(57)【要約】【課題】粉末冶金法で磁歪材を製造する際に使用する原料粉末として、焼結性が良好であって、成形用金型への充填密度を高くできる原料粉末を得る。【解決手段】Ｔｂ粉末、Ｄｙ粉末、Ｆｅ粉末を、質量比でＴｂ：Ｄｙ：Ｆｅ＝０．３：０．７：１．８９となるようにボールミルに入れて混合する。この混合粉末を、空孔率が５０％以下となるまで９．８×１０7 Ｐａ以上の圧力で押し固めた後に、粉砕する。粉砕された粉末をふるい分けて、粒度を５０〜３００μｍとする。これを原料粉末として使用し、粉末冶金法により、成形工程および焼結工程を経て、組成がＴｂ0.3 Ｄｙ0.7 Ｆｅ1.89である磁歪材を製造する。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＲＴX （Ｒは一種類以上の希土類元素、ＴはＦｅ、Ｎｉ、およびＣｏからなる群より選択される一種類以上の元素、ＸはＲに対するＴの原子比で、１．５≦Ｘ≦２．３）で表される組成の磁歪材を、粉末冶金法で製造する際に使用される原料粉末であって、
組成がＲＴX で表され、粒度が５０〜３００μｍで、粒子の空孔率が５０％以下となっていることを特徴とする磁歪材の原料粉末。
【請求項２】
ＲＴX （Ｒは一種類以上の希土類元素、ＴはＦｅ、Ｎｉ、およびＣｏからなる群より選択される一種類以上の元素、ＸはＲに対するＴの原子比で、１．５≦Ｘ≦２．３）で表される組成の磁歪材を、粉末冶金法で製造する際に使用される原料粉末の製造方法において、
Ｒ粉末およびＴ粉末、またはＲＴX 粉末を、空孔率が５０％以下となるまで９．８×１０7 Ｐａ以上の圧力で押し固めた後に粉砕し、粉砕された粉末をふるい分けて、粒度を５０〜３００μｍとすることを特徴とする磁歪材原料粉末の製造方法。
【請求項３】
ＲＴX （Ｒは一種類以上の希土類元素、ＴはＦｅ、Ｎｉ、およびＣｏからなる群より選択される一種類以上の元素、ＸはＲに対するＴの原子比で、１．５≦Ｘ≦２．３）で表される組成の磁歪材を製造する方法であって、
請求項２の方法で原料粉末を製造する工程と、
前記原料粉末を磁場中で配向させながら成形する工程と、
得られた成形体を１．３３Ｐａ（１×１０-2Torr）以下の圧力の下、３℃／ｍｉｎ以下の速度で１１００℃以上１３００℃以下の温度まで昇温させ、前記温度で３０分以上保持する焼結工程と、
を備えた磁歪材の製造方法。  
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、粉末冶金法で磁歪材（外部磁界を作用させたときに寸法が変化する磁性体）を製造する際に使用される原料粉末とその製造方法、および前記原料粉末を用いた磁歪材の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
磁歪材の製造方法としては、粉末冶金法や単結晶法が挙げられる。単結晶法は、磁性体を所定の配向で結晶成長させることで単結晶の磁歪材を得る方法である。粉末冶金法は、原料粉末をボールミル等により所定の組成となるように混合した後、得られた混合粉末を磁場中で配向させながら成形して焼結する方法であり、結晶軸が配向された磁歪材が所定形状で得られる。粉末冶金法は単結晶法よりも、磁歪材の製造コストを低く抑えることができる。
【０００３】
下記の特許文献１には、磁歪量の大きな（Ｔｂ，Ｄｙ）Ｆｅ2 系磁歪材を、粉末冶金法で製造することが記載されている。具体的には、下記の原料Ａ粉末と原料Ｂ粉末を含む混合物、または、原料Ａ粉末と原料Ｂ粉末と原料Ｃ粉末とを含む混合物を、磁場中で成形した後、焼結することにより、（Ｔｂv Ｄｙ1-v ）Ｔw で表わされる組成（Ｔは、Ｆｅ、Ｃｏ、およびＮｉから選択される少なくとも１種の元素であり、ｖおよびｗは原子比を表わし、０．２７≦ｖ＜０．５０、１．７０≦ｗ≦２．００である）の磁歪材を製造することが記載されている。
