JPH0680607B2 - 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_1O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
（登録番号1011473号）、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（得られた磁石を面異方性
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58-1880103号公報）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）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外周部に、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、
その加工部の磁気特性の分布は必ずしも外周多極着磁に
適したものではない。つまり、ビレットの外周部のみを
圧縮加工し、外周に多極着磁する場合には、その加工部
の径方向の磁気特性の分布は最外周部が最も強くなるの
が望ましい。

本発明は磁気特性の分布の良好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外周部に、ビレットの最外周部の圧
縮ひずみがそれよりも内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の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外周
部への圧縮加工において、ビレットの最外周部の圧縮ひ
ずみがそれよりも内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、磁石内の径方向の
磁気特性の分布が外周多極着磁に適したものになり、磁
石の磁気特性は向上する。

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、530〜830
℃の温度で、ビレットの外周部に、ビレットの最外周部
の圧縮ひずみがそれよりも内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。

またビレットは、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、ビレットの外周部のみをた
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
らにビレットの最外周部の圧縮ひずみがそれよりも内側
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
トの最外周部の圧縮ひずみが最も大きくなるように、ビ
レットの外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ａに加工前の状態の断面を示
す。１はビレット、２は固定用ポンチ、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、ビレットの外周部だけが軸方向
に圧縮加工されて第１図ｂに示す状態になる。第１図ｂ
に示したように加工後のビレットの最外周部の高さはそ
れよりも内側の部分の高さより小さい。つまり、ビレッ
トの最外周部の圧縮ひずみがそれよりも内側の部分の圧
縮ひずみより大きくなるように、ビレットの軸方向に、
ビレットの外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外周部の高さ
がそれよりも内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、ビレットの最外周部の高さ
とそれよりも内側の部分の高さはほぼ一致する。この場
合も同様に、ビレットの最外周部の圧縮ひずみがそれよ
りも内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58-18220
8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
ットの外周部のみに、ビレットの最外周部の圧縮ひずみ
がそれよりも内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
の最外周部とそれよりも内側の部分の圧縮ひずみの差を
変化させることによって磁石内の径方向の磁気特性の分
布を外周多極着磁に適したものにすることができる。

前記の二つの例の組み合わせでも、ビレットの最外周部
の圧縮ひずみがそれよりも内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外周部の圧縮ひずみが
それよりも内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、磁石の加工部の径方向の磁気特性の分布を外
周多極着磁に適した分布にすることができる。最外周部
の圧縮ひずみとそれよりも内側の部分の圧縮ひずみの差
を大きくすればするほど、磁石の加工部の径方向の磁気
特性は最外周部の方がますます高くなる。

前述したような圧縮加工の可能な温度範囲については、
530〜830℃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施した。

このビレットを用いて、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の円筒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。

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
２の直径（ポンチ３の内径）は24mmである。加工後のビ
レットの境界部（直径24mmの部分）の長さは15mmであっ
た。加工後のビレットを外径30mmに切削加工した後、外
周表面に24極の外周着磁をした。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。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、前述した面異方性構造のビレットを用い
て、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、外周部のみを圧縮加工した。なお固定用ポンチ
２の直径は24mmである。加工後のビレットの外周部の長
さは15mm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それ
の約1.2倍であった。

実施例２ 実施例１で得た面異方性磁石からなるビレットを用い
て、潤滑剤を介して、680℃の温度で、ビレットの中央
部を直径16mmのポンチで加圧することによって、外径37
mm、内径16mm、長さ20mmのビレットを作製した。加工後
の磁石は周方向に磁化容易方向を有するもの（周異方性
磁石）であった。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外周部にみに圧縮加工を施した。

加工後のビレットを外径30mmに切削加工した後、実施例
１と同様に24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、前述した周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外周部の
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
の円筒ビレットを作製し、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24m
m、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。この磁石を切削加工して外径34mm、内径10mm、
最外周部の長さ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。次にこの
ビレットを潤滑剤を介して、第２図に示したような金型
を用いてビレットの外周部のみを680℃の温度で、ビレ
ットの外周部の長さが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外径30mmに切削した後、実施例１と
同様に24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、前述した面異方性磁石を切削加工し、外
径34mm、内径10mm、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、前記と同様に外周部のみを
圧縮加工した。加工後のビレットの外周部の長さは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。

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、前述した公知技術で得ら
れる複合構造の磁石（例えば、外周部では径異方性で内
周部では周異方性）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、凹凸状に
する面は両端面でも同様であった。

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、ビレットの外周部のみに、ビレッ
トの最外周部の圧縮ひずみがそれよりも内側の部分の圧
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外周に多極着磁を施した場合に
高い磁気特性を示す磁石を得るものである。

この方法によって、磁石内の径方向の磁気特性の分布を
外周多極着磁に適した分布にすることができ、最外周部
の圧縮ひずみとそれよりも内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が大きい。

【図面の簡単な説明】

第１図、第２図は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……固定用ポンチ、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、ビレットの外周部
   のみに、ビレットの最外周部の圧縮ひずみがそれよりも
   内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。