KR800000168B1 - 등방성-망간-알루미늄-탄소계 합금자석의 제조법 - Google Patents

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내용 없음.

Description

등방성 망간-알루미늄-탄소계 합금자석의 제조법

첨부도면은 망간-알루미늄-탄소합금의 삼원조성도

본 발명은 뛰어난 자기특정, 온도특성, 안정성, 기계적성질, 내후성, 내식성을 가지며, 특히 자기특성, 기계적성질 및 절삭가공성이 개선된 등방성 망간(Mn)-알루미늄(Al)-탄소(C)계 합금자석의 제조법에 관한 것이다.

종래 알려져있는 망간-알루미늄계 합금자석은 망간 60-75중랑%(이하단지 %라함) 나머지는 알루미늄으로 된 조성의 합금에 있어서, 그 고온상(高溫相) [격자정수 a=2.69A, C=4.38A, c/a=1.63의 비자성육방정(非磁性六方晶). 이하 이를 ε 상(相)이라 함]과 상온상(常溫相) [AlMn(γ)상 (이하 γ 상이라 함)과 β-Mn (이하 β 상이라 함)에 분해되어 있는 상태의 것]의 중간에 나타나는 준안정상(準安定相) [격자정수 a=3.94A, C=3.58A, c/a=0.908의 면심정방정(面心正方晶) 이하 이를 τ 상이라 함]을, 냉각제어법, 또는 담금질·풀림법 등의 열처리에 의해서 얻은것으로서, 이 준안정상으로서의 τ상은 퀴리점 350∼400℃의 자성상(磁性相)으로 하여, 1955년에 가와노(河野) 등에 의해 발견된 것이다.(일본 물리학회 제10회 연회예고집 [3] 162면 1955년 10월)

그러나, 이 망간-알루미늄계 합금의 자기특성은 BHmax×≒0.5×10⁶G.Oe, Br≒1,700G, BHc=600Oe정도에 불과하였다.

또, 그후, 이들의 τ상을 냉간에서 미분쇄하는 것에 의해서 보자력(保磁力)을 강화한 후, 분말성형 또는 소결하는 방법도 개발되었으나, 이들의 최량의 자기특성의 것으로도 BHma×≒0.6×10⁶G·Oe, Br=1,700G, BHc=1,250Oe 정도의 극히 낮은것에 불과하고, 또 분말성형품이기 때문에, 기계적 강도도 낮고, 실용역에는 거리가 먼것이었다. 또 이들의 망간-알루미늄계 합금자석을 비등방성화하므로서, 자기특성을 향상시키려고 시도되어, 그 τ 상(자성상)에 강한 냉간가공을 가하는 방법(이하 냉간가공법이라 약칭함) 또는, 냉간에서 분쇄한 τ 상의 분말을 자장중에서 성형하는 방법이나, 또한 이를 소결하는 방법(이하 이들을 자장중 분말성형법이라 약칭함) 등이 제안되었다.

그러나, 이들의 비등방성화방법도 다음과 같은 난점을 가지고 있기 때문에, 공업적인 제조법으르 하는것은 곤란한 것이며, 실용화되기에 이르지 못하고 있다.

즉, 이들의 비등방성화 방법중 냉간가공법은 망간-알루미늄계 합금자석이 극히 단단해서 부서지기 쉬운 기계적성질이 있는 일종의 금속간 화합물이기 때문에, 비록 1% 이하의 가공에서도 균열이나 파탄(破斷)이 생기는 것에 대하여, 한편 비등방성화의 정도는 냉간가공율에 의존하여, 양호한 자기특성을 얻기위해서는 통상 80% 이상의 큰 가공율이 필요하므로 망간-알루미늄계 합금자석은, 그 가공과정에서 파괴되어 분쇄되어 버리는 결과가 된다.

이들의 대책으로서, 봉상(俸狀)의 τ 상의 망간-알루미늄계 합금자석을 비자성 스테인레스 파이프, 예를들면 25Cr-20Ni 스테인레스 스티일파이프 등에 봉입(封入)하고 이 파이프를 그대로 스웨이징 등의 85∼95% 이상의 강도로 냉간가공을 시행하므로서 자화(磁化) 우위방향, 즉 봉(棒)의 축방향, 즉 가공압력과 직각방향에 있어서 Br=4,280G, BHc=2,700Oe, BHmax≒3.5×10⁶G·Oe 정도의 비등방성 영구자석을 얻어지는 것이 알려져 있다.

