JPH0762404A - 磁歪材料及びその製造方法 - Google Patents

磁歪材料及びその製造方法

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JPH0762404A
JPH0762404A JP5210112A JP21011293A JPH0762404A JP H0762404 A JPH0762404 A JP H0762404A JP 5210112 A JP5210112 A JP 5210112A JP 21011293 A JP21011293 A JP 21011293A JP H0762404 A JPH0762404 A JP H0762404A
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JP
Japan
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magnetostrictive material
alloy powder
mixture
magnetostrictive
magnetic field
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Pending
Application number
JP5210112A
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English (en)
Inventor
Shuji Aizawa
周二 相澤
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Tokin Corp
Original Assignee
Tokin Corp
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Publication date
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Publication of JPH0762404A publication Critical patent/JPH0762404A/ja
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F2999/00—Aspects linked to processes or compositions used in powder metallurgy

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  • Powder Metallurgy (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 磁歪特性に優れると共に、高周波損失の小さ
な磁歪材料の製造方法を提供すること。 【構成】 混合体生成工程としてRTx(但し、Rは少
なくとも一種の希土類金属,Tは少なくとも一種の遷移
金属,xは1.5〜2.0の範囲とする)の組成のフレ
ーク状の合金粉末1と樹脂材2とを混合して混合体を生
成し、次に磁歪材料生成工程として混合体を磁場中プレ
スして磁歪材料を生成する。混合体生成工程では、合金
粉末1の形状をアスペクト比(長軸長と短軸長との比)
が1.5以上であると共に、板厚が30〜500[μ
m]の範囲にある薄板として加工する。混合体に対して
印加する磁場方向Hとプレスを行うプレス方向Pとを垂
直にすることにより、磁歪材料では合金粉末1がその長
軸方向に磁化され、合金粉末1の板厚方向がプレスの方
向Pに合致される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、主として音響素子,振
動素子等に使用される磁歪特性の優れた磁歪材料及びそ
の製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】磁性体を磁化すると、磁性体の長さが変
化する磁歪現象を発生することが知られている。この磁
歪現象を利用した基本的電気素子としては、例えば超音
波振動子等の振動素子や音響素子等が挙げられる。この
ような電気素子には、Ni基合金,フェライト等の磁歪
材料が用いられている。
【0003】近年、Ni基合金等に比較して磁歪量が桁
違いに大きな希土類と鉄等の遷移金属とを化合した金属
間化合物であって、超磁歪合金とも呼ばれるRTx(但
し、Rは少なくとも一種の希土類金属、Tは少なくとも
一種の遷移金属、xは1.5〜2.0の範囲とする)が
開発され、注目されている。この超磁歪合金材料を超音
波振動子として用いるとハイパワーの超音波が得られる
ため、この超音波振動子は例えば水中用ソナーや超音波
加工機等への応用が期待されている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】上述した磁歪材料の場
合、交番磁場を作用させて励振させると、高周波損失と
