JPS62112765A - 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】 （産業上の利用分野） 本発明は、永久磁石の製造法に関し、特に多結晶マンガ
ン−アルミニウム−炭素（Ｍｎ−Ａｌ−Ｃ）系合金磁石
による高性能な多ｊＩＩ着磁用Ｍｎ−Ａｌ−Ｃ合金磁石
の製造法に関するものである。

（従来の技術） Ｍｎ−Ａｌ−Ｃ系合金磁石は、主として強磁性相である
面心正方品（７相、ＬＬ、型規則格子）の組織で構成さ
れ、炭素Ｃを必須構成元素として含むものであり、不純
物以外に添加元素を含まない３元系および少量の添加元
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。

その製造法は、鋳造、熱処理によるもの以外に温間押出
加工等の温間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、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であ
る。

また１Ｍｎ−Ａｌ−Ｃ系合金磁石を用いた多極着磁用合
金磁石の製造法としては、等方性磁石、圧縮加工による
もの（登録番号１０１１４７３号）、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ＱＭｎ−
Ａｌ−Ｃ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（得られた磁石は面異方性磁石と称される。

特開昭５６−１１９７６２号公報）、およびあらかじめ
異方性化した多結晶Ｍｎ　−ＡＩ−Ｃ系合金磁石からな
る中空体状のビレットに特定の圧縮加工を施すものく特
開昭５８−１８２２０８号公報）がある。

（発明が解決しようとする問題点） 上述したあらかじめ異方性化した多結晶Ｍｎ　−Ａｌ−
Ｃ系合金磁石からなる中空体状のビレットに特定の圧縮
加工を施すもの（特に、特開昭５８−１８２２０８号公
報）では、つまり、あらかじめ異方性化した多結晶Ｍｎ
−Ａｌ−Ｃ系合金磁石からなる中空体状のビレットに、
ビレットの外周を拘束し、且つ少なくとも内周の一部分
を自由にした状態で。

中空体の軸方向に圧縮加工を施す方法では、圧縮ひずみ
の増加により径方向の磁気特性が大きくなる。しかしな
がら上記の製造法では、内周部の圧縮ひずみが不足する
ため、内周面に多極着磁した場合に、表面磁束密度が充
分に得られないという問題があった。

本発明は上記の問題点を解決するもので、内周面に充分
な表面磁束密度が得られるＭｎ−Ａｌ−Ｃ系合金磁石の
製造法を提供するものである。

（問題点を解決するための手段） 上記の問題点を解決するために本発明は、あらかじめ異
方性化した多結晶Ｍｎ−Ａｌ−Ｃ系合金磁石からなる中
空体状のビレットに、ビレットの外周を拘束し、且つ少
なくとも内周の一部分を自由にした状態で、ビレットの
内周部の圧縮ひずみが外周部圧縮ひずみより大きくなる
ような上下型を使用し、中空体の軸方向に圧縮加工を施
すものである。

（作　用） 上記のような製造法により、ビレットの内周部の圧縮ひ
ずみは外周部の圧縮ひずみに比べて著しく大きくなり同
じ圧縮比にかかわらずこれまでの公知の特定の圧縮加工
を施す方法より径方向の磁気特性が高くなる。

（実施例） 本発明は、あらかじめ異方性化した多結晶Ｍｎ　−ＡＩ
−Ｃ系合金磁石からなる中空体状のビレットに、５３０
〜８３０℃の温度で、ビレットの外周を拘束し、少なく
とも内周の一部分を自由にした状態で、ビレットの内周
部の圧縮ひずみが外周部の圧縮ひずみより大きくなるよ
うに中空体の軸方向に圧縮加工を施すものである。

本発明の製造法の大部分は、前述の公知技術（特開昭５
８−１８２２０８号公報）と同様なので異なる圧縮加工
の部分についてのみ説明する。

上記公知技術の圧縮加工は、ビレットの外周を拘束し、
且つ少なくとも内周の一部分を自由にした状態で、ビレ
ットを軸方向に圧縮加工するものである。

一方、本発明の圧縮加工は前記の圧縮加工において、さ
らに、ビレットの内周部の圧縮ひずみが外周部の圧縮ひ
ずみより大きくなるようにビレットを軸方向に圧縮加工
するものである。

