体のリング形成部を形成することになる前記成型用凸型の第２凸部の先端面よりも突出している成型用突起が形成してある請求項１または２に記載の圧縮成型体の製造方法。
【請求項４】
前記第１凹部を構成する側壁面の上端部には、粉末材料を逃がすためのテーパー部が形成されている請求項１〜３のいずれかに記載の圧縮成型体の製造方法。
【請求項５】
前記テーパー部が、前記第１凹部を構成する側壁面に対して、３０°〜５０°の角度で形成されている請求項４に記載の圧縮成型体の製造方法。
【請求項６】
前記テーパー部の開始点と前記第１凹部の上端面との高さの差（Ｈ３）と、
前記成型用凸型の前記粉末充填用凹部への挿入量（Ｈ２）と、
前記第１凸部の先端に形成された成型用突起の前記第２凸部の先端面に対する高さの差（Ｈ１）とが、
Ｈ２−（Ｈ１×０．７）≦Ｈ３≦Ｈ２＋（Ｈ１×０．８５）の関係となるようにする請求項４または５に記載の圧縮成型体の製造方法。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれかに記載の方法により製造される圧縮成型体。
【請求項８】
請求項７に記載の圧縮成型体を、焼成することにより得られる焼結体。
【請求項９】
リング形状を形成しているリング形成部と、
前記リング形成部の一部分と他の部分とを、前記リング内で接続している中脚部とを有し、
前記中脚部の断面形状が、前記リング形成部の断面形状と異なる形状である圧縮成型体を製造するための圧縮成型用金型であって、
中脚を有するリング形状である粉末充填用凹部を有する成型用凹型と、
粉末材料が充填された前記成型用凹型に押し込まれて、前記粉末材料に圧縮力を加える成型用凸型とを有し、
前記圧縮成型体の中脚部を形成することになる粉末充填用凹部の第１凹部内に収容される粉末材料の一部が、前記成型用凸型を第１凹部内に挿入する過程において、第１凹部内から逃げるように、前記第１凹部には粉末材料逃げ部が形成してあることを特徴とする圧縮成型用金型。
【請求項１０】
前記リング形状を形成しているリング形成部が、四角リング形状を有しており、
前記中脚部が、前記四角リング形状を形成する柱脚のうち、一対の対向する柱脚を接続している請求項９に記載の圧縮成型用金型。
【請求項１１】
前記圧縮成型体の中脚部を形成することになる前記成型用凸型の第１凸部の先端には、前記圧縮成型体のリング形成部を形成することになる前記成型用凸型の第２凸部の先端面よりも突出している成型用突起が形成してある請求項９または１０に記載の圧縮成型用金型。
【請求項１２】
前記第１凹部を構成する側壁面の上端部には、粉末材料を逃がすためのテーパー部が形成されている請求項９〜１１のいずれかに記載の圧縮成型用金型。
【請求項１３】
前記テーパー部が、前記第１凹部を構成する側壁面に対して、３０°〜５０°の角度で形成されている請求項１２に記載の圧縮成型用金型。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧縮成型体およびその製造方法に係り、さらに詳しくは、成型体内における密度差の小さい圧縮成型体およびその製造方法、並びに、該圧縮成型体を製造するための圧縮成型用金型、および該圧縮成型体を焼成することにより得られる寸法不良や変形の発生が少ない焼結体に関する。
【背景技術】
【０００２】
コイル用やトランス用の磁心として使用されるフェライトコアは、たとえば、粉末材料であるフェライト粉末を、金型に充填し、圧縮加圧（プレス）することにより圧縮成型体を形成し、この圧縮成型体を焼成することにより製造される。
【０００３】
また、コイル用やトランス用として使用されるフェライトコアは、コイルを巻線する必要があり、この巻線を容易にするために、巻線をする部分の断面形状を、巻線する部分以外の断面形状と異なる形状、たとえば、円形状や楕円形状、あるいは、正八角形などの正多角形状等とされる。
【０００４】
しかしながら、このように巻線をする部分の断面形状を、他の部分の断面形状と異なる形状とすると、金型等を使用して圧縮成型する際に、圧縮成型体の成型体内における密度差が大きくなってしまう傾向にある。そして、このような圧縮成型体を焼成して得られるフェライト焼結体は、焼成時に成型密度の密度差により収縮率の差が発生し、寸法不良や変形の発生率が高くなってしまうという問題がある。
【０００５】
上記問題を解決するために、たとえば、特許文献１には、圧縮成型用金型として、筒および／または心棒の上端面の一部に切り欠き部を設けた金型を使用し、成型体の部分的な密度差を調整する圧縮成型方法が開示されている。この文献では、四角リング形状を有する圧縮成型体を製造する方法において、断面が八角形である柱脚の成型密度が、断面が四角形状である他の柱脚より高くなってしまうという問題を解決することを目的としている。この文献では、金型に形成された切り欠き部を利用して、他の柱脚を形成することになる部分に、粉末材料を再充填することにより成型体の部分的な密度差の調整を行っている。
【０００６】