呼ばれる損失が発生する。この高周波損失は、Ni基合
金等の電気抵抗の小さな材料においては、主に振動子内
部に発生する渦電流により生じる。そこで、Ni基合金
を磁歪材料として超音波振動子を構成する場合、Ni基
合金粉末を薄板状にしてその板厚を100〜数100
[μm]とした上で、このような薄板を積層することに
よって渦電流損失の発生を防止している。
【0005】一方、超磁歪材料では、機械強度及び靭性
が小さく、非常な脆性を示すため、薄板状に製造,加工
することが極めて困難になっている。このため、超磁歪
材料の利用する場合は、直径が数[mm]〜数10[m
m]のロッド状の形状にしたものを使用しなければなら
ない。又、超磁歪材料により超音波振動子を構成した場
合、交番磁場を作用させて励振させると、高周波損失が
極めて大きくなってしまうという問題がある。
【0006】本発明は、かかる問題点を解決すべくなさ
れたもので、その技術的課題は、磁歪特性に優れると共
に、高周波損失の小さな磁歪材料及びその製造方法を提
供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、RTx
(但し、Rは少なくとも一種の希土類金属,Tは少なく
とも一種の遷移金属,xは1.5〜2.0の範囲とす
る)の組成のフレーク状の合金粉末と樹脂材とから成る
磁歪材料が得られる。
【0008】一方、本発明によれば、RTx(但し、R
は少なくとも一種の希土類金属,Tは少なくとも一種の
遷移金属,xは1.5〜2.0の範囲とする)の組成の
フレーク状の合金粉末と樹脂材とを混合して混合体を生
成する混合体生成工程と、混合体を磁場中プレスして磁
歪材料を生成する磁歪材料生成工程とを含む磁歪材料の
製造方法が得られる。
【0009】又、本発明によれば、上記磁歪材料の製造
方法において、混合体生成工程では、合金粉末の形状を
アスペクト比が1.5以上であると共に、板厚が30〜
500[μm]の範囲にある薄板とする磁歪材料の製造
方法が得られる。
【0010】更に、本発明によれば、上記何れかの磁歪
材料の製造方法により製造された磁歪材料が得られる。
【0011】
【作用】本発明の磁歪材料は、少なくとも一種の希土類
金属及び遷移金属を含むフレーク状の合金粉末とエポキ
シ等の自己硬化性樹脂とを混合して成る混合体を磁場中
で磁場方向とは垂直方向にプレスすることにより得られ
る。フレーク状の合金粉末の形状を薄板として加工した
後、更に樹脂を混合した混合体を磁場中プレスすると、
フレーク状の合金粉末が一方向に配向した状態で積層さ
れ、粉末が樹脂により電気的に絶縁されるため、磁歪特
性の優れた高周波損失の小さい磁歪材料が得られる。
【0012】
【実施例】以下に実施例を挙げ、本発明の磁歪材料及び
その製造方法について、図面を参照して詳細に説明す
る。
【0013】最初に、本発明の概要を簡単に説明する。
本発明の磁歪材料は、RTx(但し、Rは少なくとも一
種の希土類金属,Tは少なくとも一種の遷移金属,xは
1.5〜2.0の範囲とする)の組成のフレーク状の合
金粉末と樹脂材とから成る。
【0014】この磁歪材料を得るためには、先ず混合体
生成工程としてRTx(但し、Rは少なくとも一種の希
土類金属,Tは少なくとも一種の遷移金属,xは1.5
〜2.0の範囲とする)の組成のフレーク状の合金粉末
と樹脂材とを混合して混合体を生成し、次に磁歪材料生
成工程として混合体を磁場中プレスして磁歪材料を生成
すれば良い。但し、混合体生成工程では、合金粉末の形
状をアスペクト比(長軸長と短軸長との比)が1.5以
上であると共に、板厚が30〜500[μm]の範囲に
ある薄板として加工する。
【0015】この混合体生成工程において、フレーク状
の合金粉末を得るためには、上述した要件下のRTx組
成の合金を用いて溶湯急冷法によりフレーク状の合金粉
末を作成すれば良い。溶湯急冷法では、溶融金属の液滴
を回転円盤に滴下,又は吹き付けを行うことにより、板
厚が均一で所定のアスペクト比を有する楕円形形状のフ
レーク状薄板粉末を容易に作成することができる。更
に、磁歪特性を良好なものとするため、このフレーク状
の合金粉末を800〜1100[℃]程度の温度条件下
で熱処理を施すことが望ましい。その後、フレーク状の
合金粉末とエポキシ等の自己硬化性樹脂とを混合して混
合体を得る。合金粉末と樹脂とを混合する割合は、磁場
中で合金粉末が動き得る程度に調整する。
【0016】一方、磁歪材料生成工程では、図1に示す
ように合金粉末1と樹脂2との混合体(混合物)をプレ
ス型3に注入し、通常の磁場中プレス法により、混合体
を一定時間プレスして成形体を作成する。ここでは合金
粉末1の形状がフレーク状であるため、磁場を作用させ
ることにより合金粉末1はその長軸方向に磁化され、長
軸方向が全て磁場の方向Hに揃うように配向させること
ができる。更に、この磁場方向Hに長軸方向が揃ったフ
レーク状の合金粉末1と樹脂2との混合体を磁場方向H
とは垂直なプレス方向Pにてプレスすることにより、合