【０００４】
原料Ａ粉末は、（Ｔｂx Ｄｙ1-x ）Ｔy で表される組成の粉末であり、ｘおよびｙは原子比を表わし、０．３０＜ｘ≦０．５０、１．７０≦ｙ≦２．００である。原料Ｂ粉末は、（Ｄｙ1-t Ｔｂt ）z Ｔ1-z で表される組成の粉末であり、ｔおよびｚは原子比を表わし、０≦ｔ≦０．３０、０．４０≦ｚ≦０．８０である。原料Ｃ粉末は、実質的に前述のＴから構成される。
【０００５】
下記の特許文献２には、一般式：（Ｔｂx Ｄｙ1-x )(Ｆｅy Ｃｒ1-y ) z （但し、０≦ｘ≦１．０、０．８≦ｙ≦０．９５、１．５≦ｚ≦３．０）で表される組成を有する相を主相とする磁歪合金及び／又はその前駆体からなり、酸素量が１．５ｗｔ％以下、窒素量が１．５ｗｔ％以下である主原料粉末を製造する粉末製造工程と、前記主原料粉末を用いて多結晶体を製造する焼結体製造工程と、を備えた超磁歪材料の製造方法が記載されている。
【０００６】
さて、粉末冶金法で磁歪材を製造する際に使用する原料粉末は、磁場中で成形する際の配向性を良好にするとともに、緻密な磁歪材を得るために、成形用金型への充填密度を高くすることが好ましい。そのために、例えば、原料粉末をスプレー造粒法で製造する方法が考えられる。しかしながら、この方法では、得られる粉末に滑剤が含まれるため、焼結性が不良となって、緻密な磁歪材が得られない。
【特許文献１】特開平７−２８６２４９号公報
【特許文献２】特開２００３−１２９１９４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、このような従来技術の問題点に着目してなされたものであり、粉末冶金法で磁歪材を製造する際に使用する原料粉末として、焼結性が良好であって、成形用金型への充填密度を高くできる原料粉末を得ることを課題とする。また、この原料粉末を用いた磁歪材の製造方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために、本発明の磁歪材の原料粉末は、ＲＴX （Ｒは一種類以上の希土類元素、ＴはＦｅ、Ｎｉ、およびＣｏからなる群より選択される一種類以上の元素、ＸはＲに対するＴの原子比で、１．５≦Ｘ≦２．３）で表される組成の磁歪材を、粉末冶金法で製造する際に使用される原料粉末であって、組成がＲＴX で表され、粒度が５０〜３００μｍで、粒子の空孔率が５０％以下となっていることを特徴とする磁歪材の原料粉末を提供する。
【０００９】
本発明はまた、ＲＴX （Ｒは一種類以上の希土類元素、ＴはＦｅ、Ｎｉ、およびＣｏからなる群より選択される一種類以上の元素、ＸはＲに対するＴの原子比で、１．５≦Ｘ≦２．３）で表される組成の磁歪材を、粉末冶金法で製造する際に使用される原料粉末の製造方法において、Ｒ粉末およびＴ粉末、またはＲＴX 粉末を、空孔率が５０％以下となるまで９．８×１０7 Ｐａ以上の圧力で押し固めた後に粉砕し、粉砕された粉末をふるい分けて、粒度を５０〜３００μｍとすることを特徴とする磁歪材原料粉末の製造方法を提供する。
【００１０】
本発明はまた、ＲＴX （Ｒは一種類以上の希土類元素、ＴはＦｅ、Ｎｉ、およびＣｏからなる群より選択される一種類以上の元素、ＸはＲに対するＴの原子比で、１．５≦Ｘ≦２．３）で表される組成の磁歪材を製造する方法であって、下記の構成(1) 〜(3) を備えた磁歪材の製造方法を提供する。
