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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2023-05-01
(45)【発行日】2023-05-12
(54)【発明の名称】圧粉体の製造方法、及び圧粉体
(51)【国際特許分類】
B22F 5/00 20060101AFI20230502BHJP
B22F 3/02 20060101ALI20230502BHJP
B22F 3/00 20210101ALI20230502BHJP
H01F 41/02 20060101ALI20230502BHJP
H01F 1/057 20060101ALI20230502BHJP
H01F 1/059 20060101ALI20230502BHJP
C22C 38/00 20060101ALN20230502BHJP
【ＦＩ】
B22F5/00 Z
B22F3/02 A
B22F3/00 F
H01F41/02 G
H01F1/057 130
H01F1/057 160
H01F1/059 160
C22C38/00 303D
【請求項の数】
17
(21)【出願番号】P 2020561392
(86)(22)【出願日】2019-12-13
(86)【国際出願番号】 JP2019049065
(87)【国際公開番号】W WO2020129867
(87)【国際公開日】2020-06-25
【審査請求日】2022-05-23
(31)【優先権主張番号】P 2018235935
(32)【優先日】2018-12-17
(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP
(73)【特許権者】
【識別番号】000002130
【氏名又は名称】住友電気工業株式会社
(73)【特許権者】
【識別番号】593016411
【氏名又は名称】住友電工焼結合金株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100100147
【弁理士】
【氏名又は名称】山野 宏
(74)【代理人】
【識別番号】100116366
【弁理士】
【氏名又は名称】二島 英明
(72)【発明者】
【氏名】嶋内 一誠
(72)【発明者】
【氏名】上野 友之
【審査官】池ノ谷 秀行
(56)【参考文献】
【文献】特開２００１－０１１５０８（ＪＰ，Ａ）
【文献】米国特許第０３４９２１２０（ＵＳ，Ａ）
【文献】特開昭６３－２５０４０４（ＪＰ，Ａ）
【文献】特公昭４０－０２５０４２（ＪＰ，Ｂ１）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｂ２２Ｆ １／００－８／００
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
筒状体の内周面で構成される中空部を有するダイと、前記中空部に挿入される下パンチと、前記中空部に挿入される上パンチとを備える金型を準備する第一の工程を備え、前記ダイの内周面は、
球帯状の第一内周面と、
前記第一内周面の軸方向の一端側に設けられる円筒状の第二内周面と、
前記第一内周面の軸方向の他端側に設けられる円筒状の第三内周面とを有し、
前記第一内周面は、軸方向の一端から他端に向かって小さくなる内径を有し、
前記第二内周面は、前記第一内周面の最大内径に対応する内径を有し、
前記第三内周面は、前記第一内周面の最小内径に対応する内径を有し、
前記下パンチは、前記第一内周面につながることで半球面を構成する球冠状の端面を有し、
前記下パンチの前記端面は、前記第三内周面の内径に対応する外径を有し、
前記上パンチは、
円筒状の第一上パンチと、
前記第一上パンチの内側に挿通される円柱状の第二上パンチとを有し、
前記第一上パンチは、平面で構成される円環状の端面を有し、
前記第一上パンチの前記端面は、前記第二内周面の内径に対応する外径を有し、
前記第二上パンチは、前記下パンチに向かって突出する半球状の端面を有し、
前記第二上パンチの前記端面は、前記第一上パンチの内径に対応する外径を有し、
更に、
前記ダイの前記第一内周面、前記第二内周面及び前記第三内周面で囲まれる前記中空部において、前記下パンチの端面が前記第三内周面で囲まれる領域内に位置し、且つ、前記第一上パンチの端面が前記第二内周面の開口部に位置すると共に、前記第二上パンチの端面と円柱面との境界が前記第一上パンチの端面と同じ位置にある状態で、前記中空部内に原料粉末が充填された状態とする第二の工程と、
前記ダイに対して前記第一上パンチ及び前記第二上パンチを下降させると共に前記下パンチを上昇させ、前記原料粉末を上下から圧縮して中空半球状の圧粉体を得る第三の工程と、を備え、
前記第二の工程は、
前記第一内周面で囲まれる領域内に前記下パンチの端面の周縁を突出させた状態で、前記中空部内に前記原料粉末を充填する工程と、
前記中空部内に前記原料粉末を充填した後、前記下パンチの端面の周縁を前記第一内周面の他端よりも下側に下降させ、前記下パンチの端面を前記第三内周面で囲まれる領域内に位置させる工程と、
前記中空部内に前記原料粉末を充填した後、前記第一上パンチの端面を前記第二内周面の開口部の位置まで下降させると共に、前記第二上パンチを下降させて前記第二上パンチの端面を前記中空部内に挿入し、前記第二上パンチの端面と前記円柱面との境界を前記第一上パンチの端面の位置と一致させる工程と、を有する、
圧粉体の製造方法。
【請求項2】
前記第一上パンチと前記ダイとの間で圧縮される前記原料粉末の圧縮率と、前記第二上パンチと前記下パンチとの間で圧縮される前記原料粉末の圧縮率との差が５０％以下である請求項１に記載の圧粉体の製造方法。
【請求項3】
前記第二の工程は、前記ダイの前記中空部内に前記原料粉末を充填した後、前記第二上パンチの端面を前記ダイの前記中空部内に挿入する前に、前記第一上パンチの端面で前記第二内周面の開口部を部分的に塞ぐ工程を有する請求項１又は請求項２に記載の圧粉体の製造方法。
【請求項4】
前記第二の工程は、前記第二内周面の開口部を部分的に塞いだ後、前記第二上パンチを下降させて前記第二上パンチの端面を前記中空部内に挿入し、前記第二上パンチの端面と前記円柱面との境界を前記第一上パンチの端面の位置と一致させる工程を有する請求項３に記載の圧粉体の製造方法。
【請求項5】
前記ダイの前記第一内周面と前記下パンチの端面とで半球面を構成するときの前記第二内周面の開口部から前記下パンチの端面の周縁までの距離を１００とするとき、前記第二の工程において、前記原料粉末を充填する際、前記下パンチの端面の周縁を前記第一内周面で囲まれる領域内に突出させる突出量を１０以上７０以下とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の圧粉体の製造方法。
【請求項6】
前記第二の工程において、前記原料粉末を充填した後、前記下パンチの端面の周縁を前記第一内周面の他端から下降させる下降量を１ｍｍ以上１０ｍｍ以下とする請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の圧粉体の製造方法。
【請求項7】
前記第二上パンチの外径に対する前記下パンチの外径の比が０．８以上１．２以下である請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の圧粉体の製造方法。
【請求項8】
前記第三の工程において、前記原料粉末を圧縮する成形圧力を９８０ＭＰａ以上とする請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の圧粉体の製造方法。
【請求項9】
前記第三の工程において、圧縮終了時における前記下パンチの端面の周縁の位置を前記第一内周面の他端から下側に０．１ｍｍ以下の範囲内とする請求項１から請求項８のいずれか１項に記載の圧粉体の製造方法。
【請求項10】
前記第三の工程において、圧縮終了時における前記下パンチの端面の周縁の位置を前記第一内周面の他端から下側に０．１ｍｍ超０．３ｍｍ以下の範囲内とする請求項１から請求項９のいずれか１項に記載の圧粉体の製造方法。
【請求項11】
前記原料粉末は、希土類元素と鉄とを含有する希土類－鉄系合金を水素化処理した水素化粉末からなる磁石粉末を含み、前記第三の工程の後、前記圧粉体を脱水素処理する工程を備える請求項１から請求項１０のいずれか１項に記載の圧粉体の製造方法。
【請求項12】
中空半球状の形状を有し、前記中空半球の中心と頂点を結ぶ中心軸線と平行で、且つ、前記中空半球の開口端面の内周縁を通る線に沿った面を分割面としたとき、前記分割面よりも前記中心軸線側に位置する部分を頂部、前記分割面よりも前記中心軸線とは反対側に位置する残りの部分を裾部とし、
前記頂部と前記裾部との相対密度の差が５％以下である、
圧粉体。
【請求項13】
前記圧粉体全体の相対密度が８０％以上である請求項１２に記載の圧粉体。
【請求項14】
前記圧粉体の外周面に０．１ｍｍ以下の段差が設けられている請求項１２又は請求項１３に記載の圧粉体。
【請求項15】
前記圧粉体の外周面に０．１ｍｍ超０．３ｍｍ以下の段差が設けられている請求項１２又は請求項１３に記載の圧粉体。
【請求項16】
前記圧粉体の厚みが、前記開口端面の外周半径の１／３０倍以上１／２倍以下である請求項１２から請求項１５のいずれか１項に記載の圧粉体。
【請求項17】
希土類元素と鉄とを含有する希土類－鉄系合金の磁石粉末を含む請求項１２から請求項１６のいずれか１項に記載の圧粉体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、圧粉体の製造方法、及び圧粉体に関する。
本出願は、２０１８年１２月１７日付の日本国出願の特願２０１８－２３５９３５に基づく優先権を主張し、前記日本国出願に記載された全ての記載内容を援用するものである。
本出願は、２０１８年１２月１７日付の日本国出願の特願２０１８－２３５９３５に基づく優先権を主張し、前記日本国出願に記載された全ての記載内容を援用するものである。
【背景技術】
【0002】
従来、粉末を金型に充填して圧縮成形することによって、圧粉体を製造することが行われている。特許文献１には、半球形凹部を有する固定型と、この固定型に嵌入されて半球形成形部を形成する半球形凸部を有する可動型とを備える中空半球体の成形装置が記載されている。特許文献２には、磁極面がボンド磁石部で形成され、磁極面が略球状に形成された磁極面球状ボンド磁石が記載されている。
【0003】
また、希土類磁石に関する技術が、例えば、特許文献３から特許文献５に開示されている。特許文献３から特許文献５には、希土類－鉄系合金を水素化処理した磁石用粉末を圧縮成形して圧粉体とし、その圧粉体を脱水素処理することで、希土類－鉄系合金の圧粉体からなる希土類－鉄系磁石、即ち圧粉磁石を製造することが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【文献】特開２００１－１１５０８号公報
【文献】特開２００６－４１１３８号公報
【文献】特開２０１１－２３６４９８号公報
【文献】特開２０１１－１３７２１８号公報
【文献】特開２０１２－２４１２８０号公報
【発明の概要】
【0005】
本開示の圧粉体の製造方法は、
筒状体の内周面で中空部を構成するダイと、前記中空部に挿入される下パンチと、前記中空部に挿入される上パンチとを備える金型を準備する第一の工程を備え、
前記ダイの内周面は、
球帯状の第一内周面と、
前記第一内周面の軸方向の一端側に設けられる円筒状の第二内周面と、
前記第一内周面の軸方向の他端側に設けられる円筒状の第三内周面とを有し、
前記第一内周面は、軸方向の一端から他端に向かって小さくなる内径を有し、
前記第二内周面は、前記第一内周面の最大内径に対応する内径を有し、
前記第三内周面は、前記第一内周面の最小内径に対応する内径を有し、
前記下パンチは、前記第一内周面につながることで半球面を構成する球冠状の端面を有し、
前記下パンチの前記端面は、前記第三内周面の内径に対応する外径を有し、
前記上パンチは、
円筒状の第一上パンチと、
第一上パンチの内側に挿通される円柱状の第二上パンチとを有し、
前記第一上パンチは、平面で構成される円環状の端面を有し、
前記第一上パンチの前記端面は、前記第二内周面の内径に対応する外径を有し、
前記第二上パンチは、前記下パンチに向かって突出する半球状の端面を有し、
前記第二上パンチの前記端面は、前記第一上パンチの内径に対応する外径を有し、
更に、
前記下パンチの端面が前記第三内周面で囲まれる領域内に位置し、且つ、前記第一上パンチの端面が前記第二内周面の開口部に位置すると共に、前記第二上パンチの端面と円柱面との境界が前記第一上パンチの端面と同じ位置にある状態で、前記ダイの前記第一内周面、前記第二内周面及び前記第三内周面で囲まれる前記中空部内に原料粉末が充填された状態とする第二の工程と、
前記ダイに対して前記第一上パンチ及び前記第二上パンチを下降させると共に前記下パンチを上昇させ、前記原料粉末を上下から圧縮して中空半球状の圧粉体を得る第三の工程と、を備える。
