JPS58130262A - 等方性マンガン−アルミニウム−炭素系合金磁石の製造法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ２　　パ 本発明は、永久磁石の製造法に関するものである。さら
に詳細には、等方性マンガンーアルミニウ゛ムー炭素（
Ｍｎ−Ａｌ−Ｃ系）合金磁石の製造法に関する。

等方性Ｍｎ　−Ａ　ｌ−Ｃ系磁石用合金とは、７１．０
−７３．０重量％（以下単にチで表す）のＭｎと（％Ｍ
ｎ−６．６　）　−（１４Ｍｎ−２２，２）％のＣと残
部のＡｌからなシ、不純物以外に添加元素を含まない３
元系及び少量の添加元素を含む４元系以上の多元系磁石
用合金が知られており、これらを総称するものである。

同様に等方性Ｍｎ−Ａｌ−Ｃ系合金磁石は主として強磁
性相である面心正方晶（τ相、Ｌｌｏ型規則格子）の組
織に構成され、不純物以外に添加元素を含まない３元系
及び少量の添加元素を含む４元系以上の多元系合金磁石
が知られており、これらを総称するものである。また、
この等方性Ｍｎ　−Ａ　ｌ−Ｃ系合金磁石の製造法とし
ては、例えば等方性Ｍｎ−Ａｌ−Ｃ系磁石用合金からな
るビレットを、８３０〜９００°Ｃの温度領域を１０″
ヴ分より速い冷却速度で焼入れ、４８０〜７５０″Ｃ３
ページ で適当々時間焼戻すとＭ　ｎ　ｓ　Ａ　Ｉ　Ｃまたはこ
れと類似の面心立方晶の相を微細な粒状又は網目状に析
出する。更に６６０〜７８０″Ｃの温度領域で塑性加工
を行うものが知られている。前記の８３０〜９００″Ｃ
の温度領域を１０″Ｃ／分より速い冷却速度で焼入れる
時の冷却速度と、塑性加工後の磁気特性の間には、冷却
速度を速くするほど磁気特性が高くなるという傾向があ
る。ビレットの形状が大きく（円柱であれば径が大ぎ〈
長さが長く）なると質量効果のため十分速い冷却速度を
得ることが困難となり、ビレットの形状はできるだけ小
さく（円柱であれば、径は小さく）することが望ましい
。

これまで公知の製造法によって、例えば長さが長く直径
も大きい等方性マンガン−アルミニウムー炭素系合金磁
石を得るには、前記の塑性加工を圧縮加工とすれば、ビ
レットの直径を比較的小さくできるため、前記の焼入れ
時の冷却速度を十分速くすることができ、しかも直径の
大きいものが得られるが、圧縮加工によるため、あまり
長いものが得られない。また、前記の塑性加工を公知の
押出加工とすれば、長さの長いものが得られるが、磁石
の直径を大きくすると、ビレットの直径をよシ大きくし
なければならないため、前記の焼入れ時の冷却速度を十
分速くすることができなくなる。

以上のことから、公知の圧縮加工による製造法と同等の
熱処理効果が得られ、しかも公知の押出加工による製造
法と同等の長さの長い磁石を得るための製造法が望まれ
ていた。

本発明者は、等方性マンガン−アルミニウムー炭素系磁
石用合金からなるビレットに、ビレット内の特定方向に
垂直な任意の断面を含む部分であって、１ないし２以上
の部分からなり、しかも全体でビレットに対して一部分
に塑性加工を施し、さらにこのような塑性加工をビレッ
ト全体にわたって施し、この塑性加工によって特定方向
に対して圧縮ひずみを施すことにより前記の問題点を解
決し得ることを見出した。

以下に、本発明の詳細な説明する。

説明を簡単にする為に、−例としてビレットを５ページ 円柱とし、特定方向を円柱軸とする。公知の圧縮加工で
は、ビレット全体が同時に塑性変形され、円柱の長さが
長くなると座屈する。そこで円柱の長さを長くした場合
、円柱の一方の端面から座屈しない長さだけを塑性変形
し、これを他方の端面に向かって繰り返し行うと、結果
的に円柱全体を塑性変形することになる。すなわち、円
柱の一方の端面から適当に塑性変形する部分を考え、残
りの部分は、塑性変形しない部分で形状を拘束する。

こうして特定部分に所定の塑性変形を施した後、塑性変
形しなかった部分で先はど塑性変形した部分に隣接する
部分に、新たに塑性変形を施し、その残りの部分と、先
はど塑 性愛形した部分は、塑性変形しないように、形状を拘束
する。以上のようにして部分的に塑性変形させる操作を
他方の端面まで繰り返し行うことによってビレット全体
に塑性変形を施す。

