JPH04362161A

JPH04362161A - 歯科アタッチメント用軟磁性ステンレス鋼

Info

Publication number: JPH04362161A
Application number: JP16210491A
Authority: JP
Inventors: Yoshinobu Motokura; 義信本蔵; Kimikatsu Usami; 宇佐美　仁克
Original assignee: Aichi Steel Corp
Current assignee: Aichi Steel Corp
Priority date: 1991-06-06
Filing date: 1991-06-06
Publication date: 1992-12-15
Anticipated expiration: 2012-07-02
Also published as: JP2627026B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、医療用、生体用の分野
において体内あるいは口腔などの非常に厳しい腐食環境
下で使用される磁気製品、例えば歯科用アタッチメント
等に用いられる耐食性、磁気特性に優れた軟磁性ステン
レス鋼に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、医療用に口腔で義歯として使用さ
れる磁性アタッチメントと称する磁気応用製品が開発さ
れ、市場に登場してきている。この製品には、口腔内と
いう非常に厳しい腐食環境下で使用されかつ人体に使用
するために厳しい安全性が要求され、非常に優れた耐食
性が必須となっている。また、口腔内の歯の中というこ
とからスペースが限られており、製品の小型化が必要な
ためにこれに使用される磁性材料には高い磁束密度と優
れた軟磁性が求められている。この磁性材料として、１
３Ｃｒ系および１８Ｃｒ系の軟磁性ステンレス鋼が使用
されているが、医療用、生体用等のような非常に厳しい
腐食環境下で、しかも厳しい安全性を要求される部位に
おいて使用される本事例の場合には、磁気特性は満足し
ているが、耐食性に問題があった。

【０００３】そこで、特開昭５７−５４２４２号に開示
されているように２６Ｃｒ−１Ｍｏのように高Ｃｒ化に
よる耐食性の改善をはかったものが使われるようになっ
てきた。しかしながら、２６Ｃｒ−１Ｍｏは多量のＣｒ
を含有するので耐食性に優れているものの、Ｃｒ量が多
すぎて磁気特性が悪い。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】このように従来のＣｒ
系の軟磁性ステンレス鋼は、現在使用されているＳＵＳ
３１６（ＪＩＳ　　規格鋼）と同等以上の耐食性、高い
磁束密度および良好な軟磁性を満足していなかった。本
発明は、従来の軟磁性ステンレス鋼の前記のごとき問題
点を解決すべくなされたものであって、ＳＵＳ３１６と
同等以上の耐食性と、磁束密度Ｂ２０が１１０００Ｇ以
上、保磁力Ｈｃ　が１．０以下からなる磁気特性の両特
性を満足する軟磁性ステンレス鋼を提供することを目的
とする。また、あわせて快削性を満足する軟磁性ステン
レス鋼の提供を目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は、従来鋼がこれ
までの冶金技術では、ＳＵＳ３１６並みの耐食性と、磁
束密度Ｂ２０で１１０００Ｇ以上、保磁力Ｈｃ　が１．
０以下という特性を得るという、耐食性と磁気特性の背
反性を達し得なかった点をかんがみ、従来鋼レベルの高
Ｃｒステンレス鋼において耐食性、磁気特性、切削性に
及ぼす各種合金の影響について鋭意研究を重ねた結果、
本発明を完成するに到ったものであり、次に述べる新た
な知見にもとづくものである。

【０００６】磁束密度に大きく影響をおよぼすフェライ
ト生成元素において、Ｃｒ、ＭｏおよびＴｉの添加はＳ
ｉやＡｌの添加に比べて磁束密度の低下は小さく、しか
もＣｒ、ＭｏおよびＴｉの複合添加が磁束密度の低下を
最小限に止めることを見出した。保磁力への影響につい
ては、図１のごとくＣｒ、Ｍｏ、ＴｉおよびＳｉはそれ
ぞれ単独で添加した場合には添加量の増加とともに保磁
力を劣化させるが、図２に示すようにＭｏと少量のＴｉ
を複合添加すると、Ｍｏによる保磁力の劣化をＴｉの添
加が打ち消すことを見出した。

