JPS62247053A - 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係り、とくに多結晶マン
ガン−アルミニウムー炭素（Ｍｎ−ム１−Ｃ）系合金磁
石による多極着磁用Ｍｎ−ムｌ−Ｃ系合金磁石の製造法
に関する。

従来の技術 Ｍｎ−ムｌ−Ｃ系磁石用合金は、６８〜７３質量％（以
下単に％で表わす）のＭｎと（１／１０Ｍｎ−６，６）
　〜（１／　３　Ｍｎ　−２２，２）％のＣと残部のム
１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
が知られており、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、ＬＩｏ型規則格子）の組織で構成
され、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一３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。

その製造法としては、鋳造・熱処理によるもの以外に押
出加工等の塑性加工工程を含むものかあり、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として知られてい
る。

まだ、Ｍｎ−ムｌ−Ｃ系磁石用合金を用いた多極着磁用
磁石の製造法としては、等方性磁石、圧縮加工によるも
の、Ｍｎ−ムｌ−Ｃ系磁石用合金からなる中空体状のビ
レットの軸方向に圧縮ひずみを与える各種の塑性加工に
よるもの（例えば特開昭５８−１９２３０３、同５Ｂ−
１９２３０５、同５８−１９２３０６号公報〕、及びＭ
ｎ−ムｌ−Ｃ系磁石用合金からなる中空体状のビレット
と、金属材料からなるビレットを同時に圧縮加工するも
の（例えば特開昭６０−５９７２２号公報）が知られて
いる。

発明が解決しようとする問題点 多極着磁用磁石の形状は一般に円筒体であシ、主な着磁
としては、第６図に示したような着磁がある。第６図は
円筒磁石の外周面に多極着磁した場合の磁石内部での磁
路の形成を模式的に示したもので、このような着磁をこ
こでは外周着磁と称する。

前述したＭｎ−ムｌ−Ｃ系磁石用合金からなる中空体状
のビレットの軸方向に、圧縮ひずみを与える各種の塑性
加工によって得られた磁石では、外周着磁を施した場合
、局部的には磁路に沿った方向に異方性化しているが、
全体をみた場合には望ましい方向に異方性化していない
。また、前述した方法によれば、円筒磁石の外周部は径
方向に異方性化し、内周部では周方向（弦方向、以下同
じ）に異方性化したものが得られるが、磁路が径方向か
ら周方向に変化する途中では、その方向に沿った異方性
構造ではなく、さらに高温度での塑性加工を２回以上行
う必要がある。

問題点を解決するための手段 以上のような従来の問題点を解決するため本発明は、Ｍ
ｎ−ムｌ−Ｃ系磁石用合金からなる略軸対象形状のビレ
ットに、外周部の圧縮ひずみが内周部の圧縮ひずみエリ
大きくなるように圧縮加工し、さらに圧縮加工によりて
ビレットの外周面を凹凸状に成型するものである。

作用 前述した方法によって、つまり外周部の圧縮ひずみが内
周部の圧縮ひずみ工り大きくなるように圧縮加工し、さ
らに圧縮加工によってビレットの外周面を凹凸状に成型
することによって、第６図に示した外周着磁を施した場
合の磁路に沿って異方性化させることができ、高い磁気
特性を示す異方性磁石を得ることができる。

実施例 本発明は、Ｍｎ−ムｌ−Ｃ系磁石用合金からなる略軸対
象形状のビレットに、６３０ないし８３０°Ｃの温度で
、外周部の圧縮ひずみが内周部の圧縮ひずみより大きく
なるように圧縮加工し、さらに圧縮加工に工つてビレッ
トの外周面を凹凸状に成型するものである。

前述した圧縮加工は必ずしも連続的な圧縮加工である必
要はなく、複数回に分割して与えても良い。

次に、具体的な圧縮加工の例をビレットの外周面を凹凸
状に成型する方法と外周部の圧縮ひずみが内周部の圧縮
ひずみエリ大きくなるように圧縮加工する方法に分け、
略軸対象形状を円筒体として説明する。

まず、圧縮加工によってビレットの外周面を凹凸状に成
型する一例を第１図を用いて説明する。

第１図（＆）は圧縮加工前の状態をビレット１の軸方向
から見た断面を示し、１はＭｎ−ムｌ−Ｃ系磁石用合金
からなる円筒体状のビレット、２はポンチで、ビレット
１を圧縮加工成形する時にビレット１が中心部に広がる
のを防止する。４は外型で、成形のための金型である。