前記の公知技術と同様に、ビレットが中空体の軸方向に
磁化容易軸を有する多結晶Ｍｎ−Ａｌ−Ｃ系合金磁石（
−軸異方性磁石）からなる場合は、圧縮加工時の圧縮ひ
ずみは対数ひずみの絶対値で０．０５以上必要である。

これは、圧縮加工前のビレットは圧縮ひずみを与える方
向に異方性化したものであり、多極着磁において高い磁
気特性を示すような構造の変化に最低０．０５の圧縮ひ
ずみが必要であるためである。

この圧縮加工の具体的な円筒形ビレットの場合゛につい
て、第１図により説明する。第１図（ａ）および（ｂ）
はそれぞれ加工の前後の状態を示す要部断面図で、円筒
形ビレット１は、上ポンチ２と下ポンチ３および外型４
で圧縮加工される。第１図（ａ）に示すように、前記公
知技術との相異点は、上ポンチ２および下ポンチ３の端
面（ポンチ端面）が平面ではなく円錐面であることにあ
る。この上下ポンチ２および３により、円筒形ビレット
１は軸方向に圧縮加工されて、第１図（ｂ）に示す外周
部の高さが内周部の高さより大きい口状の円筒形のビレ
ット５が得られる。すなわち、ビレットの内周部の圧縮
ひずみが外周部の圧縮ひずみより大きくなるように圧縮
加工を施したことになる。なお、圧縮ひずみとは、ビレ
ットの軸方向のひずみをいう。

次に、本発明の代表的な別の両端面が円錐面の円筒形ビ
レットの圧縮加工について、第２図により説明する。第
２図（ａ）および（ｂ）はそれぞれ第１図（ａ）および
（ｂ）と同様に加工の前後の状態を示す要部断面図であ
る。第２図が第１図と異なる点は、上ポンチ２および下
ポンチ３の端面（ポンチ端面）が平面であり、且つ円筒
形ビレット６の外周部の最初の高さが内周部の高さより
小さいことである。

第２図（ｂ）に示すように、加工後のビレット７はほぼ
円筒体状となり、ビレットの外周部の高さと内周部の高
さはほぼ等しくなる。この場合もビレットの内周部の圧
縮ひずみが外周部の圧縮ひずみより大きくなるように圧
縮加工を施したことになる。

以上述べてきたように、本発明は前記公知技術（特開昭
５８−１８２２０８号公報）に示された圧縮加工とほと
んど同じであるが、ビレットの端面あるいはポンチの端
面を円錐面とすることによって、この特定の圧縮加工に
おいてビレットの内周部の圧縮ひずみを外周部の圧縮ひ
ずみより大きくするように圧縮加工を施し、公知技術と
同じ圧縮比でも径方向の磁気特性を高くすることができ
る。

また、上記の二つの例の組合せでも、ビレットの内周部
の圧縮ひずみが外周部の圧縮ひずみより大きくなるよう
圧縮加工を施すことができる。すなわち、第１図に示し
た金型と、第２図に示し−ビレット６を用い圧縮加工を
施す方法である。

上述した例では、ポンチあるいはビレットの端面が円錐
面であったが、他に階段状面（段付き形状）、平面千円
錐面あるいはこれらの組合せなどあり、さらに段付きに
するポンチあるいはビレットの端面は両面でも片面でも
よい。必要なことはビレットの内周部の圧縮ひずみが外
周部の圧縮ひずみより大きくなるようにビレットを軸方
向に圧縮加工することである。これによって、これまで
の方法と同じ圧縮比でも径方向の磁気特性が高くなる。

内周部の圧縮ひずみと外周での圧縮ひずみの差を大きく
するほど、その効果は大きくなる。

上述圧縮加工は、５３０〜８３０℃の温度範囲で可能で
あるが、温度が７８０℃を越えると磁気特性がかなり低
下した。より望ましい温度範囲とは５６０〜７６０℃で
あった。

次に、本発明による更に具体的な実施例４例について説
明する。

（実施例　１） 配合組成で６９．５％のマンガンＭｎ、２９．３％のア
ルミニウムＡｌ、　０．５％の炭素Ｃ及び０．７％のニ
ッケルＮｘを溶解後、直径５０ｍｍ、長さ４０ｍｍの円
柱ビレットを鋳造した。この円柱ビレットを温度１１０
０℃で２時間加熱し、温度６００℃まで風冷し、そのま
ま３０分間保持した後、室温まで放冷する熱処理を行な
った。

