JPH06136489A - 磁歪材料 - Google Patents
磁歪材料Info
- Publication number
- JPH06136489A JPH06136489A JP4291170A JP29117092A JPH06136489A JP H06136489 A JPH06136489 A JP H06136489A JP 4291170 A JP4291170 A JP 4291170A JP 29117092 A JP29117092 A JP 29117092A JP H06136489 A JPH06136489 A JP H06136489A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- magnetostrictive
- magnetostriction
- amount
- rare earth
- magnetostrictive material
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Landscapes
- Soft Magnetic Materials (AREA)
Abstract
とによって、例えば磁歪アクチュエータの効率を向上さ
せ得る磁歪材料を提供する。 【構成】 RFex (1.5≦ x≦2.5)で表されるような組成
を有する希土類−鉄系の磁歪材料であって、この磁歪材
料中に含まれる残存酸素量を650ppm〜 4000ppmの範囲と
する。
Description
機械変位変換デバイス等の磁歪素子に好適な希土類−鉄
系の磁歪材料に関する。
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、超音波遅延線等が知られている。これらには、従
来、Ni基合金、 Fe-Co合金、フェライト系材料等の磁歪
材料が用いられてきた。
密機械分野の発展に伴って、ミクロンオーダーの微小変
位制御に不可欠な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駆動機構の 1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。しかし、上述したような従来の磁歪合金では、変位
の絶対量が十分ではなく、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。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号公報等参照)、上述した磁気−機械
変位変換デバイスをはじめとして、磁歪を利用した各種
磁歪アクチュエータ等に利用することが検討されてい
る。
うな磁歪材料を使用した磁歪アクチュエータ等の駆動磁
界は、通常、ソレノイドコイル等を用いて印加してお
り、変位量は交・直流の電流にて制御している。ここ
で、駆動磁界の大きさは、磁歪アクチュエータの構造お
よび制御回路により制限され、一般には小さな磁界を用
いている。
合金は、駆動磁界に対する変位量にヒステリシスを有す
ることから、磁歪合金の磁化状態を考えると、小さな駆
動磁界ではマイナーループで動作することになる。これ
によって、低磁界振幅下では、磁歪の変化率が低減し、
希土類−鉄系の磁歪合金が本来有する大きな磁歪を十分
に利用することができないという問題があった。
ためになされたもので、低磁界振幅下での磁歪変化率の
向上を図ることによって、例えば磁歪アクチュエータの
効率を向上させ得る磁歪材料を提供することを目的とし
ている。
は、希土類−鉄系の磁歪材料であって、前記磁歪材料中
に含まれる残存酸素量が650ppm〜 4000ppmの範囲にある
ことを特徴としている。
しては、磁歪量の大きい希土類−鉄系ラーベス型金属間
化合物を主相とするものが好ましい。上記希土類−鉄系
ラーベス型金属間化合物は、 RFe2 (Rは希土類元素から
選ばれた少なくとも 1種の元素を示す)で表されるもの
で、主相として存在していればよい。なお、副相として
は、希土類元素からなる希土類相(R相)や RFe3 相等が
存在する。磁歪材料全体の組成としては、 RFex (1.5≦
x≦2.5)を満足させることが好ましい。
a、Ce、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、T
m、Yb、Lu等を用いることができる。また特に、Pr、N
d、Sm、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、 Tb-Dy、 Tb-Ho、 Tb-P
r、 Sm-Yb、Tb-Dy-Ho、Tb-Dy-Pr、Tb-Pr-Ho等の元素や
その組み合わせが好ましい。
主としてFeであるが、低温での使用を可能にしたり、耐
食性を改善したりするために、Feの一部をCoで置換する
こともできる。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 95at%以下が
好ましい。また、必要に応じてFeの一部を、さらにMnで
置換してもよい。希土類−鉄系の磁歪合金は、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も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 50at%程