第１図（ｂ）は圧縮加工後の状態を示す。（ｂ）に示し
たように、円筒体状のビレット１は圧縮加工の進行に共
なって径が大きくなり、外周面の一部が金型４の内面と
接触するようになり、さらに圧縮加工を進行させること
により（ｂ）に示したようにビレット１の外周面がほぼ
金型４の内面に接触し、一方、内周面はポンチ２の表面
に接触する。（ｂ）に示した状態まで圧縮加工を行う必
要はなく、ビレット１の外周面の一部が金型４の内面と
接触した後は、適宜の時点で圧縮加工を終了してもよい
。言い換えれば、ビレット１の外周面に凹凸が形成され
ればよい。

この場合のビレットの圧縮加工前の外径の最大は金型４
の内面の凸部４ａに接する大きさである。

この場合は、圧縮加工前にすでにビレット１の外周面の
一部が金型４の内面によりて拘束された状態で圧縮加工
が施される。この場合の一例を第２図に示す。第２図は
第１図と同様な断面で、圧縮加工前の状態を示したもの
である。第２図に示した例ではビレット１の内周面も圧
縮加工前、すでにポンチ２と接触状態にある。

このように、金型４の内面に凹凸が存在することによっ
てビレット１は圧縮加工後、外周面に凹凸が形成される
。圧縮加工過程において、最も早く外周面が拘束される
部分（加工後のビレット１の外周面の凹部）は周方向に
磁化容易方向を有する部分となり、最後に外周面が拘束
される部分又は最後まで外周面が拘束されない部分（加
工後のビレット１の外周面の凸部）は径方向に磁化容易
方向を有する部分となる。その中間の部分の磁化容易方
向は周方向から径方向へ順次変化している部分である。

言い換えると、第１図において金型４の内面の凸部４乙
にエリで形成されるビレット１の外周面の凹部の曲面に
沿った方向に磁化容易方向がビレット１の外周部から次
第に連続的に変化する。そのため外周着磁において何種
着磁するかによって、この凹凸部の数を決定すればよい
。

第１図では加工後のビレット１の外周面の凸部が６つあ
るため、６極着磁に適した異方性構造を有する磁石とな
シ、加工後の凸部に当る部分が、外周着磁における極の
部分になる。

前記の一例で述べた様に、本発明はビレット１の軸方向
に圧縮加工する際に、ポンチ２、金型４等を用いてビレ
ット１の外周面が凹凸状になるように成形圧縮加工する
ことによって、外周着磁を施した場合に高い磁気特性を
示す異方性構造を有する磁石を得るものである。

次に、外周部の圧縮ひずみが内周部の圧縮ひずみより大
きくなるように圧縮加工するだめの具体的な例を第４図
を用いて説明する。第４図は第１図に垂直な方向からみ
た加工前の状態の断面を示す。１はとレッ）、２．３は
ポンチ、４は金型である。第４図に示す：うに、ポンチ
２お工びポンチ３のビレット１と接触する面（ポンチ端
面）が平面ではなく傾斜面である。このポンチ２および
ポンチ３を用いて、ビレット１の軸方向に加圧すること
にエリで、ビレット１は軸方向に圧縮加工される。圧縮
加工後のビレット１の外周部の高さは内周部の高さより
小さい。つまり、ビレット１の外周部の圧縮ひずみが内
周部の圧縮ひずみより大きくなるようにビレット１の軸
方向に圧縮加工を施したことになる。圧縮ひずみとは、
ビレット１の軸方向のひずみをいう。

次に、外周部の圧縮ひずみが内周部の圧縮ひずみよシ大
きくなるように圧縮加工するための具体的な別の例をビ
レットの断面形状をリング状として、第６図を用いて説
明する。第６図は第４図と同様に加工前の状態の断面を
示す。第５図に示すように第４図と異なる点は、ポンチ
２お工びポンチ３のポンチ端面は平面であり、圧縮加工
前のビレット１の外周部の高さが内周部の高さエリ大き
いことである。加工後のビレット１はほぼ円筒体状とな
シ、ビレット１の外周部の高さと内周部の高さはほぼ一
致する。この場合も同様に、ビレット１の外周部の圧縮
ひずみが内周部の圧縮ひずみより大きくなるようにビレ
ット１の軸方向に圧縮加工を施したことになる。

以上述べてきた様に、ビレット１端面を傾斜面あるいは
ポンチ端面を傾斜面にすることに工って、この特定の圧
縮加工において、ビレット１の外周部の圧縮ひずみが内
周部の圧縮ひずみより大きくなるようにビレット１の軸
方向に圧縮加工を施すことができる。