金粉末1の板厚方向がプレスの方向Pに合致される。最
終的に磁化方向が配向している混合体を自己硬化或いは
熱硬化させることにより、フレーク状の合金粉末1が一
方向に積層された構成の磁歪材料を得る。
【0017】ところで、フレーク状の合金粉末1の形状
に関し、アスペクト比を1.5未満とするとその長軸方
向を磁場方向Hに全て揃えることが困難となるので、ア
スペクト比は1.5以上であることが好適である。又、
合金粉末1の板厚が30μm未満では機械強度の点から
プレス時に合金粉末1に破壊が生じ易くなり、更に50
0μmを越えると渦電流損失が大きくなって高周波特性
が低下するため、合金粉末1の板厚は30〜500[μ
m]の範囲とするのが好適である。
【0018】以下は、幾つかの具体的な実施例を挙げて
本発明の磁歪材料の製造方法を例示する。
【0019】(実施例1)実施例1では、先ず上述した
溶湯急冷法により、幾つかの異なる組成の超磁歪材料
(後文にて説明する表1に示す)を用いて、平均的なア
スペクト比が2.5で、板厚が150[μm]のフレー
ク状の合金粉末を作成した。次に、この合金粉末とエポ
キシ樹脂とを重量比97:3で混合して混合体を得た
後、この混合体をプレス型に注入した。更に、この混合
体を印加磁場20[KOe],圧力1[Ton/c
m2 ]の条件下で磁場プレスした後、24時間放置して
樹脂を自己硬化させることにより磁歪材料を製造した。
【0020】こうして得られた磁歪材料に対し、歪みゲ
ージ法により可変的な印加磁場[KOe]を与えてこれ
に対する磁歪[ppm]を測定したところ、表1に示す
ような結果が得られた。
【0021】
【表1】
【0022】表1からは、この磁歪材料の場合、明らか
に良好な磁歪特性が得られることが判る。
【0023】引き続き、この磁歪材料を寸法が5×5×
15[mm]のロッド状の試料として切り出し、インピ
ーダンスアナライザーを用いてインダクタンスL/L0
(但し、L0 は空芯におけるインダクタンス)の周波数
特性を測定した。但し、この試料では、材料中の合金粉
末の長軸方向がロッドの軸方向と一致するように作成さ
れ、周波数1000HzにおけるインダクタンスL/L
0 (1000Hz)の値を100として基準化し、可変
的な周波数Hzを与えてこれに対するインダクタンスを
表わす周波数持性を測定している。表2は、この測定結
果を示したものである。
【0024】
【表2】 (比較例1)一方、比較例1として、Tb0.27Dy0.73
Fe1.9 の組成を有する磁歪材料を従来技術である鋳造
法により作製し、5×5×15[mm]のロッド状の試
料を切り出した上で、実施例1と同様に周波数特性を測
定したところ、表3に示すような結果となった。
【0025】
【表3】
【0026】表2及び表3を比較すれば、鋳造法により
製造された磁歪材料の場合、実施例1により製造された
磁歪材料に比べて明らかに周波数特性が劣化しているこ
とが判る。即ち、実施例1による磁歪材料は、磁歪特性
及び高周波数特性において優れることが確認された。
【0027】(実施例2)実施例2では実施例1と同様
に、溶湯急冷法によりTb0.27Dy0.73Fe1.9の組成
を有する磁歪材料を用いて、平均的なアスペクト比が
3.0で、板厚が105[μm]のフレーク状の合金粉
末を作成した。次に、この合金粉末とエポキシ樹脂とを
重量比97:3で混合して混合体を得た後、この混合体
をプレス型に注入した。更に、この混合体を印加磁場1
5[KOe],圧力3[Ton/cm2 ]の条件下で磁
場プレスした後、24時間放置して樹脂を自己硬化させ
ることにより磁歪材料を製造した。
【0028】この磁歪材料に関する磁歪特性及び周波数
特性を、実施例1の場合と同様な条件下で測定したとこ
ろ、それぞれ表4,表5に示すような結果となった。
【0029】
【表4】
【0030】
【表5】
【0031】この磁歪材料の場合も、表4からは良好な
磁歪特性が得られ、表5からは優れた周波数特性が得ら
れることが判る。
【0032】(比較例2)又、比較例2として、実施例
2の場合と同様の合金粉末を用いて、印加磁場を与える
ことなく磁歪材料を製造し、5×5×15[mm]のロ
ッド状の試料を切り出した上で、実施例1,2と同様に
周波数特性を測定したところ、表6に示すような結果と
なった。
【0033】
【表6】
【0034】表6からは、この磁歪材料の場合、実施例
2のものと比べて明らかに周波数特性が劣化しているこ
とが判る。特に、比較例1による磁歪材料では高周波数
におけるインダクタンスが劣化していることが判る。
【0035】(実施例3)実施例3では実施例1,2と
同様に、溶湯急冷法によりTb0.27Dy0.73Fe1.9 の
組成を有する磁歪材料を用いて、平均的なアスペクト比
が1.1〜5.0の範囲で、板厚が20〜450[μ
m]の範囲にある複数のフレーク状の合金粉末を作製し
た。次に、これらの合金粉末について、それぞれ合金粉
末とエポキシ樹脂とを重量比97:3で混合して混合体
を得た後、プレス型に注入した。更に、これらの混合体
