JPH08283834A - Fe−Al系軟磁性材の熱処理方法 - Google Patents

Fe−Al系軟磁性材の熱処理方法

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JPH08283834A
JPH08283834A JP7088345A JP8834595A JPH08283834A JP H08283834 A JPH08283834 A JP H08283834A JP 7088345 A JP7088345 A JP 7088345A JP 8834595 A JP8834595 A JP 8834595A JP H08283834 A JPH08283834 A JP H08283834A
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JP
Japan
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heat treatment
soft magnetic
treated
magnetic material
corrosion resistance
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Application number
JP7088345A
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English (en)
Inventor
Noriyoshi Kuga
典義 久我
Hideki Okuyama
英希 奥山
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Seikosha KK
Original Assignee
Seikosha KK
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 Fe−Al系軟磁性材の耐食性を向上させ
る。 【作用】 Fe中にAlを0.5〜3.5%含有するF
e−Al系軟磁性材からなる被処理材の磁気特性を向上
させるための熱処理を行う際に、熱処理炉内を1Pa〜
大気圧の水素ガス雰囲気とし、水素に対する水蒸気の割
合を0.01vol%以下に制御し、熱処理炉内の温度
を950〜1100℃に制御した条件の下で0.5〜2
時間保持する。この雰囲気は、Feに対しては還元し易
く、かつAlに対しては酸化し易い環境になっており、
この熱処理によって被処理材の表面に耐食性の秀れたA
23の被膜が生成する。温度40℃で相対湿度が90
%の条件下における錆発生期間の実験では、2〜3年以
上錆の発生が認められないという結果が出ており、アル
ゴン雰囲気中や真空中で熱処理したものと比較して格段
に耐食性が秀れている。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、モータのステータやコ
イルの鉄心等の電磁部品に用いるFe−Al系軟磁性材
の磁気特性を向上させるとともに耐食性を付与するため
に行うFe−Al系軟磁性材の熱処理方法に関するもの
である。
【0002】
【従来の技術】軟磁性材は、モータのステータなどに用
いられるものであり、一般に保磁力が小さく、かつ最大
透磁率が大きい等の磁気特性の秀れたものが望まれる。
軟磁性材としては、純鉄材やけい素鋼、45%Niパー
マロイ材などが一般的に用いられているが、特に45%
Niパーマロイ材は保磁力が極度に小さくかつ最大透磁
率が大きいので、高性能モータのステータ材等として多
く採用されている。しかし、パーマロイ材は価格が高い
ためにコスト高となる問題がある。このような状況下に
おいて、安価でこのパーマロイ材に匹敵する磁気特性を
有する代替品の実現が待たれていた。
【0003】最近、安価でしかも45%Niパーマロイ
材に匹敵する磁気特性を有する軟磁性材として、Fe中
に0.5〜3.5wt%のAlを含有させたFe−Al
系軟磁性材が提案されている(特開平1−283343
号公報)。ところで、このFe−Al系軟磁性材は、磁
気特性は優れているが、その反面において結晶組織が純
鉄に近いフェライト組織になっているため、耐食性が不
足する短所がある。そのため、この軟磁性材を実際に使
用する場合には、耐食性を付与するためのメッキや塗装
その他の表面処理が行われている。
【0004】しかし、このような表面処理を施すこと
は、コスト面で45%Niパーマロイ材に太刀打ちでき
なくなり、これを採用するメリットがなくなる問題が生
じている。そこで、低コストで安価なFe−Al系軟磁
性材に低コストで耐食性を付与可能にすることが望まれ
ていた。
【0005】このような耐食性を付与するための第1の
手段として、軟磁性材に磁性焼鈍を施す際に、磁気特性
の向上を図ると同時に、表面に極く薄い酸化被膜を形成
