JPH0642408B2 - マンガン−アルミニウム−炭素系合金磁石の製造法 - Google Patents

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−炭素（Mn-Al-C）系合金磁石によ
る高性能な多極着磁用Mn-Al-C系合金磁石の製造法に関
する。

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
方晶（τ相、Ｌ_１０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。

また、Mn-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、
押出加工等の公知の方法で得た一軸異方性の多結晶Mn-A
l-C系合金磁石に異方性方向への自由圧縮加工によるも
の（得られた磁石を面異方性磁石と称す。特開昭５６−
１１９７６２号公報）、及び一軸異方性磁石からなるビ
レットの一部分に圧縮加工を施すもの（特開昭５８−２
０６１０５号公報）が知られている。

発明が解決しようとする問題点 前述した一軸異方性磁石からなるビレットの一部分に圧
縮加工を施すもの（特開昭58-206105号公報）の内に示
されている一軸異方性磁石からなるビレットの内周部
に、ビレットの軸方向に圧縮加工を施す方法では、圧縮
加工を施した部分では径方向に磁化容易方向を有するも
のが得られているが、その加工時の圧縮ひずみ量がある
程度必要なため、磁石に生じる段差が比較的大きい。

本発明は同じ圧縮ひずみ量でも磁気特性の大きな磁石を
得ることを目的としている。

問題点を解決するための手段 以上の問題点を解決するために本発明は、特定の一方向
（軸方向）に平行に磁化容易方向を有する多結晶Mn-Al-
C系合金磁石からなるビレットの内周部のみに、ビレッ
トの最内周部の圧縮ひずみがそれよりも外側の部分の圧
縮ひずみより大きくなるようにビレットの軸方向に対数
ひずみの絶対値で0.05以上の圧縮ひずみを与える圧縮加
工を施すものである。

作用 前述した方法によって、つまり前述したビレットの内周
部への圧縮加工において、ビレットの最内周部の圧縮ひ
ずみがそれよりも外側の部分の圧縮ひずみより大きくな
るようにビレットの軸方向に対数ひずみの絶対値で0.05
以上の圧縮ひずみを与えることによって、これまでの公
知の圧縮加工を施す方法と異なり、同じ圧縮ひずみ量で
も径方向の磁気特性が大きくなり、圧縮ひずみ量の低減
が可能となる。

実施例 本発明は、特定の一方向（軸方向）に平行に磁化容易方
向を有する多結晶Mn-Al-C系合金磁石からなるビレット
に、５３０〜８３０℃の温度で、ビレットの内周部のみ
に、ビレットの最内周部の圧縮ひずみがそれよりも外側
の部分の圧縮ひずみより大きくなるようにビレットの軸
方向に対数ひずみの絶対値で0.05以上の圧縮ひずみを与
える圧縮加工を施すものである。

本発明の製造法の大部分は、前記の公知技術（特開昭５
８−２０６１０５号公報）に示された方法とほぼ同様で
ある。

前記公知技術の圧縮加工は、ビレットの内周部のみをた
だ単にビレットの軸方向に圧縮加工を施すものである。

一方、本発明の圧縮加工は前記の圧縮加工において、さ
らにビレットの最内周部の圧縮ひずみがそれよりも外側
の部分の圧縮ひずみより大きくなるようにビレットの軸
方向に圧縮加工を施すものである。換言すれば、ビレッ
トの最内周部の圧縮ひずみが最も大きくなるように、ビ
レットの内周部だけを圧縮加工するものである。