このように、本発明においては、塑性変形は常にビレッ
トの一部分にのみ施すものであり、塑性変形しない部分
は当然のこと々がら外部より表面６、ノ を加工して塑性変形しないように拘束する。しかし外力
によって拘束しなくても、ビレットを局部的に加熱して
、ビレット内の変形抵抗の差によって塑性変形する部分
としない部分とを得る方法でもよい。また、前記の一部
分というのは、ビレット内のある一つの部分というので
はない。ビレットを塑性加工やは常に塑性変形している
部分と塑性変形していない部分の二つに分かれているこ
とが必要である。

前述の説明では、塑性変形している部分がビレット内の
ある一つの部分であるが、この部分が二つ以上に分かれ
ていても、塑性変形していない部分がビレットを塑性加
工中、常にビレット内に存在すればよい。塑性変形する
部分を、時間に対してビレット内を連続的に変化させる
方法と変化させない方法とがあるが、前述の説明は、連
続的に変化させない方法である。

前記の塑性加工の一方法として、コンテナ部の開口面積
がベアリング部の開口面積より小さいダイスを用いる押
出加工がある。この場合特定方向７ページ が押出方向となる。押出加工によってビレットに押出方
向に圧縮ひずみを施す。ここでコンテナ部の開口面積と
は、ダイスをコンテナ部を通り押出方向に対して垂直な
面で切断したときのコンテナ部の断面積であり、同様に
ベアリング部の開口面積とは、ダイスをベアリング部を
通り押出方向に対して垂直な面で切断した時のベアリン
グ部の断面積である。またコンテナ部上は塑性加工を施
そうとするビレットを収容する部分で、ベアリング部と
は所定の塑性加工を施したビレットを収容する部分であ
る。例えば第３図に示したダイスでは、コンテナ部の開
口面積とは、直径Ｄａの円の面積であり、ベアリング部
の開口面積とは、直径Ｄｂの円の面積である。開口部分
の形状は、前記の例では中亥であるが中空であってもよ
く、例えばリング状でもよい。必要なことはコンテナ部
の開口面積とベアリング部の開口面積の間に前述した関
係が成立すればよく、シかもビレットに押出加工後、押
出方向に圧縮ひずみを施すことである。

本発明に従って、公知の等方性Ｍｎ　−Ａ　ｌ　−Ｃ系
磁石用合金を５５０〜７８０°Ｃの温度で、コンテナ部
の開口面積がベアリング部の開口面積より小さいダイス
を用いて押出加工する場合、押出加工によって押出方向
に圧縮ひずみを施す必要がある。

コンテナ部の開口面積がベアリング部の開口面積よりも
小さいダイスを用いる押出加工によって、ビレットに押
出方向に圧縮ひずみを施すためには、後述するように、
押出加工中は押出方向の二つの向きからビレットに加圧
できるようにしなければならない。一方、一般の金属材
料の押出加工、又は公知のＭｎ−Ａｌ−Ｃ系合金磁石の
製造法で用いられる押出加工では、コンテナ部の開口面
積カベアリング部の開口面積よシ大きいダイスを用いる
ため、押出方向に伸ばされる加工であり、押出加工中は
、少なくとも押出方向の一つの向きからビレットに加圧
できるようにしておけばよい。

ここでは両者を押出加工と称することにした。

たとえばＭｎ　−Ａ　ｌ　−Ｃ系合金磁石からなるビレ
ットを押出加工する場合、換言すればビレットをコンテ
ナ部からベアリング部へ移動する場合、後者９ベー、′ の方法では少なくともコンテナ部の上方よりポンチによ
って押出方向に加圧すれば加工が行えるが、前者の方法
では一例としてコンテナ部の上方よりポンチ（第３図に
おいて６）によって、しかもベアリング部の下方よりポ
ンチ（第３図において６）によって加圧することにより
、ビレットを上、下のポンチによって加圧された状態に
し、これらのポンチがダイスに対して相対的にコンテナ
部からベアリング部へ向かう方向に移動させる必要があ
る。換言すれば加圧されながらビレットはコンテナ部か
らベアリング部へ向かって移動する。これによって押出
加工によシピレットに押出方向に圧縮ひずが施される。

次に、本発明を押出加工法によって実施する一つの方法
を第１図により説明する。

（−）はダイス１内にビレットが入っていない状態であ
る。ここで、２はコンテナ部、３はベアリング部、４は
コニカル部、６及び６はそれぞれコンテナ部２及びベア
ルング３に嵌合する大きさの直径を有するポンチである
。

