JPH0711397A - 複合磁性部材およびその製法およびこの複合磁性部材を用いた電磁弁 - Google Patents

複合磁性部材およびその製法およびこの複合磁性部材を用いた電磁弁

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JPH0711397A
JPH0711397A JP5147893A JP14789393A JPH0711397A JP H0711397 A JPH0711397 A JP H0711397A JP 5147893 A JP5147893 A JP 5147893A JP 14789393 A JP14789393 A JP 14789393A JP H0711397 A JPH0711397 A JP H0711397A
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 極高温または極低温の如く劣悪な環境であっ
ても、十分な強磁性部分および非磁性部分が一体に形成
された複合磁性部材およびその製法、さらにはこの複合
磁性部材を用いた電磁弁を提供するものである。 【構成】 重量でＣが０．６％以下、Ｃｒが１２〜１９
％、Ｎｉが６〜１２％、Ｍｎが２％以下、さらに残部が
Ｆｅおよび不可避不純物によって構成され、さらに、平
山の当量Ｈｅｑ、ニッケル当量Ｎｉｅｑ及びクロム当量
Ｃｒｅｑを所定の範囲内とするとともに、磁束密度Ｂ50
が０．３Ｔ以上の強磁性部と、−４０℃においても非透
磁率μが１．２以下の非磁性部が一体に形成され、かつ
前記非磁性部の結晶粒径を３０μ以下とした複合磁性部
材とする。また、この複合磁性部材をスリーブ３２に採
用した電磁弁とした。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、非磁性および強磁性部
分が連続して形成された複合磁性部材およびその製法に
関するものであるとともに、この複合磁性部材を用いた
電磁弁に関するものであり、特に温度の変化に対しても
十分強磁性及び非磁性特性が保持可能な複合磁性部材お
よびその製法およびこの複合磁性部材を用いた電磁弁に
関するものである。
【０００２】
【従来の技術】例えば、電磁弁等において磁気回路を構
成する場合、１つの製品の中で強磁性部分と非磁性部分
とが区分して設定されるようにするには、強磁性部材で
ある軟鋼製の部品と、非磁性材料であるオーステナイト
系ステンレス鋼製部品をそれぞれ製作し、これらの強磁
性体部品と非磁性体部品とを組み合わせ、適宜ろう付け
等によって接合して１つの磁気回路部品が構成されるよ
うにしている。
【０００３】しかし、このようにして磁気回路部品を製
作するようにしたのでは、強磁性体材料および非磁性体
材料によって複数の部品をそれぞれ製作し、これらの複
数の部品を組み合わせ接合する必要があるため、その製
造に多くの工数が必要となってしまい、製造が困難なも
のとしていた。また、一般のオーステナイト系のステン
レス鋼や高マンガン鋼等は、溶体化処理状態では非磁性
状態にあるが、室温において冷間加工を加えることによ
って加工誘起マルテンサイトが発生し、強磁性的性質を
持つようになることが知られている。しかしながら、こ
の様な現象によって得られる磁性化の程度は小さいもの
であり、実際に磁気回路部品に対して適用することは困
難である。
【０００４】さらに軟鋼鉄等の強磁性部材の一部を非磁
性化する手段として、この部材の表面よりＭｎ、Ｃｒ、
Ｎｉ等のオーステナイト化元素を拡散することが考えら
れるものであるが、この場合もまた製造が困難なものと
なるという問題が生じてしまう。また、オーステナイト
系ステンレス鋼や高マンガン鋼の組成および加工法を適
性化することにより強磁性と非磁性をあわせ持つ部材を
作り、磁気目盛として利用できる材料が特開昭６３−１
６１１４６号公報に示されている。
【０００５】これは準安定オーステナイト鋼を冷間伸線
してオーステナイトのマルテンサイト化により強磁性化
し、さらに局部を加熱溶体化し、もとのオーステナイト
にもどすことにより非磁性化し、その結果強磁性、非磁
性をあわせ持つ部材としたものである。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、特開昭
６３−１６１１４６号公報に開示した複合磁性部材にお
いては、通常の環境下においては、十分な強磁性部分を
非磁性部分と一体に形成することを可能にすることがで
きたが、いまだ温度に対する非磁性部分の対策は行われ
ておらず、極低温のような劣悪な温度環境の場合には、
非磁性部にはマルテンサイトが発生し、強磁性的性質を
帯びてしまうという問題が生じていた。
【０００７】また、現在の電磁弁は、コイルに電流を流
すことによって、磁気回路を形成させ、この磁気回路に
よって、スリーブを介してプランジャを駆動させてい
た。特に、油圧制御のために電磁弁を採用する際には、
プランジャをスリーブによって、油密に覆う必要があっ
た。この時、従来のスリーブは非磁性体を用いていたた
めに、プランジャの挙動を俊敏にさせるためには、磁気
回路を非磁性体の透過させる必要があり、そのために、
