JPS6144942B2

JPS6144942B2 -

Info

Publication number: JPS6144942B2
Application number: JP55049367A
Authority: JP
Inventors: Akihiko Ibata; Yoichi Sakamoto; Shigeru Kojima; Tsuneo Ootani
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1980-04-14
Filing date: 1980-04-14
Publication date: 1986-10-06
Also published as: JPS56146868A

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は、高性能な外周着磁用多結晶マンガン
―アルミニウム―炭素（Mn―Al―Ｃ）系合金磁
石の製造法に関する。 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、Llo型規則格子）の組
織に構成され、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。また、このMn―Al―Ｃ系合金磁石の製造法と
しては、鋳造・熱処理によるもの以外に、温間押
出加工等の温間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。外周着磁用Mn―Al―Ｃ系合金磁石の製造法と
しては、等方性磁石の他に、圧縮加工によるもの
が知られており、径方向に高い磁気特性が得られ
ている。しかし、比較的大きい加工率が必要であ
ること、不均一変形が起こる場合があること、不
変形帯の存在が避けられないことなどの問題点が
あつた。本発明者らは、予め温間押出加工等公知の方法
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温間自由圧縮加工、特に塑性
加工停止状態を介して、複数回に分割した圧縮加
工を施すことによつて、上記の問題点を解決し得
ることを見出した。すなわち、公知のMn―Al―Ｃ系磁石用合金、
例えば68〜73重量％（以下単に％で表す）のMn
と（1/10Mn―6.6）〜（1/3Mn―22.2）％のＣと
残部のAlを530〜830℃の温度域での温間押圧加
工等公知の方法によつて一軸性の均質微細な
〔001〕繊維組縮とした後、軸方向へ、塑性加工停
止状態を介して、複数回に分割した圧縮加工を施
す。換言すれば、巨視的な正の塑性歪を特定の一
方向に与えた後、同一方向に負の塑性歪を複数回
に分割して与えるものである。この圧縮加工で
は、少なくとも対数歪の絶対値（以下単に対数歪
という）で0.1の全ひずみ量の加工率が必要であ
るが、これは、公知のMn―Al―Ｃ系合金磁石の
製造法において必要とされている自由圧縮歪に比
して著しく低いものである。また所要加工荷重は
公知の製造法に比して、同一条件で約２〜４割も
低下する。更に極めて高速の加工が可能となり、
高い生産性が得られることも効果の一つである。
また本発明による永久磁石には、不変形帯に起因
する粗大結晶域などが存在せず、機械的強度や機
械加工性などが均質で高い。本発明では負の塑性歪を与える際、少なくとも
対数歪で0.1までは自由圧縮であることを必須要
