JPH11158566A - 希土類金属−鉄系の超磁歪材料用合金およびその製造方法 - Google Patents
希土類金属−鉄系の超磁歪材料用合金およびその製造方法Info
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- JPH11158566A JPH11158566A JP9328170A JP32817097A JPH11158566A JP H11158566 A JPH11158566 A JP H11158566A JP 9328170 A JP9328170 A JP 9328170A JP 32817097 A JP32817097 A JP 32817097A JP H11158566 A JPH11158566 A JP H11158566A
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Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【課題】 ルツボ材から混入するアルミニウムや酸素な
どの不純物が少なく、磁歪特性に優れ、特性のバラ付き
の少ない希土類金属−鉄系の超磁歪材料用合金を製造す
る。 【解決手段】 希土類金属と鉄および／又はこれらの合
金を水冷銅ルツボ内で、高周波誘導加熱により溶解す
る。
どの不純物が少なく、磁歪特性に優れ、特性のバラ付き
の少ない希土類金属−鉄系の超磁歪材料用合金を製造す
る。 【解決手段】 希土類金属と鉄および／又はこれらの合
金を水冷銅ルツボ内で、高周波誘導加熱により溶解す
る。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、音響素子、光学制
御素子、センサー、機械制御素子などの分野で、デバイ
スへの適用が検討されている超磁歪材料を製造するのに
好適な希土類金属−鉄系の超磁歪材料用合金およびその
製造方法に関する。
御素子、センサー、機械制御素子などの分野で、デバイ
スへの適用が検討されている超磁歪材料を製造するのに
好適な希土類金属−鉄系の超磁歪材料用合金およびその
製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、超磁歪材料用合金の中でも、大き
な磁気歪み量をもつ希土類金属−鉄系合金の用途開発が
進められている。この希土類金属−鉄系の超磁歪材料用
合金は、ＴｂやＤｙのような希土類金属と鉄および／又
はこれらの合金にＣｏなどの元素を必要に応じて添加し
た後、高周波誘導溶解炉などで溶解して所定組成の合金
とすることにより製造されている。そして、製造された
希土類金属−鉄系の超磁歪材料用合金はその後、粉砕さ
れ、粉末焼結法やゾーンメルト法などで処理されて超磁
歪材料に加工される。
な磁気歪み量をもつ希土類金属−鉄系合金の用途開発が
進められている。この希土類金属−鉄系の超磁歪材料用
合金は、ＴｂやＤｙのような希土類金属と鉄および／又
はこれらの合金にＣｏなどの元素を必要に応じて添加し
た後、高周波誘導溶解炉などで溶解して所定組成の合金
とすることにより製造されている。そして、製造された
希土類金属−鉄系の超磁歪材料用合金はその後、粉砕さ
れ、粉末焼結法やゾーンメルト法などで処理されて超磁
歪材料に加工される。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記し
た希土類金属−鉄系の超磁歪材料用合金の製造方法は、
高周波誘導溶解炉などで原料を溶解する際、一般にアル
ミナからなるルツボを用いている。そのため、活性な希
土類金属とルツボが反応して、原料中にルツボの材料成
分であるアルミニウムや酸素が混入してしまい、製造さ
れる超磁歪材料用合金の磁歪特性が低下したり、ロット
間で磁歪特性のバラツキが発生したりするといった問題
があった。上記の方法において、アルミナからなるルツ
ボの代わりに、マグネシア、カルシア、ジルコニアなど
のセラミックスやタンタル、タングステン、モリブデン
などの高融点金属からなるルツボを使用することも考え
られるが、ルツボからの不純物の混入による磁歪特性の
低下を避けることはできず、その上、これらのルツボは
高価で、しかも、耐衝撃性が劣り、割れ易いなどの問題
があった。一方、ルツボを使用しないで、原料を溶解す