前記の公知技術と同様に、圧縮加工時の圧縮ひずみが対
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例をビレットの形状を円筒体と
して説明すると、第１図(a)は加工前の状態の断面を示
す。１はビレット、２は拘束金型、３は可動ポンチ、４
は下型である。第１図(a)に示すように、前記公知技術
と異なる点は、可動ポンチ３のビレットと接触する面
（ポンチ端面）が平面ではなく傾斜面であることであ
る。この可動ポンチ３を用いて、ビレット１の軸方向に
加圧することによって、ビレットは軸方向に内周部のみ
圧縮加工されて第１図(b)に示す状態になる。第１図(b)
に示したように圧縮加工後のビレットの最内周部の高さ
はそれよりも外側の部分の高さより小さい。つまり、ビ
レットの最内周部の圧縮ひずみがそれよりも外側の部分
の圧縮ひずみより大きくなるようにビレットの軸方向に
ビレットの内周部のみに圧縮加工を施したことになる。
圧縮ひずみとは、ビレットの軸方向のひずみをいう。

次に、本発明も代表的な別の圧縮加工の例をビレットの
断面形状をリング状として説明すると、第２図(a)に第
１図と同様に加工前の状態の断面を示す。第２図(a)に
示すように第１図と異なる点は、可動ポンチ３のポンチ
端面は平面であり、圧縮加工前のビレットの最内周部の
高さがそれより外側の部分の高さより大きいことであ
る。第２図(b)に加工後の状態を示す。加工後のビレッ
トの加工部はほぼ円筒体状となり、ビレットの最内周部
の高さとそれよりも外側の部分の高さはほぼ一致する。
この場合も同様に、ビレットの最内周部の圧縮ひずみが
それよりも外側の部分の圧縮ひずみより大きくなるよう
にビレット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、本発明は前記公知技術（特開昭５
８−２０６１０５号公報）内に示された圧縮加工とほと
んど同じであるがビレット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みに、ビレットの最内周
部の圧縮ひずみがそれよりも外側の部分の圧縮ひずみよ
り大きくなるようにビレットの軸方向に圧縮加工を施す
ことができ、このことによってこれまでの方法に比べて
同じ圧縮ひずみ量でも径方向に高い磁気特性が得られ
る。

前記の二つの例の組み合わせでも、ビレットの最内周部
の圧縮ひずみがそれよりも外側の部分の圧縮ひずみより
大きくなるようにビレットの軸方向に圧縮加工を施すこ
とができる。つまり、第１図に示した金型（ポンチ端面
が傾斜面）を用いて、第２図に示したビレット（ビレッ
トの内周部の端面が傾斜面）を圧縮加工する方法であ
る。

前述した例では、ポンチ端面あるいはビレット端面が傾
斜面であったが他に段階状面（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
にするポンチあるいはビレット端面は両面でも片面でも
よい。必要なことはビレットの最内周部の圧縮ひずみが
それよりも外側の部分の圧縮ひずみより大きくなるよう
にビレットの軸方向に圧縮加工を施すことである。これ
によって、これまでの方法に比べて同じ圧縮ひずみ量で
も径方向に高い磁気特性が得られる。最内周部の圧縮ひ
ずみとそれよりも外側の部分の圧縮ひずみの差を大きく
すればするほど、その効果は大きい。

前述したような圧縮加工の可能な温度範囲については、
５３０〜８３０℃の温度領域において、加工が行えた
が、７８０℃を越える温度では、磁気特性がかなり低下
した。より望ましい温度範囲としては５６０〜７６０℃
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 配合組成で69.5％のMn、29.3％のAl、0.5％のＣ及び0.7
％のNiを溶解鋳造し、直径６０mm、長さ４０mmの円柱ビ
レットを作製した。このビレットに１１００℃で２時間
保持した後、６００℃まで風冷し、６００℃で３０分間
保持した後、室温まで放冷する熱処理を行った。７２０
℃の温度で、直径が３６mmまでの押出加工を行った。こ
の押出棒を切断および切削加工して、外径３４mm、内径
１６mm、長さ２０mmの円筒ビレットを作製した。

次に、潤滑剤を介して、第１図に示すような金型を用い
て、６８０℃の温度で、ビレットの外周部のみを圧縮加
工した。なおポンチ３の直径は２４mmであり、傾斜角
(a)は２０°である。加工後の境界部（直径２４mmの部
分）の長さは１５mmであった。