【０００７】また、高Ｃｒ鋼において耐食性の向上に効
果のあるＭｏおよびＴｉを複合添加すると、単独添加に
比べ非常に優れた耐食性が得られることを見出した。そ
の結果、これらを単独で添加した場合よりも少量の添加
により最高の耐食性が得られることを見出した。さらに
、ＭｎおよびＳを削減することにより、腐食の原因とな
るＭｎＳの含有量を減らすことにより耐食性を向上させ
ることを見出した。

【０００８】これらの知見に基づいて発明者らは、耐食
性を確保するために必要な合金元素添加量を極小化する
との考えのもとに、Ｃｒ、ＭｏおよびＴｉを最適化する
ことにより、Ｃ＋Ｎ、Ｍｎ、Ｃｒ、Ｍｏ、ＴｉおよびＳ
の合計添加量を極小化した。その結果、従来の冶金技術
では達し得なかった必要最小限の添加量でＳＵＳ３１６
並みの耐食性が得られ、かつ磁束密度Ｂ２０が添加量の
最小化により１１０００Ｇ以上という高い磁束密度と両
立することができた。また、Ｃ＋Ｎの含有量を低下させ
る一方でＣｒ，ＭｏとＴｉとを複合添加することにより
保磁力を、Ｍｏ添加による劣化をおさえて良好なレベル
に維持することができた。

【０００９】また、１８〜２５Ｃｒの広範囲において、
ＳｉおよびＡｌの効果を調べたところ、従来１３Ｃｒ系
の軟磁性ステンレス鋼では、９００℃程度の磁気焼鈍に
おけるα→γ変態を阻止するために、ＳｉおよびＡｌを
添加していたが、１７Ｃｒ系では本来α→γ変態が存在
しないので、ＳｉまたはＡｌを添加する必要がない。反
対に、ＳｉおよびＡｌを添加すると、磁束密度が劣化し
、保磁力の向上にも効果のないことを見出した。そこで
、本発明においては、脱酸に必要な限度にＳｉおよびＡ
ｌを低減し、磁束密度の向上を図った。さらに、切削性
を改善するためにＰｂ、Ｔｅ、Ｃａ、ＳｅおよびＢｉを
１種又は２種以上添加した。なお、本材料は非常に厳し
い腐食環境で使用される電磁弁等にも使用に供すること
も可能である。

【００１０】第１発明鋼は、重量比にしてＣ；０．０２
％以下、Ｓｉ；０．５０％以下、Ｍｎ；０．４０％以下
、Ｓ；０．０１５％以下、Ｃｒ；１８．５〜２４．０％
、Ｍｏ；０．５〜３．５％、Ａｌ；０．０２％以下、Ｔ
ｉ；０．０５〜０．３０％、Ｎ；０．０２％以下、Ｏ；
０．０１以下からなり、残部がＦｅおよび不純物元素か
らなることを要旨とする。

【００１１】次に、第２発明鋼は第１発明鋼に快削元素
としてＰｂ；０．１０〜０．３０％、Ｔｅ；０．０１〜
０．２０％、Ｃａ；０．００２〜０．０２０％、Ｓｅ；
０．０１〜０．０５％、Ｂｉ；０．００５〜０．２５％
のうち１種または２種以上を含有し、残部がＦｅおよび
不純物元素からなることを要旨とする。

【００１３】以下に化学成分を限定した理由について詳
細に説明する。Ｃ；０．０２％以下Ｃは磁気特性および耐食性を損なう元素であり、本発明
においてはできるだけ低下させることが好ましく、その
上限を０．０２％とした。Ｓｉ；０．５０％以下Ｓｉは鋼の脱酸に必要な元素であるが、磁束密度を劣化
させ保磁力に効果のない元素のため、脱酸に必要な限度
まで低減する必要があるので、上限を０．５０％とした
。望ましくは、０．１０％以下がよい。

【００１４】Ｍｎ；０．４０％以下ＭｎはＳｉと同様に製鋼時の脱酸に必要な元素であるが
、磁気特性を劣化させる。また、Ｓと結合してＭｎＳを
形成し、耐食性を害するので、上限を０．４０％とした
。のぞましくは、０．３０％以下がよい。Ｓ；０．０１５％以下ＳはＭｎと結合し、ＭｎＳとしてステンレス鋼の耐食性
を著しく損なう元素であるので、上限を０．０１５％と
した。