をそれぞれ印加磁場20[KOe],圧力3[Ton/
cm2]の条件下で磁場プレスした後、150℃で一時
間保持して樹脂を自己硬化させることにより、磁歪材料
中の合金粉末の平均的なアスペクト比と板厚とが異なる
複数の磁歪材料を作製した。
【0036】これらの磁歪材料に関する磁歪特性及び周
波数特性を、実施例1の場合と同様な条件下で測定し
た。図2はその磁歪特性及び周波数特性を各磁歪材料に
用いられた合金粉末の平均的なアスペクト比とインダク
タンスM[%]との関係で周波数別に示し、図3はその
磁歪特性及び周波数特性を各磁歪材料に用いられた合金
粉末の平均的な板厚μmとインダクタンスM[%]との
関係で周波数別に示したものである。
【0037】図2からは、合金粉末のアスペクト比が
1.5以上であればインダクタンス特性の良好な材料,
即ち、高周波数特性の優れた磁歪材料が得られることが
判った。因みに、アスペクト比が1.5未満で高周波数
特性が劣化する原因については、合金粉末と樹脂材料と
の混合体を磁場中プレスしても、全ての合金粉末を一方
向に配向させることができないためであると類推され
る。
【0038】又、図3からは、合金粉末の板厚を30〜
500[μm]の範囲にすれば、高周波数特性の優れた
磁歪材料が得られることが判った。これは、合金粉末の
板厚が500μm以上では渦電流の発生が大きくなり、
又30μm以下では混合体の磁場プレス時に合金粉末が
破壊されるためと類推される。
【0039】更に、図2及び図3からは、合金粉末のア
スペクト比を1.5以上とし、板厚を30〜500[μ
m]の範囲にある薄板とすることにより、磁歪特性及び
高周波数特性が優れた磁歪材料が製造されることが確認
された。
【0040】上述した各実施例と各比較例との比較結果
からは、総括的に各実施例により製造された磁歪材料
は、各比較例により製造された磁歪材料よりも磁歪特性
及び高周波数特性が格段に優れることが判った。
【0041】
【発明の効果】以上に説明したように、本発明によれ
ば、磁歪特性及び周波数特性に優れた磁歪材料とそれを
得るための製造方法とが提供される。この磁歪材料は高
周波損失が小さいため、例えば超音波振動子に代表され
る各種振動素子や音響素子等の高品質な基本的電気素子
として応用できるという長所を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の磁歪材料の製造方法における磁歪材料
生成工程を説明するために示した図である。
【図2】実施例3に係る複数の磁歪材料に関する磁歪特
性及び周波数特性を各磁歪材料に用いられた合金粉末の
平均的なアスペクト比とインダクタンスとの関係で周波
数別に示したものである。
【図3】実施例3に係る複数の磁歪材料に関する磁歪特
性及び周波数特性を各磁歪材料に用いられた合金粉末の
平均的な板厚と磁歪特性との関係で周波数別に示したも
のである。
【符号の説明】
1 フレーク状の合金粉末 2 樹脂 3 プレス型

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 RTx(但し、Rは少なくとも一種の希
    土類金属,Tは少なくとも一種の遷移金属,xは1.5
    〜2.0の範囲とする)の組成のフレーク状の合金粉末
    と樹脂材とから成ることを特徴とする磁歪材料。
  2. 【請求項2】 RTx(但し、Rは少なくとも一種の希
    土類金属,Tは少なくとも一種の遷移金属,xは1.5
    〜2.0の範囲とする)の組成のフレーク状の合金粉末
    と樹脂材とを混合して混合体を生成する混合体生成工程
    と、前記混合体を磁場中プレスして磁歪材料を生成する
    磁歪材料生成工程とを含むことを特徴とする磁歪材料の
    製造方法。
  3. 【請求項3】 請求項2記載の磁歪材料の製造方法にお
    いて、前記混合体生成工程では、前記合金粉末の形状を
    アスペクト比が1.5以上であると共に、板厚が30〜
    500[μm]の範囲にある薄板とすることを特徴とす
    る磁歪材料の製造方法。
  4. 【請求項4】 請求項2又は3記載の磁歪材料の製造方
    法により製造されたことを特徴とする磁歪材料。
JP5210112A 1993-08-25 1993-08-25 磁歪材料及びその製造方法 Pending JPH0762404A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN100387745C (zh) * 2003-10-29 2008-05-14 索尼株式会社 磁致伸缩器件

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN100387745C (zh) * 2003-10-29 2008-05-14 索尼株式会社 磁致伸缩器件

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Effective date: 20030702