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鉄系磁歪合金の製造方法 コモンズ

国内特許コード P110003860
整理番号 Y04-P025
掲載日 2011年7月1日
出願番号 特願2006-510874
登録番号 特許第4814085号
出願日 平成16年10月8日(2004.10.8)
登録日 平成23年9月2日(2011.9.2)
国際出願番号 JP2004014963
国際公開番号 WO2005087963
国際出願日 平成16年10月8日(2004.10.8)
国際公開日 平成17年9月22日(2005.9.22)
優先権データ
  • 特願2004-069787 (2004.3.11) JP
発明者
  • 古屋 泰文
  • 岡崎 禎子
  • 斉藤 千尋
  • 横山 雅紀
  • 大森 守
出願人
  • 国立研究開発法人科学技術振興機構
発明の名称 鉄系磁歪合金の製造方法 コモンズ
発明の概要
【課題】液体急冷凝固材に特有の非平衡相、析出物(=状態図的平衡相〉の少ないこと、結晶微細化や異方性を生かしたFe-Ga系磁歪合金、Ti-Ni系形状記憶合金をアクチュエータやセンサ素子材料として適するバルク化材とするとともに溶製法と比べてコスト的に有利な製造方法によって高性能化を図る。
【構成】Fe-Ga磁歪合金又はTiNi系形状記憶合金の特定の急冷凝固組織及びそれに基づく特性を有する急冷材を薄片としてダイス内に積層するか、粉末やチョップをダイス内に充填して放電焼結法により高密度に結合させてバルク化合金とするか、焼結後さらに該バルク化合金を熱処理することによって合金の特性を向上させる。
従来技術、競合技術の概要


液体急冷凝固法を利用して、各種合金系の非晶質、微結晶、多結晶の材料が開発されてい
る。形状記憶合金などの機能性材料も液体急冷凝固法によって薄帯、細線、粉末として製
造できる(特許文献1、2)。



鉄系磁性形状記憶合金について、本発明者の一人(古屋)は、液体急冷凝固法を適用し、
超磁歪材料として知られるTerfenol-D(タフェノールディー)のレベルに達する巨大磁歪効
果を発見した。この新磁歪材料は、急冷凝固材に特有な微細で強い方向性を有する特異な
結晶制御組織を形成した実用的な多結晶材料であり、多結晶Fe-Pd系、Fe-Pt系合金に係わ
る発明を特許出願した(特許文献3)。さらに、本発明者らは、Fe-15at%Ga合金の短時間
熱処理(1173K・0.5h)薄帯試料の特性を報告した(非特許文献3)。



さらに、NiCoGa、CoNiGa系合金(特許文献4)、Fe-Ga系合金(特許文献5)において、
ある急冷速度を与えると結晶異方性が極めて強く、かつ微細な柱状結晶を形成でき、この
ように制御された材料は延性も有し、従来のランダム方位結晶材料よりも6~10倍以上も
大きな磁歪現象を誘起できることを発見した。



しかしながら、上記のような高い性能を有する合金はこれまで主に厚さ又は直径が約200
μm以下の薄帯や細線でしか得られておらず、溶製法では所期の特性を有するものは得る
ことは困難である。従来、板材や棒材などの厚さ又は直径がmmオーダー以上のバルク結晶
合金の製造法としては、溶製法の他に、粉末冶金法が知られている。その方法の一つの手
段として放電焼結法が知られている(例えば、非特許文献4、特許文献6)。



放電焼結は、粒間結合を形成しようとする部分に高エネルギーのパルスが集中でき、動的
に焼結プロセスが進行する。これが放電焼結プロセスの特長であり、ホットプレス、抵抗
焼結などの準静的な通常焼結法と大きく異なる点である。粒子表面のみの自己発熱による
急速昇温が可能なため、焼結原料の粒成長を抑制しながら、短時間で緻密な焼結体を得る
ことができる。また、焼結原料内部の組織が変化するのを阻止できるため、アモルファス
構造やナノ結晶組織をもつ粉体をそのままの状態で板材や棒材などのバルク(塊)化が可
能である。この放電焼結法を利用して所望のバルク形状に製造されたFe-Dy-Tb系又は希土
類元素-遷移金属系超磁歪材料が開発されている(特許文献7、8、9)。



【特許文献1】
特開平1-212728号(特許第2589125号)公報
【特許文献2】
特開平6-172886号公報
【特許文献3】
特開平11-269611号公報
【特許文献4】
特開2003-96529号公報
【特許文献5】
特開2003-286550号公報
【特許文献6】
特開平6-341292号(特許第2762225号)公報
【特許文献7】
特開平5-105992号公報
【特許文献8】
特開平11-189853号公報
【特許文献9】
特開2001-358377号公報
【非特許文献1】
S.Saito,Y.Furuya,T.Okazaki,T.Watanabe,T.Matsuzaki,andM.Wuttig:Mater.Trans.,JIM,vol.45,pp.193-198,Feb.(2004)
【非特許文献2】
M.Omori:Mater.Sci.Eng.A,vol.287,pp.183-188,Aug.(2000)

産業上の利用分野


本発明は、液体急冷凝固法-放電焼結法-熱処理法によって製造されたセンサ・アクチュ
エータ要素の素材となる鉄系超磁歪合金の製造方法に関する。

特許請求の範囲 【請求項1】
液体急冷凝固法により高温側不規則bcc構造でかつ微細柱状組織を有する、不規則~規則化遷移組成範囲である、多結晶のFeに対して17at%のGaを含有するFe-Ga合金からなる急冷凝固材を製造し、該急冷凝固材を薄片、粉末、またはチョップとして焼結原料とし、該原料を未熱処理のまま加圧力50MPa以上、焼結温度873K以上、かつ急冷凝固材の集合組織が失われない圧力100MPa以下焼結温度973K以下で放電焼結してバルク化合金とし、さらに熱処理して磁歪を向上させることを特徴とするアクチュエータ・センサ用の鉄系磁歪合金の製造方法。

【請求項2】
請求項1記載の方法において、加圧力100MPa、焼結温度973Kで放電焼結してバルク化合金とした後にさらに非磁場中で熱処理を行うことによって、室温で170~230ppmの磁歪を発現する合金とすることを特徴とするアクチュエータ・センサ用の鉄系磁歪合金の製造方法。

【請求項3】
請求項1記載の方法において、加圧力100MPa、焼結温度973Kで放電焼結してバルク化合金とした後にさらに磁場中で熱処理を行うことによって、室温で250~260ppmの磁歪を発現する合金とすることを特徴とするアクチュエータ・センサ用の鉄系磁歪合金の製造方法。
国際特許分類(IPC)
Fターム
出願権利状態 登録
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