(57)【要約】【課題】  密閉容器内における成形体の収容量を高め、磁歪素子の焼結工程における生産性を向上することのできる磁歪素子の製造方法、焼結用容器を提供することを目的とする。【解決手段】  焼結用容器１０を用い成形体１００を焼結するに際し、Ｄｙ2Ｏ3を含むスラリーを塗布した成形体１００を、焼結用容器１０内に上下に積み重ねて複数列×複数段に収容するようにして、焼結用容器１０内への成形体１００の収容量を従来より大幅に高める。焼結用容器１０内において互いに接触する成形体１００どうしの間に、成形体１００の焼成過程で安定なＤｙ2Ｏ3が介在酸化物として介在することで、成形体１００の酸化を避け、得られる焼結体の磁気特性の低下を抑える。【選択図】図２
2006219701.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
(ＴｂaＤｙ(1-a))Ｔy（ここで、ａは０．２７＜ａ≦０．５０の範囲にあり、Ｔは１種類以上の遷移金属で、ｙは１＜ｙ＜４を表す。）で示す組成を有する磁歪素子の製造方法であって、
原料粉末を磁場中成形し、成形体を得る工程と、
複数の前記成形体を、互いに隣り合う前記成形体間にＤｙ2Ｏ3が介在する状態で容器に収容する工程と、
前記容器内の前記成形体を焼結する工程と、
を含むことを特徴とする磁歪素子の製造方法。
【請求項２】
前記成形体を前記容器に収容するに先立ち、Ｄｙ2Ｏ3の粉末を分散媒に分散させたスラリーを前記成形体に塗布する工程をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の磁歪素子の製造方法。
【請求項３】
前記Ｄｙ2Ｏ3の粉末は、２〜５μｍの粒径であることを特徴とする請求項２に記載の磁歪素子の製造方法。
【請求項４】
前記分散媒は、フッ素系不活性液であることを特徴とする請求項２または３に記載の磁歪素子の製造方法。
【請求項５】
複数の前記成形体を前記容器に収容する工程で、複数の前記成形体を、Ｄｙ2Ｏ3からなる保持部材によって側方を保持して前記容器内で上下に積み重ね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の製造方法。
【請求項６】
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。）で示す組成を有する磁歪素子の製造方法であって、
原料粉末を磁場中成形し、成形体を得る工程と、
複数の前記成形体を容器に収容して焼結する工程と、を含み、
前記成形体を焼結する工程では、前記成形体が焼結する過程で安定な酸化物を、前記容器内で互いに隣り合う前記成形体間に介在させることを特徴とする磁歪素子の製造方法。
【請求項７】
前記成形体は、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｆｅを含み、前記酸化物は、Ｄｙ2Ｏ3を含むことを特徴とする請求項６に記載の磁歪素子の製造方法。
【請求項８】
焼結により(ＴｂaＤｙ(1-a))Ｔy（ここで、ａは０．２７＜ａ≦０．５０の範囲にあり、Ｔは１種類以上の遷移金属で、ｙは１＜ｙ＜４を表す。）で示す組成を有する磁歪素子となる焼結対象物を、焼結時に収める焼結用容器であって、
一部に開口した容器本体と、
前記容器本体の開口を塞ぐ蓋体と、
前記容器本体内に設けられ、複数の前記焼結対象物を上下に積み重ねて載置するセッターと、
を備えることを特徴とする焼結用容器。
【請求項９】
前記セッターは、前記焼結対象物を焼結させる過程で安定な酸化物を、互いに上下に位置する前記焼結対象物間に介在させた状態で、複数の前記焼結対象物を上下に積み重ねて載置することを特徴とする請求項８に記載の焼結用容器。
【請求項１０】
前記セッターは、上下に積み重ねた複数の前記焼結対象物の両側を保持する保持部を有することを特徴とする請求項８または９に記載の焼結用容器。
【請求項１１】
前記セッターは、前記セッターと前記焼結対象物との反応温度が、焼結に伴なって前記焼結対象物が収縮する温度よりも高い材料で形成されていることを特徴とする請求項８から１０のいずれかに記載の焼結用容器。
【請求項１２】
前記セッターは、Ｄｙ2Ｏ3を含む材料で形成されていることを特徴とする請求項８から１１のいずれかに記載の焼結用容器。                                         
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、磁歪素子の製造方法およびその過程で使用するのに適した焼結用容器に関する。
