JPS5819409A - 等方性Ｍｎ−Ａｌ−Ｃ系磁石の製造法 - 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】 Ｍｎ−Ａｊ！−Ｃ系磁石は希少資源であるＣＯを全く使
用しない材料であるため経済性に優れ、かつ軽量であり
重量あたりの磁気エネルギーが大きく、磁石応用機器の
高性能化、軽量化、薄型化等に好適であり積極的に実用
化開発が行われて来た。

本材料は他の磁石材料であるアルニコ合金等と比較すれ
ば被削加工性は優れているが、硬度がＨＲｃ５０〜５５
と高いためやはり難削材であり、旋削加工や穴あけ加工
の効率が著しく劣っており実用上の障害となる問題があ
った。

このような難削材である磁石部品を製造する方法の一つ
として粉末冶金法の利用が考えられる。

しかし乍ら、従来の粉末冶金法でＭｎ　−ｆｉ−１２−
Ｃ系材料を製造するのは極めて困難なことであった。何
故ならＭｎ−ＡノーＣ系材料は前述の通り硬くて脆いた
め型押成型が難しく、また酸素との結合力の極めて高い
ＭｎやＭを主成分としているため加熱中に　　′容易に
酸化するため焼結が殆んど進まないからである。このた
め例えば焼結雰囲気を高純度の水素にする方法が提案さ
れたが顕著な効果はなく充分な密度を有する焼結体が得
られないため磁石としての使用に耐えなかった。又、低
融点元素を添加して焼結する方法（特開昭５５−１００
９４４号）が提案されているが磁気特性が充分でなかっ
た。

このように従来の粉末冶金法では高性能焼結Ｍｎ−Ａノ
ー〇系磁石の製造は困難であった。

本発明はＣＯガス分圧が１−１　’００　Ｔｏｒｒの減
圧奪回る焼結よりも高性能な磁石の焼結ができることを
見出したものであり、更にこの焼結体を熱間静水圧成形
によって等方的に緻密化し、空孔を殆んど無くすことに
よってほぼ溶製材に匹適する性能を有する。磁石材料を
得る方法を見出したものである。

焼結体を熱間静水圧成型（以下１（ＩＰと略称する）す
ることによって、空孔や巣のない緻密な成型体を得る方
法はすでに広汎に実用化されている。

しかし、Ｍｎ−ＡノーＣ系材料においてはこのＨＩＰを
施して緻密化することは従来不可能であった。

何故なら従来の粉末冶金法たよる焼結体は空孔率が高く
、しかも独立空孔よりも連続空孔が多数存在していた為
、ガスを圧力媒体とするＨＩＰでは空孔内に圧力媒体が
容易に浸入してしまい、空孔を押しつぶすような周囲か
らの圧力が全く作用せず何んら塑性変形による体積変化
をきたさないからである。勿論、このような焼結体でも
気密容器内に封入してＨＩＰする方法もあるが、本材料
に対しては経済性が著しく損うため意味がない。

しかし乍ら、本発明の焼結方法によれば連続空孔の殆ん
どない空孔率の低い、しかも酸化物の少い良好な焼結体
が得られるために容易にＨＩＰ処理を施すことが可能と
なったのである。

先ず減圧Ｃｏガス中焼結について説明する。

Ｍｎ　−ｆｉＪ−Ｃ系合金はＭｎやＭの酸化物が粉末表
面に形成されるために従来の雰囲気では焼結中にこれら
の酸化物を還元除去することができず、残留した酸化物
が磁気特性を損うことが避けられなかった。Ｍｎの酸化
物は主としてＭｎＯであり、この酸化物の解離圧は、 ＭｎＯ’ニー　Ｍｎ　＋１０ｇ の式においてΔＧ０＝　９１９５０−１７．４Ｔ　であ
ることから最高加熱温度１２００°Ｃのときには　ＩＱ
−１９以上にもなり、通常の真空によっては分解が不可
能であった。