筒状体の内周面で中空部を構成するダイと、前記中空部に挿入される下パンチと、前記中空部に挿入される上パンチとを備える金型を準備する第一の工程を備え、
前記ダイの内周面は、
球帯状の第一内周面と、
前記第一内周面の軸方向の一端側に設けられる円筒状の第二内周面と、
前記第一内周面の軸方向の他端側に設けられる円筒状の第三内周面とを有し、
前記第一内周面は、軸方向の一端から他端に向かって小さくなる内径を有し、
前記第二内周面は、前記第一内周面の最大内径に対応する内径を有し、
前記第三内周面は、前記第一内周面の最小内径に対応する内径を有し、
前記下パンチは、前記第一内周面につながることで半球面を構成する球冠状の端面を有し、
前記下パンチの前記端面は、前記第三内周面の内径に対応する外径を有し、
前記上パンチは、
円筒状の第一上パンチと、
第一上パンチの内側に挿通される円柱状の第二上パンチとを有し、
前記第一上パンチは、平面で構成される円環状の端面を有し、
前記第一上パンチの前記端面は、前記第二内周面の内径に対応する外径を有し、
前記第二上パンチは、前記下パンチに向かって突出する半球状の端面を有し、
前記第二上パンチの前記端面は、前記第一上パンチの内径に対応する外径を有し、
更に、
前記下パンチの端面が前記第三内周面で囲まれる領域内に位置し、且つ、前記第一上パンチの端面が前記第二内周面の開口部に位置すると共に、前記第二上パンチの端面と円柱面との境界が前記第一上パンチの端面と同じ位置にある状態で、前記ダイの前記第一内周面、前記第二内周面及び前記第三内周面で囲まれる前記中空部内に原料粉末が充填された状態とする第二の工程と、
前記ダイに対して前記第一上パンチ及び前記第二上パンチを下降させると共に前記下パンチを上昇させ、前記原料粉末を上下から圧縮して中空半球状の圧粉体を得る第三の工程と、を備える。
【0006】
本開示の圧粉体は、
中空半球状の形状を有し、
前記中空半球の中心と頂点を結ぶ中心軸線と平行で、且つ、前記中空半球の開口端面の内周縁を通る線を分割線としたとき、前記分割線よりも前記中心軸線側に位置する部分を頂部、前記分割線よりも前記中心軸線とは反対側に位置する残りの部分を裾部とし、
前記頂部と前記裾部との相対密度の差が５％以下である。
中空半球状の形状を有し、
前記中空半球の中心と頂点を結ぶ中心軸線と平行で、且つ、前記中空半球の開口端面の内周縁を通る線を分割線としたとき、前記分割線よりも前記中心軸線側に位置する部分を頂部、前記分割線よりも前記中心軸線とは反対側に位置する残りの部分を裾部とし、
前記頂部と前記裾部との相対密度の差が５％以下である。
【図面の簡単な説明】
【0007】
【発明を実施するための形態】
【0008】
［本開示が解決しようとする課題］
原料粉末を金型で圧縮成形して中空半球状の圧粉体を製造した場合、部分的に密度の異なる部位が発生することがある。特に、頂部と裾部との間で密度の差が生じ易い。以下、「中空半球状」を単に「半球状」という場合がある。圧粉体において部分的に密度差が生じると、部位によって物理的特性が異なることになる。例えば、原料粉末として磁石粉末や軟磁性粉末を用いた半球状の圧粉体で圧粉磁石や圧粉磁心を構成した場合、密度が不均一であると、残留磁束密度（Ｂｒ）や飽和磁束密度（Ｂｓ）といった磁気特性が不均一になるなど、性能に影響を及ぼす。
原料粉末を金型で圧縮成形して中空半球状の圧粉体を製造した場合、部分的に密度の異なる部位が発生することがある。特に、頂部と裾部との間で密度の差が生じ易い。以下、「中空半球状」を単に「半球状」という場合がある。圧粉体において部分的に密度差が生じると、部位によって物理的特性が異なることになる。例えば、原料粉末として磁石粉末や軟磁性粉末を用いた半球状の圧粉体で圧粉磁石や圧粉磁心を構成した場合、密度が不均一であると、残留磁束密度（Ｂｒ）や飽和磁束密度（Ｂｓ）といった磁気特性が不均一になるなど、性能に影響を及ぼす。
【0009】
したがって、半球状の圧粉体において密度を均一化することが望まれている。
【0010】
本開示は、中空半球状の圧粉体の密度を均一化できる圧粉体の製造方法を提供することを目的の一つとする。また、本開示は、頂部と裾部との密度差が小さい中空半球状の圧粉体を提供することを目的の一つとする。
【0011】
［本開示の効果］
本開示の圧粉体の製造方法は、中空半球状の圧粉体の密度を均一化できる。また、本開示の圧粉体は、中空半球状であり、頂部と裾部との密度差が小さい。
本開示の圧粉体の製造方法は、中空半球状の圧粉体の密度を均一化できる。また、本開示の圧粉体は、中空半球状であり、頂部と裾部との密度差が小さい。
【0012】
［本開示の実施形態の説明］
最初に本開示の実施態様を列記して説明する。
最初に本開示の実施態様を列記して説明する。
【0013】
（１）本開示の実施形態に係る圧粉体の製造方法は、
筒状体の内周面で中空部を構成するダイと、前記中空部に挿入される下パンチと、前記中空部に挿入される上パンチとを備える金型を準備する第一の工程を備え、
前記ダイの内周面は、
球帯状の第一内周面と、
前記第一内周面の軸方向の一端側に設けられる円筒状の第二内周面と、
前記第一内周面の軸方向の他端側に設けられる円筒状の第三内周面とを有し、
前記第一内周面は、軸方向の一端から他端に向かって小さくなる内径を有し、
前記第二内周面は、前記第一内周面の最大内径に対応する内径を有し、
前記第三内周面は、前記第一内周面の最小内径に対応する内径を有し、
前記下パンチは、前記第一内周面に繋がることで半球面を構成する球冠状の端面を有し、
前記下パンチの前記端面は、前記第三内周面の内径に対応する外径を有し、
前記上パンチは、
円筒状の第一上パンチと、
第一上パンチの内側に挿通される円柱状の第二上パンチとを有し、
前記第一上パンチは、平面で構成される円環状の端面を有し、
前記第一上パンチの前記端面は、前記第二内周面の内径に対応する外径を有し、
前記第二上パンチは、前記下パンチに向かって突出する半球状の端面を有し、
前記第二上パンチの前記端面は、前記第一上パンチの内径に対応する外径を有し、
更に、
前記下パンチの端面が前記第三内周面で囲まれる領域内に位置し、且つ、前記第一上パンチの端面が前記第二内周面の開口部に位置すると共に、前記第二上パンチの端面と円柱面との境界が前記第一上パンチの端面と同じ位置にある状態で、前記ダイの前記第一内周面、前記第二内周面及び前記第三内周面で囲まれる前記中空部内に原料粉末が充填された状態とする第二の工程と、
前記ダイに対して前記第一上パンチ及び前記第二上パンチを下降させると共に前記下パンチを上昇させ、前記原料粉末を上下から圧縮して中空半球状の圧粉体を得る第三の工程と、を備える。
筒状体の内周面で中空部を構成するダイと、前記中空部に挿入される下パンチと、前記中空部に挿入される上パンチとを備える金型を準備する第一の工程を備え、
前記ダイの内周面は、
球帯状の第一内周面と、
前記第一内周面の軸方向の一端側に設けられる円筒状の第二内周面と、
前記第一内周面の軸方向の他端側に設けられる円筒状の第三内周面とを有し、
前記第一内周面は、軸方向の一端から他端に向かって小さくなる内径を有し、
前記第二内周面は、前記第一内周面の最大内径に対応する内径を有し、
前記第三内周面は、前記第一内周面の最小内径に対応する内径を有し、
前記下パンチは、前記第一内周面に繋がることで半球面を構成する球冠状の端面を有し、
前記下パンチの前記端面は、前記第三内周面の内径に対応する外径を有し、
前記上パンチは、
円筒状の第一上パンチと、
第一上パンチの内側に挿通される円柱状の第二上パンチとを有し、
前記第一上パンチは、平面で構成される円環状の端面を有し、
前記第一上パンチの前記端面は、前記第二内周面の内径に対応する外径を有し、
前記第二上パンチは、前記下パンチに向かって突出する半球状の端面を有し、
前記第二上パンチの前記端面は、前記第一上パンチの内径に対応する外径を有し、
更に、
前記下パンチの端面が前記第三内周面で囲まれる領域内に位置し、且つ、前記第一上パンチの端面が前記第二内周面の開口部に位置すると共に、前記第二上パンチの端面と円柱面との境界が前記第一上パンチの端面と同じ位置にある状態で、前記ダイの前記第一内周面、前記第二内周面及び前記第三内周面で囲まれる前記中空部内に原料粉末が充填された状態とする第二の工程と、
前記ダイに対して前記第一上パンチ及び前記第二上パンチを下降させると共に前記下パンチを上昇させ、前記原料粉末を上下から圧縮して中空半球状の圧粉体を得る第三の工程と、を備える。
【0014】
本開示の圧粉体の製造方法によれば、上記特定の金型を使用し、上記第二の工程、及び上記第三の工程によって中空半球状の圧粉体の密度を均一化できる。
【0015】
第一の工程で準備する上記金型は、ダイの第一内周面及び下パンチの端面で半球状の圧粉体の外周面を成形すると共に、第一上パンチの端面及び第二上パンチの端面で圧粉体の開口端面及び内周面を成形するように構成されている。ダイの第一内周面は、圧粉体の半球状の外周面のうち、球帯面を成形し、圧粉体における裾部の外側を成形する。下パンチの端面は、圧粉体の外周面のうち、残りの球冠面を成形し、圧粉体における頂部の外側を成形する。
【0016】
球帯とは、半球の端面と平行な平面、即ち半球の中心と頂点を結ぶ中心軸線と直交する平面で半球を切ったとき、半球の端面と平面とで挟まれる半球面の部分をいう。球冠とは、半球の中心と頂点を結ぶ中心軸線と直交する平面で半球を切ったとき、この平面の頂点側にある半球面の部分をいう。また、圧粉体における頂部とは、中空半球の中心と頂点を結ぶ中心軸線と平行で、且つ、中空半球の開口端面の内周縁を通る線を分割線としたとき、この分割線よりも中心軸線側に位置する部分をいう。圧粉体における裾部とは、上記分割線よりも中心軸線とは反対側に位置する残りの部分をいう。
【0017】
第二の工程では、下パンチの端面が第三内周面で囲まれる領域内に位置し、且つ、第一上パンチの端面が第二内周面の開口部に位置すると共に、第二上パンチの端面と円柱面との境界が第一上パンチの端面と同じ位置にある状態とする。そして、その状態で、ダイの第一内周面、第二内周面及び第三内周面で囲まれる中空部内に原料粉末が充填された状態とする。これにより、後述する第三の工程で原料粉末を圧縮するとき、第二上パンチと下パンチとで挟まれる中空部の中心側、即ち下パンチの上側と、第一上パンチとダイの第一内周面とで挟まれる中空部の外周側、即ち第一内周面側とで原料粉末の圧縮率の差を小さくすることが可能である。双方の圧縮率の差が小さいことで、圧粉体の密度の均一化を図ることができる。
【0018】
下パンチの端面が第三内周面で囲まれる領域内に位置しているため、下パンチの端面が第一内周面の他端よりも下側に位置する。これにより、後述する第三の工程において、下パンチと第二上パンチとで原料粉末を上下から圧縮することができ、圧粉体の密度を高め易い。また、原料粉末の圧縮前に、仮に下パンチの端面を第一内周面で囲まれる中空部内に突出させた状態とすると、原料粉末を圧縮した際に下パンチの端面の周縁が変形して破損し易くなる。下パンチの端面を第三内周面で囲まれる領域内に位置させておくことで、圧縮時における下パンチの端面の周縁の破損を抑制できる。
【0019】
第三の工程では、ダイに対して第一上パンチ及び第二上パンチを下降させる共に下パンチを上昇させ、原料粉末を上下から圧縮して中空半球状の圧粉体を得る。上記第二の工程の状態から原料粉末を圧縮して半球状の圧粉体を成形することで、密度を均一化でき、頂部と裾部との密度差を小さくできる。
【0020】
（２）本開示の圧粉体の製造方法の一形態として、
前記第一上パンチと前記ダイとの間で圧縮される前記原料粉末の圧縮率と、前記第二上パンチと前記下パンチとの間で圧縮される前記原料粉末の圧縮率との差が５０％以下であることが挙げられる。
前記第一上パンチと前記ダイとの間で圧縮される前記原料粉末の圧縮率と、前記第二上パンチと前記下パンチとの間で圧縮される前記原料粉末の圧縮率との差が５０％以下であることが挙げられる。
【0021】
第一上パンチとダイとの間で圧縮される原料粉末の圧縮率と、第二上パンチと下パンチとの間で圧縮される原料粉末の圧縮率との差の絶対値が上記範囲内であることで、圧粉体の密度を均一化でき、頂部と裾部との密度差を小さくできる。
【0022】
それぞれの圧縮率は、第二の工程での原料粉末を圧縮する前の金型の状態と、第三の工程での原料粉末を圧縮後の金型の状態とから求めることができる。具体的には、次のようにして求めることができる。
【0023】
圧縮前の金型の状態において、第一上パンチの端面とダイの第一内周面との最大距離をＡ１とし、第二上パンチの端面と下パンチの端面との頂点間距離をＡ２とする。また、圧縮後の金型の状態において、第一上パンチの端面とダイの第一内周面との最大距離をＢ１とし、第二上パンチの端面と下パンチの端面との頂点間距離をＢ２とする。第一上パンチの端面とダイの第一内周面との最大距離Ｂ１は、第一上パンチの端面と第一内周面の他端との距離をいう。そして、圧縮前における上記最大距離Ａ１と、圧縮後における上記最大距離Ｂ１との比率（[Ｂ１／Ａ１]×１００）を、第一上パンチとダイとの間での原料粉末の圧縮率Ｃ１（％）とする。また、圧縮前における上記頂点間距離Ａ２と、圧縮後における上記頂点間距離Ｂ２との比率（[Ｂ２／Ａ２]×１００）を、第二上パンチと下パンチとの間での原料粉末の圧縮率Ｃ２（％）とする。
