JPH0673327B2 - 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、L1₀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行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−Al−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（得られた磁石を両異方性磁石と称す。特開昭
56-119762号公報）、面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58-188103号公
報）、及び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（例えば特開昭58-182206ないし58-182208号
公報）が知られている。

発明が解決しようとする問題点 前述した面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58-188103号公法）あるいはあ
らかじめ異方性化した多結晶Mn−Al−Ｃ系合金磁石かな
る中空体状のビレットに特定の圧縮加工を施すもの（例
えば特開昭58-182206ないし58-182208号公報）の内に示
されている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であり、
磁石には大きな段差が生じる。

本発明は同じ圧縮ひずみ量でも径方向の磁気特性を大き
くす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考案は、特定の平面に
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前記特定の平面に垂直な
方向（軸方向）に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圧縮加工を施すことによっ
て、これまでの公知の方法と異なり、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、特定の平面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、530〜8
30℃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平面に垂
直な方向（軸方向）に圧縮加工を施すものである。

また本発明では、ビレットが軸方向に垂直な平面に平行
に磁化容易方向を有し、しかも前記平面内では磁気的に
等方性であり、かつ前記軸方向と前記平面に平行な直線
を含む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58
-188103号公報あるいは特開昭58-182206ないし58-18220
8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。

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図はａに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、本発明の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
がそれよりも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58
-188103号公報あるいは特開昭58-182206ないし58−1822
08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。

前記の二つの例を組み合わせでも、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があ
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50mm、長さ40mmの円柱ビレッ
トを作製した。このビレットに1100℃に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施した。

次に、潤滑剤を介して、720℃の温度で、押出加工を行
った。加工後のビレットは直径32mm、長さ98mmであっ
た。この押出棒を切断および切削加工して、直径24mm、
長さ40mmの円柱ビレットを作製した。次に、潤滑剤を介
して、680℃の温度で、長さが20mmまでの自由圧縮加工
を行った。加工後のビレットは面異方性磁石である。

このビレットを切削加工して、外径34mm、内径16mm、長
さ20mmの円筒ビレットを作製した。次に、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α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極の内周着磁を
した。着磁は2000μＦのオイルコンデンサーを用い、15
00V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、前述した両異方性構造のビレット（外径
34mm、内径16mm、長さ20mmの円筒ビレット）に、前記と
同様に潤滑剤を介して、第２図に示した金型を用い、内
周部のみに圧縮加工を施した。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 実施例１で得た両異方性磁石からなるビレットを、潤滑
剤を介して、680℃の温度で、ビレットの中央部を直径1
6mmのポンチで加圧することによって、外径37mm、内径1
6mm、長さ20mmのビレットにした。加工後のビレットは
周方向に磁化容易方向を有するもの（同異方性磁石）で
ある。このビレットに実施例１と同じ第１図に示した金
型を用いた内周部のみに圧縮加工を施した。

加工後のビレットを内径18mmに切削加工した後、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、前述した同異方性磁石からなるビレット
に実施例１と同じ第２図に示した金型を用いた内周部の
みに圧縮加工を施した。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。

実施例３ 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50mm、長さ40mm
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。次に、潤滑剤を介して、720℃の温度で、押出加
工を行った。加工後のビレットは直径32mm、長さ98mmで
あった。この押出棒を切断および切削加工して、直径24
mm、長さ40mmの円柱ビレットを作製し、実施例１と同様
に自由圧縮加工によって長さが20mmの面異方性磁石を作
製した。このビレットを切削加工した外径34mm、内径16
mm、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にした。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10m
m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、前述した面異方性磁石を切削加工し、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、Mi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。

あらかじめ異方性化したMn−Al−Ｃ系合金磁石として面
異方性磁石、周異方性磁石を用いた例を示したが径異方
性磁石、複合構造の異方性磁石（例えば、外周部では周
異方性で、内周部では径異方性構造のもの）などを用い
ても同様であった。

さらに、ビレットおよびポンチ端面に形状については傾
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
端面は片面でも両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、特定の平面に
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、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。

【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 (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】特定の平面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
   の前記特定の平面に垂直な方向（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. 【請求項２】ビレットが、軸方向に垂直な平面に平行に
   磁化容易方向を有し、しかも前記平面内では磁気的に等
   方性であり、かつ前記軸方向と前記平面に平行な直線を
   含む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。
3. 【請求項３】ビレットが、径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. 【請求項４】ビレットが、周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。