一方、炭素によってＭｎＯを還元する方法は、ＭｎＯ＋
　Ｃ’：：　Ｍｎ　＋　Ｃ０ ΔＧ０＝　６５２５０−３８．８５７ であることから加熱温度が１４２８°Ｃ以上でなければ
ＭｎＯを還元することが出来ず、この温度ではＭｎ　−
ＡＪ−Ｃ合金は融液となってしまい焼結することが不可
能であった。しかし本発明の方法においては、上記反応
のＣＯガスを減圧にすることによって、即ちＰ。。＝７
６０　”＝　７６０とすることにより、平衡反応温度を
融点以下まで低下させることが良好な焼結体が得られる
ことを見出したのである。ＣＯガスの分圧はｌ　Ｔｏｒ
ｒ以下にすると高真空雰囲気と類似の雰囲気となり、単
純には熱力学的計算では更に還元反応を生じ易くするか
の如く思われるが実際にはＭｎ−ＡノーＣ中のＣが消費
され、最適組成範囲からずれる等好ましくない。即ち雰
囲気から適度なＣが供給されることが良好な焼結体を得
る為の条件であることが判明した。一方、Ｐｃｏは必ず
しもＭｎＯがその温度で還元可能な理論分圧よりも高く
ても、低酸素粉末を用いれば十分焼結ができることも見
出した。この理由は、雰囲気ガス中の酸素分圧が低（Ｍ
ｎ　−Ａ−ｊｌ　−Ｃ合金の酸化が抑制される為である
と思われる。

実験の結果Ｐ。０が１〜１００　Ｔｏｒｒ　の場合が良
好な焼結が可能であった。

このようにして得られた焼結体をＨＩＰによって緻密化
することによって高性能のＭｎ−Ａ）−〇系磁石焼結体
を製造するのが本発明の要件である。

ＨＩＰ処理の温度は高温変形抵抗の小さい１０００〜１
１００°Ｃにすることによって比較的短時間で緻密化の
効果が得られるだけでなく、溶体化処理も同時に行われ
、冷却速度を制御するだけで溶体化処理を終了させるこ
とができることを見出した。

上記温度範囲でもＨＩＰ処理は可能であるが、例えば７
００°Ｃでは緻密化の効果を出すのに極めて長時間を要
し、又より高温では溶体化処理との関係で熱処理が複雑
となり好ましくない。上記温度範囲でＨＩＰすることに
より短時間で製造することが可能である。

次に実施例によって説明する。

実施例１゜ ７０ｗｔ％Ｍｎ　　２９．５　ｗｔ　％　Ａｌｌ　　０
１５ｗｔ％　Ｃ組成の合金を鋳造後、粉砕によって一１
００メツシュの粉末を得た。この粉末を冷間静水圧成型
機を用いて１．６　ｔ／ｃｒｎ２の圧力で３０餞φ×１
００鯨の円柱に成型した。この成型体をＣＯガス分圧３
０Ｔｏｒｒの減圧雰囲気中で１２１０°Ｃ１８０分間焼
結後、１０８０°Ｃで２時間、１６００気圧のＡｒガス
中でＨＩＰ処理を施した。

得られた焼結体は比重４９６ｇ／ｃｃ　であり、磁力を
示す最大エネルギー積（ＢＨ）Ｍａｘは３．１ＭＧＯｅ
であった。

実施例２゜ 実施例１と同様にして得られた焼結体を１１９σＣで３
０分間、１６００気圧のＡｒガス中でＨＩＰ処理後１０
５０°Ｃまで急速冷却して更に１時間保持径制御冷却を
行うことによって溶体化処理を連続して施した。得られ
た焼結体は比重４９５ｇ／ｃｃであり、最大エネルギー
積は＆ＯＭＧ　Ｏｅであった。

以上説明した如く本発明の方法により等方性Ｍｎ−Ａノ
ー〇系焼結磁石が比較的簡単な工程で製造でき、その磁
気特性も溶製材に匹敵するものであり、しかも粉末の成
型によるため複雑形状のものを高い材料歩留で切削加工
なしに製造できるようになった。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）　Ｍｎ　７０重量％、ＩＵ２９．５重量％、Ｃ０
   ，５重量％からなる磁石材料を溶解鋳造後粉砕して粉末
   化し、所定形状に冷開成型した後、ＣＯガス分圧１−１
   ００Ｔｏｒｒの減圧雰囲気中で焼結し、更に熱間静水圧
   成型によって緻密化したのち溶体化熱処理を施すことを
   特徴とする轡方性Ｍｎ−Ａノー〇系磁石の製造法。 （２、特許請求の範囲第（１）項において、１０００〜
   １１００°Ｃで熱間静水圧成型を施すと同時に溶体化処
   理を行うことを特徴とする等方性Ｍｎ　−ＡＡ−Ｃ系磁
   石の製造法。