る方法として、水冷銅ハース中で、アーク溶解、プラズ
マ溶解あるいは電子ビーム溶解させるなどの方法がある
が、これらの方法では、均一に成分が混合した合金イン
ゴットを製造することは困難であり、均一化のために
は、何回も粉砕、溶解を繰り返す必要があった。その結
果、超磁歪材料用合金に混入する酸素の量が増加し、磁
歪特性が低下するという問題があった。
た希土類金属−鉄系の超磁歪材料用合金の製造方法は、
高周波誘導溶解炉などで原料を溶解する際、一般にアル
ミナからなるルツボを用いている。そのため、活性な希
土類金属とルツボが反応して、原料中にルツボの材料成
分であるアルミニウムや酸素が混入してしまい、製造さ
れる超磁歪材料用合金の磁歪特性が低下したり、ロット
間で磁歪特性のバラツキが発生したりするといった問題
があった。上記の方法において、アルミナからなるルツ
ボの代わりに、マグネシア、カルシア、ジルコニアなど
のセラミックスやタンタル、タングステン、モリブデン
などの高融点金属からなるルツボを使用することも考え
られるが、ルツボからの不純物の混入による磁歪特性の
低下を避けることはできず、その上、これらのルツボは
高価で、しかも、耐衝撃性が劣り、割れ易いなどの問題
があった。一方、ルツボを使用しないで、原料を溶解す
る方法として、水冷銅ハース中で、アーク溶解、プラズ
マ溶解あるいは電子ビーム溶解させるなどの方法がある
が、これらの方法では、均一に成分が混合した合金イン
ゴットを製造することは困難であり、均一化のために
は、何回も粉砕、溶解を繰り返す必要があった。その結
果、超磁歪材料用合金に混入する酸素の量が増加し、磁
歪特性が低下するという問題があった。
【０００４】そこで、本発明は、ルツボ材料からのアル
ミニウムや酸素などの不純物の混入が少なく、磁歪特性
に優れた希土類金属−鉄系の超磁歪材料用合金を製造す
る方法およびその方法によって得られる希土類金属−鉄
系の超磁歪材料用合金を提供することを目的とする。
ミニウムや酸素などの不純物の混入が少なく、磁歪特性
に優れた希土類金属−鉄系の超磁歪材料用合金を製造す
る方法およびその方法によって得られる希土類金属−鉄
系の超磁歪材料用合金を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記課題
を解決すべく、鋭意検討を重ねた結果、水冷銅ルツボ内
で高周波誘導加熱により原料金属又は合金を溶解すれ
ば、アルミニウムや酸素などの不純物の混入が少ない希
土類金属−鉄系の超磁歪材料用合金を製造することがで
きることを見いだし、この知見に基づいて本発明を完成
するに至った。すなわち、本発明は、希土類金属、特に
Ｔｂ又はＤｙの少なくとも一方と鉄および／又はこれら
の合金を水冷銅ルツボ内で、高周波誘導加熱により溶解
して製造することを特徴とする希土類金属−鉄系の超磁
歪材料用合金の製造方法とその製造方法によって得られ
る希土類金属−鉄系の超磁歪材料用合金である。
を解決すべく、鋭意検討を重ねた結果、水冷銅ルツボ内
で高周波誘導加熱により原料金属又は合金を溶解すれ
ば、アルミニウムや酸素などの不純物の混入が少ない希
土類金属−鉄系の超磁歪材料用合金を製造することがで
きることを見いだし、この知見に基づいて本発明を完成
するに至った。すなわち、本発明は、希土類金属、特に
Ｔｂ又はＤｙの少なくとも一方と鉄および／又はこれら
の合金を水冷銅ルツボ内で、高周波誘導加熱により溶解
して製造することを特徴とする希土類金属−鉄系の超磁
歪材料用合金の製造方法とその製造方法によって得られ
る希土類金属−鉄系の超磁歪材料用合金である。
【０００６】
【発明の実施の形態】以下、本発明について詳細に説明
する。本発明により希土類金属−鉄系の超磁歪材用合金
を製造するには、まず、出発原料として、所望の組成比
からなる希土類金属と鉄および／又はこれらの合金を水
冷銅ルツボに投入する。本発明では、従来、一般に用い
られているアルミナからなるルツボの代わりに水冷銅ル
ツボを採用したことにより、ルツボからの汚染が無くな
り、アルミニウム、酸素の低減の効果が得られる。希土
類金属としては、Ｙ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｐｍ、
Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙ
ｂ、Ｌｕなどを用いることができる。また、出発原料で
ある鉄は、機械的強度、耐食性、飽和磁歪などを向上さ
せるため、Ｃｏ、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｍｇ、Ａｌ、Ｇａ、Ｚ
ｎ、Ｖ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｔｉ、Ｎｂ、Ｃｕ、Ａｇ、Ｓｎ、
Ｍｏ、Ｃｒ、Ｔａ、Ｐｄ、Ｉｎ、Ｓｂ、Ｉｒ、Ｐｔ、Ａ
ｕ、Ｐｂ、Ｗ、Ｓｉ、Ｂなどで置換してもよい。なお、
上記出発原料は、なるべく酸素含有量の少ないものを使
用する。例えば、希土類金属は、高純度原料を使用した
り、金属を精製して酸素含有量の低減を図ってから使用
するのが好ましい。
する。本発明により希土類金属−鉄系の超磁歪材用合金
を製造するには、まず、出発原料として、所望の組成比
からなる希土類金属と鉄および／又はこれらの合金を水
冷銅ルツボに投入する。本発明では、従来、一般に用い
られているアルミナからなるルツボの代わりに水冷銅ル
ツボを採用したことにより、ルツボからの汚染が無くな
り、アルミニウム、酸素の低減の効果が得られる。希土
類金属としては、Ｙ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｐｍ、
Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙ
ｂ、Ｌｕなどを用いることができる。また、出発原料で
ある鉄は、機械的強度、耐食性、飽和磁歪などを向上さ
せるため、Ｃｏ、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｍｇ、Ａｌ、Ｇａ、Ｚ
ｎ、Ｖ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｔｉ、Ｎｂ、Ｃｕ、Ａｇ、Ｓｎ、
Ｍｏ、Ｃｒ、Ｔａ、Ｐｄ、Ｉｎ、Ｓｂ、Ｉｒ、Ｐｔ、Ａ
ｕ、Ｐｂ、Ｗ、Ｓｉ、Ｂなどで置換してもよい。なお、
上記出発原料は、なるべく酸素含有量の少ないものを使
用する。例えば、希土類金属は、高純度原料を使用した
り、金属を精製して酸素含有量の低減を図ってから使用
するのが好ましい。
【０００７】次に、上記出発原料の混合物を、水冷銅ル
ツボ内で溶解する。溶解するには、高周波誘導加熱（ス
カル溶解法、コールドクルーシブル溶解法）により行
う。本発明において、高周波誘導加熱を採用したのは電
磁力による攪拌により合金が均一化されるからである。
これにより、混合物は水冷銅ルツボ内で溶解され、該ル
ツボと接触する合金は該ルツボが水冷されるため冷却凝
固して、薄皮の層（スカル層）が形成されるので、不純
物の混入を避けることができる。そして、溶解した合金
を鋳型に入れて鋳造することにより、アルミニウムや酸
素などの不純物の混入量が少ない希土類金属−鉄系の超
磁歪材料用合金が得られる。こうして製造した希土類金
属−鉄系の超磁歪材料用合金を使用して、粉末焼結法や
ゾーンメルト法などの方法で処理することにより、磁歪
特性の優れた超磁歪材料が得られる。
ツボ内で溶解する。溶解するには、高周波誘導加熱（ス
カル溶解法、コールドクルーシブル溶解法）により行
う。本発明において、高周波誘導加熱を採用したのは電
磁力による攪拌により合金が均一化されるからである。
これにより、混合物は水冷銅ルツボ内で溶解され、該ル
ツボと接触する合金は該ルツボが水冷されるため冷却凝
固して、薄皮の層（スカル層）が形成されるので、不純
物の混入を避けることができる。そして、溶解した合金
を鋳型に入れて鋳造することにより、アルミニウムや酸
素などの不純物の混入量が少ない希土類金属−鉄系の超
磁歪材料用合金が得られる。こうして製造した希土類金
属−鉄系の超磁歪材料用合金を使用して、粉末焼結法や
ゾーンメルト法などの方法で処理することにより、磁歪
特性の優れた超磁歪材料が得られる。
【０００８】
【実施例】次に、実施例を挙げて本発明をさらに詳細に
説明する。なお、本発明は以下の実施例に限定されるも
のではない。
説明する。なお、本発明は以下の実施例に限定されるも
のではない。
【０００９】（実施例１）Ｔｂメタル、Ｄｙメタル、電
解鉄を２１．０ｗｔ％Ｔｂ−３９．０ｗｔ％Ｄｙ−残Ｆ
ｅとなるように秤量し、予めスカル層をその内側に形成
させた水冷銅ルツボに入れ、高周波誘導加熱により溶解
