JP2014073302A - Dental magnetic attachment magnet structure - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は永久磁石による磁気吸引力を利用して義歯を保持する歯科用磁性アタッチメント磁石構造体に関するものである。 The present invention relates to a dental magnetic attachment magnet structure for holding a denture using a magnetic attraction force by a permanent magnet.
歯科用磁性アタッチメント磁石構造体400（以下、単に「磁石構造体」と呼ぶ場合がある。）は、図13に示すように、軟磁性ステンレス鋼製のカップ型ヨーク401の開口部に軟磁性ステンレス鋼製のディスクヨーク414と非磁性ステンレス鋼製のシールドリング415とが同心状に配置され、ディスクヨーク414とシールドリング415との間及びシールドリング415とカップ型ヨーク401との間が全周溶接されて永久磁石402が密封された構造を有する。この磁石構造体400は、図12に示すように、義歯床420に埋め込まれ、歯槽421に埋設された根面板422に設置された軟磁性キーパー423との磁気吸引力により根面板422に保持される。磁石構造体400は、人体に対し無害であること、長期間化学的に安定であること、吸着力が大きいこと等の要求を満足する必要がある。 As shown in FIG. 13, a dental magnetic attachment magnet structure 400 (hereinafter sometimes simply referred to as “magnet structure”) has a soft magnetic stainless steel at the opening of a cup-shaped yoke 401 made of soft magnetic stainless steel. A steel disk yoke 414 and a non-magnetic stainless steel shield ring 415 are arranged concentrically, and the entire circumference is welded between the disk yoke 414 and the shield ring 415 and between the shield ring 415 and the cup type yoke 401. Thus, the permanent magnet 402 has a sealed structure. As shown in FIG. 12, the magnet structure 400 is embedded in the denture base 420 and is held on the root face plate 422 by a magnetic attraction force with the soft magnetic keeper 423 installed on the root face plate 422 embedded in the alveolar 421. The The magnet structure 400 needs to satisfy the requirements such as being harmless to the human body, being chemically stable for a long period of time, and having a high attraction force.
歯科用磁性アタッチメント磁石構造体400は、例えば特開平5-95965号（特許文献１）に記載されたように、カップ型ヨーク401の中央に開けた円柱状の穴に永久磁石402（例えば、ネオジム磁石）を挿入し、さらにこの穴にディスクヨーク414とシールドリング415とからなるディスク状シール部材413を挿入し、カップ型ヨーク401とシールドリング415との突き合わせ部、及びシールドリング415とディスクヨーク414との突き合わせ部をそれぞれ溶接により封止し、さらにこの溶接部を研磨又は研削により平滑にする方法により製造される。この磁石構造体400は、キーパー423と吸着させる際オーステナイト系ステンレス鋼でできたシールドリング415がディスク状シール部材413の外周部に存在することにより磁路の一部を遮断し、永久磁石402の磁束をキーパー423、カップ型ヨーク401及びディスクヨーク414から構成される磁気回路に効率的に流すことができ、大きな吸着力を発生させることができる。 A dental magnetic attachment magnet structure 400 includes a permanent magnet 402 (for example, neodymium) in a cylindrical hole opened in the center of a cup-shaped yoke 401, as described in, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 5-95965 (Patent Document 1). A disc-shaped seal member 413 including a disc yoke 414 and a shield ring 415, and a butted portion between the cup-shaped yoke 401 and the shield ring 415, and the shield ring 415 and the disc yoke 414. And the butted portions are sealed by welding, and the welded portions are smoothed by polishing or grinding. This magnet structure 400 has a shield ring 415 made of austenitic stainless steel on the outer periphery of the disc-shaped seal member 413 when adsorbed to the keeper 423, thereby blocking a part of the magnetic path, and The magnetic flux can be efficiently passed through the magnetic circuit composed of the keeper 423, the cup type yoke 401, and the disk yoke 414, and a large attractive force can be generated.
前記ディスク状シール部材413は、一般的に、オーステナイト系ステンレス鋼製鋼管にフェライト系ステンレス鋼製の丸棒を挿入後、引き抜き加工を行い、オーステナイト系ステンレス鋼からなる外周部と、フェライト系ステンレス鋼からなる中央部とを有するクラッド材の丸棒とし、これを切断することにより製造される。シールドリング415の素材に使用されるオーステナイト系ステンレス鋼は、従来ニッケルを溶解させることによりオーステナイト相を生成させたものが使用されてきたが、ニッケルを含有するため磁性アタッチメント磁石構造体をニッケルによる金属アレルギーを発症する患者には適用することができなかった。このため、ニッケルを含まないステンレス鋼を用いた歯科用磁性アタッチメント磁石構造体が望まれている。 The disc-shaped seal member 413 is generally formed by inserting a ferritic stainless steel round bar into an austenitic stainless steel pipe and then drawing it to obtain an outer periphery made of austenitic stainless steel, and a ferritic stainless steel. It is manufactured by cutting a round bar made of a clad material having a central part made of The austenitic stainless steel used for the material of the shield ring 415 has conventionally been used to generate an austenitic phase by dissolving nickel, but since it contains nickel, the magnetic attachment magnet structure is made of nickel metal. It could not be applied to patients who develop allergies. For this reason, a dental magnetic attachment magnet structure using stainless steel not containing nickel is desired.
ニッケルを含まないオーステナイト系ステンレス鋼として、例えば特開2012-92413号（特許文献２）は、ステンレス鋼組成に窒素を固溶させた窒素固溶型オーステナイト系ステンレス鋼を開示しており、窒素固溶型オーステナイト系ステンレス鋼の製造方法として、大気圧程度の窒素雰囲気下（窒素分圧：80〜86.7 kPa）でフェライト系ステンレス鋼を1100〜1250℃で加熱することによりステンレス鋼表面から窒素を吸収させ、オーステナイト系ステンレス鋼を生成させる方法を提案している。 As an austenitic stainless steel not containing nickel, for example, JP 2012-92413 A (Patent Document 2) discloses a nitrogen solid solution type austenitic stainless steel in which nitrogen is dissolved in a stainless steel composition. Nitrogen is absorbed from the surface of stainless steel by heating ferritic stainless steel at 1100 to 1250 ° C in a nitrogen atmosphere at about atmospheric pressure (nitrogen partial pressure: 80 to 86.7 kPa) as a manufacturing method for molten austenitic stainless steel To produce austenitic stainless steel.
しかしながら、窒素を固溶させたオーステナイト系ステンレス鋼は、700℃程度以上の高温及び大気圧の条件において、フェライト相とCr窒化物相との混合組織に変態する特性を持っているため、この材料の板を製管する際に行われる突き合わせ部の溶接や押し出しによる製管時や管材の歪み取り焼鈍において加熱を行うことができず、前記シールドリングに用いる管材を製造することができない。 However, austenitic stainless steel with solid solution of nitrogen has the property of transforming into a mixed structure of ferrite phase and Cr nitride phase at high temperature of about 700 ℃ or higher and atmospheric pressure. Heating cannot be performed at the time of pipe making by welding or extrusion of a butt portion performed when pipes are manufactured or when the pipe material is subjected to strain relief annealing, and the pipe material used for the shield ring cannot be manufactured.
従って、本発明の目的は、吸引力及び耐久性は従来と同等以上で、製造コストが低く、かつニッケルを含まない歯科用磁性アタッチメント磁石構造体を提供することである。 Accordingly, an object of the present invention is to provide a dental magnetic attachment magnet structure that has an attractive force and durability equal to or higher than those of conventional ones, is low in manufacturing cost, and does not contain nickel.