【００１５】Ｃｒ；１８．５〜２４．０％Ｃｒはステン
レス鋼に耐食性を付与する基本的な元素であり、ＳＵＳ
３１６並の耐食性を確保するためには、少なくとも１８
．５％以上含有させる必要がある。しかしながら、その
含有量が増加すると、磁束密度などの磁気特性を劣化す
るので、その上限を２４．０％とした。Ｍｏ；０．５〜３．５％Ｍｏは耐食性を改善する元素であり、ＳＵＳ３１６並の
耐食性を確保するためには、少なくとも０．５％以上含
有させる必要がある。しかし、３．５％を越えて含有さ
せると、磁気特性が劣化し、コスト高になるので、上限
を３．５％とした。

【００１６】Ａｌ；０．０２％以下Ａｌは製鋼時の脱酸のために添加されるが、磁束密度を
劣化し保磁力に効果のない元素なので、その上限を０．
０２％とした。Ｔｉ；０．０５〜０．３０％Ｔｉは本発明において最重要元素であり、Ｍｏとの複合
添加によりＭｏ添加に伴う保磁力の劣化を打ち消す効果
があり、高Ｃｒ−Ｍｏ系軟磁性ステンレス鋼には必須の
元素である。また、磁束密度に対しては、低下の影響は
少ない元素である。また、耐食性についても少量の添加
で大幅に改善する元素である。特に、Ｍｏとの複合添加
は効果的である。これらの効果を得るには、少なくとも
０．０５％以上含有させる必要があり、その下限を０．
０５％とした。しかし、０．３０％をこえて含有させる
と保磁力が劣化するので、上限を０．３０％とした。

【００１７】Ｎ；０．０２％以下Ｎは磁気特性を損なう元素であり、その含有量をできる
だけ低下させることが望ましく、その上限を０．０２％
以下とした。Ｏ；０．０１％以下Ｏは磁気特性を損なう元素であり、その含有量をできる
だけ低下させることが望ましく、その上限を０．０１％
以下とした。

【００１８】Ｐｂ；０．１０〜０．３０％、Ｔｅ；０．
０１〜０．２０％、Ｃａ；０．００２〜０．０２０％、
Ｓｅ；０．０１〜０．０５％、Ｂｉ；０．００５〜０．
２５％のうち１種または２種以上Ｐｂ、Ｔｅ、Ｃａ、ＳｅおよびＢｉは、切削性を改善す
る元素であり、前記効果を得るためにはＰｂ；０．１０
、Ｔｅ；０．０１％、Ｃａ；０．００２％、Ｓｅ；０．
０１％、Ｂｉ；０．００５以上含有させる必要がある。しかし、多量に含有されると、磁気特性および耐食性を
害するので、Ｐｂ；０．３０％、Ｔｅ；０．２０％、Ｃ
ａ；０．０２０％、Ｓｅ；０．０５％、Ｂｉ；０．２５
％をそれぞれ上限とした。

【００１９】

【実施例】次に本発明の特徴を従来鋼、比較鋼と比べて
実施例でもって明らかにする。第１表はこれらの供試鋼
の化学成分を示すものである。

【００２０】

【表１】

【００２１】第１表において、Ａ〜Ｆは第１発明鋼であ
り、Ｇ〜Ｏは第２発明鋼、Ｐ〜Ｗは比較鋼、Ｘ〜Ｚは従
来鋼である。比較鋼Ｐ〜Ｕのうち、Ｐ鋼はＣｒ含有量が
低く、Ｑ鋼はＣｒ含有量が高い。Ｒ鋼はＭｏ含有量が低
く、Ｓ鋼はＭｏ含有量が高い。Ｔ鋼は、Ｔｉを含有しな
いものであり、Ｕ鋼はＳ含有量が高いものである。Ｖ鋼
はＳＵＳ４３４に相当する成分であり、Ｗ鋼はＳＵＳ４
４４鋼に相当する成分である。また、従来鋼のＸ鋼は２
０Ｃｒ−２Ｓｉ−２Ｍｏの成分に、Ｙ鋼は１８Ｃｒ−２
Ｓｉ−２Ｍｏの成分に、Ｚ鋼は１３Ｃｒ−１Ｓｉ−０．
２Ａｌの成分に相当している。

【００２２】第１表の供試鋼について、９００℃ｘ２Ｈ
ｒ保持し、次いで冷却速度１００℃／Ｈｒにて６００℃
まで冷却し、その後は室温まで冷却するという熱処理を
施した。この熱処理材から試験片を製作し、磁束密度、
保磁力、切削性および耐食性について測定し、その結果
を第２表に示した。なお、磁気特性については、試験片
として外径２４ｍｍ、内径１６ｍｍ、厚さ１６ｍｍのリ
ングを製作し、直流ＢＨトレーサーを用いて磁束密度、
保磁力を測定した。切削性については、厚さ１０ｍｍの
試験片を用いて、回転数は７２５ｒｐｍ、ドリルはＳＫ
Ｈ９の５ｍｍφ、荷重は４ｋｇで穿孔試験を行い、孔あ
けに要する時間を測定した。評価は、ＳＵＳ４０３の焼
鈍材を穿孔するに要する時間を１．０とし、それに対し
て０．８以上のものを×、０．８未満のものを○として
示した。

【００２３】また、耐食性については、歯科用アタッチ
メントのごとく口腔内環境下で使用されるので人工唾液
による腐食試験を行った。試験片は、直径１０ｍｍ、高
さ２０ｍｍからなり、エメリー研磨紙４００番で研磨し
たのち、バフ研磨した作製した。人工唾液は、ＮａＳは
０．００１６ｇ、Ｍｇ２　Ｐ２　Ｏ７　は０．００１６
ｇ、Ｍｕｃｉｎは４．００００ｇ、ＣＯ（ＮＨ２　）２
　は１．００００ｇ、Ｎａ２　ＨＰＯ４　は０．６００
０ｇ、ＣａＣｌ２　は０．６０００ｇ、ＫＣｌは０．４
０００ｇ、ＮａＣｌは０．４０００ｇからなる化合物を
蒸留水に溶解し、１０００ｃｃの試験溶液を調製した。この人工唾液を３７℃に保持して、１週間、１カ月およ
び６カ月の期間の浸漬における発錆状況を観察した。評
価は、発錆が０％の場合には評点を５とし、発錆が１０
％未満の場合には評点を４、発錆が１０％以上で２５％
未満の場合には評点を３、発錆が２５％以上で５０未満
の場合には評点を２、発錆が５０％以上の場合には評点
を１とした。なお、本発明において目標としているＳＵ
Ｓ３１６（１０５０℃加熱後、固溶化処理したもの）試
験片での人工唾液による腐食試験においては、１週間か
ら１カ月では評点は５であったが、６カ月では評点は４
になった。

【００２４】

【表２】

【００２５】第２表に示したように、比較鋼Ｐは磁気特
性に優れているものの、Ｃｒ含有量が少なかったので人
工唾液により１カ月で発錆し、６カ月でさらに発錆して
ＳＵＳ３１６に比べて耐食性が劣る。比較鋼Ｑは、Ｃｒ
含有量が高いので耐食性に優れているが、磁束密度が１
０５００Ｇであって磁気特性に劣る。比較鋼Ｒは、Ｍｏ
含有量が低かったために磁気特性に優れているものの、
人工唾液により１カ月で発錆し、６カ月でさらに発錆し
てＳＵＳ３１６に比べて耐食性が劣る。比較鋼Ｓは、Ｍ
ｏ含有量が高かったので耐食性に優れているが、磁束密
度が１０７３０Ｇと磁気特性が劣っている。