しかしながら、この文献では、成型密度を向上させ、密度差の調整が行われているのは、断面が八角形である柱脚に対向している柱脚に限られ、これらの柱脚を接続している柱脚については密度差が、充分に調整されていない。そのため、この文献記載の焼結体は、これら密度差の調整が不十分である柱脚の寸法不良の発生率が高くなってしまうという問題を有している。特に、この文献記載の発明は、四角リング形状の圧縮成型体の製造方法であり、他の形状、たとえば、四角リング形状を形成するリング形成部と、このリング形成部と異なる断面形状を有する中脚部とを有する圧縮成型体においては、上記密度差の調整が不十分である柱脚の寸法不良や変形の発生率が、さらに高くなってしまう。
【０００７】
一方、特許文献２では、四角リング形状を形成するリング形成部と、このリング形成部の対向する一対の柱脚をリング内で接続する中脚部とを有する圧縮成型体を製造する中脚部を有する圧縮成型体の製造方法が開示されている。この文献では、他の部分である四角リング形状を構成するリング形成部と比較して、上記中脚部の成型密度が低くなるように調整することを特徴としている。この文献においては、圧縮成型する際に、中脚部を形成することになる部分に切り欠き部が形成された圧縮成型用金型を使用し、この切り欠き部を利用して、中脚部を形成することになる部分への、粉末材料の流入量を抑制することにより成型密度を調整している。
【０００８】
しかしながら、この文献は、中脚部を有する四角リング形状の焼結体を切断することにより得られるＥ型の焼結体を凹型に湾曲させ、切断面を研削する際に、研削定盤に対して座りが良くなるようにすることを目的としている。そのため、この文献記載の発明は、焼結体の変形の発生率の低減を目的とする発明ではなく、逆に、焼結体を変形させることを目的としている発明である。
【０００９】
【特許文献１】特開２００１−９５９６号公報
【特許文献２】特許第２５４５６８７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明の目的は、リング形状を形成しているリング形成部と、このリング形成部の一部分と他の部分とをリング内で接続している中脚部とを有し、中脚部の断面形状が、リング形成部の断面形状と異なる形状である圧縮成型体において、成型体内の密度差の小さい圧縮成型体およびその製造方法を提供すること、ならびに、このような密度差の小さい圧縮成型体を焼成して得られ、寸法不良や変形の発生が少ない焼結体を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明者等は、リング形状を形成しているリング形成部と、このリング形成部の一部分と他の部分とをリング内で接続している中脚部とを有し、中脚部の断面形状が、リング形成部の断面形状と異なる形状である圧縮成型体を製造する方法において、粉末材料が充填された前記粉末充填用凹部に、成型用凸型を押し込み、圧縮成型する際に、前記中脚部を形成することになる第１凹部内に収容してある粉末材料の一部が、前記第１凹部内から逃げるようにすることにより、上記目的を達成できることを見出し、本発明を完成させるに至った。
【００１２】
すなわち、本発明の圧縮成型体の製造方法は、
リング形状を形成しているリング形成部と、
前記リング形成部の一部分と他の部分とを前記リング内で接続している中脚部とを有し、
前記中脚部の断面形状が、前記リング形成部の断面形状と異なる形状である圧縮成型体を製造する方法であって、
中脚を有するリング形状である粉末充填用凹部に粉末材料を充填する工程と、
前記粉末材料が充填された前記粉末充填用凹部に、成型用凸型を押し込み、前記粉末材料に圧縮力を加えて、圧縮成型する工程とを有し、
前記圧縮成型体の中脚部を形成することになる前記粉末充填用凹部の第１凹部では、第１凹部内に収容してある前記粉末材料の一部が、前記成型用凸型を第１凹部内に挿入する過程において、第１凹部内から逃げるようになっていることを特徴とする。
【００１３】
本発明の圧縮成型用金型は、
リング形状を形成しているリング形成部と、
前記リング形成部の一部分と他の部分とを、前記リング内で接続している中脚部とを有し、
前記中脚部の断面形状が、前記リング形成部の断面形状と異なる形状である圧縮成型体を製造するための圧縮成型用金型であって、
中脚を有するリング形状である粉末充填用凹部を有する成型用凹型と、
粉末材料が充填された前記成型用凹型に押し込まれて、前記粉末材料に圧縮力を加える成型用凸型とを有し、
前記圧縮成型体の中脚部を形成することになる粉末充填用凹部の第１凹部内に収容される粉末材料の一部が、前記成型用凸型を第１凹部内に挿入する過程において、第１凹部内から逃げるように、前記第１凹部には粉末材料逃げ部が形成してあることを特徴とする。
【００１４】
本発明においては、前記圧縮成型体のリング形成部は、閉じたリング形状を有していれば良く特に限定されないが、たとえば、丸リング形状、四角リング形状および三角リング形状等とすることができる。なかでも、四角リング形状とすることが好ましく、リング形成部を四角リング形状とした場合においては、前記中脚部は、四角リング形状を形成する柱脚のうち、対向する一対の柱脚を接続していることが好ましい。より好ましくは、前記中脚部は、対向する一対の柱脚の長手方向の略中央部分を接続している。