上記目的に鑑み鋭意研究の結果、本発明者らは、実質的にNiを含有しないフェライト系ステンレス鋼からなる丸棒材の外周部に窒素を固溶させてなる、フェライト系ステンレス鋼の芯部とオーステナイト系ステンレス鋼の外皮部とが一体に形成された丸棒材から円板を切り出すことにより、実質的にNiを含有しないフェライト系ステンレス鋼の中央部と、実質的にNiを含有しないオーステナイト系ステンレス鋼の外周部とからなるディスク状シール部材が得られること、及び前記ディスク状シール部材と永久磁石を収納したカップ型ヨークとの溶接位置をそれらの境界線からカップ型ヨーク側にずらすことにより、前記オーステナイト系ステンレス鋼の外周部が溶接時の熱によりフェライト系ステンレス鋼に変態する際に発生する窒素ガスによる溶接欠陥を抑制でき、その結果、磁石吸引力に優れ、かつニッケルを実質的に含まない歯科用磁性アタッチメント磁石構造体が得られることを見出し、本発明に想到した。 As a result of diligent research in view of the above object, the present inventors have determined that a core part of a ferritic stainless steel obtained by dissolving nitrogen in the outer peripheral part of a round bar material made of ferritic stainless steel that does not substantially contain Ni. And an austenitic stainless steel outer shell part are cut out from a round bar that is integrally formed, so that the central part of ferritic stainless steel substantially free of Ni and austenite substantially free of Ni A disc-shaped seal member made of a stainless steel outer peripheral portion is obtained, and the welding position of the disc-shaped seal member and the cup-type yoke containing the permanent magnet is shifted from the boundary to the cup-type yoke side. By the nitrogen gas generated when the outer periphery of the austenitic stainless steel is transformed into ferritic stainless steel by heat during welding. Welding defects can be suppressed, so that excellent magnetic attraction force, and found that dental magnetic attachment magnet structure that is substantially free is obtained nickel, and conceived the present invention.
すなわち、本発明の歯科用磁性アタッチメント磁石構造体は、一方に開口部を有する実質的にNiを含有しないフェライト系ステンレス鋼のカップ型ヨークと、前記カップ型ヨークの凹部に収容される永久磁石と、前記カップ型ヨークの開口部を密封するシール部材と、前記シール部材と前記カップ型ヨークとの突き合わせ部を固着する溶接部とからなり、
前記シール部材が、実質的にNiを含有しないフェライト系ステンレス鋼の中央部と、窒素を0.5質量％以上含有し、実質的にNiを含有しないオーステナイト系ステンレス鋼の外周部とからなり、
前記溶接部の位置が、前記シール部材と前記カップ型ヨークとの突き合わせ部から、前記カップ型ヨーク側にずれていることを特徴とする。
That is, the dental magnetic attachment magnet structure of the present invention includes a cup-type yoke made of a ferritic stainless steel substantially free of Ni having an opening on one side, and a permanent magnet accommodated in the recess of the cup-type yoke. A sealing member that seals the opening of the cup-type yoke, and a welded portion that secures the butted portion of the sealing member and the cup-type yoke.
The sealing member is composed of a ferritic stainless steel central portion that does not substantially contain Ni, and an outer peripheral portion of austenitic stainless steel that contains 0.5 mass% or more of nitrogen and does not substantially contain Ni,
The position of the welded portion is shifted from the abutting portion between the seal member and the cup type yoke toward the cup type yoke.
前記フェライト系ステンレス鋼とオーステナイト系ステンレス鋼の外周部のNi含有量は0.2質量％以下であるのが好ましい。前記カップ型ヨーク及びシール部材のCr含有量は17〜32質量％であるのが好ましい。 The Ni content in the outer periphery of the ferritic stainless steel and austenitic stainless steel is preferably 0.2% by mass or less. The cup type yoke and the seal member preferably have a Cr content of 17 to 32% by mass.
前記外周部の半径方向の平均長さは100〜400μmであるのが好ましい。 The average length in the radial direction of the outer peripheral portion is preferably 100 to 400 μm.
前記外周部のオーステナイト系ステンレス鋼と前記中央部のフェライト系ステンレス鋼との境界部において、前記外周部のオーステナイト系ステンレス鋼の一部が加熱されることによりフェライト化又はフェライトとCr窒化物との混合相化しているのが好ましい。 At the boundary between the austenitic stainless steel in the outer peripheral portion and the ferritic stainless steel in the central portion, a part of the austenitic stainless steel in the outer peripheral portion is heated to form ferrite or ferrite and Cr nitride. A mixed phase is preferred.
本発明の歯科用磁性アタッチメント磁石構造体は、高い吸引力及び耐久性を有し、かつニッケルを含まないので、ニッケルによる金属アレルギーを発症する患者にも適用が可能である。また本発明の歯科用磁性アタッチメント磁石構造体は、従来の方法よりも簡便に製造できるので、安価に製造することができる。 Since the dental magnetic attachment magnet structure of the present invention has high attraction and durability and does not contain nickel, it can also be applied to patients who develop metal allergy due to nickel. Moreover, since the dental magnetic attachment magnet structure of the present invention can be manufactured more simply than the conventional method, it can be manufactured at low cost.
(1)全体構成
磁性アタッチメント磁石構造体10は、図1(a)及び図1(b)に示すように、一方に開口部を有する実質的にNiを含有しないフェライト系ステンレス鋼のカップ型ヨーク1と、前記カップ型ヨーク1の凹部1aに収容される永久磁石2と、前記カップ型ヨーク1の開口部を密封するシール部材3と、前記シール部材3と前記カップ型ヨーク1との突き合わせ部4aを固着する溶接部4とからなり、前記シール部材3は、実質的にNiを含有しないフェライト系ステンレス鋼の中央部3aと、窒素を0.5質量％以上含有し、実質的にNiを含有しないオーステナイト系ステンレス鋼の外周部3bとからなり、前記溶接部4の位置が、前記シール部材3と前記カップ型ヨーク1との突き合わせ部4aから、前記カップ型ヨーク1側にずれていることを特徴とする。前記カップ型ヨーク1及びシール部材3のCr含有量は17〜32質量％であるのが好ましく、24〜32質量％であるのがより好ましい。前記カップ型ヨーク1及びシール部材3のNi含有量は0.2質量％以下であるのが好ましく、0.1質量％以下であるのがより好ましい。
(1) Overall configuration As shown in FIGS. 1 (a) and 1 (b), the magnetic attachment magnet structure 10 is made of a ferritic stainless steel cup-type yoke having an opening on one side and containing substantially no Ni. 1, a permanent magnet 2 accommodated in the recess 1a of the cup type yoke 1, a seal member 3 for sealing the opening of the cup type yoke 1, and a butted portion of the seal member 3 and the cup type yoke 1 4a, the seal member 3 includes a ferritic stainless steel central portion 3a substantially containing no Ni, 0.5% by mass or more of nitrogen, and substantially no Ni. It consists of an outer peripheral part 3b of austenitic stainless steel, and the position of the welded part 4 is shifted from the butted part 4a of the seal member 3 and the cup type yoke 1 to the cup type yoke 1 side. And The cup yoke 1 and the seal member 3 preferably have a Cr content of 17 to 32% by mass, more preferably 24 to 32% by mass. The Ni content of the cup-type yoke 1 and the seal member 3 is preferably 0.2% by mass or less, and more preferably 0.1% by mass or less.
