JP2000008146A - 透磁率の高い軟磁性鋼板 - Google Patents
透磁率の高い軟磁性鋼板Info
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Abstract
流磁気特性が維持される軟磁性鋼板を提供する。 【解決手段】 重量%でC:0.005%以下、Si:0.5%以
下、Mn:0.05〜0.5%、Al:0.5〜3.5%、S:0.0009%以
下(0を含む)、P:0.2%以下、N:0.005%以下(0
を含む)、Sb+Sn/2=0.001〜0.05%を含み、残部が実質
的にFeからなる直流磁気特性に優れた軟磁性鋼板。
Description
機器からの漏洩磁束が人体に与える影響や、他の電子機
器に与える影響が問題となっており、磁気シールドの必
要性が高まっている。このような磁気シールド用材料と
して代表的なものに純鉄およびパーマロイがあるが、純
鉄は安価であるものの最大透磁率は10000(Gauss/Oe)
程度であり、磁気シールド用材料として十分な特性を有
しているとは言いがたい。一方、パーマロイは優れた直
流磁気特性を有しているがNiを45〜80%含有しているた
め非常に高価である。このような背景から、本発明者ら
はAlを0.5〜3.5%とした直流用軟磁性鋼板を開発してき
た(特開平3−20477号公報、特開平5−1178
17号公報)。これらは高価なNi等を含まないため比較
的安価であり、かつ純鉄よりも大幅に優れた直流磁気特
性を有している。
発明者らの発明になる鋼板を薄肉化した材料を100%N2
等の窒化雰囲気にて磁性焼鈍時を行った場合には、表層
窒化による透磁率の低下が顕著となるという問題点を有
していた。このため磁性焼鈍雰囲気を窒化の生じない10
0%H2等にする必要があり、設備およびコストの点から
需要家での負担が大きなものとなっていた。このような
背景から100%N2雰囲気での磁性焼鈍においても良好な
特性の得られる材料の開発が望まれていた。
ものであり、窒化雰囲気で磁性焼鈍を行っても、高い透
磁率が維持される軟磁性鋼板を提供することを基本的な
課題とし、加えて、加工性の優れた軟磁性鋼板を得るこ
とを副次的な課題とする。
5〜3.5%含有する鋼板にSb+Sn/2を0.001〜0.05%含有さ
せることにより、100%N2雰囲気で磁性焼鈍を行って
も、高い透磁率が維持される軟磁性鋼板を得ることにあ
る。また、板厚を0.1〜2mmに限定することにより、加
工性の良好な軟磁性鋼板を得ることにある。
の手段は、重量%でC:0.005%以下、Si:0.5%以下、
Mn:0.05〜0.5%、Al:0.5〜3.5%、S:0.0009%以下
(0を含む)、P:0.2%以下、N:0.005%以下(0を
含む)、Sb+Sn/2=0.001〜0.05%を含み、残部が実質的
にFeからなる透磁率の高い軟磁性鋼板(請求項1)であ
る。
重量%でC:0.005%以下、Si:0.5%以下、Mn:0.05〜
0.5%、Al:0.5〜3.5%、S:0.0009%以下(0を含
む)、P:0.2%以下、N:0.005%以下(0を含む)、
Sb+Sn/2=0.001〜0.005%を含み、残部が実質的にFeから
なる透磁率の高い軟磁性鋼板(請求項2)である。
%に制限することにより、より透磁率の高い軟磁性鋼板
が得られる。
重量%でC:0.005%以下、Si:0.5%以下、Mn:0.05〜
0.5%、Al:0.5〜3.5%、S:0.0009%以下(0を含
む)、P:0.2%以下、N:0.005%以下(0を含む)、
Sb+Sn/2=0.001〜0.05%を含み、残部が実質的にFeから
なる板厚0.1〜2mmの加工性および透磁率の高い軟磁性
鋼板(請求項3)である。
重量%でC:0.005%以下、Si:0.5%以下、Mn:0.05〜
0.5%、Al:0.5〜3.5%、S:0.0009%以下(0を含
む)、P:0.2%以下、N:0.005%以下(0を含む)、
Sb+Sn/2=0.001〜0.005%を含み、残部が実質的にFeから