【００１５】
前記圧縮成型体の中脚部およびリング形成部の断面形状は、特に限定されないが、中脚部の断面形状は、たとえば、円形状や楕円形状、あるいは、正八角形などの正多角形状等とすることができ、またリング形成部の断面形状は、たとえば、四角形状等とすることができる。
【００１６】
本発明において、好ましくは、
前記圧縮成型体の中脚部を形成することになる前記成型用凸型の第１凸部の先端には、前記圧縮成型体のリング形成部を形成することになる前記成型用凸型の第２凸部の先端面よりも突出している成型用突起が形成してある。
【００１７】
本発明において、好ましくは、
前記圧縮成型体の中脚部を形成することになる前記粉末充填用凹部の第１凹部の底面には、前記圧縮成型体のリング形成部を形成することになる前記粉末充填用凹部の第２凹部の底面よりも突出している成型用突起が形成してある。
【００１８】
本発明において、好ましくは、
前記第１凸部の先端に形成された成型用突起の形状と、前記第１凹部の底面に形成された成型用突起の形状とが、略同形状である。
【００１９】
前記第１凸部および／または第２凹部に形成される成型用突起は、圧縮成型により形成される圧縮成型体の中脚部の断面形状が、他の部分であるリング形成部の断面形状と、異なる形状となるようにするために形成される。前記成型用突起の形状は、前記圧縮成型体の中脚部の断面形状が、所望の形状となるように適宜選択すれば良い。
【００２０】
本発明において、好ましくは、
前記第１凹部を構成する側壁面の上端部には、粉末材料を逃がすためのテーパー部が形成されている。
【００２１】
本発明において、好ましくは、前記テーパー部が、前記第１凹部を構成する側壁面に対して、３０°〜５０°、より好ましくは４０°〜４５°の角度で形成されている。
【００２２】
本発明においては、粉末材料を逃がすためのテーパー部は、前記第１凹部を構成する一対の側壁面のうち両方の側壁面に形成することが好ましいが、たとえば、少なくとも一方の側壁面に形成することも可能である。
【００２３】
本発明において、好ましくは、
前記テーパー部の開始点と前記第１凹部の上端面との高さの差（Ｈ３）と、
前記成型用凸型の前記粉末充填用凹部への挿入量（Ｈ２）と、
前記第１凸部の先端に形成された成型用突起の前記第２凸部の先端面に対する高さの差（Ｈ１）とが、
Ｈ２−（Ｈ１×０．７）≦Ｈ３≦Ｈ２＋（Ｈ１×０．８５）の関係となるようにする。
【００２４】
本発明においては、好ましくは、前記中脚部と、他の部分であるリング形成部との成型密度の差を小さくするために、粉末材料を逃がすためのテーパー部を形成する。すなわち、本発明では、テーパー部の形成は、前記中脚部と他の部分であるリング形成部の成型密度差が大きくならないようにすることを目的としている。
【００２５】
一方、上述した特許文献２では、リング形状を形成しているリング形成部と、該リング形成部の一部分と他の部分とをリング内で接続している中脚部とを有する圧縮成型体の製造方法が、開示されている。しかしながら、この文献記載の方法により製造される圧縮成型体は、本発明により製造される圧縮成型体とは異なり、中脚部とリング形成部とが、同一の断面形状を有する圧縮成型体である。
【００２６】
また、特許文献２では、中脚部を形成することになる部分に切り欠き部が形成された圧縮成型用金型を使用して、この切り欠き部を利用して、中脚部を形成することになる部分への粉末材料の流入量を抑制することにより成型密度を調整している。しかしながら、特許文献２では、本発明と異なり、中脚部の成型体密度を他の部分の成型体密度と異なる密度とすることにより、焼成により得られる焼結体を変形させることを目的としている。さらに、この文献では、中脚部の成型体密度が、他の部分の成型体密度と異なる密度となるようにすれば良いため、上記切り欠き部（テーパー部）の角度や形成位置について、特に精密に制御する必要がない。
【００２７】
一方、本発明は、成型体内における密度差を小さくする、すなわち、成型体内の密度を略同一にすることを目的としているため、圧縮成型する際に、前記第１凹部内から逃げるようにする粉末材料の量を精密に制御する必要がある。そのため、本発明においては、前記第１凹部内から逃がすために、前記テーパー部を形成し、さらに、テーパー部の角度や形成位置を上述したようにすることが、好ましい。
【００２８】
本発明の圧縮成型体は、上記いずれかの方法により製造される。本発明の圧縮成型体としては、セラミックス成型体、フェライト成型体等が例示される。
【００２９】
本発明の焼結体は、上記圧縮成型体を焼成することにより得られる。
本発明によると、成型体内の密度差が小さい圧縮成型体を得ることができ、また、本発明の焼結体は、このような成型体を焼成することにより得られる焼結体であるので、焼成後における寸法不良や、焼成による変形の発生率を低くすることが可能となる。
【００３０】