【0024】
（３）本開示の圧粉体の製造方法の一形態として、
前記第二の工程は、前記ダイの前記中空部内に前記原料粉末を充填した後、前記下パンチの端面の周縁を前記第一内周面の他端よりも下側に下降させ、前記下パンチの端面を前記第三内周面で囲まれる領域内に位置させる工程を有することが挙げられる。
前記第二の工程は、前記ダイの前記中空部内に前記原料粉末を充填した後、前記下パンチの端面の周縁を前記第一内周面の他端よりも下側に下降させ、前記下パンチの端面を前記第三内周面で囲まれる領域内に位置させる工程を有することが挙げられる。
【0025】
原料粉末の充填は、ダイの中空部に下パンチを挿入して第三内周面に下パンチを嵌合させ、中空部内に原料粉末を充填して行う。原料粉末の充填後、下パンチの端面を第一内周面の他端よりも下側に下降させることで、下パンチの上側に充填された原料粉末の上面を第二内周面の開口部より沈下させて凹状の空間を設けることができる。このような凹状の空間を設けることによって、第二上パンチの端面をダイの中空部内に挿入し易くなる。
【0026】
（４）本開示の圧粉体の製造方法の一形態として、
前記第二の工程は、前記ダイの前記中空部内に前記原料粉末を充填した後、前記第二上パンチの端面を前記ダイの前記中空部内に挿入する前に、前記第一上パンチの端面で前記第二内周面の開口部を部分的に塞ぐ工程を有することが挙げられる。
前記第二の工程は、前記ダイの前記中空部内に前記原料粉末を充填した後、前記第二上パンチの端面を前記ダイの前記中空部内に挿入する前に、前記第一上パンチの端面で前記第二内周面の開口部を部分的に塞ぐ工程を有することが挙げられる。
【0027】
第二上パンチの端面をダイの中空部内に挿入する前に、第一上パンチの端面で第二内周面の開口部を部分的に塞いでおくことで、第二上パンチの端面を中空部内に挿入した際に、原料粉末が第二内周面の開口部から漏れることを抑制できる。また、第二上パンチの端面をダイの中空部内に挿入することで、第二上パンチの端面を原料粉末に押し付けることができる。第二上パンチの端面を原料粉末に押し付けることで、下パンチの上側に充填された原料粉末をダイの第一内周面側に流動させる。これにより、下パンチの上側とダイの第一内周面側とで原料粉末の充填量を均一に制御することが可能であり、充填量の差がより小さくなる。
【0028】
（５）上記（４）に記載の圧粉体の製造方法の一形態として、
前記第二の工程は、前記第二内周面の開口部を部分的に塞いだ後、前記第二上パンチを下降させて前記第二上パンチの端面を前記中空部内に挿入し、前記第二上パンチの端面と前記円柱面との境界を前記第一上パンチの端面の位置と一致させる工程を有することが挙げられる。
前記第二の工程は、前記第二内周面の開口部を部分的に塞いだ後、前記第二上パンチを下降させて前記第二上パンチの端面を前記中空部内に挿入し、前記第二上パンチの端面と前記円柱面との境界を前記第一上パンチの端面の位置と一致させる工程を有することが挙げられる。
【0029】
第一上パンチの端面で第二内周面の開口部を部分的に塞いだ状態で、第二上パンチを下降させて第二上パンチの端面を原料粉末に押し付けることにより、下パンチの上側に充填された原料粉末をダイの第一内周面側に流動させることができる。この状態では、原料粉末が圧縮されておらず、密度が低い。そのため、下パンチの上側の原料粉末を外周側に流動させることが可能である。第二上パンチの端面を原料粉末に押し付けることで、下パンチの上側とダイの第一内周面側とで原料粉末の充填量を均一に制御することが可能であり、充填量の差がより小さくなる。
【0030】
（６）上記（３）に記載の圧粉体の製造方法の一形態として、
前記第二の工程は、前記ダイの前記第一内周面で囲まれる前記中空部内に前記下パンチの端面の周縁を突出させた状態で、前記第一内周面及び前記第二内周面で囲まれる前記中空部内に前記原料粉末を充填する工程を有することが挙げられる。
前記第二の工程は、前記ダイの前記第一内周面で囲まれる前記中空部内に前記下パンチの端面の周縁を突出させた状態で、前記第一内周面及び前記第二内周面で囲まれる前記中空部内に前記原料粉末を充填する工程を有することが挙げられる。
【0031】
原料粉末を充填する際、ダイの第一内周面と下パンチの端面とで半球面を構成するように下パンチを位置させた場合、第一内周面及び下パンチの端面により構成される空間は半球状になる。ダイの第一内周面と下パンチの端面とで半球面を構成するときの下パンチの位置を基準位置とする。下パンチを基準位置に位置させた状態で中空部内に原料粉末を充填すると、中空部の中心側、即ち下パンチの上側の充填深さの方が、中空部の外周側、即ち第一内周面側の充填深さよりも大きくなる。これに対し、原料粉末を充填する際、第一内周面で囲まれる中空部内に下パンチの端面の周縁を突出させた状態とした場合、第二内周面の開口部、即ちダイの上面の開口から下パンチの端面までの距離が小さくなる。そのため、下パンチの上側での充填深さを小さくできる。よって、下パンチの上側とダイの第一内周面側とで原料粉末の充填量の差が小さくなる。
【0032】
（７）上記（６）に記載の圧粉体の製造方法の一形態として、
前記ダイの前記第一内周面と前記下パンチの端面とで半球面を構成するときの前記第二内周面の開口部から前記下パンチの端面の周縁までの距離を１００とするとき、
前記第二の工程において、前記下パンチの端面の周縁を前記第一内周面で囲まれる前記中空部内に突出させる突出量を１０以上７０以下とすることが挙げられる。
前記ダイの前記第一内周面と前記下パンチの端面とで半球面を構成するときの前記第二内周面の開口部から前記下パンチの端面の周縁までの距離を１００とするとき、
前記第二の工程において、前記下パンチの端面の周縁を前記第一内周面で囲まれる前記中空部内に突出させる突出量を１０以上７０以下とすることが挙げられる。
【0033】
上記基準位置に対する下パンチの突出量を１０以上７０以下とすることで、下パンチの上側とダイの第一内周面側とで原料粉末の充填量の差を十分に小さくできる。
【0034】
（８）上記（３）、（６）又は（７）に記載の圧粉体の製造方法の一形態として、
前記第二の工程において、前記下パンチの端面の周縁を前記第一内周面の他端から下降させる下降量を１ｍｍ以上１０ｍｍ以下とすることが挙げられる。
前記第二の工程において、前記下パンチの端面の周縁を前記第一内周面の他端から下降させる下降量を１ｍｍ以上１０ｍｍ以下とすることが挙げられる。
【0035】
下パンチの下降量を１ｍｍ以上とすることで、下パンチの上側に充填された原料粉末の上面に上記凹状の空間を十分に確保し易い。一方、下パンチを下げ過ぎると、上述したように第二上パンチの端面を原料粉末に押し付ける場合、下パンチの上側に充填された原料粉末をダイの第一内周面側に流動させ難くなる。また、下パンチを下げ過ぎると、第三の工程で原料粉末を圧縮する際に下パンチの上側とダイの第一内周面側とで原料粉末の圧縮率の差が大きくなることから、半球状の圧粉体の頂部と裾部との境界に割れが発生し易くなる。そのため、下パンチの下降量は１０ｍｍ以下とすることが好ましい。これにより、押し付け時の原料粉末の流動性を確保しつつ、圧縮時の圧縮率を均一化し易い。
【0036】
（９）本開示の圧粉体の製造方法の一形態として、
前記第二上パンチの外径に対する前記下パンチの外径の比が０．８以上１．２以下であることが挙げられる。
前記第二上パンチの外径に対する前記下パンチの外径の比が０．８以上１．２以下であることが挙げられる。
【0037】
第二上パンチの外径に対する下パンチの外径の比が０．８以上１．２以下であることで、上述したように第二の工程で下パンチを下降させる場合、下パンチの上側に充填された原料粉末の上面に第二上パンチの外径に対応した大きさの上記凹状の空間を設け易い。
【0038】
（１０）本開示の圧粉体の製造方法の一形態として、
前記第三の工程において、前記原料粉末を圧縮する成形圧力を９８０ＭＰａ以上とすることが挙げられる。
前記第三の工程において、前記原料粉末を圧縮する成形圧力を９８０ＭＰａ以上とすることが挙げられる。
【0039】
成形圧力を９８０ＭＰａ以上とすることで、圧粉体を高密度化できる。これにより、圧粉体の物理的特性を向上させることができる。
【0040】
（１１）本開示の圧粉体の製造方法の一形態として、
前記第三の工程において、圧縮終了時における前記下パンチの端面の周縁の位置を前記第一内周面の他端から下側に０．１ｍｍ以下の範囲内とすることが挙げられる。
前記第三の工程において、圧縮終了時における前記下パンチの端面の周縁の位置を前記第一内周面の他端から下側に０．１ｍｍ以下の範囲内とすることが挙げられる。
【0041】
圧縮終了時における下パンチの端面の周縁を第一内周面の他端よりも下側に位置させることで、下パンチの端面の周縁の破損を抑制し易い。また、下パンチの端面の周縁の位置を第一内周面の他端から下側に０．１ｍｍ以下の範囲内とすることで、半球状の圧粉体の外周面に設けられる段差を０．１ｍｍ以下とすることができる。外周面の段差が０．１ｍｍ以下であれば、段差がないとみなすことができ、圧粉体の外周面を円滑な半球面で構成できる。圧粉体の外周面の段差が０．１ｍｍ以下であることで、圧粉体の外側に半球状の別部材を組み付けたときに、圧粉体の外周面と別部材の内周面との間に隙間が設けられることを抑制できる。
【0042】
（１２）本開示の圧粉体の製造方法の一形態として、
前記第三の工程において、圧縮終了時における前記下パンチの端面の周縁の位置を前記第一内周面の他端から下側に０．１ｍｍ超０．３ｍｍ以下の範囲内とすることが挙げられる。
前記第三の工程において、圧縮終了時における前記下パンチの端面の周縁の位置を前記第一内周面の他端から下側に０．１ｍｍ超０．３ｍｍ以下の範囲内とすることが挙げられる。
【0043】
圧縮終了時における下パンチの端面の周縁を第一内周面の他端よりも下側に位置させることで、下パンチの端面の周縁の破損を抑制し易い。また、下パンチの端面の周縁の位置を第一内周面の他端から下側に０．１ｍｍ超０．３ｍｍ以下の範囲内することで、半球状の圧粉体の外周面に０．１ｍｍ超０．３ｍｍ以下の段差を設けることができる。圧粉体の外周面に０．１ｍｍ超の段差があることによって、圧粉体の外側に半球状の別部材を組み付けるときに、この段差を別部材に対する位置決めに利用できる。この場合、別部材の内周面に上記段差に対応する段差部を設けておく。圧縮終了時における下パンチの端面の周縁の位置を第一内周面の他端から下側に位置させた場合、下パンチの上側での圧縮率が低下するが、０．３ｍｍ以内であれば、圧縮率への影響がほとんどなく、実質的に問題がない。
【0044】
（１３）本開示の圧粉体の製造方法の一形態として、
前記原料粉末は、希土類元素と鉄とを含有する希土類－鉄系合金を水素化処理した水素化粉末からなる磁石粉末を含み、
前記第三の工程の後、前記圧粉体を脱水素処理する工程を備えることが挙げられる。
前記原料粉末は、希土類元素と鉄とを含有する希土類－鉄系合金を水素化処理した水素化粉末からなる磁石粉末を含み、
前記第三の工程の後、前記圧粉体を脱水素処理する工程を備えることが挙げられる。
【0045】
原料粉末として希土類－鉄系合金の水素化粉末からなる磁石粉末を用いることで、水素化粉末を含む高密度の圧粉体を得ることができる。そして、この水素化粉末の圧粉体を脱水素処理することで、希土類－鉄系合金の粉末を含む高密度の圧粉体を得ることができる。希土類－鉄系合金の圧粉体は希土類－鉄系磁石として使用可能である。
【0046】
希土類－鉄系合金の水素化粉末を用いることで、圧粉体を高密度化できる理由は次のとおりである。希土類－鉄系合金を水素化処理すると、不均化反応を生じ、希土類元素の水素化物と鉄を含有する鉄含有物との相に分解される。つまり、水素化処理した合金は、希土類元素の水素化物の相と鉄を含有する鉄含有物の相とが混在する組織を有する。希土類－鉄系合金の水素化粉末は、組織中に柔らかい鉄含有物の相が存在することから、水素化処理していない希土類－鉄系合金の粉末に比べて塑性変形し易く、成形性に優れる。したがって、希土類－鉄系合金の水素化粉末を用いた場合、圧粉体の高密度化が可能である。
【0047】
また、水素化粉末の圧粉体を脱水素処理することで、希土類元素の水素化物から水素が放出されて再結合反応が生じ、元の希土類－鉄系合金の状態に戻る。したがって、希土類－鉄系合金の圧粉体からなる半球状の希土類－鉄系合金磁石が得られる。
【0048】
（１４）本開示の実施形態に係る圧粉体は、
中空半球状の形状を有し、
前記中空半球の中心と頂点を結ぶ中心軸線と平行で、且つ、前記中空半球の開口端面の内周縁を通る線を分割線としたとき、前記分割線よりも前記中心軸線側に位置する部分を頂部、前記分割線よりも前記中心軸線とは反対側に位置する残りの部分を裾部とし、
