專利名稱：磁致伸縮器件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種與例如磁致伸縮致動器和磁致伸縮壓電變換器的磁機(jī)械變換器一起使用的磁致伸縮器件。
背景技術(shù)：
圖3是使用磁致伸縮器件1的致動器的示意圖，其中磁致伸縮器件1的伸縮量(致動器桿3的位移量)依賴于流過磁場線圈2的電流所產(chǎn)生的磁場強(qiáng)度，所述磁場線圈2配置于該磁致伸縮器件1的周圍。在圖3中，4是用于施加預(yù)應(yīng)力的蝶型彈簧，5是施加偏置磁場的永磁體，6是架座(yoke)，7是電流接線端。為獲得大的伸縮量(變化量)，就需要增大磁場強(qiáng)度。貫穿該磁致伸縮器件1的磁場強(qiáng)度與該磁致伸縮器件1的磁導(dǎo)率成正比，所以希望磁致伸縮場器件1自身的磁導(dǎo)率大。
此外，如已知的那樣，當(dāng)預(yù)先向該磁致伸縮器件1施加預(yù)應(yīng)力時，該磁致伸縮器件1相應(yīng)于磁場強(qiáng)度的伸縮量將變大，例如，如圖3所示，利用蝶型彈簧4來施加預(yù)應(yīng)力。例如，使用Tb0.3Dy0.7Fe2合金的磁致伸縮器件1，可以事先在伸縮方向上向該磁致伸縮器件1自身施加大約6MPa的壓力來增大伸縮量。
與由單晶方法或單向固化方法制得的磁致伸縮器件相比較，使用由粉末冶金方法制得的磁致伸縮燒結(jié)材料的磁致伸縮器件具有大約是80％的較小體積密度。這一現(xiàn)象的原因在于這種磁致伸縮燒結(jié)材料具有形成在其上的孔，并且這些孔大約占磁致伸縮燒結(jié)材料整個體積的20％。
因此，使用這種磁致伸縮燒結(jié)材料的磁致伸縮器件的磁導(dǎo)率小于通過這種單晶方法或單向固化方法制得的磁致伸縮器件的磁導(dǎo)率。而且，以上使用這種磁致伸縮燒結(jié)材料的磁致伸縮器件存在這種缺點(diǎn)，即對外力的抵抗較脆弱，以致被施加預(yù)應(yīng)力時就容易破裂。

發(fā)明內(nèi)容
考慮前述方面，本發(fā)明的目的是提供一種其中抵抗外力的機(jī)械強(qiáng)度能得以改善的磁致伸縮器件。
本發(fā)明的另一目的是提供一種其中磁導(dǎo)率能得以提高的磁致伸縮器件。
根據(jù)本發(fā)明的一方面，提供了一種磁致伸縮器件，其中浸漬組合物材料滲入并干結(jié)在由粉末冶金方法生產(chǎn)的磁致伸縮燒結(jié)材料的孔內(nèi)。
根據(jù)本發(fā)明的又一方面，提供了一種磁致伸縮器件，其中Tb0.3Dy0.7Fe2磁致伸縮燒結(jié)材料由Fe2Tb和Fe2Dy的粉末底材通過粉末冶金方法制得，浸漬組合物材料滲入并干結(jié)在該磁致伸縮燒結(jié)材料的孔內(nèi)。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種磁致伸縮器件，其中浸漬組合物材料是酚樹脂(phenol resin)、例如硅石的無機(jī)材料分散在酚樹脂中的樹脂、環(huán)氧基樹脂或丙烯酸類樹脂。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種磁致伸縮器件，其中浸漬組合物材料中分散有高磁導(dǎo)率的粉末狀材料。
根據(jù)本發(fā)明，由于浸漬組合物材料滲入磁致伸縮燒結(jié)材料的孔內(nèi)，從而可以改善這種磁致伸縮器件的機(jī)械強(qiáng)度。
而且，根據(jù)本發(fā)明的磁致伸縮器件具有分散在上述浸漬組合物材料中的高磁導(dǎo)率的粉末狀材料。
