JPS58130263A - 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】 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、多結晶マンガン−アルミニウムー炭素系（
Ｍｎ−ムローｃ系）合金磁石の製造法に関し、特に外周
又は内周着磁用Ｍｎ−ムｌ−Ｃ系合金磁石の製造法を提
供するものである０Ｍｎ−ムｌ−０系磁石用会金は、６
８〜７３重量％（以下単に％で表す）のＭｎと（殉ｕｎ
−６，６）〜（Ｖ３Ｍｎ−２２，２）％のＣと残部のム
ｌからなり、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９．これらを総称するものである。同様に
、Ｍｎ−ムｌ−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、Ｌ１０型規凹路子）の組織に構成
式れ、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Ｍｎ
　−ｋｌ　−Ｇ系合金磁石の製造法としては、鋳造・熱
処理によ３ベーノ るもの以外に、温間押出加工等の温同塑性加工工程を含
むものが知られている。特に後者は、高い磁気特性１機
械的強度、耐候性、機械加工性等の優れた性質を有する
異方性磁石の製造法として知られている〇 外周着磁用Ｍｎ−ムｌ　−Ｃ系合金磁石の製造法として
は、寺方性磁石、圧縮加工によるもの以外に。

あらかじめ温間押出加工等の公知の方法で得た一軸異方
性の多結晶Ｍｎ−ムｌ−Ｇ系合金磁石に異方性方向への
温間自由圧縮加工によるものが知られている。

しかし前記の製造法では、自由圧縮加工工程を有するた
め、被加工材を円柱と仮定した場合その直径（Ｄｏ）と
長−ｇ（ＬＯ）の比（Ｌｏ／　Ｄｏ　）　’ｃあ１９大
きくすると座屈による破損という問題が生じる。このこ
とから被加工材の加工後の直径（Ｄ　）と長さくＬ　　
）の比（Ｌ／Ｄ）をあまり大きくできないという制約が
生じる。従って、長さの長い（Ｌ／Ｄの大きい）磁石を
得ようとする場合、数個積み重ねて用いる必要があった
。たとえば、前述した様に、Ｍｎ−ムｌ−Ｃ系合金磁石
は、機械的強度１機械加工性等が優れているため長さの
長い外周着磁用磁石として、磁石単体の一本の棒として
応用することができるが、これまでの製造法では長σの
長い磁石を得ることができなかったため。

Ｍｎ−ムｌ−１系合金磁石を円筒に加工して重ね合わせ
て用いなければならなかった。

本発明者は、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
て施し、こうした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、本発明の詳細な説明する。

説明を簡単にする為に、−例としてビレットヲ円柱とし
、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。

６ベーノ 円柱の長でか長くなると座屈する。そこで円柱の長で金
長くした場合１円柱の一方の端面から座屈しない長さた
けを塑性変形し、これを他方の端面に向かって採り返し
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。

こうして所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、新たに塑性変形金族し、その残りの部分
と、先はど塑性変形した部分は、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捷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
は当然のことながら外部より表面を加圧して塑性変形し
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、ビレット全局７ 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中は常に塑
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）ｋ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
部分音、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
。ここでコンテナ部ベーン 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。またコンテナ部とは
、塑性加工を施そうとするビレラミ収容する部分で、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。？ｌＪ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Ｄｃ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、前記の例では中実であるが、
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、しかもビレット
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Ｍｎ−ムｌ−０系磁石用合金１５
３０〜８３０℃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も小さいダ特開昭５８−１３０
２６３　（３）　　′イスを用いて押出加工する場合、
押出力ロエによって押出方向に圧縮ひずみを施す必要が
ある。これによって得られた磁石は、押出方向に比して
押出方向に垂直な方向に高い磁気特性を有する。

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−ム１−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
部の開口面積がベアリング部の開口面積より大きいダイ
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０ここでは両者
を押出加工と称することにした。