コイル自体の励磁力を大きくする必要があった。
【０００８】さらにまた、磁気回路のスリーブを透過さ
せる箇所のみ強磁性体とすることも考えられるが、この
ような複数の部材の接合構造では、ろう付、溶接等によ
り接合し、本スリーブを製作することになるが、所望の
寸法形状、精度を得ることは大幅な後加工を必要とし、
従って加工も困難となるという問題が生じていた。そこ
で、本願発明は上記問題点を鑑みて得られたものであ
り、極低温の如く劣悪な環境であっても、十分な強磁性
部分および非磁性部分が一体に形成された複合磁性部材
およびその製法、さらにはこの複合磁性部材を用いた電
磁弁を提供するものである。
【０００９】
【問題点を解決するための手段】そこで、我々発明者ら
は、まず通常環境下において、十分な強磁性または非磁
性特性を一体に有する複合磁性部材とはどのような物理
的特性が妥当であるかを検討し直した。その結果、複合
磁性部材を比透磁率μが１．２以下の非磁性とし、同時
に残部を、非磁性部と強磁性部の遷移領域および非磁
性、強磁性の特性を特に必要としない部分を除き磁束密
度Ｂ50が０．３Ｔ以上の強磁性とする必要があることを
見出した。
【００１０】そこで、まず上記特性を得るためには、室
温において安定したオーステナイトを発生させ、冷間加
工によってマルテンサイトを発生させて強磁性化する組
成とするとともに、かつ十分な磁気特性が得られるよう
にする組成を下記の如く鋭意研究により選択した。この
様な目的に適合する金属材料の組成は、重量でＣが０．
６％以下、Ｃｒが１２〜１９％、Ｎｉが６〜１２％、Ｍ
ｎが２％以下、さらに残部がＦｅおよび不純物によって
構成され、 平山の当量Ｈｅｑ＝〔Ｎｉ％〕＋１．０５〔Ｍｎ％〕＋
０．６５〔Ｃｒ％〕＋０．３５〔Ｓｉ％〕＋１２．６
〔Ｃ％〕が２０〜２３％で、かつ ニッケル当量Ｎｉｅｑ＝〔Ｎｉ％〕＋３０〔Ｃ％〕＋
０．５〔Ｍｎ％〕が９〜１２％であり、かつ クロム当量Ｃｒｅｑ＝〔Ｃｒ％〕＋〔Ｍｎ％〕＋１．５
〔Ｓｌ％〕＋０．５〔Ｎｂ％〕が１６〜１９％であるこ
とが望ましい。
【００１１】この様な金属材料の組成において、Ｃを
０．６％以下としたのは０．６％を越えても磁気的な特
性では満足できるが、炭化物量が増加して加工成形性が
低下するからである。またＣｒの量を１２〜１９％と
し、かつＮｉの量を６〜１２％としたのは、これらの物
質の下限値を下回ると比透磁率がμ＝１．２以下の非磁
性を示すことがなく、また上限を越えると磁界の強さが
３９８０Ａ／ｍを与えた場合の磁束密度であるＢ50が
０．３Ｔ（０．３テスラ）以上を示さなくなるからであ
る。またＭｎは２％を越えると成形性能を低下させるよ
うになり、従ってその含有量の上限を２％とした。
【００１２】この様に各元素の組成範囲を限定するのみ
ではまだ十分ではなく、これらの組成範囲内での組み合
わせによって目的とする磁気特性が得られる。このため
に、本発明では、平山の当量Ｈｅｑ＝２０〜２３％、ニ
ッケルの当量Ｎｉｅｑ＝９〜１２％、さらにクロムの当
量Ｃｒｅｑ＝１６〜１９％とする。これらの条件が満足
させられない場合は、目的とする強磁性特性および非磁
性特性のいずれか一方のみしか満足することができな
い。
【００１３】以下、これらの範囲に特定する根拠を説明
する。図１に平山の当量と溶体化処理後の非透磁率の関
係を示す。図１よりあきらかなように、平山の当量が大
きくなるに従い非透磁率は低下するとともに、平山の当
量Ｈｅｑ＝２０％より大きい場合、非透磁率μ＝１．２
以下を満たすことができることから、平山の当量の下限
値を２０％とした。
【００１４】図２に冷間圧延した場合の圧延率と冷間加
工後の磁束密度の関係を示す。図２よりあきらかなよう
に、平山の当量が大きくなるとオーステナイトが安定化
し、その結果冷間加工による強磁性化が生じにくくな
り、磁束密度が低下することが分かった。今回試みた冷
間加工である冷間圧延ではＨｅｑ＝２３％を越えると圧
延率を大きくしてもＢ50＝０．３Ｔを達成することが困
難となる。そこで本発明においては、平山の当量の上限
値を２３％とした。
【００１５】さらに、ニッケルの当量およびクロムの当
量を上述と同様の理由において、それぞれ９〜１２％お
よび１６〜１９％の範囲とした。ここで、脱酸元素とし
て通常Ｓｉを２％以下およびＡｌを０．５％以下や、他
の不純物元素が含有されているものであるが、これらは
複合磁性材料の特徴を損なうものではない。
【００１６】さらに、我々は、上述の如く組成の複合磁
性部材においてはいまだ、劣悪な温度環境下では、十分
な磁性特性を有する複合磁性部材とすることができずさ
らなる鋭意研究が望まれた。即ち、以上の組成的条件を
満たす材料より複合磁性部材を得て、これを溶体化処理
にて非磁性化した後、各種低温下に放置したところ、図
３に示すようにいずれの材料においても比透磁率の上昇
が認められ、容易に、非磁性特性として要求されるμ＝
１．２以下を満たすことができなかった。
【００１７】したがって、上記組成においては、強磁性
および非磁性の要求磁気特性を満たし、かつ劣悪な温度
条件の温度範囲においても尚、非磁性部の透磁率が変化
しないことが必要なのである。そこで、我々は鋭意研究
の結果、少なくとも極低温として、−４０℃までの低温