그러나, 이 방법으로는 강가공(强加工)이기 때문에, 파이프 내부의 망간-알루미늄계 합금은 미분쇄된 분말상태가 되고, 따라서 스테인레스 스티일 등의 파이프를 피복한 세봉(細捧) 밖에 얻을 수 없으며, 더우기, 그 단면이 고르지 않고, 또한 고가로 되기 때문에, 도저히 실용에는 이르지 못하였다.

또, 이들의 난점을 개량하는 방법으로서, 망간-알루미늄계 합금자석의 τ 상을 200℃ 이하의 온도에서 정수압(諍水壓) 압출가공하는 것도 시도되어, 봉상의 비등방성 망간-알루미늄계 합금자석이 얻어진 보고도 있으나, 그 자기특성은, 자화우위방향에서 BHmax≒2.5∼3.6×10⁶G.Oe 정도에 불과하고, 또 극히 번잡한 정수압 압출가공을 필요로 하기 때문에, 실용역에는 도달되지 않고 있다.

또 한편, 자장중 분말성형법은 망간-알루미늄계 합금자석의 τ 상(자성상)을 기계적으로 분쇄한 후, 분말입자를 자장중에서 프레스 성형하는 방법인 것이나, 이 경우도 최량의 자기특성치로도, 자화우위방향에서 BHmax×1.85×10⁶G.Oe 정도가 보고된 것에 불과하고, 더우기 번잡한 분쇄공정을 필요로 하고, 또한 얻어진 영구자석의 기계적성질도 분말성형품이기 때문에, 극히 취약하여 실용에는 이르지 못하였다.

또, 열간가공 등에 시행한 경우는 망간-알루미늄계 합금은 자성상인 τ 상의 고온에 있어서의 안정성이 나쁘고, 530℃ 이상에서는 단시간에 γ 상 또는 β 상에의 변태가 일어나고, 830℃를 넘는 온도에서는 ε상으로 까지 변태가 진행한다.

또한, τ 상에서 β 상에의 변태는 가공에 의해 촉진되고, 소위 가공유기(誘起) 변태를 일으키기 때문에, 망간-알루미늄계 합금을 530℃ 이상의 온도로 가공한 것은, 어느 것이나 자성은 현저하게 저하되거나 바자성으로 되었다.

또한, 상술의 망간-알루미늄계 합금의 소성은, β 상의 변형능이 큰것에 따른 것으로, τ 상 자체의 변형능에 따르는 것이 아님을 알게되었다.

이상과 같이 망간-알루미늄계 합금에 있어서는 530℃ 이상에서는 가공도를 높일수록 β 상에의 변태가 유기되어, 자기특성은 열하(劣下)하게 된다.

상술과 같은 망간-알루미늄계 합금가석에 대하여 바르크상으로 뛰어난 등방성의 자기특성을 가진 망간-알루미늄-탄소계 합금자석이 발명되어, 예를들면 미국특허 제3,661,567호에 이미 상술되어 있다.

즉, 미국특허 제3,661,567호에 의하면 망간-알루미늄-탄소계 합금자석은, 망간, 알루미늄, 탄소 이외의 다른 첨가물 또는 불순물을 함유한 삼원조성 이상의 다원조정이라도 좋지만, 탄소를 필수구성원소로 하는 것으로서, 또한 이 다원합금중의 망간, 알루미늄, 탄소의 각성분비가

망간 69.5∼73.0%

알루미늄 26.4∼29.5%

탄소 0.6∼(1/3Mn-22.2) %

의 범위에 있는 합금을 다음과 같이 한정된 조건에서 제조한 경우에 자기특성, 안정성, 내후성, 기계적강도의 뛰어난 바르크상의 등방성 영구자석으로서 얻어진다.