度であり、この上限値を超えるとキュリー温度が低下
し、磁歪特性が劣化する。
度、耐食性、飽和磁歪等の向上を目的として、Ni、Mg、
Al、Ga、Zn、V 、Zr、Hf、Ti、Nb、Cu、Ag、Sn、Mo、C
r、Ta、Pd、In、Sb、Ir、Pt、Au、Pb、W 、Si、B 等で
さらに置換してもよい。これら置換元素の量は、Mnによ
る置換量も含めてFeの 50at%程度までが限界であり、こ
れを超えると磁歪量の低下等の特性劣化の要因となる。
に、 1.5≦ x≦ 2.5の範囲が好ましく、原子比x が 1.5
未満であっても、また 2.5を超えても、いずれも十分な
磁歪特性が得られなくなる。より好ましい範囲は 1.7≦
x≦ 2.2である。また、CoやMnによるFeの置換量は、R
(Fe1-a-b Coa Mnb )x としたとき、 0≦ a≦0.5(室温
下)、 0.005≦ b≦ 0.3の範囲がより好ましい。
金属間化合物を主とする磁歪合金であるが、同様なR-Fe
系組成に非晶質化元素を配合した非晶質合金も、同様に
良好な磁歪特性を示すため、本発明に用いることができ
る。このような非晶質合金を用いる場合には、上述した
合金組成に対して、さらに B、Si、 C等の非晶質化元素
を 0.1at% 〜10at% 程度の範囲で配合することが好まし
い。
および構成相を有する希土類−鉄系磁歪材料中に含まれ
る残存酸素量を650ppm〜 4000ppmの範囲に規定してい
る。ここで、本発明に用いる RFex 組成の合金は、希土
類元素を含んでいることから化学的に活性であり、微量
の酸素により各種の酸化物相が容易に生成される。酸化
物相は、合金中に直径 1μm 以下の微細な分散相として
存在する。このような酸化物相、すなわち非磁性相が多
量に存在すると、磁壁のピンニングサイトが増大し、磁
歪材料の保磁力が増大する。この保磁力の増大に伴っ
て、磁歪特性のヒステリシスが大きくなり、結果として
磁歪特性、特に低磁界振幅下での磁歪の変化率(d33)
が大幅に低下する。
記ヒステリシスの増大要因となる残存酸素量を 4000ppm
以下と規定し、低磁界振幅下での磁歪変化率d33の向上
を図っている。すなわち、磁歪材料中の残存酸素量が 4
000ppmを超えると、磁歪特性のヒステリシスが大幅に増
大し、低磁界振幅下での磁歪変化率が大きく劣ってしま
う。
微細な酸化物相は、磁歪材料の周波数特性にも影響を及
ぼす。すなわち、絶縁相である酸化物相の存在量を極端
に減少させてしまうと、渦電流の影響により周波数特性
が劣化し、高い周波数領域での磁歪特性が劣化する。よ
って、本発明の磁歪材料においては、残存酸素量の下限
値を650ppmとしている。また、磁歪材料中の残存酸素量
を極端に減少させるためには、合金作製時の初期原料の
酸素量を極めて少なくする必要がある。例えば、残存酸
素量を300ppm未満とするためには、通常行われている還
元法を繰り返し行わなければならず、製造コストの増大
を招くと共に、残存酸素量を300ppm未満としても、低磁
界振幅下での磁歪変化率d33はほぼ一定となり、それ以
上の効果は得られない。
歪材料は、残存酸素量を650ppm〜4000ppmの範囲とする
ことによって、低磁界振幅下での磁歪変化率d33の向上
を図っていると共に、高周波数領域での磁歪特性の劣化
を防止している。残存酸素量のより好ましい範囲は、 6
50ppm 〜1500ppm である。なお、本発明で言う残存酸素
量は、不活性ガス融解赤外吸収法を用いて測定した値を
示すものとする。
して作製される。
要に応じてCo、 M等の各出発原料を、所定の組成比で混
合する。ここで、各出発原料としては、酸素含有量の低
いものを使用する。例えば、 R元素の出発原料は、還元
法により酸素含有量の低減を図ることが好ましい。
囲気下で溶解して、所定組成の磁歪合金を作製する。ま
た、磁歪特性の向上等を目的として、必要に応じて 800
℃以上で磁歪合金の融点未満の温度にて、 0.1〜1000時
間程度の熱処理を施してもよい。このような熱処理時
も、真空中や不活性ガス中のような低酸素雰囲気下で行
うことが好ましい。
なるように各元素を配合した。ここで、出発原料となる
希土類元素は、残存酸素量が300ppm以下となるように、
還元法により作製したものを使用した。また、他の構成
材料も99.99%以上の高純度、低酸素材料を用いた。
内に配置した後、 1×10-6Torrへの真空引きと高純度Ar
による置換とを 3回繰り返し行い、溶解時の雰囲気が低
酸素濃度となるようにした。溶解は、約1350℃の温度に
1時間保持することによって行った。続いて、ブリッジ
マン法によって、結晶制御した磁歪合金を作製した後、
2×10-6Torrの真空中にて、 950℃× 5時間の熱処理を
施して、目的とする磁歪合金を得た。
×長さ10mmに機械加工し、磁歪特性を歪ゲージ法により
評価した。なお、d33の測定は、一定負荷を試料に加え
た状態で、図2に示すように、±50Oe の低磁界振幅を
連続的に加えた際の傾きを求め、磁歪の変化率としてpp
m/Oe に換算した。
お、図1中の磁歪合金中の残存酸素量は、ブリッジマン
溶解時のAr雰囲気中に、濃度を変えて微量の酸素を含有
させることにより変化させたものである。
歪合金中の残存酸素量が 4000ppmを超えると、磁歪変化