【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。
【０００３】
このような磁歪素子は、所定の組成の合金粉を磁場中成形することで成形体を形成した後、この成形体を不活性ガス雰囲気中で焼結することで製造されている（例えば、特許文献１参照。）。
その焼結工程では、成形体が焼結中に酸化しやすく、また焼結の熱源となるヒータの輻射熱の影響により変色等を生じやすいため、図４に示すように、成形体１を焼結用容器２内に収容している。焼結用容器２内には、セッター３が設置され、このセッター３上に、棒状の成形体１をセットし、この状態で焼結を行っている。
【０００４】
いわゆる超磁歪材で磁歪素子を形成する場合、成形体１は、活性度が非常に高く、セッター３の材質によっては、セッター３との接触部分において、反応物を生成してしまう。反応物が生成されると、焼結によって成形体１が収縮する際に機械的応力が作用して歪みが生じ、結晶の格子間距離が他の部分と異なってしまい、得られる成形体１（磁歪素子）の磁気特性が低下すると言う問題が生じる。このため、セッター３を、例えばＤｙ2Ｏ3等、成形体１の材料に対して不活性な材料で形成し、成形体１に反応物が生成されるのを防止している。
【０００５】
【特許文献１】特開２００３−３２０３号公報（第４頁）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、磁歪素子の焼結工程においては、その生産性を高めるため、焼結用容器２内になるべく多くの成形体１を収容することが求められる。とは言え、成形体１どうしが直接接触した状態であると、焼結によって成形体１どうしがくっついてしまう。そこで、焼結用容器２内には、セッター３を複数段設け、それぞれの段のセッター３上に成形体１をセットしている。
しかしながら、セッター３を支持するＭｏ製の支持板４とその下方に位置する成形体１の間には隙間が必要であり、また互いに隣接する成形体１どうしの間にも隙間が必要である。さらに、セッター３の厚さもあるため、焼結用容器２内において、成形体１を収容できるスペースが限られてしまう。
したがって、磁歪素子の焼結工程において生産性を高めるのが困難な状況にあるのが現状である。
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、密閉容器内における成形体の収容量を高め、磁歪素子の焼結工程における生産性を向上することのできる磁歪素子の製造方法、焼結用容器を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
かかる目的のもとになされた本発明は、(ＴｂaＤｙ(1-a))Ｔy（ここで、ａは０．２７＜ａ≦０．５０の範囲にあり、Ｔは１種類以上の遷移金属で、ｙは１＜ｙ＜４を表す。）で示す組成を有する磁歪素子の製造方法である。この製造方法は、原料粉末を磁場中成形し、成形体を得る工程と、複数の成形体を、互いに隣り合う成形体間にＤｙ2Ｏ3が介在する状態で容器に収容する工程と、容器内の成形体を焼結する工程と、を含むことを特徴とする。
このように、成形体を焼結するとき、容器内で互いに隣り合う成形体間にＤｙ2Ｏ3を介在させた状態とすることで、焼結する工程で互いに隣り合う成形体がくっつくのを防止できる。これにより、容器内に、従来より多くの成形体を収容することが可能となる。また、Ｄｙ2Ｏ3は、焼結することにより前記組成を有する磁歪素子を形成する成形体に対し、焼結工程で安定であるため、成形体（焼結体）が酸化してしまうのを回避できる。
互いに隣り合う成形体間に介在するＤｙ2Ｏ3によってスペースを食わないよう、Ｄｙ2Ｏ3は粉末状態とするのが好ましい。Ｄｙ2Ｏ3を粉末状態で成形体表面に位置させるため、スラリー状態として成形体に塗布するのが好ましい。このため、成形体を容器に収容するに先立ち、Ｄｙ2Ｏ3の粉末を分散媒に分散させたスラリーを成形体に塗布する工程をさらに備えるのが良い。この場合、Ｄｙ2Ｏ3の粉末は、２〜５μｍの粒径とするのが好ましい。また、分散媒は、成形体に対して不活性な、フッ素系不活性液を用いるのが良い。
【０００８】
複数の成形体を容器に収容する工程では、複数の成形体を、Ｄｙ2Ｏ3からなる保持部材によって側方を保持して容器内で上下に積み重ねることもできる。また、複数の成形体を、そのまま容器内に積み重ねて収容することもできる。
【０００９】
