JPH05146805A - 超磁歪合金の製造方法 - Google Patents
超磁歪合金の製造方法Info
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- JPH05146805A JPH05146805A JP26566391A JP26566391A JPH05146805A JP H05146805 A JPH05146805 A JP H05146805A JP 26566391 A JP26566391 A JP 26566391A JP 26566391 A JP26566391 A JP 26566391A JP H05146805 A JPH05146805 A JP H05146805A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 磁歪特性が良好でかつ生産性にも優れた超磁
歪合金の製造方法を提供する。 【構成】 超磁歪材料の合金に熱間加工を施し塑性変形
させる。
歪合金の製造方法を提供する。 【構成】 超磁歪材料の合金に熱間加工を施し塑性変形
させる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、磁歪が大きく、磁気−
機械変位変換デバイスなどの磁歪素子に好適な超磁歪合
金の製造方法に関する。
機械変位変換デバイスなどの磁歪素子に好適な超磁歪合
金の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】磁性体に外部磁場を印加した際に、磁性
体が変形する磁歪を応用した装置としては、変位制御ア
クチュエータ、磁歪振動子、磁歪センサ、磁歪フィル
タ、超音波遅延線などが知られている。これらに用いら
れる磁歪材料としては、従来、Ｎｉ基合金、Ｆｅ−Ｃｏ
合金、フェライト系材料などが用いられてきた。
体が変形する磁歪を応用した装置としては、変位制御ア
クチュエータ、磁歪振動子、磁歪センサ、磁歪フィル
タ、超音波遅延線などが知られている。これらに用いら
れる磁歪材料としては、従来、Ｎｉ基合金、Ｆｅ−Ｃｏ
合金、フェライト系材料などが用いられてきた。
【０００３】ところで、近年、計測工学の進歩および精
密機械分野の発展に伴い、ミクロンオーダーの微小変位
制御に不可欠の変位駆動部の開発が必要とされている。
このような変位駆動部の一つとして、磁歪合金を用いた
磁気−機械変位変換デバイスが有力である。
密機械分野の発展に伴い、ミクロンオーダーの微小変位
制御に不可欠の変位駆動部の開発が必要とされている。
このような変位駆動部の一つとして、磁歪合金を用いた
磁気−機械変位変換デバイスが有力である。
【０００４】しかし、上述したような従来の磁歪合金で
は、変位の絶対量が十分でなく、ミクロンオーダーの精
密変位制御駆動部材料としては、絶対駆動変位量のみな
らず、精密制御の点からも満足し得るものではなかっ
た。
は、変位の絶対量が十分でなく、ミクロンオーダーの精
密変位制御駆動部材料としては、絶対駆動変位量のみな
らず、精密制御の点からも満足し得るものではなかっ
た。
【０００５】一方、希土類−鉄系のラーベス型金属間化
合物で、飽和磁歪（λｓ）が1000×10-6を超えるものが
報告されており（特公昭61-33892公報などを参照）、上
記した磁気−機械変位変換デバイスを始めとして、磁歪
を利用した各種装置に利用することが検討されている。
これら超磁歪合金は磁歪の異方性が大きく、より大きな
磁歪値を有する結晶方位へ制御する必要があるため、そ
の方法として現在、浮游帯域溶解法（Floating Zone
法）（特開昭 62-109946号、ＵＳ 4609402）や改良型ブ
リッジマン法（特開昭 63-242442号、ＥＰ282059）が提
供されている。
合物で、飽和磁歪（λｓ）が1000×10-6を超えるものが
報告されており（特公昭61-33892公報などを参照）、上