例えばＭｎ−ム１−ｃ系磁石用合金からなるビレットヲ
押出加工する場合、換言すればビレツ）ｔコンテナ部か
らベアリング部へ移動する場合、後者９、、−） 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）により加圧することによって
、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。これにより押出加
工によってビレットに押出方向に圧縮ひずみが施される
。

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。

（ＩＬ）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
アリング３に嵌合する大きさの直径を有するポンチであ
る。

１０　　　・ 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）
ｋ加圧することにより、（Ｃ）に示す様な状態になる。

以上で準備工程が終了し５次に不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　−１７！−Ｃ系合金磁石の製造法で
用いられる押出加工と同様で１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（１１１に示す様にコンテナ部２に新たにビ
レット８を収容し、ポンチロとポンチ６を用いて、この
ビレット８を加圧しながらポンチ５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＋（１）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（ｆ）。この状態は第１図（１１
）に示した状態と同じであり、以下前述した方法を繰り
返すことによつ１１７、ニー・ て、ｒ！出方向に圧縮ひずみを施されたビレッｔｆ侍る
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＋ＩＬＩ
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１０を収
容し、ボンテロ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１０’ｉ加
圧することにより、（ｂｌに示す様な状態にする。次に
ボンテロが小さい力（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５をポンチｅ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接着、
例えば１０ｍｍ程度移動でせる０この結果（ｃｌに示す
様な状態になる０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）ｔ−加圧し、ダイスとポンチ５およびポンチ６に
よって凹まれた空間内が主としてビレットによって十分
満たされた状態、すなわち（ｄｌに示す様な状態にする
。以下、第２図（Ｃ１、（（１１と同様な状態の繰り返
しによって押出力１１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た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説明した
が、一つのビレットを塑性加工する場合。

これら両者を組み合わせても嬶巻社ｓ　＜、必要なこと
はビレットが押出加工後押用方向に圧縮ひずみを受ける
ことである。

この押出加工の可能な温度範囲については、５３０〜８
３０℃の温度領域において加工が行えたが、７８０℃を
越える温度では磁気特性がかなり低下した。より望まし
い温度範囲としては６００〜７６０℃であった。

１３．２、−１゜ 以下１本発明全実施例により詳細に説明する。

実施例１ 配合組成で７０％のＭｎ　、　２９．５％のムｌ、及び
０．５％のＣｉ溶解鋳造し、直径１８ｍｍ、長さ１２０
１１１ｍの円柱ビレットヲ作製した。このビレツｔ４−
１１ｏＯ°Ｃ”ｒ２時間保持した後６００″Ｃまで風冷
し、６００’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℃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図におけるダイス牛角（α）が１５°。

Ｄ（Ｈ＝　１８　ｍｍ　、　Ｄｂ　：３０　ｍｍのもの
である。

加工後の試料の直径は３ｏｍｍ、長ざ４３ｍｍである。

加工後の試料を外径２８ｍｍ、内ｑ　１０ｍｍ　、長さ
４０ｍｍとして、外周に２０極着磁を施した。着磁は２
０００μＦのオイルコンデンサを用い、１５ｏｏｖでパ
ルス着磁した。外周部の表面磁束比較の為に、前述した
熱処理を施した円柱ビレット（＠径１８１１１ｍ、長さ
１２０ｍｍ）ｉ長さ２０ＩＩＩｍ　４ に切断して、潤滑剤を介して７２０℃の１温度で自由圧
縮加工を施した。圧縮ひずみは実施？１］１と同一に設
定した。圧縮加工後の試料全外径２９ｍｍ。

内径１０１１１ｍ、長さ７ｍｍとして、実施例１と同様
の着磁および測定を行なった。各磁極でのピーク値は２
．０〜２．１　ｋ　Ｇであり、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。