本発明は、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。）で示す組成を有する磁歪素子の製造方法とすることもできる。この製造方法においては、原料粉末を磁場中成形し、成形体を得る工程と、複数の成形体を容器に収容して焼結する工程と、を含み、成形体を焼結する工程では、成形体が焼結する過程で安定な酸化物を、容器内で互いに隣り合う成形体間に介在させることを特徴とする。
これにより、焼結する工程で互いに隣り合う成形体がくっつくのを防止し、また成形体（焼結体）が酸化してしまうのを回避できる。
このような成形体がＴｂ、Ｄｙ、Ｆｅを含むものである場合、酸化物は、Ｄｙ2Ｏ3を含むものとするのが好ましい。
【００１０】
本発明は、焼結により(ＴｂaＤｙ(1-a))Ｔy（ここで、ａは０．２７＜ａ≦０．５０の範囲にあり、Ｔは１種類以上の遷移金属で、ｙは１＜ｙ＜４を表す。）で示す組成を有する磁歪素子となる焼結対象物を、焼結時に収める焼結用容器とすることもでき、この焼結用容器は、一部に開口した容器本体と、容器本体の開口を塞ぐ蓋体と、容器本体内に設けられ、複数の焼結対象物を上下に積み重ねて載置するセッターと、を備える。
このように、(ＴｂaＤｙ(1-a))Ｔyで示す組成を有する磁歪素子を焼結する場合、焼結用容器内にセッターを多段に設けることで焼結対象物を上下複数層に収容するのではなく、焼結対象物どうしが直接接するような状態で収容するのである。
セッター上には、複数の焼結対象物を上下に積み重ねて載置するわけであるが、焼結対象物を焼結させる過程で安定な酸化物を、互いに上下に位置する焼結対象物間に介在させた状態とするのが良い。このような酸化物は、Ｄｙ2Ｏ3を含むものとするのが好ましい。
また、セッターに、上下に積み重ねた複数の焼結対象物の両側を保持する保持部を備えても良い。これにより、複数の焼結対象物を上下に容易に積み重ねることができる。このようなセッターは、セッターと焼結対象物との反応温度が、焼結に伴なって焼結対象物が収縮する温度よりも高い材料で形成するのが好ましい。このような材料としては、セッターは、Ｄｙ2Ｏ3を含む材料がある。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、得られる磁歪素子の磁気特性を低下させることなく、密閉容器内における成形体の収容量を高め、磁歪素子の焼結工程における生産性を向上することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
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。
【００１３】
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。
【００１４】
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。
【００１５】
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。
【００１６】
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≦０．４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。
【００１７】
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。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
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≦０．４、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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
図１は、上記したような磁歪素子の製造工程で用いる焼結用容器（容器）１０の構成を説明するための図である。
本実施の形態において、最終的に磁歪素子となる成形体（焼結対象物）１００は、焼結用容器１０に収められた状態で焼結される。
この図１に示すように、焼結用容器１０は、容器本体１１、蓋体１２を備えて構成されている。
容器本体１１、蓋体１２は、Ｍｏ等で形成するのが好ましい。
【００３１】
図２に示すように、容器本体１１内には、焼結時に成形体１００を支持するセッター２０が備えられている。
セッター２０は、容器本体１１の底部に設けられた底部セッター２０Ａと、底部セッター２０Ａ上に設けられた仕切セッター（保持部材、保持部）２０Ｂとから形成される。