件とする。公知技術として、一軸異方性の角柱状
磁石の軸方向へ温間圧縮加工を施した例がある
が、その場合は一対の側面を当初より型によつて
規制しており、自由圧縮ではない。またその目的
も一軸異方性からそれに垂直な一軸への磁化容易
方向の転換である。前記公知技術による磁化容易
方向の一方向への転換には、約60〜70％以上の加
工を要し、これは対数歪として約0.9〜1.2以上と
いう値である。一方、本発明では、実施例に示す様に対数歪で
0.1以上の自由圧縮加工を施すことにより、圧縮
方向に垂直な全ての方向に高い磁気特性を得るこ
とができる。ここで、全ての方向とは、単に放射
状の全ての径方向と言う意味ではなく、弦方向も
含む平面内の全ての方向である。従つて、得られ
た磁石は、一軸異方性ではない。また磁石内部で
弦方向への磁気特性が優れていることから、外周
多極着磁に対しては、径方向異方性磁石よりも有
利である。さらに、本発明のように、圧縮加工を塑性加工
停止状態を介して、複数回に分割して施した場
合、全圧縮歪量が等しい連続的な圧縮加工を施し
たものより、径・弦方向を含む一平面内のすべて
の方向のBrが高くなる傾向があり、しかも分割
回数が多くなるほどその傾向が強い。特に、対数
歪で0.1以上の圧縮加工を施した後、塑性加工を
停止して再び圧縮加工を施した場合に、この傾向
が強くあらわれ、全圧縮歪量が等しい連続的な圧
縮加工を施した場合よりBrが約0.2kG高くなる。この様に連続的な圧縮加工を施したものより塑
性加工停止状態を介して複数回に分割して施した
方がBrが高くなる原因については、まだよく解
明されていないが、多結晶Mn―Al―Ｃ系合金磁
石特有の変形機構と回復現象などが関与している
ものと考えられる。すなわち、個々のτ相結晶粒
が本合金磁石特有のマルテンサイト的方位転換を
行つた後、加工温度域で静的回復を経て更に繰り
返して圧縮加工を受けることによりBrが上昇す
るものと考えられる。本発明の合金磁石は多結晶
体であり、上述の効果は、統計的に微少な歪量か
らも表れはじめ、更に大多数の結晶粒について上
記方位転換が進行して巨視的に磁化容易方向の転
換がほぼ完了する0.1の対数歪を経た後の静的回
復の効果が特に著しい。対数歪で0.1以上の自由圧縮加工を経た後は、
目的に応じては、側面を規制した圧縮加工を施す
ことができる。例えば外周形状を成形することを
目的とした型据込加工、また成形までに至らずと
も外周研削しろを減ずるための部分的規制等であ
る。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70％のMn、29.5％のAl、及び0.5％
のＣを溶解鋳造し、直径40mm、長さ30mmの円柱状
ビレツトを作製した。このビレツトを1100℃で２
時間保持した後、500℃まで風冷し、600℃で20分
間保持する熱処理を行つた。次に潤滑剤を介し
て、720℃の温度で直径15mmまでの温間押出加工
を行つた。この押出棒を長さ20mmに切断した後、
潤滑剤を介して加工温度680℃で圧縮加工を施し
た後、塑性加工を停止して、再び圧縮加工を施し
た。圧縮加工において、最初に与えた圧縮軸方向
の歪を対数歪でε_１とし、15秒間塑性加工を停止
して再び圧縮加工を行い、その時の歪とε_１を加
えたものを対数歪でε_２とした。表に示すように
全歪量が異なる実験を３点行つた。