前記の二つの例の組み合わせでも、ビレット１の外周部
の圧縮ひずみが内周部の圧縮ひずみより大きくなるよう
にビレ、ト１の軸方向に圧縮加工を施すことができる。

つまり、第４図に示したポンチ２、金型４を用いて、第
６図に示したビレット１を圧縮加工する方法である。

前述した例では、ポンチ２．３端面あるいはビレット１
端面が傾斜面であったが他に階段状面（段付き形状）、
平面＋傾斜面あるいは以上の組み合わせなどあり、さら
に凹凸状にするポンチ２゜３あるいはビレット１端面は
両面でも片面でもよい。必要なことはビレット１の外周
部の圧縮ひずみが内周部の圧縮ひずみより大きくなるよ
うにビレット１の軸方向に圧縮加工を施すことである。

以上の圧縮加工の具体的な例はビレット１形状を円筒体
としたが円柱体の場合でも同様である。

前述したような圧縮加工の可能な温度範囲については、
５３０ないしｓａｏ’ｃの温度領域において、加工が行
えたが、７８０″Ｃ１ｆｒ、越える温度では、磁気特性
がかなり低下した。エフ望ましい温度範囲としては６６
０ないし７６０″Ｃであった。

次に本発明の更に具体的な実施例について説明する。

実施例１　（第３図、第６図） 配合組成Ｔ　６９．５％ノＭｎ　、　２９．３　％ＯＯ
１９０，５％のＣ及び０．７チのＮｉ　１に溶解鋳造し
、外径２４１ｕ　、内径１８１３Ｌ、外周部の長さが２
５ｕ、内周部の長さが２０１１の端面が傾斜面のビレッ
ト１を作製した。このビレット１に１１００’Ｃで２時
間保持した後、６ｏＯ°Ｃまで風冷し、６００″Ｃで３
０分間保持した後、室温まで放冷する熱処理を施した。

次に、第３図および第５図に示したポンチ２、金型４を
用いて、潤滑剤を介して、ｓ　ａ　ｏ　”Ｃの温度で圧
縮加工を行った。第３図は第１図と同様の金型４の断面
図であり、（金型４の内径）Ｄｋ−３０１ｕＳＸＡ：１
５ＵＬ、（金型４の凸部の半径）Ｒ，＝３Ｕｌ、ポンチ
径はＩＥＩＵｌであり、金型４の内面の凸部は８個ある
。２お工び３はポンチで金型４の凹凸面と互いに嵌合す
る外周面を有し、図の上下方向に移動することができる
。このようなポンチ２、金型４全用いて、金型４内の空
洞がほぼなくなるまでの圧縮加工を行った。

加工後のビレット１を外径２７ＵＬまで切削加工した後
、８極の外周着磁をした。着磁は２０ｏＯμＦのオイル
コンデンサーを用い、１６０ｏｖでパルス着磁した。外
周表面の表面磁束密度をホール素子で測定した。

比較のために、前述した配合組成のＭｎ　、ム１゜Ｃ及
びＮ１　を溶解鋳造し、直径が２４ｎ、長さ２０１Ｌｌ
Ｋの円柱ビレット１を作製した。このビレット１ｆｅｓ
ｏ’ｃの温度で円柱の軸方向に長さが２０ＩｕＬまでの
自由圧縮加工した。加工後のビレット１を前記と同様に
切削加工した後、着磁し、表面磁束密度を測定した。

以上の両者の表面磁束密度の値を比較すると、本実施例
の方法で得た磁石の値は、比較のために作製した磁石の
それの約１．７倍でありた。

実施例２　（第３図、第４図） 配合組成で６９．４％のＭｎ、２９．３％のム１１０．
５％のＣ，０，７％のＮ１及び０．１％のＴｉｉ溶解鋳
造し、外径が２４１ＬｉＬ、内径が１８鵡、長さが２０
１１１のビレットを作製した。このビレット１に実施例
１と同じ熱処理を施した。次に、第３図および第４図に
示したポンチ２、金型４（各寸法は、実施例１で用いた
ポンチ２、金型４と同じであるが、傾斜角αは１０°で
ある。）を用いて、潤滑剤を介して、６８０″Ｃの温度
で、ポンチ２、金型４内の空洞がほぼなくなるまでの圧
縮加工を行りた。

実施例１と同様に加工後のビレット１を外径２７鎮まで
切削加工した後、８極の外周着磁をし、表面磁束密度を
測定した。

比較のために、前述した配合組成のＭｎ　、ム１゜Ｃ，
Ｎｉ及びＴｉｆｔ溶解鋳造し、直径が２４Ｂ１長さ２０
１１１Ｌの円柱ビレット１作製し、実施例１と同じ熱処
理をした。６８０″Ｃの温度で円柱の軸方向に長さが１
０１ｊＬまでの自由圧縮加工を行フた。加工後のビレッ
トヲ前記と同様に切削加工した後、着磁し、表面磁束密
度を測定した。

