(57)【要約】【課題】  磁歪素子の寸法変化の阻害、特性低下を招くことなく、高温、高圧に対する耐性、防錆性を確保することのできるコーティングを、容易かつ確実に施すことのできる、磁歪素子の製造方法等を提供することを目的とする。【解決手段】  電着塗装法によりエポキシ樹脂を磁歪素子本体１１の表面に付着させることで樹脂コーティング層１２を形成し、磁歪素子本体１１に多数形成された空隙に確実にエポキシ樹脂を入り込ませて、磁歪素子本体１１全体を確実にコーティングする。これにより、樹脂コーティング層１２は、２０μｍ程度以内の厚さでありながら、高い耐久性を有し、磁歪素子本体１１の外周縁部においても均一な膜厚とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧力が加わると透磁率が変化する磁歪素子本体と、
電着塗装法によって形成され、前記磁歪素子本体の表面を覆う樹脂コーティング層と、
を備えることを特徴とする磁歪素子。
【請求項２】
前記磁歪素子本体の電気抵抗が１×１０-5Ω・ｃｍ以下であることを特徴とする請求項１に記載の磁歪素子。
【請求項３】
前記樹脂コーティング層の膜厚が２０μｍ以下であることを特徴とする請求項１または２に記載の磁歪素子。
【請求項４】
前記樹脂コーティング層がエポキシ系樹脂であることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の磁歪素子。
【請求項５】
濃度３％、３０℃の塩水を連続して噴霧したとき、４８時間経過後の磁歪値の低下率が１０％以内であることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の磁歪素子。
【請求項６】
１２０℃、２０２６ｈＰａの雰囲気下で、８０ｋＡ／ｍの駆動磁界を印加したときの、４８時間経過後までの伸び率の変化率が５％以内であることを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の磁歪素子。
【請求項７】
圧力が加わると透磁率が変化する磁歪素子本体と、
前記磁歪素子本体の表面を覆うよう形成され、エポキシ系樹脂からなり、膜厚が２０μｍ以下であり、かつ表面の平滑度が±３μｍ以内であるコーティング層と、
を備えることを特徴とする磁歪素子。
【請求項８】
圧力が加わると透磁率が変化する磁歪素子と、
前記磁歪素子の外周側に設けられたコイルと、を備え、
前記磁歪素子は、焼結体からなる磁歪素子本体と、電着塗装法によって形成され、前記磁歪素子本体の表面を覆う樹脂コーティング層とを備えることを特徴とするセンサ。
【請求項９】
前記磁歪素子本体の焼結体密度が９７％以下であることを特徴とする請求項８に記載のセンサ。
【請求項１０】
前記樹脂コーティング層の膜厚が２０μｍ以下であり、かつ前記樹脂コーティング層表面の平滑度が±５μｍ以内であることを特徴とする請求項８または９に記載のセンサ。
【請求項１１】
原料粉末を磁場中成形して得た成形体を焼結し、焼結体を形成する工程と、
前記焼結体の表面を、電着塗装法により樹脂コーティング材で覆う工程と、
を含むことを特徴とする磁歪素子の製造方法。
【請求項１２】
前記樹脂コーティング材として、エポキシ系樹脂を用いることを特徴とする請求項１１に記載の磁歪素子の製造方法。
【請求項１３】
前記樹脂コーティング材によって前記焼結体の表面に膜厚が２０μｍ以下のコーティング層を形成することを特徴とする請求項１１または１２に記載の磁歪素子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、リニアアクチュエータ、振動子、圧力トルクセンサ、振動センサ、ジャイロセンサ等に、用いられる磁歪素子、磁歪素子の製造方法等に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、リニアアクチュエータ、振動子、圧力トルクセンサ、振動センサ、ジャイロセンサ等に磁歪素子が用いられている。
この磁歪素子は、リニアアクチュエータ、振動子等に用いる場合、付与する磁界を変化させることで、磁歪素子の寸法を変化させて駆動力を発生している。また、磁歪素子を圧力センサ、トルクセンサ、振動センサ、ジャイロセンサ等に用いる場合は、外部から加わった圧力によって磁歪素子の寸法が変化し、これに伴って変化する透磁率を検出することで、センシングを行っている（例えば、特許文献１、２参照。）。
【０００３】
【特許文献１】特開平６−１９４２４４号公報
【特許文献２】特開２０００−２６６６２１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
磁歪素子は、その使用環境に応じ、高温、高圧に対する耐性、防錆性が要求されることがある。このような要求に対し、磁歪素子の表面に、Ｎｉめっき、あるいはエポキシ樹脂等によるコーティングを施すことがある。