而且，根據(jù)本發(fā)明，由于其中分散有高磁導(dǎo)率的粉末狀材料的浸漬組合物材料滲入并干結(jié)在磁致伸縮燒結(jié)材料的孔內(nèi)，所以這種磁致伸縮器件的機(jī)械強(qiáng)度可以得到改善，并且其磁導(dǎo)率也可以提高。
而且，根據(jù)本發(fā)明，由粉末冶金方法生產(chǎn)的磁致伸縮器件的機(jī)械強(qiáng)度可以得到改善，并且其磁導(dǎo)率也可以提高。


圖1是表示根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的磁致伸縮器件的立體圖。
圖2是表示所測得的磁致伸縮器件的磁致伸縮結(jié)果的特性曲線實(shí)例的圖；以及圖3是表示使用磁致伸縮器件的致動器實(shí)例的示意性橫截面圖。
具體實(shí)施例方式
根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的磁致伸縮器件將參照附圖來描述。
在這個實(shí)施例中，首先，具有預(yù)定形狀的磁致伸縮燒結(jié)材料由類似于現(xiàn)有技術(shù)的粉末冶金方法形成。更具體地，在Ar氣體氛圍中Fe2Tb和Fe2Dy作為底材來生成顆粒大小約為10微目(μmesh)的粉末，作為磁各向異性較大的、稀土-3d亞族元素的二元合金。
接著，在上述粉末充分混合之后，在10-15千奧斯特的磁場下通過磁壓處理來加工所得產(chǎn)物，從而生產(chǎn)出具有預(yù)定形狀的壓粉模制體。在這種情況下，可以生產(chǎn)任意形狀的壓粉模制體。
而且，在1200℃-1250℃的溫度、壓力為1.1個大氣壓的Ar氣體氛圍下暫時燒結(jié)這種壓粉模制體30分鐘。隨后，在900℃-1100℃的溫度下燒結(jié)所得產(chǎn)物200個小時，由此生產(chǎn)出具有圖1所示預(yù)定形狀的磁致伸縮燒結(jié)材料10。
所得磁致伸縮燒結(jié)材料10是Tb0.3Dy0.7Fe2合金，在小于1千奧斯特的磁場下獲得的磁性為1.2ppm，如圖2的曲線所示。
根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，能夠以相對低的生產(chǎn)成本生產(chǎn)任意形狀的、高磁性的磁致伸縮燒結(jié)材料10。由這種粉末冶金方法生產(chǎn)的磁致伸縮燒結(jié)材料10具有無數(shù)極小的孔10a，如圖1所示。
在這個實(shí)施例中，通過下面的處理來加工這種磁致伸縮燒結(jié)材料10。
通過使用浸漬酚樹脂(住友電木公司(Sumitomo Bakelite CompanyLimited)生產(chǎn)，商品名為“PR-9183B”)作為浸漬組合物材料，該浸漬組合物材料滲入這種磁致伸縮燒結(jié)材料10內(nèi)，并進(jìn)行硬化，如下所述。
首先，磁致伸縮燒結(jié)材料10在預(yù)處理工藝中被漂洗。隨后，這種磁致伸縮燒結(jié)材料10被放置到罐內(nèi)，并且該罐被抽空，使得空氣從磁致伸縮燒結(jié)材料10的孔10a中排出。隨后，作為浸漬組合物材料的浸漬酚樹脂被注入這個罐內(nèi)，并且這種磁致伸縮燒結(jié)材料10浸在這種浸漬酚樹脂中。
隨后，通過使該罐恢復(fù)到大氣壓狀態(tài)下，這種浸漬酚樹脂滲入磁致伸縮燒結(jié)材料10的孔10a內(nèi)。
接著，將磁致伸縮燒結(jié)材料10從罐中取出，并通過漂洗去除磁致伸縮燒結(jié)材料10表面多余的浸漬酚樹脂。隨后，在空氣中、150℃下干燥所得產(chǎn)物，孔10a中的浸漬酚樹脂被硬化。這樣，就完成了浸漬和硬化處理。
