JPS62247056A - マンガン−アルミニウム−炭素系合金磁石の製造法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

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−結晶マン
ガン−アルミニウム−炭素（Ｍｎ　−Ａｇ−Ｃ）系合金
磁石による多極着磁用Ｍｎ−ＡＩＬｃ系合金磁石の製造
法に関する。

従来の技術 Ｍｎ　−４１−Ｃ系磁石用合金は、６８〜７３質量係（
以下単にチで表わす）のＭｎと（１／１ｏＭｎ−ｅ、ｅ
）　〜（１／３Ｍｎ−２２，２）ｔ４　のＣと残部のム
ｅ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
、Ｍｎ−ムｌ−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１機械的強度、耐候性１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−Ａｄ−Ｃ系磁石用合金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（特許第１０１１４７３号）、及びＭｎ−人６−
ｃ系磁石用合金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（特開昭５８−１９２３０３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Ｍｎ−人ｌ−Ｇ系磁石用合金からなる中空体状
のビレットに特定の圧縮加工を施すもの（特に、特開昭
５８−１９２３０３号公報）では、つまり、Ｍｎ−ムｌ
−１系磁石用合金からなる中空体状のビレットに、少な
くともビレットの外周および内周の一部分を自由にした
状態で、ビレットの軸方向に圧縮加工を施す方法では、
得られた磁石は径方向に磁化容易方向を有する。この異
方性構造は外周あるいは内周面に多極着磁して用いるの
に必ずしも望ましい異方性構造ではない。

問題点を解決するための手段 以上述べてきた問題点を解決するために本発明は、Ｍｎ
−ムｌ−Ｃ系磁石用合金からなる中空体状のビレットに
、少なくともビレットの外周および内周の一部分を自由
にした状態で、ビレ・ストの外周部の圧縮ひずみが内周
部の圧縮ひずみより小さ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。

作用 前述した方法によって、つまシ前述した特定の圧縮加工
において、ビレットの外周部の圧縮ひずみが内周部の圧
縮ひずみより小さ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、これまでの公知の特定の圧縮
加工を施す方法と異なり、磁石の内周部では径方向に磁
化容易方向を有し、外周部では周方向に磁化容易方向を
有する。

実施例 本発明は、Ｍｎ−ムｌ−Ｃ系磁石用合金からなる中空体
状のビレットに、８３０〜８３０℃の温度で、少なくと
もビレットの外周および内周の一部分を自由にした状態
で、ビレットの外周部の圧縮ひずみが内周部の圧縮ひず
みより小さくなるようＶ　＋／　＋７１．　にの１市嘴
而ｊ笛畠欠力ＴＩＴル→廂す東部でも入へ本発明の製造
法の大部分は、前記の公知技術（特開昭５８−１９２３
０３号公報）と同様である。

前記公知技術の圧縮加工は、少なくともビレットの外周
および内周の一部分を自由にした状態で、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
らにビレットの外周部の圧縮ひずみが内周部の圧縮ひず
みより小さ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。

この圧縮加工の具体的な例を以下に示す。まず第１の方
法は、円筒ビレットの軸方向に第１図に示したポンチ２
．３よシなる金型を用いて自由圧縮加工を施す方法であ
る。第１図はａに加工前の状態の断面を示す。１はビレ
ット、２，３はポンチである。第１図乙に示すように、
前記公知技術と異なる点は、ポンチ２およびポンチ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。このポンチ２およびポンチ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１は軸方向に圧縮加工されて第１図すに示す状
態になる。第１図すに示したように圧縮加工後のビレッ
ト１の外周部の高さは内周部の高さより高い。つまり、
ビレット１の外周部の圧縮ひずみが内周部の圧縮ひずみ
より小さくなるようにビレット１の軸方向に圧縮加工を
施したことになる。圧縮ひずみとは、ビレット１の軸方
向のひずみをいう。