記した磁気−機械変位変換デバイスを始めとして、磁歪
を利用した各種装置に利用することが検討されている。
これら超磁歪合金は磁歪の異方性が大きく、より大きな
磁歪値を有する結晶方位へ制御する必要があるため、そ
の方法として現在、浮游帯域溶解法（Floating Zone
法）（特開昭 62-109946号、ＵＳ 4609402）や改良型ブ
リッジマン法（特開昭 63-242442号、ＥＰ282059）が提
供されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
超磁歪合金は、結晶方位の制御及び形状の任意性が充分
でないという問題があった。本発明は上記問題を解決す
るために、磁歪特性が良好でかつ生産性にも優れた超磁
歪合金の製造方法を提供することを目的とする。
超磁歪合金は、結晶方位の制御及び形状の任意性が充分
でないという問題があった。本発明は上記問題を解決す
るために、磁歪特性が良好でかつ生産性にも優れた超磁
歪合金の製造方法を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段及び作用】本発明者等は、
結晶方位の制御及び形状の任意性の向上を図るために、
種々検討した結果、超磁歪材料の合金に、塑性変形加工
を施すことにより所望形状を得ると同時に結晶方位を揃
えることができることを見出した。
結晶方位の制御及び形状の任意性の向上を図るために、
種々検討した結果、超磁歪材料の合金に、塑性変形加工
を施すことにより所望形状を得ると同時に結晶方位を揃
えることができることを見出した。
【０００８】通常磁歪材料はワイヤー、ロッドなどの形
状で使用されるため、このような製造方法により得られ
た超磁歪合金は、研削加工することなく所望形状とする
ことができるので、生産性が高い。また塑性変形させる
方向に沿って組織を揃えることができるので、結晶方位
を揃えることも可能であり、より磁歪特性を向上させる
ことができる。
状で使用されるため、このような製造方法により得られ
た超磁歪合金は、研削加工することなく所望形状とする
ことができるので、生産性が高い。また塑性変形させる
方向に沿って組織を揃えることができるので、結晶方位
を揃えることも可能であり、より磁歪特性を向上させる
ことができる。
【０００９】本発明に用いられる希土類−鉄系の超磁歪
材料の合金は、磁歪量の大きい希土類−鉄系ラーベス型
金属間化合物が好ましい。上記の希土類−鉄系ラーベス
型金属間化合物は、ＲＦｅX （Ｒは少なくとも一種の希
土類元素、１．５≦Ｘ≦２．５）を満足する合金からな
るものであり、希土類元素が一種である場合は、Ｌａ、
Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｐｍ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄ
ｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ、Ｌｕなどを用いることが
できる。また、希土類元素が２種以上の組み合わせであ
る場合には、Ｔｂ−Ｄｙ、Ｔｂ−Ｈｏ、Ｔｂ−Ｐｒ、Ｓ
ｍ−Ｙｂ、Ｔｂ−Ｄｙ−Ｈｏ、Ｔｂ−Ｄｙ−Ｐｒ、Ｔｂ
−Ｐｒ−Ｈｏなどが好ましい。
材料の合金は、磁歪量の大きい希土類−鉄系ラーベス型
金属間化合物が好ましい。上記の希土類−鉄系ラーベス
型金属間化合物は、ＲＦｅX （Ｒは少なくとも一種の希
土類元素、１．５≦Ｘ≦２．５）を満足する合金からな
るものであり、希土類元素が一種である場合は、Ｌａ、
Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｐｍ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄ
ｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ、Ｌｕなどを用いることが