なる板厚0.1〜2mmの加工性および透磁率の高い軟磁性
鋼板(請求項4)である。
ぞれ、前記第1の手段、第2の手段の板厚を0.1〜2mm
に制限したものであり、これにより優れた加工性が得ら
れる。
からなる」というのは、本発明の作用効果を無くしない
範囲において、不可避的不純物をはじめ、他の微量元素
を含有したものが本発明の範囲に含まれることを意味す
るものである。また、本明細書においては、特に断らな
い限り、鋼の成分を示す%は重量%であり、ppmも重量p
pmである。また、Sb+Sn/2=0.001〜0.05%等とは、SbとS
nのどちらか一方のみが含有される場合も含むものであ
る。
本発明者らが100%N2雰囲気での磁性焼鈍においても透
磁率の高い鋼板を得る手法に関し鋭意検討したところ、
Alを0.5〜3.5%含有した鋼板にSb+Sn/2を0.001〜0.05%
含有させることにより目的が達成されることを知見し
た。
査するため、C:0.0025%、Si:0.03%、Mn:0.18%、
P:0.01%、S:0.0005%、N:0.0015%としAl量を0.
25〜4%に亘って変化させた鋼を実験室にて真空溶解
し、熱延後、酸洗し、板厚0.8mmまで冷間圧延後、750℃
×2min間の仕上焼鈍を施し、さらにシールド構体加工
時の降伏点伸びを防止する観点から1.5%の調圧を施し
た。引き続き調圧板を内径33mm−外径45mmのリングサン
プルに加工し、さらに100%H2雰囲気にて950℃×2hrの
磁性焼鈍を施すことにより磁気シールド材を得た。図1
にAl量と最大透磁率(μm)との関係を示す(○印)。
ここで、直流磁気特性は上記リングサンプルを用い、JI
S C2504に準拠して測定した。
磁率が高くなっていることがわかる。このAl:0.5%以
上で最大透磁率が高くなる原因は、Al添加によりα→γ
変態温度が高くなり、高温焼鈍により結晶粒が粗大化す
るためである。一方、3.5%以上のAl添加により最大透
磁率が低下するのは、飽和磁束密度の低下に起因し磁束
密度が低くなるためである。以上のことより、Alは0.5
〜3.5%とする。
め、図1の○印と同一の成分の材料に100%N2雰囲気に
て950℃×2hrの磁性焼鈍を施した。結果を図1に×印
で示す。これより、100%N2雰囲気にて磁性焼鈍を行っ
た材料は、100%H2雰囲気で焼鈍を行った材料に比べ透
磁率が大幅に低下していることがわかる。
SEMにて組織観察を行った。その結果、100%N2雰囲
気焼鈍材では鋼板表層に顕著な窒化層が認められ、窒化
物はAlNであることが判明した。このことから、透磁率
が低下した原因は、表層のAlNが磁壁の移動を妨げたた
めと考えられる。この現象は、特にシールド構体軽量化
の観点から鋼板の薄肉化を図った場合に顕著に生じてく
るものと考えられる。
因として (1) 相変態制御の観点よりAlが比較的多量に含まれてい
ること (2) 粒成長性向上の観点よりSを極微量に制御している
ことにより、表面偏析により窒素吸着の抑制に寄与する
Sが非常に微量になっていること が挙げられる。ここで、(1)に関しては透磁率を向上さ
せるための重要なポイントであり、Al量を低減すること
は好ましくない。一方、Sに関しても9ppm超添加した
場合にはMnSの形成を通じて粒成長性が低下するため、
9ppm以下の極微量に制御する必要がある。
発明者らは窒素吸着の抑制が可能でかつ粒成長性を妨げ
ることのない元素を添加すれば、100%N2雰囲気の磁性
焼鈍においても本材料の透磁率は向上するのではないか
という着想を抱き、種々の検討を加えた結果、Sbの極微
量添加が有効であることを発見した。
18%、P:0.01%、S:0.0003%、N:0.0017%としSb
を40ppm添加した鋼から、図1の×印の材料と同様のプ
ロセスにてサンプルを作製し、最大透磁率を測定した結
果を示す。実測点である○印の点に対応するAl量は、左
から、0.25、0.6、0.75、1.0、1.75、2.35、2.65、3.
0、3.25、4.0%である。これよりSbを添加することによ
り、100%N2雰囲気においても図1の100%H2雰囲気焼
鈍材相当の透磁率が得られることがわかる。
0.0015%、Si:0.03%、Al:1.0%、Mn:0.18%、P:
0.01%、S:0.0005%、N:0.0018%を含有させ、Sb量
をtr.〜600ppmに亘って変化させた鋼を実験室にて真空
溶解し、熱延後、酸洗し、板厚0.8mmまで冷間圧延後、7
50℃×2min間の仕上焼鈍を施し、さらに1.5%の調圧を
施した。引き続き調圧板を内径33mm−外径45mmのリング
サンプルに加工し、さらに100%N2雰囲気にて950℃×
2hrの磁性焼鈍を施すことにより磁気シールド材を得
た。図3にSb量と最大透磁率との関係を示す。○印で示
される実測値に対応するSb量は、左から、0、13、20、
30、34、45、60、91、250、365、460、600ppmである。
率が向上していることがわかる。しかし、Sbをさらに添
加し、Sb>50ppmとなった場合には、透磁率は再び低下
することもわかる。
を調査するため、光学顕微鏡による組織観察を行った。
その結果、表層細粒組織は認められなかったものの、平
均結晶粒径が若干小さくなっていた。この原因は明確で
はないが、Sbが粒界に偏析しやすい元素であるため、Sb
の粒界ドラッグ効果により粒成長性が低下したものと考
えられる。但し、Sbを600ppmまで添加してもSbフリー鋼
と比べると透磁率は良好である。以上のことよりSbは10
ppm以上とし、コストの問題から上限を500ppmとする。
また透磁率の観点より、望ましくは10ppm以上、50ppm以
下とする。
析型元素であるSnを20ppm以上添加した場合にも認めら
れ、100ppm以上の添加で透磁率が若干低下した。このこ
とよりSnは20ppm以上とし、コストの問題から上限を100
0ppmとする。また透磁率の観点より、望ましくは20ppm
以上、100ppm以下とする。さらに、SbとSnを複合添加し
た場合にもSb+Sn/2で10ppm以上添加した場合に透磁率が
向上し、Sb+Sn/2で50ppm以上添加した場合に若干の透磁
率の低下が認められた。このことよりSbとSnを複合添加
した場合にはSb+Sn/2で10ppm以上とし、コストの問題か
ら上限を500ppmとする。また透磁率の観点より、望まし
くは10ppm以上、50ppm以下とする。
して用いる場合には、成形性の観点より板厚2mm以下と
することが好ましい。これは、板厚が薄くなるほど鋼板
板厚方向で表層窒化層のしめる割合が大きくなるためで
ある。しかし、板厚が0.1mm未満となった場合にも成形
性が低下するため、0.1mm以上にすることが好ましい。
る。 Si: Siは0.5%超となるとコスト高となるため上限を
0.5%とする。 Mn: Mnは熱間圧延時の赤熱脆性を防止するために、0.