【０００５】
しかしながら、磁歪素子の表面にＮｉめっきを施した場合、Ｎｉめっきは硬く、磁歪素子の寸法変化が生じたときに、割れたり、磁歪素子の寸法変化を阻害する可能性がある。また、Ｎｉ自体、磁性材であるため、磁束の一部がＮｉめっき膜にも回り、磁歪素子の特性が落ちるという問題がある。
このような問題から、Ｎｉめっきは、リニアアクチュエータ、振動子、圧力トルクセンサ、振動センサ、ジャイロセンサ等として用いられる磁歪素子のコーティングには適さない。
【０００６】
これに対し、エポキシ樹脂によるコーティング（以下、エポキシコーティングと称することがある）は、Ｎｉめっきに比較してコーティング膜が柔らかく、しかも非磁性材であるため、上記したような問題は生じない。
【０００７】
ところで、エポキシコーティングには、素子をエポキシ樹脂中に浸漬させるディップ法と、エポキシ樹脂をスプレーして塗布するスプレー法がある。
粉末冶金法によって形成された磁歪素子は、磁歪素子自体が多孔質のため、エポキシコーティングを施す場合、コーティング膜にピンホールが生じやすい。ピンホールの発生を防ぐには、概ね２０μｍ以上の膜厚でコーティングしなければならない。ディップ法は、２〜３μｍの膜厚でのコーティングしかできないため、多孔質の磁歪素子のコーティングには、２０μｍ以上の膜が形成できるスプレー法が一般に採用される。
【０００８】
しかし、スプレー法の場合、磁歪素子をテーブル上に並べ、その片面にエポキシ樹脂をスプレーした後、塗布したエポキシ樹脂をキュアー処理して硬化させ、さらに、磁歪素子を反転させ、反対面にエポキシ樹脂をスプレーしなければならない。つまり、テーブルに磁歪素子を並べる手間、磁歪素子に片面ずつエポキシ樹脂をスプレーする手間、キュアー処理する手間がかかる。
また、エポキシ樹脂をスプレー法により２０μｍ以上の膜厚にコーティングすると、図６に示すように、その表面張力により、磁歪素子１の外周縁部１ａにおいてコーティング膜２が盛り上がってしまう。すると、磁歪素子１の外周縁部１ａでは、コーティング膜２が３０μｍ等といった膜厚になり、膜厚の均一性が低下し、リニアアクチュエータ、振動子、圧力トルクセンサ、振動センサ、ジャイロセンサ等として用いるのに支障が生じることがある。
【０００９】
本発明は、このような技術的課題に基づいてなされたもので、磁歪素子の寸法変化の阻害、特性低下を招くことなく、高温、高圧に対する耐性、防錆性を確保することのできる樹脂コーティング層を備えた磁歪素子、センサを提供することを目的とする。
また、他の目的は、そのような磁歪素子のコーティングを、容易かつ確実に施すことのできる磁歪素子の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
かかる目的のもと、本発明の磁歪素子は、圧力が加わると透磁率が変化する磁歪素子本体と、電着塗装法によって形成され、磁歪素子本体の表面を覆う樹脂コーティング層と、を備えることを特徴とする。磁歪素子は、磁歪素子本体の電気抵抗が１×１０-5Ω・ｃｍ以下である。このため、樹脂コーティング層の形成に、電着塗装法を適用できる。電着塗装法によって多孔質の磁歪素子本体の表面に形成された樹脂コーティング層は、２０μｍ以下の膜厚でありながら、ピンホール等の無いものとなる。また、２０μｍ以下の薄い膜厚であるので、磁歪素子本体の外周縁部における樹脂コーティング層の盛り上がりも無い。このような電着塗装による樹脂コーティング層の形成には、エポキシ系樹脂を用いるのが好ましい。
このような磁歪素子は、濃度３％、３０℃の塩水を連続して噴霧したとき、４８時間経過後の磁歪値の低下率が１０％以内となり、高い防錆性を有するものとなる。また、１２０℃、２０２６ｈＰａ（２気圧）の雰囲気下で、８０ｋＡ／ｍの駆動磁界を印加したときの、４８時間経過後までの伸び率の変化率を５％以内とすることができ、高温・高圧環境下で高い耐性を有するものとなる。このように、エポキシ系樹脂により形成され、２０μｍ以下の膜厚でピンホール等を生じることなく高い防錆性、高温・高圧環境下で高い耐性を有した樹脂コーティング層は、スプレー法やディップ法では実現が非常に困難である。
【００１１】
また、本発明は、圧力が加わると透磁率が変化する磁歪素子本体と、磁歪素子本体の表面を覆うよう形成され、エポキシ系樹脂からなり、膜厚が２０μｍ以下であり、かつ表面の平滑度が±３μｍ以内であるコーティング層と、を備えることを特徴とする磁歪素子とすることもできる。電着塗装により、エポキシ系樹脂のコーティング材で磁歪素子本体の表面を覆うことで、多孔体である磁歪素子本体の孔をコーティング材で塞ぐことができ、これによって、例えば、焼結体密度が９７％より高い磁歪素子本体の表面の平滑度を、±３μｍ以下とすることができる。しかも、そのようなコーティング層は、電着塗装を用いることで膜厚を２０μｍ以下とすることができる。
【００１２】