第１の方法の別の圧縮加工の例をビレット１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、ポンチ２およびポンチ３のポンチ端
面は平面であり、圧縮加工前のビレット１の外周部の高
さが内周部の高さより小さいことである。第２図すに加
工後の状態を示す。加工後のビレット１はほぼ円筒体状
となり、ビレット１の外周部の高さと内周部の高さはほ
ぼ一致する。この場合も同様に、ビレット１の外周部の
圧縮ひずみが内周部の圧縮ひずみより小さくなるように
ビレット１の軸方向に圧縮加工を施したことになる。

第２の方法は、第１の方法で得た、圧縮加工を施したビ
レット１の一部分に軸方向に圧縮加工を施す方法であり
、この方法は前記公知技術と同じである。

第３の方法は、ビレット１の外周部の圧縮ひずみが内周
部の圧縮ひずみより小さくなるようにビレット１の軸方
向に自由圧縮加工（圧縮加工１）を施した後、ビレット
１の外周を拘束した状態で、しかも内周を自由にした状
態で、ビレット１の軸方向に圧縮加工（圧縮加工２）す
る方法で、この一連の圧縮加工の一例を第３図に示す。

第３図はａに加工前の状態の断面を示す。１はビレット
、２．３はポンチ、４は外型である。第３図ａに示すよ
うに、前記公知技術と異なる点は、ポンチ２およびポン
チ３のポンチ端面が平面ではなく傾斜面であることであ
る。このポンチ２．３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１は軸方向に圧縮加
工されて第１図すに示す状態（圧縮加工１終了）になり
、更に圧縮加工を行なうと第３図Ｃに示したようになる
。圧縮加工後のビレット１の外周部の高さは内周部の高
さより大きい。つまり、この場合もビレット１の外周部
の圧縮ひずみが内周部の圧縮ひずみより小さくなるよう
にビレット１の軸方向に圧縮加工を施したことになる。

第３の方法の別の例をビレット１の断面形状をリング状
として説明すると、第４図ａに第３図と同様に加工前の
状態の断面を示す。第４図乙に示すように第３図と異な
る点は、ポンチ２．３のポンチ端面は平面であり、加工
前のビレット１の外周部の高さが内周部の高さより小さ
いことである。

第４図すに圧縮加工１の加工後の状態を示す。加工後の
ビレット１はほぼ円筒体状となり、ビレット１の外周部
の高さと内周部の高さはほぼ一致する。この場合も同様
に、ビレット１の外周部の圧縮ひずみが内周部の圧縮ひ
ずみより大きくなるようにビレット１の軸方向に圧縮加
工を施したことになる。さらに、圧縮加工を行なうと第
４図Ｃに示した状態になる。

第４の方法は、第３の方法で得たビレット１を更に、ビ
レット１の一部分に軸方向に圧縮加工を施す方法であり
、この方法は前記公知技術と同じである。

以上述べてきた様に、本発明は前記公知技術（特開昭６
８−１９２３０８号公報）に示された圧縮加工とほとん
ど同じであるがビレット１端面を傾斜面あるいはポンチ
２．３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１の外周部の圧縮ひずみが内
周部の圧縮ひずみより小さくなるようにビレット１の軸
方向に圧縮加工を施すことができ、これによって、磁石
の内周部では径方向に磁化容易方向を有し、外周部では
周方向に磁化容易方向を有する異方性構造となり、内周
多極着磁に適した磁石が得られる。

前記の二つの例の組み合わせでも、ビレット１の外周部
の圧縮ひずみが内周部の圧縮ひずみより小さくなるよう
にビレット１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）を圧縮加エする方法である。

前述した例では、ポンチ２．３端面あるいはビレット１
端面が傾斜面であったが他に階段状面椴付き形状）、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２．３あるいはビレット１端面は両
面でも片面でもよい。

必要なことはビレット１の外周部の圧縮ひずみが内周部
の圧縮ひずみより小さくなるようにビレット１の軸方向
に圧縮加工を施すことである。これによって、磁石の内
周部では径方向に磁化容易方向を有し、外周部では周方
向に磁化容易方向を有する異方性構造となり、内周多極
着磁に適した磁石が得られる。