즉, 망간, 알루미늄, 탄소의 각 성분이 상기 조성범위가 되게 배합하여, 적어도 1,380℃ 이상 l,500℃ 이하로 가열하여 용해하는 것에 의해서, 탄소를 이 용탕중에 강제적으로 고용(固溶)시킨후 적당한 주형에 주조한다.

얻어진 주조체를 900℃ 이상으로 가열하여 균질인 고온상으로 한후, 900℃ 이상의 온도에서 600℃ 이하의 온도까지 300℃/분 이상의 냉각속도로 급냉하여 담금질한다.

이 담금질된 합금을 480℃∼650℃의 온도로 적당한 시간 가열하여, 풀림처리를 하는 것에 의해서, 바르크상이며, 더우기 등방성이면서도 BHmax=1.0×10⁶G·Oe 이상의 자기특성을 갖는 망간-알루미늄-탄소계 합금가석이 얻어지며, 이 자기특성은 등방성 망간-알루미늄계 합금자석의 자기특성의 2배이상에 달한다.

본 발명자들은 망간-알루미늄-탄소계 합금자석의 제조조건이 상술과 같이 한정된 경우에 특히 자기특성이 향상하는 이유에 대하여, 그후 상세히 검토한 결과 망간-알루미늄-탄소계 합금자석에서의 탄소의 존재상태, 즉 그 제조조건과 그 자기특성이 다음에 설명하는 바와같이 복잡, 또한 밀접한 관계에 있기 때문이라는 것이 밝혀졌다. 따라서 탄소의 존재상태가 적절하게 되지 않은 제조조건하에서는, 비록 망간,알루미늄, 탄소의 조성비가 상술의 범위에 있고, 더우기 τ 상이 충분히 존재하여도 등방성 망간-알루미늄계 합금자석과 같은정도의 낮은 자기특성밖에 나타내지 않는다.

망간-알루미늄-탄소계 합금자석에 있어서 뛰어난 자기특성을 갖는 등방성 영구자석을 얻기위해서는, 이 합금중에 존재하는 상(相)이 주로,

(1) 고용한이상의 탄소를 강제 고용한 자성상

(2) 나머지 부분의 과잉탄소를 탄화알루미늄(Al₄C₃등) 이외의 탄화물로서 풀림공정에서 미세한 입싱 또는 그물눈상으로 추출시킨 Mn₃AlC 또는 이와 유사한 면심입방정의 상으로 되고, (1)을 구체로 하여, (2)를 이 합금중에 미세하게 입상 또는 그물눈상으로 분산시켜서 추출시키고 있는 것이 필요하다는 것이 명백히 되었다.

그리고 이 합금이 상술의 상상태(相狀態)로 있는 것을 자기특성의 향상에 유효할 뿐만 아니라 자정상의 안정성에 있어서도 유효하다는 것이 명백하여졌다.

이 탄소의 존재상태는 X선희절, 광학현미경, 전자현미경 및 광학분석으로 확인되었다.

또한, Mn₃AlC는 퍼로브스카이트형의 면심입방정구조(격자상수 a=3.87A)를 갖는 화합물로서 δｏ(∞) = 99.6erg/g.Oe의 강자성체이나, 퀴리점 15℃의 상온에서는 비자성이기 때문에 망간-알루미늄-탄소계 합금중에 존재하는 경우도 Mn₃AlC 그 자체는 망간-알루미늄-탄소계 합금자석의 자성에 기여하고 있지 않다.

또 Al₄C₃은 망간의 68.0∼73.0%의 범위내에서 탄소량이 (1/3Mn-22.2)%를 넘어서 함유되는 망간-알루미늄-탄소계 합금에 있어서 존재하는 탄화물로서, 망간-알루미늄-탄소계 합금의 응고점 이상의 온도로 생성되어, 응고점 미만의 온도범위내에서는, 열처리에 의해서 생성 또는 소멸하는 일은 없다.

Al₄C₃는 공기중의 습기 등의 수분에 의해서 가수분해되어서 합금에 균열을 생기게 하고, 또한 가수분해의 진행에 따라서, 결국에는 합금을 붕괴시키게 된다.