このような磁歪素子を用い、リニアアクチュエータ、振動子、圧力トルクセンサ、振動センサ、ジャイロセンサ等を構成することができる。
例えば、圧力トルクセンサ、振動センサ、ジャイロセンサ等として機能するセンサの場合、このセンサは、圧力が加わると透磁率が変化する磁歪素子と、磁歪素子の外周側に設けられたコイルと、を備え、磁歪素子は、焼結体からなる磁歪素子本体と、電着塗装法によって形成され、磁歪素子本体の表面を覆う樹脂コーティング層とを備えるものとする。樹脂コーティング層を形成するには、エポキシ樹脂系、ポリウレタン樹脂系、アクリル樹脂系等の塗料を用いることができ、このうち、特にエポキシ樹脂系の塗料を用いるのが好ましい。
この場合、焼結体密度が９７％以下である、いわゆる多孔質状の磁歪素子本体に、電着塗装によって形成された樹脂コーティング層を備えることで、２０μｍ以下の膜厚であっても、樹脂コーティング層表面の平滑度を±５μｍ以内とすることができ、高い防錆性、高温・高圧に対する高い耐性を備えることができる。
【００１３】
上記したような磁歪素子は、以下のようにして製造することができる。
すなわち、原料粉末を磁場中成形して得た成形体を焼結することで焼結体を形成し、得られた焼結体の表面を、電着塗装法により樹脂コーティング材で覆うのである。
焼結体の表面をコーティング材で覆う工程では、電着塗装用の塗料、特にエポキシ系樹脂を含む塗料を用いるのが好ましい。
このような製造方法は、粉末冶金法によって形成された、焼結体密度が９７％以下の多孔質状の磁歪素子本体をコーティングする場合に特に適しており、コーティング材によって焼結体の表面に膜厚が２０μｍ以下のコーティング層を形成することができ、得られた磁歪素子は、高い防錆性、高温・高圧に対する高い耐性を備えることができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、電着塗装からなる樹脂コーティング層を備えることで、得られた磁歪素子は、２０μｍ以下の薄い膜厚でありながら、高い防錆性、高温・高圧に対する高い耐性を備えることが可能となり、磁歪素子およびそれを用いて構成されるセンサやアクチュエータ、振動子等を高い耐久性、信頼性を有したものとすることができる。また、本発明の磁歪素子の製造方法によれば、そのような磁歪素子の樹脂コーティング層を、容易かつ確実に形成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、添付図面に示す実施の形態に基づいてこの発明を詳細に説明する。
本実施の形態において、リニアアクチュエータ、振動子、圧力トルクセンサ、振動センサ、ジャイロセンサ等に用いられる磁歪素子は、ＲＴy（ここで、Ｒは１種類以上の希土類金属、Ｔは１種類以上の遷移金属であり、ｙは１＜ｙ＜４を表す。）で示す組成の焼結体を用いることが望ましい。
ここで、Ｒは、Ｙを含むランタノイド系列、アクチノイド系列の希土類金属から選択される１種以上を表している。これらの中で、Ｒとしては、特に、Ｎｄ、Ｐｒ、Ｓｍ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏの希土類金属が望ましく、Ｔｂ、Ｄｙがより一層望ましく、これらを複合して用いることができる。Ｔは、１種以上の遷移金属を表している。これらの中で、Ｔとしては、特に、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｍｎ、Ｃｒ、Ｍｏ等の遷移金属が望ましく、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉが一層望ましく、これらを複合して用いることができる。
【００１６】
組成式ＲＴyにおいて、ｙ＝２のときにＲとＴとが形成するＲＴ2ラーベス型金属間化合物は、キュリー温度が高く、かつ磁歪値が大きいため、磁歪素子として最も適する。ここで、ｙが１以下では、焼結後の熱処理でＲＴ相が析出して磁歪値が低下する。また、ｙが４以上では、ＲＴ3相又はＲＴ5相が多くなり、磁歪値が低下する。このため、ＲＴ2相を多くするために、１＜ｙ＜４の範囲が望ましい。Ｒとして複数種の希土類金属を用いてもよく、特に、ＴｂとＤｙを用いることが望ましい。
【００１７】
本実施の形態において、上記のような磁歪素子は、特開２００２−１２９２７４号公報に示すような、３種類の異なる組成の原料粉末（以下、原料Ａ、Ｂ、Ｃと適宜称する）を混合して作製するのが好ましい。また、原料粉末となる合金粉の一部には、水素吸蔵処理される原料を含んでいることが好ましい。合金粉に水素を吸蔵させることにより、歪みが生じ、その内部応力によって割れが生ずる。このために、混合される合金粉は、成形体を形成する時に圧力を受け、混合した状態の内部で粉砕されて細かくなり、焼結したときに緻密な高密度焼結体を得ることができるからである。
【００１８】