また、本発明においては、上記焼結体は、好ましくはフェライト成型体を焼成することにより得られるフェライト焼結体であり、このフェライト焼結体は、たとえば、コイル用やトランス用等のフェライトコアとして使用することができる。フェライト焼結体において、上記中脚部の断面形状を、たとえば、円形状や楕円形状、あるいは、正八角形などの正多角形状等とすることにより、コイルやトランスを作製する際における、コイルの巻線が容易になる。
【発明の効果】
【００３１】
本発明によると、リング形状を形成しているリング形成部と、このリング形成部の一部分と他の部分とをリング内で接続している中脚部とを有し、中脚部の断面形状が、リング形成部の断面形状と異なる形状である圧縮成型体において、粉末材料の充填された粉末充填用凹部に成型用凸部を押し込み、圧縮成型する際に、前記中脚部を形成することになる第１凹部内に収容してある粉末材料の一部が、前記第１凹部内からから逃げるようにすることにより、成型体内の密度差が小さい圧縮成型体を提供することができる。
【００３２】
さらに、本発明によると、このような密度差の小さい圧縮成型体の製造方法、およびこのような製造方法に好適な圧縮成型用金型、ならびに、このような成型体内の密度差の小さい圧縮成型体を焼成することにより、焼成後における寸法不良や、焼成による変形の発生率の低い焼結体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】
【００３３】
以下、本発明を、図面に示す実施形態に基づき説明する。
図１は本発明の一実施形態に係るフェライト焼結体の斜視図、
図２は本発明の一実施形態に係る圧縮成型用金型の断面図、
図３は本発明の一実施形態に係る圧縮成型工程を説明するための図、
図４は本発明の一実施形態に係る圧縮成型工程を説明するための図、
図５は成型体密度と、焼成による焼結体の縮率との関係を示すグラフ、
図６は本発明の実施例に係るフェライト焼結体の寸法を説明するための図、
図７はテーパー角度と、焼結体の変形量との関係を示すグラフである。
【００３４】
フェライト焼結体１
まず、本発明に係る焼結体の一実施形態である四角リング形状を構成するリング形成部と、このリング形成部を形成する柱脚のうち、対向する一対の柱脚を接続している中脚部とを有するフェライト焼結体について説明する。
【００３５】
図１に示すように、本発明の一実施形態に係るフェライト焼結体１は、四角リング形状を形成する４本のリング形成柱脚４ａ，４ｂ，６ａ，６ｂと、一対のリング形成柱脚４ａとリング形成柱脚４ｂとを接続している中脚部２とから構成される。中脚部２は、対向する一対のリング形成柱脚４ａ，４ｂを、各柱脚の長手方向における略中央部分を、それぞれ接続している。フェライト焼結体１の寸法は、特に制限はなく、用途に応じて適当な寸法とすればよいが、通常、縦（Ｌ１）１５．０〜２００．０ｍｍ×横（Ｌ２）１５．０〜２００．０ｍｍ×厚さ（ｔ１）３．０〜３０．０ｍｍ程度である。
【００３６】
本実施形態においては、中脚部２の断面形状は、リング形成部であるリング形成柱脚４ａ，４ｂ，６ａ，６ｂの断面形状と比較して異なる形状となっている。中脚部２の断面形状としては、特に限定されず、コイルを巻線する際における巻線が容易となるような形状とすれば良いが、たとえば、円形状や楕円形状、あるいは、正八角形などの正多角形状等とすることができ、本実施形態では、正八角形としている。本発明において、中脚部２の断面形状を上記正多角形とする場合においては、必ずしも厳密な寸法精度を有する正多角形とする必要はなく、若干の寸法差があっても良い。また、リング形成柱脚４ａ，４ｂ，６ａ，６ｂの断面形状についても特に限定されないが、通常四角形状である。
【００３７】
フェライト焼結体１を構成するフェライト材は、特に限定されないが、Ｍｎ-Ｚｎ系フェライト、Ｎｉ−Ｚｎ系フェライト、Ｎｉ−Ｃｕ−Ｚｎ系フェライト、Ｍｎ−Ｍｇ系フェライト等が例示される。
【００３８】
本実施形態のフェライト焼結体１は、図１に示すフェライト焼結体１と同形状を有する本発明の圧縮成型体を焼成することにより製造される。本発明の圧縮成型体は、後で詳細に説明するように、図２に示す本発明の圧縮成型用金型１０を使用して製造されるため、成型体内の密度差の小さい圧縮成型体である。そして、本実施形態のフェライト焼結体１は、この成型体内の密度差の小さい圧縮成型体を焼成することにより製造されるため、寸法不良や変形の発生率の低い焼結体とすることができる。
【００３９】
フェライト焼結体１の製造方法
本実施形態のフェライト焼結体１は、まず、フェライト焼結体１を構成することになるフェライト粉末を準備し、次いで、フェライト粉末を圧縮して圧縮成型体とし、この圧縮成型体を焼成することにより製造される。
以下、図２〜５を使用し、本実施形態のフェライト焼結体１の製造方法について、説明する。
【００４０】
まず、フェライト焼結体１を形成することとなるフェライト粉末を準備する。フェライト粉末は、フェライト原料を仮焼き、粉砕、造粒することにより得られる。
【００４１】