下でも比透磁率が変化しない金属組織を見出した。
【００１８】すなわち、低温下にて比透磁率が上昇する
原因が、オーステナイトからマルテンサイトへの変化が
起こり始める温度であるＭｓ点温度よりも、極低温度の
温度が低くなることによって生じることにはじめて着目
し、例えば、上記組成の複合磁性部材の有するＭｓ点温
度を−４０℃以下にできれば、−４０℃までの比透磁率
の上昇を抑制できるのではないかと推測したのである。
【００１９】そのため本願発明では、低温環境下におい
て、複合磁性部材の非磁性特性が強磁性特性に変化する
ことを抑制するために、Ｍｓ点温度を従来よりさらに低
下させるべく、その手段として、オーステナイト結晶粒
の粒径を変化させたことを特徴とするのである。即ち、
オーステナイト結晶粒の結晶粒が小さいほど、オーステ
ナイトからマルテンサイトへの変態が生ずるＭｓ点温度
が低下することを、はじめて複合磁性部材に適用したの
である。
【００２０】図４にその概念図を示した。図４より明ら
かなように、オーステナイト結晶粒の結晶粒径とＭｓ点
温度とは密接な関係があり、結晶粒径を所定の値におい
て、Ｍｓ点温度が急激に低下するのである。図５に複合
磁性部材を−４０℃の低温下に保持したときの非透磁率
の変化を示した。
【００２１】図５により結晶粒径が３０μｍ以下となる
ように加熱条件を選択することにより、−４０℃に保持
しても比透磁率がμ＝１．２を越えないことをはじめて
見出すことができた。次に、我々発明者らは、複合磁性
部材において、オーステナイト部（非磁性部）の結晶粒
径を３０μｍ以下とするための最適な製法を検討した。
【００２２】その結果、強磁性化するための冷間加工を
加えた後、１０秒以内で加熱溶体化することができると
いう、部材の加熱時間を非常に短い時間とすることが最
良の方法であることを見出した。即ち、１０秒以内で加
熱溶体化することにより、部材のマルテンサイトからオ
ーステナイトに変化する部位の結晶の粗大化を防ぐこと
ができるためである。
【００２３】この具体的方法としては、高周波加熱によ
る方法を用いることが望ましい。図５に強磁性部の１部
を高周波加熱により局部溶体化し非磁性とした部分の結
晶粒径と、それを−４０℃の低温下に保持したときの比
透磁率の変化を示す。図５により結晶粒径が３０μ以下
となるように加熱条件を選択することにより、−４０℃
に保持しても比透磁率μ＝１．２を越えることが確かめ
られた。
【００２４】以上のことから、第１の発明は、重量でＣ
が０．６％以下、Ｃｒが１２〜１９％、Ｎｉが６〜１２
％、Ｍｎが２％以下、さらに残部がＦｅおよび不可避不
純物によって構成され、 平山の当量Ｈｅｑ＝〔Ｎｉ％〕＋１．０５〔Ｍｎ％〕＋
０．６５〔Ｃｒ％〕＋０．３５〔Ｓｉ％〕＋１２．６
〔Ｃ％〕が２０〜２３％で、かつ ニッケル当量Ｎｉｅｑ＝〔Ｎｉ％〕＋３０〔Ｃ％〕＋0.
5 〔Ｍｎ％〕が９〜１２％であって、且つ クロム当量Ｃｒｅｑ＝〔Ｃｒ％〕＋〔Ｍｏ％〕＋１．５
〔Ｓｉ％〕＋０．５〔Ｎｂ％〕が１６〜１９％ である組成を冷間加工により強磁性化した後、その１部
を非磁性化した部材を−４０℃までの低温下にてその非
磁性部の比透磁率をμ＝１．２を越えないようにするた
め、結晶粒径を３０μ以下とする複合磁性部材を提供す
る。
【００２５】なお、冷間加工により強磁性化した後もし
くは、局部加熱により非磁性部を形成した後、さらに５
００℃以下の温度で応力除去焼鈍を加えることが好まし
い。この応力除去焼鈍を行うことにより、さらに強磁性
化を図ることができる。尚、この応力除去焼鈍は冷間加
工によって材料に与えられた塑性歪を除去することによ
り磁気特性の向上を図る処理である。
【００２６】さらに、第２の発明は、重量でＣが０．６
％以下、Ｃｒが１２〜１９％、Ｎｉが６〜１２％、Ｍｎ
が２％以下、さらに残部がＦｅおよび不可避不純物によ
って構成され、 平山の当量Ｈｅｑ＝〔Ｎｉ％〕＋１．０５〔Ｍｎ％〕＋
０．６５〔Ｃｒ％〕＋０．３５〔Ｓｉ％〕＋１２．６
〔Ｃ％〕が２０〜２３％で、かつ ニッケル当量Ｎｉｅｑ＝〔Ｎｉ％〕＋３０〔Ｃ％〕＋0.
5 〔Ｍｎ％〕が９〜１２％であって、且つ クロム当量Ｃｒｅｑ＝〔Ｃｒ％〕＋〔Ｍｏ％〕＋１．５
〔Ｓｉ％〕＋０．５〔Ｎｂ％〕が１６〜１９％ である組成を冷間加工により強磁性化した後、その１部
を非磁性化した部材を−４０℃までの低温下にてその非
磁性部の比透磁率をμ＝１．２を越えないように、前記
部材を冷間加工による強磁性化後、その一部を溶融させ
ることなく、１０秒以内で加熱溶体化し、結晶粒径を３
０μ以下とする複合磁性部材の製法を提供する。
【００２７】このその一部を溶融させることなく、１０
秒以内で加熱溶体化する手段としては、高周波加熱が好
ましい。また、好ましくは、２秒以内が加熱溶体化する
ことが好ましい。さらに、第３の発明では、重量でＣが
０．６％以下、Ｃｒが１２〜１９％、Ｎｉが６〜１２
％、Ｍｎが２％以下、さらに残部がＦｅおよび不可避不
純物によって構成され、 平山の当量Ｈｅｑ＝〔Ｎｉ％〕＋１．０５〔Ｍｎ％〕＋
０．６５〔Ｃｒ％〕＋０．３５〔Ｓｉ％〕＋１２．６
〔Ｃ％〕が２０〜２３％で、かつ ニッケル当量Ｎｉｅｑ＝〔Ｎｉ％〕＋３０〔Ｃ％〕＋0.
