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JP4412482B2 - Sintering container, magnetostrictive element manufacturing method - Google Patents
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JP4412482B2 - Sintering container, magnetostrictive element manufacturing method - Google Patents

Sintering container, magnetostrictive element manufacturing method Download PDF

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JP4412482B2 JP2004307714A JP2004307714A JP4412482B2 JP 4412482 B2 JP4412482 B2 JP 4412482B2 JP 2004307714 A JP2004307714 A JP 2004307714A JP 2004307714 A JP2004307714 A JP 2004307714A JP 4412482 B2 JP4412482 B2 JP 4412482B2
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Description

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の製造方法、および磁歪素子の製造に際して用いるのに適した焼結用容器に関する。   The present invention relates to a method of manufacturing a magnetostrictive element used for a linear actuator, a vibrator, a pressure torque sensor, a vibration sensor, a gyro sensor, and the like, and a sintering container suitable for use in manufacturing the magnetostrictive element.

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。
Conventionally, magnetostrictive elements have been used for linear actuators, vibrators, pressure torque sensors, vibration sensors, gyro sensors, and the like.
When this magnetostrictive element is used for a linear actuator, a vibrator, or the like, a driving force is generated by changing the size of the magnetostrictive element by changing the magnetic field to be applied. When a magnetostrictive element is used for a pressure torque sensor, vibration sensor, gyro sensor, etc., the dimension of the magnetostrictive element changes due to externally applied pressure, and sensing is performed by detecting the magnetic permeability that changes accordingly. Is going.

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。)。
磁歪材料を焼成し、得られた焼結体(磁歪素子)を評価する場合、その評価パラメータは、主に焼結体密度と磁歪値である。特許文献1に開示された手法のように、焼成時の昇温過程で、水素ガスとArガスの混合雰囲気(還元性ガス)下で行うと、焼結が促進され、焼結体密度を向上させることができる。
Such a magnetostrictive element is manufactured by forming a molded body by molding an alloy powder having a predetermined composition in a magnetic field, and then sintering the molded body in an inert gas atmosphere (for example, patents). Reference 1).
When the magnetostrictive material is fired and the obtained sintered body (magnetostrictive element) is evaluated, the evaluation parameters are mainly the sintered body density and the magnetostrictive value. As in the method disclosed in Patent Document 1, sintering is promoted and the density of the sintered body is improved when performed in a mixed gas atmosphere (reducing gas) of hydrogen gas and Ar gas during the heating process during firing. Can be made.

特開2003−3203号公報(第4頁)JP 2003-3203 A (page 4)

しかしながら、水素ガスとArガスの混合雰囲気である還元性ガス下で焼成を行うと、得られた焼結体において焼結体密度のばらつきが大きく、これによって図6に示すように、焼結体1にクラック2が生じるという問題があった。クラック2の生じた焼結体1は、当然のことながら製品として出荷することはできないため、その結果、磁歪素子の歩留まりが低下してしまう。
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、焼結体密度のばらつきを抑制し、歩留まりを向上させることのできる焼結用容器、磁歪素子の製造方法を提供することを目的とする。
However, when firing is performed in a reducing gas that is a mixed atmosphere of hydrogen gas and Ar gas, the resulting sintered body has a large variation in the density of the sintered body. As a result, as shown in FIG. There was a problem that crack 2 occurred in 1. Since the sintered body 1 in which the crack 2 is generated cannot be shipped as a product as a matter of course, as a result, the yield of the magnetostrictive element is lowered.
The present invention has been made on the basis of such a technical problem, and provides a sintering container and a magnetostrictive element manufacturing method capable of suppressing variations in sintered body density and improving yield. Objective.

上記のような課題を解決すべく鋭意検討を重ねた本発明者らは、焼成に際して用いる焼結用容器内において、焼結用容器内に並べた複数の焼結体のうち、外周部に位置した焼結体において、クラックが多く発生していることを見出した。そして、焼成時には、成形体を構成する合金粉を得る過程で合金粉に含まれる水素が成形体から放出されるが、その水素の放出度合いが焼結用容器内の成形体の位置に応じて異なることが、クラック発生の原因ではないか、と推察した。すなわち、複数並んだ成形体のうち、中央部側に位置する成形体は、その周囲を他の成形体に囲まれているのに対し、外周部に位置する成形体は、その周囲の一部において他の成形体に隣接していない。このため、周囲全周を他の成形体に囲まれた中央部側の成形体に比較し、外周部の成形体においては、雰囲気中の水素濃度が中央部側に比較してさほど上昇せず、これによって、成形体から水素がより多く放出されてしまう(放出されやすい)のではないか、と考えたのである。   The inventors of the present invention who have made extensive studies in order to solve the above-mentioned problems are located in the outer peripheral portion of the plurality of sintered bodies arranged in the sintering container in the sintering container used for firing. It was found that many cracks occurred in the sintered body. And at the time of firing, hydrogen contained in the alloy powder is released from the molded body in the process of obtaining the alloy powder constituting the molded body, and the release degree of the hydrogen depends on the position of the molded body in the sintering container. It was speculated that the difference may be the cause of cracks. That is, among a plurality of molded bodies arranged, the molded body positioned on the center side is surrounded by other molded bodies, whereas the molded body positioned on the outer periphery is a part of the periphery Are not adjacent to other shaped bodies. For this reason, compared with the molded body on the central part side surrounded by other molded bodies, the hydrogen concentration in the atmosphere does not increase so much compared to the central part side in the molded body on the outer peripheral part. As a result, it was thought that more hydrogen was released from the molded body (easily released).