05%以上必要であるが、0.5%以上になるとコスト高と
なるため0.05〜0.5%とした。 S: Sは磁気特性を劣化させるMnSを形成するため、
0.0009%以下とする。 P: Pは鋼板の打ち抜き性を改善するために必要な元
素であるが、0.2%を超えて添加すると鋼板が脆化する
ため0.2%以下とした。 N:Nは0.005%以上となると磁気特性を劣化させるた
め、0.005%以下とする。
練した溶鋼を脱ガス処理し所定の成分に調整後鋳造し、
熱間圧延を行う。次いで薄肉材を作製する場合には、一
回の冷間圧延、もしくは中間焼鈍をはさんだ2回以上の
冷間圧延により所定の板厚とした後に、仕上焼鈍をおこ
なう。仕上焼鈍後の調圧は施しても施さなくても良い
が、調圧を行う場合は0.5%〜7%程度が好ましい。上
記、熱間圧延板又は冷延焼鈍板を用い、シールド構体に
加工し、850〜1000℃で2hr程度の磁性焼鈍を施す。
分(成分値は重量%)に調整後鋳造し、板厚2.3mmまで
熱間圧延を行い、酸洗後、板厚0.5mmまで冷間圧延を行
った。その後、750℃×2min間の仕上焼鈍を行い、1.5
%の調圧を施した後、100%N 2雰囲気にて950℃×2hr
の磁性焼鈍を施した。
100%N2雰囲気にて950℃×2hrの磁性焼鈍を施した材
料についても特性評価を行った。結果を表2に示す。表
2における成分値等の単位は表1と同じである。
グ試験片を用いて測定した。各鋼板の磁気特性を表1に
併せて示す。表1、表2における最大透磁率の単位は
(Gauss/Oe)である。
1〜No.14の鋼板(本発明鋼)において、100%N2雰囲
気の磁性焼鈍においても透磁率の高い鋼板が得られるこ
とがわかる。
範囲が本発明の範囲を下回っており、No.16の鋼板は、S
b+Sn/2の範囲が本発明の範囲を超えているので、共に
最大透磁率が低くなっている。No.17の鋼板は、Al含有
量が本発明の範囲を下回っており、No.18の鋼板は、Al
含有量が本発明の範囲を超えているので、共に最大透磁
率が低くなっている。No.19の鋼板は、Mn含有量が本発
明の範囲を下回っているので、最大透磁率が低くなって
いる。
を超えているので、最大透磁率が低くなっている。No.2
1の鋼板は、N含有量が本発明の範囲を超えているの
で、最大透磁率が低くなっている。No.22の鋼板は、S
含有量が本発明の範囲を超えているので、最大透磁率が
低くなっている。
o.25の鋼板は、No.26の比較鋼(Sb外れ)の鋼板に対し
て最大透磁率が高くなっている。
でC:0.005%以下、Si:0.5%以下、Al:0.5〜3.5%、
S:0.0009%以下(0を含む)、Mn:0.05〜0.5%、
P:0.2%以下、N:0.005%以下(0を含む)、Sb+Sn/
2=0.001〜0.05%を含有し、残部が実質的にFeからなる
軟磁性鋼板であるので、100%N2雰囲気で磁性焼鈍を行
っても、透磁率の高い鋼板を得ることができる。Sb+Sn/
2量を0.001〜0.005%に規定することにより、さらに透
磁率の高い軟磁性鋼板が得られる。
により、加工性の優れたものが得られる。
材等の他、高い透磁率を要求される電気材料として広く
使用するのに好適である。また、電子部品のヨーク等、
優れた直流磁気特性が要求される電気材料としても好適
である。
Claims (4)
- 【請求項1】 重量%でC:0.005%以下、Si:0.5%以
下、Mn:0.05〜0.5%、Al:0.5〜3.5%、S:0.0009%
以下(0を含む)、P:0.2%以下、N:0.005%以下
(0を含む)、Sb+Sn/2=0.001〜0.05%を含み、残部が
実質的にFeからなる透磁率の高い軟磁性鋼板。 - 【請求項2】 重量%でC:0.005%以下、Si:0.5%以
下、Mn:0.05〜0.5%、Al:0.5〜3.5%、S:0.0009%
以下(0を含む)、P:0.2%以下、N:0.005%以下
(0を含む)、Sb+Sn/2=0.001〜0.005%を含み、残部が
実質的にFeからなる透磁率の高い軟磁性鋼板。 - 【請求項3】 重量%でC:0.005%以下、Si:0.5%以
下、Mn:0.05〜0.5%、Al:0.5〜3.5%、S:0.0009%
以下(0を含む)、P:0.2%以下、N:0.005%以下
(0を含む)、Sb+Sn/2=0.001〜0.05%を含み、残部が
実質的にFeからなる板厚0.1〜2mmの加工性および透磁
率の高い軟磁性鋼板。 - 【請求項4】 重量%でC:0.005%以下、Si:0.5%以
下、Mn:0.05〜0.5%、Al:0.5〜3.5%、S:0.0009%
以下(0を含む)、P:0.2%以下、N:0.005%以下
(0を含む)、Sb+Sn/2=0.001〜0.005%を含み、残部が
実質的にFeからなる板厚0.1〜2mmの加工性および透磁
率の高い軟磁性鋼板。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP00360799A JP3915108B2 (ja) | 1998-01-19 | 1999-01-11 | 軟磁性鋼板 |
Applications Claiming Priority (5)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2019998 | 1998-01-19 | ||