率d33が急激に劣化し、残存酸素量を 4000ppm以下とす
ることによって、低磁界振幅下での磁歪変化率d33の向
上が図れることが分かる。また300ppm未満では、d33は
ほぼ一定となり、それ以上の酸素低減化効果は得られな
い。製造コスト等を考慮すると、希土類−鉄系磁歪合金
に含まれる残存酸素量を、300ppm〜 4000ppmの範囲とす
ることによって、d33特性に優れた磁歪材料を安価に得
られることが分かる。
歪合金の高周波領域における磁歪特性の測定結果を図3
に示す。この高周波領域における磁歪特性は、磁界印加
手段として空心コイルに正弦波交流を流し、定電流で周
波数を可変することにより測定した。磁歪変位量は、光
式変位計により非接触で計測し、10Hz時の磁歪変位量で
規格化している。
歪材料中の残存酸素量を650ppm以上とすることにより、
高周波領域での磁歪特性の劣化を防止し得ることが分か
る。
周波領域での磁歪特性の劣化を防止した上で、低磁界振
幅下での磁歪変化率の向上を図った磁歪材料を再現性よ
く提供することが可能となる。これによって、例えば磁
歪アクチュエータの効率向上が達成できる。
歪合金の残存酸素量と磁歪特性との関係を示すグラフで
ある。
である。
歪合金の残存酸素量と高周波領域での磁歪特性との関係
を示すグラフである。
Claims (1)
- 【請求項1】 希土類−鉄系の磁歪材料であって、前記
磁歪材料中に含まれる残存酸素量が650ppm〜 4000ppmの
範囲にあることを特徴とする磁歪材料。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP29117092A JP3354183B2 (ja) | 1992-10-29 | 1992-10-29 | 磁歪材料およびそれを用いた磁歪アクチュエータ |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP29117092A JP3354183B2 (ja) | 1992-10-29 | 1992-10-29 | 磁歪材料およびそれを用いた磁歪アクチュエータ |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH06136489A true JPH06136489A (ja) | 1994-05-17 |
JP3354183B2 JP3354183B2 (ja) | 2002-12-09 |
Family
ID=17765360
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP29117092A Expired - Fee Related JP3354183B2 (ja) | 1992-10-29 | 1992-10-29 | 磁歪材料およびそれを用いた磁歪アクチュエータ |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3354183B2 (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP1145258A1 (en) * | 1998-12-03 | 2001-10-17 | Etrema Products, Inc. | High performance rare earth-transition metal magnetostrictive materials with increased impurities |
WO2002063052A1 (fr) * | 2001-02-07 | 2002-08-15 | Tdk Corporation | Procede de preparation d"un produit fritte, produit fritte et materiau magnetostrictif |
-
1992
- 1992-10-29 JP JP29117092A patent/JP3354183B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP1145258A1 (en) * | 1998-12-03 | 2001-10-17 | Etrema Products, Inc. | High performance rare earth-transition metal magnetostrictive materials with increased impurities |
EP1145258A4 (en) * | 1998-12-03 | 2004-09-22 | Etrema Products Inc | HIGH PERFORMANCE RARE EARTH TRANSITION METAL MAGNETORESTRICTIVE MATERIALS WITH INCREASED IMPURITIES |
WO2002063052A1 (fr) * | 2001-02-07 | 2002-08-15 | Tdk Corporation | Procede de preparation d"un produit fritte, produit fritte et materiau magnetostrictif |