このような推察をもとになされた本発明の焼結用容器は、焼結により水素を含有した磁性体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、容器本体の開口を塞ぐ蓋体と、容器本体内に設けられ、焼結対象物を載置するセッターとを備える。さらにこの焼結用容器は、セッター上で外周部に位置する焼結対象物からの水素の放出を抑制するため、セッター上に載置された複数の焼結対象物のうち、外周部に位置する焼結対象物を覆うようにシュラウドが設けられている。このシュラウドは、いかなる形状であっても良いが、例えば、セッターの外周部から上方に立ち上がる立ち上がり部と、立ち上がり部の上端部から容器本体の中央部に向けて延びるオーバーハング部と、を有するような形状とすることができる。このようなシュラウドにより、焼結対象物が覆われることで、焼結対象物から放出された水素が広く放散してしまうのを防ぎ、焼結対象物の周囲の雰囲気における水素濃度を高く保ち、外周部に位置する焼結対象物からの水素の放出が抑制される。
これによって、容器本体内の外周部に位置する焼結対象物と、中央部側に位置する焼結対象物とで、焼成過程で放出される水素量の均等化を図ることができる。
なお、焼結対象物は、各種の磁性体とすることができるが、特に、Tb、Dy、Feを含み、焼結により磁歪素子となるものである場合に本発明の焼結用容器を適用するのが好ましい。この場合、シュラウドは、Moで形成するのが好ましい。
The sintering container of the present invention made based on such inference is a sintering container for storing a sintering object that becomes a magnetic material containing hydrogen by sintering, and is partially A container body, a lid that closes the opening of the container body, and a setter that is provided in the container body and on which the object to be sintered is placed. Furthermore, this sintering container is positioned on the outer periphery of a plurality of sintering objects placed on the setter in order to suppress release of hydrogen from the sintering object positioned on the outer periphery on the setter. A shroud is provided so as to cover the object to be sintered. The shroud may have any shape. For example, the shroud has a rising portion that rises upward from the outer peripheral portion of the setter and an overhang portion that extends from the upper end portion of the rising portion toward the central portion of the container body. It can be made into a simple shape. By covering the object to be sintered with such a shroud, hydrogen released from the object to be sintered is prevented from widely dissipating, and the hydrogen concentration in the atmosphere around the object to be sintered is kept high. The release of hydrogen from the sintered object located on the outer periphery is suppressed.
This makes it possible to equalize the amount of hydrogen released during the firing process between the sintered object located on the outer peripheral portion in the container body and the sintered object located on the center side.
The sintered object can be various kinds of magnetic bodies, and in particular, the sintering container of the present invention is applied to a case where Tb, Dy, and Fe are contained and become a magnetostrictive element by sintering. It is preferable to do this. In this case, the shroud is preferably made of Mo.

また、本発明は、原料粉末を磁場中成形し、水素を含有した成形体を得る工程と、複数の成形体を容器内に並べて収容し、外周部に位置する成形体を、この成形体からの水素の放出を抑制するためのシュラウドで覆った状態で焼結する工程と、を含むことを特徴とする磁歪素子の製造方法とすることもできる。この場合、成形体は、Tb、Dy、Feを含み、焼結により磁歪素子となるものとすることができる。このような方法は、水素を500ppm以上含有する成形体を焼結する場合に、クラックの発生を防止するために特に有効である。
さらには、成形体を焼結する工程では、容器内に並べて収容した複数の成形体のうち、外周部に位置する成形体の近傍に、成形体よりも水素含有量の高い水素含有体を配置した状態で成形体を焼結することもできる。これにより、焼成時に、この水素含有体から放出される水素により、焼結対象物の周囲の雰囲気における水素濃度を高く保ち、外周部に位置する成形体からの水素放出を抑制できる。さらに、これによって水素放出が過度に抑制されてしまうような場合、成形体を焼結する工程では、成形体と水素含有体との間に、成形体および水素含有体より水素含有量が低く、かつ水素を吸蔵可能な水素吸蔵体を配置した状態で成形体を焼結しても良い。これにより、水素含有体から放出される水素の一部を水素吸蔵体で吸蔵することで、外周部に位置する成形体からの水素放出を調整できる。
In addition, the present invention provides a step of forming a raw material powder in a magnetic field to obtain a hydrogen-containing molded body, a plurality of molded bodies arranged side by side in a container, and a molded body positioned on the outer periphery from the molded body. And a step of sintering in a state of being covered with a shroud for suppressing the release of hydrogen. In this case, the molded body contains Tb, Dy, and Fe, and can be a magnetostrictive element by sintering. Such a method is particularly effective for preventing the generation of cracks when a molded body containing 500 ppm or more of hydrogen is sintered.
Furthermore, in the step of sintering the molded body, a hydrogen-containing body having a hydrogen content higher than that of the molded body is arranged in the vicinity of the molded body located on the outer peripheral portion among the plurality of molded bodies accommodated in the container. In this state, the molded body can be sintered. Thereby, at the time of baking, the hydrogen released from the hydrogen-containing body can keep the hydrogen concentration in the atmosphere around the object to be sintered high, and can suppress the release of hydrogen from the molded body located on the outer peripheral portion. Further, when hydrogen release is excessively suppressed by this, in the step of sintering the molded body, the hydrogen content is lower than the molded body and the hydrogen-containing body between the molded body and the hydrogen-containing body, In addition, the molded body may be sintered in a state where a hydrogen storage body capable of storing hydrogen is disposed. Thereby, hydrogen discharge | release from the molded object located in an outer peripheral part can be adjusted by occluding a part of hydrogen discharge | released from a hydrogen containing body with a hydrogen storage body.

本発明によれば、シュラウドを設けることで、焼結用容器の容器本体内の外周部に位置する成形体(焼結対象物)からの過度な水素放出を抑制することができ、焼結体密度の低下を防ぐことが可能となる。これにより、焼結用容器内で同時に焼成する複数の成形体間で、水素放出量の均等化を図ることができ、クラックの発生を抑制することが可能となる。その結果、磁歪素子の歩留まりを向上させ、品質の安定化を図ることが可能となる。   According to the present invention, by providing the shroud, it is possible to suppress excessive hydrogen release from the molded body (sintering object) located on the outer peripheral portion of the container body of the sintering container, and the sintered body. It becomes possible to prevent a decrease in density. Thereby, it is possible to equalize the hydrogen release amount among a plurality of molded bodies that are fired simultaneously in the sintering container, and to suppress the generation of cracks. As a result, the yield of magnetostrictive elements can be improved and the quality can be stabilized.

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。
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、式(1)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焼結体によって構成される。
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の希土類金属が好ましく、Tb、Dyがより一層好ましく、これらを混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等の遷移金属が好ましく、Fe、Co、Niが一層好ましく、これらを混合して用いることができる。
Hereinafter, the present invention will be described in detail based on embodiments shown in the accompanying drawings.
Magnetostrictive elements used for linear actuators, vibrators, pressure torque sensors, vibration sensors, gyro sensors, etc. are represented by the formula (1) RT y (where R is one or more rare earth metals and T is one or more transition metals). And y represents 1 <y <4).
Here, R represents one or more selected from lanthanoid series and actinoid series rare earth metals including Y. Among these, as R, in particular, rare earth metals such as Nd, Pr, Sm, Tb, Dy, and Ho are preferable, and Tb and Dy are more preferable. These can be used in combination. T represents one or more transition metals. Among these, as T, transition metals such as Fe, Co, Ni, Mn, Cr, and Mo are particularly preferable, Fe, Co, and Ni are more preferable, and these can be mixed and used.