できる。また、希土類元素が２種以上の組み合わせであ
る場合には、Ｔｂ−Ｄｙ、Ｔｂ−Ｈｏ、Ｔｂ−Ｐｒ、Ｓ
ｍ−Ｙｂ、Ｔｂ−Ｄｙ−Ｈｏ、Ｔｂ−Ｄｙ−Ｐｒ、Ｔｂ
−Ｐｒ−Ｈｏなどが好ましい。
【００１０】一方、実質的に残部を構成するＦｅは、低
温での使用を可能にしたり、耐蝕性を改善したりするた
めに、一部をＣｏで置換することも可能である。ただ
し、あまり置換量が多いと磁歪特性の低下を招くため、
ＣｏによるＦｅの置換量は９５％以下が好ましい。
温での使用を可能にしたり、耐蝕性を改善したりするた
めに、一部をＣｏで置換することも可能である。ただ
し、あまり置換量が多いと磁歪特性の低下を招くため、
ＣｏによるＦｅの置換量は９５％以下が好ましい。
【００１１】また、必要に応じてＦｅの一部を、Ｍｎで
置換しても良い。Ｒ−Ｆｅ系の超磁歪合金は、Ｍｎを含
有させることにより、希土類原子の磁気異方性が変化
し、高磁界のみならず低磁界において優れた磁歪特性が
得られるようになる。ＭｎによるＦｅの置換量の上限は
５０％であり、この上限値を越えるとキュリー温度が低
下し、磁歪特性が劣化する。
置換しても良い。Ｒ−Ｆｅ系の超磁歪合金は、Ｍｎを含
有させることにより、希土類原子の磁気異方性が変化
し、高磁界のみならず低磁界において優れた磁歪特性が
得られるようになる。ＭｎによるＦｅの置換量の上限は
５０％であり、この上限値を越えるとキュリー温度が低
下し、磁歪特性が劣化する。
【００１２】さらに、Ｆｅの一部を、Ｃｏ、Ｍｎの他
に、材料強度、耐蝕性、飽和磁歪などの向上を目的とし
て、Ｎｉ、Ｍｇ、Ａｌ、Ｇａ、Ｚｎ、Ｖ、Ｚｒ、Ｈｆ、
Ｔｉ、Ｎｂ、Ｃｕ、Ａｇ、Ｓｎ、Ｍｏ、Ｃｒ、Ｔａ、Ｐ
ｄ、Ｉｎ、Ｓｂ、Ｉｒ、Ｐｔ、Ａｕ、Ｐｂ、Ｓｉ、Ｇ
ｅ、Ｂなどで置換してもよい。これら置換元素の量は、
Ｍｎによる置換量も含めてＦｅの５０at％程度までであ
り、これを超えると磁歪量の低下などの特性劣化の要因
となる。
に、材料強度、耐蝕性、飽和磁歪などの向上を目的とし
て、Ｎｉ、Ｍｇ、Ａｌ、Ｇａ、Ｚｎ、Ｖ、Ｚｒ、Ｈｆ、
Ｔｉ、Ｎｂ、Ｃｕ、Ａｇ、Ｓｎ、Ｍｏ、Ｃｒ、Ｔａ、Ｐ
ｄ、Ｉｎ、Ｓｂ、Ｉｒ、Ｐｔ、Ａｕ、Ｐｂ、Ｓｉ、Ｇ
ｅ、Ｂなどで置換してもよい。これら置換元素の量は、
Ｍｎによる置換量も含めてＦｅの５０at％程度までであ
り、これを超えると磁歪量の低下などの特性劣化の要因
となる。
【００１３】希土類元素とＦｅの原子比Ｘは、１．５≦
Ｘ≦２．５とする。１．５未満または２．５を越えると
十分な磁歪特性が得られないからである。最も好ましい
範囲は、１．７≦Ｘ≦２．２である。次に本発明の製造
方法について説明する。
Ｘ≦２．５とする。１．５未満または２．５を越えると
十分な磁歪特性が得られないからである。最も好ましい
範囲は、１．７≦Ｘ≦２．２である。次に本発明の製造
方法について説明する。
【００１４】まず、原料を所定量に調整後、これを高周
波誘導溶解等の通常の溶解方法を用いて溶解し、上述し
た組成の希土類−鉄系磁歪材料の合金である合金インゴ
ットを得る。このとき、温度勾配を有する鋳型に鋳込む
方法、ブリッジマン法等を用いることにより、ある程度
結晶方位を揃えておくことが好ましい。
波誘導溶解等の通常の溶解方法を用いて溶解し、上述し
た組成の希土類−鉄系磁歪材料の合金である合金インゴ
ットを得る。このとき、温度勾配を有する鋳型に鋳込む
方法、ブリッジマン法等を用いることにより、ある程度
結晶方位を揃えておくことが好ましい。
【００１５】次いで、得られた合金インゴットに熱間加
工を施し、塑性変形させ超磁歪合金を得る。このとき用
いられる熱間加工方法は、塑性変形可能なものであり、
押出し加工、引き抜き加工、圧延等が挙げられる。ま
た、この時の温度は５００℃以上で合金インゴットの融
点未満であることが必要である。これは、５００℃未満
では十分な塑性変形能が得られず、融点以上では合金の
形状を保つことができなくなるためである。好ましくは
８００℃〜１２００℃であり、より実用的には、１００