次に、７２０℃の温度で、潤滑剤を用いて押出加工を行
い直径３２ｍｍ、長さ９８ｉｎの棒材を得た。次に、こ
の棒材を切断および切削加工して、外径３０ｎｎ、内径
２０ｍｍ、外周部の長さ２０ｍｍ、内周部の長さ３０ｍ
の両端が円錐面を有する円筒形ビレット６にした。

次に、第２図に示した内径３０ｍｍの外型を用いて円筒
形ビレット６の外周面を拘束し、且つ、内周を自由な状
態にして、潤滑剤を用い６８０℃の温度で。

円筒形ビレット６の長さが１５ｍｍになるまで圧縮加工
を行ない、第２図（ｂ）に示す円筒形のビレット７を得
た。

この円筒体状のビレット７を外径２９ｍｍに切削加工し
て、内周面に１２極の多極着磁を施した。着磁は２００
０ｐＦのオイルコンデンサーを用い、１５００Ｖでパル
ス着磁し、その表面磁束密度をホール素子で測定した。

比較のために、上述の棒材を切断および切削加工して、
外径３０ｍｍ、内径２０ｍｍ、長さ２５ｍｎ＋の両端面
が平面の円筒形ビレットにし、これを潤滑剤を用いて、
上記と同じく第２図に示す金型を用い円筒形ビレットの
長さが１５ｍになるまで圧縮加工を行ない、さらに、同
様な切削加工を施して、着磁し、表面磁束密度を測定し
た。

これら両者の値を比較した結果、本発明の方法で得た磁
石の内周面の表面磁束密度は、比較のために作製した磁
石のそれの約１．２倍であった。

さらに、本発明による上記の着磁した磁石をビレット８
として、第３図に示すように、内周面と段の肩面でビレ
ット８の外周部を拘束する拘束外型９、この拘束外型９
の中を摺動する直径が２４ｎｗ。

の可動ポンチ１０および下型１１から構成された金型を
用い、６８０℃の温度で潤滑剤を用いてビレット８の内
周部の長さが１０＋ｍになるまで圧縮加工を施し、第３
図（ｂ）に示した片面に段付き凹みを有する円筒形のビ
レット１２を得た。このビレット１２を内径１８ＩＩＷ
Ｉ＋に切削加工を施した後、上記と同様に内周面に多極
着磁して、この局部的な圧縮加工の前・後の表面磁束密
度を比較した結果、加工後の方が０．２ｋＧ高くなった
。

（実施例　２） 配合組成出６９，４％のマンガンＭｎ、２９．３％のア
ルミニウムＡＩ、０．５％の炭素Ｃ１０，７％のニッケ
ルＮｉおよび０．１％のチタンＴｉを溶解後、直径５０
ｎａ、長さ４０ｍｍの円柱ビレットを鋳造した。、この
円柱ビレットに実施例１と同じ熱処理を施した。次に、
潤滑剤を用いて、７２０℃の温度で、押出加工を行い、
直径３２１ｍ、長さ９８ｎｗｏの棒材を得た。この棒材
を切断および切削加工して、外径３０ｍｍ、内径２０ｎ
ｍ。

長さ２０ｍｍの両端面が平面の円筒形ビレット１とし、
次にこの円筒形ビレット１を潤滑剤を用いて第１図に示
した内径が３０ｍｍの外型を用いて外周面を拘束し、且
つ、内周を自由な状態にして傾斜角αが２０°の円錐面
で端面を、構成した上下ポンチ２および３を用い、６８
０℃の温度で１円筒ビレットの外周部の長さが１３．３
ｍｍになるまで圧縮加工を行なった・ この圧縮加工を施したビレット５の内径を１８ｍｍまで
切削加工して、実施例１と同じ着磁装置を用い内周面に
１８極の多極着磁を施し、その表面磁束密度をホール素
子測定した。

比較のために、前述した、押出棒を切断および切削加工
して、外周３０ｍｍ、内周２０ｍｍ、長さ２０ＩＩＩ１
１の円筒形ビレット１にした。この円筒形ビレットを潤
滑剤を用いて、第２図に示した金型を使用し、円筒ビレ
ット１の長さが１３．３ｎｍになるまで圧縮加工を行い
、さらに、上記と同寸法に内周面を切削加工を施して、
着磁し、表面磁束密度を測定した。

