JP2911904B2

JP2911904B2 - 磁歪材料の製造方法

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Publication number: JP2911904B2
Application number: JP63271852A
Authority: JP
Inventors: 重夫岡本; 輝夫森
Original assignee: TDK Corp
Current assignee: TDK Corp
Priority date: 1988-10-26
Filing date: 1988-10-26
Publication date: 1999-06-28
Anticipated expiration: 2014-06-28
Also published as: JPH02117760A

Description

【発明の詳細な説明】〈産業上の利用分野〉本発明は、一方向冷却式遠心鋳造法による磁歪材料の
製造方法に関するものである。

〈従来の技術〉例えば磁歪アクチュエータの構成材料として使用する
合金において、結晶配向性を有する多結晶体ないし単結
晶体が必要とされる。

従来、このような結晶配向性を有する多結晶体等を製
造するには、ゾーンメルト法が使用されている。

しかし、ゾーンメルト法は、工程数が多く、また時間
がかかり、コスト高となる。また試料形状に制限があ
り、円柱ないし棒状のものしか得られない。

一方、任意の形状に合金等を鋳込む方法としては、遠
心鋳造法がある。

第３図には、従来の遠心鋳造装置の１例が示される。

この装置では、回転軸１を設置し、その一側方に横方
向へ延びる片持ちアーム２を形成して、この片持ちアー
ム２の先端部分に、鋳型担持部３を設置する。

鋳型担持部３は、回転軸１の放射方向へ開口している
湯口41を具えたルツボ４を有する。

この湯口41の周囲部分にはアルミナ製鍔部材５が接続
され、またルツボ４の周囲には高周波誘導加熱手段６が
設けられる。

さらに、鋳型10を鍔部材５に挟込み式に着脱可能に取
付けるための装着板部材７と、この装着板部材７を鍔部
材５に締付け可能に取付けるための複数本の締付けロッ
ド８および蝶ナット９とを有する。

一方、鋳型10は、例えば銅のような熱伝導性のよい材
料の内壁構成部材12、13、14を有し、中空の鋳造空間11
を有する構造の金型として構成される。そして、鋳型10
の開口が前記鍔部材５の第３図右面に接し、底部が装着
板部材７に接するように、鋳型担持部３に取付けられ
る。

そして、溶解すべき所定の合金Ａをルツボ４内に充填
し、高周波誘導加熱手段６を用いてこれを加熱すること
により、合金Ａと溶解する。

この後、加熱手段６を引き下げた後回転軸１を所定の
速度で回動することによってルツボ４内の溶融合金に遠
心力を付与し、この遠心力の作用により溶融合金をルツ
ボ４の湯口41から鋳型10内に流し込む。この際、鋳型10
内に流し込まれた溶融合金は、遠心力を受けるととも
に、鋳型10の熱放散により冷却され鋳造品がえられる。

〈発明が解決しようとする課題〉遠心鋳造法は、任意の形状の鋳造品を得ることがで
き、さらに、鋳込まれた鋳造品の内部組織が緻密なもの
になる点で優れた鋳造法といえる。

しかし、鋳型10内に流し込まれた溶融合金の冷却が等
方的になる。

このため、磁歪アクチュエータの構成部材のように、
特定の方向の結晶配向性を持つことが必要な鋳造体を鋳
造する際には、適用できない。

本発明は、遠心鋳造法の持つ利点を生かしながら、粒
子配向性を持つ鋳造体の鋳造も可能な一方向冷却式遠心
鋳造法を用い、良好な特性をもつ磁歪材料を得るための
製造方法を提供することを目的とする。

〈課題を解決するための手段〉このような目的は、下記の本発明により達成される。

すなわち、本発明は、鋳型内の冷却方向を、遠心鋳造
装置の遠心力作用方向に設定し、鋳造する磁歪材料の溶
融体を遠心作用により鋳型内に流し込んで一方向冷却式
遠心鋳造法により磁歪材料の鋳造体を得、その後これを
アニールする磁歪材料の製造方法である。

〈作用〉本発明では、遠心鋳造に際しての、溶融金属の冷却が
特定方向からのみ行われるようにして、鋳型内の冷却を
一方向性とすることにより、磁歪材料鋳造体の結晶配向
性を一方向性とし、鋳造後アニールして磁歪特性を良好
なものとするものである。

〈実施例〉以下、実施例に基いて本発明を詳細に説明する。

第１図は、本発明に用いる一方向冷却式遠心鋳造法を
実施するための遠心鋳造装置の一実施例を示す概略構成
図である。

第１図に示される一方向冷却式遠心鋳造装置は、図示
しない駆動手段により回転される回転軸１と、この回転
軸１の一側方に横方向へ延びる状態に形成された片持ち
アーム２と、この片持ちアーム２の先端部分に設けられ
た鋳型担持部３とを有する。