実施例２ 配合組成で６９．４％のＭｎ　、　２９．３％のムβ。

０．５％のＧ　、　ｏ、７％のＮ１及び０．１％（７）
Ｔｉｉ溶解鋳造し、直径１５ｍｍ、長さ１５０ｍｍの円
柱ビレットｔ−作製した。このビレットを１１００℃で
２時間作詩した後、６００’Ｃまで風冷し、６ｏＯ°Ｃ
で３０分間保持する熱処理を行つ、た。次に潤滑剤を介
して７２０℃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＝２０°、　Ｄ
Ｃ＝１５　ｍｆｌｌ　、　Ｄｂ　＝＝２８ｍｍのもので
ある。加工後の試料は直径２８ｆｆ１ｍ、長さ４３ｎ＋
ｍである。加工後の試料を外径２６ｍｍ、内径１１０ｆ
ｆ１＋長さ４０ｍｍとして外周に２０極着磁を施した０
各磁１５／、−シ 極でのピーク値は２．２〜２．３ｋＧ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６９．５％（７）Ｍｎ　、　２９．３％のム
ｌ。

０．５％のＣ及び０．７％のＮｉ　　ｆ溶解鋳造し、直
径１８ｍｍ、長さ１００ｎ＋ｍの円柱ビレット全作製し
た。

このビレットを１１００’ＩＣで２時間作詩した後、６
００’Ｃまで風冷し、６００’Ｃで３０分間保持する熱
処理を行った。ビレットの両端を工具で挾みビレットの
軸方向に圧縮できるように作詩した。

次にビレット全体さ方向に約２Ｑｆｆ１ｍ局部的に加熱
して７２０℃にした。圧縮荷重をビレットに作用てせた
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、ビレット全体を圧縮加工し、加
工後のビレットの長さヲ６０ｍｍ　ｌ　Ｍ径を２３〜２
７ｍｍにした。加工後の試料を外径２２ｍｍ、内径８＋
ｎｍ、長さ４５ｍｍとして外周に１８極着磁を施した。

各磁極でのピーク値は２．３〜２．４ｋＧであった０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、マンカン−アルミ
ニウムー炭素系磁石用合金からなるヒレットに、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）に塑性加工金族し、さらに、このような塑性加
工全ビレット全体にわたって施し、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によっ
て、長さの長い（Ｌ／Ｄの大きい）外周（又は内周）着
磁用、特に外周（又は内周）多極着磁用磁石を得るもの
である。本発明によって得られる磁石は、モータ、ジェ
ネレータ、メ〜り類なと多方面への応用が可能である。

特に磁石形状の長さの長い方面への応用では、これまで
複数個重ね合わせて用いらなければならない場合でも、
本発明によれば、重ね合わせる必要がなく、シかも加工
後、たとえば円柱に仕上加工する場合でも、長さの長い
磁石を外周仕上げすることになり、長ざの短い磁石を外
周仕上げするより容易である。

【図面の簡単な説明】 １７２．−ニア・ 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・・・・・・コニカル部
、６，６・・・・・・ポンチ。 代理人の氏名　弁理士　中　尾　敏　男　ほか１名特許
庁長官殿 １事件の表示 昭和６７年特許願第１２３６１　　号 ２発明の名称 マンガン−アルミニウムー炭素系合金磁石の製造法３補
正をする者 事件との関係　　　　　　特　　許　　出　　願　　人
任　所　　大阪府門真市大字門真１００６番地名　称　
（５８２）松下電器産業株式会社代表者　　　　山　　
下　　俊　　彦 ４代理人　〒５７１ 住　所　　大阪府門真市大字門真１００６番地松下電器
産業株式会社内 ６、補正の内容 （１）明細書第７頁第１２〜１７行の「開口部分の形状
・・・・・・施すことである。」を削除します。 （２）同第１０頁第１行の「ベアリング部２」を「ベア
リング部３」と訂正します。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）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、６３０〜８３０’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
   を施すことにより前記特定方向に垂直な方向に異方性化
   することを特徴とするマンガン−アルミニウムー炭素系
   合金磁石の製造法。
2. （２）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υロエ
   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項記載のマンガ２　　、・ ／−アルミニウムー炭素系合金磁石の製造法０