當(dāng)通過三點(diǎn)撓曲測量方法來測量其中浸漬酚樹脂滲入并硬化在磁致伸縮燒結(jié)材料10的孔10a內(nèi)的磁致伸縮器件的撓曲強(qiáng)度時，這種磁致伸縮器件的撓曲強(qiáng)度約是28MPa，從而可以證實(shí)與其中浸漬酚樹脂并沒有滲入并硬化在孔10a內(nèi)的磁致伸縮燒結(jié)材料制得的磁致伸縮器件23.4MPa的撓曲強(qiáng)度相比較，根據(jù)本發(fā)明的磁致伸縮器件的撓曲強(qiáng)度大。
浸漬酚樹脂(住友電木公司(Sumitomo Bakelite Company Limited)生產(chǎn)，商品名為“PR-9183B”)作為浸漬組合物材料，并且鐵磁性材料的鐵粉(與S15C相當(dāng)?shù)蔫F，顆粒大小在5-20微米的范圍內(nèi))分散在這種浸漬酚樹脂中，浸漬酚樹脂和鐵粉的重量比為5∶1。這種混合的浸漬酚樹脂產(chǎn)物滲入并硬化在這種磁致伸縮燒結(jié)材料10的孔10a內(nèi)，如下所述。
首先，磁致伸縮燒結(jié)材料10在預(yù)處理工藝中被漂洗。隨后，這種磁致伸縮燒結(jié)材料10被放置到罐內(nèi)，并且該罐被抽空，使得空氣從磁致伸縮燒結(jié)材料10的孔10a中排出。隨后，其中分散有鐵磁性材料粉末的浸漬酚樹脂被注入這個罐內(nèi)，并且這種磁致伸縮燒結(jié)材料10浸在這種其中分散有鐵磁性材料粉末的浸漬酚樹脂中。
隨后，通過使該罐恢復(fù)到大氣壓狀態(tài)下，這種其中分散有鐵磁性材料粉末的浸漬酚樹脂滲入這種磁致伸縮燒結(jié)材料10的孔10a內(nèi)。
接著，將磁致伸縮燒結(jié)材料10從罐中取出，并通過漂洗去除磁致伸縮燒結(jié)材料10表面多余的、其中分散有鐵磁性材料粉末的浸漬酚樹脂。隨后，在空氣中、150℃下干燥所得產(chǎn)物，孔10a中的、其中分散有鐵磁性材料粉末的浸漬酚樹脂被硬化。這樣，就完成了浸漬和硬化處理。
當(dāng)通過三點(diǎn)撓曲測量方法來測量磁致伸縮器件的撓曲強(qiáng)度時，當(dāng)鐵磁性材料粉末分散在其中的浸漬酚樹脂滲入并硬化在磁致伸縮燒結(jié)材料10的孔10a內(nèi)時，這種磁致伸縮器件的撓曲強(qiáng)度約是30MPa，從而可以證實(shí)與其中沒有浸漬酚樹脂滲入并硬化的磁致伸縮燒結(jié)材料制得的磁致伸縮器件23.4MPa的撓曲強(qiáng)度相比較，根據(jù)本發(fā)明的磁致伸縮器件的撓曲強(qiáng)度大。
而且，可以證實(shí)與其中分散有鐵磁性材料的浸漬酚樹脂并沒有滲入和硬化在磁致伸縮燒結(jié)材料10的孔10a內(nèi)的磁致伸縮器件相比較，其中分散有這種鐵磁性材料粉末的浸漬酚樹脂滲入并硬化在這種磁致伸縮燒結(jié)材料10的孔10a內(nèi)的磁致伸縮器件的磁導(dǎo)率增加了約5％。
如上所述，根據(jù)本發(fā)明的這個實(shí)施例，由粉末冶金方法生產(chǎn)的磁致伸縮器件的機(jī)械強(qiáng)度可以得到改善，并且由這種粉末冶金方法生產(chǎn)的磁致伸縮器件的磁導(dǎo)率也可以提高。
雖然上述實(shí)例中浸漬酚樹脂用作浸漬組合物材料，但是本發(fā)明并不限于此，酚樹脂、例如硅石的無機(jī)材料分散在酚樹脂中的樹脂、環(huán)氧基樹脂或丙烯酸類樹脂都可用作上述浸漬組合物材料。
雖然上述實(shí)例中鐵用作鐵磁性材料，但本發(fā)明并不限于此，其他例如坡莫合金和磁鐵礦的合適材料都可用作上述鐵磁性材料。