０℃〜１２００℃である。またこのような熱間加工を複
数回施すことにより例えば１ｍｍφ以下の細いワイヤー
状の合金ロッドを形成することができる。さらに熱間加
工後、５００〜１１００℃で０．１〜５００時間の熱処
理を施することにより、磁歪特性の向上を図ることもで
きる。また熱間加工、熱処理 は、アルゴン、ヘリウム
等の不活性ガス雰囲気中若しくは真空中で行うことが好
ましい。
工を施し、塑性変形させ超磁歪合金を得る。このとき用
いられる熱間加工方法は、塑性変形可能なものであり、
押出し加工、引き抜き加工、圧延等が挙げられる。ま
た、この時の温度は５００℃以上で合金インゴットの融
点未満であることが必要である。これは、５００℃未満
では十分な塑性変形能が得られず、融点以上では合金の
形状を保つことができなくなるためである。好ましくは
８００℃〜１２００℃であり、より実用的には、１００
０℃〜１２００℃である。またこのような熱間加工を複
数回施すことにより例えば１ｍｍφ以下の細いワイヤー
状の合金ロッドを形成することができる。さらに熱間加
工後、５００〜１１００℃で０．１〜５００時間の熱処
理を施することにより、磁歪特性の向上を図ることもで
きる。また熱間加工、熱処理 は、アルゴン、ヘリウム
等の不活性ガス雰囲気中若しくは真空中で行うことが好
ましい。
【００１６】尚、合金インゴットを形成する際、金属パ
イプ中に鋳込み金属パイプごと同様の熱間加工を施すこ
とが好ましい。超磁歪合金に金属被覆することにより、
機械的強度や耐食性により優れた超磁歪合金を形成する
ことができる。このとき用いられる被覆用の金属として
は、加工温度以上に融点を有し、また熱間加工温度にお
いて充分な変形能を有するものであり、具体的にはステ
ンレスやＣｕ又はＣｕ合金、Ｎｉ又はＮｉ合金、Ｔｉ又
はＴｉ合金等を用いることができる。
イプ中に鋳込み金属パイプごと同様の熱間加工を施すこ
とが好ましい。超磁歪合金に金属被覆することにより、
機械的強度や耐食性により優れた超磁歪合金を形成する
ことができる。このとき用いられる被覆用の金属として
は、加工温度以上に融点を有し、また熱間加工温度にお
いて充分な変形能を有するものであり、具体的にはステ
ンレスやＣｕ又はＣｕ合金、Ｎｉ又はＮｉ合金、Ｔｉ又
はＴｉ合金等を用いることができる。
【００１７】
【実施例】以下に本発明の実施例を説明する。 実施例１
【００１８】まず、原子比でＴｂ0.4 Ｄｙ0.6 （Ｆｅ
0.9 Ｍｎ0.1 ）1.93となるように調整した原料を、アル
ゴン雰囲気中でＢＮるつぼを使用して高周波誘導溶解し
た。つづいて、カーボンヒーターにより１１００℃に加
熱された内径３０ｍｍのＢＮ製鋳型中に鋳造後炉冷する
ことにより合金インゴットを得た。また、結晶成長の起
点となる冷却板には水冷銅板を用いた。
0.9 Ｍｎ0.1 ）1.93となるように調整した原料を、アル
ゴン雰囲気中でＢＮるつぼを使用して高周波誘導溶解し
た。つづいて、カーボンヒーターにより１１００℃に加
熱された内径３０ｍｍのＢＮ製鋳型中に鋳造後炉冷する
ことにより合金インゴットを得た。また、結晶成長の起
点となる冷却板には水冷銅板を用いた。
【００１９】このようにして得た合金インゴット１に、
図１に示す装置を用いて、加工温度１０５０℃、押出し
圧力４ton ／ｃｍ2 の条件で熱間押出し加工を施し、直
径８ｍｍの超磁歪合金ロッド２を得た。
図１に示す装置を用いて、加工温度１０５０℃、押出し
圧力４ton ／ｃｍ2 の条件で熱間押出し加工を施し、直
径８ｍｍの超磁歪合金ロッド２を得た。
【００２０】得られた超磁歪合金ロッドを６ｍｍの立方
体に加工し、室温下で歪みゲージを用いて押出し軸方向
とその直角方向の磁歪特性を評価した。磁界は対極型磁
石により発生させ、２ｋＯｅ磁界での磁歪（λ2kOe）を
測定したところ、押出し軸方向では１０００ｐｐｍの値
が得られ、その直角方向では４００ｐｐｍという低い値
であり、かなり異方性化した合金ロッドを得ることがで
きた。
