烧结体的制造方法技术

本发明专利技术采用粉末冶金法，增大得到的超磁致伸缩元件等烧结体的密度，提供一种能减少高温大气中磁致伸缩特性等烧结体特性劣化的烧结体的制造方法。本发明专利技术是将式１：ＲＴ＃－［ｗ］（式中，Ｒ是一种以上的稀土类金属，Ｔ是一种以上的过渡金属，ｗ表示为１＜ｗ＜４）所示组成的合金粉，在氢气和惰性气体的混合气氛中进行烧结的烧结体的制造方法。另外，是将上述组成的合金粉，在真空气氛中或者在含分子量３０以下的气体的气氛中烧结，而且进行热等压处理的烧结体的制造方法。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及能得到高密度的烧结体的制造方法，和用该制造方法制造的具有高密度的烧结体，以及磁致伸缩特性优良、适用于磁性一机械位移变换装置的磁致伸缩材料。
技术介绍
在磁化强磁性体时，使磁性体尺寸变化的现象叫做磁致伸缩，将产生这样现象的材料称为磁致伸缩材料。由磁致伸缩造成的饱和变化量即饱和磁致伸缩常数，一般有10-5～10-6的值，具有大的饱和磁致伸缩常数的磁致伸缩材料，被广泛利用于振荡器、滤波器、传感器等。现在，作为磁致伸缩材料，更要求磁致伸缩值大的材料，并且提出了R(稀土类)和Fe的化合物等。R和Fe形成RFe2拉夫斯型金属间化合物，但这种RFe2拉夫斯型金属间化合物，在外部磁场大时磁致伸缩值大，而外部磁场小时则磁致伸缩值不足。因此，对于RFe2拉夫斯型金属间化合物，要求具有更大磁致伸缩值的磁致伸缩材料。作为使磁致伸缩材料的磁致伸缩值增大的手段，首先可以举出在用粉末冶金法制造时增大烧结体的密度。粉末冶金法是将金属或合金粉末加热到高温进行烧结，以制造一定形状的磁致伸缩材料等烧结体的方法。具有适于大量生产、能够以高成品率生产多种形状的特长。但是，用粉末冶金法制造的磁致伸缩材料，在粉末粒子间有间隙，即使经过烧结，间隙依然残留并形成气孔，因而阻碍烧结体的高密度化。若是有这样的气孔，则在长期作为磁致伸缩元件使用的过程中，会进行稀土类金属的干腐蚀，使之超前氧化，特别是在大气中高温下，会发生激烈干腐蚀，磁致伸缩特性随之降低，这是不适宜的。作为减少气孔、制造具有高密度的磁致伸缩元件等烧结体的方法，例如(1)提出了在用粉末冶金法制造以RT2表示的超磁致伸缩元件的场合，将烧结时的气氛取为Ar气体气氛进行(J.J.Croat“Liquid Sintering of Rare Earth-Iron(Dy0.7Tb0.3Fe2)Magnetostrictive Materials”J.Appl.Phys.49.3，(1978))。另外，(2)在特开平7-286249号公报中，提出为通过磁场中成型使晶体取向一致，将数种由机械粉碎得到的原料粉，在Ar气体气氛中烧结的磁致伸缩材料的制造方法。(3)此外，提出了同样将多数种原料的一部分作为氢化物的原料粉，在Ar气体气氛中烧结的磁致伸缩材料的制造方法。然而，在Croat提出的制造方法中，烧结体的密度为约86％，只能得到低的密度。另外，在特开平7-286249号公报的磁致伸缩材料的制造方法中，磁致伸缩材料的的烧结体密度为约86％，也只能得到低的密度。而在用多数种原料粉的上述制造方法中，烧结体密度为约88～93％，同样只能得到低的密度。另外，在注目于磁铁材料时，(4)在特开昭62-202506号公报中，提出了用R-Fe-B系的磁铁材料，经热压进行塑性加工制作高保磁力的永久磁铁，(5)在特开平6-192709号公报中，提出了在各向异性磁性粉中加超塑性金属粉和热分解粘合剂，进行磁场取向等赋予取向性后，使粘合剂热分解消失，再进行正式烧成、热等压(以下记为HIP)成型的各向异性磁性粉的成型方法，(6)在特开平10-189319号公报中，提出了在制造R-Fe族-B系永久磁铁的方法中，通过压缩压力和直接通电使磁性粉末成型，或者采用热压或HIP等比较低的压力，能使磁铁粉末高密度化的永久磁铁用原料粉末的制造方法等。