JPH037746B2 - - Google Patents

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、等方性マンガン−アルミニ
ウム−炭素（Mn−Al−Ｃ系）合金磁石の製造法
に関する。

等方性Mn−Al−Ｃ系磁石用合金とは、71.0〜
73.0重量％（以下単に％で表す）のMnと（１／
10 Mn−6.6）〜（１／３ Mn−22.2）％のＣと
残部のAl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。同様に等方性Mn−Al−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型規則格子）の組織に構成され、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、この等方性Mn−Al−Ｃ系合金磁石の製造法
としては、例えば等方性Mn−Al−Ｃ系磁石用合
金からなるビレツトを、830〜900℃の温度領域を
10℃／分より速い冷却速度で焼入れ、480〜750℃
で適当な時間焼戻すとMn₃AlCまたはこれと類似
の面心立方晶の相を微細な粒状又は網目状に析出
する。更に550〜780℃の温度領域で塑性加工を行
うものが知られている。前記の830〜900℃の温度
領域を10℃／分より速い冷却速度で焼入れる時の
冷却速度と、塑性加工後の磁気特性の間には、冷
却速度を速くするほど磁気特性が高くなるという
傾向がある。ビレツトの形状が大きく（円柱であ
れば径が大きく長さが長く）なると質量効果のた
め十分速い冷却速度を得ることが困難となり、ビ
レツトの形状はできるだけ小さく（円柱であれ
ば、径は小さく）することが望ましい。

これまで公知の製造法によつて、例えば長さが
長く直径も大きい等方性マンガン−アルミニウム
−炭素系合金磁石を得るには、前記の塑性加工を
圧縮加工とすれば、ビレツトの直径を比較的小さ
くできるため、前記の焼入れ時の冷却速度を十分
速くすることができ、しかも直径の大きいものが
得られるが、圧縮加工によるため、あまり長いも
のが得られない。また、前記の塑性加工を公知の
押出加工とすれば、長さの長いものが得られる
が、磁石の直径を大きくすると、ビレツトの直径
をより大きくしなければならないため、前記の焼
入れ時の冷却速度を十分速くすることができなく
なる。

以上のことから、公知の圧縮加工による製造法
と同等の熱処理効果が得られ、しかも公知の押出
加工による製造法と同等の長さの長い磁石を得る
ための製造法が望まれていた。

本発明者は、等方性マンガン−アルミニウム−
炭素系磁石用合金からなるビレツトに、ビレツト
内の特定方向に垂直な任意の断面を含む部分であ
つて、１ないし２以上の部分からなり、しかも全
体でビレツ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ツト全体にわた
つて施し、この塑性加工によつて特定方向に対し
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。

以下に、本発明を詳細に説明する。

説明を簡単にする為に、一例としてビレツトを
円柱とし、特定方向を円柱軸とする。公知の圧縮
加工では、ビレツト全体が同時に塑性変形され、
円柱の長さが長くなると座屈する。そこで円柱の
長さを長くした場合、円柱の一方の端面から座屈
しない長さだけを塑性変形し、これを他方の端面
に向かつて繰り返し行うと、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。こうして特定部分に所定の塑性変形を施した
後、塑性変形しなかつた部分で先ほど塑性変形し
た部分に隣接する部分に、新たに塑性変形を施
し、その残りの部分と、先ほ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
方の端面まで繰り返し行うことによつてビレツト
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
にビレツ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
を加工して塑性変形しないように拘束する。しか
し外力によつて拘束しなくても、ビレツトを局部
的に加熱して、ビレツト内の変形抵抗の差によつ
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、ビレツ
ト内のある一つの部分というのではない。ビレツ
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けれていること
が必要である。

前述の説明は、塑性変形している部分がビレツ
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
がビレツトを塑性加工中、常にビレツト内に存在
すればよい。塑性変形する部分を、時間に対して
ビレツ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。

前記の塑性変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。押出加工によつてビレツト
に押出方向に圧縮ひずみを施す。ここでコンテナ
部の開口面積とは、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
そうとするビレツトを収容する部分で、ベアリン
グ部とは所定の塑性変加工を施したビレツトを収
容する部分である。例えば第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つてもよく、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、しかもビレツトに押出
加工後、押出方向に圧縮ひずみを施すことであ
る。