原料Ａは、式（１）：（ＴｂxＤｙ1-x）Ｔyで表されるものを用いる。ここで、原料ＡのＴは、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉの群から選択される少なくとも１種類の金属で、特に、元素ＴはＦｅ単独でもよい。Ｆｅは、Ｔｂ、Ｄｙと磁歪特性の高い（Ｔｂ、Ｄｙ）Ｆｅ2金属間化合物を形成するからである。このときに、Ｆｅの一部をＣｏ、Ｎｉで置換するものであってもよいが、Ｃｏは磁気異方性を大きくするが透磁率を低くし、また、Ｎｉはキュリー温度を下げ、結果として常温・高磁場での磁歪値を低下させるために、Ｆｅは７０ｗｔ％以上、一層好ましくは８０ｗｔ％以上である。
原料Ａは、その他に、Ｔｂ、Ｄｙの希土類金属と合金を形成する遷移金属を含んでいてもよい。遷移金属としては、具体的にはＭｎ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗを挙げることができる。原料ＡのＴｂの一部は、Ｄｙを除く希土類（Ｒ'）と置換してもよい。Ｒ'として、例えば、Ｎｄ、Ｐｒ、Ｇｄ、Ｙ等を挙げることができる。
【００１９】
式（１）において、ｘ、ｙは、０．３５＜ｘ≦０．５、１．７≦ｙ≦２．０の範囲とする。ｘが０．３５以下の小さい値になると、磁歪値が大きくなる［１１１］軸方向への配向が困難になり、ｘが、０．５を超えると、磁歪材料全体に対する原料Ａの比率が低下するために焼結後の［１１１］軸方向の配向度が低くなる。ｙが１．７未満では、磁歪材料全体に占める原料Ａの比率が小さくなり、焼結後の［１１１］軸方向の配向度が低くなってしまう。ｙが大きいと（Ｔｂ、Ｄｙ）Ｔ3等のＦｅリッチの相が多くなり、このため、磁場中成形による配向度が低くなり、それにつれて焼結後の磁歪材料の配向度も低くなる。したがって、ｙは２．０とする。
好ましいｘは０．３≦ｘ≦０．４５、より好ましいｘは０．３４≦ｘ≦０．４０である。また、好ましいｙは１．８≦ｙ≦２．０、より好ましいｙは１．８７≦ｘ≦１．９２である。
【００２０】
原料Ｂとして、式（２）：ＤｙtＴ1-t（Ｄｙは、ＴｂとＨｏの双方又はいずれか一方を含むことがあり、ｔは０．３７≦ｔ≦１．０の範囲）で表される組成を有するものを用いる。ｔがこの範囲内においてＤｙとＴは共晶点を有するので、ｔがこの範囲を以外の組成では、原料Ａと原料Ｃとの混合において、共晶組成であるＲ2Ｔが少なくなり、焼結密度を高くすることが難しくなる。
【００２１】
また、原料Ｂは、水素吸蔵処理を施すことにより、７０００ｐｐｍ≦水素量≦２２０００ｐｐｍの水素を含むことが好ましい。原料Ｂは水素を吸蔵することにより脆化し、これを原料Ａと原料Ｃと混合し、成形体を形成する時の圧力により混合した状態の内部で粉砕されて微細化する。したがって、主相形成を担う原料Ａの間に入り込みやすくなり、焼結したときに緻密で密度の高い焼結体を形成する。
【００２２】
原料Ｂに、吸蔵させる水素の量としては、７０００ｐｐｍ≦水素量≦２２０００ｐｐｍの範囲がよい。水素の量が７０００ｐｐｍ未満では、水素の量が少なくて原料Ｂの内部歪みが小さく、成形時の割れが少なく、密度が低く、さらに開気孔も多くなる。さらに、長期間の使用により磁歪特性が低下する。また、水素量が２２０００ｐｐｍを超えると、原料Ｂの微細化が飽和し、これ以上吸蔵する効果がない。
【００２３】
本実施の形態においては、Ｔを含む原料Ｃを用いる。Ｔは、上述したように、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉの群から選択させる少なくとも１種類の金属であり、この中ではＦｅが最も好ましい。
【００２４】
以上説明した原料Ａ、原料Ｂ及び原料Ｃを混合、磁場中成形、焼結して、式（３）：（ＴｂvＤｙ1-v）Ｔwで表される磁歪材料を製造する。ここで、ｖ、ｗは、０．２７≦ｖ＜０．５、１．７≦ｗ≦２．０の範囲にある。ｖが０．２７未満では、常温より低い温度域で十分な磁歪値を示さず、ｖが０．５以上では常温域で十分な磁歪値を示さない。ｗが１．７未満では希土類リッチな相が多くなり、ｗが２．０を超えると、（Ｔｂ、Ｄｙ）Ｔ3相等の異相が生じ磁歪値が低下する。
好ましいｖは０．２７≦ｖ≦０．４０、より好ましいｖは０．２７≦ｖ≦０．３４である。また、好ましいｗは１．８≦ｗ≦１．９５、より好ましいｗは１．８７≦ｗ≦１．９２である。
【００２５】
原料Ａ、原料Ｂ及び原料Ｃとの混合の割合は、式（３）で表される磁歪材料になるように適宜決定することができるが、以下に従うことが好ましい。
原料Ａの重量百分率をａ、原料Ｂの重量百分率をｂ、原料Ｃの重量百分率をｃとしたとき、原料Ａは、好ましくは５０≦ａ＜１００、より好ましくは６０≦ａ≦９５とする。ａが小さすぎる場合、すなわち、磁場中成形において配向する原料Ａの比率が低い場合、焼結後の結晶の配向度が低くなる。一方、ａが大きすぎる場合、原料Ａの組成が最終組成に近いということであり、磁場配向を容易にするために原料Ａを用いる意味がなくなる。