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’Ｃの温度領域において、加工が行えた
が、７８０’Ｃ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
　’Ｃ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（第２図） 配合組成で６９．５　％のＭｎ、２９．３　％の人ｅ１
０、５　％のＣ及び０．７％のＮｉを溶解鋳造し、外径
３０Ｍ１ｌ、内径１６屑り外周部の長さ２ｏ朋、内周部
の長さ２５ｊｒｌの両端面が傾斜面のビレット１を作製
した。このビレット１に１１００’Ｃで２時間保持した
後、６００°Ｃｔで風冷し、６００’Ｃ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、第２図に示したようなポンチ２．３よりな
る金型を用いてビレット１の外周および内周を自由な状
態にして、６８０°Ｃの温度で、ビレット１の長さが１
２ｆｆまでの圧縮加工を行った。

加工後のビレット１を内径２４ｆｉ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、１６００Ｖ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、前記と同じ配合組成のＭｎ　、ムｌ。

ＣおよびＮ１を溶解鋳造し、外径３０ｆｆ、内径１θ酊
、長さ２２．５ｆｆの円筒ビレットを作製し、前記と同
じ熱処理を行った。次に、潤滑剤を介して、長さが１２
０までの前記と同じ圧縮加工を行った。

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、本実施例の方法で得た磁
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。

さらに、本発明のさきほど着磁した磁石を第５図に示す
ような拘束金型６、可動ポンチ、下型７よりなる金型を
用いて、６８０′Ｃの温度で、ビレット１の内周部のみ
を圧縮加工した。第６図ａは加工前の状態を示し、第６
図すは加工後の状態を示す。５は拘束金型、６は可動ポ
ンチ、７は下型である。拘束金型６と下型７によって、
ビレット１を固定及び拘束し、可動ポンチ６でビレット
１を加圧することにより第６図すに示す状態になり、こ
れによってビレット１の内周部のみが圧縮加工される。

なおポンチ６の直径は３０Ｍ１１である。圧縮加工後の
内周部の長さは８ｆｆであった。加工後のビレット１を
内径２４ｆｆに切削加工した後、前記と同様に着磁して
、この圧縮加工の前・後で表面磁束密度の値を比較する
と、加工後の方が０．２ＫＧ高くなった。

実施例２（第１図） 配合組成で６９．４％のＭｎ、２９．３％のム４１０．
５％（７）Ｃ，０，７％ノＮｉ及び０．１　％（７）Ｔ
ｉを溶解鋳造し、外径３０１１１．内径１６ｆｌ、長さ
２５ｆｆの円筒ビレットを作製し、実施例１と同じ熱処
理をした。次に、実施例１と同様に潤滑剤を介して、第
１図に示したような金型を用いて、外周部の長さが１５
ｆｌまでの圧縮加工を行った。なお第１図において、ポ
ンチ端面の傾斜角αは１０°である。

加工後のビレット１を内径２４ｆｌ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、前記と同じ配合組成のＭｎ　、人ｅ。

Ｇ　、　）ｉｉおよびＴｉを溶解鋳造し、外径３０　ｕ
、内径１６ｆｉ、長さ２５ｆｆの円筒ビレット１を作製
し、前記と同じ熱処理をした。次に、潤滑剤を介して、
実施例１で用いた金型を用いて、長さが１５３ｆｆまで
の圧縮加工を行った。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、本実施例の方法で得た磁
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。

さらに、本発明のさきほど着磁した磁石を実施例１と同
様に、内周部のみを長さが７ｆｆにまでの圧縮加工した
。加工後のビレット１を内径２４１１Ｍに切削し、前記
と同様に着磁して、この圧縮加工の前・後で表面磁束密
度の値を比較すると、加工後の方が０．２ＫＧ高くなっ
た。

実施例３ 実施例１と同じ配合組成のＭｎ　、ム／、ＣおよびＮｉ
を溶解鋳造し、外径３０ｆｆ、内径１６Ｍ１外周部の長
さ２０１＋１．内周部の長さ２５ｆｆの両端面が階段上
で段付き部の境界の径が２３ｆｆのビレットを作製し、
実施例１と同じ熱処理をした後、実施例１と同じ圧縮加
工をした。加工後のビレット１の長さは１２ｆｆであっ
た。

