JPH06220602A

JPH06220602A - 超磁歪膜の作製方法

Info

Publication number: JPH06220602A
Application number: JP3492093A
Authority: JP
Inventors: Masahisa Naoe; 正久直江; Hiroyuki Mizutani; 博之水谷
Original assignee: Sumitomo Light Metal Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Light Metal Industries Ltd
Priority date: 1993-01-28
Filing date: 1993-01-28
Publication date: 1994-08-09

Abstract

(57)【要約】【目的】低酸素濃度で高密度の超磁歪薄膜を形成し、
且つ磁歪特性の優れた超磁歪溶射膜を形成する方法を提
供する。【構成】ＲＥ・Ｆｅｘ（但し、ＲＥ：Ｌａ、Ｙを含む
希土類元素のうち、少なくとも１種以上の元素を示す。
ｘ＝１．５〜２．０）にて示される組成を有する材料か
ら、ガスアトマイズ法若しくは回転電極法によって調製
された超磁歪粉末を用い、不活性ガス雰囲気下において
所定の基材上に溶射を行ない、所定厚さの溶射膜を成膜
することにより、目的とする超磁歪膜を得る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【技術分野】本発明は、超磁歪膜の作製方法に係り、特
に磁歪特性に優れた超磁歪溶射膜を形成する方法に関す
るものである。

【０００２】

【背景技術】近年、外部磁場によって巨大磁歪現象を誘
起する超磁歪材料が注目され、そのような超磁歪現象の
多方面にわたる利用乃至は応用が、種々報告されている
が、かかる超磁歪材料のバルクとしての特性を利用する
ばかりでなく、そのような超磁歪材料を薄膜化すること
により、新しい特性を発現させ、以て超磁歪材料の利
用、応用分野を更に拡大せしめようとする検討が行なわ
れており、具体的には、かかる超磁歪薄膜のトルクセン
サや表面弾性波制御素子（ＳＡＷデバイス）としての利
用が期待されている。

【０００３】ところで、そのような超磁歪薄膜を作製す
るには、一般に、真空蒸着法やスパッタ法を採用するこ
とが考えられ、特に、フラッシュ蒸着（ＦＥ）法やスパ
ッタ（ＳＰ）法を用いて成膜することが、最も一般的と
されている。

【０００４】しかしながら、それらの成膜方法には各種
の問題が内在しており、例えば成膜速度が遅く、生産コ
ストが高いことに加えて、成膜中の真空度或いは雰囲気
ガス中の残存不純物ガス（酸素、窒素等）の量の影響が
大きく、超磁歪特性に悪影響をもたらす等の、共通した
問題点を有していると共に、フラッシュ蒸着法にあって
は、原料として水素粉砕や乳鉢粉砕によって得られる超
磁歪粉体を使用するために、粉砕後の粉体中の酸素濃度
が高く、それによって作製される薄膜の酸素濃度も高く
なり、磁歪特性が低下する問題があり、また粉体原料の
組成がそのまま薄膜組成となるために、出発原料（原料
鋳塊）の組成、或いは合金組織の制御が重要となる等の
問題を内在しており、更にスパッタ法にあっては、使用
するターゲットの合金組織の影響により、形成される薄
膜に組成ズレが惹起され易い等という問題も内在してい
る。

【０００５】このため、本願出願人は、かかる超磁歪薄
膜の作製技術について種々検討した結果、前記した二つ
の成膜法に共通の問題点を有利に解決し得る、溶射法に
よる超磁歪薄膜の作製技術を確立し、それを、先に提案
した。この溶射法による超磁歪薄膜は、直接、粉末を基
板上に衝突させて成膜する方法により形成されるもので
あり、先の二つの成膜法によって形成される薄膜に比べ
て、低酸素で、磁歪特性も高く、また成膜速度も速く、
低コストである特徴を有しているものの、そこで採用さ
れる溶射法も超磁歪原料を粉体にしてから成膜するもの
であるところから、原料粉体中の酸素濃度が高いと、得
られる薄膜の酸素濃度も高くなり、磁歪特性が低下する
という問題を依然として内在しており、更に粉砕によっ
て得られる原料粉末の粒径分布がブロードであると、形
成される薄膜の密度が低く、磁歪特性が低くなる問題も
内在している。

【０００６】

【解決課題】ここにおいて、本発明は、かかる事情を背
景にして為されたものであって、その課題とするところ
は、低酸素濃度で、高密度の超磁歪薄膜を形成すること
にあり、また磁歪特性の優れた超磁歪溶射膜を提供する
ことにある。