原料Ｂは、好ましくは０＜ｂ≦４０、より好ましくは５≦ｂ≦３０とする。原料Ｂは焼結の際に融剤として働くため、ｂが小さすぎると焼結が進みにくくなって緻密な磁歪材が得にくくなる。一方、ｂが大きすぎると、ａが小さくなりすぎて、上記弊害が生ずる。
【００２６】
以上の原料Ａ、Ｂ、Ｃは、以下に示すような工程を経て、焼結体からなる磁歪材料を構成する。
原料Ａとして、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｆｅを上記式（１）に該当するように秤量して、例えばＡｒガスの不活性雰囲気中で溶融して合金を作製する。この合金を、１１５０〜１２３０℃程度の温度でアニール処理を行い、合金作製時の各金属元素の濃度分布を一様にし、また、析出した異相を消滅させることができる。次に、この原料Ａを、平均粒径で５〜２００μｍ程度まで粉砕処理する。
【００２７】
原料ＢとしてＤｙ又はＤｙ及びＴからなる合金を用意し、原料Ａと同様に粉砕処理する。次いで、粉砕された原料Ｂを水素雰囲気中又は水素と不活性ガスの混合雰囲気中に保持して、原料Ｂの結晶格子中に水素原子を侵入させ又は水素化物とする水素吸蔵処理を施す。原料Ｂに含まれる水素量は前述したように、７０００〜２２０００ｐｐｍとするのが好ましい。原料Ｂは、水素吸蔵処理が施されることで割れが発生する。原料ＢがＤｙ及びＴからなる合金から構成される場合は、割れによって５〜２００μｍ程度まで微粉化される。原料ＢがＤｙ単体で構成される場合は、水素吸蔵処理後の割れによってＤｙ及びＴからなる合金のように微粉化することが困難であるため、水素吸蔵処理後に粉砕処理を行うことが好ましい。この粉砕は、平均粒径で５〜２００μｍ程度とすればよい。なお、水素吸蔵処理を行う温度は、原料ＢがＤｙ及びＴからなる合金から構成される場合は、１００〜２００℃、原料ＢがＤｙ単体で構成される場合は、２５０〜４５０℃とすることが好ましく、この温度であれば、保持時間を１〜２０時間とすれば、原料Ｂに上記量の水素を含有させることができる。なお、保持時間による水素含有量は、原料Ｂ合金の大きさにも依存する。
【００２８】
原料Ｂに水素吸蔵処理を施すことにより、原料Ｂの耐酸化性を向上することができる。希土類元素であるＤｙは酸化されやすいために、わずかな酸素があっても表面に融点の高い酸化膜が形成される。この酸化膜は焼結の進行を抑制する。そのために、得られる焼結体の密度は低く、さらに開気孔も多くなる。この開気孔が多くなると、長期間使用している間に、さらにＤｙの酸化が進み、それに伴い磁歪特性が低下する。したがって、原料Ｂに水素吸蔵処理をして焼結体を製造することで高い焼結密度を獲得し、かつ、磁歪特性の経時的な劣化を抑えることができる。
【００２９】
原料Ｃは、原料Ａ及び原料Ｂと同様に粉砕した後に、表面に付着している酸素を除去するための還元処理を行うことが好ましい。この還元処理は、例えば、３００〜６００℃の水素雰囲気中に１〜３時間程度保持すればよい。
【００３０】
以上のようにして得られた原料Ａ、原料Ｂ及び原料Ｃは、最終的に得たい組成となるように秤量、混合してから、粉砕処理される。粉砕処理では、湿式ボールミル、アトライタ、アトマイザー等の粉砕機から適宜選択することができる。特に、アトマイザーが好ましい。衝撃と剪断を同時にかけることができ、粉体の凝集を防ぎ、かつ生産性が高いからである。この粉砕後の平均粒径は、１〜１００μｍ、好ましくは５〜２０μｍとする。粒径が小さすぎると製造工程中で酸化が進行しやすく、磁歪特性を劣化させる。平均粒径が大きすぎると焼結が進みにくく、焼結密度が高くならず、開気孔が多くなる。
【００３１】
混合された原料Ａ、原料Ｂ及び原料Ｃは、焼結前に所望の形状に成形する。この成形は磁場中で行うことで、主に原料Ａを一定方向に揃えて、焼結後の磁歪材料を［１１１］軸方向に配向させる。印加する磁場は、２．４×１０4Ａ／ｍ以上、好ましくは４．８×１０4Ａ／ｍ以上がよい。磁場の方向は、圧力の方向に垂直でも、平行でもよい。成形圧力は、４．９×１０4Ｐａ以上、好ましくは２．９×１０5Ｐａ以上がよい。
【００３２】
磁場中成形で得られた成形体は焼結される。焼結条件は、１１００℃以上で、好ましくは１１５０〜１２５０℃で、１〜１０時間行うことがよい。焼結の雰囲気は、非酸化性雰囲気が良く、Ａｒガス等の不活性ガス又は真空中がよい。
このようにして製造された焼結体は、式（３）：（ＴｂvＤｙ(1-v)）Ｔw（ここで、ｖ、ｗは、０．２７≦ｖ＜０．５、１．７≦ｗ≦２．０の範囲にある。）で表される多結晶体からなる磁歪材料であり、磁歪が最も大きくなる［１１１］軸方向に配向している。この磁歪材料の結晶粒の平均粒径は１０μｍ以上である。結晶粒の平均粒径が小さいと結晶粒界が多くなり外部磁場による磁化率が低くなる。結晶粒の平均粒径の上限は特にないが、２００μｍ以上になると磁歪値はほとんど飽和するためにこれ以上大きくする必要がなく、また、焼結等の時間がかかりすぎ実用的ではない。