【００２６】比較鋼Ｔは、Ｔｉを含有していなかったの
で保磁力が劣り、また人工唾液で耐食性に劣る。比較鋼
Ｕは、Ｓ含有量が高かったので人工唾液で耐食性に劣っ
ている。また、比較鋼Ｐ〜Ｕはいずれも切削性改善のた
めの元素を含有していないため、第２発明鋼に比べると
切削性は劣る。Ｖ鋼はＣｒおよびＭｏ含有量が低いので
磁束密度は高いものの、Ｍｎ量が多くＭｎＳの影響で人
工唾液での耐食性にが劣る。また、ＳｉおよびＭｎを多
く含有するので、保磁力が劣る。Ｗ鋼は磁束密度は優れ
ているもののＭｎ量が多くＭｎＳの影響で人工唾液での
耐食性にが劣り、ＳｉおよびＭｎを多く含有するので、
保磁力が劣る。

【００２７】次に、従来鋼についてＸ鋼およびＹ鋼は、
共にＳｉを２％も含有する一方でＴｉは含まないので、
磁束密度が低くて保磁力は高くなって磁気特性が劣って
いる。Ｚ鋼は、Ｃｒ含有量が低いので磁束密度は優れて
いるが、人工唾液での耐食性は劣る。

【００２８】これらに対して、人工唾液に対する耐食性
は、第１発明鋼Ａ〜ＦではＳＵＳ３１６以上の耐食性を
得ており、第２発明鋼Ｇ〜ＯではＳＵＳ３１６と同等の
耐食性を得ている。磁束密度は第１発明鋼Ａ〜Ｆおよび
第２発明鋼Ｇ〜Ｏのいずれも１１０００Ｇ以上であり、
保磁力においても第１発明鋼Ａ〜Ｆおよび第２発明鋼Ｇ
〜Ｏのいずれも１．０以下であって優れた磁気特性を有
している。また、第２発明鋼においては、切削性を改善
する元素の添加により優れた切削性を示して、本発明の
効果が確認された。

【００２９】

【発明の効果】本発明においては、高Ｃｒ鋼におけるＣ
＋Ｎ含有量を極力低減し、ＭｏとＴｉを複合添加するこ
とにより、耐食性および磁気特性を向上させ、また、Ｍ
ｎおよびＳを削減して、腐食の原因となるＭｎＳ含有量
を削減したので、ＣｒおよびＭｏ含有量がＳＵＳ３１６
並の耐食性をえるのに必要最小限まで低減することがで
き、このＣｒおよびＭｏ含有量の低減により、磁束密度
の増加を図ることができた。さらに、ＳｉおよびＡｌを
脱酸に必要な程度まで低減したので、磁束密度を増加す
ることができた。また、Ｐｂ等の快削元素を添加するこ
とにより、切削性が改善された。

【００３０】

【図面の簡単な説明】

【図１】１９Ｃｒ鋼において、保磁力に及ぼすＣｒ、Ｍ
ｏ、ＴｉおよびＳｉの単独添加の影響を示す。

【図２】１９Ｃｒ鋼において、保磁力に及ぼすＭｏ、Ｔ
ｉの複合添加の影響を示す。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】　　重量比にしてＣ；０．０２％以下、Ｓ
ｉ；０．５０％以下、Ｍｎ；０．４０％以下、Ｓ；０．
０１５％以下、Ｃｒ；１８．５〜２４．０％、Ｍｏ；０
．５〜３．５％、Ａｌ；０．０２％以下、Ｔｉ；０．０
５〜０．３０％、Ｎ；０．０２％以下、Ｏ；０．０１以
下からなり、残部がＦｅおよび不純物元素からなること
を特徴とする高耐食軟磁性ステンレス鋼。
【請求項２】　　重量比にしてＣ；０．０２％以下、Ｓ
ｉ；０．５０％以下、Ｍｎ；０．４０％以下、Ｓ；０．
０１５％以下、Ｃｒ；１８．５〜２４．０％、Ｍｏ；０
．５〜３．５％、Ａｌ；０．０２％以下、Ｔｉ；０．０
５〜０．３０％、Ｎ；０．０２％以下、Ｏ；０．０１以
下と、快削元素としてＰｂ；０．１０〜０．３０％、Ｔ
ｅ；０．０１〜０．２０％、Ｃａ；０．００２〜０．０
２０％、Ｓｅ；０．０１〜０．０５％、Ｂｉ；０．００
５〜０．２５％のうち１種または２種以上を含有し、残
部がＦｅおよび不純物元素からなることを特徴とする高
耐食軟磁性ステンレス鋼。