加工後のビレット１を内径２４ｆｌ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
測定して、実施例１で比較のために作製した磁石と比較
した。

以上の両者の値を比較すると、本実施例の方法で得た磁
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１．３倍であった。

さらに、本発明のさきほど着磁した磁石を実施例１と同
様に、内周部のみを圧縮加工した。加工後の内周部の長
さは８ｆｆであった。加工後のビレットを内径２４ｆｌ
に切削した後、前記と同様に着磁して、この圧縮加工の
前・後で表面磁束密度の値を比較すると、加工後の方が
０．２ＫＧ高くなった。

実施例４ 実施例２と同じ配合組成のＭｎ　、ム／、Ｃ，Ｎｉおよ
びＴ１を溶解鋳造し、外径３ｏＩｎｌ、内径１６ｆｌ、
長さ２５ｆｆ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、第６図に示し
た様なポンチ２．３よりなる金型を用いてビレット１の
外周および内周を自由な状態にして、６８０°Ｃの温度
で、ビレット１の外周部の長さが１７ｆｆまでの圧縮加
工を行った。なお第６図において、ポンチ端面の段付き
部の径は３０ｆｆ、段差は２．５Ｎである。

加工後のビレット１を内径２４ｆｆ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
測定して、実施例２で比較のために作製した磁石と比較
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１．３倍であった。

さらに、本発明のさきほど着磁した磁石を実施例１と同
様に、内周部のみを圧縮加工した。加工後の内周部の長
さは８′Ｉｎｌであった。加工後のビレット１を内径２
４ｆｆに切削した後、前記と同様に着磁して、この圧縮
加工の前・後で表面磁束密度の値を比較すると、加工後
の方が０゜２ＫＧ高くなった。

実施例５ 実施例１と同じ配合組成のＭｎ　、ムｌ、ＣおよびＮ１
を溶解鋳造し、外径３０ｆｆ、内径１６Ｍ１外周部の長
さ２０ｆｌ、内周部の長さ２５３１１の両端面が傾斜面
のビレット１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、第４図に示したような金型
を用いてビレット１の外周および内周を自由な状態にし
て、６８０°Ｃの温度で、ビレット１の長さが１５ｆｌ
までの圧縮加工を行った。なお第４図において、外型４
の内径は３４１ｆｆである。

加工後のビレット１を内径２０ｊＱＩに切削加工した後
、実施例１と同様に２４極の内周着磁し、内周表面の表
面磁束密度を測定した。

比較のために、前記と同じ配合組成のＭｎ、ムｅ。

ＣおよびＮ１を溶解鋳造し、外径３０ｆｆｉｌ、内径１
６謂、長さ２２．５ｆｆの円筒ビレットを作製し、前記
と同じ熱処理を行った。次に、潤滑剤を介して、前記と
同じ圧縮加工を行った。なお加工後のビレット１の長さ
は１５ｆｌ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、本実施例の方法で得た磁
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。

さらに、本発明のさきほど着磁した磁石を実施例１と同
様に、内周部のみを圧縮加工した。なお第５図において
ポンチ６の直径は２６１ｆｍｌである。

加工後の内周部の長さは１０ｊｆｌであった。加工後の
ビレット１を内径２０ｆｌに切削した後、前記と同様に
着磁して、この圧縮加工の前・後で表面磁束密度の値を
比較すると、加工後の方が０．２ＫＧ高くなった。

実施例６ 実施例１と同じ配合組成のＭｎ　、ム／、Ｃ，Ｎｉおよ
びＴｉを溶解鋳造し、外径３０ｆｆ、内径１６ｆｉ。

長さ２５ｍＩの円筒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、第３図に示
したような金型を用いてビレット１のの圧縮加工を行っ
た。なお第３図において１、ポンチ２．３端面の傾斜角
αは１０°、外型４の内径は３４ｊｆｆである。