【表】なお、加工速度は平均歪速度で0.4（sec^-1）と
した。ここで平均歪速度とは、圧縮加工によつて
付与された圧縮軸方向の対数歪の絶対値をその加
工に実質的に要した時間で除したものである。加工後の試料の外周に近い部分から、一片が約
６mmの立方体を各辺が圧縮軸方向，径方向および
弦方向に平行になるように切り出し、磁気測定を
行つた。圧縮歪に対する残留磁束密度（Br）の
変化を第１図の実線及び破線で示す。比較の為
に、前述と同一の押出棒を長さ20mmに切断し、潤
滑剤を介して、加工温度を680℃、平均歪速度0.4
（sec^-1）として所定の圧縮歪まで連続加工した試
料のBrの圧縮歪に対する変化を第１図の一点鎖
線と二点鎖線で示す。横軸は、対数歪で表した。このように温間圧縮加工を塑性加工停止状態を
介して複数回に分割して施すことにより、連続的
に圧縮加工を施すよりも、Brが大きいものが得
られる。また、磁気特性は、径方向および弦方向
にほぼ等しく、径，弦方向のみならず径，弦方向
を含む平面内の全ての方向に同等の磁気特性が得
られることが詳細な実験の結果判明した。これは
外周多極着磁には極めて有利な特徴といえる。実施例２配合組成で69.5％のMn，29.3％のAl，0.5％の
Ｃ，0.7％のNiを溶解鋳造し、直径40mm、長さ40
mmの円柱状ビレツトを作製した。このビレツトを
1100℃で２時間保持した後、常温まで放冷した。
次に潤滑剤を介して720℃の温度で直径18mmまで
の温間押出加工を行つた。押出棒を長さ25mmに切
断し、潤滑剤を介し、加工温度680℃で第２図に
示す圧縮加工を施した。この図でｘとは変位量
（mm）であり、圧縮加工前のビレツトの高さから
圧縮加工中のある任意の時間のビレツトの高さを
差し引いた値である。この磁石の外周部に近い部分から一辺が約６mm
の立方体を各辺が圧縮軸方向，径方向及び弦方向
に平行になるように切り出し、磁気測定を行つ
た。磁気特性は径方向及び弦方向にほぼ等しく、
Br≒4.7kG、Hc≒2.4kOe、（BH）max≒4.0MG・
Oeであつた。実施例３実施例１と同一の押出棒を長さ20mmに切断し、
潤滑剤を介し、加工温度680℃で第３図に示す圧
縮加工を施した。この磁石の外周部に近い部分か
ら一辺が約６mmの立方体を各辺が圧縮軸方向，径
方向及び弦方向に平行になるように切り出し、磁
気測定を行つた。磁気特性は径方向及び弦方向に
ほぼ等しく、Br≒4.8kG，Hc≒2.6kOe，（BH）
max≒4.2MG・Oeであつた。実施例４配合組成で69.5％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
40mm、長さ40mmの円柱状のビレツトを作製した。
このビレツトを1100℃で２時間保持した後600℃
まで風冷し、600℃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℃の温度で直径
18mmまでの温間押出加工を行つた。押出棒を長さ
25mmに切断した。潤滑剤を介し、加工温度660℃
で第４図に示す圧縮加工を施した。この磁石の外周部に近い部分から一辺が約６mm
の立方体を各辺が圧縮軸方向，径方向及び弦方向
に平行になるように切り出し磁気測定を行つた。
径，弦方向では、Br≒4.7kG，Hc≒2.6kOe，
（BH）max≒3.9MG・Oeであつた。実施例５実施例４と同一押出棒を長さ20mmに切断し、潤
滑剤を介して660℃で第５図に示す圧縮加工を施
した。同様に磁気特性を測定したところ、Br≒
4.6kG，Hc≒2.4kOe，（BH）max≒3.7MG・Oe
であつた。本発明は、実施例によつて述べた様に、予め温
間押出加工等の公知の方法によつて作製された特
定の一方向に磁化容易方向を有する多結晶マンガ
ン―アルミニウム―炭素系合金磁石に、前記特定
方向への温間自由圧縮加工を少なくとも対数歪で
0.1以上施し、しかも塑性加工停止状態を介して
複数回に分割して施すことを特徴とする。また、この圧縮加工の可能な温度範囲について
は、550〜830℃の温度領域において加工が行えた
が、780℃を超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600〜750
℃であつた。更に、本発明の製造法は低速から高
速まで幅広い加工速度範囲にわたつて適用され
る。また、圧縮加工を塑性加工停止状態を介して複
数回に分割して施すことにより、全圧縮歪量が等
しい連続的な圧縮加工に比してBrが高くなる傾
向があり、特に、対数歪で0.1以上の圧縮加工を
施した後、塑性加工を停止して再び圧縮加工を施
した場合にこの傾向が著しい。本発明で得られた永久磁石は、平面状に等しく
優れた磁気特性を有し、外周着磁用、特に外周多
極着磁用磁石として有用であり、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図は実施例１での対数歪で表した圧縮率に
対する残留磁束密度（Br）の変化を示す図、第
２図は実施例２での圧縮加工の変位と時間の関係
を示す図、第３図は実施例３での圧縮加工の変位
と時間の関係を示す図、第４図は実施例４での圧
縮加工の変位と時間の関係を示す図、第５図は実
施例５での圧縮加工の変位と時間の関係を示す。

Claims

【特許請求の範囲】

１特定の一方向に磁化容易方向を有する多結晶
マンガン―アルミニウム―炭素系合金磁石に、
550〜780℃の温度において前記特定方向への圧縮
加工を対数歪の絶対値で0.1以上施し、かつ、少
なくとも対数歪の絶対値で0.1までは自由圧縮で
あり、同時に前記圧縮加工工程は塑性加工停止状
態を介して複数回に分割して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。