前記頂部と前記裾部との相対密度の差が５％以下である。
中空半球状の形状を有し、
前記中空半球の中心と頂点を結ぶ中心軸線と平行で、且つ、前記中空半球の開口端面の内周縁を通る線を分割線としたとき、前記分割線よりも前記中心軸線側に位置する部分を頂部、前記分割線よりも前記中心軸線とは反対側に位置する残りの部分を裾部とし、
前記頂部と前記裾部との相対密度の差が５％以下である。
【0049】
本開示の圧粉体によれば、中空半球状であり、頂部と裾部との相対密度の差が５％以下であることで、頂部と裾部との密度差が小さい。したがって、本開示の圧粉体は、密度が均一であり、物理的特性が均一である。
【0050】
（１５）本開示の圧粉体の一形態として、
前記圧粉体全体の相対密度が８０％以上であることが挙げられる。
前記圧粉体全体の相対密度が８０％以上であることが挙げられる。
【0051】
相対密度が８０％以上の圧粉体は、高密度であり、物理的特性に優れる。
【0052】
（１６）本開示の圧粉体の一形態として、
前記圧粉体の外周面に０．１ｍｍ以下の段差が設けられていることが挙げられる。
前記圧粉体の外周面に０．１ｍｍ以下の段差が設けられていることが挙げられる。
【0053】
圧粉体の外周面に設けられる段差が０．１ｍｍ以下であることで、段差が実質的になく、圧粉体の外周面を円滑な半球面で構成できる。圧粉体の外周面の段差が０．１ｍｍ以下でることで、圧粉体の外側に半球状の別部材を組み付けたときに、圧粉体の外周面と別部材の内周面との間に隙間が設けられることを抑制できる。
【0054】
（１７）本開示の圧粉体の一形態として、
前記圧粉体の外周面に０．１ｍｍ超０．３ｍｍ以下の段差が設けられていることが挙げられる。
前記圧粉体の外周面に０．１ｍｍ超０．３ｍｍ以下の段差が設けられていることが挙げられる。
【0055】
圧粉体の外周面に０．１ｍｍ超の段差が設けられていることで、圧粉体の外側に半球状の別部材を組み付けるときに、この段差を別部材に対する位置決めに利用できる。圧粉体の外周面の段差が０．３ｍｍ以下であれば、圧粉体の外周面と別部材の内周面との間に設けられる隙間を小さくできる。
【0056】
（１８）本開示の圧粉体の一形態として、
前記圧粉体の厚みが、開口端面の外周半径の１／３０倍以上１／２倍以下であることが挙げられる。
前記圧粉体の厚みが、開口端面の外周半径の１／３０倍以上１／２倍以下であることが挙げられる。
【0057】
圧粉体の厚みが上記範囲内であることで、密度の均一化と高密度化を図り易い。
【0058】
（１９）本開示の圧粉体の一形態として、
希土類元素と鉄とを含有する希土類－鉄系合金の粉末を含むことが挙げられる。
希土類元素と鉄とを含有する希土類－鉄系合金の粉末を含むことが挙げられる。
【0059】
希土類－鉄系合金の粉末を含む半球状の圧粉体は、希土類－鉄系磁石として使用可能である。希土類－鉄系合金の圧粉体からなる半球状の希土類－鉄系合金磁石は、例えば、ロボットの関節に利用される球面モータを構成する磁石として利用可能である。
【0060】
［本開示の実施形態の詳細］
以下、図面を参照して、本開示の実施形態に係る圧粉体の製造方法、及び圧粉体の具体例を説明する。図中の同一符号は、同一名称物を示す。なお、本発明はこれらの例示に限定されるものではなく、請求の範囲によって示され、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。
以下、図面を参照して、本開示の実施形態に係る圧粉体の製造方法、及び圧粉体の具体例を説明する。図中の同一符号は、同一名称物を示す。なお、本発明はこれらの例示に限定されるものではなく、請求の範囲によって示され、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。
【0061】
＜実施形態＞
［圧粉体の製造方法］
図１Ａ、図１Ｂ、図２から図７を参照して、実施形態に係る圧粉体の製造方法について説明する。実施形態に係る圧粉体の製造方法は、原料粉末１００ｐを金型１で圧縮成形して、中空半球状の圧粉体１００（図８、図９参照）を製造するものである。実施形態に係る圧粉体の製造方法は、使用する金型１、及び金型１の動作に特徴を有する。まず初めに、図１Ａ、図１Ｂを参照して金型１の構成について説明し、次いで、図２から図７を主に参照して金型１の動作について説明する。
［圧粉体の製造方法］
図１Ａ、図１Ｂ、図２から図７を参照して、実施形態に係る圧粉体の製造方法について説明する。実施形態に係る圧粉体の製造方法は、原料粉末１００ｐを金型１で圧縮成形して、中空半球状の圧粉体１００（図８、図９参照）を製造するものである。実施形態に係る圧粉体の製造方法は、使用する金型１、及び金型１の動作に特徴を有する。まず初めに、図１Ａ、図１Ｂを参照して金型１の構成について説明し、次いで、図２から図７を主に参照して金型１の動作について説明する。
【0062】
（金型）
金型１は、図１Ａに示すように、中空部１０ｈを有するダイ１０と、中空部１０ｈに挿入される下パンチ２０と、中空部１０ｈに挿入される上パンチ３０とを備える。ダイ１０は、筒状体であり、筒状体の内周面１０ｉで中空部１０ｈを構成する（図１Ｂも参照）。内周面１０ｉは、図１Ｂに示すように、第一内周面１１と、第二内周面１２と、第三内周面１３とで構成されている。上パンチ３０は、図１Ａに示すように、第一上パンチ３１と第二上パンチ３２とを有する。金型１は、ダイ１０の第一内周面１１及び下パンチ２０の凹状端面２１で半球状の圧粉体１００（図８、図９参照）の外周面１０２を成形すると共に、第一上パンチ３１の円環状端面３１ｃ及び第二上パンチ３２の凸状端面３２ｈで圧粉体１００の開口端面１０３及び内周面１０１を成形する。以下、各要素について詳しく説明する。
金型１は、図１Ａに示すように、中空部１０ｈを有するダイ１０と、中空部１０ｈに挿入される下パンチ２０と、中空部１０ｈに挿入される上パンチ３０とを備える。ダイ１０は、筒状体であり、筒状体の内周面１０ｉで中空部１０ｈを構成する（図１Ｂも参照）。内周面１０ｉは、図１Ｂに示すように、第一内周面１１と、第二内周面１２と、第三内周面１３とで構成されている。上パンチ３０は、図１Ａに示すように、第一上パンチ３１と第二上パンチ３２とを有する。金型１は、ダイ１０の第一内周面１１及び下パンチ２０の凹状端面２１で半球状の圧粉体１００（図８、図９参照）の外周面１０２を成形すると共に、第一上パンチ３１の円環状端面３１ｃ及び第二上パンチ３２の凸状端面３２ｈで圧粉体１００の開口端面１０３及び内周面１０１を成形する。以下、各要素について詳しく説明する。
【0063】
ダイ１０の内周面１０ｉは、図１Ｂに示すように、第一内周面１１と、第二内周面１２と、第三内周面１３とを有する。第一内周面１１は、軸方向の一端１１ａから他端１１ｂに向かって内径が小さくなる球帯状の面である。軸方向とは、第一内周面１１の中心軸線Ｃ１０の方向をいう。この中心軸線Ｃ１０は、図１Ｂ中の一点鎖線で示す。この中心軸線Ｃ１０の方向は、図１Ｂの紙面上下方向である。第一内周面１１の一端１１ａ側とは、図１Ｂの紙面上側である。第一内周面１１の他端１１ｂ側とは、図１Ｂの紙面下側である。第二内周面１２は、第一内周面１１の一端１１ａ側に設けられる。第二内周面１２は、第一内周面１１の最大内径と同じ内径（図１Ｂ中のｄ１２）を有する円筒状の面である。第三内周面１３は、第一内周面１１の他端１１ｂ側に設けられる。第三内周面１３は、第一内周面１１の最小内径と同じ内径（図１Ｂ中のｄ１３）を有する円筒状の面である。以下の説明では、第一内周面１１の内径が大きい一端１１ａ側、即ち第二内周面１２側を上、内径が小さい他端１１ｂ側、即ち第三内周面１３側を下とする。
【0064】
ダイ１０の第一内周面１１は、圧粉体１００（図８、図９参照）の半球状の外周面１０２のうち、球帯面を成形し、圧粉体１００における裾部１２０の外周面を成形する。第二内周面１２の上下方向の長さは、例えば、２ｍｍ以上１０ｍｍ以下とすることが挙げられる。第三内周面１３の上下方向の長さは、例えば、５ｍｍ以上、更に４０ｍｍ以上とすることが挙げられる。
【0065】
下パンチ２０は、円柱状の部材である。下パンチ２０は、ダイ１０の中空部１０ｈの下側から挿入され、第三内周面１３に嵌合される。下パンチ２０は、図１Ａに示すように、第一内周面１１につながることで半球面を構成する球冠状の凹状端面２１を有する。下パンチ２０の凹状端面２１は、圧粉体１００（図８、図９参照）の外周面１０２のうち、ダイ１０の第一内周面１１によって成形される球帯面を除く残りの球冠面を成形し、圧粉体１００における頂部１１０の外周面を成形する。下パンチ２０は、ダイ１０の第三内周面１３の内径ｄ１３（図１Ｂ参照）に対応する外径Ｄ２０を有する。下パンチ２０の外径Ｄ２０は、第三内周面１３の内径ｄ１３と実質的に同一である。この実質的に同一とは、誤差が－０．３％～－０．０２％以内であることをいう。
【0066】
金型１では、ダイ１０の第一内周面１１と下パンチ２０の凹状端面２１とで圧粉体１００の外周面１０２を成形する半球状の面を構成する（図７参照）。ダイ１０の第一内周面１１の半径Ｒ１１及び下パンチ２０の凹状端面２１の半径Ｒ２１は、成形する圧粉体１００の外周面１０２の半径に等しい。第一内周面１１の半径Ｒ１１と凹状端面２１の半径Ｒ２１とは実質的に同一である。図１Ａに示すように、ダイ１０の第一内周面１１と下パンチ２０の凹状端面２１とで半球面を構成するときの下パンチ２０の位置を基準位置Ｐ０とする。
【0067】
第一上パンチ３１は、円筒状の部材である。第一上パンチ３１は、円環状端面３１ｃを有する。円環状端面３１ｃは、平面で構成される。円環状端面３１ｃの形状は、円環状である。第一上パンチ３１の円環状端面３１ｃは、圧粉体１００（図８、図９参照）の円環状の開口端面１０３を成形する。第一上パンチ３１は、ダイ１０の第二内周面１２の内径ｄ１２（図１Ｂ参照）に対応する外径Ｄ３１を有する。第一上パンチ３１の外径Ｄ３１は、第二内周面１２の内径ｄ１２と実質的に同一である。この実質的に同一とは、誤差が－２％以内であることをいう。第二内周面１２の内径ｄ１２は、成形する圧粉体１００の外周面１０２の直径、開口端面１０３の外径に等しい。第一上パンチ３１の厚さは、圧粉体１００の開口端面１０３の厚み、即ち径方向の幅と実質的に同一である。この実質的に同一とは、誤差が＋５％以内であることをいう。第一上パンチ３１の厚さは、第一上パンチ３１の内外径の差の１／２をいう。
【0068】
第二上パンチ３２は、円柱状の部材である。第二上パンチ３２は、下パンチ２０に向かって突出する半球状の凸状端面３２ｈを有する。第二上パンチ３２の凸状端面３２ｈは、圧粉体１００（図８、図９参照）の半球状の内周面１０１を成形する。第二上パンチ３２は、第一上パンチ３１の内径ｄ３１に対応する外径Ｄ３２を有する。第二上パンチ３２の外径Ｄ３２は、第一上パンチ３１の内径ｄ３１と実質的に同一である。実質的に同一とは、誤差が－０．３％～－０．０２％以内であることをいう。第二上パンチ３２の外径Ｄ３２は、圧粉体１００の内周面１０１の直径、開口端面１０３の内径に等しい。
【0069】
第二上パンチ３２の凸状端面３２ｈの半径は、原料粉末の圧縮時（図７参照）、第一内周面１１の一端１１ａと、第一上パンチ３１の円環状端面３１ｃと、第二上パンチ３２の凸状端面３２ｈである半球面と円柱面との境界３２ｄとが同じ位置になったとき、第一内周面１１及び下パンチ２０の凹状端面２１で構成される半球面の中心と、凸状端面３２ｈの半球面の中心とが合致するような半径とすることが好ましい。この場合、厚みが一様な中空半球状の圧粉体１００を成形できる。ここでは、圧粉体１００の頂点を通る周方向に沿った線上で等間隔に３点の厚みを測定して、最小値と最大値の差が０．３ｍｍ以下であれば、実質的に厚みが一様とみなす。また、原料粉末の圧縮時（図７参照）、第一内周面１１及び凹状端面２１で構成される半球面の中心と、凸状端面３２ｈの半球面の中心とが合致しないようにしてもよく、圧粉体１００の厚みが一様でなくてもよい。つまり、圧粉体１００（図８、図９参照）の内周面１０１と外周面１０２とが相似形状でなくてもよい。
【0070】
第二上パンチ３２は、第一上パンチ３１の内側に摺動自在に嵌合されている。第一上パンチ３１と第二上パンチ３２とは、独立して上下動することが可能である。
【0071】
第二上パンチ３２は、下パンチ２０と対向するように設けられている。第二上パンチ３２の外径Ｄ３２に対する下パンチ２０の外径Ｄ２０の比（Ｄ２０／Ｄ３２）は、例えば、０．８以上１．２以下、更に０．９以上１．２以下であることが挙げられる。図１Ａでは、第二上パンチ３２の外径Ｄ３２と下パンチ２０の外径Ｄ２０とが実質的に同一であり、Ｄ２０／Ｄ３２が１である。
【0072】
実施形態に係る圧粉体の製造方法は、上述した金型１（図１参照）を準備する第一の工程と、更に、次に示す第二の工程と、第三の工程とを備える。
・第二の工程は、下パンチ２０、並びに、第一上パンチ３１及び第二上パンチ３２がダイ１０に対して特定の位置にある状態で、ダイ１０の中空部１０ｈ内に原料粉末１００ｐが充填された状態とする（図２参照）。