【００３３】
上記のようにして製造された焼結体は、焼結体密度が９７％以下の多孔質状である。このため、高温・高圧に対する耐性、防錆性を高めるため、焼結体にコーティングを施すのが好ましい。
すなわち、図１に示すように、コーティングが施された本発明における磁歪素子１０は、上記のようにして形成された、例えば、所定の厚さを有した円板状（円柱状）の磁歪素子本体（焼結体）１１と、磁歪素子本体１１の表面全体を覆う樹脂コーティング層（コーティング層）１２とから形成されている。
【００３４】
樹脂コーティング層１２は、エポキシ樹脂によって形成され、その膜厚は、概ね２０μｍ以下で、好ましくは５〜２０μｍ、より好ましくは１０〜１５μｍである。
【００３５】
エポキシ樹脂で樹脂コーティング層１２を形成するには、電着塗装法を用いる。
電着塗装法では、エポキシ樹脂系塗料と溶剤や水等の溶媒とを調製することで得られる塗液中に磁歪素子本体１１を浸漬し、この状態で、磁歪素子本体１１と塗液に電位差を生じさせることで、エポキシ樹脂系塗料を磁歪素子本体１１に付着させ、磁歪素子本体１１の表面に塗膜を形成する。この電着塗装法には、アニオン型電着塗装法とカチオン型電着塗装法があるが、エポキシ樹脂系塗料を用いる場合、カチオン型電着塗装法を採用するのが好ましい。
この電着塗装工程において、磁歪素子本体１１には電極がフッキングされるが、磁歪素子本体１１を塗液に所定時間浸漬した後に引き上げた時点で、電極を取り外す。その後、磁歪素子本体１１を乾燥炉に投入し、磁歪素子本体１１の表面に付着した塗料を乾燥・硬化させる（いわゆるキュアー処理）。このように、キュアー処理に先立ち電極を磁歪素子本体１１から取り外すことで、磁歪素子本体１１において電極がフッキングされていたために塗料が付着していなかった箇所にも、硬化前の塗料が流れ、磁歪素子本体１１全体に塗料を付着させることができる。
【００３６】
このようにして電着塗装でのエポキシ樹脂によるコーティングが完了した磁歪素子１０は、例えば、図２に示したような圧力センサ（センサ）１００に組み込まれる。この圧力センサ１００は、ヨークを兼ねるハウジング１０１内に、磁歪素子１０と、この磁歪素子１０の外周側に配設されたコイル１０２とを備えている。ハウジング１０１は、磁歪素子１０を挟み込むように設けられた接触部１０１ａ、１０１ｂを一体に備えている。そして、一方の接触部１０１ａには、外部から圧力（トルク）の入力を受ける入力部１０３が一体に形成されている。
この圧力センサ１００は、外力によって入力部１０３を押圧すると、ハウジング１０１が弾性変形し、磁歪素子１０を押圧する。これによって磁歪素子１０が縮小変形し、透磁率が変化するので、これをコイル１０２で検出し、電気信号として出力することによって圧力を検出できる。
【００３７】
上述したように、磁歪素子本体１１の樹脂コーティング層１２を、電着塗装法によりエポキシ樹脂を磁歪素子本体１１の表面に付着させるようにして形成したので、磁歪素子本体１１に多数形成された空隙にも確実にエポキシ樹脂が入り込み、磁歪素子本体１１全体を、ピンホールを生ずることなく確実にコーティングすることが可能となる。また、電着塗装法では、磁歪素子本体１１と塗液の間に流す電流をコントロールすることで、樹脂コーティング層１２の厚さを容易かつ確実に行え、２０μｍ程度以内の樹脂コーティング層１２を１回で形成することができる。これにより、均一な樹脂コーティング層１２を形成することができ、磁歪素子本体１１の外周縁部においても均一な膜厚とすることができる。さらに、エポキシ樹脂は非磁性材料であるから、磁歪素子１０の特性を低下させることもない。
【００３８】
さらに電着塗装法を用いることで、スプレー法のように反転、乾燥等の手間はかからず、樹脂コーティング層１２を容易に形成することができる。
このように、本実施の形態の手法によれば、粉末冶金法により形成され、焼結体密度が９５％程度である磁歪素子本体１１の寸法変化の阻害、特性低下を招くことなく、高温、高圧に対する耐性、防錆性を確保することのできる樹脂コーティング層１２を、容易かつ確実に形成することが可能となる。
【実施例】
【００３９】
ここで、電着塗装でのエポキシ樹脂を用いた樹脂コーティング層による効果を確認したのでその結果を以下に示す。
まず、磁歪素子本体となる焼結体を、以下のようにして製造した。
まず、原料Ａとして、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｆｅを秤量して、Ａｒガスの不活性雰囲気中で溶融して、Ｔｂ0.4Ｄｙ0.6Ｆｅ1.95の組成を有する合金を製造した。そして、この原料Ａを、１１７０℃（安定時間２０ｈｒ）でアニールする熱処理を行い、合金製造時の各金属元素の濃度分布を一様にし、また、析出した異相を消滅させてから、例えばブラウンミルで粉砕し、粗粉を得た。得られた粗粉を、目開き２ｍｍの篩に通し、２ｍｍ以上の粒径の粗粉を除去した。