フェライト原料としては、特に限定されないが、酸化鉄、酸化亜鉛、酸化マンガン、酸化銅、酸化ニッケル等が使用でき、また、必要に応じて、副成分として種々の化合物を添加することができる。
【００４２】
次いで、フェライト原料を仮焼する。仮焼きは、原料の熱分解、成分の均質化、フェライトの生成、焼結による超微粉の消失と適度の粒子サイズへの粒成長を起こさせ、原料混合物を後工程に適した形態に変換するために行われる。仮焼は酸化性雰囲気中、通常は空気中で行われる。仮焼温度は８００〜１０００℃、仮焼時間は１〜３時間とすることが好ましい。
【００４３】
次いで、上記にて得られた仮焼き材料を粉砕し、粉砕材料を得る。粉砕は、仮焼き材料の凝集をくずして適度の焼結性を有する粉体を製造するために行われる。仮焼き材料が大きい塊を形成しているときには、粗粉砕を行ってからボールミルやアトライターなどを用いて湿式粉砕を行う。
【００４４】
次いで、粉砕材料の造粒（顆粒）を行い、粉末材料（造粒物）を得る。造粒は、粉砕材料を適度な大きさの凝集粒子とし、成型に適した形態に変換するために行われる。こうした造粒法としては、たとえば、加圧造粒法やスプレードライ法などが挙げられる。スプレードライ法は、粉砕材料に、ポリビニルアルコールなどの通常用いられる結合剤を加えた後、スプレードライヤー中で霧化し、乾燥する方法である。
【００４５】
次いで、得られた粉末材料を、図２に示す圧縮用金型１０を使用して、圧縮成型し、圧縮成型体を得る。
圧縮成型工程の説明をする前に、まず、本実施形態の圧縮成型用金型１０の説明をする。
【００４６】
本実施形態の圧縮成型用金型１０は、図２に示すように、成型用凹型１２と、成型用凸型１４とを有する。
圧縮成型用金型１０は、成型用凹型１２に形成された粉末充填用凹部１６に粉末材料を充填し、成型用凹型１２と、成型用凸型１４とで、圧縮成型することにより、図１に示す中脚部２およびリング形成柱脚４ａ，４ｂ，６ａ，６ｂを有する圧縮成型体を形成することができる。
【００４７】
成型用凹型１２は、粉末材料充填部である粉末充填用凹部１６を有しており、粉末充填用凹部１６のうち一部は、第１凹部１６ａとなっており、その他の部分は、第２凹部１６ｂとなっている。ここで、第１凹部１６ａは、図１に示す中脚部２を形成する部分であり、第２凹部１６ｂは、図１に示すリング形成柱脚４ａ，４ｂ，６ａ，６ｂを形成する部分であり、この第２凹部１６ｂは、リング形状を有している。
【００４８】
上記粉末充填用凹部１６は、枠型１８、一対の中型２０ａ，２０ｂ、および下パンチ２２より形成されており、中脚を有するリング形状の凹部である。第１凹部１６ａは、一対の中型２０ａ，２０ｂ、および第１下パンチ２２ａから形成される部分であり、粉末充填用凹部１６のうち一部を構成している。また、第１下パンチ２２ａは、一対の成型用突起２６を有している。一方、第２凹部１６ｂは、枠型１８、中型２０ａ，２０ｂ、および第２下パンチ２２ｂから形成される部分であり、粉末充填用凹部１６のうちのその他の部分を構成している。
【００４９】
成型用凸型１４は、中脚を有するリング形状の凸部である上パンチ２４を有しており、上パンチ２４のうち一部は、第１凸部である第１上パンチ２４ａとなっており、その他の部分は、第２凸部である第２上パンチ２４ｂとなっている。ここで、第１凸部である第１上パンチ２４ａは、一対の成型用突起２８を有しており、図１に示す中脚部２を形成する部分である。なお、第１上パンチ２４ａは、粉末充填用凹部１６の第１凹部１６ａに対応する部分となっている。また、第２凸部である第２上パンチ２４ｂは、図１に示すリング形成柱脚４ａ，４ｂ，６ａ，６ｂを形成する部分であり、粉末充填用凹部１６の第２凹部１６ｂに対応する部分である。
【００５０】
上述したように、第１下パンチ２２ａおよび第１上パンチ２４ａには、一対の成型用突起２６，２８がそれぞれ形成されているが、この一対の成型用突起２６，２８は、図１に示すような断面形状が八角形である中脚部２を形成するために形成された突起である。本実施形態においては、フェライト焼結体１の中脚部２の断面形状を八角形とするため、成型用突起２６，２８の形状は、図２に示すような形状としたが、成型用突起の形状は、特に限定されず、製造する焼結体の中脚部の断面形状に合わせて適宜選択すれば良い。また、本実施形態では、リング形成柱脚４ａ，４ｂ，６ａ，６ｂの断面形状を図１に示すように四角形状とするため、リング形成柱脚４ａ，４ｂ，６ａ，６ｂを形成する部分である第２下パンチ２２ｂおよび第２上パンチ２４ｂについては、成型用突起は形成する必要はない。
【００５１】
本実施形態においては、圧縮成型用金型１０には、中型２０ａおよび中型２０ｂの側壁面の上端部のうち、第１凹部１６ａを形成する部分に、粉末材料を逃がすためのテーパー部３０が形成されている。すなわち、テーパー部３０は、中型２０ａおよび中型２０ｂの側壁面の上端部のうち、図１に示す圧縮成型体の中脚部２を形成することになる部分に形成されている。
【００５２】