した後、ルツボを傾注して鋳造した。得られた合金中の
酸素量は０．０４ｗｔ％であった。この合金を粉砕し、
粉末焼結法により超磁歪材を製造した。この超磁歪材
の、０．５ＫＯｅ磁場での磁歪量の測定結果（歪ゲージ
法）を表１に示す。なお、同様な溶解、鋳造操作を１０
回繰り返しても合金中の酸素量は同等であり、製造した
超磁歪材の磁歪量のばらつきは３％以内であった。
解鉄を２１．０ｗｔ％Ｔｂ−３９．０ｗｔ％Ｄｙ−残Ｆ
ｅとなるように秤量し、予めスカル層をその内側に形成
させた水冷銅ルツボに入れ、高周波誘導加熱により溶解
した後、ルツボを傾注して鋳造した。得られた合金中の
酸素量は０．０４ｗｔ％であった。この合金を粉砕し、
粉末焼結法により超磁歪材を製造した。この超磁歪材
の、０．５ＫＯｅ磁場での磁歪量の測定結果（歪ゲージ
法）を表１に示す。なお、同様な溶解、鋳造操作を１０
回繰り返しても合金中の酸素量は同等であり、製造した
超磁歪材の磁歪量のばらつきは３％以内であった。
【００１０】（実施例２）Ｔｂメタル、８６％Ｄｙ−Ｆ
ｅ合金、電解鉄、Ｃｏメタルを２０．６ｗｔ％Ｔｂ−３
９．１ｗｔ％Ｄｙ−１．５ｗｔ％Ｃｏ−残Ｆｅとなるよ
うに秤量し、実施例１と同様に溶解して合金を製造し
た。この合金を使用して同様に超磁歪材を製造し、磁歪
量を測定した結果を表１に併記する。
ｅ合金、電解鉄、Ｃｏメタルを２０．６ｗｔ％Ｔｂ−３
９．１ｗｔ％Ｄｙ−１．５ｗｔ％Ｃｏ−残Ｆｅとなるよ
うに秤量し、実施例１と同様に溶解して合金を製造し
た。この合金を使用して同様に超磁歪材を製造し、磁歪
量を測定した結果を表１に併記する。
【００１１】（比較例１）水冷銅ルツボの替りにアルミ
ナルツボを用いた以外は、実施例１と同様にして同じ組
成の合金を溶解、鋳造した。得られた合金中の酸素量は
０．０６５ｗｔ％であった。同様にして、超磁歪材を製
造し、その磁歪量を測定した結果を表１に併記する。な
お、同様な溶解、鋳造操作を数回繰り返すと、ルツボに
クラックが生じ、ルツボを交換する必要が生じた。ま
た、溶解バッチ毎にＡｌ量、酸素量が変動し、製造した
超磁歪材の磁歪量のバラ付きは１０％になった。
ナルツボを用いた以外は、実施例１と同様にして同じ組
成の合金を溶解、鋳造した。得られた合金中の酸素量は
０．０６５ｗｔ％であった。同様にして、超磁歪材を製
造し、その磁歪量を測定した結果を表１に併記する。な
お、同様な溶解、鋳造操作を数回繰り返すと、ルツボに
クラックが生じ、ルツボを交換する必要が生じた。ま
た、溶解バッチ毎にＡｌ量、酸素量が変動し、製造した
超磁歪材の磁歪量のバラ付きは１０％になった。
【００１２】（比較例２）水冷銅ルツボの替りにカルシ
ア製のルツボを用いた以外は、実施例１と同様にして超
磁歪材を製造した。その磁歪量を測定した結果およびル
ツボ寿命を表１に併記する。
ア製のルツボを用いた以外は、実施例１と同様にして超
磁歪材を製造した。その磁歪量を測定した結果およびル
ツボ寿命を表１に併記する。
【００１３】（比較例３）水冷銅ルツボの替りにマグネ
シア製のルツボを用いた以外は、実施例１と同様にして
超磁歪材を製造した。その磁歪量を測定した結果および
ルツボ寿命を表１に併記する。
シア製のルツボを用いた以外は、実施例１と同様にして
超磁歪材を製造した。その磁歪量を測定した結果および
ルツボ寿命を表１に併記する。
【００１４】（比較例４）水冷銅ルツボの替りにジルコ
ニア製のルツボを用いた以外は、実施例１と同様にして
超磁歪材を製造した。その磁歪量を測定した結果および
ルツボ寿命を表１に併記する。
ニア製のルツボを用いた以外は、実施例１と同様にして
超磁歪材を製造した。その磁歪量を測定した結果および
ルツボ寿命を表１に併記する。
【００１５】（比較例５）水冷銅ルツボの替りにタンタ
ル製のルツボを用いた以外は、実施例１と同様にして超
磁歪材を製造した。その磁歪量を測定した結果およびル
ツボ寿命を表１に併記する。
ル製のルツボを用いた以外は、実施例１と同様にして超
磁歪材を製造した。その磁歪量を測定した結果およびル
ツボ寿命を表１に併記する。
【００１６】（比較例６）実施例１と同じ原料を同じ割
合で秤量し、水冷銅ハース内に各原料をほぼ均等に配置
して、アーク溶解により１５０φ×１０ｔｍｍの円板状
に溶解した。合金の中心部、周辺部の５箇所からサンプ
リングし、組成のバラ付きを調べた結果、最大で±７．