5 〔Ｍｎ％〕が９〜１２％であって、且つ クロム当量Ｃｒｅｑ＝〔Ｃｒ％〕＋〔Ｍｏ％〕＋１．５
〔Ｓｉ％〕＋０．５〔Ｎｂ％〕が１６〜１９％ である組成よりなる材料を絞り工程およびしごき工程を
行うことにより、強磁性化した後、１部を非磁性化した
部材を−４０℃までの低温下にてその非磁性部の比透磁
率をμ＝１．２以下とすることを特徴とする複合磁性部
材の製法。
【００２８】また、第４の発明は、コイルの励磁により
形成される磁気回路内に摺動可能に配置された可動鉄心
を、前記コイルの励磁により摺動させて、流体の流路を
開閉する電磁弁において、前記可動鉄心が摺動可能に挿
入される摺動孔を形成する支持部材の少なくとも一部を
前記磁気回路内に配置するとともに、磁気特性が非磁性
及び強磁性に変換可能な素材で形成し、少なくとも前記
非磁性の幅が１ｍｍ以上存在する支持部材が形成される
電磁弁とすることである。
【００２９】さらに、第５の発明は、コイルの励磁によ
り形成される磁気回路内に摺動可能に配置された可動鉄
心を、前記コイルの励磁により摺動させて、流体の流路
を開閉する電磁弁において、前記可動鉄心が摺動可能に
挿入される摺動孔を形成する支持部材の少なくとも一部
を前記磁気回路内に配置するとともに、磁気特性が非磁
性及び強磁性に変換可能な素材で形成し、少なくとも前
記可動鉄心の下端を前記非磁性によって囲むように形成
した支持部材が形成される電磁弁である。
【００３０】
【作用】第１乃至第３の発明においては、図１乃至図５
に示された通り、本願発明の複合磁性部材を採用するこ
とによって、劣悪な温度条件に曝されたとしても、非磁
性部が強磁性部に変化することのない良好な複合磁性部
材を得ることができる。さらに、第４の発明の構成とす
ることにより、強磁性および非磁性が一体に形成された
支持部材を電磁弁に採用するだけでなく、この採用する
際において、非磁性部の幅を１ｍｍ以上とすることによ
り、安定した可動鉄心の駆動を行うことができた。
【００３１】さらにまた、第５の発明により、可動鉄心
の下端に少なくとも非磁性部材を囲むように支持部材を
形成したので、さらに安定した可動鉄心の駆動を行うこ
とができた。
【００３２】
【発明の効果】以上のように、本発明を採用することに
よって、極低温の如く劣悪な環境であっても、十分な強
磁性部分および非磁性部分が一体に形成された複合磁性
部材およびその製造方法、さらにはこの複合磁性部材を
用いた電磁弁を提供することができる。
【００３３】
【実施例１〜４】表１で実施例１〜４として、それぞれ
示すような組成の合金を、真空誘導炉において溶解した
後、これを鋳造および圧延加工により厚さ１．０ｍｍの
板１を作成し、加熱炉により、１０００℃の焼鈍を加え
て軟化状態とした。このようにして作成された実施例１
〜４の合金は、それぞれ室温にて図６（ａ）乃至（ｃ）
に示す絞り加工をワーク温度の上昇を防ぎ、良好な強磁
性を得るために段階的に行うことによって、カップ形状
１０に成形する。そして、さらに図６（ｄ）乃至（ｆ）
に示すしごき加工によって、肉厚をしごき率（（しごき
前の厚さｔ−しごき後の厚さｔ’）／しごき前の厚さｔ
×１００）を３０％以上とするように加工を加えて、全
体を強磁性化した所望の円筒体２０とした。
【００３４】尚、オーステナイトのマルテンサイト化に
よる強磁性化程度は、加工度のみならずその加工温度に
大きな影響を受け、加工温度を抑制することにより、さ
らに強磁性化することが可能である。図２は、室温状態
により一回で所定の圧延率まで加工して強磁性化した場
合であるが、例えば、室温以下の温度に材料を冷却した
状態で加工を加えることや、材料の加工中の温度がＭｄ
点（塑性加工によりマルテンサイトが生じる上限温度）
を越えないように段階的に加工を加える方法を用いれば
さらに強磁性化を進めることが可能である。
【００３５】また、従来、この組成等の材料を絞り加工
のみでカップ形状に加工すると、残留応力および圧縮応
力によって、応力腐食割れや置き割れの懸念が考えられ
るが、このしごき加工を加えることにより、残留応力を
低減させるとともに、低減された残留応力も複合磁性部
材内の圧縮応力から引っ張り応力に変化させることがで
きたため、残留応力等による応力腐食割れ等を防止する
ことができた。
【００３６】なお、応力腐食割れ等を防ぐ有効な手段で
ある溶体化処理は、冷間加工による強磁性部を非磁性と
してしまう処理のため採用することはできない。次に、
図７（ａ）に示す如く、強磁性化された円筒体２０の中
間部を取り囲むように高周波コイル２２を設定し、この
円筒体の胴部の一部分を局部的に加熱するとともに、温
度約２０℃の冷却液Ｗによる冷却によって、その１部を
非磁性化した。
【００３７】この時、高周波数加熱の条件としては、周
波数１００ｋＨｚ、プレート電圧６ＫＶ、プレート電流
２．１Ａおよび加熱時間０．８ｓｅｃとした。ここで、
円筒体２０に対して１部を非磁性とするための加熱を高
周波加熱とした理由を以下、詳述する。即ち、従来にお
いては、マルテンサイト部（強磁性部）の１部を溶体化
してオーステナイト部（非磁性部）としていたが、その
強磁性部の１部を局部溶体化する方法として、レーザや
電子ビーム等の高エネルギビールが用いられていた。
【００３８】このような方法は、非磁性部を十分な深さ
まで形成するために、高エネルギビーム等を表面からあ
てることにより、冷間加工により歪を受けた結晶粒を１
度溶融させ、その直後の冷却により凝固組織を形成する
ことにより非磁性化していた。しかしながらこのような
方法では、非磁性部を目標の非透磁率μ＝１．２以下と
することがきめて困難であった。その理由は凝固組織特
有のδフェライトの発生と高エネルギービーム等による