そして、鋳型担持部３は、ルツボ４と、ルツボ４から
注湯される鋳型10と、この鋳型10の鋳造空間11の遠心力
作用方向端面に接続する放熱手段16と、遠心力作用方向
と平行に鋳型10を被うように配設された断熱手段20とを
有する。

この場合、ルツボ４は、回転軸１の放射方向、すなわ
ち遠心方向に開口している湯口41を具え、例えばアルミ
ナ、ジルコニア、マグネシア、カルシア等のセラミクス
から形成される。

この湯口41の周囲部分には、例えばアルミナ、ジルコ
ニア、マグネシア、カルシアのような耐熱衝撃性のよい
セラミクス材料から作られた鍔部材５が配置され、鋳型
10への連通路を形成する。

また、ルツボ４の下部周囲には、例えば高周波誘導加
熱手段６等の加熱手段が配置される。

そして、前記鋳型10をこの鍔部材５に挟込み式に着脱
可能に取付けるための装着板部材７と、この装着板部材
７を前記鍔部材５に締付け可能に取付けるための複数本
の締付けロッド８および蝶ナット９が設けられる。

そして、前記装着板部材７は、放熱手段16を抑える板
面に広い開放面ができるように、例えば格子形状または
枠形状に構成しておく。

鋳型10は、その中央部に所望の形状の鋳造空間11を有
し、前記鋳型担持部３内に配置される。

放熱手段16は、例えば、銅、鉄のように耐熱性に優れ
且つ熱伝導性のよい材料で作られる。

そして、前記鋳型10の鋳造空間11の遠心力作用方向端
面は放熱手段16の内側端面から形成され、放熱手段16
は、鋳型の一部として機能し、放熱手段16の、外方（前
記回転軸１の放射方向）に向いた面が放熱面として機能
している。

この放熱面は、例えば図示のように、複数の放熱フィ
ン17を持つ構造として構成されるが、これに限らず、例
えばラジエータのような液体冷却式の放熱器として構成
したり、ヒートポンプを配置したり、種々の構造が可能
である。

また、鋳型10の鋳造空間11の遠心力作用方向端面以外
の内壁を構成する内壁構成部材15は、石英、銅等の耐熱
材料から形成される。

また、断熱手段20は、例えば耐熱煉瓦アルミナ、ジル
コニア、耐熱繊維等の断熱材料を用いて遠心方向端面以
外の内壁を構成する内壁構成部材15の周囲部分に、例え
ば着脱可能に且つ密着的に配設し得るように構成され
る。

以下、このような構成の一方向冷却式遠心鋳造装置を
用いた鋳造法を説明する。

先ず、鋳型10の周囲部分の断熱手段20を取付け、その
後、放熱手段16の内側面に形成してある結合構造を利用
して、放熱手段16と鋳型10の内壁構造部材15とを結合す
る。

次に、蝶ナット９を緩め装着板部材７を、鋳型担持部
３の状態を鋳型装着可能な状態に移行させ鋳型10と放熱
手段16と断熱手段20との組合せ物を、放熱手段16の放熱
構造面が装着板部材７に接するよう状態で、開放状態に
ある鋳型担持部３内に装着し、蝶ナット９を締付けて固
定する。

しかる後、溶解すべき所定の合金材料Ａや溶解促進材
料等をルツボ４内に充填し、高周波誘導加熱手段６を用
いてこれを加熱して溶融合金とする。

回転軸１を所定の速度で回動することによりルツボ４
内の溶融合金に遠心力を付与し、この遠心力の作用にっ
て、溶融合金をルツボ４の湯口41から鋳型10内の鋳造空
間11へと流し込む。この際、加熱手段６は通常引き下げ
られる。

鋳型10内の鋳造空間11に流し込まれた溶融合金は、遠
心力作用により圧縮・凝固する。

この場合、鋳造空間11の遠心方向端面以外の周囲部分
から放散される熱は、断熱手段20によってさえぎられ、
鋳造空間11の遠心方向端面から放散される熱が、放熱手
段16の放熱面に伝導される。

このため、鋳造空間11内の溶融合金の熱は、放熱フィ
ン17から雰囲気中に放散され、溶融合金は、図示矢印方
向に冷却されることになる。その結果、合金内の結晶粒
子は、この一方向からの冷却作用のために一方向に配列
し、特定方向への結晶配向性を持つ鋳造品が得られるこ
とになる。

次に、一方向冷却式遠心鋳造法による磁歪材料の製造
の具体例を挙げる。

試料として、Tb_0.3Dy_0.7Fe_1.9の磁歪材料を用い、図
示の一方向冷却式遠心鋳造法により鋳造した。

この場合、溶解温度は1300℃、回転数200rpmにて遠心
鋳造を行った。

また、本発明では内壁構成部材は1mm厚の石英ガラス
製とし、この周囲に耐熱レンガ製の断熱部材20を配置し
た。また、放熱手段は銅製とし、この外方面にフィンを
形成した。