体に加工し、室温下で歪みゲージを用いて押出し軸方向
とその直角方向の磁歪特性を評価した。磁界は対極型磁
石により発生させ、２ｋＯｅ磁界での磁歪（λ2kOe）を
測定したところ、押出し軸方向では１０００ｐｐｍの値
が得られ、その直角方向では４００ｐｐｍという低い値
であり、かなり異方性化した合金ロッドを得ることがで
きた。
【００２１】一方、同様の組成で熱間押出し加工を施さ
ず、従来の研削加工により形成された超磁歪合金ロッド
を同様に評価したところ、押出し方向では８００ｐｐｍ
と低く直角方向では７００ｐｐｍとなり、異方性も小さ
かった。また、合金組成並びに加工条件をかえて作成し
た超磁歪合金ロッドの特性を表１に示す。
ず、従来の研削加工により形成された超磁歪合金ロッド
を同様に評価したところ、押出し方向では８００ｐｐｍ
と低く直角方向では７００ｐｐｍとなり、異方性も小さ
かった。また、合金組成並びに加工条件をかえて作成し
た超磁歪合金ロッドの特性を表１に示す。
【００２２】
【表１】 実施例２
【００２３】まず、原子比でＴｂ0.5 Ｄｙ0.5 （Ｆｅ
0.9 Ｍｎ0.1 ）1.95となるように調整した原料を、アル
ゴン雰囲気中でＢＮるつぼを使用して高周波誘導溶解し
た。つづいて、カーボンヒーターにより１１００℃に加
熱された内径３０ｍｍのＢＮ製鋳型中に外径３０ｍｍ・
肉厚３ｍｍのステンレスパイプを内蔵し、この中に鋳造
後炉冷することによりステンレス被覆合金インゴットを
得た。また、結晶成長の起点となる冷却板には水冷銅板
を用いた。
0.9 Ｍｎ0.1 ）1.95となるように調整した原料を、アル
ゴン雰囲気中でＢＮるつぼを使用して高周波誘導溶解し
た。つづいて、カーボンヒーターにより１１００℃に加
熱された内径３０ｍｍのＢＮ製鋳型中に外径３０ｍｍ・
肉厚３ｍｍのステンレスパイプを内蔵し、この中に鋳造
後炉冷することによりステンレス被覆合金インゴットを
得た。また、結晶成長の起点となる冷却板には水冷銅板
を用いた。
【００２４】このようにして得たステンレス被覆超磁歪
合金インゴット５に、図２に示す装置を用いて加工温度
１０５０℃、押出し圧力４ton ／ｃｍ2 の条件で熱間押
出し加工を施し直径８ｍｍのステンレス被覆超磁歪合金
ロッド６を得た。
合金インゴット５に、図２に示す装置を用いて加工温度
１０５０℃、押出し圧力４ton ／ｃｍ2 の条件で熱間押
出し加工を施し直径８ｍｍのステンレス被覆超磁歪合金
ロッド６を得た。
【００２５】得られたステンレス被覆超磁歪合金ロッド
を６ｍｍの立方体に加工し、室温下で歪みゲージを用い
て押出し軸方向とその直角方向の磁歪特性を評価した。
磁界は対極型磁石により発生され、２ｋＯｅ磁界での磁
歪（λ2kOe）を測定したところ、押出し軸方向では９８
０ｐｐｍの値が得られ、その直角方向では３９０ｐｐｍ
という低い値であり、かなり異方性化した合金ロッドを
得ることができた。
を６ｍｍの立方体に加工し、室温下で歪みゲージを用い
て押出し軸方向とその直角方向の磁歪特性を評価した。
磁界は対極型磁石により発生され、２ｋＯｅ磁界での磁
歪（λ2kOe）を測定したところ、押出し軸方向では９８
０ｐｐｍの値が得られ、その直角方向では３９０ｐｐｍ
という低い値であり、かなり異方性化した合金ロッドを
得ることができた。
【００２６】また、直径８ｍｍ・長さ１５ｍｍのロッド
状のサンプルについて圧縮疲労試験を行った。応力５ｋ
ｇ／ｍｍ2 で１０7 回繰り返し応力を加えた結果、サン
プルには割れ・欠けなどは無く、健全なものであった。
状のサンプルについて圧縮疲労試験を行った。応力５ｋ
ｇ／ｍｍ2 で１０7 回繰り返し応力を加えた結果、サン
プルには割れ・欠けなどは無く、健全なものであった。
【００２７】
【発明の効果】以上説明したように、生産性が高く磁歪
特性の優れた超磁歪合金の製造方法を提供することがで
きる。
特性の優れた超磁歪合金の製造方法を提供することがで
きる。
【図１】 実施例１で用いた製造装置の概略図。