US7470334B2 (en) | 2001-02-07 | 2008-12-30 | Tdk Corporation | Method for preparing sintered product, sintered product and magnetostriction material |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP3354183B2 (ja) | 2002-12-09 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US11609281B2 (en) | Tunable anisotropy of co-based nanocomposites for magnetic field sensing and inductor applications | |
KR930012182B1 (ko) | 초미세 결정입자를 갖는 자기합금과 그 제조방법 | |
JP4471249B2 (ja) | 磁性体 | |
JPS60131949A (ja) | 鉄−希土類−窒素系永久磁石 | |
EP0361969B1 (en) | Super-magnetostrictive alloy | |
JP2002069596A5 (ja) | ||
Jiles et al. | Magnetization and magnetostriction in terbium–dysprosium–iron alloys | |
WO2001055687A2 (en) | MAGNETOSTRICTIVE DEVICES AND METHODS USING HIGH MAGNETOSTRICTION, HIGH STRENGTH FeGa ALLOYS | |
JP3466481B2 (ja) | 超磁歪材料 | |
JP3452210B2 (ja) | 磁歪材の製造方法 | |
CA2353062C (en) | High performance rare earth-transition metal magnetostrictive materials with increased impurities | |
JPH03183738A (ja) | 希土類コバルト系超磁歪合金 | |
JP3354183B2 (ja) | 磁歪材料およびそれを用いた磁歪アクチュエータ | |
Mei et al. | Preparation and magnetostriction of Tb Dy Fe sintered compacts | |
JP2848643B2 (ja) | 超磁歪合金および微少変位制御用駆動部 | |
US5223046A (en) | Super-magnetostrictive alloy | |
JPH11297521A (ja) | ナノ結晶高磁歪合金ならびにそれを用いたセンサー | |
JPH07197210A (ja) | 磁歪材料 | |
JP3313386B2 (ja) | 超磁歪合金および磁気−機械変異変換デバイス | |
Kobayashi et al. | Magnetic properties and magnetostriction in grain‐oriented (Tb x Dy1− x)(Fe1− y Mn y) 1.95 compounds | |
JP2877365B2 (ja) | 超磁歪合金および微少変位制御用駆動部 | |
JPH04337055A (ja) | 希土類金属と遷移金属とからなる金属間化合物を主相とする超磁歪合金材の熱処理方法 | |
Mohan | Detailed magnetostriction and magnetomechanical studies on aluminium substituted Tb0. 27Dy0. 73Fe2 alloy | |
JPH0436401A (ja) | 超磁歪材料の製造方法 | |
JPH04362159A (ja) | 磁歪材料 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20020910 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20070927 Year of fee payment: 5 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080927 Year of fee payment: 6 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080927 Year of fee payment: 6 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090927 Year of fee payment: 7 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090927 Year of fee payment: 7 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100927 Year of fee payment: 8 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |