2005 Fiscal Year Annual Research Report
エアロゾルデポジション法による高性能厚膜磁石の高速成形
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15360378
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
杉本 諭 東北大学, 大学院・工学研究科, 教授 (10171175)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
猪俣 浩一郎 東北大学, 大学院・工学研究科, 教授 (90323071)
明渡 純 独立行政法人産業技術総合研究所, 機械システム研究部門, グループ長(研究職)
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| Keywords | エアロゾルデポジション法 / 厚膜 / 永久磁石 / 異方性 / 残留磁化 / 保磁力 / 成膜速度 / 膜密度 |
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| Research Abstract |
【目的】将来の電子情報通信機器ではさらにモバイル・ウエアラブル化が進み、希土類磁石にもさらに小型化、薄型化が要求されている。しかしながら焼結磁石を加工にて薄型化を試みても、結晶粒径が大きいため加工によって導入された表面欠陥の影響が大きく、磁気特性が劣化して機能しない。また樹脂と混練させシート化する(ボンド磁石)方法やスパッタなどを用いて薄膜を作製する方法があるが、前者は樹脂を含有するため磁気特性が低い、後者は成膜速度が遅くコスト高となり工業化されていない、などの問題点がある。
本研究では、ナノメータオーダーの微粒子から構成される厚膜を5〜50μm/minとスパッタ法の500〜5000倍の速度で作製できるエアロゾルデポジション(AD)法を用い、従来薄膜技術ではカバーできない数μm〜500μmの範囲の膜厚を作製し、高性能厚膜磁石を作製することを目的とする。
【実験方法】1.研究方針:本年度は昨年度異方性をつけることが難しかった面直方向に異方性化し、高性能化を試みた。2.実験方法:(1)磁界印加の方法として、(1)2つの磁石の同極を対向させる方法と(2)ソレノイドコイルを用いる方法を採用した。(2)Sm-Fe-N粉末を用い、(3)の場合は磁石間距離を変化させる、(4)の場合はソレノイドコイルに流す電流を制御する方法によって印加磁界を変化させて成膜し、異方性を有した厚膜を作製した。(3)結晶配向をXRD、で解析し、磁気特性をVSMで測定する。これより磁気特性に及ぼす磁界配向の効果について明確化した。
【結果】1.同極対向の永久磁石配置により0.15Tの磁界を面直方向に印加させることができた。印加磁界の増加に伴い膜厚は減少するが、0.15Tの磁界を印加しても膜厚94μmと比較的厚い膜を形成することができた。
2.残留磁化は印加磁界の増加とともに面内方向において減少、面直方向において増加し、面直方向で最大61.3Am^2/kgなる値を示した。この値は無磁界の場合に比べて14%高い値であった。
3.ソレノイドコイルを用いることで0.21Tの磁界を印加させることができた。この場合でも印加磁界の増加とともに膜厚は減少するが、0.21Tの磁界印加でも最大65μmの厚さの膜を得た。またこのときの残留磁化は58.6Am^2/kgと無磁界の場合よりも8.5%増加した。
4.XRD測定の結果、同極対向永久磁石配置およびソレノイドコイル使用の両者とも印加磁界とともにI_(006)/I_(033)が増加しており、面直方向にSm_2Fe_<17>N_3化合物のc軸方向が配向することがわかった。
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