本発明に従つて、公知の等方性Mn−Al−Ｃ系
磁石用合金を550〜780℃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小さいダ
イスを用いて押出加工する場合、押出加工によつ
て押出方向に圧縮ひずみを施す必要がある。

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つ
て、ビレツ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ツトに加圧きるようにしなけ
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−Al−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
からビレツトに加圧できるようにしておけばよ
い。

ここでは両者を押出加工と称することにした。
たとえばMn−Al−Ｃ系合金磁石からなるビレツ
トを押出加工する場合、換言すればビレツトをコ
ンテナ部からベアリング部へ移動する場合、後者
の方法では少なくともコンテナ部の上方よりポン
チによつ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５）によつて、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）によつて加圧することにより、ビレツトを
上、下のポンチによつ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ツトは
コンテナ部からベアリング部へ向かつて移動す
る。これによつて押出加工によりビレツトに押出
方向に圧縮ひずが施される。

次に、本発明を押出加工法によつて実施する一
つの方法を第１図により説明する。

ａはダイス１内にビレツトが入つていない状態
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、５及び６はそれぞれコン
テナ部２及びベアリング部３に嵌合する大きさの
直径を有するポンチである。

まず、ｂに示すように、ベアリング部２に適当
な長さのビレツト７を収容する。ポンチ６によつ
てビレツトを加圧することによりｃに示す様な状
態にする。以上で準備工程が終了し、次に本発明
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−
Al−Ｃ系合金磁石の製造法で用いられる押出加
工と同様で、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ｄに示す様にコンテナ部２に新たな
ビレツト８を収容し、ポンチ５とポンチ６を用い
て、このビレツト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ｄにおいて矢印の向
き）に移動させることによつて、ｅ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ツ
ト７を取り除き、新たにコンテナ部にビレツト９
を収容する（第１図ｆ）。この状態は第１図ｄに
示した状態と同じであり、以下前述した方法を繰
り返すことによつて、押出方向に圧縮ひずみを施
されたビレツトを得ることがきる。

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ａに示す様に、コンテナ部からベアリ
ング部にまたがつて、コンテナ部に嵌合する大き
さの径のビレツト１０を収容し、ポンチ５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によつてビレツト１０を加圧するこ
とにより、ｂに示す様な状態にする。次にポンチ
６が小さい力（ビレツ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６
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、例えば10mm程度移動させる。この結果ｃ
に示す様な状態になる。次にポンチ５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を用いてビレツトを加圧し、ダイスとポ
ンチ５および６によつて囲まれた空間内が主とし
てビレツトによつて十分満たされた状態、すなわ
ちｄに示す様な状態にする。以下、第２図ｃ，ｄ
と同様な状態の繰り返しによつて押出加工を行う
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
の押出加工方法だ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、一つのビレツトを塑性加工する場
合、これら両者を組み合わせてもよい。必要なこ
とはビレツトが押出加工後押出方向に圧縮ひずみ
を受けることである。これによつて、長さの長い
外周又は内周着磁用磁石を得ることができる。

この押出加工の可能な温度範囲については、
550〜780℃の温度領域において加工が行えたが、
より望ましい温度範囲としては600〜760℃であつ
た。

以下本発明を実施例により詳細に説明する。

実施例 １ 配合組成で72％のMn、27％のAl及び１％のＣ
を溶解鋳造し、直径18mm、長さ120mmの円柱ビレ
ツトを作製した。このビレツトを1150℃で２時間
保持した後10℃／分より速い冷却速度で冷却し、
700℃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１図に示
す方法に従つて押出加工を施した。ここに用いた
ダイスは、第３図におけるダイス半角αが15゜、
Dc＝18mm、Db＝30mmのものである。加工後の試
料の直径は30mm、長さは43mmである。加工後の試
料を外径28mm、内径10mm、長さ40mmとして外周に
20極着磁を施した。着磁は2000μFのオイルコン
デンサを用いて1500Vでパルス着磁した。外周部
の表面磁束密度をホール素子で測定したところ、
各磁極でのピーク値は1.7〜1.8KGであつた。