망간-알루미늄-탄소계 합금에서의 자성상에의 탄소고용 한은 X선 회절에 의한 격자상수의 측정 및 자기저울에 의한 퀴리점의 측정에서 73% 망간의 조성인 곳에는, 0.7%, 71%망간의 조성인 곳에는 0.5%이며, 71.0%∼73.0% 망간의 조성범위내에서의 탄소고용한은(1/10Mn-6.6)%인 수식으로 나타낼 수 있는것이 명백하게 되었다.

그 고온상에의 탄소고용한은 830℃의 온도에서는 자성상에의 탄소고용한과 대략같지만, 900∼1,210℃의 온도범위에서는 0.8∼2.0%의 탄소가 고용되어, 900℃ 이상의 온도로부터의 담금질에 의해 고용한(1/10Mn-6.6)% 이상의 탄소를 강제 고용시킨 고온상을 얻을 수 있다.

그러나, 900℃ 이상의 온도로부터의 담금질공정에 있어서, 830∼900℃의 온도영역을 10℃/분 이하의 냉각속도로서 냉각후 이 온도에서 담금질한경우, 또는 830℃이상에서 900℃미만의 온도범위내에서 7분간이상 바람직하게는 10분이상 유기한 후 그 온도에서 담금질한때의 고온상에서는, ε 상내의 충상으로 Mn₃AlC가 추출된다.

이 충상의 Mn₃AlC의 추출은 ε 상의 특정결정면 즉(0001)면에 평행으로 정열하고,

ε(0001)/Mn₃AlC (111)

인 방위관계에 있는 것이, 단결정을 시료로 하여, 광학현미경관찰 및 X선회절에 의해 밝혀졌다.

한편, 탄소를 강제고용시킨 고온상에 전술의 480∼650℃의 풀림열처리를 하면, 고용한이상의 탄소를 강제고용한 자성상을 주체로 하여 Mn₃AlC 상 또는 이와 유사한 면심입방정의 상을 합금중에 미세하게 분산 추출시킨 상상태를 얻을 수가 있다.

미국특허 제3,661,567호의 조정범위는, 이 탄소의 존재상태의 가장 전형적인 조성영역으로서, 특히 망간이 70%를 넘는 조성영역에서의 과잉의 탄소는 입상 또는 그물눈상으로 미세하게 분산 추출된 Mn₃AlC상 또는 이와 유사한 면심입방정의 상으로서 존재하는 것이 밝혀져, 이와 갈이 하여 얻어진 망간-알루미늄-탄소계 합금의 자기특성은 바르크상의 등방성으로서, BHmax=1.0× 10₆G.Oe 이상에 달한다.

본 발명자들은 이 미국특허 제3,661,567호를 더욱 발전시킨 비등방성 망간-알루미늄-탄소계 합금자석을 발명하였다.

이에 의하면 특히,

(1) 68.0∼73.0%망간과 (1/10Mn-6.6)∼(1/3Mn-22.0)%의 탄소와 나머지 부분의 알루미늄으로 된 합금을 그 고온상의 (0001)면에 Mn₃AlC 상 혹은 이와 유사한 면심입방정의 상을 충상으로 추출시킨 후, 530∼830℃의 온도로 온간소성가공을 실시하면 극히 뛰어난 미등방성자석이 얻어진다.

(2) 68.0∼70.05%의 망간과 (1/10Mn-6.6)∼(1/3Mn-22.2)%의 탄소와 나머지 부분의 알루미늄으로된 다결정체 합금을, 830∼900℃의 온도영역을 10℃/분모다 빠른 냉각속도로 담금질하고, 480∼750℃로 풀림한후 600∼780℃의 온도로 온간소성가공을 실시하면 극히 뛰어난 비등방성 자석이 얻어진다.

본 발명은 이상의 발명에 더욱 상세한 검토를 가하므로서, 다결정 바르크상으로 BHmax=2.0× 10⁶G.Oe이상 2.5×10⁶G.Oe에 달하는 자기특성을 갖는 비등방성 망간-알루미늄-탄소계 합금자석의 제조법을 발견한 것이다.