このテーパー部３０は、粉末充填用凹部１６に粉末材料を充填し、粉末充填用凹部１６に成型用凸型の上パンチ２４を押し込み、圧縮成型する際に、粉末材料のうち一部が、このテーパー部３０に逃げるような構造を有している。テーパー部３０は、中型の側壁面における開始点である第１テーパー開始点３０ａと、中型の上面におけるテーパー部の開始点である第２テーパー開始点３０ｂとを有している。
【００５３】
本実施形態においては、図２に示すように、第１凹部を形成する中型２０ａおよび中型２０ｂの両方にテーパー部３０を形成したが、テーパー部３０は、中型２０ａ，２０ｂのうちいずれか一方にのみ形成することも可能である。すなわち、テーパー部３０を中型２０ａだけに形成しても良いし、また、中型２０ｂだけに形成しても良い。なお、本実施形態のように、中型２０ａおよび中型２０ｂの両方にテーパー部３０を形成することにより、テーパー部３０を中型２０ａ，２０ｂのうちいずれか一方にのみ形成した場合と比較して、粉末材料がテーパー部３０に逃げる際に、より均一に逃げるようにすることが可能となる。
【００５４】
次に、本実施形態の圧縮成型工程について説明する。
本実施形態の圧縮成型工程においては、まず、図３に示すように、圧縮成型用金型１０の枠型１８、中型２０ａ，２０ｂ、および下パンチ２２より形成される中脚を有するリング形状の粉末充填用凹部に、フェライト粉末（粉末材料）を充填する。
なお、フェライト粉末を充填する際における、粉末充填用凹部１６への粉末材料の充填長さｔ２は、製造する焼結体の厚みｔ１（図１参照）、縮率ｃおよび充填比ｆより、下記式（１）に従って決定される。本実施形態において、縮率ｃは、圧縮成型体の体積に対する、焼成後の焼結体の体積の減少率であり、また、充填比ｆは、粉末材料のかさ密度に対する、圧縮成型体の密度の比で定義される。
ｔ２＝｛ｔ１／（１−ｃ）｝×ｆ…式（１）
【００５５】
次いで、粉末材料の圧縮成型を行い、圧縮成型体を得る。
粉末材料の圧縮成型は、図４に示すように、枠型１８、中型２０ａ，２０ｂ、および下パンチ２２より形成される粉末充填用凹部１６に、上パンチ２４を押し込み、粉末材料に圧縮力を加えることにより行う。なお、圧縮成型する際には、上パンチ２４を押し込む際の圧縮力、および下パンチ２２の圧縮力を制御することにより、充填比および成型密度の調整が可能である。本実施形態においては、圧縮成型用金型１０は、フェライト粉末３２（粉末材料）に一定の圧縮力がかかるように、下パンチ２２は固定されており、上パンチ２４を粉末充填用凹部１６内に押し込み加圧する過程において、枠型１８を下方に移動させることで下パンチ２２から圧縮力を得る構造となっている。
【００５６】
本実施形態においては、第１上パンチ２４ａを挿入する過程において、図１に示す中脚部２を形成することになる第１凹部１６ａ内に収容してあるフェライト粉末３２のうち一部が、第１凹部１６ａから、テーパー部３０に逃げるような状態で圧縮成型を行う。そのため、本実施形態においては、実際に圧縮成型されるフェライト粉末３２の量は、第１凹部１６ａに収容されたフェライト粉末３２の量よりも少ない量となり、結果として、図１に示す中脚部２の成型密度が、他の部分であるリング形成部と比較して、高くなってしまうことを防ぐことが可能となる。
【００５７】
本発明の特徴点は、圧縮成型を行う際に、第１凹部１６ａ内に収容してある粉末材料のうち一部が、第１凹部１６ａ内から逃げるような状態で圧縮成型を行う点にあり、このようにすることにより圧縮成型体において、成型体内における密度の差を小さく抑えることが可能となる。そして、この密度差の小さい圧縮成型体を焼成し、焼結体とすることにより、寸法不良や変形の発生の少ない焼結体を得ることができる。なお、図５に示すように、焼成による縮率と成型体密度とは、一定の相関関係を有しており、成型体密度を大きくすると縮率が小さくなる傾向にあり、逆に、成型体密度を小さくすると縮率は大きくなる傾向にある。したがって、本発明のように、圧縮成型体の成型体内における密度の差を小さくすることにより、焼成過程における、成型体内の縮率の差を小さくすることが可能となり、結果として、寸法不良や変形の発生の少ない焼結体を得ることができる。
【００５８】
なお、従来においては、図１に示す中脚部の断面形状と、他の部分であるリング形成部の断面形状とを、異なる形状とした場合においては、圧縮成型体の中脚部に相当する部分の充填比および相対密度が高くなり、成型体内における密度の差が大きくなる傾向にあった。そして、従来においては、このように充填比が異なり、かつ、成型体内の密度差の大きい圧縮成型体を焼成し、焼結体としていたため、焼成時における縮率の違いにより、焼結体の寸法不良や変形等の発生率が高くなる傾向にあった。
【００５９】
本実施形態においては、テーパー部３０の中型の側壁面に対する角度θは、３０°〜５０°とすることが好ましく、より好ましくは４０°〜４５°である。テーパー部３０の中型の側壁面に対する角度θが、小さ過ぎても大き過ぎても、圧縮成型する際に、テーパー部３０に逃げる粉末材料の量の制御が不十分となり、成型体内の密度差が大きくなる傾向にある。すなわち、テーパー部３０に逃げる粉末材料の量が多くなり過ぎて、中脚部の成型密度が低くなったり、逆に、テーパー部３０に逃げる粉末材料の量が少な過ぎて、中脚部の成型密度が高くなったりして、成型体内の密度差が大きくなってしまう。