(2) シール部材
シール部材3は、永久磁石2をカップ型ヨーク1の凹部1aに封止するとともに、磁気回路を構成する部材であり、図２に示すように、フェライト系ステンレス鋼からなる中央部3aと窒素を0.5質量％以上含有するオーステナイト系ステンレス鋼からなる外周部3bとからなる。前記シール部材3は、実質的にNiを含有しないステンレス鋼からなり、Cr含有量は17〜32質量％であるのが好ましく、24〜32質量％であるのがより好ましい。なおカップ型ヨーク1及びシール部材3の外形は円形に限らず、楕円形でも四角形等の多角形でも良い。この場合、永久磁石2の形状も、必要に応じてカップ型ヨーク1及びシール部材3の外形に合わせて変更してもよい。
(2) Seal member The seal member 3 is a member that seals the permanent magnet 2 in the recess 1a of the cup-type yoke 1 and constitutes a magnetic circuit. As shown in FIG. 2, the center is made of ferritic stainless steel. Part 3a and outer peripheral part 3b made of austenitic stainless steel containing 0.5% by mass or more of nitrogen. The sealing member 3 is made of stainless steel substantially not containing Ni, and the Cr content is preferably 17 to 32% by mass, more preferably 24 to 32% by mass. The outer shapes of the cup-shaped yoke 1 and the seal member 3 are not limited to a circle, but may be an ellipse or a polygon such as a quadrangle. In this case, the shape of the permanent magnet 2 may be changed according to the outer shape of the cup-type yoke 1 and the seal member 3 as necessary.
前記外周部3bの半径方向の平均長さLは、100〜400μmであるのが好ましく、200〜300μmであるのがより好ましい。シール部材3は、後述するように、フェライト系ステンレス鋼からなる丸棒材に窒素固溶処理を施し、外皮部をオーステナイトしてから円板を切り出すことにより得られるため、その前記中央部3aのフェライト系ステンレス鋼部分31aと、外周部3bのオーステナイト系ステンレス鋼部分31bとの境界は、図２に示すように、複雑に入り組んでいる。従って、前記平均長さLは、図３に示すように、周方向に等角度間隔に10カ所半径方向の直線を引き、各直線部分において、オーステナイト系ステンレス鋼部分31bの長さ（外周端3cからフェライト系ステンレス鋼部分31aに交差するまでの長さ）L1〜L10を測定し、それらを平均して求める。 The average length L in the radial direction of the outer peripheral portion 3b is preferably 100 to 400 μm, and more preferably 200 to 300 μm. As will be described later, the seal member 3 is obtained by subjecting a round bar made of ferritic stainless steel to nitrogen solid solution treatment and austenizing the outer skin portion and then cutting out the disc, so that the central portion 3a The boundary between the ferritic stainless steel portion 31a and the austenitic stainless steel portion 31b of the outer peripheral portion 3b is complicated as shown in FIG. Therefore, as shown in FIG. 3, the average length L is obtained by drawing 10 straight radial lines at equiangular intervals in the circumferential direction. In each straight line portion, the length of the austenitic stainless steel portion 31b (outer end 3c To L1 to L10 from the crossing to the ferritic stainless steel portion 31a) and average them.
（窒素固溶処理）
シール部材3は、耐食性軟磁性のフェライト系ステンレス鋼の丸棒に窒素固溶処理を施して、それを所定厚さにスライスすることにより作製される。窒素固溶処理は、フェライト系ステンレス鋼を窒素雰囲気下（50 kPa以上）、及び1150〜1250℃で、例えば真空加熱装置中で加熱処理することにより行う。前記真空加熱装置内は、大気圧程度の窒素雰囲気とするのが操作上好ましく、800〜1200 kPa程度の窒素雰囲気が好ましい。酸化物が生成するのを防ぐため、使用する窒素ガスには酸素や水を含有しないことが好ましい。加熱処理の温度が1150℃よりも低い場合、十分に窒素が固溶しにくくなり、1250℃よりも高い場合、窒素固溶速度を制御することが難しくなり、窒素固溶オーステナイト系ステンレス鋼の深さ（前記シール部材3の外周部3bの径方向幅）を一定に保つのが難しくなる。窒素固溶オーステナイト系ステンレス鋼は、窒素を0.5質量％以上含有するのが好ましく、１質量％以上含有するのがより好ましい。
(Nitrogen solid solution treatment)
The seal member 3 is produced by subjecting a round bar of corrosion-resistant soft magnetic ferritic stainless steel to nitrogen solid solution treatment and slicing it to a predetermined thickness. The nitrogen solid solution treatment is performed by heat-treating ferritic stainless steel in a nitrogen atmosphere (50 kPa or more) and at 1150 to 1250 ° C., for example, in a vacuum heating apparatus. The inside of the vacuum heating device is preferably a nitrogen atmosphere of about atmospheric pressure, and preferably a nitrogen atmosphere of about 800 to 1200 kPa. In order to prevent the formation of oxides, it is preferable that the nitrogen gas used does not contain oxygen or water. When the temperature of the heat treatment is lower than 1150 ° C, it is difficult to sufficiently dissolve nitrogen, and when it is higher than 1250 ° C, it becomes difficult to control the nitrogen solid solution rate, and the depth of the nitrogen solid solution austenitic stainless steel is reduced. It becomes difficult to keep the thickness (the radial width of the outer peripheral portion 3b of the seal member 3) constant. The nitrogen solid solution austenitic stainless steel preferably contains 0.5% by mass or more of nitrogen, more preferably 1% by mass or more.
窒素固溶処理は、炉の加熱室内にフェライト系ステンレス鋼を予め設置し加熱する方法と所定の温度になってから炉の加熱室内にフェライト系ステンレス鋼を挿入する方法とがあるがいずれでも構わない。ステンレス鋼を予め設置してから加熱する方法の場合、加熱室内に裁置されたフェライトステンレス鋼が均一に加熱昇温されるように、５〜20℃/min程度とするのが好ましい。また窒素ガスは加熱開始から炉内に充填しても、所定温度になってから充填しても構わない。 Nitrogen solid solution treatment includes a method in which ferritic stainless steel is preliminarily installed in the furnace heating chamber and a method in which the ferritic stainless steel is inserted into the furnace heating chamber after reaching a predetermined temperature. Absent. In the case of a method in which stainless steel is preliminarily installed and then heated, the temperature is preferably set to about 5 to 20 ° C./min so that the ferritic stainless steel placed in the heating chamber is heated and heated uniformly. Nitrogen gas may be charged into the furnace from the start of heating, or may be charged after reaching a predetermined temperature.
加熱処理の時間（最高温度での保持時間）は、窒素固溶処理によってフェライト系ステンレス鋼をどの程度の深さまでオーステナイト化するかによって適宜調節する。例えば、大気圧の窒素雰囲気下及び1200℃の条件で、300 μm程度の深さまでのオーステナイト化は、２〜４時間程度の加熱処理を施すことによって可能である。 The time for the heat treatment (holding time at the maximum temperature) is appropriately adjusted depending on how deep the ferritic stainless steel is austenitized by nitrogen solid solution treatment. For example, austenitization up to a depth of about 300 μm under a nitrogen atmosphere at atmospheric pressure and 1200 ° C. is possible by performing a heat treatment for about 2 to 4 hours.
加熱処理後の、オーステナイト化されたステンレス鋼は急冷する。急冷することにより、得られたオーステナイト相の組織を室温においても維持できる。徐冷した場合には、生成したオーステナイト相の組織が、フェライト相又はフェライト相とCr窒化物とが混合した組織へと変態してしまう。ステンレス鋼を急冷する方法としては、加熱装置内に冷却部を設置し窒素吸収処理後の素材をこの冷却部に移動し窒素ガス、希ガス等の冷却用ガスを吹き込む方法やこの冷却部を水冷する方法等が挙げられる。 After the heat treatment, the austenitic stainless steel is rapidly cooled. By quenching rapidly, the structure of the obtained austenite phase can be maintained even at room temperature. In the case of slow cooling, the structure of the generated austenite phase is transformed into a structure in which a ferrite phase or a mixture of a ferrite phase and Cr nitride is mixed. As a method of rapidly cooling stainless steel, a cooling unit is installed in the heating device, the material after nitrogen absorption treatment is moved to this cooling unit, and a cooling gas such as nitrogen gas or rare gas is blown in, or the cooling unit is cooled with water. And the like.
