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    公开号:WO1990016076A1
    申请号:PCT/JP1989/001232
    申请日:1989-12-08
    公开日:1990-12-27
    发明作者:Toshimichi Omori；Haruo Suzuki；Tetsuya Sanpei；Yasunobu Kunisada；Toshio Takano
    申请人:Nkk Corporation；
    IPC主号:C22C38-00
    专利说明:
    [0001] 明 細 書 鉄 基 軟 磁 性 鐲 材 技 術 分 野
    [0002] 本発明は、 電磁石磁芯材料、 磁気遮蔽材料な ど高い直 流磁化特性を要求される鉄基軟磁性鋼材に関するもので ある。 背 景 技 術
    [0003] 直流電磁石鉄芯材料、 或いは近年特に進歩 · 普及のめ ざま しい医療機器や各種物理機器、 電子部品および機器 等の磁気遮蔽材料と して、 比較的安価に得られ る軟鉄や 純鉄および非常に高価なパーマ ロ イ或いはスーパーマ ロ ィ が使用さ れている。 と こ ろで、 軟鉄や鈍鉄の 1 O e に おける磁束密度 （以下 値） は概ね 3000〜1 1 000 G 程 度あ り 、 これ らは M R I (核磁気共鳴によ る断層像撮影 診断装置） の磁気遮蔽等、 数ガウス程度までの磁気遮蔽 材料と して、 或いは電磁石鉄芯用材料と して使用 さ れて いる。
    [0004] 直流磁化特性が重要と なる用途の う ち、 磁気遮蔽を例 と して従来技術の問題点を示す。 すなわち、現在、 M R ェ の磁気遮蔽には比較的安価で且つ飽和磁化の高い純鉄が 使^されている が、 軟鉄、 純鉄を対象とする電磁軟鉄を 規定する J I S 規格の う ち最も厳しい特性を要求する 0種 （具体的に JIS C2504 SUYP0) です ら B1値の下限 値を 8000 G と規定してお り 、 この特性では地磁気程度 の磁気遮蔽は困難であ り 、 し かも数 G 程度以下の磁気 遮蔽を行う ための遮蔽システムの重厚化をもた ら して い る。 よ り 良い遮蔽を行う ための遮蔽材料と して、 パーマ ロ イ或いはスーパ一マ ロ イ等の Fe— i 合金を使用する 場合もあるが、 これ らの材料は地磁気程度以下の遮蔽が 可能である反面、 非常に高価であ り 、 また、 飽和磁化が 純鉄と比べて 1/3〜 2/3と低く 、 したがっ て高磁界を遮 蔽する にあたっ ては肉厚を極端に増やさ なければな らな い等の欠点もあ り 、 いずれに しても大量に使周する こ と は経済的に困難である。
    [0005] これ らの こ と を踏まえて、 鈍鉄系材料の持つ高飽和磁 化を損なう こ とな く 、 透磁率を高める検討が既にい く つ かなされている。 例えば、 特公昭 63 — 45443 号、 特 開昭 62 — 77420 号、 或いは日本金属学会第 23 卷第 5 号（1984年発行） 極厚電磁鐲板の開発 に示されて いる方法はいずれも フェ ラ イ ト結晶粒の粗大化に伴う透 磁率向上を狙っ たものであるが、 これ らの技術は、 対象 が比較的板厚の薄い熱延板に限定される技術であっ た リ 或いは本発明のよ う に、 さ ら に厳 し い直流磁化特性を評 価する 0 . 50 e における磁束密度 （以下 B Q.5値） で 1 1 00 0 G 以上を達成する こ と ができない技術であ り 、 いずれ にせよ優れた直流磁化特性を得るための技術と して十分 なものではない。
    [0006] この よ う に現状では、 飽和磁化が高 く 、 且つ地磁気程 度に相当する低い磁場で高い磁束密度を示す、 つま り透 磁率が高い材料は提供さ れていない。 本発明の 目 的は、 このよ う な材料を提供する こ と にある c 発 明 の 開 示
    [0007] 上述した問題点を解決するため、 本発明者 らはまず、 直流磁場用軟磁性材料の基本である工業用純鉄の検討を 行っ てその欠点を明 ら かに し、 さ ら に特性改善を図るベ く 検討を行い、 以下の知見を得た。
    [0008] すなわち、 高透磁率を得る と い う観点か ら、 A 1 を添 加する こ と によ り 、 ①効果的な脱酸が可能と なっ て酸棄 量および酸化物系介在物の低減に伴う透磁率向上につな がるばかりでな く 、 透磁率に悪影響を及ぼす固溶 N を A 1 N 粒子の形成によ り低減でき る こ と、 ②また、 ある必 要量添加する こ と によ り 、 微細分散してい る A 1 N粒子の 凝集化を図る こ と が可能とな り 、 A 1 N 粒子そのものの悪 影響を極力低く 抑え得る と同時に、 格子歪を取 り除 く 手 段である焼鈍によ リ フエ ライ ト結晶粒の粗粒化を著し く 促進する効果も得られ、 いずれも透磁率向上に有効であ る こ と、 ③特に、 0 . 5 % を超えて添加する こ と によ り 、 変態温度を著し く 高め、 若し く はフヱ ライ ト単相とする こ と が可能と な り 、 し たがって変態によ る歪が導入され る こ とな く 900 °Cを超える温度で焼鈍を行う こ とも可能 となる こ と、 そ して、 この焼鈍は効果的な格子歪の除去 と フェ ライ 卜結晶粒の粗大化をもた ら し、 固溶 A 1 その ものの透磁率向上効果も考え られる が、 これ らの相乗効 果によ り極めて優れた透磁率を得る こ と につながる こ と €'また、 必要に応じて Ti を適量添加する こ と によ り 、 これ らが固溶 ' を優先的に固定して特性向上に寄与し、 特に敢えて ' 含有量を減ずる努力を要しな く て済むこ と、 また材料の飽和磁化を高く 保つ と いう観点から、 ⑤ 2 · 5 % を超える A 1 の添加は避けるべきであ り 、 さ らに ⑥ C 含有量が多い と変態温度の低下も し く は必要な A 1 添加量の增大に加えて、 固溶 （：、 N' の増加による格 子歪の増大または炭化物、 窒化物の生成等によ り特性を 劣化させる こ と があるので、 これ ら を避けるための、 （：、 X 量の上限が存在する こ と、 を見い出 し、 本発明を完成 させたものである。
    [0009] すなわち本願第 1 の発明は、 重量％で、 A1 ： 0.5〜 2.5 %、 Si ： 1.0 %以下、 C + ! ： 0.007 %以下、 Mn ： 0.5 %以 下、 酸素 ： 0.005 %以下、 残部 Fe および 不可避不純物 の組成からな り 、 且つ、 フ ヱ ライ ト結晶粒径が 0.5 ran以 上であ り 、 格子歪を十分取 り 除いた状態で 0.5 0e にお ける磁束密度値 11000G 以上、 25 0e における磁束密度 値 15500 G 以上、 保磁力 0.4 0e 以下を示すこ と を特 徵とする鉄基軟磁性鋼材を提供するものである。
    [0010] また、 本願第 2 の発明は、 Al : 0.5〜 2.5%、 Si ： 1.0 %以下、 C + N ： 0.014 %以下、 Mn ： 0.5 % '、下、 酸素 ： 0. 005 %以下、 Ti ： 0.005〜 1.0%、 残部 Fe および不可避 不純物の組成からな り 、 且つ、 フ 1 ライ ト結晶粒径が 0. 5腿以上であ り 、 格子歪を十分取 り 除いた状態で 0.5 0e における磁束密度値 11000 G 以上、 25 0e における磁 束密度値 15500 G 以上、 保磁力 0.4 0e 以下を示すこ と も特徵とする鉄基軟磁性鐲材を提供するものである 。 図面の簡単な説明
    [0011] 第 1 図は C + N 含有量と直流磁化特性 （ B。,s値） と の 関係を示 した図、 第 2 図は Sol.Al 添加量と直流磁化特 性 （B。.s値、 B2 S値） と の関係を示した図である 。 発明の詳細な説明
    [0012] 以下本発明における組成の限定理由について説明する。
    [0013] C および X は優れた直流磁化特性を確保するために も可能な限り低減する こ と が望ま しいが、 工業的に製造 する う えで極限的な低減は困難であ り 、 結果的に極端な コ ス ト高を招く 。 また、 A 1 添加によ り変態温度を高め るためにも、 C、 添加量を低く抑えないと A 1 の必要 添加量が多 く なつて し ま う おそれがあ り 、 これは結果的 に飽和磁化を低下する こ と につながり 、 本発明の意図に 反する。 第 1 図は 1 000〜 1 1 00 °Cの通常の条件で焼鈍す る こ と によ り格子歪を除去 した後、 直流磁化特性の変化 を B。.s値の変化と して捉え、 C + X 量の影響を検討した ものである。 これによれば、 良好な特性を得るためには C + N量を 0 . 007 %以下とする必要がある こ と が判る。 こ のため本発明では C + N ： 0 . 007 %以下とする。
    [0014] 本発明では、 後述するよ う に強力な窒化物生成元素で ある Ti を必要に応じて添加する。 Tiは敢えてコ ス ト高 につながる N 量の厳しい上 限規定を行う こ とな く 、 上 述した X の弊害を 減ずる こ と を 目的と して添加するも のであ り 、 したがっ て この場合には C + N 量の上限を 0 0 14 % とする c Si は透磁率向上に寄与する が、 本発明では A1 添加 によ り適当な焼鈍の後 0.5咖以上の粗大な フ ェ ラ イ ト結 晶粒を得る こ と ができ るので、 む し ろ敢えて多量に添加 する こ と に よ る飽和磁化の低下、 コス ト髙を懸念 してそ の上限を 1.0 % と した。
    [0015] Mn は直流磁化特性を劣化させる元素であるため低減 す こ と が望ま し いが、 極端な低減はコ ス ト高および N 含有量の增加を招 く 。 また、 Sを固定する こ と によ り熱 間脆性を防止する効果もある こ と か ら 、 Mn/S が 10 を 下回 らない範囲で、 り .50 % を上限に含有 しても良い。
    [0016] A1 は上述 したよ う に本発明の要と なる添加元素であ り 、 固溶 X の固定および AU 粒子の凝集化、 変態温度 の上昇をもた ら し、 フェ ラ イ ト域を拡大させる こ と によ つ て、 焼鈍によ る フヱ ラ イ ト結晶粒の粗大化および格子 歪の低滅を達成し、 さ ら には固溶 A1 自身の直流磁化特 性向上効果も考え られ、 本発明においては優れた直流磁 化特性を得る ために添加しな く てはな らない元素である， 第 2 図に示すよ う に、 こ の A1 の効果は Sol.Al の状態 で 0.5%以上添加す こ と に よ り得られる が、 一方、 2.5 % を超えて添加する と飽和磁化の低下によ り もた ら され る B25値の低下を招き好ま し く ないので、 の添加量 範囲は Sol.Al の状態で 0.5〜 2.5% と した。 T i は上述したよ う に強力な窒化物生成元素であ り 、 0 . 005〜 1 . 0 %の範囲で添加する こ と に よ り 、 -. 含有量が十 分に低減されていない、つま り安価な素材においても、 固 溶 X の固定効果によ り直流磁化特性を著し く 損な う こ と を回避する こ と ができ る。 また、 含有量が比較的低 い場合は、 窒化物粒子の生成量も少な く 直流磁化特性の 若干の向上をも期待する こ と ができ る - 一方、 上記上限 値を超えて添加する と直流磁化特性の劣化をもた らす。
    [0017] 以上のよ う に本発明によ り化学成分を限定す こ と によ り 、 B。.s値および B2 S値の高い、 すなわち直流磁界での 軟磁気特性に優れた錁材を得る こ と ができ る - 以上のよ う な本発明の対象とする錁材は、 熱間加工銷 材、 冷間または温間加工錁材を含み、 また鐲材の種類と して、 厚板、 薄板、 条ぉ （形錁等） 、 鍛造材等を含むも のである。
    [0018] 以上のよ う な本発明の鋼材は、 錶片を熱間加工する方 法、 鍀片をそのまま温間または冷間加工する方法、 熟間 加工後冷間または温間加工する方法、 直圧熱延する方法 これ らの方法の加工間で焼鈍 （通常 450 °C以上） を行う 方法等、 種々 の方法によ り製造する こ と ができ るが、 い ずれの場合でも最終焼鈍が施される。 この最終焼鈍は通 常 900 °C以上、 好ま し く は 1 000〜 1 300。Cの温度で実旄 さ れる。 実 施 例
    [0019] 第 1 ¾は水発明および比較例に用いた銷の化学成分を 示 したものである。