【００６０】
また、本実施形態においては、図４に示すように、上記テーパー部３０の中型の側壁面における開始点である第１テーパー開始点３０ａと凹部の上端面との高さの差（Ｈ３）と、成型用凸部である上パンチ２４の粉末充填用凹部への挿入量（Ｈ２）と、第１上パンチ２４ａの成型用突起２８の第２上パンチ２４ｂの先端面に対する高さ（Ｈ１）とが、下記式（２）に示す関係となるようにすることが好ましい。
Ｈ２−（Ｈ１×０．７）≦Ｈ３≦Ｈ２＋（Ｈ１×０．８５）…式（２）
【００６１】
すなわち、本実施形態においては、テーパー部３０を、上パンチ２４の挿入量（Ｈ２）および第１上パンチ２４ａの成型用突起２８の高さ（Ｈ１）との関係で、上記式（２）の条件を満たすように形成する。上記式（２）の条件を満たすようにテーパー部３０を形成することにより、圧縮成型を行う際に、テーパー部３０に逃げる粉末材料の量を制御することが可能となり、成型体内の密度差を小さくすることが可能となる。
【００６２】
第１テーパー開始点３０ａと凹部の上端面との高さの差（Ｈ３）が、Ｈ３＜Ｈ２−（Ｈ１×０．７）となるようにテーパー部３０を形成すると、すなわち、第１テーパー開始点３０ａが、上パンチ２４の挿入量（Ｈ２）との関係で高過ぎると、圧縮成型する際に、テーパー部３０に逃げる粉末材料の量が少なくなり、中脚部の成型密度が高くなってしまい、成型体内の密度差が大きくなる傾向にある。また、Ｈ３が、Ｈ３＞Ｈ２＋（Ｈ１×０．８５）となるようにテーパー部３０を形成すると、すなわち、第１テーパー開始点３０ａが、上パンチ２４の挿入量（Ｈ２）との関係で低過ぎると、テーパー部３０に逃げる粉末材料が多くなり、第１柱脚の成型密度が低くなってしまい、同様に、成型体内の密度差が大きくなる傾向にある。
【００６３】
なお、本実施形態においては、上パンチ２４の粉末充填用凹部への挿入量（Ｈ２）は、焼成後の焼結体厚みｔ１および粉末材料の充填長さｔ２より、下記式（３）により決定される。
Ｈ２＝（ｔ２−ｔ１）／２…式（３）
【００６４】
また、本実施形態においては、中型２０ａ，２０ｂの上面のテーパー部の開始点である第２テーパー開始点３０ｂと、中型２０ａ，２０ｂの側壁面との距離Ｄは、上述したテーパー部３０の角度θと、第１テーパー開始点３０ａとによって決定され、テーパー部３０の角度θと第１テーパー開始点３０ａとを上述した範囲内で調整することにより、適宜変更可能である。
【００６５】
次いで、得られた圧縮成型体を焼成し、フェライト焼結体１を得る。
焼成は、多くの空隙を含んでいる成型体の粉体粒子間に、融点以下の温度で粉体が凝着する焼結を起こさせ、緻密な焼結体を得るために行われる。焼成条件は、好ましくは、安定温度（焼成温度）：１１００〜１２５０℃、昇温速度：５０〜３００℃／ｈｒ、焼成時間：２〜８時間程度、焼成雰囲気：酸素濃度を制御した雰囲気とする。
【００６６】
本実施形態のフェライト焼結体１は、成型体内の充填比の差および密度の差の小さい圧縮成型体を焼成することにより製造されるため、焼成時における縮率の差が小さく、したがって、寸法不良や変形の発生の少ない焼結体を得ることが可能となる。
このようにして得られるフェライト焼結体１は、ラインフィルタ、民生用・産機用トランス、ノイズフィルタ等のフェライトコアとして使用することが可能である。
【００６７】
なお、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内で種々に改変することができる。
【００６８】
たとえば、上述した実施形態では、本発明に係る圧縮成型体および焼結体としてフェライトから構成される圧縮成型体および焼結体を例示したが、本発明に係る圧縮成型体および焼結体としては、これらに限定されず、圧縮成型により成型される圧縮成型体および該圧縮成型体を焼成することにより得られる焼結体であれば何でも良い。
【００６９】
また、上述した実施形態では、圧縮成型用金型１０を構成する成型用凹型１２が、枠型１８、一対の中型２０ａ，２０ｂ、および下パンチ２２で形成される成型用凹型１２としたが、成型用凹型としては、一体化されたような構造を有する金型を使用することも可能である。また、上述した実施形態では、上パンチ２４を粉末充填用凹部１６内に押し込み加圧する過程において、下パンチ２２は固定されており、枠型１８を下方に移動させることで下パンチ２２からの圧縮力を得る構造を例示したが、上パンチ２４を押し込むことにより、下パンチ２２が、追随して下降する構造を有していても良いし、また、上パンチ２４を粉末充填用凹部１６内に押し込むと共に、下パンチ２２を上昇させる構造としても良い。
【実施例】
【００７０】
以下、本発明を、さらに詳細な実施例に基づき説明するが、本発明は、これら実施例に限定されない。
【００７１】
まず、出発原料として、フェライト原料を用意し、次に、これらの原料について、配合、仮焼、粉砕および造粒を行いフェライト粉末を得た。
【００７２】