窒素を固溶させるフェライト系ステンレス鋼丸棒素材の長さは、炉の加熱室の均熱部長さより短くすることが望ましい。炉の加熱室の均熱部より素材の長さが長くなると温度のバラツキにより均一な深さで窒素を固溶させることができなくなる。このため加熱室の均熱部長さは温度バラツキが10℃以内とすることが望ましい。 The length of the ferritic stainless steel round bar material in which nitrogen is dissolved is preferably shorter than the length of the soaking part of the heating chamber of the furnace. If the length of the material becomes longer than the soaking part of the heating chamber of the furnace, the nitrogen cannot be dissolved at a uniform depth due to temperature variations. For this reason, it is preferable that the temperature variation of the heating chamber is within 10 ° C.
窒素固溶操作の前に700℃以上窒素固溶温度以下、及び大気圧の水素ガス雰囲気中でフェライト系ステンレス素材を処理し、表面の酸化物等を除去するのが望ましい。素材表面に酸化物等があるとそれらが窒素ガスの浸透をバリアし、窒素固溶処理の速度が低下するとともに、窒素固溶処理の深さが均一でなくなってしまう。 Prior to the nitrogen solid solution operation, it is desirable to treat the ferritic stainless steel material in a hydrogen gas atmosphere at 700 ° C. or higher and a nitrogen solid solution temperature and atmospheric pressure to remove oxides on the surface. If there are oxides or the like on the surface of the material, they will block the penetration of nitrogen gas, the speed of the nitrogen solid solution treatment will decrease, and the depth of the nitrogen solid solution treatment will not be uniform.
窒素固溶操作の前に固溶処理温度で１〜３時間予備加熱処理を行うと、素材が粒成長し均一な厚さでのオーステナイト相を形成することができる。予備加熱の処理時間は素材の結晶粒の大きさに依存するため、素材に応じて設定すればよい。 When preheating treatment is performed for 1 to 3 hours at a solid solution treatment temperature before the nitrogen solid solution operation, the material grows and an austenite phase with a uniform thickness can be formed. Since the preheating treatment time depends on the size of the crystal grains of the material, it may be set according to the material.
（熱処理）
前述のように、窒素固溶処理によってオーステナイト系ステンレス鋼を形成した場合、図２に示すように、シール部材3のオーステナイト系ステンレス鋼部分31b（外周部3b）は、フェライト系ステンレス鋼部分31a（中央部3a）に複雑に入り込んだ状態となる。このようにシール部材3の中央部3aに非磁性のオーステナイト系ステンレス鋼が部分的に入り組んだ状態となると、永久磁石2、カップ型ヨーク1及びシール部材3から構成される磁気回路の効率が低下することにより、磁石吸引力が低下するとともに、製品ごとに磁石吸引力の違いが生じ安定な性能を有する製品が得られなくなる。これらを改善するために、図4(a)及び図4(b)に示すように、シール部材3のオーステナイト系ステンレス鋼部分31bとフェライト系ステンレス鋼部分31aとの境界領域A1をレーザーで加熱しフェライト系ステンレス鋼に戻すことが望ましい。なお前記境界領域A1の加熱は、熱による永久磁石2の磁石特性の低下を招かないように、前記シール部材3の表面にのみ施すのが好ましい。これにより製品ごとの磁気回路の不均一さを低減し吸引力を安定化させることができる。
(Heat treatment)
As described above, when austenitic stainless steel is formed by nitrogen solid solution treatment, as shown in FIG. 2, the austenitic stainless steel portion 31b (outer peripheral portion 3b) of the seal member 3 is made of a ferritic stainless steel portion 31a ( The center part 3a) enters a complicated state. As described above, when the nonmagnetic austenitic stainless steel is partially intertwined in the central portion 3a of the seal member 3, the efficiency of the magnetic circuit composed of the permanent magnet 2, the cup-type yoke 1, and the seal member 3 is reduced. As a result, the magnet attractive force is reduced, and a difference in the magnetic attractive force is produced for each product, so that a product having stable performance cannot be obtained. In order to improve these, as shown in FIGS. 4 (a) and 4 (b), the boundary region A1 between the austenitic stainless steel portion 31b and the ferritic stainless steel portion 31a of the seal member 3 is heated with a laser. It is desirable to return to ferritic stainless steel. The boundary region A1 is preferably heated only on the surface of the seal member 3 so as not to cause deterioration of the magnet characteristics of the permanent magnet 2 due to heat. Thereby, the non-uniformity of the magnetic circuit for each product can be reduced and the attractive force can be stabilized.
(3) カップ型ヨーク
カップ型ヨーク1は、永久磁石2を収容するための凹部1aを有する。前記凹部1aは、収容する永久磁石2の大きさに合わせた寸法とするが、シール部材3が挿入される部分（開口端付近）の直径eは、式：
(Br×S)×0.8≦Sc×Bs≦(Br×S)×1.2
［ただし、Bsはカップ型ヨーク1の飽和磁化、Brは永久磁石2の飽和磁束密度、Sは永久磁石2の磁化方向に直交する断面積、Scはカップ型ヨーク1の吸着面の実効面積（磁性部分面積）を表す。ここで、前記カップ型ヨークの吸着面の実効面積Scは、カップ型ヨーク1とシール部材3とを溶接することによりシール部材3の周縁部（溶接部4）がフェライト化しシール部材3側の溶接幅分だけ磁性領域が増加したことを考慮し、カップ型ヨーク1の吸着面の面積Sc0(=π×(E2-e2)/4)とシール部材3側溶接幅分の面積Sc1(=π×(e2-f2)/4)とを足した値（ただし、Eはカップ型ヨーク1の外径(直径）、eはカップ型ヨーク1の凹部開口端付近の直径、及びfは溶接部の内側直径である。図５を参照。)、すなわち前記実効面積ScはSc0+Sc1=π×(E2-f2)/4で求められる値となる。］を満たすように設定するのが好ましい。前記開口端付近の直径e及び前記シール部材側の溶接幅[(e-f)/2]を、前記式を満たすように設定することで十分な吸着力と、低い漏洩磁束密度を得ることができる。従って、シール部材が挿入される部分の直径ｅはこのように溶接後の磁性領域の増加を考慮し決定するのが望ましい。このように開口端付近が拡径された形状の凹部1aとすることにより、カップ型ヨーク1とシール部材3との突き合わせ部分を溶接したときに、シール部材3の溶接部4がフェライト系ステンレス鋼に戻った場合でも、シール部材3の中央部3a（オーステナイト系ステンレス鋼の部分）を前記永久磁石2に対して最適な位置に配置することができる。
(3) Cup type yoke The cup type yoke 1 has a recess 1a for accommodating the permanent magnet 2. The concave portion 1a is sized according to the size of the permanent magnet 2 to be accommodated, but the diameter e of the portion where the seal member 3 is inserted (near the opening end) is expressed by the formula:
(Br × S) × 0.8 ≦ Sc × Bs ≦ (Br × S) × 1.2
[Where Bs is the saturation magnetization of the cup type yoke 1, Br is the saturation magnetic flux density of the permanent magnet 2, S is the cross-sectional area perpendicular to the magnetization direction of the permanent magnet 2, and Sc is the effective area of the attracting surface of the cup type yoke 1 ( Magnetic partial area). Here, the effective area Sc of the suction surface of the cup type yoke is such that the peripheral part (welded part 4) of the seal member 3 is ferritized by welding the cup type yoke 1 and the seal member 3, and the seal member 3 side is welded. Considering that the magnetic region has increased by the width, the area Sc 0 (= π × (E 2 -e 2 ) / 4) of the attracting surface of the cup-type yoke 1 and the area Sc 1 of the welding width on the seal member 3 side (= π × (e 2 −f 2 ) / 4) (where E is the outer diameter (diameter) of the cup type yoke 1, e is the diameter of the cup type yoke 1 near the open end of the recess, and f is the inner diameter of the weld (see FIG. 5). In other words, the effective area Sc is a value obtained by Sc 0 + Sc 1 = π × (E 2 −f 2 ) / 4. It is preferable to set so as to satisfy. By setting the diameter e in the vicinity of the opening end and the weld width [(ef) / 2] on the seal member side so as to satisfy the above formula, a sufficient attracting force and a low leakage magnetic flux density can be obtained. Therefore, it is desirable to determine the diameter e of the portion into which the seal member is inserted in consideration of the increase in the magnetic region after welding in this way. By thus forming the recess 1a having a shape in which the diameter near the opening end is increased, the welded portion 4 of the seal member 3 is ferritic stainless steel when the butted portion of the cup type yoke 1 and the seal member 3 is welded. Even in the case of returning to the above, the central portion 3a (austenitic stainless steel portion) of the seal member 3 can be arranged at an optimum position with respect to the permanent magnet 2.