式(1)RTyで表す合金で、yは、1<y<4を表す。RTyは、y=2で、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、磁歪値が大きいため、磁歪素子に適する。ここで、yが小さくなると、主相にあたるRT2相が少なくなり、磁歪値が低下する。また、yが4以上では、RT3相が多くなり、磁歪値が低下する。このため、RT2がリッチな相を多くするために、yは、1<y<4の範囲が好ましい。 In the alloy represented by the formula (1) RT y , y represents 1 <y <4. RT y is y = 2, and the RT 2 Laves type intermetallic compound formed by R and T is suitable for a magnetostrictive element because it has a high Curie temperature and a large magnetostriction value. Here, when y decreases, the RT 2 phase corresponding to the main phase decreases and the magnetostriction value decreases. When y is 4 or more, the RT 3 phase increases and the magnetostriction value decreases. For this reason, in order to increase the RT 2 rich phase, y is preferably in the range of 1 <y <4.

Rは、2種以上の希土類金属を用いてもよく、特に、TbとDyを用い、式(2)TbaDy(1-a)で表される組成とするのが好ましい。ここで、aが0.27以下では室温以下では十分な磁歪値を示さず、0.50を超えると室温付近では十分な磁歪値を示さない。このため、磁歪素子を、室温付近で用いるのであれば、aは、0.27<a≦0.50とするのが好ましい。
また、aが0.50以下では、この磁歪素子を用いてトルクセンサ等のセンサを構成した場合、雰囲気温度に応じてインダクタンスが変化し、特に低温領域においてインダクタンスが低下する。そこで、aを0.50<a≦1.00の範囲とすると、温度変化に伴うインダクタンスの変化が少ない、安定した温度特性が得られる。ここで、aは、a=1.00、つまりDyを含有しない場合を含むものとする。すなわち、aは、磁歪素子が使用されると想定できる環境に応じて適宜選択すれば良い。
Two or more rare earth metals may be used for R, and it is particularly preferable that Tb and Dy are used and the composition is represented by the formula (2) Tb a Dy (1-a) . Here, when a is 0.27 or less, a sufficient magnetostriction value is not exhibited at room temperature or less, and when it exceeds 0.50, a sufficient magnetostriction value is not exhibited near room temperature. For this reason, if the magnetostrictive element is used near room temperature, a is preferably 0.27 <a ≦ 0.50.
When a is 0.50 or less, when a sensor such as a torque sensor is configured using this magnetostrictive element, the inductance changes according to the ambient temperature, and the inductance decreases particularly in a low temperature region. Therefore, when a is in the range of 0.50 <a ≦ 1.00, a stable temperature characteristic can be obtained in which there is little change in inductance due to temperature change. Here, a includes a = 1.00, that is, a case where Dy is not contained. That is, a may be appropriately selected according to the environment in which the magnetostrictive element can be assumed to be used.

Tは、特に、Feが好ましく、FeはTb、Dyと(Tb、Dy)Fe2金属間化合物を形成して、大きな磁歪値を有し磁歪特性の高い焼結体が得られる。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%以上が良い。 T is particularly preferably Fe, and Fe forms a Tb, Dy and (Tb, Dy) Fe 2 intermetallic compound, and a sintered body having a large magnetostriction value and high magnetostriction characteristics is obtained. At this time, a part of Fe may be substituted with Co and Ni. However, Co increases magnetic anisotropy but decreases magnetic permeability, and Ni lowers the Curie temperature. In order to reduce the magnetostriction value at room temperature and high magnetic field, Fe is 70 wt% or more, more preferably 80 wt% or more.

上記のような磁歪素子の製造工程の流れの詳細は、以下の通りである。
本実施の形態において、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を混合して作製する。また、原料粉末となる合金粉の一部に、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。さらに、Tb、Dyの希土類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を形成し、焼結の進行を抑制するが、水素を吸蔵することで、酸化されにくくなる。したがって、合金粉の一部に水素吸蔵処理を施して高密度焼結体を製造することができる。
ここで、水素を吸蔵する原料は、式(3)Dyb(1-b)で、bが0.37≦b≦1.00で表される組成であることが好ましい。TはFe単独でも、Feの一部をCo、Niで置換されたものでもよい。これにより、原料の合金粉の焼結体密度を高くすることができる。
Details of the flow of the manufacturing process of the magnetostrictive element as described above are as follows.
In this embodiment, the magnetostrictive element is prepared by mixing three kinds of raw material powders having different compositions as disclosed in JP-A-2002-129274. In addition, it is preferable that a part of the alloy powder to be a raw material powder contains a raw material to be subjected to hydrogen storage treatment. By storing hydrogen in the alloy powder, distortion occurs and cracks occur due to the internal stress. For this reason, the alloy powder to be mixed is subjected to pressure when forming a compact, and is pulverized inside the mixed state to become fine, and when it is sintered, a dense high-density sintered body can be obtained. . Furthermore, since rare earths of Tb and Dy are easily oxidized, an oxide film having a high melting point is formed on the surface even if there is a slight amount of oxygen, and the progress of sintering is suppressed, but it is oxidized by occlusion of hydrogen. It becomes difficult. Therefore, a high-density sintered body can be manufactured by subjecting a part of the alloy powder to hydrogen storage treatment.
Here, the raw material for storing hydrogen preferably has a composition represented by the formula (3) Dy b T (1-b) and b is expressed as 0.37 ≦ b ≦ 1.00. T may be Fe alone, or a part of Fe may be substituted with Co or Ni. Thereby, the sintered compact density of the alloy powder of a raw material can be made high.