溶融部近傍の熱影響部の結晶粒が粗大化することに起因
するからである。
【００３９】このように従来においては、十分な深さま
でを非透磁率μ＝１．２以下に非磁性化とすることが非
常に困難であった。そのため、本願発明では、高周波加
熱による方法を採用したのである。この高周波加熱によ
る方法では、高周波電流によって材料中に発生するうず
電流を加熱源とするため、コイル形状、周波数、電流電
圧値等を適正に抑制することにより、局部的な溶融を伴
わずに短時間での溶体化が比較的簡単に実施可能である
だけでなく、加熱時間が数秒と短いため結晶粒の粒大化
を防ぐことができるのである。
【００４０】すなわち、上記加工を施すことによって、
図７（ｂ）に示す如く、円筒体２０の３分割された領域
Ａ〜Ｃの両側の領域ＡおよびＣは強磁性特性を有するよ
うに設定され、その間のＢ部分が非磁性特性を有するよ
うに構成される。このように作成された実施例１〜４の
部材の強磁性部および非磁性部より、それぞれ磁気特性
測定用の試験片を採取し、この試験片それぞれの磁気特
性を直流磁気磁束計もしくは透磁率計によって測定し
た。その結果が表２で示されるものでこれによって目標
を満足することのできる磁気特性が得られることが確認
された。
【００４１】
【表１】
【００４２】
【表２】
【００４３】
【実施例５】さらに、本実施例においては、上記のよう
に冷間加工を行った後、さらに５００℃以下の温度で応
力除去焼鈍を加えた。この焼鈍によって、さらに強磁性
化を図ることができる。図８に、実施例２の部材に対し
て、種々の温度条件で応力除去焼鈍した場合の磁気特性
の変化を示す。
【００４４】この図から明らかなように焼鈍温度が高く
なるに従って、磁気特性は向上し、４５０℃の空冷によ
って最も大きな磁気特性が得られた。上記実施例ではカ
ップ形状の例を示したが、本願発明はこれに限られるも
のではなく、複合磁性材料を用いてパイプ形状のものを
作成し、それを引抜等による冷間加工を加えて強磁性化
し、その１部を高周波加熱により非磁性化処理してもよ
いし、さらには、板状のものを作成し、それを圧延等に
よる冷間加工を加えて強磁性化し、その１部を高周波加
熱による非磁性化処理してもよい。
【００４５】また、上記実施例では、局部溶体化方法と
して、高周波加熱を用いたが、本願発明はこれに限られ
るものではなく、高周波加熱の如く、部材の非磁性化さ
せたい箇所のみを特定して部材を溶融させることなく短
時間で加熱できる方法であればよい。なお、上記実施例
においては、焼鈍温度が４５０℃において、最大の磁気
特性が得られたが、本願発明はこれに限るものでなく、
組成および冷間加工条件が変わると最適な磁気特性温度
を得ることのできる焼鈍温度は、５００℃以下の範囲で
変化するのである。
【００４６】
【実施例６】次に、例えば、上記実施例１乃至４により
得られた複合磁性部材を自動車等に用いられる電磁弁に
適用した実施例を以下に述べる。図９は、例えば油圧通
路を塞ぐための電磁弁に、複合磁性部材を応用した電磁
弁の断面図を示す。
【００４７】この電磁弁３０は、コイル３１の同軸上
に、例えば、実施例１に示される合金を冷間加工および
高周波加熱によって、強磁性部３２ａおよび非磁性部３
２ｂを一体に持った、支持部材であるカップ状のスリー
ブ３２があり、強磁性のコアであるステータ３３と油圧
洩れなき様、溶接等でシール結合されている。そして、
このスリーブ３２内には摺動可能な強磁性の可動鉄心で
あるプランジャ３４が挿入されており、このプランジャ
３４にはシャフト３５の他端が密着固定され、もう一端
にはボール３６が固定されている。
【００４８】尚、シャフト３５とステータ３３間にはシ
ャフト３５が摺動可能となるように、挿入孔３７が軸方
向に形成されている。また、シャフト３５にボール３６
が固定されている一端側には径方向に流出孔５０が形成
されると共に、シートバルブ３８が嵌着され、さらに流
入孔５２と流出孔５０とが連通する孔５４が形成され、
流出孔４０側には弁座５６が形成されている。この弁座
５６に対向して、シートバルブ３８とシャフト３５の間
にはスプリング３９が装着されており、シャフト３５を
ボール３６が弁座５６から離す方向に付勢している。さ
らに、ステータ３３及びスリーブ３２に接し、かつコイ
ル３１の外周を被覆する様に強磁性のヨーク４０が設け
られている。
【００４９】次に、図９に示す電磁弁の作動を説明す
る。通常はスプリング３９の付勢力により、シャフト３
５及びプランジャ３４がスリーブ３２の他端に押しつけ
られ、ボール３６が弁座５６から離れているため、流入
孔５２と流出孔５０が連通孔５４を介して連通開弁さ
れ、流体が流入孔５２から流出孔５０に流れる。
【００５０】一方、閉弁の必要がある場合は、コイル３
１に電流を流すことにより励磁され、磁気回路である励
磁路Ｌに示す如く、ヨーク４０→スリーブ３２の強磁性
部３２ａ→プランジャ３４→ステータ３３内に磁気回路
が形成される。これによりプランジャ３４が軸方向に吸
引され、シャフト３５を押し、挿入孔３７を摺動する。
そして、ボール３６が弁座５６に着座して、流入孔５２
と流出孔５０の連通を遮断し、閉弁する。
【００５１】開弁時はコイル３１への電流を遮断するこ
とにより磁気回路が消滅し、スプリング３９の付勢力に
より、シャフト３５及びプランジャ３４の他端がスリー
ブ３２の他端に押し付けられ、ボール３６が弁座５６か
ら離れるため、再び流入孔５２と流出孔５０が連通孔５
４を介して連通開弁されることとなる。次に、スリーブ
３２についてさらに詳細に述べる。
【００５２】スリーブ３２は、実施例１〜４に述べた通
り、絞り加工及びしごき加工により全体を強磁性化した
後、高周波加熱により所望の部分に非磁性化する訳であ