(1) Ｒ粉末およびＴ粉末、またはＲＴX 粉末を、空孔率が５０％以下となるまで９．８×１０7 Ｐａ以上の圧力で押し固めた後に粉砕し、粉砕された粉末をふるい分けて、粒度を５０〜３００μｍとする方法で、原料粉末を製造する工程。
(2) 前記原料粉末を磁場中で配向させながら成形する工程。
(3) 得られた成形体を１．３３Ｐａ（１×１０-2Torr）以下の圧力の下、３℃／ｍｉｎ以下の速度で１１００℃以上１３００℃以下の温度まで昇温させ、前記温度で３０分以上保持する焼結工程。
【００１１】
本発明の原料粉末は、ＲＴX （Ｒは一種類以上の希土類元素、ＴはＦｅ、Ｎｉ、およびＣｏからなる群より選択される一種類以上の元素、ＸはＲに対するＴの原子比で、１．５≦Ｘ≦２．３）で表される組成の磁歪材を製造する際に使用される。
希土類元素とは、Ｓｃ、Ｙ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｐｍ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ、Ｌｕを指す。これらの希土類元素のうち、Ｓｃ、Ｙ以外はランタノイドである。これらの元素のうち、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｓｍ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏを用いることが好ましく、Ｔｂ、Ｄｙを用いることがより好ましい。ＲとＴ以外に、Ｒと合金を形成できる遷移元素を含んでいてもよい。その遷移元素としては、Ｍｎ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗが挙げられる。
【００１２】
磁歪材のより好ましい組成は（ＴｂY Ｄｙ(1-Y) ）ＴX （０．２≦Ｙ≦０．５、１．５≦Ｘ≦２．３）である。Ｙが０．２未満であると、常温より低い温度域での磁歪量が低い。Ｙが０．５を超えると、常温での磁歪量が低い。さらに好ましい組成は（Ｔｂy Ｄｙ(1-y) ）ＦｅX （０．２≦Ｙ≦０．５、１．５≦Ｘ≦２．３）である。特に好ましい組成はＴｂ0.3 Ｄｙ0.7 Ｆｅ2 である。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の「磁歪材の原料粉末」は、成形用金型に密に充填できるとともに、スプレー造粒法で得られたもののように滑剤を含まないため焼結性が良好である。
また、本発明の原料粉末を用い、本発明の方法で磁歪材を製造することにより、磁歪特性が良好で緻密な磁歪材が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明の実施形態について説明する。
＜サンプルNo.1＞
組成がＴｂ0.3 Ｄｙ0.7 Ｆｅ1.89である磁歪材の試験片を、以下の方法で作製した。この方法は、プレス造粒工程、成形工程、および焼結工程からなる。
［プレス造粒工程］
先ず、平均粒径が１０μｍであるＴｂ粉末、平均粒径が１５μｍであるＤｙ粉末、平均粒径が１０μｍであるＦｅ粉末を用意し、各粉末を、質量比でＴｂ：Ｄｙ：Ｆｅ＝０．３：０．７：１．８９となるようにボールミルに入れて混合した。
【００１５】
次に、得られた混合粉末を、内寸が５０ｍｍ×５０ｍｍ×１００ｍｍである直方体の金型に入れ、圧力：９．８×１０7 Ｐａ、加圧時間：５分の条件でプレス成形した。得られた成形体の空孔率は３５％であった。
次に、得られた成形体を、粉砕機（（株）奈良機械製作所製の「Ｎ−ＣＯＳ」）に入れて、回転速度１０００ｒｐｍ、粉砕時間６０分、窒素雰囲気中の条件で粉砕した。