まず、原料の一つとして、Tb、Dy、Feを秤量して、Arガスの不活性雰囲気中で溶融して、合金を製造する(以下、これを「原料A」と記す。)。ここでは、原料Aとして、例えばTb0.4Dy0.6Fe1.95の組成にする。この原料Aを、1170℃で20時間安定させて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、粗粉を得る。そしてこの粗粉をメッシュにて2mm以上のものを除去する。
また、原料の一つとして、Dy、Feを秤量して、Arガスの不活性雰囲気中で溶融して、合金を製造する(以下、これを「原料B」と記す。)。ここでは、原料Bとして、例えばDy2.0Feの組成にする。この原料Bを、水素雰囲気(水素濃度80%)中にて、150℃で1時間安定させる熱処理を行い、水素を例えば約18000ppm吸蔵させて粉砕し、粉砕粉を得る。そして得られた粉砕粉から、メッシュにて2mm以上のものを除去する。
さらに、原料の一つとして、Feを、水素ガス雰囲気中、300℃で1時間安定させる熱処理を行うことで、還元作用により酸素を例えば3000ppmから1500ppm程度に低減させてから、例えばアトマイザーで粉砕して用いる(以下、これを「原料C」と記す。)。
First, as one of the raw materials, Tb, Dy, and Fe are weighed and melted in an inert atmosphere of Ar gas to produce an alloy (hereinafter referred to as “raw material A”). Here, the raw material A has a composition of, for example, Tb 0.4 Dy 0.6 Fe 1.95 . This raw material A is annealed by stabilizing it at 1170 ° C. for 20 hours to make the concentration distribution of each metal element uniform during the production of the alloy, and after erasing the precipitated foreign phase, it is pulverized by, for example, a brown mill To obtain coarse powder. And this coarse powder removes the thing of 2 mm or more with a mesh.
Further, as one of the raw materials, Dy and Fe are weighed and melted in an inert atmosphere of Ar gas to produce an alloy (hereinafter referred to as “raw material B”). Here, the raw material B has a composition of, for example, Dy 2.0 Fe. This raw material B is heat-treated at 150 ° C. for 1 hour in a hydrogen atmosphere (hydrogen concentration 80%), and pulverized by storing, for example, about 18000 ppm of hydrogen to obtain a pulverized powder. And the thing of 2 mm or more is removed with a mesh from the obtained pulverized powder.
Furthermore, as one of the raw materials, Fe is heat-treated at 300 ° C. for 1 hour in a hydrogen gas atmosphere to reduce oxygen from, for example, about 3000 ppm to about 1500 ppm by reduction, and then pulverized by, for example, an atomizer. (Hereinafter referred to as “raw material C”).

次いで、得られた原料A、B、Cを秤量した後、これをアトマイザーにより、Arガスの不活性雰囲気中で粉砕・混合処理して、組成を例えばTb0.6Dy0.4Fe1.88にした合金粉(原料粉末)を得る。
この後、得られた合金粉を型に入れ、所定強度、例えば12kOeの横磁場中で、8ton/cm2の圧力で成形し、成形体を得る。このとき、合金粉は、酸化防止のため、配管内に窒素ガスを充填した中を移動させる。また、合金粉の流動性向上のために、パーフルオロポリエーテルの蒸気等を供給することも有効である。
Next, after the obtained raw materials A, B, and C were weighed, this was pulverized and mixed with an atomizer in an inert atmosphere of Ar gas to obtain an alloy powder having a composition of, for example, Tb 0.6 Dy 0.4 Fe 1.88 ( Raw material powder).
Thereafter, the obtained alloy powder is put into a mold and molded at a pressure of 8 ton / cm 2 in a predetermined magnetic field, for example, 12 kOe, to obtain a molded body. At this time, the alloy powder is moved inside the pipe filled with nitrogen gas to prevent oxidation. It is also effective to supply perfluoropolyether vapor or the like to improve the fluidity of the alloy powder.

そして、得られた成形体を、炉中で所定の温度プロファイルで昇温し、焼結体を得る。
焼結は、成形した原料粉を炉中で昇温し、温度をほぼ一定に保持する安定温度にして行うのが好ましい。この安定温度は、1150〜1300℃の範囲が好ましい。安定温度が1150℃未満では、焼結が促進されないため主相の粒径が小さくなり磁歪値が低下し、安定温度が1300℃を超えると、RTyで表される合金の融点に近くなるために焼結体が溶融することがあるからである。また、昇温速度は、3〜20℃/minで行う。昇温速度が、3℃/min未満では生産性が低く、昇温速度が20℃/minを超えると原子の拡散が不十分となり、偏析や異相が生ずる。
ところで、Rは、酸素と極めて容易に反応し、安定な希土類酸化物を形成する。これらの酸化物は、低い磁性を有するが実用上の磁性材料になるような磁気特性を示さない。高温焼結ではわずかな酸素であっても、焼結体の磁気特性を大きく低下するため、焼結等の熱処理では、特に水素ガスを含む雰囲気が好ましい。又、酸化を防ぐ雰囲気としては、不活性ガスによる雰囲気があるが、不活性ガスだけでは完全に酸素を除去することが難しく、酸素と反応性の大きい希土類金属では酸化物を形成するため、この酸化を防止するために、水素ガスと不活性ガスの混合ガスの雰囲気が好ましい。
Arガスは不活性ガスでRを酸化することがないので水素ガスと混合して還元作用を有する雰囲気を得ることができる。このため、還元作用を有するために、X(vol%)は、少なくとも0<Xであることがよい。また、X(vol%)は、50≦Xでは還元作用が飽和するため、X<50であることがよい。したがって、焼結は、水素ガス雰囲気又は水素ガス:アルゴン(Ar)ガス=X:100−Xと表す式(4)におけるXが、0<X<50である水素ガス及び不活性ガスの混合雰囲気下で行うのが好ましい。特に、当初はArガスの雰囲気で昇温を開始し、昇温の途中で水素を導入し、水素ガスとArガスの混合雰囲気で焼成を行い、その後、Arガスの雰囲気とするのが好ましい。
And the obtained molded object is heated up with a predetermined | prescribed temperature profile in a furnace, and a sintered compact is obtained.
Sintering is preferably carried out by raising the temperature of the formed raw material powder in a furnace to a stable temperature that keeps the temperature substantially constant. This stable temperature is preferably in the range of 1150 to 1300 ° C. When the stable temperature is less than 1150 ° C., sintering is not promoted, so the main phase particle size is reduced and the magnetostriction value is lowered. When the stable temperature exceeds 1300 ° C., the melting point of the alloy expressed by RT y is close to the melting point. This is because the sintered body may melt. Moreover, a temperature increase rate is 3-20 degrees C / min. When the rate of temperature rise is less than 3 ° C./min, the productivity is low, and when the rate of temperature rise exceeds 20 ° C./min, the diffusion of atoms becomes insufficient, causing segregation and heterogeneous phases.
By the way, R reacts very easily with oxygen to form a stable rare earth oxide. These oxides have low magnetic properties but do not exhibit magnetic properties that make them practical magnetic materials. In high-temperature sintering, even with a slight amount of oxygen, the magnetic properties of the sintered body are greatly reduced. Therefore, in heat treatment such as sintering, an atmosphere containing hydrogen gas is particularly preferable. In addition, as an atmosphere for preventing oxidation, there is an atmosphere of an inert gas. However, it is difficult to completely remove oxygen with an inert gas alone, and a rare earth metal having a high reactivity with oxygen forms an oxide. In order to prevent oxidation, an atmosphere of a mixed gas of hydrogen gas and inert gas is preferable.
Since Ar gas is an inert gas and does not oxidize R, it can be mixed with hydrogen gas to obtain an atmosphere having a reducing action. For this reason, in order to have a reducing action, it is preferable that X (vol%) is at least 0 <X. Further, X (vol%) is preferably X <50 since the reducing action is saturated when 50 ≦ X. Therefore, sintering is performed in a hydrogen gas atmosphere or a mixed atmosphere of hydrogen gas and inert gas in which X in Formula (4) expressed as hydrogen gas: argon (Ar) gas = X: 100-X is 0 <X <50 Preferably it is carried out below. In particular, it is preferable that the temperature is initially raised in an Ar gas atmosphere, hydrogen is introduced in the middle of the temperature rise, firing is performed in a mixed atmosphere of hydrogen gas and Ar gas, and then an Ar gas atmosphere is obtained.