    [0020] 鋼 B 〜 G、 J 、 L 、 N〜 T、 V〜 X、 Z が本発明の組 成に適合するも のであ り 、 銪 A、 H、 I 、 K、 M、 U、 Y 、 a は比較鋼種である。 第 2表は第 1 表に示した鋼を 溶製後、 厚さ 110画の鋼塊と な し、 これを 1200 °C加熱に よ る熱間圧延によ り板厚 15π«ηに成形し、 焼鈍後、 直流 磁化特性およびフェ ラ イ ト結晶粒径を測定 した結果を ま と めたものである。 なお、 焼鈍は加熱保持時間が 1〜 3 時間、 冷却速度が約 100°C /hr〜 500°C/hr と い う通常の 条件で行っ た。
    [0021] 第 2表において、 Να ：！ 〜 9 、 Να 2 1 は Sol. A1 量の 影響を調べたものである。 なお Ncx 2 1 は純鉄の比較例で ある。 第 2 図はこれ らの結果を ま と めたものである 。
    [0022] No. 1 0 〜 1 3 、 Να 2 5 は C十 Ν 量の影響を調べたもの であ り 、 第 1図はこれ らの結果に Να 4 の結果を加えて整 理 したものである。 これによれば、 Ti 無添加では C + N 量が 0.007 % を超える と B。.s値の劣化が認め られる 。
    [0023] Να 1 4 〜 1 6 は Μη 量の影響を調べたもので、 Μη 量 の増加に伴い直流磁化特性の劣化傾向が認め られる が、
    [0024] 0.5% を超えない範匪であれば、 良好な特性を確保 し得 るもの と推定される。
    [0025] Να 1 7〜 2 0 は Si 量め影響を調べたものであ り 、 Si 量の増加に伴い飽和磁化の低下によ る磁束密度 （ B。.s値、 値、 Bz s値） の低下が認め られる が、 依然良好な特性 は確保されている。 また、 Si の添加は い— と 同様に鋼 材の固有抵抗を増加させる こ と が周知であるので、 冷間 圧延等によ り薄板と し 、 交流磁場で用いる軟磁性鐲材に 適用させる場合、 鉄損を減少させる効果を期待でき る。
    [0026] 2 2 〜 2 4 、 α 2 6 . Na 2 7 は Ti 添加の影響を調 ベたものであ り 、 Ti 添加によ り の固定が図 られ、 良 好な特性が認め られる。 特に、 2 3 は Να 1 1 (比較例） に相当鐲に Ti を添加した本発明例、 また Na 2 6 は Να 2 δ (比較例） に相当する鎇に Ti を添加 した本発明例で あ り 、 いずれも C+X> 0.007 %である にも かかお らず、 Ti によ り十分な N の固定がなされ、 Να 1 1 、 2 5 の 比較例と比べて大幅な特性改善が認め られる。
    [0027] また、 第 3表は第 1 表中のい く つかの鐲について、 熱 間圧延後、 冷間圧延によ り薄板とな し、 通常の焼鈍の後、 第 2表の実施例と同様に直流磁化特性を調べた結果を示 すものである。 なお、 これ らの本発明例および比較例に 示 した冷間圧延材の冷間圧下量は 50〜80 %である。 第 3表中、 1 、 Να 2 は鉞 Uによ る比較例であ る 。 一 方、 Να 3〜 6 は本発明の実施例である 。 これ ら の本発明 例は Να 1、 ¾ 2 の比較例と比べて良好な直流磁化特性を 示 している。
    [0028] なお、 第 2表、 第 3表のいずれにおいても、 良好な直 流磁化特性を有する本発明例は、 総て フェ ラ イ 卜結晶粒 径が 0 . 5醒以上と なっ ている。
    [0029]
    [0030] 2 焼鈍温度 H c B 0.5 B x B z s
    [0031] 锞種 μ max 区 分
    [0032] ( ） (.Oe) (G) (G) (G)
    [0033] 1 A 1000 22000 0.39 10400 13600 16500 0.3 比 較 例
    [0034] 2 B 1000 64000 0.16 13800 14400 16600 3.0 本発明例
    [0035] 3 C 1100 64800 0.19 14500 15100 17000 2.5
    [0036] 4 D 1000 67700 0.15 14000 14600 16600 3.5
    [0037] 5 E 1100 71400 0.16 13500 14100 16300 4.0
    [0038] 6 F 1100 49000 0.19 13100 13400 16000 3.0