但是，在上述提出的制造方法等当中，由于是在惰性气体Ar气体中烧结的，所以在烧结体内部的封闭气孔中充满Ar气，HIP处理压缩时，因封闭气孔内的Ar气体造成的内压，使得发生形变，特别是在磁致伸缩材料中使用时，具有因形变使磁致伸缩值等磁特性降低的问题。另外，作为使磁致伸缩材料的磁致伸缩值变大的手段，第二方面提出了使粉末冶金法制造的RFe2拉夫斯型金属间化合物，对易磁化轴的磁致伸缩常数大的[111]轴方向取向，从而即使在低外部磁场中，也能得到磁致伸缩值大、磁场应答性良好的磁致伸缩材料。例如，(7)历来，作为使晶体取向的磁致伸缩材料，有用单晶法制造的磁致伸缩材料。另外，(8)在美国专利第4152178号中，提出了将Tb0.3Dy0.7Fe2.0的粉末在磁场中成型后，用烧结的粉末冶金法对[111]轴取向的磁致伸缩材料。此外，(9)在特开平1-180943号公报中，提出了将Dy、Tb和Fe的合金Fe2Tb、Fe2Dy的粒子，采用磁场中加压制作压缩成型体，再进行烧结的合金。另外，(10)在特开平5-148594号公报中，提出了将添加Mn的稀土类一铁的组成作为基体，在晶体成长容易的方向<110>轴方向成长的磁致伸缩材料。另外，(11)在特开平6-256912号公报中，提出了将RFe2粉末、R和Fe共晶组成的用气体雾化法或回转电极法调整的粉末混合、再细粉碎，在磁场加压后进行烧结的磁致伸缩烧结体的制造方法。而且，作为现有技术，已知有为在烧结体中得到高密度，用振动磨碎机粉碎后进行烧结的方法。但是，(7)单晶法即使采取区域熔化法或布里奇曼制单晶法，也由于必须熔炼原料后铸造，用铸锭制取单晶，然后进行退火处理、加工处理，所以生产率低，而且由于形状限定于圆柱形，所以要制成制品必需切削等加工。另外，采用单晶法，特别是用布里奇曼制单晶法，单晶有不对[111]轴方向取向的问题。此外，(8)采用美国专利第4152178号中提出的方法，由于Tb0.3Dy0.7Fe2.0的晶体磁各向异性小，所以具有为使其取向必须大磁场的问题。另外，(9)特开平1-180943号公报中提出的合金，易磁化轴Fe2Tb为[110]轴、Fe2Dy为[100]轴，具有不对[111]轴方向取向的问题。另外，(10)在特开平5-148594号公报中提出的磁致伸缩材料，由于在<110>方向成长，所以为得到对易磁化轴的磁致伸缩常数最大的<111>轴取向的磁致伸缩材料，还具有必须进行切削等加工的问题，而(11)在特开平6-256912号公报中提出的用气体雾化法得到的粉体、或用振动磨碎机得到的粉体，在提高烧结密度以取得高磁致伸缩特性方面，具有烧结密度不一定令人满意的问题。而且，由上述那样的RFe2拉夫斯型金属间化合物构成的合金，由于其合金组成、制造条件等，使得除形成主相的RFe2相外，还析出例如以RFe3表示的相，由原料中的杂质形成的相例如氧化物、碳化物等异相。这样的异相会对RFe2拉夫斯型金属间化合物的磁致伸缩特性赋予影响。因此，为了获得更优良的磁致伸缩特性，而且为了作为磁致伸缩材料的制品之间不发生特性波动，必须控制上述异相的析出。特开平5-148594号公报中揭示的“超磁致伸缩合金”，是将一部分由Mn之外的金属置换的Fe和R的合金，是成为异相的RFe3相的含量为5容量％以下的超磁致伸缩合金。按照该公报，对合金组成进行控制，以抑制RFe3相的析出，从而提高合金的磁致伸缩特性。但是，在上述特开平5-148594号公报中，没有对在合金组成上增加R表示的稀土类金属的体系进行研究。因此，有必要对这些组成重新进行研究，找出最适宜的范围。
技术实现思路
因此，本专利技术就是鉴于上述问题，其课题是提供一种致密的、密度高的烧结体的制造方法。另外，除上述外，本专利技术的课题还在于，提供一种制造具有内压低的封本文档来自技高网...