このようにして得られる焼結体に対し時効処理を行った後、焼結体を所定サイズに分割することで、磁歪素子を得ることができる。   A magnetostrictive element can be obtained by performing an aging treatment on the sintered body thus obtained and then dividing the sintered body into a predetermined size.

図1および図2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10の構成を説明するための図であり、図1は焼結用容器10の外観を示す斜視図、図2は焼結用容器10に成形体(焼結対象物)100を収めた状態での断面図である。
本実施の形態において、最終的に磁歪素子となる成形体100は、焼結用容器(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、Mo(モリブデン)製で、上方に開口した容器本体11と、容器本体11の開口を着脱自在に塞ぐ蓋体12を備えて構成されている。
1 and 2 are views for explaining the configuration of the sintering container 10 used in the manufacturing process of the magnetostrictive element as described above. FIG. 1 is a perspective view showing the appearance of the sintering container 10. 2 is a cross-sectional view in a state in which a compact (sintering object) 100 is housed in the sintering container 10.
In the present embodiment, the molded body 100 that finally becomes a magnetostrictive element is sintered in a state of being housed in a sintering container (container) 10.
As shown in FIG. 1, a sintering container 10 is made of Mo (molybdenum) and includes a container body 11 that opens upward, and a lid body 12 that detachably closes the opening of the container body 11. Yes.

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の底面に沿って配置され、その上面に、複数の成形体100を並べて保持できるようになっている。
このようなセッター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低い材料で、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、Dy23があり、特にDy23でセッター20を形成するのが好ましい。
As shown in FIG. 2, a setter 20 that supports the molded body 100 during sintering is provided in the container body 11.
The setter 20 is disposed along the bottom surface of the container main body 11 and can hold a plurality of molded bodies 100 side by side on the top surface thereof.
Such a setter 20 is preferably formed of a material that hardly reacts with the molded body 100. Furthermore, it is preferable to form the setter 20 with a material having a temperature (reaction temperature) that causes a sintering reaction with the molded body 100 lower than a temperature at which the molded body 100 contracts during sintering. Examples of such a material include CaO and Dy 2 O 3 , and it is particularly preferable to form the setter 20 with Dy 2 O 3 .

容器本体11内には、セッター20において互いに対向する一対の外側部20a、20bに沿って、シュラウド30が設けられている。
成形体100を焼成する過程で、成形体100に吸蔵された水素が放出される。シュラウド30は、この、成形体100から放出される水素が、焼結用容器10内に広く拡散するのを抑制することを目的として設けられている。このためシュラウド30は、セッター20の外側部20a、20bから上方に立ち上がる立ち上がり部30aと、立ち上がり部30aの上端部から略L字状に折り曲げられ、容器本体11の内方に向けて延びるオーバーハング部30bとから形成されている。シュラウド30は、例えば容器本体11等と同様、Moで形成するのが好ましい。
本実施の形態において、シュラウド30は、セッター20において互いに対向する2辺の外側部20a、20bに沿って配置するようにしたが、これに限るのではなく、セッター20の全周にシュラウド30を設けても良い。
In the container main body 11, a shroud 30 is provided along a pair of outer portions 20 a and 20 b facing each other in the setter 20.
In the process of firing the molded body 100, hydrogen occluded in the molded body 100 is released. The shroud 30 is provided for the purpose of suppressing the hydrogen released from the molded body 100 from widely diffusing into the sintering container 10. Therefore, the shroud 30 is an overhang extending upward from the outer side portions 20a and 20b of the setter 20 and being bent in a substantially L shape from the upper end portion of the rising portion 30a and extending inward of the container body 11. Part 30b. The shroud 30 is preferably formed of Mo, for example, like the container body 11 and the like.
In the present embodiment, the shroud 30 is arranged along the two outer portions 20a and 20b facing each other in the setter 20, but the present invention is not limited to this, and the shroud 30 is disposed on the entire circumference of the setter 20. It may be provided.

このようなシュラウド30により、成形体100から放出された水素は、立ち上がり部30aとオーバーハング部30bとに囲まれた端部領域Sに多く留まる。これにより、この端部領域Sにおける水素濃度が、シュラウド30を設けない場合よりも高まり、成形体100からの水素の放出が抑制される。その結果、セッター20上の複数の成形体100からの水素の放出量の均等化を図ることが期待できる。   A large amount of hydrogen released from the molded body 100 by such a shroud 30 stays in the end region S surrounded by the rising portion 30a and the overhang portion 30b. Thereby, the hydrogen concentration in this edge part area | region S becomes higher than the case where the shroud 30 is not provided, and discharge | release of hydrogen from the molded object 100 is suppressed. As a result, it can be expected that the amount of released hydrogen from the plurality of molded bodies 100 on the setter 20 is equalized.

また、図3に示すように、容器本体11内に、成形体100を複数段積み上げ、焼成を行うこともできる。この場合、メッシュ状の仕切り板40を容器本体11内に設け、仕切り板40上にセッター20およびシュラウド30をセットするようにする。   Moreover, as shown in FIG. 3, the molded object 100 can be piled up in multiple stages in the container main body 11, and baking can also be performed. In this case, a mesh-like partition plate 40 is provided in the container main body 11, and the setter 20 and the shroud 30 are set on the partition plate 40.

