[发明专利]磁致伸缩构件及其制造方法

说明书

目的在于提供虽为单晶但与以往的单晶制造方法相比更为廉价且用于振动发电的高性能、具有高可靠性、通用性高的磁致伸缩构件，所述振动发电作为从各种振动中提取出电能的电源。一种磁致伸缩构件，其是通过从Fe‑Ga合金的单晶以使上述合金的晶体的<100>取向与需要磁致伸缩元件的磁致伸缩的方向一致的方式利用电火花加工切出而形成的。

技术领域

本发明涉及用于振动发电的磁致伸缩构件及其制造方法，所述振动发电作为压缩机等产业机械的操作监示器的电源或者照明、家电制品、汽车等的遥控开关等的电源等以往利用电池来供给电力而使其工作的装置的电源。

作为超磁致伸缩材料，已知有日本特公平6-2635号公报、日本特表2002-531701号公报和日本特公平7-100839号公报等中所示的以Tb-Dy-Fe为代表的稀土类过渡金属磁致伸缩材料。这种磁致伸缩材料的磁致伸缩超过1000ppm，与作为磁性材料已知的Permendur(Fe50％-Co50％合金)的磁致伸缩30ppm、磁致伸缩合金Alfer(Fe87％-Al13％)的磁致伸缩70ppm相比，相差数量级之大。

但是，该超磁致伸缩材料以作为高价稀有金属的稀土类过渡金属为原料，因此磁致伸缩材料本身非常昂贵，并且，其组织为拉夫斯(laves)型金属间化合物，因此非常脆，难以加工成所需要的形状。因此，应用领域受限，使用该超磁致伸缩材料的器件等不太普及。

与此相对，正在对Fe-Ga类合金的应用进行研究，该Fe-Ga类合金虽然磁致伸缩不如Tb-Dy-Fe类材料那样大，但显示出约100ppm～约300ppm的较大磁致伸缩，能够进行机械加工。用于振动发电的材料所需要的磁致伸缩若为约100ppm～约300ppm则可以实用化，Fe-Ga类合金是合适的。

另外，对于Tb-Dy-Fe类材料或Fe-Ga类合金等磁致伸缩材料而言，为了在晶体的特定取向上显示出大的磁致伸缩，使需要磁致伸缩构件的磁致伸缩的方向与晶体的磁致伸缩达到最大的取向一致的单晶构件是最佳的。

单晶的制造有布里奇曼法、提起法、区熔法等，但这些单晶制造法被认为生产率极低，提出了粉末冶金法(日本专利第3452210号)的实施例、利用急冷凝固法的合金薄带的制造例(日本专利第4053328号)、将利用液体急冷凝固法制造的薄片或粉末状的原料加压烧结而进行制造的方法(日本专利第4814085号)等。另外，还提出了日本特表2012-500333公报所示的将热加工、冷加工组合来制造薄膜的方法。

这些各种制造方法的构件内均为多晶，使构件内的全部晶体取向与磁致伸缩达到最大的取向一致是不可能的，存在磁致伸缩特性比单晶的构件更差的问题。在利用急冷凝固法的合金薄带的制造方法或将热加工与冷加工组合而制造薄膜的方法中，只能制造薄带、薄膜，存在构件的应用范围受限的问题。

另外，在将利用粉末冶金法、液体急冷凝固法制造的薄片或粉末状的原料加压烧结而进行制造的方法中，需要雾化设备、急冷凝固设备和加压烧结设备等特殊设备，成本上升，并且还存在如下问题：在粉末的处理过程中因异物或杂质的混入而导致的特性劣化，以及需要用于防止所述劣化的特殊环境，这也是成本上升的因素。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特公平6-2635号公报

专利文献2：日本特表2002-531701号公报

专利文献3：日本特公平7-100839号公报

专利文献4：日本专利第3452210号公报

专利文献5：日本专利第4053328号公报

专利文献6：日本专利第4814085号公报

专利文献7：日本特表2012-500333号公报

发明内容

发明所要解决的问题