次に、砕された粉末をシフターでふるい分けて、粒度５０〜３００μｍの原料粉末を得た。この原料粉末の組成はＴｂ0.3 Ｄｙ0.7 Ｆｅ1.89であり、粒子の空孔率は３５％であった。
【００１６】
［成形工程］
次に、この原料粉末を、試験片作製用の金型に入れ、１５ｋＯｅの［１１１］軸に平行な磁場中で、圧力９．８×１０7 Ｐａ（１ｔｏｎ／ｃｍ2 ）、室温の条件で加圧成形した。
［焼結工程］
得られた成形体を直ぐに真空焼結炉に入れ、１．３３Ｐａ（１×１０-2Torr）の圧力の下、炉内の温度を、室温から１３００℃まで３．０℃／ｍｉｎの速度で昇温し、１３００℃で１時間保持することにより焼結を行った。
これにより、組成がＴｂ0.3 Ｄｙ0.7 Ｆｅ1.89で、［１１１］軸が配向されている磁歪材の試験片が得られた。
【００１７】
＜サンプルNo.2＞
プレス造粒工程に代えて、以下の方法で原料粉末を作製した。これ以外はサンプルNo.1と同じ方法で、組成がＴｂ0.3 Ｄｙ0.7 Ｆｅ1.89で、［１１１］軸が配向されている磁歪材の試験片を得た。
先ず、平均粒径が１０μｍであるＴｂ粉末、平均粒径が１５μｍであるＤｙ粉末、平均粒径が１０μｍであるＦｅ粉末と、滑剤としてパラフィンを、滑剤を溶解する溶媒としてヘキサンを用意した。
滑剤を溶媒に溶解させて、５質量％の滑剤溶液を調製した。この滑剤溶液と各粉末を、質量比で、滑剤溶液：Ｔｂ：Ｄｙ：Ｆｅ＝０．１：０．３：０．７：１．８９となるようにスプレードライヤー（（株）奈良機械製作所製の「ＮＭＧ」）に入れて造粒した。
次に、得られた造粒粉末をシフターでふるい分けて、粒度５０〜３００μｍの原料粉末を得た。この原料粉末の組成はＴｂ0.3 Ｄｙ0.7 Ｆｅ1.89であり、粒子の空孔率は７０％であった。
【００１８】
＜サンプルNo.3＞
プレス造粒工程に代えて、以下の方法で原料粉末を作製した。これ以外はサンプルNo.1と同じ方法で、組成がＴｂ0.3 Ｄｙ0.7 Ｆｅ1.89で、［１１１］軸が配向されている磁歪材の試験片を得た。
先ず、平均粒径が１０μｍであるＴｂ粉末、平均粒径が１５μｍであるＤｙ粉末、平均粒径が１０μｍであるＦｅ粉末を用意し、各粉末を、質量比でＴｂ：Ｄｙ：Ｆｅ＝０．３：０．７：１．８９となるようにボールミルに入れて混合した。
次に、得られた混合粉末をシフターでふるい分けて、粒度５０〜３００μｍの原料粉末を得た。この原料粉末の組成はＴｂ0.3 Ｄｙ0.7 Ｆｅ1.89であり、粒子の空孔率は８０％であった。
【００１９】
これらの各試験片を用いて、磁歪量、圧縮強度、相対密度（焼結体中の粒子が占める割合）を測定した。磁歪量については、強度８×１０4 Ａ／ｍの磁界を作用させた時の歪み量を、光ドップラー変位計で測定した。圧縮強度は「ＪＩＳ  Ｒ１６０８  ファインセラミックスの圧縮強さ試験方法」により測定した。また、アルキメデス法により比重を測定し、この測定比重を理論比重（空孔率が０の場合の比重）で除算することにより相対密度を求めた。その結果を下記の表１に示す。
【００２０】
【表１】
2006089835.tif 000002
【００２１】
この結果から以下のことが分かる。
本発明の原料粉末を用いて本発明の方法で製造されたNo. １の磁歪材は、本発明の実施例に相当し、比較例に相当するNo. ２および３の磁歪材よりも、磁歪量、圧縮強度、および相対密度のいずれの点でも良好なものであった。特に、相対密度が１００％である（すなわち、焼結体に空孔を含まない）緻密な磁歪材となった。また、緻密であることから圧縮強度も高い磁歪材となった。また、原料粉末の成形用金型への充填密度が高いため、磁場中で成形する際の配向性が良好になった結果、磁歪量も高くなった。