さらに、焼成に際しては、図4に示すように、容器本体11内において、セッター20の、シュラウド30が設けられていない2辺の外側部20c、20d(シュラウド30によって覆われていない部分)に沿って、成形体100よりも水素含有率(濃度)の高い水素発生体200をセットするのが好ましい。焼成過程で、この水素発生体200から水素を放出することで、端部領域Sにおける水素濃度を高め、成形体100からの水素の放出を抑制するのである。
このような水素発生体200としては、水素を吸蔵させた焼結体を用いるのが好ましい。このような焼結体であれば、繰り返し水素を吸蔵させることができ、繰り返し利用が可能だからである。
ここで、成形体100における水素含有率が例えば2000ppmであるとすると、水素発生体200の水素含有率は、3000〜20000ppm、例えば14000ppm程度とするのが好ましい。
Further, when firing, as shown in FIG. 4, along the outer side portions 20 c and 20 d (parts not covered by the shroud 30) of the setter 20 on the two sides of the setter 20 where the shroud 30 is not provided. Thus, it is preferable to set the hydrogen generator 200 having a higher hydrogen content (concentration) than the molded body 100. By releasing hydrogen from the hydrogen generator 200 in the firing process, the hydrogen concentration in the end region S is increased and the release of hydrogen from the molded body 100 is suppressed.
As such a hydrogen generator 200, it is preferable to use a sintered body in which hydrogen is occluded. This is because such a sintered body can repeatedly occlude hydrogen and can be used repeatedly.
Here, assuming that the hydrogen content in the molded body 100 is, for example, 2000 ppm, the hydrogen content of the hydrogen generator 200 is preferably about 3000 to 20000 ppm, for example, about 14000 ppm.

また、図5に示すように、水素発生体200から放出される水素により、端部領域Sに位置する成形体100からの水素放出が過度に抑制されてしまう場合、水素発生体200と成形体100の間に、水素吸蔵体300を配置するようにしても良い。この水素吸蔵体300としては、水素の吸蔵が可能な焼結体を用いるのが好ましい。   Further, as shown in FIG. 5, when hydrogen released from the hydrogen generator 200 excessively suppresses hydrogen release from the molded body 100 located in the end region S, the hydrogen generator 200 and the molded body. You may make it arrange | position the hydrogen storage body 300 between 100. FIG. As this hydrogen storage body 300, it is preferable to use a sintered body capable of storing hydrogen.

上述したように、セッター20の外側部を覆うようにシュラウド30を設けることで、端部領域Sにおける成形体100からの過度な水素放出を抑制することができる。さらに、成形体100よりも水素含有率の高い水素発生体200をセットすることで、焼成過程で水素発生体200から放出される水素によって端部領域Sにおける水素濃度をさらに高め、成形体100からの水素の放出を抑制することもできる。このようにして、端部領域Sにおける成形体100からの過度な水素放出を抑制し、焼結体密度の低下を防ぐことが可能となる。また、水素発生体200をセットした場合、端部領域Sに位置する成形体100からの水素放出が過度に抑制されてしまうときには、水素発生体200と成形体100の間に水素吸蔵体300を配置し、水素発生体200から放出される水素を適度に吸蔵させることで、成形体100からの水素放出が過度に抑制されるのを防止できる。
このようにすることで、焼結用容器10内で同時に焼成する複数の成形体100間で、水素放出量の均等化を図ることができ、クラックの発生を抑制することが可能となる。その結果、磁歪素子の歩留まりを向上させ、品質の安定化を図ることが可能となる。
As described above, by providing the shroud 30 so as to cover the outer portion of the setter 20, excessive hydrogen release from the molded body 100 in the end region S can be suppressed. Furthermore, by setting the hydrogen generator 200 having a hydrogen content higher than that of the molded body 100, the hydrogen concentration in the end region S is further increased by the hydrogen released from the hydrogen generator 200 during the firing process. The release of hydrogen can also be suppressed. In this way, excessive hydrogen release from the molded body 100 in the end region S can be suppressed, and a decrease in the density of the sintered body can be prevented. In addition, when the hydrogen generator 200 is set, when hydrogen release from the molded body 100 located in the end region S is excessively suppressed, the hydrogen storage body 300 is interposed between the hydrogen generator 200 and the molded body 100. By arranging and appropriately storing the hydrogen released from the hydrogen generator 200, it is possible to prevent the hydrogen release from the molded body 100 from being excessively suppressed.
By doing in this way, hydrogen discharge | release amount can be equalized among the some molded object 100 baked simultaneously in the sintering container 10, and it becomes possible to suppress generation | occurrence | production of a crack. As a result, the yield of magnetostrictive elements can be improved and the quality can be stabilized.

さてここで、シュラウド30を設けることによる効果を確認したので、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、Tb0.4Dy0.6Fe1.95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。
Now, since the effect by providing the shroud 30 was confirmed, the result is shown below.
First, as raw material A, Tb, Dy, and Fe were weighed and melted in an inert atmosphere of Ar gas to produce an alloy having a composition of Tb 0.4 Dy 0.6 Fe 1.95 . Then, the raw material A is subjected to a heat treatment for annealing at 1170 ° C. (stabilization time 20 hours), the concentration distribution of each metal element at the time of manufacturing the alloy is made uniform, and the precipitated heterogeneous phase disappears. To obtain a coarse powder. The obtained coarse powder was passed through a sieve having an opening of 2 mm to remove coarse powder having a particle diameter of 2 mm or more.
As raw material B, Dy and Fe were weighed and melted in an inert atmosphere of Ar gas to produce an alloy having a composition of Dy 2.0 Fe. And this alloy was heat-treated in a hydrogen atmosphere (concentration 80%) at 150 ° C. (stabilization time 1 hr) and occluded about 18000 ppm of hydrogen, whereby the alloy was pulverized to obtain pulverized powder. The pulverized powder was passed through a sieve having an opening of 2 mm to remove coarse powder having a particle diameter of 2 mm or more.
As the raw material C, Fe powder was used, and this Fe powder was subjected to reduction treatment (300 ° C., stabilization time 1 hr) for removing oxygen in a hydrogen gas atmosphere.

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。成形体の寸法は、直径3mm、長さ16mmの円柱状とした。
Subsequently, the obtained raw materials A, B, and C were weighed, mixed, and then finely pulverized with an atomizer in Ar gas to obtain an alloy powder having a composition of Tb 0.34 Dy 0.66 Fe 1.88 .
The obtained alloy powder was put into a mold and molded at a molding pressure of 5 ton / cm 2 in a magnetic field of 12 kOe to obtain a molded body. At this time, when filling the alloy powder with the mold, the alloy powder was moved through the pipe filled with N 2 gas. The magnetic field was applied in a direction perpendicular to the pressure direction (so-called transverse magnetic field). The size of the compact was a cylindrical shape with a diameter of 3 mm and a length of 16 mm.

