JPH02129316A

JPH02129316A - 磁歪材料の熱処理方法

Info

Publication number: JPH02129316A
Application number: JP28413488A
Authority: JP
Inventors: Masanori Kaya; 雅詔賀屋; Shigeo Okamoto; 岡本　重夫; Teruo Mori; 輝夫森
Original assignee: TDK Corp
Current assignee: TDK Corp
Priority date: 1988-11-10
Filing date: 1988-11-10
Publication date: 1990-05-17

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】〈産業上の利用分野〉本発明は、磁歪材料、すなわち、外部磁場を作用させた
場合、長さが変化する磁性材料の熱処理方法に関する。

〈従来の技術〉磁性体に外部磁場を作用させると、磁性体に伸びあるい
は縮みを生じる磁歪が発生する。

この磁歪は、例えば、変位制御用アクチュエータ、超音
波発生用磁歪振動子、超音波遅延線、超音波ｆ波器等に
応用されている。

これらに用いる磁歪材料は、飽和磁歪値、材質強度、低
磁界における磁歪値等が大きく、耐食性に優れている必
要がある。

さらに、磁歪材料は、磁界強度変化に対する磁歪変化が
大きい必要があり、磁界の強さＨの微小変化量に対する
磁歪値尤の微小変化量の割合である磁歪率ａん／ａＨの
最大値（最大磁歪率）が大きいことが要求される。

飽和磁歪値が３００Ｘ１０−’以上であるものとしては
、（ｉ）鉄と希土類元素（Ｔｂ、Ｓｍ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ
、Ｔｍ）との合金（米国特許筒４゜３７５．３７２号、
同第４．１５２．１７８号、同第３，９４９，３５１号
、同第４゜３０８．４７４号明細書等）、（ｉｉ）鉄族元素またはＩＶＩ　ｎと、ＴｂまたはＳｍ
との合金（米国特許筒４，３７８，２５８号明細書）、（Ｌｉｉ）　Ｔ　ｉ、■、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｎ
ｂ、Ｍｏ、Ｔａ、Ｗ、Ｃ，Ｓ　ｉ、Ｇｅ、Ｓｎ、Ｂ、Ｉ
ｎ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｓｍ、Ｇｄ％Ｔｂ、Ｅｕ
、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ。

Ｙｂ、Ｌｕ、Ｔｍの１種以上と、ＦｅとＡ１とＣＯとか
らなる磁歪材料、およびＴｉ、■、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｃｏ、
Ｎｉ、Ｃｕ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｔａ、　　Ｗ、　　Ｃ，Ｓ　
　ｉ　　、　Ｇ　６．　　Ｓ　ｎ、　　Ｂ、　　Ｉｎ　
、Ｌａ、　　Ｃｅ、　　Ｐｒ、　　Ｎｄ、　　Ｓｍ、　
　Ｇｄ、　　Ｅｕ　、Ｅｒ、Ｙｂ、Ｌｕ、Ｔｍの１種以
上と、ＴｂとＤｙとＨｏとＦｅとからなる磁歪材料（特
開昭５３−６４７９８号公報）等が提案されている。

これらのうち、希土類元素としてＳｍを用いる希土類−
鉄系合金は、負の磁歪を示す。

そして、これらの明細書ないし公報に記載のＳｍ系合金
としては、米国特許筒３，９４９゜３５１号、同４，３
７８，２５８号明細書等に記載のＳ　ｍ　Ｆ　ｅ　ｚ系
化合物、また同４，３０８．４７４号明細書記載の（Ｓ
ｍＨｏ）Ｆｅ２系、（ＳｍＤｙ）Ｆｅｗ系、（ＳｍＤｙ
ＨｏＪＦ　ｅ　を系の化合物がある。

〈発明が解決しようとする課題〉しかし、従来のＳｍ系磁歪材料は、低磁界での磁歪値の
点で十分でなく、しかも最大磁歪率について十分な値が
得られない。　従って、最大磁歪率が大きく、低磁界に
おける磁歪値が大きい負の磁歪を示す磁歪材料が望まれ
ている。

また、従来、正の磁歪を示すＴ　ｂ　Ｆ　ｅ　ｚ系合金
の磁歪特性を向上する方法としては、磁歪材料の熱処理
方法が提案されている（　Ｐｈｙｓ、　ＭｅｔＭｅｔａ
ｌｌ、　Ｖｏｌ、５１．Ｎｏ、５．ｐｐ６８−７１．１
９８１等）。