加工後のビレット１を内径２ｏｊｒｌＩ＋に切削した後
、実施例１と同様に２４極の内周着磁をし、表面磁束密
度を測定して、実施例５で比較のために作製した磁石と
比較した。

以上の両者の値を比較すると、本実施例の方法で得た磁
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。

さらに、本発明のさきほど着磁した磁石を実施例１と同
様に、内周部のみを圧縮加工した。加工後の内周部の長
さは７ｆｆであった。加工後のビレット１を内径２０Ｗ
ＩＩに切削した後、前記と同様に着磁して、この圧縮加
工の前・後で表面磁束密度の値を比較すると１、加工後
の方が０．２ＫＧ高くなった。

以上、Ｍｎ−ムｇ−ｃ系磁石用合金の組成については、
Ｎｉ添加の４元系とＮｉ　、　Ｔｉ添加の６元系のもの
についてのみ示したが、Ｍｎ−ム１−ｃ系磁石用合金の
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。

また、ビレット１の一部分への圧縮加工については、ビ
レット１の内周部のみを圧縮加工する方法だけ示したが
、外周部のみ圧縮加工する場合でもよいが、この場合は
磁石全体を径方向に磁化容易方向を有するようにしたい
場合に有効である。

さらに、ビレット１およびポンチ２，３端面の形状につ
いては傾斜面および階段状の段付き形状の例を示したが
、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
、凹凸状にする端面は両面でも片面でも大きな差は認め
られなかった。

ゝ　　　　　　　発明の効果 本発明は、実施例によって述べたように、Ｍｎ−ムｌ−
０系磁石用合金からなる中空体状のビレットに、少なく
ともビレットの外周および内周の一部分を自由にした状
態で、ビレットの外周部の圧縮ひずみが内周部の圧縮ひ
ずみより小さ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内周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、磁石の内周部では径方向に磁化容易
方向を有し、外周部では周方向に磁化容易方向を有する
磁石を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第６図は本発明の圧縮加工の一例を示す断
面図である。 １・・・・・・ビレット、２．３・・・・・・ポンチ、
４・・・・・・外型、６・・・・・・拘束金型、６・・
・・・・可動ポンチ、７・・・・・・下型、α・・・・
・・傾斜角。 代理人の氏名　弁理士　中　尾　敏　男　ほか１名第５
図 （の） （ｂ） １６　図 （ＯＬ） （ｂ）

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）マンガン−アルミニウム−炭素系磁石用合金から
   なる中空体状のビレットに、５３０〜８３０℃の温度で
   、少なくともビレットの外周および内周の一部分を自由
   にした状態で、ビレットの外周部の圧縮ひずみが内周部
   の圧縮ひずみより小さくなるようにビレットの軸方向に
   圧縮加工を施すマンガン−アルミニウム−炭素系合金磁
   石の製造法。
2. （２）ビレットの外周部の圧縮ひずみが内周部の圧縮ひ
   ずみより小さくなるようにビレットの軸方向に圧縮加工
   を施した後、さらにビレットの一部分に圧縮加工を施す
   特許請求の範囲第１項に記載のマンガン−アルミニウム
   −炭素系合金磁石の製造法。
3. （３）ビレットの外周部の圧縮ひずみが内周部の圧縮ひ
   ずみより小さくなるようにビレットの軸方向に圧縮加工
   を施し、さらにビレットの外周を拘束した状態で、しか
   も少なくとも内周の一部分を自由にした状態で、ビレッ
   トの軸方向に圧縮加工を施す特許請求の範囲第１項に記
   載のマンガン−アルミニウム−炭素系合金磁石の製造法
   。
4. （４）ビレットの外周部の圧縮ひずみが内周部の圧縮ひ
   ずみより小さくなるようにビレットの軸方向に圧縮加工
   を施し、さらにビレットの外周を拘束した状態で、しか
   も少なくとも内周の一部分を自由にした状態で、ビレッ
   トの軸方向に圧縮加工を施した後、さらにビレットの一
   部分に、ビレットの軸方向に圧縮加工を施す特許請求の
   範囲第１項に記載のマンガン−アルミニウム−炭素系合
   金磁石の製造法。