・第三の工程は、ダイ１０に対して第一上パンチ３１及び第二上パンチ３２を下降させる共に下パンチ２０を上昇させ、原料粉末１００ｐを上下から圧縮する（図７参照）。
以下、第二の工程と第三の工程について詳しく説明する。
・第二の工程は、下パンチ２０、並びに、第一上パンチ３１及び第二上パンチ３２がダイ１０に対して特定の位置にある状態で、ダイ１０の中空部１０ｈ内に原料粉末１００ｐが充填された状態とする（図２参照）。
・第三の工程は、ダイ１０に対して第一上パンチ３１及び第二上パンチ３２を下降させる共に下パンチ２０を上昇させ、原料粉末１００ｐを上下から圧縮する（図７参照）。
以下、第二の工程と第三の工程について詳しく説明する。
【0073】
（第二の工程）
第二の工程では、図２に示すように、下パンチ２０の凹状端面２１と、第一上パンチ３１の円環状端面３１ｃと、第二上パンチ３２の境界３２ｄとを特定の状態とする。下パンチ２０の凹状端面２１が第三内周面１３で囲まれる領域内に位置する。第一上パンチ３１の円環状端面３１ｃが第二内周面１２の開口部１２ｏに位置する。第二上パンチ３２の凸状端面３２ｈである半球面と円柱面との境界３２ｄが第一上パンチ３１の円環状端面３１ｃと同じ位置にある。下パンチ２０の凹状端面２１は、具体的には、凹状端面２１の周縁を第一内周面１１の他端１１ｂよりも１ｍｍ以上１０ｍｍ以下、更に２ｍｍ以上８ｍｍ以下下方に位置させることが挙げられる。その状態で、ダイ１０の第一内周面１１、第二内周面１２及び第三内周面１３で囲まれる中空部１０ｈ（図１Ａ参照）内に原料粉末１００ｐが充填された状態とする。
第二の工程では、図２に示すように、下パンチ２０の凹状端面２１と、第一上パンチ３１の円環状端面３１ｃと、第二上パンチ３２の境界３２ｄとを特定の状態とする。下パンチ２０の凹状端面２１が第三内周面１３で囲まれる領域内に位置する。第一上パンチ３１の円環状端面３１ｃが第二内周面１２の開口部１２ｏに位置する。第二上パンチ３２の凸状端面３２ｈである半球面と円柱面との境界３２ｄが第一上パンチ３１の円環状端面３１ｃと同じ位置にある。下パンチ２０の凹状端面２１は、具体的には、凹状端面２１の周縁を第一内周面１１の他端１１ｂよりも１ｍｍ以上１０ｍｍ以下、更に２ｍｍ以上８ｍｍ以下下方に位置させることが挙げられる。その状態で、ダイ１０の第一内周面１１、第二内周面１２及び第三内周面１３で囲まれる中空部１０ｈ（図１Ａ参照）内に原料粉末１００ｐが充填された状態とする。
【0074】
第二の工程は、次に示すＡ工程からＤ工程のいずれかを含んでもよい。
・Ａ工程は、ダイ１０の第一内周面１１で囲まれる中空部１０ｈ（図１Ａ参照）内に下パンチ２０の凹状端面２１を突出させた状態で、ダイ１０の中空部１０ｈ内に原料粉末１００ｐを充填する（図３参照）。
・Ｂ工程は、下パンチ２０の凹状端面２１をダイ１０の第一内周面１１の他端１１ｂよりも下側に下降させる（図４参照）。
・Ｃ工程は、第一上パンチ３１の円環状端面３１ｃでダイ１０の第二内周面１２の開口部１２ｏを部分的に塞ぐ（図５参照）。
・Ｄ工程は、第二上パンチ３２の凸状端面３２ｈをダイ１０の中空部１０ｈ（図１Ａ参照）内に挿入する（図６参照）。
本例では、第二の工程が上記Ａ工程から上記Ｄ工程の全てを有する場合を説明する。
・Ａ工程は、ダイ１０の第一内周面１１で囲まれる中空部１０ｈ（図１Ａ参照）内に下パンチ２０の凹状端面２１を突出させた状態で、ダイ１０の中空部１０ｈ内に原料粉末１００ｐを充填する（図３参照）。
・Ｂ工程は、下パンチ２０の凹状端面２１をダイ１０の第一内周面１１の他端１１ｂよりも下側に下降させる（図４参照）。
・Ｃ工程は、第一上パンチ３１の円環状端面３１ｃでダイ１０の第二内周面１２の開口部１２ｏを部分的に塞ぐ（図５参照）。
・Ｄ工程は、第二上パンチ３２の凸状端面３２ｈをダイ１０の中空部１０ｈ（図１Ａ参照）内に挿入する（図６参照）。
本例では、第二の工程が上記Ａ工程から上記Ｄ工程の全てを有する場合を説明する。
【0075】
（Ａ工程）
Ａ工程では、図３に示すように、ダイ１０の中空部１０ｈ（図１Ａ参照）の下側から下パンチ２０を挿入して第三内周面１３に嵌合させた状態で、ダイ１０の第一内周面１１及び第二内周面１２で囲まれる中空部１０ｈ内に原料粉末１００ｐを充填する。そして、Ａ工程では、原料粉末１００ｐを充填する際、ダイ１０の第一内周面１１で囲まれる中空部１０ｈ内に下パンチ２０の凹状端面２１の周縁を突出させた状態とする。つまり、下パンチ２０を基準位置Ｐ０（図１Ａ参照）よりも上側に位置させる。
Ａ工程では、図３に示すように、ダイ１０の中空部１０ｈ（図１Ａ参照）の下側から下パンチ２０を挿入して第三内周面１３に嵌合させた状態で、ダイ１０の第一内周面１１及び第二内周面１２で囲まれる中空部１０ｈ内に原料粉末１００ｐを充填する。そして、Ａ工程では、原料粉末１００ｐを充填する際、ダイ１０の第一内周面１１で囲まれる中空部１０ｈ内に下パンチ２０の凹状端面２１の周縁を突出させた状態とする。つまり、下パンチ２０を基準位置Ｐ０（図１Ａ参照）よりも上側に位置させる。
【0076】
図１Ａに示すように、下パンチ２０を基準位置Ｐ０に位置させて、第一内周面１１及び凹状端面２１により半球状の空間を構成した場合、中空部１０ｈの中心側、即ち下パンチ２０の上側の充填深さの方が、中空部１０ｈの外周側、即ち第一内周面１１側の充填深さよりも大きくなる。これに対し、図３に示すように、第一内周面１１で囲まれる中空部１０ｈ（図１Ａ参照）内に下パンチ２０の凹状端面２１の周縁を突出させた状態とすることで、下パンチ２０を基準位置Ｐ０に位置させた場合に比較して、第二内周面１２の開口部１２ｏ、即ちダイ１０の上面の開口から下パンチ２０の凹状端面２１までの距離が小さくなる。つまり、下パンチ２０の上側での充填深さが小さくなる。そのため、原料粉末１００ｐを充填したとき、下パンチ２０の上側とダイ１０の第一内周面１１側とで原料粉末１００ｐの充填量の差が小さくなる。
【0077】
下パンチ２０を基準位置Ｐ０に位置させたときの第二内周面１２の開口部１２ｏから下パンチ２０の凹状端面２１の周縁までの距離Ｌ０（図１Ａ参照）を１００とする。このとき、第二の工程のＡ工程において、下パンチ２０の凹状端面２１の中空部１０ｈ（図１Ａ参照）内に突出させる突出量Ｐ１は、基準位置Ｐ０から１０以上７０以下とすることが挙げられる。これにより、下パンチ２０の上側とダイ１０の第一内周面１１側とで原料粉末１００ｐの充填量の差を十分に小さくできる。下パンチ２０の凹状端面２１の突出量Ｐ１は、好ましくは１５以上６５以下、更に２０以上６０以下とすることが挙げられる。
【0078】
下パンチ２０の外径Ｄ２０は、例えば、成形する圧粉体１００（図８、図９参照）の厚さに応じて決定するとよい。具体的には、厚い場合は下パンチ２０の外径Ｄ２０を小さくし、薄い場合は下パンチ２０の外径Ｄ２０を大きくすることが挙げられる。また、下パンチ２０の外径Ｄ２０と第二上パンチ３２の外径Ｄ３２とは一致させるようにするとよい。
【0079】
（Ｂ工程）
Ｂ工程では、ダイ１０の中空部１０ｈ（図１Ａ参照）内に原料粉末１００ｐを充填した後、図４に示すように、下パンチ２０の凹状端面２１の周縁を第一内周面１１の他端１１ｂよりも下側に下降させ、下パンチ２０の凹状端面２１を第三内周面１３で囲まれる領域内に位置させる。つまり、下パンチ２０を基準位置Ｐ０（図１Ａ参照）よりも下側に位置させる。これにより、下パンチ２０の上側に充填された原料粉末１００ｐの上面を第二内周面１２の開口部１２ｏより沈下させて凹状の空間１５を設ける。このような凹状の空間１５を設けることによって、Ｄ工程（図６参照）で第二上パンチ３２の凸状端面３２ｈを中空部１０ｈ内に挿入し易くなる。更に、下パンチ２０の凹状端面２１を第一内周面１１の他端１１ｂよりも下降させておくことで、第三の工程（図７参照）において、下パンチ２０と第二上パンチ３２とで原料粉末を上下から圧縮することができ、圧粉体１００の密度を高め易い。また、下パンチ２０の凹状端面２１を第一内周面１１で囲まれる中空部１０ｈ内に突出させた状態とすると、原料粉末１００ｐを圧縮した際に下パンチ２０の凹状端面２１の周縁が変形して破損し易くなる。下パンチ２０の凹状端面２１を第三内周面１３で囲まれる領域内に位置させておくことで、圧縮時における凹状端面２１の周縁の変形を抑制できる。よって、凹状端面２１の周縁の破損を抑制できる。
Ｂ工程では、ダイ１０の中空部１０ｈ（図１Ａ参照）内に原料粉末１００ｐを充填した後、図４に示すように、下パンチ２０の凹状端面２１の周縁を第一内周面１１の他端１１ｂよりも下側に下降させ、下パンチ２０の凹状端面２１を第三内周面１３で囲まれる領域内に位置させる。つまり、下パンチ２０を基準位置Ｐ０（図１Ａ参照）よりも下側に位置させる。これにより、下パンチ２０の上側に充填された原料粉末１００ｐの上面を第二内周面１２の開口部１２ｏより沈下させて凹状の空間１５を設ける。このような凹状の空間１５を設けることによって、Ｄ工程（図６参照）で第二上パンチ３２の凸状端面３２ｈを中空部１０ｈ内に挿入し易くなる。更に、下パンチ２０の凹状端面２１を第一内周面１１の他端１１ｂよりも下降させておくことで、第三の工程（図７参照）において、下パンチ２０と第二上パンチ３２とで原料粉末を上下から圧縮することができ、圧粉体１００の密度を高め易い。また、下パンチ２０の凹状端面２１を第一内周面１１で囲まれる中空部１０ｈ内に突出させた状態とすると、原料粉末１００ｐを圧縮した際に下パンチ２０の凹状端面２１の周縁が変形して破損し易くなる。下パンチ２０の凹状端面２１を第三内周面１３で囲まれる領域内に位置させておくことで、圧縮時における凹状端面２１の周縁の変形を抑制できる。よって、凹状端面２１の周縁の破損を抑制できる。
【0080】
第二の工程のＢ工程において、下パンチ２０の凹状端面２１の周縁を第一内周面１１の他端１１ｂから下降させる下降量Ｐ２は、１ｍｍ以上１０ｍｍ以下、更に２ｍｍ以上８ｍｍ以下とすることが挙げられる。下パンチ２０の下降量Ｐ２を１ｍｍ以上とすることで、下パンチ２０の上側に充填された原料粉末１００ｐの上面に凹状の空間１５を十分に確保し易い。一方、下パンチ２０を下げ過ぎると、Ｄ工程（図６参照）で第二上パンチ３２の凸状端面３２ｈを原料粉末１００ｐに押し付けた際に、下パンチ２０の上側に充填された原料粉末１００ｐをダイ１０の第一内周面１１側に流動させ難くなる。また、下パンチ２０を下げ過ぎると、第三の工程（図７参照）で原料粉末１００ｐを圧縮する際に下パンチ２０の上側とダイ１０の第一内周面１１側とで原料粉末１００ｐの圧縮率の差が大きくなる。そのため、圧粉体１００（図８、図９参照）の頂部１１０と裾部１２０との境界に割れが発生し易くなる。そこで、下パンチ２０の下降量Ｐ２は１０ｍｍ以下とすることが好ましい。これにより、押し付け時の原料粉末１００ｐの流動性を確保しつつ、圧縮時の圧縮率を均一化し易い。
【0081】
第二上パンチ３２の外径Ｄ３２に対する下パンチ２０の外径Ｄ２０の比（Ｄ２０／Ｄ３２）が０．８以上１．２以下である場合（図１Ａ参照）、Ｂ工程で下パンチ２０を下降させたときに、下パンチ２０の上側に充填された原料粉末１００ｐの上面に第二上パンチ３２の外径Ｄ３２に対応した大きさの凹状の空間１５を設け易い。
【0082】
（Ｃ工程）
Ｃ工程では、Ｂ工程（図４参照）での下パンチ２０の位置を維持した状態、具体的には、下パンチ２０の凹状端面２１の周縁を第一内周面１１の他端１１ｂよりも下側に位置させた状態で、図５に示すように、第一上パンチ３１の円環状端面３１ｃで第二内周面１２の開口部１２ｏを部分的に塞ぐ。具体的には、第一上パンチ３１の円環状端面３１ｃを第二内周面１２の開口部１２ｏの位置まで下降させ、第一上パンチ３１の円環状端面３１ｃを原料粉末１００ｐに接触させる。これにより、Ｄ工程（図６参照）で第二上パンチ３２の凸状端面３２ｈを中空部１０ｈ（図１Ａ参照）内に挿入した際に、原料粉末１００ｐが第二内周面１２の開口部１２ｏから漏れることを抑制できる。図５では、第一上パンチ３１の円環状端面３１ｃとダイ１０の上面とが面一になっている。なお、第一上パンチ３１の円環状端面３１ｃは、第二内周面１２の開口部１２ｏから若干下側に位置してもよい。第一上パンチ３１の円環状端面３１ｃは、例えば、第二内周面１２の開口部１２ｏから０．５ｍｍ～１ｍｍ程度下側に位置してもよい。Ｃ工程では、第二上パンチ３２の凸状端面３２ｈが原料粉末１００ｐに接触しないようにする。
Ｃ工程では、Ｂ工程（図４参照）での下パンチ２０の位置を維持した状態、具体的には、下パンチ２０の凹状端面２１の周縁を第一内周面１１の他端１１ｂよりも下側に位置させた状態で、図５に示すように、第一上パンチ３１の円環状端面３１ｃで第二内周面１２の開口部１２ｏを部分的に塞ぐ。具体的には、第一上パンチ３１の円環状端面３１ｃを第二内周面１２の開口部１２ｏの位置まで下降させ、第一上パンチ３１の円環状端面３１ｃを原料粉末１００ｐに接触させる。これにより、Ｄ工程（図６参照）で第二上パンチ３２の凸状端面３２ｈを中空部１０ｈ（図１Ａ参照）内に挿入した際に、原料粉末１００ｐが第二内周面１２の開口部１２ｏから漏れることを抑制できる。図５では、第一上パンチ３１の円環状端面３１ｃとダイ１０の上面とが面一になっている。なお、第一上パンチ３１の円環状端面３１ｃは、第二内周面１２の開口部１２ｏから若干下側に位置してもよい。第一上パンチ３１の円環状端面３１ｃは、例えば、第二内周面１２の開口部１２ｏから０．５ｍｍ～１ｍｍ程度下側に位置してもよい。Ｃ工程では、第二上パンチ３２の凸状端面３２ｈが原料粉末１００ｐに接触しないようにする。