根據(jù)本發(fā)明，提供了一種磁致伸縮器件，其中浸漬組合物材料滲入并干結(jié)在由粉末冶金方法生產(chǎn)的磁致伸縮燒結(jié)材料的孔內(nèi)。
根據(jù)本發(fā)明，提供了一種磁致伸縮器件，其中Tb0.3Dy0.7Fe2磁致伸縮燒結(jié)材料由Fe2Tb和Fe2Dy的粉末底材通過粉末冶金方法制得，浸漬組合物材料滲入并干結(jié)在該磁致伸縮燒結(jié)材料的孔內(nèi)。
而且，根據(jù)本發(fā)明，提供了一種磁致伸縮器件，其中浸漬組合物材料是酚樹脂或者例如硅石的無機(jī)材料分散在酚樹脂中的樹脂、環(huán)氧基樹脂或丙烯酸類樹脂。
而且，根據(jù)本發(fā)明，提供了一種磁致伸縮器件，其中浸漬組合物材料中分散有高磁導(dǎo)率的粉末狀材料。
根據(jù)本發(fā)明，由于浸漬組合物材料滲入磁致伸縮燒結(jié)材料的孔內(nèi)，從而可以改善這種磁致伸縮器件的機(jī)械強(qiáng)度。
而且，根據(jù)本發(fā)明的磁致伸縮器件具有分散在上述浸漬組合物材料中的高磁導(dǎo)率的粉末狀材料。
而且，根據(jù)本發(fā)明，由于其中分散有高磁導(dǎo)率的粉末狀材料的浸漬組合物材料滲入并干結(jié)在磁致伸縮燒結(jié)材料的孔內(nèi)，所以這種磁致伸縮器件的機(jī)械強(qiáng)度可以得到改善，并且其磁導(dǎo)率也可以提高。
而且，根據(jù)本發(fā)明，由粉末冶金方法生產(chǎn)的磁致伸縮器件的機(jī)械強(qiáng)度可以得到改善，并且其磁導(dǎo)率也可以提高。
已經(jīng)參照附圖描述了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，但應(yīng)該理解到，本發(fā)明并不恰好限于這些實(shí)施例，本領(lǐng)域的技術(shù)人員不偏離如所附權(quán)利要求限定的、本發(fā)明的精神和范圍的情況下，可以對其實(shí)施各種變化和改進(jìn)。
權(quán)利要求
1.一種磁致伸縮器件，其中浸漬組合物材料滲入并干結(jié)在由粉末冶金方法生產(chǎn)的磁致伸縮燒結(jié)材料的孔內(nèi)。
2.一種磁致伸縮器件，其中Tb0.3Dy0.7Fe2磁致伸縮燒結(jié)材料由Fe2Tb和Fe2Dy的粉末底材通過粉末冶金方法制得，浸漬組合物材料滲入并干結(jié)在所述磁致伸縮燒結(jié)材料的孔內(nèi)。
3.如權(quán)利要求1或2所述的磁致伸縮器件，其中浸漬組合物材料是酚樹脂、例如硅石的無機(jī)材料分散在酚樹脂中的樹脂、環(huán)氧基樹脂或丙烯酸類樹脂。
4.如權(quán)利要求1或2所述的磁致伸縮器件，其中所述浸漬組合物材料中分散有高磁導(dǎo)率的粉末狀材料。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種磁致伸縮器件，其中浸漬組合物材料滲入并干結(jié)在由粉末冶金方法生產(chǎn)的磁致伸縮燒結(jié)材料10的孔10a內(nèi)，所述浸漬組合物材料是酚樹脂、或者例如硅石的無機(jī)材料分散在酚樹脂中的樹脂、環(huán)氧基樹脂或丙烯酸類樹脂。這種磁致伸縮器件能夠改善其抵抗外力的機(jī)械強(qiáng)度。
文檔編號C22C38/00GK1611624SQ20041008989
公開日2005年5月4日 申請日期2004年10月29日 優(yōu)先權(quán)日2003年10月29日
發(fā)明者大橋芳雄, 瓜生勝 申請人:索尼株式會社