このものの磁歪量Δl/lと磁場Ｈとの関係を第２図に
示す。

また、このものを1000℃、10時間アニールしたものの
結果を第２図に併記する。

これとは別に比較のため、第３図に示される従来の遠
心鋳造法により鋳造を行った。

この場合、内壁構成部材12、13および内壁構成部材14
の厚さはそれぞれ、15mmおよび3mmの銅製とした。

得られた鋳造体を前記と同様にアニールした結果を第
２図に示す。

なお、第２図には、ゾーンメルトの結果も示される。

第２図に示される結果から、本発明によれば磁歪量が
高く、結晶配向性が良好で従来の遠心鋳造法に比べて本
発明の効果が極めて高いことがわかる。

この場合、鋳造後アニールを行うときは、従来法では
（Δl/l）／ΔＨが0.45ppm/Oeであるのに対し、本発明
では2.30ppm/Oeと磁歪量は格段と向上する。

そして、磁歪量がゾーンメルト法と匹敵する。

ただしゾーンメルト法では、一方向性結晶を得るのに
100mm/時間を費す。これに対し、本発明では100mm/分の
時間で十分である。

以上述べたように、本発明の一方向冷却式遠心鋳造法
では、鋳型の冷却方向（熱放散方向）を、遠心鋳造装置
の遠心力作用方向に設定し、例えば放熱手段16をこの設
定方向上に配設し、好ましくは断熱手段20を鋳型からの
熱放散がこの設定方向以外の方向に伝導しない状態に配
設し、さらに、鋳造作業それ自体の工程を従来通りのも
のとしたので、従来の遠心鋳造法の持つ利点をそのまま
活用することができ、また、製造作業の容易化をも実現
することが可能になる。

その結果、特定方向に結晶配向性を有する鋳造体の製
造に際し、鋳造時間の短縮化および低コスト化を実現す
ることができる。

以上、一実施例について説明したが、本発明はこれに
限定されるものではなく、その要旨を変更しない範囲内
において種々に変形実施することが可能である。

例えば、片持ちアームについては、図示実施例では１
本として説明しているが、片持ちアームの構造および設
置数等は目的に応じて適宜に選定することができる。

また、鋳型と断熱手段と放熱手段との組合せ構造につ
いては、本発明の要旨を変更しない範囲内であれば、適
宜の組合せ構造を採用することができる。例えば、断熱
手段や放熱手段等を予め鋳型担持部に固定的に設け、鋳
型のみを着脱可能に構成することも可能である。

また、断熱手段20は必ずしも設けなくてもよい。

あるいは、断熱手段20のみを設けて放熱手段17を別途
設けなくても、冷却方向を遠心力作用方向に設置するこ
ともできる。

また、放熱手段16を、必ずしも鋳型10の内壁構成部材
とせず、内壁構成部材の外側に設けてもよい。

また、鋳型担持部の構造についても、鋳型等を着脱可
能に装着できる構造であれば、適宜の構造を採用するこ
とができる。

また、溶融加熱手段も適宜のものを使用することがで
きる。

また、製造対象とする物質は、磁歪材料である。

磁歪材料としては、希土類元素−鉄族元素の合金等の
種々の材料の他、Fe系Ni系などの合金材や希土類Fe酸化
物などが可能である。

〈効果〉以上述べた通り、本発明によれば、良好な特性の磁歪
材料を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明に用いる一方向冷却式遠心鋳造法を実
施するための遠心鋳造装置の実施例を示す概略構成図、
第２図は、本発明に用いる一方向冷却式遠心鋳造法を用
いて製造した磁歪材料鋳造体の性能特性図、第３図は、
従来の遠心鋳造法を説明するための説明図である。符号の説明１……回転軸２……片持ちアーム３……鋳型担持部４……ルツボ 41……湯口５……鍔部材６……高周波誘導加熱手段７……装着板部材８……締付けロッド９……蝶ナット 10……鋳型 11……鋳造空間部 12、13、14、15……内壁構成部材 16……放熱手段 17……放熱フィン 20……断熱手段

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) B22D 13/00 - 13/12 G22D 27/04 H04L 41/00 - 41/22

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】鋳型内の冷却方向を、遠心鋳造装置の遠心
力作用方向に設定し、鋳造する磁歪材料の溶融体を遠心
作用により鋳型内に流し込んで一方向冷却式遠心鋳造法
により磁歪材料の鋳造体を得、その後これをアニールす
る磁歪材料の製造方法。
【請求項２】鋳型の遠心力作用方向の端面に放熱手段を
設けた請求項１の磁歪材料の製造方法。
【請求項３】前記鋳型の遠心力作用方向の端面以外の鋳
型の周囲に断熱手段を設けた請求項２の磁歪材料の製造
方法。