得られたフェライト粉末を、図２に示す圧縮成型用金型を使用し、圧縮成型し、フェライト成型体とし、その後、焼成を行い図１に示すフェライト焼結体を作製した。なお、本実施例においては、使用する圧縮成型用金型のテーパー部３０の角度を変化させた６種類のフェライト焼結体を、それぞれ１００個製造した。
また、フェライト焼結体は、図１に示すＬ１の長さ：３０．７ｍｍ、Ｌ２の長さ：３０．７ｍｍ、厚さｔ１：８．８ｍｍである中脚部を有する四角リング形状とした。
【００７３】
得られた各フェライト焼結体試料のそれぞれ５０個について、図６に示すＡ−Ｒ、Ｃ−Ｒ、Ｄ−ＲおよびＦ−Ｒの各寸法を測定することにより、フェライト焼結体の寸法不良および変形について評価を行った。寸法不良および変形の評価は、５０個のフェライト焼結体について、図６に示すＡ−Ｒ寸法を測定し、同一焼結体内におけるＡ−Ｒ寸法の最大値と最小値との差を算出し、これを変形量（単位はｍｍ）とした。同様の測定をＣ−Ｒ、Ｄ−ＲおよびＦ−Ｒについても行った。得られた結果を図７にグラフ化して示した。なお、図７に示す変形量は、各５０個の試料の平均値である。
【００７４】
図７に、圧縮成型用金型のテーパー部３０の角度をそれぞれ、０°、２０°、３０°、４０°、５０°および６０°として作製した各フェライト焼結体試料のＡ−Ｒ、Ｃ−Ｒ、Ｄ−ＲおよびＦ−Ｒについての変形量を示す。
【００７５】
なお、本実施例においては、図４中のＨ２を６．６ｍｍ、Ｈ１を３．１ｍｍ、Ｄを５．３ｍｍとした。また、表１に、テーパー部３０の角度とＨ３との関係を示す。
【００７６】
【表１】
2005280128.tif 000003
【００７７】
図７より圧縮成型用金型のテーパー部の角度を本発明の好ましい範囲である３０°〜５０°として作製した試料は、Ａ−Ｒ、Ｃ−Ｒ、Ｄ−ＲおよびＦ−Ｒのいずれの変形量も小さくなり、寸法不良および変形の少ないフェライト焼結体が得られることが確認できた。特に、テーパー部の角度を４０°として作製した試料は、変形量が０．１ｍｍ以下となり、特に良好な結果となった。また、表１より、テーパー部の角度を３０°、４０°および５０°とした場合における圧縮成型用金型のＨ３は、それぞれ、９．１８ｍｍ、６．３２ｍｍおよび４．４５ｍｍとなり、いずれも下記式（４）を満たす結果となった。
Ｈ２−（Ｈ１×０．７）≦Ｈ３≦Ｈ２＋（Ｈ１×０．８５）…式（４）
【００７８】
一方、圧縮成型用金型のテーパー部の角度を０°、すなわちテーパー部を設けなかった試料、およびテーパー部の角度を２０°とした試料は、テーパー部へ逃げたフェライト粉末の量の制御が不十分であったため、Ａ−Ｒ、Ｄ−ＲおよびＦ−Ｒの変形量が大きくなり、寸法不良が悪化し、変形が大きくなる結果となった。また、テーパー部の角度を６０°とした試料についても、テーパー部へ逃げたフェライト粉末の量の制御が不十分であったため、Ａ−Ｒ、Ｄ−ＲおよびＦ−Ｒの変形量が大きくなり、寸法不良が悪化し、変形が大きくなる結果となった。
【００７９】
この結果より、圧縮成型する際に、他の部分であるリング形成部と異なる断面形状を有する中脚部を形成することになる第１凹部において、粉末材料が逃げるようにすることにより、焼結体の寸法不良および変形を小さくすることができることが確認できた。また、好ましくは、テーパー部の角度は３０°〜５０°、より好ましくは４０°〜４５°であることが確認できた。
【図面の簡単な説明】
【００８０】
【図１】図１は本発明の一実施形態に係るフェライト焼結体の斜視図である。
【図２】図２は本発明の一実施形態に係る圧縮成型用金型の断面図である。
【図３】図３は本発明の一実施形態に係る圧縮成型工程を説明するための図である。
【図４】図４は本発明の一実施形態に係る圧縮成型工程を説明するための図である。
【図５】図５は成型体密度と、焼成による焼結体の縮率との関係を示すグラフである。
【図６】図６は本発明の実施例に係るフェライト焼結体の寸法を説明するための図である。
【図７】図７はテーパー角度と、焼結体の変形量との関係を示すグラフである。
【符号の説明】
【００８１】
１…  フェライト焼結体
２…  中脚部
４ａ，４ｂ，６ａ，６ｂ…  リング形成柱脚
１０…  圧縮成型用金型
１２…  成型用凹型
１４…  成型用凸型
１６…  粉末充填用凹部
１６ａ…  第１凹部
１６ｂ…  第２凹部
１８…  枠型
２０ａ，２０ｂ…  中型
２２…  下パンチ
２２ａ…  第１下パンチ
２２ｂ…  第２下パンチ
２４…  上パンチ
２４ａ…  第１上パンチ
２４ｂ…  第２上パンチ
２６，２８…  成型用突起
３０…  テーパー部
３０ａ…  第１テーパー開始点
３０ｂ…  第２テーパー開始点
３２…  フェライト粉末
【図１】
2005280128.tif 000004
【図２】
2005280128.tif 000005
【図３】
2005280128.tif 000006
【図４】
2005280128.tif 000007
【図５】
2005280128.tif 000008
【図６】
2005280128.tif 000009
【図７】
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