본 발명자들은 망간-알루미늄-탄소계 합금에 대하여 고온에서의 τ 상의 안정성을 더욱 상세히 조사한 결과, 71.0∼73.0%망간 (1/10Mn-6.6)∼(1/3Mn-22.2)% 탄소와 나머지 부분의 알루미늄으로 된 한정된 조성영역 즉 도면에 표시한 망간-알루미늄-탄소계 합금의 삼원조성도에 있어서 점 ABCD를 연결하는 선으로 둘러쌓인 조성영역에 있어서는, 830∼900℃의 온도영역을 10℃/분보다 빠른 냉각속도로 담금질하고, 480∼750℃로 적당한 시간 풀림한 τ 상은 안정정이 극히 양호할 뿐 아니라 Mn₃AlC또는 이와 유사한 면심입방정의 상을 미세한 입상 또는 그물눈상으로 추출하고 있으며, 다시 550∼780℃의 온도영역에서 온간소성가공을 실시한 경우에 β 상에의 가공유기변태를 일으키는 일이 없으며, 또 동시에 자기특성도 예기하지 않은 정도로 향상된 동방성 망간-알루미늄-탄소계 합금자석이 얻어지는 것을 발견하였다. 본 발명의 영구자석은, 실용적 등방성자석인 등방성 Ba 페라이트 및 등방성알니코와 비교하여 최대의 에너지적(積)을 가지며, 또한 비중이 5.1로 가볍기 때문에 중량당 에너지로는 상기의 실용자석의 2배이상이 있는 극히 뛰어난 등방성 영구자석이다.

또한, 기계적 성질도 현저하게 개선되어, 페라이트계 자석이나 알니코계 자석으로는 불가능한 선반 등에 의한 기계가공을 할 수 있다는 특징이 있고, 상기 특징과 아울러 공업적 가치가 극히 높은 것이다. 다음에 본 발명에 대하여, 실시예에 의해 상세히 설명한다.

[실시예]

망간, 알루미늄, 탄소의 원재료를 적당히 배합하고, 이것을 약 1,450℃로 30분간 용해하여 탄소를 충분히 고용시킨후, 주조하여 망간-알루미늄-탄소합금의 봉상주조체를 만들었다.

얻어진 주조체의 조성비는 화학분석치로 제11표와 같았다.

[제1표]

이상의 주조체에서 20mmΦ×35mm의 원주상 시료를 끊어내서, 1,150℃로 2시간 가열하는 용체화 처리에 의해 균질의 ε 상으로 한후, 1,000℃에서 10℃/분보다 빠른 냉각속도로 담금질하였다.

이 열처리를 시행한 시료 전부를 480∼830℃의 온도범위로 풀림을 하였다. 780℃ 이상에서는 No.1∼17의 모든 시료에서 자성은 현저하게 감소하였다.

τ 상이 안정하게 존재하는 온도범위에 따라서 크게 달라지며, 안정된 조성범위의 시료의 경우에서도 풀림시간 30분에서는 750℃이하이었다. 700℃로 30분의 풀림을 한후의 시료의 상상태를 X선회절, 광학현미경관찰에 의해 조사한 결과는 다음과 같았다.

(1) β 상이 다량으로 확인된 것은, No.9,16,17의 각시료이었다.

(2). (1) 이외의 시료는 주로 τ상이었으나, No.11의 시료에서는 Al₄C₃이 확인되고, 이 시료는 수주간 후에 붕괴하기 시작하였다. 또 입상 또는 그물눈상 Mn₃AlC의 추출이 No.4,5,6,7,8,10,12,13,14,15의 시료에서는 상당히 현저하게 확인되었으며, No.2,3의 시료에서도 근소하게 확인되었다.

700℃로 30분의 풀림을 한 시료에 대하여, 유압프레스를 사용하여,700℃로 가압력을 12.5톤으로 하여 변형율(높이의 감소율) 50%의 스웨이징(swaging) 가공을 하였다.

가공후의 시료에서 10×10×10mm의 입방체 시료를 끊어내서 자기특성을 측정하였다.

압축방향 즉 시료의 축방향의 자기특성은 제3표와 같으며, 또 압축방향과 직각방향 즉, 시료의 직경방향의 자기특성은 제2표와 같았다.