カップ型ヨーク1には耐食性軟磁性のフェライト系ステンレス鋼（SUS447J1、SUSXM27、SUS444等）を用いるのが好ましい。カップ型ヨーク1のCr含有量は17〜32質量％であるのが好ましく、24〜32質量％であるのがより好ましい。 The cup type yoke 1 is preferably made of corrosion-resistant soft magnetic ferritic stainless steel (SUS447J1, SUSXM27, SUS444, etc.). The Cr content of the cup type yoke 1 is preferably 17 to 32% by mass, and more preferably 24 to 32% by mass.
(4)溶接部
シール部材3とカップ型ヨーク1との突き合わせ部を固着する溶接部4は、その中心が、図１(b)に示すように、前記シール部材3と前記カップ型ヨーク1との突き合わせ部4aから、前記カップ型ヨーク1側にずれている。すなわち、図６に示すように、レーザー照射装置5から放射されたレーザー光5aの光軸中心Cを、前記シール部材3と前記カップ型ヨーク1との突き合わせ部4aから、前記カップ型ヨーク1側に距離dずれた位置を中心として照射し、前記突き合わせ部4aの溶接を行う。前記距離dは前記レーザー光5aの照射径の３〜40％の距離であるのが好ましく、５〜30%の距離であるのがより好ましい。
(4) Welded portion The welded portion 4 for fixing the butted portion between the seal member 3 and the cup-shaped yoke 1 is centered on the seal member 3 and the cup-shaped yoke 1 as shown in FIG. The abutting portion 4a is displaced toward the cup-type yoke 1 side. That is, as shown in FIG. 6, the optical axis center C of the laser beam 5a emitted from the laser irradiation device 5 is moved from the abutting portion 4a between the seal member 3 and the cup type yoke 1 to the cup type yoke 1 side. And the butted portion 4a is welded. The distance d is preferably 3 to 40% of the irradiation diameter of the laser beam 5a, and more preferably 5 to 30%.
レーザー光5aが照射された部分は、高温に加熱されることによって金属が融解し、それが急冷される際に、窒素固溶オーステナイト系ステンレス鋼はフェライト化し、固溶していた窒素ガスが放出される。前記シール部材3の外周部3bがフェライト化し磁性体となると、永久磁石2、カップ型ヨーク1及びシール部材3から構成される磁気回路の効率が低下することにより、磁石構造体の吸引力が低下してしまう。さらに固溶していた窒素ガスが放出される際に、溶接部4に亀裂が発生したり、溶接部4の一部が消失（図7(a)及び図7(b)を参照）したりして、均一な面を形成できなくなる場合がある。このように溶接部4に亀裂や消失が発生した場合、その亀裂又は消失部を基点として腐食が進行し、磁石構造体の耐久性が著しく低下してしまう。 When the laser beam 5a is irradiated, the metal melts when heated to a high temperature, and when it is rapidly cooled, the nitrogen solid solution austenitic stainless steel ferritizes and releases the solid nitrogen gas. Is done. When the outer peripheral portion 3b of the seal member 3 is ferritized to become a magnetic body, the magnetic circuit composed of the permanent magnet 2, the cup-shaped yoke 1 and the seal member 3 is reduced in efficiency, thereby reducing the attractive force of the magnet structure. Resulting in. Furthermore, when the dissolved nitrogen gas is released, a crack occurs in the welded part 4 or a part of the welded part 4 disappears (see FIGS. 7 (a) and 7 (b)). As a result, a uniform surface may not be formed. Thus, when a crack or disappearance occurs in the welded portion 4, corrosion proceeds from the crack or disappeared portion as a base point, and the durability of the magnet structure is significantly reduced.
前述のように、前記突き合わせ部4aから前記カップ型ヨーク1側にずれた位置で溶接を行い、窒素固溶オーステナイト系ステンレス鋼の外周部3bが加熱される範囲を極力小さくすることで、前記シール部材3の外周部3bがフェライト化する領域を最小限にとどめ、かつ溶接部4に発生する亀裂及び溶接部4の消失を防止することができる。その結果、磁石吸引力に優れ、かつ耐食性及び耐久性に優れた磁石構造体を得ることができる。 As described above, welding is performed at a position shifted from the abutting portion 4a toward the cup-shaped yoke 1, and the range in which the outer peripheral portion 3b of the nitrogen solid solution austenitic stainless steel is heated is reduced as much as possible. It is possible to minimize the region where the outer peripheral portion 3b of the member 3 is ferritized, and to prevent cracks occurring in the welded portion 4 and disappearance of the welded portion 4. As a result, it is possible to obtain a magnet structure having excellent magnet attractive force and excellent corrosion resistance and durability.
前記溶接部4は、凹凸が残らないように所定の深さに平面加工されているのが好ましい。前記平面加工は、カップ型ヨーク1、シール部材3及び前記溶接部4を、溶接強度が低下しない程度の深さに研磨して行うのが好ましい。 It is preferable that the welded portion 4 is planarized to a predetermined depth so that no irregularities remain. The planar processing is preferably performed by polishing the cup-shaped yoke 1, the seal member 3, and the welded portion 4 to a depth that does not reduce the welding strength.
(5) 永久磁石
永久磁石2としては、飽和磁束密度Brが他の永久磁石より大きく、より大きな吸引力が得られるネオジム磁石を用いるのが好ましい。ネオジム磁石の飽和磁束密度Brは磁気回路を飽和させる必要があるため、13 kG以上であるのが好ましく、13.5 kG以上であるのがより好ましい。永久磁石2は、磁石構造体に組み込んだ後着磁される。
(5) Permanent Magnet As the permanent magnet 2, it is preferable to use a neodymium magnet having a saturation magnetic flux density Br higher than that of other permanent magnets and capable of obtaining a larger attractive force. Since the saturation magnetic flux density Br of the neodymium magnet needs to saturate the magnetic circuit, it is preferably 13 kG or more, more preferably 13.5 kG or more. The permanent magnet 2 is magnetized after being incorporated into the magnet structure.