【0083】
（Ｄ工程）
Ｄ工程では、Ｃ工程（図５参照）での第一上パンチ３１の位置を維持した状態、具体的には、第一上パンチ３１の円環状端面３１ｃで第二内周面１２の開口部１２ｏを部分的に塞いだ状態で、図６に示すように、第二上パンチ３２を下降させて凸状端面３２ｈを中空部１０ｈ（図１Ａ参照）内に挿入する。第二上パンチ３２の凸状端面３２ｈである半球面と円柱面との境界３２ｄを第一上パンチ３１の円環状端面３１ｃの位置と一致させる。第二上パンチ３２の凸状端面３２ｈを原料粉末１００ｐに押し付けることにより、下パンチ２０の上側に充填された原料粉末１００ｐをダイ１０の第一内周面１１側に流動させる。図６は、説明の便宜上、原料粉末１００ｐの流動方向を黒塗り矢印で示す。なお、黒塗り矢印の方向は、例示である。この状態では、原料粉末１００ｐが圧縮されておらず、密度が低い。そのため、下パンチ２０の上側の原料粉末１００ｐを外周側に流動させることが可能である。第二上パンチ３２の凸状端面３２ｈを原料粉末１００ｐに押し付けることで、下パンチ２０の上側とダイ１０の第一内周面１１側とで原料粉末の充填量を均一に制御することが可能であり、充填量の差がより小さくなる。
Ｄ工程では、Ｃ工程（図５参照）での第一上パンチ３１の位置を維持した状態、具体的には、第一上パンチ３１の円環状端面３１ｃで第二内周面１２の開口部１２ｏを部分的に塞いだ状態で、図６に示すように、第二上パンチ３２を下降させて凸状端面３２ｈを中空部１０ｈ（図１Ａ参照）内に挿入する。第二上パンチ３２の凸状端面３２ｈである半球面と円柱面との境界３２ｄを第一上パンチ３１の円環状端面３１ｃの位置と一致させる。第二上パンチ３２の凸状端面３２ｈを原料粉末１００ｐに押し付けることにより、下パンチ２０の上側に充填された原料粉末１００ｐをダイ１０の第一内周面１１側に流動させる。図６は、説明の便宜上、原料粉末１００ｐの流動方向を黒塗り矢印で示す。なお、黒塗り矢印の方向は、例示である。この状態では、原料粉末１００ｐが圧縮されておらず、密度が低い。そのため、下パンチ２０の上側の原料粉末１００ｐを外周側に流動させることが可能である。第二上パンチ３２の凸状端面３２ｈを原料粉末１００ｐに押し付けることで、下パンチ２０の上側とダイ１０の第一内周面１１側とで原料粉末の充填量を均一に制御することが可能であり、充填量の差がより小さくなる。
【0084】
第二上パンチ３２の外径Ｄ３２に対する下パンチ２０の外径Ｄ２０の比（Ｄ２０／Ｄ３２）が０．８以上１．２以下である場合（図１Ａ参照）、第二上パンチ３２の凸状端面３２ｈを原料粉末１００ｐに押し付けることによって、下パンチ２０の上側の原料粉末１００ｐを外周側に流動させ易い。そのため、下パンチ２０の上側とダイ１０の第一内周面１１側とで原料粉末の充填量の差を調整し易い。
【0085】
上記Ａ工程から上記Ｄ工程を経ることにより、上述した第二の工程（図２参照）の状態に至ることができる。
【0086】
（第三の工程）
第三の工程では、図７に示すように、ダイ１０に対して第一上パンチ３１及び第二上パンチ３２を下降させる共に下パンチ２０を上昇させ、原料粉末１００ｐ（図２参照）を上下から圧縮して中空半球状の圧粉体１００を得る。具体的には、下パンチ２０の凹状端面２１の周縁を第一内周面１１の他端１１ｂ側まで上昇させる。また、第一上パンチ３１の円環状端面３１ｃを第一内周面１１の一端１１ａ側まで下降させると共に、第二上パンチ３２の凸状端面３２ｈを第一内周面１１で囲まれる中空部１０ｈ（図１Ａ参照）内に挿入する。
第三の工程では、図７に示すように、ダイ１０に対して第一上パンチ３１及び第二上パンチ３２を下降させる共に下パンチ２０を上昇させ、原料粉末１００ｐ（図２参照）を上下から圧縮して中空半球状の圧粉体１００を得る。具体的には、下パンチ２０の凹状端面２１の周縁を第一内周面１１の他端１１ｂ側まで上昇させる。また、第一上パンチ３１の円環状端面３１ｃを第一内周面１１の一端１１ａ側まで下降させると共に、第二上パンチ３２の凸状端面３２ｈを第一内周面１１で囲まれる中空部１０ｈ（図１Ａ参照）内に挿入する。
【0087】
第一上パンチ３１の円環状端面３１ｃは、第一内周面１１の一端１１ａから若干上側で止めることが好ましい。第一上パンチ３１の円環状端面３１ｃは、例えば、第一内周面１１の一端１１ａから０．５ｍｍ～１ｍｍ程度上側で止めることが好ましい。これにより、第一上パンチ３１の円環状端面３１ｃが第一内周面１１に干渉することを防止して、円環状端面３１ｃ及び第一内周面１１の双方が疵付くことを抑制できる。
【0088】
また、第二上パンチ３２は、凸状端面３２ｈである半球面と円柱面との境界３２ｄが第一内周面１１の一端１１ａの位置と一致するように下降させることが好ましい。第二上パンチ３２を下降させ過ぎると、圧粉体１００の内周面１０１（図８、図９参照）の開口側に円筒面が形成されることになる。一方、第二上パンチ３２を十分に下降させないと、第二上パンチ３２の凸状端面３２ｈと第一上パンチ３１の内周面との間に隙間ができ、圧粉体１００の開口端面１０３にバリが生じ易くなる。
【0089】
本例では、第二上パンチ３２の境界３２ｄと第一上パンチ３１の円環状端面３１ｃとの位置を一致させ、第一上パンチ３１から第二上パンチ３２の凸状端面３２ｈが突出した状態で第一上パンチ３１と第二上パンチ３２とを同期して下降させている。
【0090】
上記第二の工程、及び上記第三の工程を経て半球状の圧粉体１００を成形することで、圧粉体１００の密度の均一化を図ることができる。
【0091】
原料粉末１００ｐ（図２参照）を圧縮する際、第一上パンチ３１とダイ１０との間で圧縮される原料粉末１００ｐの圧縮率と、第二上パンチ３２と下パンチ２０との間で圧縮される原料粉末１００ｐの圧縮率との差の絶対値は、５０％以下であることが挙げられる。圧縮率の差が上記範囲内にあることで、圧粉体１００の密度を均一化でき、頂部１１０と裾部１２０との密度差を小さくできる。
【0092】
それぞれの圧縮率は、第二の工程（図２参照）での原料粉末１００ｐを圧縮する前の金型１の状態と、第三の工程（図７参照）での圧縮後の金型１の状態とから求めることができる。圧縮前の金型１の状態において、第一上パンチ３１の円環状端面３１ｃとダイ１０の第一内周面１１との最大距離をＡ１とし、第二上パンチ３２の凸状端面３２ｈと下パンチ２０の凹状端面２１との頂点間距離をＡ２とする。また、圧縮後の金型１の状態において、第一上パンチ３１の円環状端面３１ｃとダイ１０の第一内周面１１との最大距離をＢ１とし、第二上パンチ３２の凸状端面３２ｈと下パンチ２０の凹状端面２１との頂点間距離をＢ２とする。第一上パンチ３１の円環状端面３１ｃと第一内周面１１との最大距離とは、円環状端面３１ｃと第一内周面１１の他端１１ｂとの距離をいう。そして、圧縮前における最大距離Ａ１と、圧縮後における最大距離Ｂ１との比率（[Ｂ１／Ａ１]×１００）を、第一上パンチ３１とダイ１０との間での原料粉末１００ｐの圧縮率Ｃ１（％）とする。また、圧縮前における頂点間距離Ａ２と、圧縮後における頂点間距離Ｂ２との比率（[Ｂ２／Ａ２]×１００）を、第二上パンチ３２と下パンチ２０との間での原料粉末１００ｐの圧縮率Ｃ２（％）とする。
【0093】
圧縮率の差（Ｃ１－Ｃ２）が上記範囲内であれば、下パンチ２０の上側とダイ１０の第一内周面１１側とで原料粉末１００ｐの圧縮率の差を小さくできるので、圧粉体１００の密度の均一化を図ることができる。圧縮率の差は、好ましくは４０％以下、更に３０％以下であることが挙げられる。
【0094】
第三の工程において、原料粉末１００ｐを圧縮する成形圧力は、９８０ＭＰａ以上、更に１１７６ＭＰａ以上とすることが挙げられる。これにより、圧粉体１００を高密度化でき、圧粉体１００の物理的特性を向上させることができる。
【0095】
第三の工程において、圧縮終了時における下パンチ２０の凹状端面２１の周縁の位置は、第一内周面１１の他端１１ｂから下側に０．１ｍｍ以下の範囲内、或いは０．１ｍｍ超０．３ｍｍ以下の範囲内とすることが挙げられる。圧縮終了時において、下パンチ２０の凹状端面２１の周縁を第一内周面１１の他端１１ｂよりも下側に位置させることで、圧縮時における下パンチ２０の凹状端面２１の周縁の破損を抑制し易い。
【0096】
下パンチ２０の凹状端面２１の周縁の位置を第一内周面１１の他端１１ｂから下側に０．１ｍｍ以内とした場合、圧粉体１００（図８、図９参照）の外周面１０２に設けられる段差を０．１ｍｍ以下とすることができる。０．１ｍｍ以内には、０が含まれる。外周面１０２に設けられる段差が０．１ｍｍ以下であれば、段差がないとみなすことができ、圧粉体１００の外周面１０２を円滑な半球面で構成できる。
【0097】
一方、下パンチ２０の凹状端面２１の周縁の位置を第一内周面１１の他端１１ｂから下側に０．１ｍｍ超０．３ｍｍ以下の範囲内とした場合、圧粉体１００（図１０、図１１参照）の外周面１０２に０．１ｍｍ超０．３ｍｍ以下の段差１３０を設けることができる。この段差１３０は、例えば、圧粉体１００の外側に半球状の別部材を組み付けるときに、別部材に対する位置決めに利用できる。下パンチ２０の凹状端面２１の周縁の位置を第一内周面１１の他端１１ｂから下側に０．３ｍｍ以内であれば、第二上パンチ３２と下パンチ２０との間、即ち下パンチ２０の上側における圧縮率への影響もほとんどない。
【0098】
ここで、圧粉体１００の外周面１０２に段差１３０を設ける場合、段差１３０の位置は、下パンチ２０の外径Ｄ２０（図１Ａ参照）よって変わる。本例は、第二上パンチ３２の外径Ｄ３２と下パンチ２０の外径Ｄ２０とが実質的に同一であり、Ｄ２０／Ｄ３２が１である。この場合、図１０、図１１に示すように、圧粉体１００の外周面１０２のうち、頂部１１０と裾部１２０との間に段差１３０が設けられる。第二上パンチ３２の外径Ｄ３２と下パンチ２０の外径Ｄ２０とを異ならせることもできる。第二上パンチ３２の外径Ｄ３２に対して下パンチ２０の外径Ｄ２０が小さく、Ｄ２０＜Ｄ３２である場合、頂部１１０側に段差１３０が設けられる（図１２参照）。一方、第二上パンチ３２の外径Ｄ３２に対して下パンチ２０の外径Ｄ２０が大きく、Ｄ２０＞Ｄ３２である場合、裾部１２０側に段差１３０が設けられる（図１３参照）。
【0099】
（原料粉末）
原料粉末１００ｐ（図２参照）は、製造する圧粉体１００（図８、図９参照）の使用目的に応じて適宜選択できる。例えば、圧粉体１００で圧粉磁石を構成する場合、原料粉末１００ｐとして磁石粉末を用いることが挙げられる。また、圧粉体１００で圧粉磁心を構成する場合、原料粉末１００ｐとして軟磁性粉末を用いることが挙げられる。
原料粉末１００ｐ（図２参照）は、製造する圧粉体１００（図８、図９参照）の使用目的に応じて適宜選択できる。例えば、圧粉体１００で圧粉磁石を構成する場合、原料粉末１００ｐとして磁石粉末を用いることが挙げられる。また、圧粉体１００で圧粉磁心を構成する場合、原料粉末１００ｐとして軟磁性粉末を用いることが挙げられる。
【0100】
〈磁石粉末〉
磁石粉末としては、例えば、希土類元素と鉄とを含有する希土類－鉄系合金の粉末といった希土類－鉄系磁石の粉末が挙げられる。希土類－鉄系合金としては、代表的には、Ｎｄ２Ｆｅ１４ＢやＳｍ２Ｆｅ１７Ｎ３が挙げられる。磁石粉末には、希土類－鉄系磁石の原料となるＮｄ２Ｆｅ１４ＢやＳｍ２Ｆｅ１７といった希土類－鉄系合金を水素化処理した水素化粉末が含まれる。希土類－鉄系合金の圧粉体１００からなる希土類－鉄系合金磁石を製造する場合、原料粉末１００ｐとして希土類－鉄系合金の水素化粉末からなる磁石粉末を用いること望ましい。これは、希土類－鉄系合金の水素化粉末を用いた場合、高密度の圧粉体１００が得られるからである。
磁石粉末としては、例えば、希土類元素と鉄とを含有する希土類－鉄系合金の粉末といった希土類－鉄系磁石の粉末が挙げられる。希土類－鉄系合金としては、代表的には、Ｎｄ２Ｆｅ１４ＢやＳｍ２Ｆｅ１７Ｎ３が挙げられる。磁石粉末には、希土類－鉄系磁石の原料となるＮｄ２Ｆｅ１４ＢやＳｍ２Ｆｅ１７といった希土類－鉄系合金を水素化処理した水素化粉末が含まれる。希土類－鉄系合金の圧粉体１００からなる希土類－鉄系合金磁石を製造する場合、原料粉末１００ｐとして希土類－鉄系合金の水素化粉末からなる磁石粉末を用いること望ましい。これは、希土類－鉄系合金の水素化粉末を用いた場合、高密度の圧粉体１００が得られるからである。
【0101】
〈水素化粉末〉
希土類－鉄系合金の水素化粉末は、希土類－鉄系合金を粉砕した粉末を水素化処理する、或いは、希土類－鉄系合金を水素化処理した後、粉砕することで製造できる。希土類－鉄系合金は、例えば、急冷凝固法により製造できる。急冷凝固法としては、ストリップキャスト法やメルトスパン法などが挙げられる。希土類－鉄系合金に含有する希土類元素としては、ネオジム（Ｎｄ）又はサマリウム（Ｓｍ）であることが挙げられる。希土類－鉄系合金において、希土類元素の含有量は１０質量％以上４０質量％未満であることが挙げられる。例えば、希土類元素がＮｄの場合、Ｎｄの含有量は２５質量％以上３５質量％以下、更に２８質量％以上３５質量％以下であることが好ましい。一方、Ｓｍの場合、Ｓｍの含有量は２５質量％以上２６．５質量％以下であることが好ましい。Ｎｄ又はＳｍの含有量が上記範囲内であることで、化学量論組成がＮｄ２Ｆｅ１４Ｂ又はＳｍ２Ｆｅ１７などの希土類－鉄系合金が得られる。