比較の為に、前述した鋳造ビレツトを長さ20mm
に切断し、前述した熱処理と同様の熱処理を施し
た。次に潤滑剤を介して720℃の温度で自由圧縮
加工を施した。圧縮ひずみは実施例１と同一に設
定した。圧縮加工後の試料を外径28mm、内径10
mm、長さ７mmとして、前述と同様の着磁および測
定を行つた。各磁極でのピーク値は1.7〜1.8KG
であり、実施例１で得られた磁石と磁気特性での
差は認められなかつた。

以上の結果から、本発明によると、圧縮加工と
同等の磁気特性の磁石が得られ、しかも長さの長
い径の大きい磁石を得ることができる。

実施例 ２ 配合組成で71.4％のMn、26.8％のAl、１％の
Ｃ、0.7％のNi及び0.1％のTiを溶解鋳造し、直径
15mm、長さ150mmの円柱ビレツトを作製した。こ
のビレツトを1150℃で２時間保持した後、10℃／
分より速い冷却速度で冷却し、700℃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図に示す方法に従つて押出加工を
施した。ここに用いたダイスはα＝20゜、Dc＝15
mm、Db＝28mmのものである。

加工後の試料の直径は28mm、長さ43mmである。
加工後の試料を外径26mm、内径10mm、長さ40mmと
して外周に20極着磁を施した。各磁極でのビーク
値は、1.8〜1.9KGであつた。着磁、測定方法は、
実施例１と同様ある。

実施例 ３ 配合組成で71.4％のMn，26.8％のAl、１％の
Ｃ、0.7％のNi及び0.1％のTiを溶解鋳造し、直径
18mm、長さ100mmの円柱ビレツトを作製した。こ
のビレツトを1150℃で２時間保持した後、10℃／
分より速い冷却速度で冷却し、700℃で30分間保
持する熱処理を行つた。ビレツトの軸方向に圧縮
きるように保持した。次にビレツトを長さ方向に
約20mm局部的に加熱して720℃にした。圧縮荷重
をビレツトに作用させたまま、ビレツトの長さ方
向の全長にわたつた加熱部を移動させることによ
つてビレツト全体を圧縮加工し、加工後のビレツ
トの長さを50mm、直径を23〜27mmにした。加工後
の試料を外径22mm、内径８mm、長さ45mmとして外
周に18極着磁を施した。各磁極でのピク値は、
1.8〜1.9KGであつた。着磁、測定方法は実施例
１と同様である。

本発明は、実施例によつて述べた様に、等方性
マンガン−アルミニウム−炭素系磁石用合金から
なるビレツトに、ビレツ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ツトに対して一部分）に
塑性加工を施し、さらにこのような塑性加工をビ
レツト全体にわたつて施すことによつて特定方向
に対してビレツトに圧縮ひずみを施すことによ
り、公知の圧縮加工による製造法と同等の熱処理
効果が得られ、しかも公知の押出加工による製造
法と同等の長さの長い等方性Mn−Al−Ｃ系合金
磁石を得ることができる。本発明によつて得られ
た磁石は、外周又は内周着磁用磁石としてモー
タ、ジエネレータ、メータ類など多方面への応用
が可能である。

【図面の簡単な説明】

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、５，６……ポン
チ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 等方性マンガン−アルミニウム−炭素系磁石
   用合金からなるビレツトに、550〜780℃の温度に
   おいて、ビレツト内の特定方向に垂直な任意の断
   面を含む部分であつて１ないし２以上からなりし
   かも全体でビレツ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ツト
   全体にわたつて施し、この塑性加工によつて特定
   方向に対してビレツトに圧縮ひずみを施すことを
   特徴とする等方性マンガン−アルミニウム−炭素
   系合金磁石の製造法。 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
   押出加工であり、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項記載の等方性マンガ
   ン−アルミニウム−炭素系合金磁石の製造法。