以上の両者の表面磁束密度の値を比較すると、本実施例
の方法で得た磁石の値は、比較のために作製した磁石の
それの約１．７倍であった。

実施例３　（第３図、第４図） 実施例１と同じ配合組成のＭｎ　、ムｌ、Ｃｔ及びＮ１
を溶解鋳造し、直径が１８肱、長さが２ＱＩｊＬのビレ
ットヲ作製し、実施例１と同じ熱処理をした。

次に、第３図および第４図に示した工うなポンチ２、金
型４を用いて、潤滑剤を介して、６８゜Ｃの温度で、金
型４内の空洞がほぼなくなるまでの圧縮加工を行った。

ここで用いたポンチ２、金型４のポンチ２，３の中心部
には、互いに嵌合する段付き部（実施例１で用いた金型
４のφ１８ｊＬｔの部分）はなく、他の寸法は実施例２
で用いたポンチ２、金型４と同じである。

実施例１と同様に加工後のビレｙ）１ｉ外径２７ＵＬま
で切削加工した後、８極の外周着磁をし、表面磁束密度
を測定した。

比較のために、前述した配合組成のＭｎ、ムｌ。

Ｃ及びＮｉ　ｉ溶解鋳造し、直径が２４Ｂ１長さ２０Ｕ
の円柱ビレットヲ作製し、実施例１と同じ熱処理をした
。６８０″Ｃの温度で円柱の軸方向に長さが１０１３１
までの自由圧縮加工を行った。加工後のビレットを前記
と同様に切削加工した後、着磁し、表面磁束密度を測定
した。

以上の両者の表面磁束密度の値？比較すると、る磁石は
、磁気トルク測定の結果、前述した工うに磁化容易方向
は凹部の表面に沿って径方向から周方向に連続的に変化
していることが確認された。

以上、Ｍｎ−ム１−１ｃ系磁石用合金の組成については
、Ｎ１添加の４元系とＮｉ、Ｔｉ添加の６元系のものに
ついてのみ示したが、Ｍｎ−ムｌ−Ｃ系合金磁石の基本
組成である３元系あるいは前記以外の添加元素を含んだ
公知の多元系についても塑性加工後の磁石の磁気特性に
若干の差は認められたが、従来の技術による方法ニジ前
述したような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傾
斜面の例を示したが階段状の段付き形状、平面＋傾斜面
あるいは以上の組み合わせなどでも同様であった。

のビレフ）’ｉ、６３０ないし８３０”Ｃの温度で、外
周部の圧縮ひずみが内周部の圧縮ひずみより大きくなる
ように圧縮加工し、さらに圧縮加工によってビレットの
外周面に凹凸状部を形成して、外周着磁を行ったもので
、高い磁気特性を示す磁石が得られ、本発明の方法によ
る磁石を従来の方法による磁石と比較すると、外周着磁
を施した場合、従来の方法による磁石より優れた磁気特
性を示し、さらに磁石の外周部が径方向に磁化容易方向
を有し、それよりも内周部で周方向に磁化容易方向を有
する構造を得るには従来の方法では少なくとも２回以上
の塑性加工を必要としたが、本発明の方法では１回です
み、一層望ましい異方性構造を有する磁石を得ることが
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第６図は本発明の実施例に用いる外型の断
面図、第６図は円筒状磁石における外周多極着磁による
磁路を模式的に示す図である。 １・・・・・・ビレ、ト、２．３・・・・・・ポンチ、
４・・・・・・金型、α・・・・・・傾斜角。 代理人の氏名　弁理士　中　尾　敏　男　ほか１名第１
図 （α） （ｂ’） 第２図 第３図 第　４　因 第５図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）マンガン−アルミニウム−炭素系磁石用合金から
   なる略軸対象形状のビレットを、５３０ないし８３０℃
   の温度で、外周部の圧縮ひずみが内周部の圧縮ひずみよ
   り大きくなるように圧縮加工し、さらに圧縮加工によっ
   てビレットの外周面を凹凸状に成型するマンガン−アル
   ミニウム−炭素系合金磁石の製造法。
2. （２）圧縮加工は、ビレットの外周の一部分を拘束した
   状態で行う特許請求の範囲第１項記載のマンガン−アル
   ミニウムー炭素系合金磁石の製造法。