    [0039] 7 G 1100 48200 0.20 13000 13400 16000 3.0 1/
    [0040] 8 H 1100 37500 0.18 12200 13200 15400 3.0 比 較 例
    [0041] 9 I 1100 22500 0.22 11200 13000 15200 2.0
    [0042] 10 J 1100 53000 0.27 13500 14300 16600 2.5 本発明例
    [0043] 11 K 1100 23000 0.50 11400 13900 16500 0.4 比 較 例
    [0044] 12 L 1100 53000 0.24 13700 14400 16500 1.5 本発明例
    [0045] 13 M 1100 19700 0.46 9700 13900 16600 0.4 比 較 例
    [0046] 14 N 1100 69000 0.14 13700 14300 16500 3.5 本発明例
    [0047] 15 0 1100 70000 0.14 13300 13800 16100 4.0
    [0048] 16 P 1000 47000 0.22 12200 13100 15900 3.0 7/
    [0049] 17 Q 1100 45000 0.25 13300 14000 16000 2.0 "
    [0050] 18 R 1100 48000 0.21 13000 13500 16000 2.0
    [0051] 19 S 1100 48000 0 · 23 12600 12900 15500 1.5
    [0052] 20 T 1100 47500 0.25 12500 13000 15600 1.5
    [0053] 21 u 1000 11000 0.74 3600 9400 16500 0.1 比 較 例
    [0054] 22 V 1050 58200 0.20 13500 14300 16400 2.5 本発明例
    [0055] 23 w 1100 46000 0. z 1 b00 14500 16500 1.0 ,/
    [0056] 24 X llOO 48200 0.18 12800 13900 15800 1.5
    [0057] 25 y llOO 21000 0.47 10700 13800 16500 1.0 比 較 例
    [0058] 26 z 1100 62000 0.22 13100 14100 16400 Z.G 本発明例
    [0059] 27 a llOO 1500 2.5 200 600 12100 0.3 比 較 例
    [0060] 1，
    [0061] // S't OOSSl 002Π sro OOOt'S 00Π Ο'ΐ a 9 u 0*1 00931 ΟΟΠΙ 6 0 OOOSE 0011 S"0 a 9 u ST OOSSl οοοει ΟΟΑΠ 9ΐ ·0 ooo乙 ε 00Π 0*1 a
    [0062] 求 5Ί OOZ.SI OO I OOOSI HO οοοβε 0001 0*1 9 ε u Z ·0 0099 Ϊ 002 Π 0099 LZ'O oo 00Π 9Ό a l ^ 2*0 00991 οοεπ OOSS 乙 " 0 0011 0·ΐ n
    [0063] ( m ) O) (D) O) (30)
    [0064] 3 ΧΒΙΠ ri (つ。） (m)
    [0065] SSIき 3 ^ i sz a τ a s'。 a SSI
    [0066] 3 H
    [0067] 以上のよ う に、 本発明によ る軟磁性鐲材は優れた直流 磁化特性を有 してお り 、 こ のため極めて弱い磁界でも容 易に磁化させる こ と ができ、 高機能鉄芯材料或いは高機 能磁気遮蔽材料等と して極めて有用なものであ る。 産業上の利用分野
    [0068] 本発明は、 電磁石磁芯材料、 磁気遮蔽材料な ど高い直 流磁化特性を要求される鉄基軟磁性鋼材に適用でき る。
    权利要求:
    Claims

    PCT/JP89/01232
    ( 16) 求 の 範 囲
    (1) 重量％で、 A1： 0.5〜 2.5%、 Si ： 1.0%以下、 C
