JPS5852541B2

JPS5852541B2 - 異方性磁石の製造法

Info

Publication number: JPS5852541B2
Application number: JP54008357A
Authority: JP
Inventors: 渡大輪; 輝明北森
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1979-01-26
Filing date: 1979-01-26
Publication date: 1983-11-24
Also published as: JPS55100944A

Description

【発明の詳細な説明】本発明は異方性マンガン・アルミニウム・炭素系合金磁
石の微粉末を主成分とし、これに低融点の元素例えばＳ
、Ｐを添加し、該磁石の強磁性相である準安定相以下の
温度（５５０℃）で焼結してなる異方性磁石の製造法に
関するもので、その目的とするところは樹脂磁石とくら
べて体積充填効率が良好なため、同一体積ですぐれた特
性を示す磁石を提供しようとするものである。

電子産業の発展とともに磁石性能も著しく向上し、その
用途使用量も飛躍的に増加してきた。

現在最も一般的でまた多く用いられている磁石は、粉末
冶金法で製造する酸化物磁石である通称フェライト磁石
である。

この特性を磁石特性の一つの目安である最大エネルギ積
（ＢＨ）ｍａｘで表わすと、等方性磁石では（ＢＨ）ｍ
ａｘがほぼＩＭＧＯｅ。

゛異方性磁石で２〜３ＭＧＯｅであるが、価格が他の磁
石にくらべてきわめて安価であることが大きな特徴であ
る。

このほかにアルニコ磁石が多く使用されており、この最
大エネルギ積は５〜８ＭＧＯｅとすぐれた特性を示すが
、価格的にはフェライト磁石にくらべてかなう割高であ
る。

これはその構成元素の一つであるコバルトが高価である
ためと、さらに最近コバルト価格の急上昇とともにアル
ニコ磁石は１す１す高価格になシつつある。

以上の２種類の磁石が現在最も多く使われている磁石で
あるが、最近では、希土類コバルト磁石がそのきわだっ
てすぐれた磁気特性のため各方面から注目され始めてい
る。

現在のところ希土類元素自身およびコバルトの高価格の
ため磁石そのものの価格もかなり高価であるが、そのす
ぐれた特性を効果的に発揮できる小型部品などにかなシ
多く使われてゆく傾向がある。

さらに近年になると、アルニコ磁石に匹敵する磁気特性
をもった異方性マンガン・アルミニウム・炭素系合金磁
石が開発された。

その代表的特性は残留磁束密度Ｂｒ＝５２００〜６００
０Ｇａｕｓｓ、保磁力Ｈｃ＝２０００〜２６０００ｅ
、最大エネルギ積（ＢＨ）ｍａｘ＝５〜６ＭＧＯｅ
と云われ、この値はエネルギ積では、はぼアルニコ５に
等しく、主材料がマンガン、アルミニウムと云う材料的
メリットのため将来アルニコ磁石に置きかわる可能性も
でてきた。

当初、マンガン・アルミニウム磁石は特性向上および異
方性化のためいろいろな方法が試みられた。

例えば種々の元素を添加してその特性向上をはかったり
、冷間スェージング加工などの方法が試みられた。

しかし、これらはいずれも性能が低かったり、得られた
磁石が粉砕されたものであったシして実用化するには至
らなかった。

その後、このマンガン・アルミニウム合金に炭素を添加
することにより準安定相の強磁性相の安定性が増すとと
もに、磁気特性と機械的強度が大巾に改善された。

また、マンガン・アルミニウム合金の異方性化機構も詳
細に究明され、特定範囲の結晶軸方向での加圧による応
力化変態によって結晶構造がε−ε′−τに変態し、さ
らにて相に応力を加えた場合はε′−τマルテンサイト
変態における原子移動面（もとのε相のＣ面に対応）に
沿って原子移動をおこし、τ相のＣ軸が容易に転換する
ことがわかった。

そしてこれは成る温度中で塑性加工することによって多
結晶体の異方性化法が開発され、現在では温間連続押出
方式による異方性マンガン・アルミニウム・炭素系合金
磁石が開発されるに至った。

この磁石の特徴は切削加工が可能で、機械的強度が大き
い。

重量あた９のエネルギーが大きい。高保磁力であること
などのすぐれた特徴を有している。

しかも最も大きな特徴は従来の高級磁石である希土類コ
バルト磁石、アルニコ磁石にはすべて高価なコバルトを
多く使用しているが、このマンガン・アルミニウム・炭
素系合金磁石はコバルトは全く使用せず、資源的に豊富
なマンガンとアルミニウムの材料から成っている。

この方式による幾方性マンガン・アルミニウム・炭素系
合金磁石は酸化容易方向が押出棒の軸方向であるためス
ピーカ用などの平型磁石および複写用マグネットロール
などに使われる外径の小さい柱状のものには最適である
。

、しかし、径方向に磁化力をもち、或は径の比較的大き
い磁石用には上記の異方性化機構と製造方式から考えて
適用はむずかしく、大きな特徴を有しながら用途範囲が
かぎられていた。

かかる欠点を除去する有力な方法として、いったん異方
性化した磁石を微粉細し、再成形する方法が考えられた
。

粉砕することにより、各粒子は従来の磁石特性を失わず
、任意の形状、大きさに再成形できる大きなメリットが
生れるわけである３一般に粉砕に際して、粒子の大きさ
はおのずから適当な値がち９、再整形するときのバイン
ダー等との配合比の関係から゛数μオーダの細かい粒子
に粉砕されることが望ましいとされている。

本磁石についても当然微粉砕することが望ましいが、こ
まかく砕くことはそれだけ機械にかける時間が長くなり
、また特殊な装置、方法を用いなければならずその分だ
けコスト高になる。

一方、粉砕粒子が大きければ、再成形の際、配合が十分
に密に至らず、体積当りの磁石量が少なくなり、十分な
特性を発揮することが出来なくなる。

また、磁石を微粉砕することは１機械的応力を加えるこ
とになり、応力変形による磁石の結晶構造にひずみを与
え、しいては磁気特性を劣化させることになる。

したがって、督のずからコストと粒子径と磁気特性との
間に最適な条件があるべきである。

本発明は上述の点に鑑みてなされたもので、本発明で特
徴とするところは、異方性化された磁石を粉砕して出来
た粒子はそれ自身すでに異方性化された磁石粒子であり
、磁場成形の際、フェライト磁石、希土類コバルト磁石
のように単磁区粒子に近い１μ程度の微粒子に粉砕しな
くても容易に同一方向に磁場方向が配列され異方性化さ
れることができる。

しかも成形される場合、各粒子は同一方向性をもつため
、その際粒子自身が相互吸引し合って結合度を強くし、
密に凝縮し合ってそれだけ効率よくつめこむことが出来
る。

すなわち、粒子の大きさの決定はこれを成形する際バイ
ンダーとの配合比にのみ関係してくるだけである。

かかる観点から粒径と磁気特性（磁束密度）との関係を
実験的にしらべたところ、約１００μ程度に砂〈ことが
粉砕に要する時間、装置の規模等からみて最も効果的で
あることがわかった。

以下、実施例を説明する。

まず、原材料は温間塑性加工によって得られたマンガン
・アルミニウム・炭素系合金磁石で、その成分はＭｎ
＝６９．５重量幅Ｃ以下単に係と云う）、ＡＩ＝３０
．１％、Ｃ＝０．４係から成り、その磁気特性は残留磁
束密度Ｂｒ＝６５００Ｇａｕｓｓ、保磁力Ｈｃ＝２
６００Ｇａｕｓｓｓ最大エネルギ積（ＢＨ）ｍａｘ
＝７．０ＭＧＯｅのものである。

上記原材料を振動ミルにて３０分〜６０分かけ、粒径約
１００μ程度に粉砕する。

これを低融点金属、例えばＳｎの溶融液をバインダーと
して磁界中で加圧配向させ冷却固化した。

得られた特性はＢｒ＝４０００Ｇａｕｓｓ、Ｈｃ
＝２６０００ｅ、（ＢＨ）ｍａｘ＝３．５Ｍ
ＧＯｅで、樹脂をバインダーとしたときとほぼ同様な結
果が得られた。

磁気特性が劣化するのはバインダとして用いた樹脂の配
合比が約５０係のため、特性的にもその体積に比例して
約半分におちる。

成形方法としては種々の方法が考えられ、適当なバイン
ダを使用し１体積配合比を効果的に選ぶことにより、同
一体積でもとの磁石と同程度の特性を得ることが可能で
ある。

この成形法の一つとして樹脂でかためる方法がある。

この特徴は各種磁石の粉末を任意の割合に混合して所望
の特性を得ることが出来るのと、また樹脂磁石のもつ量
産性、コスト的メリット等の大きな特徴がある。

しかし、樹脂をバインダとして用いるため、樹脂との体
積配合率は約５０〜３０％となり、同一体積のもとの磁
石と比較すれば磁気特性は５０〜３０係低下することに
なる。

以上の欠点を罪障するため１本発明は樹脂をバインダと
する代りに、低融点元素を使用して焼結磁石をつくる方
法が考えられた。

過去において。等方性マンガン・アルミニウム合金磁石
を粉砕して粉末冶金法による磁石の検討が行なわれ、そ
の焼結性および磁気特性を向上させるための適当な粉砕
微粒子径、添加元素、添加量、焼結温度１時間などが種
々検討されてきた。

しかし、使用しているマンガン・アルミニウム合金磁石
粉末が等方性のため焼結性では十分な結果が得られたが
、磁気特性は等方性なみの特性しか得られなかった。

これは等方性マンガン・アルミニウム合金磁石の特性か
らかなり細かい粒子１で砕いても、磁場成形の際、同一
方向性が得られにくしのと、あ１り微粉末にすると成形
技術上むずかしいことなどが挙げられている。

しかるに、前述せるようにすでに異方性化されたマンガ
ン・アルミニウム・炭素系合金を用いることにより特性
は十分に満足するものは得られ。

しかも樹脂磁石のように樹脂の量を多くする必要がなく
、バインダとしての低融点元素はわずか数多で十分であ
る。

しかも所望の形状大きさにすることが出来、特性的には
体積当りで比較しても粉砕前の異方性特性とほとんど変
ることのないものが得られる。

かくして粉末冶金法によって得られた異方性マンガン・
アルミニウム・炭素系合金磁石はアルニコ磁石に匹敵す
る特性を発揮し、しかもマンガン。

アルミニウムと云う材料的コストメリットから今後広く
電子機器をはじめ、工業界全般に用いられる可能性が強
く、その工業的価値はきわめて犬なるものがある。

Claims

【特許請求の範囲】

１異方性マンガン・アルミニウム・炭素系合金磁石を
粉砕することによって得られた微粉末を主成分として、
これに該磁石の強磁性相である準安定相の融点の５５０
℃以下の低融点の元素を添加し、該磁石の強磁性相であ
る準安定相以下の温度にて焼結してなることを特徴とす
る異方性磁石の製造法。