るが、非磁性位置ならびに幅はプランジャ２に作用する
吸引力に大きく影響する。即ち、コイル軸長内に、プラ
ンジャ３４とステータ３３との間に設けられた隙間６０
を存在するように、本実施例の電磁弁が形成されてい
る。これは、コイル４軸長内に、隙間６０を形成するこ
とにより、コイルに電流を印加した際の磁束洩れによる
吸引力低下を防ぐことができるからである。
【００５３】次に、スリーブ３２に形成された非磁性部
３２ｂの幅もまた、吸引力低下を防ぐことに寄与する。
図１０は、非磁性部３２ｂの幅と吸引力の関係を示した
ものである。図１０より明らかなように、非磁性部３２
ｂの幅の最小値は１ｍｍ未満になると吸引力が急激に低
下するため１ｍｍ以上とし、さらに、非磁性部３２ｂの
幅の最大値はスリーブ３２の軸長をＬ、非磁性部軸長ｌ
とすればｌ／Ｌ＝０．９５以下とした場合に、吸引力を
十分安定とすることができる。
【００５４】これは、非磁性幅が１ｍｍ以下となると、
隙間６０の透磁率がスリーブ３２の非磁性部３２ｂの有
する透磁率よりも小であるため、それまで隙間６０を通
っていた磁気回路がスリーブ３２の非磁性部３２ｂに回
り込んでしまう。そのためプランジャの吸引力が低下し
てしまうという問題が生じるからである。さらに、ｌ／
Ｌが０．９５以上であると、強磁性部３２ａの幅が狭く
なってしまい、そのため磁気回路を形成する磁束が飽和
となってしまう。そのために、やはり吸引力が低下する
という問題が生じてしまうからである。
【００５５】さらに、実施例１乃至４において、スリー
ブ３２の強磁性化は、スリーブ３２そのものが室温以下
で多段で絞り加工を実施した後、さらにしごき加工を加
えることにより、スリーブ３２軸長部全体を均一に強磁
性化でき、そのために吸引力を安定させることができ
た。さらに、絞り加工だけでなく、しごき加工をも行う
ことによって、均一な強磁性化だけでなく、寸法精度の
高いものが同時製作できる。
【００５６】また、通常、従来の強磁性部および非磁性
部が一体的に形成された複合磁性部材を電磁弁のスリー
ブ３２に用いた場合には、スリーブ３２先端部において
もまた強磁性化しているために、コイル３１に電流を流
した際には、図９の如く、発生する磁束がスリーブ３２
の側面のみでなく、頂部への回り込みが生じるため、吸
引力が低下してしまう。
【００５７】しかしながら、本願発明においては、図６
の如く、スリーブ３２の先端部においては、塑性変形の
率を側面部に対して、低く抑えるように冷間加工させる
ことによって、スリーブ３２を形成したので、スリーブ
３２の先端に加わる応力が低いため強磁性化レベルが側
面の強磁性化レベルが低くすることがてきる。即ち、同
一のスリーブ３２に２種類のレベルの強磁性部を形成す
ることができるのである。そのため、プランジャ３４の
先端をスリーブ頂部内周に対し、点又は線当り形状にし
ておけば、磁束がスリーブ頂部へ回り込むことはない。
従って、本加工法の特徴は強磁性が必要な所は均一にか
つ十分な特性が得られ、必要でない所は低く押さえるこ
とができた。
【００５８】さらに、電磁弁においては、スリーブ側部
の強磁性化レベルは磁束密度Ｂ50において０．３Ｔ以上
にすることが吸引力が安定する。また、スリーブ３２の
非磁性部３２ｂの形成には、しごき加工を行い、スリー
ブ３２全体を強磁性部３２ａとした後、所望部へ高周波
加熱することにより（外側内側どちら側からでも可）外
周かつ内周部に同時から均一に溶体化できるため、高周
波焼入れ部のスリーブ３２全体を均一に非磁性化でき、
かつ寸法精度を損なうことがない。
【００５９】この時、非磁性レベルは、透磁率において
μ＝１．２以下にすることが吸引力を安定にすることが
できる。以上のように、電磁弁のスリーブ３２として、
実施例６して、強磁性部３２ａおよび非磁性部３２ｂが
一体に形成された複合磁性部材を採用することにより、
電磁弁３０にてコイル３１に電流を流すことにより発生
する磁束をスリーブ３２の強磁性部３２ａにて大幅に磁
気抵抗を減らすことができ、効率よくプランジャ３４の
駆動に寄与させることができた。
【００６０】そのため、従来の如く、非磁性部のみで形
成されたスリーブに比べて、約４０％もの吸引力向上を
得ることができた。そのため、４０％吸引力向上分のコ
イル量を減らすことができ、大幅な電磁弁の小型化が達
成できた。さらにまた、スリーブ３２の形成に際して、
絞り加工およびしごき加工を用いていたので、所望の箇
所を精度よく極限まで薄くできるため、さらなる小型化
が可能となった。
【００６１】
【実施例７】図１１は、例えば油圧通路を開口するため
の電磁弁に、複合磁性部材を応用した電磁弁の断面図を
示す。ここで、図９と同一部材には、同一符号を付し
た。この電磁弁にもまた、コイル３１の同軸上に強磁性
部３２ａおよび非磁性部３２ｂを持ったスリーブ３２が
あり、このスリーブ３２は強磁性のコアであるステータ
３３の孔３３ａ内に挿入され、油圧洩れなき様溶接等で
シール結合されている。
【００６２】スリーブ３２内には強磁性のストッパ７０
がスリーブ３２の閉塞端に密着固定されている。この密
着固定の方法は溶接、かしめ等手段を問わない。さら
に、スリーブ３２のストッパ７０の下端には、非磁性プ
レート７２を介して、摺動可能な強磁性のプランジャ７
４が挿入される。そしてこのプランジャ７４にはシャフ
ト３５の他端が固定され、一端はボール３６が固定され
ている。
【００６３】尚、シャフト３５とステータ３３との間に
はシャフト３５が摺動可能な挿入孔３７が軸方向に形成
されている。さらに、シャフト３５にボール３６が固定
されている端側には径方向に流入孔７６が形成されると
共に、シートバルブ３８が嵌着され、さらに流入孔７６
と流出孔７８とが連通する孔８０が形成され、流入孔７