    + N： 0.007 %以言下、 Mn： 0.5% J¾下、 馥素 ： 0.005% 以下、 残部 Fe および不可避不純物の組成からな り， 且つ、 フェ ライ ト結晶粒径が 0.5mm以上であ り、 格 子歪を十分取り除いた状態で 0.5 0e における磁束 密度値 11000 G 以上、 25 0e における磁束密度値 15 500 G 以上、 保磁力 0.4 0e 以下を示すこ と を特徴 とする鉄基軟磁性錁材。
    (2) 重量％で、 A1 ： 0.5〜2.5%、 Si ： 1.0%以下、 C
    + M： 0.014%以下、 Mn： 0.5%以下、 酸素 ： 0.005% 以下、 Ti ： 0.005〜 1.0%、 残部 Fe および不可避不 純物の組成からな り、 且つ、 フ： n ライ ト結晶粒径が 0.5mm 以上であ り、 格子歪を十分取り除いた状態で 0.5 Oe における磁束密度値 11000 G 以上、 25 0e における磁束密度値 15500 G 以上、 保磁力 0.4 0e 以下を示すこ と を特徴とする鉄基軟磁性鐲材。
    类似技术:
    公开号 | 公开日 | 专利标题
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    同族专利:
    公开号 | 公开日
    DE68913544T2|1994-07-21|
    JP2679258B2|1997-11-19|
    EP0429651A1|1991-06-05|
    JPH0320447A|1991-01-29|
    CN1026597C|1994-11-16|
    EP0429651A4|1991-12-04|
    DE68913544D1|1994-04-07|
    CN1048237A|1991-01-02|
    KR970004566B1|1997-03-29|
    EP0429651B1|1994-03-02|
    KR920700458A|1992-02-19|
    CA2020464A1|1990-12-18|
    引用文献:
    公开号 | 申请日 | 公开日 | 申请人 | 专利标题
    法律状态:
    1990-12-27| AK| Designated states|Kind code of ref document: A1 Designated state(s): KR US |
    1990-12-27| AL| Designated countries for regional patents|Kind code of ref document: A1 Designated state(s): DE FR GB IT NL |
    1991-01-30| WWE| Wipo information: entry into national phase|Ref document number: 1990900342 Country of ref document: EP |
    1991-06-05| WWP| Wipo information: published in national office|Ref document number: 1990900342 Country of ref document: EP |
    1994-03-02| WWG| Wipo information: grant in national office|Ref document number: 1990900342 Country of ref document: EP |
    优先权:
    申请号 | 申请日 | 专利标题
    JP1/155026||1989-06-17||
    JP1155026A|JP2679258B2|1989-06-17|1989-06-17|鉄基軟磁性鋼材|KR91700178A| KR970004566B1|1989-06-17|1989-12-08|철기연자성강재|
    DE1989613544| DE68913544T2|1989-06-17|1989-12-08|Weiches magnetisches stahlmaterial mit eisenbasis.|
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