参考例１
26質量％のCr、1質量％のMo及び残部Fe（不純物として0.08質量%のNiを含む）組成を有するフェライト系ステンレス鋼(SUSXM27相当)の丸棒（直径2.7 mm及び長さ60 mm）を1200℃に保持した炉の冷却部に挿入し、炉内雰囲気を大気圧の窒素ガス雰囲気とした後、素材を炉の加熱室内に移動させ3時間保持後、冷却部に戻し冷却することにより、前記フェライト系ステンレス鋼の丸棒に窒素固溶処理を施した。取り出した丸棒の軸方向に垂直な断面を確認したところ、外周面から約300μmの深さまでオーステナイト系ステンレス鋼が生成しているのが確認された。この丸棒を軸方向厚さ0.25 mmに切断し円板状のシール部材とした。
Reference example 1
A ferritic stainless steel (SUSXM27 equivalent) round bar (diameter 2.7 mm and length 60 mm) with a composition of 26 mass% Cr, 1 mass% Mo and the balance Fe (containing 0.08 mass% Ni as impurities) After inserting into the furnace cooling section held at 1200 ° C and making the furnace atmosphere into a nitrogen gas atmosphere at atmospheric pressure, move the material into the furnace heating chamber and hold it for 3 hours, then return to the cooling section and cool down, The ferritic stainless steel round bar was subjected to nitrogen solid solution treatment. When a cross section perpendicular to the axial direction of the taken-out round bar was confirmed, it was confirmed that austenitic stainless steel was generated from the outer peripheral surface to a depth of about 300 μm. This round bar was cut into an axial thickness of 0.25 mm to obtain a disc-shaped sealing member.
前記シール部材に用いたのと同じ組成のフェライト系ステンレス鋼を用いて、直径3.5 mm及び高さ1.35 mmの円柱状の外形と、ネオジム磁石が挿入される部分の穴径が2.6 mm、前記シール部材が挿入される部分の穴径が2.7 mm及び深さ0.75 mmの凹部とを有するカップ型ヨークを作製した。前記カップ型ヨークの凹部に、直径2.6 mm及び厚さ0.5 mmのネオジム磁石を挿入し、その上に前記シール部材を、ふたをするように挿入した。 Using ferritic stainless steel having the same composition as that used for the seal member, a cylindrical outer shape with a diameter of 3.5 mm and a height of 1.35 mm, and a hole diameter of a portion into which a neodymium magnet is inserted is 2.6 mm. A cup-type yoke having a recess having a hole diameter of 2.7 mm and a depth of 0.75 mm at a portion into which the member is inserted was produced. A neodymium magnet having a diameter of 2.6 mm and a thickness of 0.5 mm was inserted into the concave portion of the cup-shaped yoke, and the sealing member was inserted thereon so as to be covered.
図7(a)及び図7(b)に示すように、カップ型ヨーク1とシール部材3との突き合わせ部4aに、レーザー照射装置5から放射されたレーザー光5a（照射径200μmφ）の光軸中心を合わせて照射し、前記突き合わせ部4aを全周にわたって溶接し封止した。溶接部の断面を飽和シュウ酸水溶液中で電解エッチング処理し、光学顕微鏡によって観察した結果を図８に示す。このようにレーザー光の光軸中心を前記封止部に一致させて溶接した場合、窒素固溶相からの急激な脱窒素が起こり、キーホールの溶融した金属の一部が飛び跳ねる現象が生じ、前記溶接部表面が凹んでいた。また、前記溶接部にクラックが入りやすく、5個中4個の試料にクラックが認められた。 As shown in FIG. 7 (a) and FIG. 7 (b), the optical axis of the laser beam 5a (irradiation diameter: 200 μmφ) emitted from the laser irradiation device 5 at the abutting portion 4a between the cup type yoke 1 and the seal member 3 Irradiation was performed with the center aligned, and the butted portion 4a was welded and sealed all around. The cross section of the welded portion is subjected to electrolytic etching treatment in a saturated oxalic acid aqueous solution, and the result of observation with an optical microscope is shown in FIG. In this way, when welding with the optical axis center of the laser beam coincident with the sealing portion, abrupt denitrification from the nitrogen solid solution phase occurs, causing a phenomenon that a part of the molten metal of the keyhole jumps, The weld surface was recessed. Further, cracks were easily generated in the welded portion, and cracks were observed in 4 out of 5 samples.
溶接後、溶接した面を0.05 mm研磨加工し平滑に仕上げ、直径3.5 mm、高さ1.3 mmの磁石構造体を作製した。この磁石構造体の磁石吸引力は、5.1〜5.2 N（５回測定）であった。直径と高さがこの参考例１と同一サイズで、シール部材を特許文献１に記載のディスクヨークとシールドリング（300μm幅）とからなるディスク状シール部材に変更した従来の磁石構造体の磁石吸引力は、5.0〜5.2 N（５回測定）であった。 After welding, the welded surface was polished and smoothed by 0.05 mm to produce a magnet structure having a diameter of 3.5 mm and a height of 1.3 mm. The magnet attractive force of this magnet structure was 5.1 to 5.2 N (measured five times). Magnet attraction of a conventional magnet structure in which the diameter and height are the same size as in Reference Example 1 and the seal member is changed to a disc-like seal member comprising a disc yoke and a shield ring (300 μm width) described in Patent Document 1. The force was 5.0 to 5.2 N (measured 5 times).
参考例２
30質量％のCr、2質量％のMo及び残部Feの組成を有するフェライト系ステンレス鋼(SUS447J1相当)を用いた以外は参考例１と同様にして、直径3.5 mm、高さ1.3 mmの磁石構造体を作製した。この磁石構造体の磁石吸引力を測定したところ、4.6〜4.7 N（５回測定）であった。直径と高さがこの参考例２と同一サイズで、シール部材を特許文献１に記載のディスクヨークとシールドリング（300μm幅）とからなるディスク状シール部材に変更した従来の磁石構造体の磁石吸引力は、4.6〜4.8 N（５回測定）であった。
Reference example 2
Magnet structure with a diameter of 3.5 mm and a height of 1.3 mm in the same manner as in Reference Example 1 except that ferritic stainless steel (equivalent to SUS447J1) having a composition of 30% Cr, 2% Mo and the balance Fe was used. The body was made. When the magnet attractive force of this magnet structure was measured, it was 4.6 to 4.7 N (measured 5 times). Magnet attraction of a conventional magnet structure in which the diameter and height are the same size as in Reference Example 2 and the sealing member is changed to a disk-shaped sealing member comprising a disk yoke and a shield ring (300 μm width) described in Patent Document 1. The force was 4.6-4.8 N (measured 5 times).
参考例３
レーザー溶接工程において、前記突き合わせ部4aを溶接封止した後に、図4(a)に示すように、シール部材3の中心から半径1.05 mmの部分にレーザー光5a（照射径200μmφ）の光軸中心Cを合わせて、全周にわたってレーザー光5aを照射し領域A1を加熱した以外は参考例１と同様にして、磁石構造体を作製した。この加熱により、中央部と外周部との境界部の幅0.2 mm深さ約0.15 mmの部分がフェライト化していた。この磁石構造体の磁石吸引力は、5.2〜5.4 N（５回測定）であった。シール部材のオーステナイト系ステンレス鋼部とフェライト系ステンレス鋼部との境界部分を加熱することにより、前記境界部分の不均一さが低減され、吸着面表面の磁路が適切な状態となったため磁石吸引力が向上したものと考えられる。
Reference example 3
In the laser welding process, after the butt portion 4a is welded and sealed, as shown in FIG. 4 (a), the center of the optical axis of the laser beam 5a (irradiation diameter 200 μmφ) is placed at a radius of 1.05 mm from the center of the seal member 3 A magnet structure was produced in the same manner as in Reference Example 1 except that the laser beam 5a was irradiated over the entire circumference of the C and the region A1 was heated. By this heating, a portion having a width of 0.2 mm and a depth of about 0.15 mm at the boundary portion between the central portion and the outer peripheral portion was ferritized. The magnet attractive force of this magnet structure was 5.2 to 5.4 N (measured five times). By heating the boundary part of the austenitic stainless steel part and ferritic stainless steel part of the seal member, nonuniformity of the boundary part is reduced, and the magnetic path on the surface of the attracting surface is in an appropriate state. It is thought that power improved.