１０、ノ まず、（ｂ）に示すように、ベアリング部２に適当な長
さのビレット７を収容する。ポンチ６によってビレット
を加圧することにより（Ｃ）に示す様な状態にする。以
上で準備工程が終了し、次に本発明の押出加工に移るこ
とができる。この準備工程は、一般の金属材料の押出加
工又は公知のＭｎ　−Ａｌ　−Ｃ系合金磁石の製造法で
用いられる押出加工と同様で、本発明でいうベアリング
部をコンテナ部とし、コンテナ部をベアリング部とする
押出加工である。

次に第１図（ｄ）に示す様にコンテナ部２に新たなビレ
ット８を収容し、ポンチ６とポンチ６を用いて、このビ
レット８を加圧しながら、ポンチ６をダイスに対して相
対的にコンテナ部からベアリング部へ向かう向き（第１
図（ｄ）において矢印の向き）に移動させることによっ
て、（−）に示す様な状態にする。次にベアリング部に
収容されたビレット７を取り除き、新たにコンテナ部に
ビレット９を収容する（第１図（ｆ））。この状態は第
１図（ｄ）に示した状態と同じであシ、以下前述した方
法を繰り返すことによって、押出方向に圧縮ひずみを施
され１１　ペーノ だビレットを得ることができる。

次に、別法の一つの例を説明する。この方法は、前記の
準備工程を必要としない方法である。まず第２図体）に
示す様に、コンテナ部からベアリング部にまたがって、
コンテナ部に嵌合する大きさの径のビレット１ｏを収容
し、ポンチ６がダイスに対して相対的に移動しない様に
固定しながら、ポンチ６によってビレット１ｏを加圧す
ることにより、（ｂ）に示す様な状態にする。次にポン
チ６が小さい力（ビレットが塑性加工しない力）で押出
方向に動く状態にして、ポンチ６をポンチ６へ向けて押
出方向にダイスに対して相対的に任意の距離、例えば１
０−程度移動させる。この結果（ｃ）に示す様な状態に
なる。次にポンチ６をダイスに対して相対的に移動しな
いように固定しながら、ポンチ６を用いてビレットを加
圧し、ダイスとポンチ６およびポンチ６によって囲まれ
た空間内が主としてビレットによって十分溝たされた状
態、すなわち（ｄ）に示す様な状態にする。以下、第２
図（Ｃ）、（ｄ）と同様な状態の繰り返しによって押出
加工を行うことができる。

ここで前者の本発明の押出加工の方法が前述の′塑性変
形する部分を時間に対して連続的に変化させる方法に対
応し、後者の方法が連続的に変化させない方法に対応す
る。また、前者の一連の流れは準備工程と本発明の一つ
の押出加工方法に分けることができ、後者の一連の流れ
は本発明の一つの押出加工方法だけで構成されている。

ここでは塑性変形する部分を時間に対して連続的に変化
させる方法と、変化させない方法を完全に分離してレッ
トが押出加工後押出方向に圧縮ひずみを受けることであ
る。これによって、長さの長い外周又は内周着磁用磁石
を得ることができる。

この押出加工の可能な温度範囲については、５５０〜７
８０℃の温度領域において加工が行えたが、より望まし
い温度範囲としては６００〜７６０°Ｃであった。

以下本発明を実施例により詳細に説明する。

１３ベーソ 実施例１ 配合組成で７２％のＭｎ、２７％のＡ／及び１チのＣを
溶解鋳造し、直径１８鰭、長さ１２０簡の円柱ビレット
を作製した。このビレットを１１６０°Ｃで２時間保持
した後１０″Ｃ／分より速い冷却速度で冷却し、７００
″Ｃで３０分間保持する熱処理を行った。

次に潤滑剤を介して７２０’Ｃの温度で第１図に示す方
法に従って押出加工を施した。ここに用いたダイスは、
第３図におけるダイス半角αが１６０、Ｄｃ＝１８鴎、
Ｄｂ＝３０ｍのものである。加工後の試料の直径は３ｏ
■、長さは４３−である。

加工後の試料を外径２８　ｕｓ　、内径１０１１１１１
．長さ４０鵡として外周に２０極着磁を施した。着磁は
２０００μＦのオイルコンデンサを用いて１６ｏＯｖで
パルス着磁した。外周部の表面磁束密度をホール素子で
測定したところ、各磁極でのピーク値は１．７〜１．８
ＫＧであった。

比較の為に、前述した鋳造ビレットを長さ２゜障に切断
し、前述した熱処理と同様の熱処理を施１４　之　。

した。次に潤滑剤を介して７２０　”Ｃの温度で自由圧
縮加工を施した。圧縮ひずみは実施例１と同一に設定し
た。圧縮加工後の試料を外径２８ＩＩＩ＋１内径ＩＣ）
ｗ、長さ７Ｍとして、前述と同様の着磁および測定を行
った。各磁極でのピーク値は１．７〜１、ａＫＧであシ
、実施例１で得られた磁石と磁気特性での差は認められ
なかった。