【技术保护点】
烧结体的制造方法，其特征在于，将式１：ＲＴ↓［ｗ］（式中，Ｒ是一种以上的稀土类金属，Ｔ是一种以上的过渡金属，ｗ表示为１＜ｗ＜４）所示组成的合金粉，在氢气和惰性气体的混合气氛中进行烧结。

【技术特征摘要】
JP 2001-2-7 030743/01;JP 2001-6-21 188667/01;JP 201.烧结体的制造方法，其特征在于，将式1RTW(式中，R是一种以上的稀土类金属，T是一种以上的过渡金属，w表示为1＜w＜4)所示组成的合金粉，在氢气和惰性气体的混合气氛中进行烧结。2.按照权利要求1所述的烧结体的制造方法，其特征在于，上述混合气氛在650℃以上的升温过程中的温度区间和/或1150℃以上1230℃以下的稳定温度区间内，是以式2氢气∶氩(Ar)气＝X∶100-X表示的气氛，其中的X(vol％)为0＜X＜50。3.烧结体的制造方法，其特征在于，将式1RTW(式中，R是一种以上的稀土类金属，T是一种以上的过渡金属，w表示1＜w＜4)所示组成的合金粉，在真空气氛中或含分子量30以下的气体的气氛中烧结，并且进行热等压处理。4.按照权利要求3所述的烧结体的制造方法，其特征在于，上述合金粉的平均粒径为10μm以上30μm以下。5.按照权利要求3或4所述的烧结体的制造方法，其特征在于，上述烧结时的气氛含He、Ne、H2的至少一种以上。6.按照权利要求3至5任一项所述的烧结体的制造方法，其特征在于，上述热等压处理时的气氛为真空。7.按照权利要求3至6任一项所述的烧结体的制造方法，其特征在于，在上述烧结时的升温过程中，在600℃以上的范围中的、或在稳定温度下的热处理中的气氛，是以式3氢气∶氩(Ar)气＝Y∶100-Y表示的气氛，其中的Y(vol％)为Y＞50。8.按照权利要求3至7任一项所述的烧结体的制造方法，其特征在于，在上述烧结和上述热等压处理后，在Ar气体气氛中、在1150℃以上1230℃以下退火。9.按照权利要求3至8任一项所述的烧结体的制造方法，其特征在于，上述烧结体的相对密度为98％以上。10.按照权利要求1至9任一项所述的烧结体的制造方法，其特征在于，上述R是Nd、Pr、Sm、Tb、Dy、Ho中的至少一种以上的稀土类金属。11.按照权利要求10所述的烧结体的制造方法，其特征在于，上述R是Tb和Dy。12.按照权利要求11所述的烧结体的制造方法，其特征在于，上述R是以式4TbV、...

【专利技术属性】
技术研发人员：森辉夫，野村武史，野老诚吾，梅原直道，
申请(专利权)人：TDK株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]