参考例４
レーザー溶接工程において、前記突き合わせ部4aを溶接封止した後に、図4(a)に示すように、シール部材3の中心から半径1.05 mmの部分にレーザー光5aの光軸中心Cを合わせて、全周にわたってレーザー光5aを照射し領域A1を加熱した以外は参考例２と同様にして、磁石構造体を作製した。この磁石構造体の研磨加工前の溶接部断面を図９に示す。この熱処理により、中央部と外周部との境界部の幅0.2 mm深さ約0.15 mmの部分がフェライト化していた。この磁石構造体の磁石吸引力は、4.8〜4.9 N（５回測定）であった。シール部材のオーステナイト系ステンレス鋼部とフェライト系ステンレス鋼部との境界部分を加熱することにより、前記境界部分の不均一さが低減され、吸着面表面の磁路が適切な状態となったため磁石吸引力が向上したものと考えられる。
Reference example 4
In the laser welding process, after sealing the butt portion 4a, as shown in FIG.4 (a), align the optical axis center C of the laser beam 5a with the radius 1.05 mm from the center of the seal member 3, A magnet structure was manufactured in the same manner as in Reference Example 2 except that the laser beam 5a was irradiated over the entire circumference and the region A1 was heated. FIG. 9 shows a cross section of the welded portion of the magnet structure before polishing. By this heat treatment, a portion having a width of 0.2 mm and a depth of about 0.15 mm at the boundary portion between the central portion and the outer peripheral portion was ferritized. The magnet attractive force of this magnet structure was 4.8 to 4.9 N (measured five times). By heating the boundary part of the austenitic stainless steel part and ferritic stainless steel part of the seal member, nonuniformity of the boundary part is reduced, and the magnetic path on the surface of the attracting surface is in an appropriate state. It is thought that power improved.
参考例５
26質量％のCr、1質量％のMo及び残部Fe（不純物として0.06質量％のNiを含む）組成を有するフェライト系ステンレス鋼(SUSXM27相当)の丸棒（直径4.5 mm及び長さ60 mm）を参考例１と同様に窒素固溶処理を施したところ、丸棒の外周面から約300μmの深さまでオーステナイト系ステンレス鋼が生成しているのが確認された。この丸棒を軸方向厚さ0.25 mmに切断し円板状のシール部材とした。
Reference Example 5
A round bar (4.5 mm in diameter and 60 mm in length) of ferritic stainless steel (equivalent to SUSXM27) with a composition of 26 mass% Cr, 1 mass% Mo and the balance Fe (containing 0.06 mass% Ni as impurities) When nitrogen solid solution treatment was performed in the same manner as in Reference Example 1, it was confirmed that austenitic stainless steel was generated from the outer peripheral surface of the round bar to a depth of about 300 μm. This round bar was cut into an axial thickness of 0.25 mm to obtain a disc-shaped sealing member.
前記シール部材に用いたのと同じ組成のフェライト系ステンレス鋼を用いて、直径5.5 mm及び高さ1.35 mmの円柱状の外形と、ネオジム磁石が挿入される部分の穴径が4.4 mm、前記シール部材が挿入される部分の穴径が4.5 mm及び深さ0.75 mmの凹部とを有するカップ型ヨークを作製した。前記カップ型ヨークの凹部に、直径4.4 mm及び厚さ0.5 mmのネオジム磁石を挿入し、その上に前記シール部材を、ふたをするように挿入した。 Using ferritic stainless steel having the same composition as that used for the sealing member, a cylindrical outer shape having a diameter of 5.5 mm and a height of 1.35 mm, and a hole diameter of a portion into which a neodymium magnet is inserted is 4.4 mm. A cup-type yoke having a recess with a hole diameter of 4.5 mm and a depth of 0.75 mm at the portion into which the member is inserted was produced. A neodymium magnet having a diameter of 4.4 mm and a thickness of 0.5 mm was inserted into the concave portion of the cup type yoke, and the sealing member was inserted thereon so as to cover it.
参考例１と同様にして、カップ型ヨーク1とシール部材3との突き合わせ部4aに、レーザー照射装置5から放射されたレーザー光5aの光軸中心を合わせて照射し、前記突き合わせ部4aを全周にわたって溶接し封止した。溶接後、溶接した面を0.05 mm研磨加工し平滑に仕上げ、磁石構造体を作製した。この磁石構造体の磁石吸引力は、11.8〜11.9 N（５回測定）であった。同一サイズの従来品吸引力は、11.7〜11.8 N（５回測定）であった。 In the same manner as in Reference Example 1, the abutting portion 4a between the cup-shaped yoke 1 and the seal member 3 is irradiated with the optical axis center of the laser beam 5a emitted from the laser irradiation device 5 being aligned. It was welded and sealed over the circumference. After welding, the welded surface was polished to 0.05 mm and finished to produce a magnet structure. The magnet attractive force of this magnet structure was 11.8 to 11.9 N (measured five times). Conventional product suction force of the same size was 11.7 to 11.8 N (measured 5 times).
参考例６
レーザー溶接工程において、前記突き合わせ部4aを溶接封止した後に、図4(a)に示すように、シール部材3の中心から半径2.0 mmの部分にレーザー光5a（照射径200μmφ）の光軸中心Cを合わせて、全周にわたってレーザー光5aを照射し領域A1を加熱した以外は参考例５と同様にして、磁石構造体を作製した。この熱処理により、中央部と外周部との境界部の幅0.2 mm深さ約0.15 mmの部分がフェライト化していた。この磁石構造体の磁石吸引力は、11.8〜12.1 N（５回測定）であった。シール部材のオーステナイト系ステンレス鋼部とフェライト系ステンレス鋼部との境界部分を加熱することにより、前記境界部分の不均一さが低減され、吸着面表面の磁路が適切な状態となったため磁石吸引力が向上したものと考えられる。
Reference Example 6
In the laser welding process, after the butt portion 4a is welded and sealed, as shown in FIG. 4 (a), the center of the optical axis of the laser beam 5a (irradiation diameter 200 μmφ) is placed at a portion having a radius of 2.0 mm from the center of the seal member 3. A magnet structure was manufactured in the same manner as in Reference Example 5 except that the laser beam 5a was irradiated over the entire circumference of the C and the region A1 was heated. By this heat treatment, a portion having a width of 0.2 mm and a depth of about 0.15 mm at the boundary portion between the central portion and the outer peripheral portion was ferritized. The magnet attractive force of this magnet structure was 11.8 to 12.1 N (measured five times). By heating the boundary part of the austenitic stainless steel part and ferritic stainless steel part of the seal member, nonuniformity of the boundary part is reduced, and the magnetic path on the surface of the attracting surface is in an appropriate state. It is thought that power improved.