しかし負の磁歪を示す上記Ｓｍ系合金に熱処理を施す方
法については開示がない。

本発明の目的は、最大磁歪率が大きく、低磁界における
磁歪値が大きい負の磁歪を示す磁歪材料を得るための磁
歪材料の熱処理方法を提供することにある。

く課題を解決するための手段〉このような目的は、下記の（１）〜（４）の本発明によ
って達成される。

（１）Ｓｍと、Ｆｅとを含有するか、あるいはＳｍと、
Ｈｏと、Ｆｅとを含有する磁歪材料に熱処理を施すこと
を特徴とする磁歪材料の熱処理方法。

（２）前記磁歪材料が、５ｒｒｚ−Ｈｏ＋＋　Ｆｅ。

（ただし、０≦ｘ≦０．１０、１．７≦ｙ≦２．０）で
表わされる組成を有する上記（１）に記載の磁歪材料の
熱処理方法。

（３）０．００５≦ｘ≦０．１０である上記（２）に記
載の磁歪材料の熱処理方法。

（４）前記熱処理が、６００〜９００℃の温度にて、１
０分〜３２時間熱処理するものである上記（１）ないし
く３）のいずれかに記載の磁歪材料の熱処理方法。

く作用〉本発明によれば、きわめて大きな磁歪特性の向上が実現
し、きわめて大きなδん／ａＨの最大値と、低磁界での
磁歪値かえられる。

そして、このような効果は、（ＳｍＨｏ）Ｆ　ｅ　ｚ系
のみで実現するものである。

この場合、本発明者達の実験によれば、（Ｓ　ｍ　Ｄ　
ｙ　）　Ｆ　ｅ　ａ系や（ＳｍＤｙＨｏ）Ｆｅ２系化合
物の合金に熱処理を施しても十分な磁歪特性は得られな
いことが判明している。

〈発明の具体的構成〉本発明の熱処理方法における磁歪材料は、Ｓｍと、Ｆｅ
とを含有するか、あるいはＳｍと、Ｈｏと、Ｆｅとを含
有する合金である。

Ｓｍは、外部磁界の作用により磁歪材料が縮むため、す
なわち負の磁歪を示すために必須とされる。

Ｆｅは、キュリー点が常温以上であることから、これも
必須の組成元素とされる。

Ｈｏは、本発明の熱処理方法を適用したとき、選択的に
最大磁歪率（δん／ａ　Ｈ）□工および低磁界における
磁歪値の絶対値を増大させる。

ここで磁歪率ａλ／ａＨとは、磁界の強さＨの微小変化
量に対する磁歪値尤の微小変化量の割合、すなわちＨ−
λ曲線における接線の傾きをいう。

従って、（ａλ／θＨ）、、ｘは、Ｈ−λ曲線における
接線の傾きの絶対値の最大値である。

上記の各元素の含有量は、下記のような範囲とすること
が好ましい。

Ｓｍ＋−＋＋　Ｈｏｗ　Ｆｅｙで表せる組成において、０≦ｘ≦０１１０、特にＯ＜ｘ≦０．１０、より好まし
くは０．００５≦ｘ≦０．１０、最も好ましくは０．０
０５≦ｘ≦０．０７であることが好ましい。

また、１．７≦ｙ≦２．０特に１．８５≦ｙ≦１．９８であることが好ましい。

ｘ、ｙが上記範囲内であると本発明の効果はいっそう向
上し、最大磁歪率が十分太き（、低磁界における磁歪値
も大きい磁歪材料が得られる。

このような合金は、一般的な合金製造法、例久ば、アー
クメルト法、ブリッジマン法、一方向性凝固法、高周波
溶解法、粉末冶金法、高速急冷法等によって製造される
。

また、必要に応じ異方性化してもよい。

これら製造方法は、米国特許第４３０８４７４号、同第
３９４９３５１号、同第４３７８２５８号、同第４３７
５３７２号、同第４１５８３６８号、同第４１５２１７
８号、同第４３７４６６５号等の明細書や、特公昭６１
−３３８９２号、特開昭５８−３２９４号等の公報に記
載されており、これらに記載の製造方法はいずれも本発
明に適用可能である。