【図２】 実施例２で用いた製造装置の概略図。
１…合金インゴット ２…超磁歪合金ロッド ３…ヒーター ４…ダイ ５…ステンレス被覆超磁歪合金インゴット ５1 …ステンレス被覆部 ６…ステンレス被覆超磁歪合金ロッド
【手続補正書】
【提出日】平成４年１１月９日
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正内容】
【特許請求の範囲】
Claims (2)
- 【請求項１】 希土類−鉄系磁歪材料の合金インゴット
に熱間加工を施し、塑性変形させる工程を備えたことを
特徴とする超磁歪合金の製造方法。 - 【請求項２】 前記希土類−鉄系磁歪材料の合金インゴ
ットを金属被覆した後、熱間加工を施すことを特徴とす
る請求項１記載の超磁歪合金の製造方法。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26566391A JPH05146805A (ja) | 1991-10-15 | 1991-10-15 | 超磁歪合金の製造方法 |
| US07/830,569 US5336337A (en) | 1991-02-05 | 1992-02-04 | Magnetrostrictive materials and methods of making such materials |
| EP92300980A EP0509628B1 (en) | 1991-02-05 | 1992-02-05 | Magnetostrictive alloys and method of manufacturing thereof |
| DE69229299T DE69229299D1 (de) | 1991-02-05 | 1992-02-05 | Magnetostriktive Legierungen und Verfahren zu deren Herstellung |
| US08/140,308 US5527398A (en) | 1991-02-05 | 1993-10-22 | Magnetostrictive materials and methods of making such materials |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26566391A JPH05146805A (ja) | 1991-10-15 | 1991-10-15 | 超磁歪合金の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05146805A true JPH05146805A (ja) | 1993-06-15 |
Family
ID=17420265
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP26566391A Pending JPH05146805A (ja) | 1991-02-05 | 1991-10-15 | 超磁歪合金の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05146805A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN118726816A (zh) * | 2024-06-05 | 2024-10-01 | 西安交通大学 | 一种磁致伸缩合金及其制备方法 |
-
1991
- 1991-10-15 JP JP26566391A patent/JPH05146805A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN118726816A (zh) * | 2024-06-05 | 2024-10-01 | 西安交通大学 | 一种磁致伸缩合金及其制备方法 |
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