仕切セッター２０Ｂは、底部セッター２０Ａ上に間隔を隔てて複数設けられ、互いに略平行に配置されている。それぞれの仕切セッター２０Ｂは、底部セッター２０Ａの上面から略鉛直上方に延びるように設けられている。
上記のセッター２０は、成形体１００と反応を生じにくい材料で形成するのが好ましい。さらに、成形体１００と焼結反応を生じる温度（反応温度）が、焼結に伴なって成形体１００が収縮する温度よりも高い材料で、セッター２０を形成するのが好ましい。このような材料としては、例えばＣａＯ、Ｄｙ2Ｏ3があり、特にＤｙ2Ｏ3でセッター２０を形成するのが好ましい。
【００３２】
このような焼結用容器１０を用い、成形体１００を焼結するに際しては、焼結用容器１０の容器本体１１に、成形体１００を収容する。このとき、互いに隣接する仕切セッター２０Ｂ、２０Ｂ間に成形体１００を上下方向に１列に積み重ねるようにして収める。これにより、焼結用容器１０内には、成形体１００が、複数列にわたり、それぞれ複数段重ねられた状態で収容される。
【００３３】
このとき、焼結用容器１０内において、互いに上下に隣り合う成形体１００どうしの間には、成形体１００の焼成過程で安定な酸化物、言い換えれば焼成過程で成形体１００に対して不活性な酸化物が介在するようにする。以下において、このように成形体１００どうしの間に介在させる酸化物を、介在酸化物と称することとする。
介在酸化物としては、Ｄｙ2Ｏ3を用いるのが好ましい。介在酸化物として、例えば、他にアルミナ、酸化テルビニウム等を用いることも考えられるが、アルミナは成形体１００に含まれるＴｂ、Ｄｙを酸化させ、また酸化テルビニウムは安定状態ではＴｂ3Ｏ7の形態であるが、焼結過程でＴｂ2Ｏ3となり酸素を放出し、これによって成形体１００を焼結することで得られる焼結体が酸化し、磁歪値の低下を招くため、これらは介在酸化物としては適していない。
具体的には、Ｄｙ2Ｏ3の粉末を用いて介在酸化物を構成する。Ｄｙ2Ｏ3の粉末を分散媒に分散させてスラリー状とし、このスラリーを、成形体１００に塗布した後に、成形体１００を焼結用容器１０に収容するのである。これにより、スラリーに含まれるＤｙ2Ｏ3の粉末が互いに接触する成形体１００どうしの間に介在する。Ｄｙ2Ｏ3の粉末の粒径は、２〜５μｍ程度とするのが好ましい。Ｄｙ2Ｏ3の粉末の粒径が大きすぎると分散媒との融合が悪く塗布ムラが発生し、小さすぎると介在酸化物としての効果が損なわれ接触する成形体素子間との離脱が困難になるからである。
【００３４】
分散媒としては、アセトン、トルエン等の有機溶媒を用いることができるが、特にフッ素系不活性液（ガルデン：商品名（イタリア  AUSIMONT社製））を用いるのが特に好ましい。アセトン、トルエン等は、揮発しやすく、揮発後には成形体１００が炭化しやすい状態となるからである。
また、スラリーは、成形体１００の表面に塗布しやすく、かつ成形体１００の表面にその表面張力によって留まる（定着する）ようなものとするのが好ましい。Ｄｙ2Ｏ3の量が少なすぎると、介在酸化物としての機能が低下し、また成形体１００の表面に定着しにくい。また、Ｄｙ2Ｏ3の量が多すぎると、成形体１００の表面に塗布すること自体が困難となる。
したがって、スラリーは、分散媒に分散させるＤｙ2Ｏ3の量を、分散媒に対し１０〜５０重量部とするのが好ましく、さらに好ましいＤｙ2Ｏ3の量は、２０〜３０重量部である。
【００３５】
ところで、上記において、介在酸化物を含むスラリーを塗布した成形体１００を、焼結用容器１０内に、仕切セッター２０Ｂによって仕切られた状態で複数列×複数段に収容するようにしたが、これに限るものではない。焼結用容器１０内において互いに接触する成形体１００どうしの間に介在酸化物が介在させれば、仕切セッター２０Ｂを廃し、図３に示すように、複数の成形体１００を焼結用容器１０内に積み重ねて収容するようにしても良い。ただし、この場合も、成形体１００がＭｏ等から形成される容器本体１１に直接接しないよう、底部セッター２０Ａの外周部に、底部セッター２０Ａと同材料で形成した外周部セッター（保持部材、保持部）２０Ｃを設けるのが好ましい。
【００３６】
このように、焼結用容器１０を用い、成形体１００を焼結するに際しては、焼結用容器１０の容器本体１１に、成形体１００を収容する。成形体１００には、介在酸化物を含むスラリーを塗布し、焼結用容器１０内に、上下に積み重ねて複数列×複数段に収容するようにした。これにより、焼結用容器１０内への成形体１００の収容量を従来より大幅に高めることができ、生産性を向上させることができる。しかも、焼結用容器１０内において互いに接触する成形体１００どうしの間に、成形体１００の焼成過程で安定な介在酸化物が介在することで、成形体１００の酸化を避けることができる。これにより、得られる焼結体の磁気特性の低下を招くこともない。