これらのうち本発明では、合金は、簡便さの点で、アー
クメルト法によって製造することが好ましい。

なお、これらの合金の製造に際し、良好な雰囲気として
は、通常、不活性ガス雰囲気、より好ましくは希ガス特
にＡｒ等を用いる。

本発明の磁歪材料の熱処理方法では、上記のように製造
される合金に所定の熱処理を施し、均一相の磁歪材料を
得る。

熱処理を施すことにより、合金は均一相となるため、磁
歪材料の最大磁歪率および低磁界における磁歪値は、格
段と向上する。

熱処理条件としては、保持温度は６００〜９００℃、よ
り好ましくは、７００〜８５０℃であることが好ましい
。

上記範囲を超えると、合金が溶解し、本発明の効果がな
くなる。

上記範囲未満では、均一相の磁歪材料が得られない。

昇温速度は１００℃／時間以上、特に１００〜ｂまた、冷却速度は５００℃／時間以下、持に１０℃／時
間〜５００°Ｃ／時間とすることが好ましい。

そして、６００〜９００℃の温度に加熱する加熱時間は
、１０分〜３２時間、より好ましくは１〜１０時間であ
ることが好ましい。

上記範囲以外であると、組成ずれの原因となりやすい。

なお、６００〜９００℃における加熱は、通常、所定の
温度に保持することによって行われるが、場合によって
は、この温度保持は、６００〜９００℃の範囲内におい
て、例えば５０℃／時間以下の昇温ないし、冷却速度で
変化してもよく、温度保持は、保持温度範囲内における
何点かの温度にてステップ状に保持する多段保持であっ
てもよい。

さらに温度保持を複数に分割し、くりかえし行うことも
できる。

熱処理雰囲気としては、不活性ガスより好ましくは希ガ
ス等を用いればよいが、特にＡｒが好ましい。

〈実施例〉実施例１．２下記表１に示す組成の合金をアークメルト法により作製
した。

この合金を雰囲気としてはＡｒを用い、昇温速度３００
℃／時間、冷却速度３００℃／時間、保持温度８００℃
において１０時間熱処理を行い、磁歪材料１．２を得た
。

磁歪材料１．２およびこれらの熱処理前の合金について
、印加する磁界の強さＨに対する磁歪値λを測定し、そ
れから最大磁歪率（ａλ／δＨ）□８を求めた。

磁歪値の測定は、ストレーンゲージにより行った。

結果を表１に示す。

比較例１下記表１に示す組成の合金について、実施例と同様な方
法で磁歪材料３を得た。

磁歪材料３およびこの熱処理前の合金について、実施例
と同様に測定を行い、最大磁歪率（ａλ／ａＨ）、、、
を求めた。

結果を表１に示す。

表１より明らかなように、本発明のＳｍＨ。

系６Ｂ歪材料に熱処理を施したものは、比較例の磁歪材
料に熱処理を施した場合に比べ、最大磁歪率が熱処理後
において格段と向上していることが判かる。

より具体的には、表１において、熱処理後の（ａん／δ
Ｈ）、、、は、磁歪材料３では−０，９である。

これに対し本発明では−２，５および１．７であり、これは磁歪材料３より１８０％および９０％向上している。

磁歪材料のアクチュエータとしての駆動特性は（ａλ／
θＨ）□ゆで決定するものであり、本発明では、比較例
と比較して、駆動特性が９０％程度以上ときわめて顕著
に向上するものである。

また、低磁界での磁歪値も同様に向上していることが判
かる。

〈発明の効果〉本発明の磁歪材料の熱処理方法は、負の磁歪材料に熱処
理を施すことにより、相を均一化させる方法である。

これにより、低磁界における磁歪値が大きくなり、さら
に、最大磁歪率が格段と向上する。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）Ｓｍと、Ｆｅとを含有するか、あるいはＳｍと、
Ｈｏと、Ｆｅとを含有する磁歪材料に熱処理を施すこと
を特徴とする磁歪材料の熱処理方法。
（２）前記磁歪材料が、Ｓｍ＿１＿−＿ｘＨｏ＿ｘＦｅ＿ｙ（ただし、０≦ｘ≦０．１０、１．７≦ｙ≦２．０）で
表わされる組成を有する請求項１に記載の磁歪材料の熱
処理方法。
（３）０．００５≦ｘ≦０．１０である請求項２に記載
の磁歪材料の熱処理方法。
（４）前記熱処理が、６００〜９００℃の温度にて、１
０分〜３２時間熱処理するものである請求項１ないし３
のいずれかに記載の磁歪材料の熱処理方法。