６側には弁座８２が形成されている。
【００６４】又、プランジャ７４とシャフト３５の固定
時に形成される孔８４において、ストッパ７０とシャフ
ト３５の他端間にスプリング８６が嵌着されており、プ
ランジャ７４とシャフト３５の固定体をボール３６が弁
座８２に着座する方向に付勢している。さらに、ステー
タ３８及びスリーブ３２に接し、かつコイル３１の外周
を覆う様に強磁性のヨーク８８が設けられている。
【００６５】次に実施例７の電磁弁の作動を説明する。
通常はスプリング８６の付勢力により、シャフト３５及
びプランジャ７４の固定体が軸方向に押し付けられ、ボ
ール３６が弁座８２に着座しているため、流入孔７６と
流出孔７８の連通が遮断され、流体の流れをも遮断す
る。一方、開弁の必要があるときは、コイル３１に電流
を流すことにより励磁されることとなり、図１１に示す
磁気回路である励磁路Ｒに示す如く、ヨーク８８→ステ
ータ３３→スリーブ３２の強磁性部３２ａ→プランジャ
７４→ストッパ７０→スリーブ３２の強磁性部３２ａ内
に磁気回路が形成される。これにより、プランジャ７４
が軸方向に吸引され、これとともにシャフト３５が挿入
孔３７を摺動する。
【００６６】そのため、ボール３６が弁座８２から離れ
るため、流入孔７６と流出孔７８が連通孔８０を介して
連通開弁され、流体が流入孔７６から流出孔７８へ流れ
る。閉弁時はコイル３１への電流を遮断することにより
磁気回路が消滅し、スプリング８６の付勢力により、シ
ャフト３５とプランジャ７４の固定体が軸方向に摺動す
ることにより、ボール３６が弁座８２に着座するため、
流入孔７６と流出孔７８の連通を遮断し、閉弁する。
【００６７】本実施例においても、スリーブ３２を強磁
性部３２ａおよび非磁性部３２ｂとを一体にした本発明
の複合磁性部材より形成したので、劣悪な温度環境下に
おいても特性の変わらないシャフト３５の駆動を行うこ
とが可能となった。上記実施例においては、本願発明の
複合磁性部材を油路を制御する電磁弁に採用したが、本
願発明の電磁弁は、油路を制御する電磁弁に限るもので
はなく、例えば、インジェクタ等に用いられる電磁弁ま
たは気体等の流量制御する電磁弁にも本願発明の複合磁
性部材を採用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、平山の当量と比透磁率との関係を示す
特性図である。
【図２】図２は、圧延率と磁束密度との関係を示す特性
図である。
【図３】図３は、各温度に対する平山の当量と比透磁率
との関係を示す特性図である。
【図４】図４は、結晶粒径とマルテンサイトに変化する
温度との関係を示す関係図である。
【図５】図５は、結晶粒径と比透磁率との関係を示す関
係図である。
【図６】図６（ａ）乃至（ｆ）は、本発明の複合磁性部
材の製造を説明する説明図である。
【図７】図７（ａ）及び（ｂ）は、本発明の複合磁性部
材の製造を説明する説明図である。
【図８】図８は、応力除去焼鈍条件と磁束密度との関係
を示す関係図である。
【図９】図９は、複合磁性部材を用いた電磁弁の断面図
である。
【図１０】図１０は、電磁弁の非磁性部の幅と吸引力と
の関係を示す関係図である。
【図１１】図１１は、非磁性部の幅と強磁性部の幅との
関係を説明する説明図である。
【図１２】図１２は、複合磁性部材を用いた電磁弁の断
面図である。
【符号の説明】 ３１ コイル ３２ 支持部材 ３４ 可動鉄心 Ｌ・Ｒ 磁気回路
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 杉浦 慎也 愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地 日本電 装株式会社内 (72)発明者 片山 義唯 愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地 日本電 装株式会社内 (72)発明者 間嶋 要三 愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地 日本電 装株式会社内 (72)発明者 柴田 孝之 愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地 日本電 装株式会社内

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 重量でＣが０．６％以下、Ｃｒが１２〜
    １９％、Ｎｉが６〜１２％、Ｍｎが２％以下、さらに残
    部がＦｅおよび不可避不純物によって構成され、 平山の当量Ｈｅｑ＝〔Ｎｉ％〕＋１．０５〔Ｍｎ％〕＋
    ０．６５〔Ｃｒ％〕＋０．３５〔Ｓｉ％〕＋１２．６
    〔Ｃ％〕が２０〜２３％で、かつ ニッケル当量Ｎｉｅｑ＝〔Ｎｉ％〕＋３０〔Ｃ％〕＋0.
    5 〔Ｍｎ％〕が９〜１２％であって、かつ、 クロム当量Ｃｒｅｑ＝〔Ｃｒ％〕＋〔Ｍｏ％〕＋１．５
    〔Ｓｉ％〕＋０．５〔Ｎｂ％〕が１６〜１９％ である組成によりなり、磁束密度Ｂ50が０．３Ｔ以上の
    強磁性部と、−４０℃以上において比透磁率μが１．２
    以下の非磁性部が一体に形成され、かつ前記非磁性部の
    結晶粒径を３０μｍ以下とすることを特徴とする複合磁
    性部材。
  2. 【請求項２】 重量でＣが０．６％以下、Ｃｒが１２〜
    １９％、Ｎｉが６〜１２％、Ｍｎが２％以下、さらに残
    部がＦｅおよび不可避不純物によって構成され、 平山の当量Ｈｅｑ＝〔Ｎｉ％〕＋１．０５〔Ｍｎ％〕＋
    ０．６５〔Ｃｒ％〕＋０．３５〔Ｓｉ％〕＋１２．６
    〔Ｃ％〕が２０〜２３％で、かつ ニッケル当量Ｎｉｅｑ＝〔Ｎｉ％〕＋３０〔Ｃ％〕＋0.