希土類－鉄系合金の水素化粉末は、希土類－鉄系合金を粉砕した粉末を水素化処理する、或いは、希土類－鉄系合金を水素化処理した後、粉砕することで製造できる。希土類－鉄系合金は、例えば、急冷凝固法により製造できる。急冷凝固法としては、ストリップキャスト法やメルトスパン法などが挙げられる。希土類－鉄系合金に含有する希土類元素としては、ネオジム（Ｎｄ）又はサマリウム（Ｓｍ）であることが挙げられる。希土類－鉄系合金において、希土類元素の含有量は１０質量％以上４０質量％未満であることが挙げられる。例えば、希土類元素がＮｄの場合、Ｎｄの含有量は２５質量％以上３５質量％以下、更に２８質量％以上３５質量％以下であることが好ましい。一方、Ｓｍの場合、Ｓｍの含有量は２５質量％以上２６．５質量％以下であることが好ましい。Ｎｄ又はＳｍの含有量が上記範囲内であることで、化学量論組成がＮｄ２Ｆｅ１４Ｂ又はＳｍ２Ｆｅ１７などの希土類－鉄系合金が得られる。
【0102】
希土類－鉄系合金において、希土類元素及び鉄（Ｆｅ）以外の元素としては、特にＮｄを含む組成の場合、ホウ素（Ｂ）を含むことが挙げられる。その他、Ｆｅの一部をコバルト（Ｃｏ）、ニッケル（Ｎｉ）、ガリウム（Ｇａ）、銅（Ｃｕ）、アルミニウム（Ａｌ）、シリコン（Ｓｉ）、チタン（Ｔｉ）、マンガン（Ｍｎ）及びにオブ（Ｎｂ）から選択される１種以上の元素で置換してもよい。
【0103】
希土類－鉄系合金を水素化処理することで、希土類元素の水素化物の相と、鉄を含有する鉄含有物の相とに相分解した組織を形成する。希土類元素の水素化物としては、例えば、ＮｄＨ２やＳｍＨ２が挙げられる。鉄含有物としては、例えば、Ｆｅ、Ｆｅ２Ｂなどの鉄化合物が挙げられる。水素化処理は、水素含有雰囲気中、例えば、４００℃以上９００℃以下、好ましくは５００℃以上８５０℃以下で熱処理することが挙げられる。水素含有雰囲気としては、例えば、Ｈ２ガス雰囲気、又は混合ガス雰囲気とすることが挙げられる。混合ガスとしては、Ｈ２ガスと不活性ガスとを混合したものが挙げられる。不活性ガスとしては、ＡｒやＮ２などが挙げられる。水素含有雰囲気の雰囲気圧力、即ち水素分圧は、例えば、２０．２ｋＰａ（０．２気圧）以上１０１３ｋＰａ（１０気圧）以下、更に５０．５ｋＰａ（０．５気圧）以上１１１．１ｋＰａ（１．１気圧）以下とすることが挙げられる。水素化処理の時間は、適宜設定すればよく、例えば、３０分以上１８０分以下とすることが挙げられる。
【0104】
粉砕は、例えば、ジェットミル、ボールミル、ブラウンミル、ピンミル、ディスクミル、ジョークラッシャーなどの公知の粉砕機を利用できる。粉砕は、磁石粉末の酸化を抑制するため、Ａｒなどの不活性ガス雰囲気中で行うことが好ましい。
【0105】
希土類－鉄系合金の水素化粉末は、組織中に柔らかい鉄含有物の相が存在することから、水素化処理していない希土類－鉄系合金の粉末に比べて塑性変形し易く、成形性に優れる。したがって、希土類－鉄系合金の水素化粉末を用いた場合、圧粉体１００の高密度化が可能であり、水素化粉末を含む高密度の圧粉体１００を得ることができる。
【0106】
原料粉末１００ｐとして希土類－鉄系合金の水素化粉末からなる磁石粉末を用いて圧粉体１００を成形した場合、上記第三の工程の後、圧粉体１００を脱水素処理する工程を備える。水素化粉末の圧粉体１００を脱水素処理した場合、希土類元素の水素化物から水素が放出されて再結合反応が生じ、元の希土類－鉄系合金の状態に戻る。よって、水素化粉末の圧粉体１００を脱水素処理することで、希土類－鉄系合金の粉末を含む高密度の圧粉体１００を得ることができる。したがって、希土類－鉄系合金の圧粉体１００からなる中空半球状の希土類－鉄系合金磁石が得られる。
【0107】
脱水素処理は、不活性雰囲気中又は減圧雰囲気中、例えば、６００℃以上１０００℃以下、好ましくは６５０℃以上８００℃以下で熱処理することが挙げられる。不活性雰囲気としては、例えば、ＡｒやＮ２などの不活性ガス雰囲気とすることが挙げられる。減圧雰囲気としては、例えば、真空度が１０Ｐａ以下の真空雰囲気とすることが挙げられる。より好ましい真空雰囲気の真空度は１Ｐａ以下、更に０．１Ｐａ以下である。脱水素処理の時間は、適宜設定すればよく、例えば、３０分以上１８０分以下とすることが挙げられる。
【0108】
希土類－鉄系合金の水素化粉末としては、Ｓｍ２Ｆｅ１７合金の水素化粉末を用いて圧粉体１００を成形した場合は、脱水素処理した後、圧粉体１００を窒化処理する工程を備えることが挙げられる。具体的には、脱水素処理後のＳｍ２Ｆｅ１７合金の粉末を含む圧粉体１００を窒化処理することで、Ｓｍ２Ｆｅ１７をＳｍ２Ｆｅ１７Ｎ３とすることが挙げられる。窒化処理は、窒素含有雰囲気中で、例えば、２００℃以上５５０℃以下、好ましくは３００℃以上５５０℃以下で熱処理することが挙げられる。窒素含有雰囲気としては、例えば、ＮＨ３ガス雰囲気、Ｎ２ガス雰囲気、又は混合ガス雰囲気が挙げられる。混合ガスとしては、例えば、ＮＨ３ガスとＨ２ガスとを混合したもの、又はＮ２ガスとＨ２ガスとを混合したものが挙げられる。
【0109】
脱水素処理した後、場合によっては脱水素処理して窒化処理した後、希土類－鉄系合金の圧粉体１００を磁化する工程を備えることで、中空半球状の希土類－鉄系合金磁石を製造できる。
【0110】
原料粉末１００ｐとして水素化処理していない希土類－鉄系合金からなる磁石粉末を用いる場合、結合剤を加えてもよい。この希土類－鉄系合金としては、例えば、Ｎｄ２Ｆｅ１４ＢやＳｍ２Ｆｅ１７Ｎ３が挙げられる。結合剤としては、例えば、エポキシ樹脂などの樹脂が挙げられる。
【0111】
軟磁性粉末としては、例えば、純鉄、又は、Ｆｅ（鉄）－Ｓｉ（シリコン）系合金、Ｆｅ（鉄）－Ａｌ（アルミニウム）系合金、Ｆｅ（鉄）－Ｃｒ（クロム）－Ａｌ（アルミニウム）系合金、Ｆｅ（鉄）－Ｃｒ（クロム）－Ｓｉ（シリコン）系合金から選択される少なくとも一種の鉄基合金からなる粉末が挙げられる。純鉄とは、純度９９質量％以上をいう。軟磁性粉末を構成する粒子表面に絶縁被覆を施してもよい。絶縁被覆としては、例えば、リン酸塩被覆、シリカ被覆などが挙げられる。
【0112】
原料粉末１００ｐの平均粒径は、例えば、２０μｍ以上２００μｍ以下、好ましくは５０μｍ以上１５０μｍ以下とすることが挙げられる。原料粉末１００ｐの平均粒径を上記範囲内とすることで、取り扱い易く、加圧成形し易い。更に、原料粉末１００ｐの平均粒径を２０μｍ以上とすることで、原料粉末１００ｐの流動性を確保し易い。原料粉末１００ｐの平均粒径を２００μｍ以下とすることで、圧粉体１００を高密度化し易い。原料粉末１００ｐの平均粒径は、原料粉末１００ｐを構成する粒子の平均粒径のことであり、レーザ回折式粒度分布測定装置により測定した体積粒度分布における累積体積が５０％となる粒径（Ｄ５０）とする。
【0113】
［圧粉体］
図８から図１３を参照して、実施形態に係る圧粉体１００について説明する。実施形態に係る圧粉体１００は、上述した実施形態に係る圧粉体の製造方法により製造することができる。圧粉体１００の特徴の１つは、中空半球状の形状を有し、頂部１１０と裾部１２０との相対密度の差の絶対値が５％以下である点にある。図９、図１１、図１２、及び図１３中の一点鎖線は、中空半球状の圧粉体１００における中心と頂点を結ぶ中心軸線Ｃ１００を示している。中心は、図中の点Ｏで示す。頂点は、図中の点Ｐで示す。図９、図１１、図１２、及び図１３中の二点鎖線は、頂部１１０と裾部１２０との境界である分割線Ｄ１００を示している。なお、図８、及び図９に示す圧粉体１００は、圧粉体１００の外周面１０２に段差が実質的にない形態を例示するものである。段差が実質的にないとは、０．１ｍｍ以下の段差を含む。図１０、図１１、図１２、及び図１３に示す圧粉体１００は、圧粉体１００の外周面１０２に段差１３０を有する形態を例示するものである。
図８から図１３を参照して、実施形態に係る圧粉体１００について説明する。実施形態に係る圧粉体１００は、上述した実施形態に係る圧粉体の製造方法により製造することができる。圧粉体１００の特徴の１つは、中空半球状の形状を有し、頂部１１０と裾部１２０との相対密度の差の絶対値が５％以下である点にある。図９、図１１、図１２、及び図１３中の一点鎖線は、中空半球状の圧粉体１００における中心と頂点を結ぶ中心軸線Ｃ１００を示している。中心は、図中の点Ｏで示す。頂点は、図中の点Ｐで示す。図９、図１１、図１２、及び図１３中の二点鎖線は、頂部１１０と裾部１２０との境界である分割線Ｄ１００を示している。なお、図８、及び図９に示す圧粉体１００は、圧粉体１００の外周面１０２に段差が実質的にない形態を例示するものである。段差が実質的にないとは、０．１ｍｍ以下の段差を含む。図１０、図１１、図１２、及び図１３に示す圧粉体１００は、圧粉体１００の外周面１０２に段差１３０を有する形態を例示するものである。
【0114】
（頂部と裾部の相対密度の差）
圧粉体１００において、頂部１１０と裾部１２０との相対密度の差が５％以下であることで、頂部１１０と裾部１２０との密度差が小さい。したがって、圧粉体１００は、密度が均一であり、物理的特性が均一である。頂部１１０と裾部１２０との相対密度の差は、更に２％以下、特に１％以下であることが好ましい。
圧粉体１００において、頂部１１０と裾部１２０との相対密度の差が５％以下であることで、頂部１１０と裾部１２０との密度差が小さい。したがって、圧粉体１００は、密度が均一であり、物理的特性が均一である。頂部１１０と裾部１２０との相対密度の差は、更に２％以下、特に１％以下であることが好ましい。
【0115】
ここで、中空半球状の圧粉体１００における頂部１１０及び裾部１２０とは、次のように定義する。中空半球の中心Ｏと頂点Ｐを結ぶ中心軸線Ｃ１００と平行で、且つ、中空半球の開口端面１０３の内周縁を通る線を分割線Ｄ１００としたとき、分割線Ｄ１００よりも中心軸線Ｃ１００側に位置する部分を頂部１１０、分割線Ｄ１００よりも中心軸線Ｃ１００とは反対側に位置する残りの部分を裾部１２０とする。
【0116】
（相対密度）
圧粉体１００全体の相対密度は、８０％以上であることが挙げられる。相対密度が８０％以上の圧粉体１００は、高密度であり、物理的特性に優れる。圧粉体１００の相対密度は、更に８５％以上であることが好ましい。
圧粉体１００全体の相対密度は、８０％以上であることが挙げられる。相対密度が８０％以上の圧粉体１００は、高密度であり、物理的特性に優れる。圧粉体１００の相対密度は、更に８５％以上であることが好ましい。
【0117】
（段差）
圧粉体１００の外周面１０２には、段差が設けられていることを許容する。図８、図９に示す圧粉体１００は、外周面１０２のうち、頂部１１０の外周面である球冠面と裾部１２０の外周面である球帯面との間に０．１ｍｍ以下の段差が設けられている。０．１ｍｍ以下には、０が含まれる。圧粉体１００の外周面１０２に設けられる段差が０．１ｍｍ以下であることで、段差が実質的になく、圧粉体１００の外周面１０２を円滑な半球面で構成できる。圧粉体１００の外周面１０２の段差が０．１ｍｍ以下であることで、圧粉体１００の外側に半球状の別部材を組み付けたときに、圧粉体１００の外周面と別部材の内周面との間に隙間が設けられることを抑制できる。別部材の図示は省略する。
圧粉体１００の外周面１０２には、段差が設けられていることを許容する。図８、図９に示す圧粉体１００は、外周面１０２のうち、頂部１１０の外周面である球冠面と裾部１２０の外周面である球帯面との間に０．１ｍｍ以下の段差が設けられている。０．１ｍｍ以下には、０が含まれる。圧粉体１００の外周面１０２に設けられる段差が０．１ｍｍ以下であることで、段差が実質的になく、圧粉体１００の外周面１０２を円滑な半球面で構成できる。圧粉体１００の外周面１０２の段差が０．１ｍｍ以下であることで、圧粉体１００の外側に半球状の別部材を組み付けたときに、圧粉体１００の外周面と別部材の内周面との間に隙間が設けられることを抑制できる。別部材の図示は省略する。
【0118】
図１０、図１１に示す圧粉体１００は、外周面１０２のうち、頂部１１０の外周面である球冠面と裾部１２０の外周面である球帯面との間に０．１ｍｍ超０．３ｍｍ以下の段差１３０が設けられている。圧粉体１００の外周面１０２に０．１ｍｍ超の段差１３０が設けられていることで、圧粉体１００の外側に半球状の別部材を組み付けるときに、この段差を別部材に対する位置決めに利用できる。この場合、別部材の内周面に段差１３０に対応する段差部を設けておく。別部材の図示は上述の通り省略する。
【0119】