これら両者の値を比較した結果、本発明の方法で得た磁
石の表面磁束密度は、比較のために作製した磁石のそれ
の１．２倍であった。

さらに、本発明のによる上記の着磁した磁石をビレット
８とし実施例１と同様に、第３図に示した金型を用い、
ビレット８の外周部のみを長さが１０ｍｍになるまで圧
縮加工した。圧縮加工後、内径が１８ｍｍになるまで切
削加工を施して同様に着磁し、内周部の局部的な圧縮加
工の前・後の表面磁束密度を比較した結果、加工後の方
が０．２ｋＧ高くなった。

（実施例　３） 実施例１で得た棒材を切断および切削加工して得た、外
径３０ｎａ、内径２０ｍ両端面に形成した段部ｐ１径２
５ｍｍ、外周部の長さ２０ｎ＊、内周部の長さ３０ｍｍ
の、両端面に階段状の段付き部を有する円筒形ビレット
を用いて、実施例１第２図に示た平面の端部を有する上
下ポンチ２および３で、外周部の長さが１５ｍｍになる
まで圧縮加工を行なった後、内径を１８ｎｍに切削加工
して、実施例１と同じ着磁装置を用いて内周面に１８極
の多極着磁を施し、その表面磁束密度をホール素子で測
定し、実施例１で比較のために作製した磁石と比較した
。

両者を比較した結果、本発明の方法で得た磁石の表面磁
束密度は、比較のために作製した磁石のそれの約１．２
倍であった。

さらに、本発明による上記の着磁した磁石をビレット８
として、実施例１と同様に、第３図に示した金型を用い
て、ビレットの内周部の長さが１０閣になるまで、圧縮
加工した後、内径１８ｍｍになるまで切削加工を施し、
上記と同様に着磁して、内周部の局部的な圧縮加工の前
・後の表面磁束密度を比較した結果、加工後の方が０．
２ｋＧ高くなった。

（実施例　４） 実施例２で得た棒材を切断および切削加工して、外径３
０ｍｍ、内径２０ｍ、長さ２０ｎｗａの円筒形ビレット
１にした。次に、第４図に示したような内径が３０１の
外型を即いて円筒形ビレットの外周面を拘束し、且つ内
周を自由な状態にし、さらに上下ポンチ２および３の端
面に外径２４ｍｍ、段差２．５ｍｍの突起を設けて６８
０℃の温度で１円筒形ビレット１の外周部の長さが１３
．３ｍｍになるまで圧縮加工を行い、第４図（ｂ）に示
す、両端に段付き凹みを有する円筒形のビレット１３を
得た。

このビレット１３を内径が１８ｍｍになるように切削加
工して、実施例１と同じ着磁装置を使用し内周面に１８
極の多極着磁を施し、その表面磁束密度をホール素子で
測定し、実施例２で比較のために作製した磁石と比較し
た。

これら両者を比較した結果２本発明の方法で得た磁石の
表面磁束密度は、比較のために作製した磁石のそれの約
１．２倍であった。

さらに、本発明による上記の着磁した磁石をビレットと
して実施例１と同様に、第３図に示した金型を用いビレ
ットの内周部のみを長さが１０ｍｍになるまで圧縮加工
した後、内径を１８ｍｍに切削加工を施して、前記と同
様に着磁して、内周部の局部的な圧縮加工の前・後の表
面磁束密度を比較した結果、加工後の方が０．２ｋＧ高
くなった。

以上、Ｍｎ−Ａｔ−Ｃ系合金磁石の組成については、ニ
ッケルＮｉを添加した４元系と、ニッケルＮｉおよびチ
タンＴｉを添加の５元系のものについてのみ示したが、
Ｍｎ−ＡＩ−Ｃ系合金磁石の基本組成である３元系につ
いても圧縮加工後の磁石の磁気特性に若干の差は認めら
れたが、公知の圧縮加工による方法より上述したような
磁気特性の向上が認められた。

また、あらかじめ異方性化したＭｎ−ＡＩ−Ｃ系合金磁
石として一軸異方性磁石を用いた例を示したが面異方性
磁石、径異方性磁石などを用いても同様であった。

また、局部的な圧縮加工については、ビレットの内周部
のみを圧縮加工する方法のみ示したが、外周部のみ圧縮
加工した場合でも、同様に、磁気、特性の向上が認めら
れた。