JP12972598 | 1998-04-24 | ||
JP10-129725 | 1998-04-24 | ||
JP10-20199 | 1998-04-24 | ||
JP00360799A JP3915108B2 (ja) | 1998-01-19 | 1999-01-11 | 軟磁性鋼板 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2000008146A true JP2000008146A (ja) | 2000-01-11 |
JP3915108B2 JP3915108B2 (ja) | 2007-05-16 |
Family
ID=27275903
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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JP00360799A Expired - Lifetime JP3915108B2 (ja) | 1998-01-19 | 1999-01-11 | 軟磁性鋼板 |
Country Status (1)
Country | Link |
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JP (1) | JP3915108B2 (ja) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP1344439A1 (en) * | 2000-12-19 | 2003-09-17 | Posco | A high strength steel plate having superior electric and magnetic shielding property, and method making the same |
US7540927B2 (en) | 2005-08-11 | 2009-06-02 | Kobe Steel, Ltd. | Soft magnetic steels excellent in cold forgeability, machinability and magnetic properties, and soft magnetic steel parts excellent in magnetic properties |
US20120091846A1 (en) * | 2009-06-23 | 2012-04-19 | Mitsui High-Tec, Inc. | Rotor core |
-
1999
- 1999-01-11 JP JP00360799A patent/JP3915108B2/ja not_active Expired - Lifetime
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP1344439A1 (en) * | 2000-12-19 | 2003-09-17 | Posco | A high strength steel plate having superior electric and magnetic shielding property, and method making the same |
EP1344439A4 (en) * | 2000-12-19 | 2004-12-15 | Posco | HIGH STRENGTH STEEL PLATE HAVING SUPERIOR ELECTRICAL AND MAGNETIC PROTECTION PROPERTIES AND METHOD FOR PRODUCING THE SAME |
US6939623B2 (en) | 2000-12-19 | 2005-09-06 | Posco | High strength steel plate having superior electromagnetic shielding and hot-dip galvanizing properties |
US7540927B2 (en) | 2005-08-11 | 2009-06-02 | Kobe Steel, Ltd. | Soft magnetic steels excellent in cold forgeability, machinability and magnetic properties, and soft magnetic steel parts excellent in magnetic properties |
US20120091846A1 (en) * | 2009-06-23 | 2012-04-19 | Mitsui High-Tec, Inc. | Rotor core |
US8922084B2 (en) * | 2009-06-23 | 2014-12-30 | Mitsui High-Tech, Inc. | Rotor core |
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