段差１３０の位置は、頂部１１０と裾部１２０との間に限定されない。例えば、図１２に示すように、圧粉体１００の外周面１０２のうち、頂部１１０と裾部１２０との境界である分割線Ｄ１００よりも頂部１１０側に段差１３０が設けられていてもよい。或いは、図１３に示すように、圧粉体１００の外周面１０２のうち、頂部１１０と裾部１２０との境界である分割線Ｄ１００よりも裾部１２０側に段差１３０が設けられていてもよい。段差１３０の位置は、圧粉体１００において、中心軸線Ｃ１００から径方向に、開口端面１０３の内周半径ｒ１０３の０．８倍以上１．２倍以下の位置に設定されていることが挙げられる。つまり、段差１３０は、頂部１１０と裾部１２０との境界である分割線Ｄ１００から内周半径ｒ１０３の±２０％以内の位置に設けられていることが挙げられる。
【0120】
（厚み）
圧粉体１００の厚みは、例えば、開口端面１０３の外周半径Ｒ１０３の１／３０倍以上、更に１／２５倍以上であり、１／２倍以下であることが挙げられる。圧粉体１００の厚みとは、圧粉体１００の径方向の長さ、即ち、内外径の差の１／２をいう。圧粉体１００の厚みが上記範囲内であることで、密度の均一化と高密度化を図り易い。
圧粉体１００の厚みは、例えば、開口端面１０３の外周半径Ｒ１０３の１／３０倍以上、更に１／２５倍以上であり、１／２倍以下であることが挙げられる。圧粉体１００の厚みとは、圧粉体１００の径方向の長さ、即ち、内外径の差の１／２をいう。圧粉体１００の厚みが上記範囲内であることで、密度の均一化と高密度化を図り易い。
【0121】
（材料）
圧粉体１００の構成材料としては、例えば、磁石粉末、軟磁性粉末などが挙げられる。磁石粉末としては、例えば、希土類元素と鉄とを含有する希土類－鉄系合金の粉末が挙げられる。希土類－鉄系合金は、例えば、Ｎｄ２Ｆｅ１４ＢやＳｍ２Ｆｅ１７Ｎ３が挙げられる。希土類－鉄系合金の粉末を含む圧粉体１００は、希土類－鉄系磁石として使用可能である。軟磁性粉末を含む圧粉体１００は、圧粉磁心として使用可能である。
圧粉体１００の構成材料としては、例えば、磁石粉末、軟磁性粉末などが挙げられる。磁石粉末としては、例えば、希土類元素と鉄とを含有する希土類－鉄系合金の粉末が挙げられる。希土類－鉄系合金は、例えば、Ｎｄ２Ｆｅ１４ＢやＳｍ２Ｆｅ１７Ｎ３が挙げられる。希土類－鉄系合金の粉末を含む圧粉体１００は、希土類－鉄系磁石として使用可能である。軟磁性粉末を含む圧粉体１００は、圧粉磁心として使用可能である。
【0122】
（用途）
希土類－鉄系合金の圧粉体１００からなる半球状の希土類－鉄系合金磁石は、例えば、ロボットの関節に利用される球面モータを構成する磁石として利用可能である。希土類－鉄系合金の圧粉体１００からなる半球状の磁石を用いて磁気回路を構成する場合、圧粉体１００の外側に半球状のヨークを被せることがある。ヨークの図示は省略する。例えば図８、図９に示す圧粉体１００のように、外周面１０２に段差がない形態では、圧粉体１００の外周面１０２とヨークの内周面との間に設けられる隙間を小さくでき、磁気抵抗を低減できる。一方、例えば、図１０、図１１に示す圧粉体１００のように、外周面１０２に段差１３０を有する形態では、この段差１３０をヨークに対する位置決めに利用できる。希土類－鉄系合金の圧粉体１００に対する着磁は、例えば、圧粉体１００の中心から径方向に着磁することが挙げられる。
希土類－鉄系合金の圧粉体１００からなる半球状の希土類－鉄系合金磁石は、例えば、ロボットの関節に利用される球面モータを構成する磁石として利用可能である。希土類－鉄系合金の圧粉体１００からなる半球状の磁石を用いて磁気回路を構成する場合、圧粉体１００の外側に半球状のヨークを被せることがある。ヨークの図示は省略する。例えば図８、図９に示す圧粉体１００のように、外周面１０２に段差がない形態では、圧粉体１００の外周面１０２とヨークの内周面との間に設けられる隙間を小さくでき、磁気抵抗を低減できる。一方、例えば、図１０、図１１に示す圧粉体１００のように、外周面１０２に段差１３０を有する形態では、この段差１３０をヨークに対する位置決めに利用できる。希土類－鉄系合金の圧粉体１００に対する着磁は、例えば、圧粉体１００の中心から径方向に着磁することが挙げられる。
【0123】
軟磁性粉末の圧粉体１００からなる半球状の圧粉磁心は、例えば、上述した磁気回路を構成するヨークに利用できる。
【0124】
｛実施形態の効果｝
上述した実施形態に係る圧粉体の製造方法、及び圧粉体１００は、次の効果を奏する。
上述した実施形態に係る圧粉体の製造方法、及び圧粉体１００は、次の効果を奏する。
【0125】
実施形態の圧粉体の製造方法は、金型１を使用し、金型１の動作を上記第二の工程、及び上記第三の工程に従って制御することで、中空半球状の圧粉体１００の密度を均一化できる。特に、第二の工程において、上記Ａ工程から上記Ｄ工程を実施することにより、均一な密度の圧粉体１００を容易に製造できる。
【0126】
実施形態の圧粉体１００は、中空半球状であり、頂部１１０と裾部１２０との相対密度の差が５％以下であることで、頂部１１０と裾部１２０との密度差が小さい。
【0127】
［試験例１］
上述した実施形態の圧粉体の製造方法により中空半球状の圧粉体を製造した。
上述した実施形態の圧粉体の製造方法により中空半球状の圧粉体を製造した。
【0128】
原料粉末には、Ｎｄ２Ｆｅ１４Ｂ合金の水素化粉末を用いた。この水素化粉末は、Ｎｄ２Ｆｅ１４Ｂ合金の粉末を水素化処理してして得た。水素化処理として、Ｈ２ガス雰囲気の大気圧中、８５０℃で１５０分間熱処理した。水素化粉末の平均粒径（Ｄ５０）は１３０μｍである。
【0129】
金型の各要素の寸法は次の通りである。
ダイの第二内周面の内径：３０ｍｍ
ダイの第二内周面の長さ：５ｍｍ
ダイの第三内周面の内径：２０ｍｍ
ダイの第一内周面の半径（Ｒ１１）：１５ｍｍ
第一上パンチの外径（Ｄ３１）：３０ｍｍ
第一上パンチの内径（ｄ３１）：２０ｍｍ
第二上パンチの外径（Ｄ３２）：２０ｍｍ
下パンチの外径（Ｄ２０）：２０ｍｍ
下パンチの端面の半径（Ｒ２１）：１５ｍｍ
ダイの第一内周面と下パンチの端面とで構成される半球面の外径：３０ｍｍ
第二上パンチの半球状の端面の外径：２０ｍｍ
下パンチを基準位置（Ｐ０）に位置させたときの第二内周面の開口部から下パンチの端面の周縁までの距離（Ｌ０）：１６．１８ｍｍ
ダイの第二内周面の内径：３０ｍｍ
ダイの第二内周面の長さ：５ｍｍ
ダイの第三内周面の内径：２０ｍｍ
ダイの第一内周面の半径（Ｒ１１）：１５ｍｍ
第一上パンチの外径（Ｄ３１）：３０ｍｍ
第一上パンチの内径（ｄ３１）：２０ｍｍ
第二上パンチの外径（Ｄ３２）：２０ｍｍ
下パンチの外径（Ｄ２０）：２０ｍｍ
下パンチの端面の半径（Ｒ２１）：１５ｍｍ
ダイの第一内周面と下パンチの端面とで構成される半球面の外径：３０ｍｍ
第二上パンチの半球状の端面の外径：２０ｍｍ
下パンチを基準位置（Ｐ０）に位置させたときの第二内周面の開口部から下パンチの端面の周縁までの距離（Ｌ０）：１６．１８ｍｍ
【0130】
上記金型を使用して、上述した第二の工程のＡ工程からＤ工程、及び上述した第三の工程に従って、外径φ３０ｍｍ、内径φ２０ｍｍ、厚みが５ｍｍの半球状の圧粉体を成形した。即ち、圧粉体の外周半径（Ｒ１０３）は１５ｍｍであり、内周半径（ｒ１０３）は１０ｍｍである。成形圧力は１９６０ＭＰａとした。
【0131】
ここでは、第二の工程において、Ａ工程での下パンチの端面の突出量（Ｐ１）を９．５ｍｍ（Ｐ１／Ｌ０：０．５８７）とした。また、第二の工程において、Ｂ工程での下パンチの端面の下降量（Ｐ２）を２ｍｍとした。第三の工程において、圧縮終了時における下パンチの端面の周縁の位置を、第一内周面の他端から下側に０．１ｍｍ以内、又は０．１ｍｍ超０．３ｍｍ以下の範囲内に設定した。
【0132】
圧縮終了時における下パンチ２０の凹状端面２１の位置を「０．１ｍｍ以内」に設定した圧粉体を試料Ｎｏ．１Ａとした。また、圧縮終了時における下パンチ２０の凹状端面２１の位置を「０．１ｍｍ超０．３ｍｍ以下の範囲内」に設定した圧粉体を試料Ｎｏ．１Ｂとした。上述した圧縮率の差（Ｃ１－Ｃ２）は、約２５％～約２７％の範囲であった。
【0133】
得られた圧粉体は、Ｎｄ２Ｆｅ１４Ｂ合金の水素化粉末のみで構成されている。作製した試料Ｎｏ．１Ａ及び１Ｂの圧粉体について、全体の相対密度を求めた。相対密度は、体積と質量から実測密度を求め、［実測密度／真密度］の百分率として求めた。実測密度は、アルキメデス法により測定した。真密度は、出発原料のＮｄ２Ｆｅ１４Ｂ合金の密度とした。この密度は、本例では、７．６ｇ／ｃｍ３とした。その結果を表１に示す。また、圧粉体における頂部及び裾部のそれぞれの相対密度を求め、頂部と裾部の相対密度の差の絶対値を算出した。その結果も表１に併せて示す。
【0134】
頂部及び裾部の相対密度は、次のようにして求めた。本試験例における相対密度の測定方法を図９を用いて説明する。圧粉体１００の開口端面１０３を水平に置いた状態で、頂点Ｐを通り、圧粉体１００を４等分する切断線を外周面１０２上に引く。圧粉体１００を頂点Ｐ側から頂点Ｐと中心Ｏを通る中心軸線Ｃ１００方向に透視したときに開口端面１０３の内周縁と重なる輪郭線を外周面１０２上に描く。この輪郭線は、圧粉体１００の外周面１０２における頂部１１０と裾部１２０との境界である分割線Ｄ１００を通る円である。圧粉体１００の外周面１０２上において、この輪郭線と各切断線とのそれぞれの交点をとり、周方向に隣り合う交点を結ぶ円弧線を引く。この円弧線は、圧粉体１００の中心Ｏを中心とする円弧線とする。圧粉体１００の中心Ｏは、開口端面１０３の中心である。各切断線に沿って圧粉体１００を切断して４個の分割片とした後、それぞれの分割片について、円弧線に沿って２つに切断する。円弧線に沿う切断は、各分割片において、圧粉体１００の中心Ｏと外周面１０２上の上記交点とを含む平面で切断する。つまり、各分割片を円弧線で切断する場合、図９中の点線で示すように、圧粉体１００の中心Ｏと外周面１０２上の上記交点とを通るように切断する。得られた切断片のうち、頂点Ｐ側の部分を頂部片とし、残りの外周側の部分を裾部片とする。それぞれの頂部片について、実測密度を測定して相対密度を算出して求め、それらの相対密度の平均値を頂部の相対密度とした。また、それぞれの裾部片について、実測密度を測定して相対密度を算出して求め、それらの相対密度の平均値を裾部の相対密度とした。
【0135】
上述した相対密度の測定方法の場合、裾部片は、厳密には図９に示すように、頂部１１０の一部を含むことになる。しかしながら、裾部片に含まれる頂部１１０の体積割合は裾部１２０の体積割合に比べれば微小であるので、頂部１１０の一部が裾部片の密度に与える影響は小さい。よって、裾部片に頂部１１０の一部が含まれていても、その影響は誤差の範囲内であり、裾部片の相対密度を裾部の相対密度とみなしても問題ない。
【0136】
【表1】
【0137】
表１に示すように、作製した試料Ｎｏ．１Ａ及び１Ｂの圧粉体は、頂部と裾部との相対密度の差が２％以下であり、密度差が小さい。
【0138】
また、試料Ｎｏ．１Ａ及び１Ｂの圧粉体のそれぞれの外周面に設けられた段差を測定したところ、圧縮終了時における下パンチの端面の位置の設定値と対応した大きさの段差が設けられていた。更に、試料Ｎｏ．１Ａ及び１Ｂの圧粉体を１００個それぞれ作製した後、下パンチの端面の周縁を確認したところ、端面の周縁に変形や損傷は見られなかった。
【符号の説明】
【0139】
１ 金型
１０ ダイ
１０ｉ 内周面
１０ｈ 中空部
１１ 第一内周面
１１ａ 一端 １１ｂ 他端
１２ 第二内周面
１２ｏ 開口部
１３ 第三内周面
１５ 空間
２０ 下パンチ
２１ 凹状端面
３０ 上パンチ
３１ 第一上パンチ
３１ｃ 円環状端面
３２ 第二上パンチ
３２ｈ 凸状端面
３２ｄ 境界
１００ 圧粉体
１０１ 内周面
１０２ 外周面
１０３ 開口端面
１１０ 頂部
１２０ 裾部
１３０ 段差
１００ｐ 原料粉末
ｄ１２、ｄ１３ 内径
Ｒ１１、Ｒ２１ 半径
Ｄ２０ 外径
Ｄ３１、Ｄ３２ 外径
ｄ３１ 内径
Ｌ０ 距離
Ｐ０ 基準位置
Ｐ１ 突出量
Ｐ２ 下降量
Ａ１ 最大距離
Ａ２ 頂点間距離
Ｂ１ 最大距離
Ｂ２ 頂点間距離
Ｒ１０３ 外周半径
ｒ１０３ 内周半径
Ｏ 中心
Ｐ 頂点
Ｃ１０、Ｃ１００ 中心軸線
Ｄ１００ 分割線
１０ ダイ
１０ｉ 内周面
１０ｈ 中空部
１１ 第一内周面
１１ａ 一端 １１ｂ 他端
１２ 第二内周面
１２ｏ 開口部
１３ 第三内周面
１５ 空間
２０ 下パンチ
２１ 凹状端面
３０ 上パンチ
３１ 第一上パンチ
３１ｃ 円環状端面
３２ 第二上パンチ
３２ｈ 凸状端面
３２ｄ 境界
１００ 圧粉体
１０１ 内周面
１０２ 外周面
１０３ 開口端面
１１０ 頂部
１２０ 裾部
１３０ 段差
１００ｐ 原料粉末
ｄ１２、ｄ１３ 内径
Ｒ１１、Ｒ２１ 半径
Ｄ２０ 外径
Ｄ３１、Ｄ３２ 外径
ｄ３１ 内径
Ｌ０ 距離
Ｐ０ 基準位置
Ｐ１ 突出量
Ｐ２ 下降量
Ａ１ 最大距離
Ａ２ 頂点間距離
Ｂ１ 最大距離
Ｂ２ 頂点間距離
Ｒ１０３ 外周半径
ｒ１０３ 内周半径
Ｏ 中心
Ｐ 頂点
Ｃ１０、Ｃ１００ 中心軸線
Ｄ１００ 分割線
【図1A】
【図1B】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】