以上の結果から、本発明によると、圧縮加工と同等の磁
気特性の磁石が得られ、しかも長さの長い径の大きい磁
石を得ることができる。

実施例２ 配合組成で７１．４％のＭｎ　、２６．８％のＡ１１１
チのＣ，ｏ、ｙチのＮｉ及び０．１俤のＴｉを溶解鋳造
し、直径１６■、長さ１５０ｍ＋１１の円柱ビレットを
作製した。このビレットを１１６０″（４’２時間保持
した後、１ｏ’Ｃ７分より速い冷却速度で冷却し、７０
０″Ｃで３０分間保持する熱処理を行った。

次に潤滑剤を介して７２０°Ｃの温度で第２図に示す方
法に従って押出加工を施した。ここに用いたダイスはα
＝２００、Ｄｃ＝１５Ｗ、　Ｄｂ　＝２８ｗａ１６ペー
ジ のものである。

加工後の試料の直径は２８Ｎ１長さ４３１である。加工
後の試料を外径２６Ｗ１内径１０１１１１．長さ４ｏ−
として外周に２０極着磁を施した。各磁極でのピーク値
は、１．８〜１．ｓＫＧであった。着磁、測定方法は、
実施例１と同様である。

実施例３ 配合組成で７１．４％のＭｎ　、２６．８％のＡ４．１
％のＣ，０，７％ノＮ　ｉ及び０．１％ｔ７）　Ｔ　ｉ
を溶解鋳造し、直径１８閤、長さ１００−の円柱ビレッ
トを作製した。このビレットを１１６０°Ｃで２時間保
持した後、１ｏ”Ｃ７分より速い冷却速度で冷却し、７
００°Ｃで３０分間保持する熱処理を行った。ビレット
の軸方向に圧縮できるように保持した。次にビレットを
長さ方向に約２０回局部的に加熱して７２０　”Ｃにし
た。圧縮荷重をビレットに作用させたまま、ビレットの
長さ方向の全長にわたって加熱部を移動させることによ
ってビレット料を外径２２−１内径８−１長さ４５ＲＩ
Ｉとして外周に１８極着磁を施した。各磁極でのピーク
値は、１．８〜１．ｅＫＧであった。着磁、測定方法は
実施例１と同様である。

本発明は、実施例によって述べた様に、等方性マンガン
−アルミニウムー炭素系磁石用合金からなるビレットに
、ビレット内の特定方向に垂直な任意の断面を含む部分
（１ないし２以上の部分からなりしかも全体でビレット
に対して一部分）に塑性加工を施し、さらにこのような
塑性加工をビレット全体にわたって施すことによって特
定方向に対してビレットに圧縮ひずみを施すことにより
、公知の圧縮加工による製造法と同等の熱処理効果が得
られ、しかも公知の押出加工による製造法と同等の長さ
の長い等方性Ｍｎ　−Ａ　ｌ　−Ｃ系合金磁石を得るこ
とができる。本発明によって得られた磁石は、外周又は
内周着磁用磁石としてモータ、ジェネレータ、メータ類
など多方面への応用が可能である。

【図面の簡単な説明】

１７ベー、゛ 第１図は本発明の実施例における押出方法を示す工程図
、第２図は他の実施例の押出方法を示す工程図、第３図
はダイスの要部の縦断面図である。 １・・・・・・ダイス、２・・・・・・コンテナ部、３
・・・・・・・ベアリング部、４・φ・・・・コニカル
部、６，６・・・・・・ポンチ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）等方性マンガン−アルミニウムー炭素系磁石用合
   金からなるビレットに、６６０〜７８０″Ｃの温度にお
   いて、ビレット内の特定方向に垂直な任意の断面を含む
   部分であって１ないし２以上からなりしかも全体でビレ
   ットに対して一部分に塑性加工を施すことにより、この
   ような塑性加工をビレット全体にわたって施し、この塑
   性加工によって特定方向に対してビレットに圧縮ひずみ
   を施すことを特徴とする等方性マンガン−アルミニウム
   ー炭素系合金磁石の製造法。 ＠）前記　塑性加工が、コンテナ部の開口面積がベアリ
   ング部の開口面積より小さいダイスを用いる押出加工で
   あり、しかも前記特定方向が押出方向である特許請求の
   範囲第１項記載の等方性マンガン−アルミニウムー炭素
   系合金磁石の製造法。