５ｗｔ％の組成のバラ付きがみられた。そこで、このバ
ラ付きを少なくするために、合金を５ｍｍ以下に粉砕し
て同様にアーク溶解する操作を５回繰り返した。組成の
バラ付きは±０．７ｗｔ％以内に減少したが酸素量は
０．０９ｗｔ％に増加した。この合金を使用し同様にし
て超磁歪材を製造し、その磁歪量を測定した結果、４０
０ｐｐｍと低い値であった。
合で秤量し、水冷銅ハース内に各原料をほぼ均等に配置
して、アーク溶解により１５０φ×１０ｔｍｍの円板状
に溶解した。合金の中心部、周辺部の５箇所からサンプ
リングし、組成のバラ付きを調べた結果、最大で±７．
５ｗｔ％の組成のバラ付きがみられた。そこで、このバ
ラ付きを少なくするために、合金を５ｍｍ以下に粉砕し
て同様にアーク溶解する操作を５回繰り返した。組成の
バラ付きは±０．７ｗｔ％以内に減少したが酸素量は
０．０９ｗｔ％に増加した。この合金を使用し同様にし
て超磁歪材を製造し、その磁歪量を測定した結果、４０
０ｐｐｍと低い値であった。
【００１７】（評価）表１から明らかなように、本発明
により製造した実施例の超磁歪材料の磁歪量はいずれも
比較例で製造したものより大きい。これはルツボ材から
の不純物の混入が低減されたためであると考えられる。
により製造した実施例の超磁歪材料の磁歪量はいずれも
比較例で製造したものより大きい。これはルツボ材から
の不純物の混入が低減されたためであると考えられる。
【００１８】
【表１】
【００１９】
【発明の効果】本発明によれば、従来の希土類金属−鉄
系の超磁歪材料用合金の製造方法では困難であったルツ
ボ材から混入するアルミニウムや酸素などの不純物の増
加を防止することができる。したがって、本発明で得ら
れる超磁歪材料用合金を使用することによって、磁歪特
性の優れた超磁歪材料を安定して製造することができる
ので、その工業的意義は非常に大きい。
系の超磁歪材料用合金の製造方法では困難であったルツ
ボ材から混入するアルミニウムや酸素などの不純物の増
加を防止することができる。したがって、本発明で得ら
れる超磁歪材料用合金を使用することによって、磁歪特
性の優れた超磁歪材料を安定して製造することができる
ので、その工業的意義は非常に大きい。
Claims (3)
- 【請求項１】 希土類金属と鉄および／又はこれらの合
金を水冷銅ルツボ内で、高周波誘導加熱により溶解して
製造することを特徴とする希土類金属−鉄系の超磁歪材
料用合金の製造方法。 - 【請求項２】 希土類金属として、少なくともＴｂ又は
Ｄｙを使用することを特徴とする請求項１記載の希土類
金属−鉄系の超磁歪材料用合金の製造方法。 - 【請求項３】 請求項１又２記載の方法で製造される希
土類金属−鉄系の超磁歪材料用合金。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9328170A JPH11158566A (ja) | 1997-11-28 | 1997-11-28 | 希土類金属−鉄系の超磁歪材料用合金およびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9328170A JPH11158566A (ja) | 1997-11-28 | 1997-11-28 | 希土類金属−鉄系の超磁歪材料用合金およびその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11158566A true JPH11158566A (ja) | 1999-06-15 |
Family
ID=18207272
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9328170A Pending JPH11158566A (ja) | 1997-11-28 | 1997-11-28 | 希土類金属−鉄系の超磁歪材料用合金およびその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11158566A (ja) |
-
1997
- 1997-11-28 JP JP9328170A patent/JPH11158566A/ja active Pending
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