加工後のビレットを内径１８mmに切削加工した後、内周
表面に２４極の内周着磁した。着磁は2000μＦのオイル
コンデンサーを用い、1500Ｖでパルス着磁した。内周表
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、前述した押出棒を切断、切削加工して、
外径３４mm、内径１６mm、長さ２０mmの円筒ビレットを
作製し、第２図に示した金型を用い、前記と同様に潤滑
剤を介して、内周部のみを圧縮加工した。なお可動ポン
チ３の直径は２４mmである。加工後のビレットの内周部
の長さは１５mmであった。さらに前記と同様に切削した
後、着磁し、表面磁束密度を測定した。

以上の両者の値を比較すると、本発明の方法で得た磁石
の表面磁束密度の値は、比較のために作製した磁石のそ
れの約1.2倍であった。

実施例２ 配合組成で69.4％のMn、29.3％のAl、0.5％のＣ、0.7％
のNi及び0.1％のTiを溶解鋳造し、直径６０mm、長さ４
０mmの円柱ビレットを作製して、実施例１と同じ熱処理
を行った。７２０℃の温度で、直径が３６mmまでの押出
加工を行った。この押出棒を切断および切削加工して、
外径３４mm、内径１６mm、最内周部の長さ２０mm、直径
２４mmの位置の長さが１５mmの第２図に示した様な形状
のビレットを作製した。

次に、潤滑剤を介して、第２図に示したような金型を用
いてビレットの内周部のみを６８０℃の温度で、ビレッ
トの内周部の長さが１０mmまでの圧縮加工を行った。な
お第２図において、可動ポンチの内径は２４mmである。

加工後のビレットを内径１８mmに切削した後、実施例１
と同様に２４極の内周着磁し、表面磁束密度を測定し
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、外径３４mm、内径１６mm、長さ17.5mmの円筒ビレッ
トを作製した。次に潤滑剤を介して、前記と同様に内周
部のみを圧縮加工した。加工後のビレットの内周部の長
さは１０mmであった。さらに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。

以上の両者の値を比較すると、本発明の方法で得た磁石
の表面磁束密度の値は、比較のために作製した磁石のそ
れの約1.2倍であった。

以上、Mn-Al-C系合金磁石の組成については、Ni添加の
４元系とNi,Ti添加の５元系のものについてのみ示した
が、Mn-Al-C系合金磁石の基本組成である３元系につい
ても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および平面＋傾
斜面あるいは以上の組み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。また、凹凸状の
端面は片端面でも両端面でも大きな差はなかった。

発明の効果 本発明は、実施例によって述べたように、一軸異方性構
造を有する多結晶Mn-Al-C系合金磁石からなるビレット
に、ビレットの内周部のみに、ビレットの最内周部の圧
縮ひずみがそれよりも外側の部分の圧縮ひずみより大き
くなるようにビレットの軸方向に対数ひずみの絶対値で
0.05以上の圧縮ひずみを与える圧縮加工を施すものであ
る。これによって、これまでの方法に比べて同じ圧縮ひ
ずみ量でも径方向に高い磁気特性が得られ、最内周部の
圧縮ひずみとそれよりも外側の部分との圧縮ひずみの差
を大きくすればするほど、その効果は大きい。

【図面の簡単な説明】

第１図、第２図はそれぞれ本発明の圧縮加工の一例を示
す金型の一部の断面図である。 １……ビレット、２……拘束金型、３……可動ポンチ、
４……下型。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】特定の一方向に平行に磁化容易方向を有す
   る多結晶マンガン−アルミニウム−炭素合金磁石からな
   るビレットに、５３０〜８３０℃の温度で、ビレットの
   内周部のみにビレットの最内周部の圧縮ひずみがそれよ
   りも外側の部分の圧縮ひずみより大きくなるようにビレ
   ットの前記特定の方向に平行な方向に、対数ひずみの絶
   対値で0.05以上の圧縮ひずみを与える圧縮加工を施すこ
   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。