原料Ｂとして、Ｄｙ、Ｆｅを秤量して、Ａｒガスの不活性雰囲気中で溶融し、Ｄｙ2.0Ｆｅの組成を有する合金を製造した。そしてこの合金に、水素雰囲気(濃度８０％)中、１５０℃（安定時間１ｈｒ）で熱処理し、約１８０００ｐｐｍの水素を吸蔵させることで、合金を粉砕し、粉砕粉を得た。この粉砕粉を、目開き２ｍｍの篩に通し、２ｍｍ以上の粒径の粗粉を除去した。
原料Ｃとして、Ｆｅの粉末を用い、このＦｅ粉末に対し、水素ガス雰囲気中で酸素を除去する還元処理（３００℃、安定時間１ｈｒ）を行った。
【００４０】
次いで、得られた原料Ａ、Ｂ、Ｃを秤量した後、混合処理し、さらにＡｒガス中でアトマイザーにより微粉砕し、組成をＴｂ0.34Ｄｙ0.66Ｆｅ1.88にした合金粉を得た。
得られた合金粉を型に入れ、１２ｋＯｅの磁場中で、５ｔｏｎ／ｃｍ2の成形圧で成形し、成形体を得た。このとき、合金粉を型に充填するに際しては、合金粉を、Ｎ2ガスを充填した配管内を通して移動させた。また、磁場は、圧力方向に対して垂直方向（いわゆる横磁場）に印加した。成形体の形状および寸法は、φ３×１６ｍｍとした。
【００４１】
得られた成形体を、焼結用容器に収めて炉中で昇温し、１１５０〜１２３０℃の安定温度区間で３５vol％水素ガスと６５vol％Ａｒガスの混合雰囲気で焼成を行い、焼結体（磁歪素子本体）を得た。
【００４２】
このようにして製造した焼結体の表面に、以下のようにして樹脂コーティング層を形成した。
コーティング材には、日本ペイント株式会社製のパワートップＵエクセル１００を用いた。
予めバレル・エッチング処理による下地処理、脱脂処理を行った焼結体を、浴温度３０℃、印加電圧１００Ｖにおいて、電着槽と液に５秒間浸漬し、カチオン型電着塗装した。
浸漬時間の経過後、焼結体を電着槽から引き上げ、スプレーにより３０秒間水洗した。その後、熱風乾燥炉を用い、電着塗装した焼結体を、１９０℃で２５分間加熱することによって、焼結体の表面に形成された塗膜を乾燥・硬化させ（いわゆるキュアー処理）、樹脂コーティング層を形成した。
【００４３】
また、比較のため、上記と同様にして製造した焼結体の表面に、以下のようにしてエポキシ樹脂のスプレー法によるコーティングを施した。
すなわち、焼結体に対し、前処理としてバレル・エッチング処理を施した後、この焼結体に、熱硬化性のエポキシ樹脂をスプレー法により吹き付けて樹脂コーティング層を形成した。用いたエポキシ樹脂は、長島特殊塗料株式会社製、Ｓ−Ｎｏ.６  超防錆プライマー  Ｃ−７２６１  グレー  主剤とした。また、エポキシ樹脂は、その膜厚が２５±１０μｍとなるように、テーブル上に並べた焼結体の片面に吹き付けた。
吹き付けの終了後、焼結体を、１６０℃で６０分加熱してキュアー処理し、エポキシ樹脂を仮硬化させた。
【００４４】
続いて、焼結体を反転させて前記のテーブル上に並べ、前記と同様にして、エポキシ樹脂をスプレー法により吹き付けた。
この後、焼結体を、１６０℃で６０分加熱し、エポキシ樹脂を硬化させた。
【００４５】
上記のようにして得られた、電着塗装でのエポキシ樹脂によるコーティングが施された焼結体と、スプレー法でのエポキシ樹脂によるコーティングが施された焼結体、さらに、何らのコーティングを施さない焼結体について、塩水噴霧試験を行った。
塩水噴霧試験は、濃度３％、３０℃の塩水を流量１０Ｌ（リットル）／ｍｉｎで噴霧し続け、そのときの焼結体の磁歪値の変化（８０ｋＡ／ｍ（１ｋＯｅ））の磁界を印加したときのインダクタンスの変化量△Ｌ）を計測した。
その結果を図３に示す。
【００４６】
この図３（ａ）に示すように、何らのコーティングを施さない焼結体、およびスプレー法でのエポキシ樹脂によるコーティングが施された焼結体については、時間の経過とともに磁歪値が大幅に低下しているのに対し、電着塗装でのエポキシ樹脂によるコーティングが施された焼結体は磁歪値の低下が見受けられない。さらに、図３（ｂ）に示すように、電着塗装でのエポキシ樹脂によるコーティングが施された焼結体では、９６時間経過後までの磁歪値の変化率は１％以内となっている。これにより、電着塗装でのエポキシ樹脂によるコーティングによって、高い防錆性を備えることができることがわかる。
【００４７】
さらに、電着塗装でのエポキシ樹脂によるコーティングが施された焼結体と、スプレー法でのエポキシ樹脂によるコーティングが施された焼結体の外観写真を図４に示す。図４（ａ）は、コーティング直後の、塩水噴霧試験投入前の状態、図４（ｂ）は、塩水噴霧試験投入後６５時間経過時の状態、図４（ｃ）は、塩水噴霧試験投入後２５０時間経過時の状態である。
【００４８】