[제2표]

[제3표]

또한, 가공후의 시료의 상상태는, X선회절 및 광학현미경 관찰의 결과, No.9,16,17의 시료에서는 β 상이 확인되었으나, 기타의 시료는 모두 주로 τ 상 뿐이었다.

No.11의 시료는 Al₄C₃이 존재하고, 수주간후에 붕괴되기 시작하였다. 등방성으로 BHmax=2.0×10⁶G.Oe이상의 시료는 71.0∼73.0%망간 (1/10Mn-6.6)∼(1/3Mn-22.2)%탄소, 나머지 부분 알루미늄의 조성범의 즉, 도면의 망간-알루미늄-탄소 삼원조성도에 있어서 점 ABCD를 연결하는 선으로 둘러쌓인 영역에 있다.

이 시료 즉, No.4,5,6,7,8,10,12,13,14,15에 대하여, 가공후 다시 550℃로 30분 추가풀림을 한바, 어느것이나 자기특성이 약 1할 향상하였다.

예를들면 No.10의 시료의 추가풀림후의 자기특성은, 압축방향 및 이와 직각방향 공히,

Br=3,500G

BHc=2,600Oe

BHmax = 2.5 × 10⁶G.Oe

이며, 등방성이었다.

또한 시료 No.4,5,6,7,8,10,12,13,14,15에 있어서는, 온간소성가공에 의해 기계정강도가 현저히 향상하여, 항장력 20kg/mm²이상, 신장율 5%이상, 항절력 30kg/mm²이상에 달하였다.

또 기계가공성도 극히 양호하게 되고, 자석화된 상태에서도 통상의 선반가공 등의 절삭가공이 용이하게할 수 있을 정도로 양호한 가공성을 나타냈다.

[실시예 2]

실시예 1의 No.10의 시료에 대하여, 전예와 같은 용체화, 담금질 처리후 700℃로 30분의 풀림을 하였다.

이 시료를 실시예 1과 동일가공 조건으로 가공온도릍 바꾸어 스웨이징 가공을 하였다.

가공후의 자기특성은, 압축방향 및 이와 직각방향 공히 동일한 동방으로서, 제4표와 같았다.

또한, 자기측정용 시료로서 입방체를 끊어낸 경우, 압측방향과 직각방향은 2방향이 있으나 어느 것이나 동일하였다.

[제4표]

BHmax=2.0×10⁶G.Oe 이상이 얻어지는 온도범위는 550∼780℃ 이었다.

또한, 540℃이하에서는 변형능이 적고 균열이 생기는 경우가 있으며, 특히 500℃이하에서는 시료는 분쇄되어 자기특정측정용 시료도 채취할 수 없었다.

또 780℃를 처과한 것에 대하여는, X선회절의 결과 β 상이 다량으로 확인되었다.

풀림온도범위를 480∼750℃로 한경우도 같은결과가 얻어졌다. 또한, 실시예 1의No.4,5,6,7,8,12,13,14,15에 대하여도 똑같은 경향에 있으며, 71.0∼73.0%망간, (l/10Mn-6.6)∼(l/3Mn-22.2)%탄소, 나머지부분의 알루미늄으로 된 조성의 망간-알루미늄-탄소계합금에 있어서, 용체화 처리후 10℃/분보다 빠른 냉각속도로 담금질하고, 480∼750℃로 풀림한 것을 550∼780℃의 온도영역에서 온간소정가공하면 BHmax=2.0× 10⁶G.Oe 이상의 자기특성을 갖는 등방성 자석이 되었다.

[실시예 3]

실시예 1의 No.10의 시료에 대하여, 용체화, 담금질 처리후, 700℃로 30분 풀림한 위에, 40mm∮의 틀을 사용하여, 가공온도 750℃, 가압력 12.5톤으로 스웨이징가공을 하였다.

시료는 완전히 형성되고, 자기특성은 등방성으로,

Br=3,450G

BHc=2,550Oe

BHmax=2.4 × 10⁶G.Oe

이었다.