【実施例】
【００３７】
上記したような本発明の焼結用容器１０を用い、磁歪素子を焼結したので、その結果を以下に示す。
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、Ｔｂ0.4Ｄｙ0.6Ｆｅ1.94の組成を有する合金を製造した。そして、この原料Ａを、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、例えばアトマイザーで粉砕した。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、同様に、例えばアトマイザーで粉砕した。原料Ｃとして、Ｆｅを水素ガス雰囲気中で酸素を除去する還元処理を行ってから、例えばアトマイザーで粉砕した。
次いで、得られた原料Ａ、Ｂ、Ｃを秤量した後、粉砕・混合処理して、組成をＴｂ0.3Ｄｙ0.7Ｆｅ1.9にした合金粉を得た。
得られた合金粉を型に入れ、８ｋＯｅの磁場中で成形し、成形体１００を得た。成形体１００は、直径６ｍｍ、長さ４０ｍｍのスティック状とした。
得られた成形体１００を、焼結用容器１０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ない、焼結体を得た。
【００３８】
（実施例）：焼結に際し、成形体１００は、図２に示すような構成の焼結用容器１０に、セッター２０によって成形体１００を横５列×縦５段（１列のみ縦２段）となるように保持させて収容した。このとき、各成形体１００には、介在酸化物としてＤｙ2Ｏ3の粉末（粒径２μｍ）、分散媒としてフッ素系不活性液を用い、介在酸化物の量が分散媒に対して２５重両部となるように調製したスラリーを刷毛で塗布した。
【００３９】
（比較例）：焼結に際し、成形体１００は、図４に示すような従来の構成を有した焼結用容器２に、セッター３を上下に３段設け、各段のセッター３に成形体１００を５個ずつ並べた。各段の成形体１００と直上段の支持板４との隙間ｓ１は３ｍｍ、各段において互いに隣接するセッター３の間隔ｓ２は４ｍｍとした。
【００４０】
このようにして、実施例、比較例で得られた焼結体において、磁気特性（磁歪値）を計測した。磁歪値は、１．０ｋＯｅ（８０ｋＡ／ｍ）、０．４ｋＯｅ（３２ｋＡ／ｍ）の測定用磁場を印加したときの焼結体の伸び量をストレインゲージで測定した。
その結果が、表１および表２に示すものである。
【００４１】
【表１】
2006219701.tif 000003
【００４２】
【表２】
2006219701.tif 000004
【００４３】
表１、表２に示すように、本発明の焼結用容器１０を使用した実施例において、従来の焼結用容器２を使用した比較例と、同等の磁歪値が得られ、介在酸化物を使用することでの特性低下も特に認められないことが確認された。
【００４４】
また、実施例の焼結用容器１０の内寸を、縦５０ｍｍ×横７０ｍｍ×深さ５０ｍｍとしたとき、前記サイズの成形体１００は、３６個収容できる。
これに対し、比較例の焼結用容器２の内寸を、同様に縦５０ｍｍ×横７０ｍｍ×深さ５０ｍｍとしたとき、前記サイズの成形体１００は、１５個収容できる。
これにより、本発明の構成を採用することで、焼結用容器１０への成形体１００の収容量を大幅に増加させることができることが確認された。
【００４５】
このようにして、本発明により、焼結体の磁気特性を低下させることなく、焼結工程における生産性を向上させることができることが確認された。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】本実施の形態における焼結用容器の外観を示す斜視図である。
【図２】成形体を上下に積み重ねて収容する焼結用容器の一例を示す断面図である。
【図３】焼結用容器の他の例を示す断面図である。
【図４】従来の焼結用容器の構成を示す断面図である。
【符号の説明】
【００４７】
１０…焼結用容器（容器）、１１…容器本体、１２…蓋体、２０…セッター、２０Ａ…底部セッター、２０Ｂ…仕切セッター（保持部材、保持部）、２０Ｃ…外周部セッター（保持部材、保持部）、１００…成形体（焼結対象物）                          
【図１】
2006219701.tif 000005
【図２】
2006219701.tif 000006
【図３】
2006219701.tif 000007
【図４】
2006219701.tif 000008