得られた成形体を、図3に示したような焼結用容器に収めて炉中で昇温し、1236℃の安定温度区間で焼成を行い、焼結体(磁歪素子)を得た。このとき、焼結用容器には、480個の成形体を3段積みにして収容した。また、炉内の雰囲気は、当初Arガスとし、昇温の途中で水素を導入して、35vol%水素ガスと65vol%Arガスの混合雰囲気とした後、1217℃に到達した時点で真空引きしてArガスに置換し、1236℃まで昇温させた。   The obtained molded body was placed in a sintering container as shown in FIG. 3, heated in a furnace, and fired in a stable temperature zone of 1236 ° C. to obtain a sintered body (magnetostrictive element). At this time, 480 molded bodies were accommodated in a three-stage stack in the sintering container. The atmosphere in the furnace is initially Ar gas, hydrogen is introduced in the middle of the temperature rise, and a mixed atmosphere of 35 vol% hydrogen gas and 65 vol% Ar gas is evacuated when reaching 1217 ° C. The gas was replaced with Ar gas, and the temperature was raised to 1236 ° C.

ここで、焼成に際し、焼結用容器には、図3に示したようなシュラウドをセットし、セッター上に並べた成形体のうち、外側部の成形体の側方および上方を覆うようにした(条件1)。
また、比較のため、図3に示したようなシュラウドを用いず、焼結用容器内のセッター上に成形体を並べたのみでも、同様に焼成を行った(比較条件1)。
Here, at the time of firing, a shroud as shown in FIG. 3 was set in the sintering container, and among the molded bodies arranged on the setter, the side and upper side of the molded body on the outer side were covered. (Condition 1).
For comparison, firing was performed in the same manner even when the compacts were arranged on the setter in the sintering container without using the shroud as shown in FIG. 3 (Comparative condition 1).

得られた焼結体について、焼結体密度、磁歪値、外観を評価した。焼結体密度は、アルキメデス法により計測し、その平均値、σ値、歩留まり(焼結体密度の基準値(理論密度の95%)以上であるものの割合)を求めた。また、磁歪値は、加圧式磁歪値測定装置により計測し、その平均値、σ値、歩留まりを求めた。外観は、クラックの有無を目視によりチェックし、クラックが発生していないものを良品とし、その歩留まりを求めた。
表1がその結果を示すものである。
About the obtained sintered compact, the sintered compact density, the magnetostriction value, and the external appearance were evaluated. The sintered body density was measured by the Archimedes method, and the average value, σ value, and yield (ratio of the sintered body density not less than the reference value (95% of the theoretical density)) were obtained. Further, the magnetostriction value was measured by a pressurization type magnetostriction value measuring apparatus, and the average value, σ value, and yield were obtained. As for the appearance, the presence or absence of cracks was visually checked, and those without cracks were regarded as non-defective products, and the yield was determined.
Table 1 shows the results.

Figure 0004412482
Figure 0004412482

表1に示すように、シュラウドを用いた条件1では、シュラウドを用いなかった比較条件1に対し、焼結体密度が高く、しかも歩留まりが向上していた。しかし、焼結用容器内の最上層の外側部に位置する一部の焼結体において焼結体密度の低いものが依然として残ることが認められた。また、条件1では、磁歪値は、比較条件1と同等であり、外観のクラックの発生は認められなかった。これにより、シュラウドを用いることで、焼結体密度の向上・均等化が図れることが確認された。これは、シュラウドにより、成形体からの水素放出が抑制されることを示唆している。   As shown in Table 1, in the condition 1 using the shroud, the sintered body density was higher and the yield was improved compared to the comparative condition 1 in which the shroud was not used. However, it was recognized that some of the sintered bodies located on the outer side of the uppermost layer in the sintering container still have a low sintered body density. In condition 1, the magnetostriction value was the same as in comparative condition 1, and no appearance cracks were observed. Thus, it was confirmed that the density of the sintered body can be improved and equalized by using the shroud. This suggests that hydrogen release from the molded body is suppressed by the shroud.

次に、水素発生体を用いた場合の効果について確認したので、その結果を以下に示す。
上記実施例1と同様にして得た成形体を、実施例1と同様の条件で焼成し、焼結体を得た。このとき、焼結用容器には、図4に示したようなシュラウドをセットし、セッター上に並べた成形体のうち、外側部の成形体の側方および上方を覆うようにした。さらに、容器本体の内壁面に沿った位置において、図4に示したような位置に、水素発生体をセットした(条件2)。この水素発生体は、Tb0.34Dy0.66Fe1.87の組成を有した、10×10×8mmのサイズの焼結体に、水素を約14000ppm吸蔵させたものを用いた。また、容器本体内において、最上段には、水素発生体を30g、残る2段には、水素発生体を5gずつ配置した。
Next, since it confirmed about the effect at the time of using a hydrogen generator, the result is shown below.
A molded body obtained in the same manner as in Example 1 was fired under the same conditions as in Example 1 to obtain a sintered body. At this time, a shroud as shown in FIG. 4 was set in the sintering container so as to cover the side and the upper side of the outer side of the molded body arranged on the setter. Further, a hydrogen generator was set at a position along the inner wall surface of the container body as shown in FIG. 4 (condition 2). As this hydrogen generator, a sintered body having a composition of Tb 0.34 Dy 0.66 Fe 1.87 and having a size of 10 × 10 × 8 mm in which about 14000 ppm of hydrogen was occluded was used. Further, in the container main body, 30 g of hydrogen generators were arranged in the uppermost stage, and 5 g of hydrogen generators were arranged in the remaining two stages.

また、条件3として、図5に示すように、条件2に加え、水素発生体に対し、容器本体の内周側に隣接する位置に、水素吸蔵体として、Tb0.34Dy0.66Fe1.87の組成を有した、10×10×8mmのサイズの、水素を吸蔵していない焼結体を配置した。 Further, as condition 3, as shown in FIG. 5, in addition to condition 2, the composition of Tb 0.34 Dy 0.66 Fe 1.87 is used as a hydrogen occlusion body at a position adjacent to the inner peripheral side of the container body with respect to the hydrogen generator. The sintered body having a size of 10 × 10 × 8 mm and not storing hydrogen was disposed.