さらに、ビレットおよびポンチ端面の形状については円
錐面および階段状の段付き形状の例を示したが平面千円
錐面あるいてこれらの組合わせなどでも従来の圧縮加工
に比べて磁気特性の向上が認められた。

（発明の効果） 以上説明したように、本発明によれば、あらかじめ異方
性化した多結晶Ｍｎ−ＡＩ−Ｃ系合金磁石からなる中空
体状のビレットに、ビレットの外周を拘束し、且つ少な
くとも内周の一部分を自由にした状態でビレットの内周
部の圧縮ひずみが外周部の圧縮ひずみより大きくなるよ
うに中空体の軸方向に圧縮加工を施すことによって多極
着磁を施した場合に高い磁気特性を示す磁石を得ること
ができる。

本発明の製造法によれば、従来の方法に比べて、同じ圧
縮比に対して径方向の磁気特性が高くなり、しかも外周
部の圧縮ひずみと内周部の圧縮ひずみの差を大きくする
ほどその効果は大きい。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第４図は本発明による圧縮加工に用いられ
る金型とビレットの要部断面図である。 １．５，６，７，８，１２．１３・・・　ビレット、２
・・・上ポンチ、　３・・・下ポンチ。 ４・・・外型、　９　・・・拘束外型、１０・・・可動
ポンチ、１１・・・下型、　α・・・傾斜角。 特許出願人　松下電器産業株式会社 （○）　　　　　　　　　　５１３・ ２　・ ３・ ４図 ビレット Ｌ九゛ンＩｆ　　　　　　　　（ｂ） 千　λぐンケ

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. （１）あらかじめ異方性化した多結晶マンガン−アルミ
   ニウム−炭素系合金磁石からなる中空体状のビレットに
   、５３０〜８３０℃の温度で、ビレットの外周を拘束し
   、且つ少なくとも内周の一部分を自由にした状態でビレ
   ットの内周部の圧縮ひずみが外周部の圧縮ひずみより大
   きくなるように中空体の軸方向に圧縮加工を施すことを
   特徴とするマンガン−アルミニウム−炭素系合金磁石の
   製造法。
2. （２）ビレットが、中空体の軸方向に磁化要旨軸を有す
   る多結晶マンガン−アルミニウム−炭素系合金磁石から
   なり、しかも上記圧縮ひずみが対数ひずみの絶対値で０
   ．０５以上である特許請求の範囲第（１）項記載のマン
   ガン−アルミニウム−炭素系合金磁石の製造法。
3. （３）ビレットが、中空体の軸方向に垂直な平面に平行
   に磁化容易軸を有し、しかも前記平面内では磁気的に等
   方性であり、且つ上記軸方向と上記平面に平行な平面内
   では異方性である多結晶マンガン−アルミニウム−炭素
   系合金磁石からなる特許請求の範囲第（１）項記載のマ
   ンガン−アルミニウム−炭素系合金磁石の製造法。
4. （４）あらかじめ異方性化した多結晶マンガン−アルミ
   ニウム−炭素系合金磁石からなる中空体状のビレットに
   、５３０〜８３０℃の温度で、ビレットの外周を拘束し
   、且つ、少なくとも内周の一部分を自由にした状態で、
   ビレットの内周部の圧縮ひずみが外周部の圧縮ひずみよ
   り大きくなるように中空体の軸方向に圧縮加工を施した
   後、さらにビレットの一部分に、中空体の軸方向に圧縮
   加工を施すことを特徴とするマンガン−アルミニウム−
   炭素系合金磁石の製造法。
5. （５）ビレットが、中空体の軸方向に磁化容易軸を有す
   る多結晶マンガン−アルミニウム−炭素系合金磁石から
   なり、しかも上記圧縮ひずみが対数ひずみの絶対値で０
   ．０５以上である特許請求の範囲第（４）項記載のマン
   ガン−アルミニウム−炭素系合金磁石の製造法。
6. （６）ビレットが、中空体の軸方向に垂直な平面に平行
   に磁化容易軸を有し、しかも上記平面内では磁気的に等
   方性であり、且つ上記軸方向と上記平面に平行な平面内
   では異方性である多結晶マンガン−アルミニウム−炭素
   系合金磁石からなる特許請求の範囲第（４）項記載のマ
   ンガン−アルミニウム−炭素系合金磁石の製造法。