또한 상기의 성형품 형상이 원주상의 경우 이외에, 원주상 시료를 사용해서 직방체, 기타 이형(異型)단면을 갖는 시료를 스웨이징가공에 의해 성형한 경우도 똑같은 결과가 얻어졌다.

상기 시료에 대하여, 가공후에 다시 550℃로, 30분의 추가풀림을 한바,

Br=3,500G

BHC = 2,600Oe

BHmax=2.5 × 10⁶G.Oe

이 있다.

[실시예 4]

실시예 1의 시료 No.8에 대하여, 용체화, 담금질 처리후 700℃로 30분간 풀림한 위에, 750℃로 가압력 12.5톤, 감면율(減面率) 50%의 압출가공을 하였다.

얻어진 시료는 등방성으로, 그 자기특성은,

Br=3,400G

BHc=2,450Oe

BHmax=2.2 × 10⁶G.Oe

이었다.

[실시예 5]

화학분석치로 72.05%망간, 27.95%알루미늄의 조성을 갖는 망간-알루미늄계 합금의 봉상주조체를 작성하고, 이것으로 20mmФ×35mm의 원주상 형상으로 끊어내서, 1,000℃로 1시간 유지한후 수중에 담금질하였다.

얻어진 시료는 X선 회절의 결과 ε 단상이었다.

이것을 풀림하여 τ 상으로 한후 700℃로 변형율 50%의 스웨이징 가공을 하였다.가공후의 시료는 등방성으로 그 자기특성은

Br=800G

BHc = 550Oe

BHmax=0.1×10⁶G.Oe

의 낮은 자기특성이었다.

또한, 가공후의 시료의 X선회절이 결과에서는 다량의 β 상 및 τ 상이 확인되고, τ 상은 근소하였다.

이상의 제실시예에서 명백한 바와같이, 71.0∼73.0％망간, (1/10Mn-6.6)∼(1/3Mn-22.2)%탄소와 나머지 부분의 알루미늄으로 된 한정된 조성범위의 망간-알루미늄-탄소계 합금에 있어서, 830∼900℃와 온도범위를 10℃/분 보다 빠른 냉각속도로 담금질하고, 480∼750℃ 로 풀림한후, 550∼780℃ 의 온도영역에서 온간소성가공을 하면 극히 고성능인 등방성자석으로 된다.

그 기구에 대하여는, 현재에 있어서는 명확하지 않지만, 탄소의 존재상태 즉, 입상 또는 그물눈상의 Mn₃AlC 혹은 이와 유사한 면심입방정의 상과 나머지 부분의 과잉탄소의 존재가 중요한 역할을 갖는 것으로 생각된다.

본 발명에 의해, BHmax가 (2.0× 2.5)×10⁶G.Oe에 달하는 극히 고성능인 등방성자석이 얻어지고, 또한 이들, 즉 실시예 1∼5의 본 발명의 청구범위에 대응하는 각 실시예의 시료의 기계적강도는 종래의 등방성 망간-알루미늄-탄소계 합금의 5배 이상에 달하고, 인설(靭性)이 풍부하여, 자석화된 후에도 통상의 선반가공 등의 절삭가공이 용이하며, 또 단지 스웨이징, 압출, 압연에 한하지 않고, 인발, 단조 등 모든 소성 가공이 적용할 수 있는 것과 관련하여 자유로운 형상의 자석을 용이하게 제조케할 수 있는 것으로, 온간소성가공에 있어서의 가공속도도 자유로히 선택할 수가 있다.

이상의 제효과는 공업적 가치가 극히 높은 것이다.

Claims (1)

1. 71.0∼73.0중량%의 망간과 (1/10Mn-6.6)∼(1/3Mn-22.2)중량%의 탄소와 나머지부분의 알루미늄으로 된 합금을 830∼900℃의 온도 영역을 10℃/분보다 빠른 냉각속도로 송입하고, 480∼750℃로 풀림하는 것에 의해, Mn₃AlC 또는 이것과 유사한 면심입방정의 상을 미세한 입상 또는 그물눈모양으로 석출시킨후, 550∼780℃의 온도영역에서 온간소성가공하는 것을 특징으로 하는 등방성 망간-알루미늄-탄소계 합금자석의 제조법.

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