このようにして得られた焼結体について、焼結体密度、磁歪値、外観を評価した。
表1に示すように、水素発生体を用いた条件2では、シュラウドのみを用いた前記実施例1の条件1に比較し、焼結体密度が平均値、σ値ともに向上し、歩留まりも100%となった。また、条件2では、磁歪値は、比較条件1と同等であった。しかし、条件2では、外観のクラックの発生が一部で認められた。
これに対し、水素発生体に加え、水素吸蔵体を用いた条件3では、焼結体密度、磁歪値とも、条件2と同等以上であり、しかも、外観のクラックの発生は認められなかった。
このように、焼成時に水素発生体から水素を放出することで、焼結体密度の均等化が図れることが確認された。また、条件2により、水素発生体からの水素放出が過度であると焼結体のクラックの発生につながることが示唆された。さらに、条件3により、水素発生体から放出された水素を水素吸蔵体で吸蔵することによって、焼結体密度の均等化、クラック発生の防止等が図れることが確認された。
The sintered body thus obtained was evaluated for the sintered body density, magnetostriction value, and appearance.
As shown in Table 1, in the condition 2 using the hydrogen generator, both the average value and the σ value are improved, and the yield is 100, as compared with the condition 1 of Example 1 using only the shroud. %. In condition 2, the magnetostriction value was equivalent to that in comparative condition 1. However, in the condition 2, the appearance of appearance cracks was partially recognized.
On the other hand, in condition 3 using a hydrogen occlusion body in addition to the hydrogen generator, both the sintered body density and the magnetostriction value were equal to or greater than those in condition 2, and no appearance cracks were observed.
Thus, it was confirmed that the density of the sintered body can be equalized by releasing hydrogen from the hydrogen generator during firing. Further, it was suggested that the condition 2 leads to generation of cracks in the sintered body when hydrogen release from the hydrogen generating body is excessive. Furthermore, it was confirmed that, under condition 3, hydrogen released from the hydrogen generator was occluded by the hydrogen occlusion body, so that the sintered body density was equalized and cracks were prevented from occurring.

さらに、上記の条件2と同様、図4に示したようなシュラウドをセットした焼結用容器に、図4に示したような位置に、水素を約6000ppm吸蔵させた水素発生体をセットした(条件4)。
このようにして得られた焼結体について、焼結体密度、磁歪値、外観を評価した。
表1に示すように、条件4では、14000ppmの水素を吸蔵させた水素発生体を用いた条件2に比較し、外観のクラックの発生が減少していた。
このように、水素発生体のみを用いた場合であっても、水素吸蔵量を適切に設定することで、焼結体密度の均等化を図りつつ、クラック発生を抑制できることが確認された。
Further, similarly to the above condition 2, a hydrogen generator in which about 6000 ppm of hydrogen was occluded was set in the sintering container in which the shroud was set as shown in FIG. Condition 4).
The sintered body thus obtained was evaluated for the sintered body density, magnetostriction value, and appearance.
As shown in Table 1, under condition 4, the occurrence of external cracks was reduced as compared with condition 2 using a hydrogen generator storing 14000 ppm of hydrogen.
Thus, even when only the hydrogen generator was used, it was confirmed that by appropriately setting the hydrogen storage amount, crack generation can be suppressed while equalizing the sintered body density.

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。It is a perspective view which shows the external appearance of the container for sintering in this Embodiment. 焼結用容器の断面図であり、(a)は(b)の矢視断面図、(b)は正断面図である。It is sectional drawing of the container for sintering, (a) is arrow sectional drawing of (b), (b) is a front sectional view. 成形体を複数段積みとする場合の焼結用容器の構成を示す正断面図である。It is a front sectional view which shows the structure of the container for sintering in the case of making a molded object into a multistage stack. 水素発生体を配置した例を示す平断面図である。It is a plane sectional view showing an example in which a hydrogen generator is arranged. 水素発生体および水素吸蔵体を配置した例を示す平断面図である。It is a plane sectional view showing an example in which a hydrogen generator and a hydrogen storage body are arranged. クラックが生じた磁歪素子の顕微鏡写真である。It is a microscope picture of the magnetostrictive element in which the crack produced.

符号の説明Explanation of symbols

10…焼結用容器(容器)、11…容器本体、12…蓋体、20…セッター、30…シュラウド、30a…立ち上がり部、30b…オーバーハング部、100…成形体(焼結対象物)、200…水素発生体、300…水素吸蔵体、S…端部領域   DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Sintering container (container), 11 ... Container main body, 12 ... Lid body, 20 ... Setter, 30 ... Shroud, 30a ... Rising part, 30b ... Overhang part, 100 ... Molded object (sintering object), 200: Hydrogen generator, 300: Hydrogen storage body, S: End region

Claims (6)

焼結により水素を含有した磁性体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、前記焼結対象物を載置するセッターと、
前記セッター上で外周部に位置する前記焼結対象物からの水素の放出を抑制するため、前記セッター上に載置された複数の前記焼結対象物のうち、外周部に位置する前記焼結対象物を覆うように設けられたシュラウドと、
を備えることを特徴とする焼結用容器。
A sintering container for storing a sintering object to be a magnetic body containing hydrogen by sintering,
A container body opened in part,
A lid for closing the opening of the container body;
A setter that is provided in the container body and on which the object to be sintered is placed;
In order to suppress the release of hydrogen from the sintering object located on the outer periphery on the setter, the sintering located on the outer periphery among the plurality of sintering objects placed on the setter. A shroud provided to cover the object;
A sintering container comprising:
前記シュラウドは、前記セッターの外周部から上方に立ち上がる立ち上がり部と、
前記立ち上がり部の上端部から前記容器本体の中央部に向けて延びるオーバーハング部と、
を有することを特徴とする請求項1に記載の焼結用容器。
The shroud rises upward from the outer periphery of the setter; and
An overhang portion extending from an upper end portion of the rising portion toward a central portion of the container body;
The sintering container according to claim 1, comprising:
前記焼結対象物は、Tb、Dy、Feを含み、焼結により磁歪素子となるものであり、
前記シュラウドは、Moから形成されていることを特徴とする請求項1または2に記載の焼結用容器。
The sintered object contains Tb, Dy, Fe, and becomes a magnetostrictive element by sintering.
The sintering container according to claim 1 or 2, wherein the shroud is made of Mo.
原料粉末を磁場中成形し、水素を含有した成形体を得る工程と、
複数の前記成形体を容器内に並べて収容し、外周部に位置する前記成形体を、該成形体からの水素の放出を抑制するためのシュラウドで覆った状態で焼結する工程と、
を含むことを特徴とする磁歪素子の製造方法。
Forming a raw material powder in a magnetic field to obtain a molded body containing hydrogen;
A step of storing a plurality of the molded bodies side by side in a container, and sintering the molded body located on the outer peripheral portion in a state of being covered with a shroud for suppressing release of hydrogen from the molded body;
A method of manufacturing a magnetostrictive element comprising:
前記成形体は、Tb、Dy、Feを含み、焼結により磁歪素子となるものであることを特徴とする請求項4に記載の磁歪素子の製造方法。 The method of manufacturing a magnetostrictive element according to claim 4 , wherein the formed body contains Tb, Dy, and Fe, and becomes a magnetostrictive element by sintering. 前記成形体は、水素を500ppm以上含有することを特徴とする請求項4または5に記載の磁歪素子の製造方法。 6. The method of manufacturing a magnetostrictive element according to claim 4 , wherein the molded body contains 500 ppm or more of hydrogen.
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