図４（ａ）に示すように、コーティング直後の状態において、スプレー法でのエポキシ樹脂によるコーティングが施された焼結体では、エポキシ樹脂が、焼結体の孔部に完全に入り込んでおらず、樹脂コーティング層として見れば、多数のピンホールが形成されていることになるのが分かる。これに対し、電着塗装でのエポキシ樹脂によるコーティングが施された焼結体は、表面が平滑であり、焼結体の孔部にエポキシ樹脂が入り込んでこれを埋めていることがわかる。
また、図４（ｂ）、（ｃ）に示すように、６５時間経過後、２５０時間経過後には、スプレー法でのエポキシ樹脂によるコーティングが施された焼結体では、樹脂コーティング層に変色が生じており、磁歪素子本体に錆が生じていることがわかる。これに対し、電着塗装法でのエポキシ樹脂によるコーティングが施された焼結体においては、樹脂コーティング層に変色が一切見受けられず、高い防錆効果を発揮していることが確認できた。
【００４９】
また、電着塗装でのエポキシ樹脂によるコーティングが施された焼結体と、エポキシ樹脂によるコーティングが施された焼結体、さらに、何らのコーティングを施さない焼結体について、高温・高圧下での耐性試験（いわゆるＰＣＴ試験）を行った。
試験は、１２０℃、２０２６ｈＰａ（２気圧）の環境下において、焼結体に８０ｋＡ／ｍの磁界を印加したときの伸び率の経時的な変化を、磁歪値を測定することで計測した。
その結果を図５に示す。
【００５０】
この図５（ａ）に示すように、何らのコーティングを施さない焼結体については、時間の経過とともに、磁歪値が大幅に低下しているのに対し、エポキシ樹脂によるコーティングが施された焼結体、および電着塗装でのエポキシ樹脂によるコーティングが施された焼結体は磁歪値の低下が見受けられない。図５（ｂ）に示すように、電着塗装でのエポキシ樹脂によるコーティングが施された焼結体では、９６時間経過後までの伸び率の変化率は１％以内となっている。これにより、電着塗装でのエポキシ樹脂によるコーティングによって、高温・高圧環境下において、高い耐性を備えることができることがわかる。
【００５１】
また、上記のようにして得られた、電着塗装でのエポキシ樹脂によるコーティングが施された焼結体と、スプレー法でのエポキシ樹脂によるコーティングが施された焼結体について、表面の平滑度を測定した。平滑度の測定には、キーエンス社、レーザーフォーカス変位計ＬＴ−８０１０を用いた。
その結果、スプレー法でのエポキシ樹脂によるコーティングが施された焼結体では、表面の凹凸量（平滑度）が±６μｍ程度であったのに対し、電着塗装でのエポキシ樹脂によるコーティングが施された焼結体では、表面の凹凸量（平滑度）が±２μｍ程度であり、平滑度を遥かに高くできることが確認された。図４（ａ）に示したように、電着塗装でのエポキシ樹脂によるコーティングが施された焼結体と、スプレー法でのエポキシ樹脂によるコーティングが施された焼結体では、コーティングの表面の平滑度が明らかに異なり、スプレー法でのエポキシ樹脂によるコーティングが施された焼結体では、コーティングの表面に穴が観察され、焼結体表面の穴をエポキシ樹脂で埋めていないことがわかる。これに対し、電着塗装でのエポキシ樹脂によるコーティングが施された焼結体では、コーティングの表面が平滑であることが明らかに観察され、焼結体表面の穴をエポキシ樹脂がほぼ完全に埋めていることが確認できる。
このように、平滑度、および上記の塩水噴霧試験、高温・高圧下での耐性試験の結果から、電着塗装でのエポキシ樹脂によるコーティングによって、多孔体である焼結体の表面に形成された孔がエポキシ樹脂によって確実に塞がれていることが裏付けられた。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】本実施の形態における磁歪素子の構成を示す図であって、（ａ）は外観図、（ｂ）は断面図である。
【図２】本実施の形態における磁歪素子を用いて構成されたセンサの構成を示す断面図である。
【図３】塩水噴霧試験の結果を示す図である。
【図４】スプレー法によるコーティングがなされた焼結体と、電着塗装によるコーティングがなされた焼結体の顕微鏡写真である。
【図５】高温・高圧環境下における耐久試験結果を示す図である。
【図６】エポキシ樹脂によるコーティングがなされた焼結体の断面図である。
【符号の説明】
【００５３】
１０…磁歪素子、１１…磁歪素子本体（焼結体）、１２…樹脂コーティング層（コーティング層）、１００…圧力センサ（センサ）、１０２…コイル                    
【図１】
2006228775.tif 000003
【図２】
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【図３】
2006228775.tif 000005
【図４】
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【図５】
2006228775.tif 000007
【図６】
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