実施例１
カップ型ヨークとシール部材の突き合わせ部を溶接封止する際、図６に示すように、レーザー光5aの光軸中心Cを突き合わせ部から距離d=20μmカップ型ヨーク側すなわち外側にずらした以外は参考例１と同様にして、磁石構造体を作製した。この磁石構造体の研磨加工前の溶接部断面を図10に示す。前記溶接部に凹み又はクラックが発生していなかった。この磁石構造体の磁石吸引力を測定したところ、5.1〜5.2 N（５回測定）であった。
Example 1
When welding and sealing the butted portion of the cup type yoke and the seal member, as shown in FIG. 6, the optical axis center C of the laser beam 5a is shifted from the butted portion by a distance d = 20 μm to the cup type yoke side, that is, outside. In the same manner as in Reference Example 1, a magnet structure was produced. FIG. 10 shows a cross section of the welded portion of the magnet structure before polishing. There was no dent or crack in the weld. When the magnet attractive force of this magnet structure was measured, it was 5.1 to 5.2 N (measured five times).
前述したように、レーザー光の光軸中心を前記封止部に一致させて溶接した参考例１の溶接部は、窒素固溶相からの急激な脱窒素により表面が凹んでおり（図８参照）、5個中4個の試料にクラックが生じていたのに対して、実施例１の磁石構造体は、10個作製した試料の中に溶接部に凹み又はクラックが発生したものは1個も認められなかった。 As described above, the surface of the welded portion of Reference Example 1 welded with the optical axis center of the laser beam coincident with the sealing portion is recessed due to rapid denitrification from the nitrogen solid solution phase (see FIG. 8). ), 4 out of 5 specimens had cracks, whereas the magnet structure of Example 1 had one of the 10 specimens with dents or cracks in the weld. Was also not recognized.
実施例２
カップ型ヨークとシール部材の突き合わせ部を溶接封止する際、レーザー光5aの光軸中心を突き合わせ部から距離d=40μmカップ型ヨーク側すなわち外側にずらした以外は参考例１と同様にして、磁石構造体を作製した。この磁石構造体の研磨加工前の溶接部断面を図11に示す。10個作製した試料の中に溶接部に凹み又はクラックが発生したものは1個も認められなかった。この磁石構造体の磁石吸引力を測定したところ、5.1〜5.2 N（５回測定）であった。
Example 2
When welding and sealing the butted portion of the cup type yoke and the seal member, the same as in Reference Example 1 except that the center of the optical axis of the laser beam 5a is shifted from the butted portion by a distance d = 40 μm toward the cup type yoke, that is, outside. A magnet structure was produced. FIG. 11 shows a cross section of the welded portion of the magnet structure before polishing. None of the 10 samples produced had dents or cracks in the weld. When the magnet attractive force of this magnet structure was measured, it was 5.1 to 5.2 N (measured five times).
実施例３
レーザー溶接工程において、前記突き合わせ部4aをカップ型ヨークとシール部材の突き合わせ部を溶接封止する際、レーザー光5aの光軸中心を突き合わせ部から距離d=40μmカップ型ヨーク側すなわち外側にずらした以外は参考例１と同様にして溶接封止した後に、図4(a)に示すように、シール部材3の中心から半径1.05 mmの部分にレーザー光5a（照射径200μmφ）の光軸中心Cを合わせて、全周にわたってレーザー光5aを照射し領域A1を加熱した以外は参考例１と同様にして、磁石構造体を作製した。この加熱により中央部と外周部との境界部の幅0.2 mm及び深さ約0.15 mmの部分がフェライト化していた。この磁石構造体の磁石吸引力は、5.2〜5.4 N（５回測定）であった。シール部材のオーステナイト系ステンレス鋼部とフェライト系ステンレス鋼部との境界部分を加熱することにより、前記境界部分の不均一さが低減され、吸着面表面の磁路が適切な状態となったため磁石吸引力が向上したものと考えられる。
Example 3
In the laser welding process, when the butted portion 4a is welded and sealed to the butted portion of the cup type yoke and the seal member, the optical axis center of the laser beam 5a is shifted from the butted portion by a distance d = 40 μm to the cup shaped yoke side, that is, outside. Other than the above, after welding and sealing in the same manner as in Reference Example 1, as shown in FIG. 4 (a), the optical axis center C of the laser beam 5a (irradiation diameter: 200 μmφ) is placed at a radius of 1.05 mm from the center of the seal member 3. In addition, a magnet structure was manufactured in the same manner as in Reference Example 1 except that the laser beam 5a was irradiated over the entire circumference and the region A1 was heated. Due to this heating, a portion having a width of 0.2 mm and a depth of about 0.15 mm at the boundary between the central portion and the outer peripheral portion was ferritized. The magnet attractive force of this magnet structure was 5.2 to 5.4 N (measured five times). By heating the boundary part of the austenitic stainless steel part and ferritic stainless steel part of the seal member, nonuniformity of the boundary part is reduced, and the magnetic path on the surface of the attracting surface is in an appropriate state. It is thought that power improved.
１・・・カップ型ヨーク
1a・・・内部
２・・・永久磁石
３・・・シール部材
3a・・・中央部
3b・・・外周部
3c・・・外周端
31a・・・フェライト系ステンレス鋼部分
31b・・・オーステナイト系ステンレス鋼部分
４・・・溶接部
4a・・・突き合わせ部
10・・・磁石構造体
A1・・・境界領域
1 ... Cup type yoke
1a ... inner 2 ... permanent magnet 3 ... sealing member
3a ・ ・ ・ Central part
3b ・ ・ ・ Outer periphery
3c ・ ・ ・ Outer edge
31a: Ferritic stainless steel part
31b ・ ・ ・ Austenitic stainless steel part 4 ・ ・ ・ welded part
4a ・ ・ ・ butting part
10 ... Magnet structure
A1 ... Boundary area
Claims (5)
前記シール部材が、実質的にNiを含有しないフェライト系ステンレス鋼の中央部と、窒素を0.5質量％以上含有し、実質的にNiを含有しないオーステナイト系ステンレス鋼の外周部とからなり、
前記溶接部の位置が、前記シール部材と前記カップ型ヨークとの突き合わせ部から、前記カップ型ヨーク側にずれていることを特徴とする歯科用磁性アタッチメント磁石構造体。 A ferritic stainless steel cup-shaped yoke having an opening on one side, a permanent magnet housed in a recess of the cup-shaped yoke, and a sealing member for sealing the opening of the cup-shaped yoke A dental magnetic attachment magnet structure comprising a welded portion for fixing the butted portion of the seal member and the cup-shaped yoke,
The sealing member is composed of a ferritic stainless steel central portion that does not substantially contain Ni, and an outer peripheral portion of austenitic stainless steel that contains 0.5 mass% or more of nitrogen and does not substantially contain Ni,
The dental magnetic attachment magnet structure characterized in that the position of the welded portion is shifted from the abutting portion between the seal member and the cup type yoke toward the cup type yoke.
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| JP2012223195A JP2014073302A (en) | 2012-10-05 | 2012-10-05 | Dental magnetic attachment magnet structure |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2015151845A1 (en) * | 2014-04-04 | 2015-10-08 | 日立金属株式会社 | Magnet structure for dental magnetic attachment |
| JP2018051116A (en) * | 2016-09-30 | 2018-04-05 | 日立金属株式会社 | Dental magnetic attachment keeper |
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2012
- 2012-10-05 JP JP2012223195A patent/JP2014073302A/en active Pending
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| US10182889B2 (en) | 2014-04-04 | 2019-01-22 | Hitachi Metals, Ltd. | Magnet assembly for dental magnetic attachment |
| JP2018051116A (en) * | 2016-09-30 | 2018-04-05 | 日立金属株式会社 | Dental magnetic attachment keeper |
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