【０００７】

【解決手段】そして、本発明は、かくの如き課題を解決
するために、ＲＥ・Ｆｅｘ（但し、ＲＥ：Ｌａ、Ｙを含
む希土類元素のうち、少なくとも１種以上の元素を示
す。ｘ＝１．５〜２．０）にて示される組成を有する材
料から、ガスアトマイズ法若しくはプラズマ回転電極法
によって調製された超磁歪粉末を用い、不活性ガス雰囲
気下において所定の基材上に溶射を行ない、所定厚さの
溶射膜を成膜することを特徴とする超磁歪膜の作製方法
を、その要旨とするものである。

【０００８】

【具体的構成・作用】ところで、かかる本発明において
用いられる超磁歪材料は、ＲＥ・Ｆｅｘにて表わされる
超磁歪組成を有するものであって、そこで、ＲＥは、Ｌ
ａ、Ｙを含む希土類元素（例えば、Ｌａ、Ｙの他に、Ｃ
ｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｂ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈ
ｏ、Ｅｒ、Ｙｂ、Ｌｕ等がある）のうち、少なくとも一
種以上の元素を示している。また、ｘとしては、１．５
〜２．０の範囲内の値が採用される必要があり、これに
反し、そのようなｘの範囲外のＦｅ組成を採用した場合
にあっては、得られた薄膜の磁歪特性が低下したり、強
度が低下したりする等の問題を惹起することとなる。

【０００９】そして、このような超磁歪組成の合金材料
（原料）から、通常のガスアトマイズ法若しくはプラズ
マ回転電極法によって、超磁歪粉末が調製されるのであ
る。即ち、ガスアトマイズ法によれば、超磁歪組成の合
金溶湯が、Ａｒガス等の不活性ガスを粉化媒体として用
いて、アトマイズ（噴霧）されることにより、粉末とさ
れるのであり、またプラズマ回転電極法にあっては、固
定タングステン電極または電子銃に対応して、超磁歪組
成の合金材料からなる消耗電極が設けられ、放電または
電子照射をさせながら、かかる消耗電極を高速回転させ
て、その先端の溶融部を飛散せしめることにより、目的
とする粉末とされるものである。

【００１０】このようなガスアトマイズ法やプラズマ回
転電極法によって得られる超磁歪組成の粉末は、従来の
水素粉砕法や機械的粉砕法（乳鉢粉砕法）によって得ら
れる粉末とは異なり、実質的に球形形状を呈し、且つ粉
末の粒径分布が鋭く（シャープであり）、その粒径が揃
っているところから、溶射膜密度が向上して、密度の高
い超磁歪薄膜が得られるのであり、またそのような粉末
は、その表層がアモルファス化するために、酸化され難
く、低酸素濃度の粉末として有利に得られるのであり、
更にそのような粉末化手法によれば、急冷凝固による粉
末化が行なわれるものであるところから、個々の粉末の
組成ズレが極めて少ない特徴も有しているのである。

【００１１】本発明は、超磁歪膜の作製に際して、上述
の如き優れた特徴を有するガスアトマイズ粉末またはプ
ラズマ回転電極粉末を用いるものであるが、なかでも、
特に平均粒径が１０〜５００μｍのものが有利に用いら
れることとなる。けだし、そのような粉末の平均粒径が
１０μｍ未満では、溶射時に粉末の流動性が悪くなり、
溶射し難く、良好な薄膜を得ることが困難となるからで
あり、また酸素濃度も高くなり磁歪特性が低下するよう
になるからである。一方、粉末粒径が５００μｍを越え
るようになると、粉末自体が溶け難くなり、良好な薄膜
を得ることが困難となるのである。また、そのような粉
末は、一般に、２０００ｐｐｍ以下の酸素濃度の粉末と
して用いられることとなる。その酸素濃度が２０００ｐ
ｐｍを越えるようになると、得られる薄膜の酸素濃度が
増加し、磁歪特性が低下するようになるからである。な
お、本発明にあっては、かかる粉末中の酸素濃度は低け
れば低い程良いが、粉末作製上において、その下限は、
一般に１００ｐｐｍ程度となる。

【００１２】そして、本発明は、かくの如き超磁歪粉末
を用いて、所定の基材上に超磁歪膜を成膜するものであ
るが、その成膜手法としては、溶射法が採用される。即
ち、本発明に従う超磁歪粉末を用い、Ａｒガス等の不活
性ガス雰囲気下おいて、通常の溶射法にて所定の基材上
に溶射を行ない、所定厚さの溶射膜を成膜するものであ
り、これにより特性の優れた超磁歪薄膜が形成されるの
である。

【００１３】なお、このようにして所定の基材上に形成
される超磁歪溶射膜は、その目的乃至は用途に応じて適
宜の厚さとされることとなるが、一般に、０．０１〜３
mmの厚さとされることとなる。０．０１mm未満の厚さで
は、均一な成膜が困難であるため、感度が劣り、所要の
性能が得られないからであり、また厚さが３mmを越えて
も、それ以上の性能向上は期待出来ないばかりか、コス
ト増となり、好ましくないのである。

【００１４】

【実施例】以下に、本発明の幾つかの実施例を示し、本
発明を更に具体的に明らかにすることとするが、本発明
が、かかる実施例の記載によって、何等制限的に解釈さ
れるものでないことは、言うまでもないところである。
なお、本発明が、以下の実施例の他にも、また上記具体
的記述の他にも、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内にお
いて、当業者の知識に基づいて種々なる変更、修正、改
良等を加えて、実施され得るものであることが、理解さ
れるべきである。

【００１５】先ず、Ｔｂ_0.30Ｄｙ_0.70Ｆｅ_1.90なる超磁
歪組成の合金溶湯を用い、それをＡｒガスを粉化媒体と
するアルゴンガスアトマイズ法によって粉末化した。な
お、かかるアトマイズ条件を変更することにより、下記
表１に示される如き各種の平均粒径の超磁歪粉末を得
た。

【００１６】一方、比較のために、上記と同様な超磁歪
組成の合金材料を用い、Ａｒガス雰囲気下においてＳＵ
Ｓ乳鉢粉砕を行なうことにより機械的粉砕を施し、そし
てその粉砕条件を種々異ならしめて、下記表１に示され
る如き各種平均粒径の乳鉢粉砕粉末を得た。

【００１７】次いで、このように調製された各種の超磁
歪粉末について、それぞれ、その酸素濃度及び窒素濃度
を調べた後、Ａｒガス雰囲気下において、プラズマジェ
ットを熱源とする溶射法に従って、ＳＵＳ基材上に、約
５００μｍの膜厚の溶射膜を成膜した。そして、この得
られた各種の溶射膜からなる超磁歪薄膜について、その
磁化特性、酸素濃度、磁歪特性をそれぞれ調べ、その結
果を、下記表１に示した。

【００１８】なお、磁化特性は、ＳＵＳ板上に５００μ
ｍの溶射膜を形成して、２kOe の磁場をかけた後の磁化
を測定することにより評価し、また磁歪特性は、ＳＵＳ
の丸棒の表面に溶射膜を形成し、更にその溶射膜の表面
に歪みゲージを貼り付けて、２kOe の磁場をかけたとき
の溶射膜の磁歪量を、かかる歪みゲージにて測定するこ
とにより、評価した。

【００１９】

【表１】

【００２０】かかる表１の結果から明らかなように、本
発明に従って、超磁歪粉末としてアルゴンガスアトマイ
ズ粉末を用いる場合にあっては、そのような粉末自体の
酸素濃度や窒素濃度が低く、また粒径が均一に揃ってい
るのであり、従ってそのような特性を有するアルゴンガ
スアトマイズ粉末を用いて超磁歪溶射膜を成膜した場合
において、形成される溶射膜の酸素濃度も可及的に低く
押さえられ、しかも密度の高い薄膜となり、その磁化特
性も２kOe あたり５KG以上と高く、更に２kOeあたりの
磁歪も５００ｐｐｍ以上となる、優れた特性を有するも
のであることが認められる。

【００２１】これに対して、機械的粉砕によって得られ
る乳鉢粉砕粉末を用いた場合にあっては、既に、粉末自
体の酸素濃度や窒素濃度が高く、従って得られる溶射膜
の酸素濃度も著しく高いものとなっているのであり、ま
た磁化特性や磁歪特性においても、充分な特徴を発揮す
るものではないことが明らかである。

【００２２】なお、上記で用いたアルゴンガスアトマイ
ズ粉末に代えて、プラズマ回転電極法によって得られた
超磁歪粉末を用いても、上記と同様な結果を得ることが
出来た。

【００２３】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
に従う超磁歪膜の作製方法によれば、低酸素濃度の薄膜
が有利に得られ、また溶射膜密度の向上により、高密度
の超磁歪膜となり、以て磁歪特性の著しい向上が達成さ
れ得たのであって、そこに大きな技術的意義が存するの
である。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ＲＥ・Ｆｅｘ（但し、ＲＥ：Ｌａ、Ｙを
含む希土類元素のうち、少なくとも１種以上の元素を示
す。ｘ＝１．５〜２．０）にて示される組成を有する材
料から、ガスアトマイズ法若しくはプラズマ回転電極法
によって調製された超磁歪粉末を用い、不活性ガス雰囲
気下において所定の基材上に溶射を行ない、所定厚さの
溶射膜を成膜することを特徴とする超磁歪膜の作製方
法。