    5 〔Ｍｎ％〕が９〜１２％であって、かつ クロム当量Ｃｒｅｑ＝〔Ｃｒ％〕＋〔Ｍｏ％〕＋１．５
    〔Ｓｉ％〕＋０．５〔Ｎｂ％〕が１６〜１９％ である組成の材料を冷間加工により強磁性化した後、そ
    の１部を非磁性化した部材を−４０℃までの低温下にて
    その非磁性部の比透磁率をμ＝１．２を越えないよう
    に、前記部材を冷間加工による強磁性化後、その一部を
    溶融させることなく、１０秒以内で加熱溶体化し、結晶
    粒径を３０μｍ以下とすることを特徴とする複合磁性部
    材の製法。
  3. 【請求項３】 前記冷間加工により強磁性化した後もし
    くは、局部加熱により非磁性部を形成した後、さらに５
    ００℃以下の温度で応力除去焼鈍を加えることを特徴と
    する請求項２記載の複合磁性部材の製法。
  4. 【請求項４】 高周波加熱によって、強磁性化後の組成
    の一部を溶融させることなく、１０秒以内で加熱溶体化
    することを特徴とする請求項２記載の複合磁性部材の製
    法。
  5. 【請求項５】 重量でＣが０．６％以下、Ｃｒが１２〜
    １９％、Ｎｉが６〜１２％、Ｍｎが２％以下、さらに残
    部がＦｅおよび不可避不純物によって構成され、 平山の当量Ｈｅｑ＝〔Ｎｉ％〕＋１．０５〔Ｍｎ％〕＋
    ０．６５〔Ｃｒ％〕＋０．３５〔Ｓｉ％〕＋１２．６
    〔Ｃ％〕が２０〜２３％で、かつ ニッケル当量Ｎｉｅｑ＝〔Ｎｉ％〕＋３０〔Ｃ％〕＋0.
    5 〔Ｍｎ％〕が９〜１２％であって、かつ、 クロム当量Ｃｒｅｑ＝〔Ｃｒ％〕＋〔Ｍｏ％〕＋１．５
    〔Ｓｉ％〕＋０．５〔Ｎｂ％〕が１６〜１９％ である組成よりなる材料を絞り工程およびしごき工程を
    行うことにより、強磁性化した後、１部を非磁性化した
    部材を−４０℃までの低温下にてその非磁性部の比透磁
    率をμ＝１．２以下とすることを特徴とする複合磁性部
    材の製法。
  6. 【請求項６】 コイルの励磁により形成される磁気回路
    内に摺動可能に配置された可動鉄心を、前記コイルの励
    磁により摺動させて、流体の流路を開閉する電磁弁にお
    いて、 前記可動鉄心が摺動可能に挿入される摺動孔を形成する
    支持部材の少なくとも一部を前記磁気回路内に配置する
    とともに、磁気特性が非磁性及び強磁性に変換可能な素
    材で形成し、少なくとも前記非磁性の幅が１ｍｍ以上存
    在する支持部材が形成されることを特徴とする電磁弁。
  7. 【請求項７】 前記支持部材は、重量でＣが０．６％以
    下、Ｃｒが１２〜１９％、Ｎｉが６〜１２％、Ｍｎが２
    ％以下、さらに残部がＦｅおよび不可避不純物によって
    構成され、 平山の当量Ｈｅｑ＝〔Ｎｉ％〕＋１．０５〔Ｍｎ％〕＋
    ０．６５〔Ｃｒ％〕＋０．３５〔Ｓｉ％〕＋１２．６
    〔Ｃ％〕が２０〜２３％で、かつ ニッケル当量Ｎｉｅｑ＝〔Ｎｉ％〕＋３０〔Ｃ％〕＋0.
    5 〔Ｍｎ％〕が９〜１２％であって、且つ クロム当量Ｃｒｅｑ＝〔Ｃｒ％〕＋〔Ｍｏ％〕＋１．５
    〔Ｓｉ％〕＋０．５〔Ｎｂ％〕が１６〜１９％ である組成によりなり、磁束密度Ｂ50が０．３Ｔ以上の
    強磁性部と、−４０℃においても比透磁率μが１．２以
    下の非磁性部が一体に形成され、かつ前記非磁性部の結
    晶粒径を３０μ以下よりなる複合磁性部材よりなること
    を特徴とする請求項６記載の電磁弁。
  8. 【請求項８】 コイルの励磁により形成される磁気回路
    内に摺動可能に配置された可動鉄心を、前記コイルの励
    磁により摺動させて、流体の流路を開閉する電磁弁にお
    いて、 前記可動鉄心が摺動可能に挿入される摺動孔を形成する
    支持部材の少なくとも一部を前記磁気回路内に配置する
    とともに、磁気特性が非磁性及び強磁性に変換可能な素
    材で形成し、少なくとも前記可動鉄心の下端を前記非磁
    性によって囲むように形成した支持部材が形成されるこ
    とを特徴とする電磁弁。
  9. 【請求項９】 前記支持部材は、重量でＣが０．６％以
    下、Ｃｒが１２〜１９％、Ｎｉが６〜１２％、Ｍｎが２
    ％以下、さらに残部がＦｅおよび不可避不純物によって
    構成され、 平山の当量Ｈｅｑ＝〔Ｎｉ％〕＋１．０５〔Ｍｎ％〕＋
    ０．６５〔Ｃｒ％〕＋０．３５〔Ｓｉ％〕＋１２．６
    〔Ｃ％〕が２０〜２３％で、かつ ニッケル当量Ｎｉｅｑ＝〔Ｎｉ％〕＋３０〔Ｃ％〕＋0.
    5 〔Ｍｎ％〕が９〜１２％であって、且つ クロム当量Ｃｒｅｑ＝〔Ｃｒ％〕＋〔Ｍｏ％〕＋１．５
    〔Ｓｉ％〕＋０．５〔Ｎｂ％〕が１６〜１９％ である組成によりなり、磁束密度Ｂ50が０．３Ｔ以上の
    強磁性部と、−４０℃においても比透磁率μが１．２以
    下の非磁性部が一体に形成され、かつ前記非磁性部の結
    晶粒径を３０μ以下よりなる複合磁性部材よりなること
    を特徴とする請求項８記載の電磁弁。
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