して腐食の進行を抑えるようにすることが行われてい
る。このような耐食性被膜の形成は、還元性又は真空中
で行われる磁性焼鈍において、熱処理炉内の露点を若干
上げて雰囲気を酸化雰囲気とし、酸化被膜がつき易い雰
囲気を作り出すことによって行われている。この熱処理
によって表面にAlを主成分とする酸化被膜を形成し、
不動態によって腐食の進行を抑制しようとするものであ
る。
【0006】第2の手段として、Fe−Al系軟磁性材
を酸素分圧10-6〜10-2気圧の雰囲気中で、850〜
1300℃で熱処理して磁気特性を向上させるととも
に、表面に緻密なAl23の被膜層を生成させることに
よって塗装密着性の優れた軟磁性鋼材を製造する方法が
提案されている(特開平5−117817号公報)。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記した第1
の手段のように、雰囲気の露点を上げることによって被
処理材の表面に酸化被膜を形成する場合には、酸化被膜
の膜厚の制御に技術上の問題を有する。すなわち、上記
したような電磁部品を製造する際に、酸化被膜が形成さ
れ易い雰囲気とするために、各被処理材毎に均一な露点
制御を行うことは困難であるため、均一な品質の熱処理
品が得られない問題がある。
【0008】また、第2の手段においても、磁気特性の
向上および耐食性の向上は著しいものが見られるが、な
おAl23の被膜層中に僅かながらFe34が混在して
いるのが認められる。これにより、Al23による耐食
性が低下してステータ等の部品の寿命向上を阻害する要
因となっている。
【0009】そこで本発明の目的は、Fe−Al系軟磁
性材からなる被処理材に磁気特性を向上させるための熱
処理を行うと同時に秀れた耐食性被膜を容易に形成可能
にすることにある。
【0010】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明のFe−Al系軟磁性材の熱処理方法は、
Fe中にAlを0.5〜3.5%含有するFe−Al系
軟磁性材からなる被処理材の磁気特性を向上させるため
の熱処理を行う際に、熱処理炉内を1Pa〜大気圧の水
素ガス雰囲気とし、水素に対する水蒸気の割合を0.0
1vol%以下に制御し、熱処理炉内の温度を950〜
1100℃に制御した条件の下で、被処理材を0.5〜
2時間保持して被処理材の表面にAl23の被膜を生成
させるところに特徴がある。
【0011】上記した手段における水素ガス雰囲気は、
熱処理炉内を0.1Pa以下に減圧し、この減圧した炉
内に流入させる水素の圧力を1Pa〜大気圧とし、水素
に対する水蒸気の割合を0.01vol%以下に制御し
た水素を流入させることによって作ることが望ましい。
【0012】
【作用】上記した雰囲気中に置かれたFe−Al系軟磁
性材は、Feは還元され易く、Alは酸化され易い環境
の下で熱処理が行われる。そのため、被処理材の表面に
は、耐食性の劣るFe23やFe34の被膜は生成され
ず、耐食性が高いAl23の被膜のみが生成される。こ
の結果、45%Niパーマロイに比べて安価なFe−A
l系軟磁性材を使用して45Niパーマロイと同等の磁
気特性を保ちつつ45Niパーマロイよりも優れた耐食
性が得られる。
【0013】
【実施例】以下、本発明の一実施例について図面を参照
して説明する。本発明は、Fe−Al系軟磁性材の磁気
特性を向上させるために行う磁性焼鈍の際に、これと同
時に耐食性を向上させるために行う熱処理方法である。
【0014】被処理材Pとしては、従来技術で採用した
ものと同様の0.5〜3.5wt%AlのFe−Al系
軟磁性材を、図1(b)に示すような形状の小形モータ
用ステータに加工したものを採用している。
【0015】熱処理炉は真空炉であり、真空炉内に所定
数の被処理材Pを入れ、0.1Pa以下の真空に減圧し
た後に、H2 を流入させ、炉内の水素圧を1Pa〜大気
圧(1.013×105 Pa)に調整して炉内を還元性
雰囲気とする。この雰囲気は、露点調整によりH2 に対
するH2O の割合を容積比で0.01%、すなわちH2
/H2O=104/1 にしてある。この雰囲気は、後述
するように、Feに対しては還元雰囲気となり、Alに
対しては酸化雰囲気となる。
【0016】図2は、酸化物生成の標準自由エネルギー
と温度との関係を示すグラフ(金属便覧・改訂3版・日
本金属学会・丸善241ページ参照)を、本実施例と関
係する要素だけを抜粋したものを示している。このグラ
フにおいて、横軸の温度(ケルビン温度)が0Kを示す
位置に設けられた縦軸L1 に水素を表すHと示された位
置と、グラフの右側の縦軸に示されたH2/H2O の比
が104/1となっている点とを結ぶ直線L2に沿った範
囲が、上述したFeは還元し、Alは酸化する範囲とな
る。本発明における還元性雰囲気は、正にこの斜線L2
に沿った条件に調整してある。
【0017】炉内の雰囲気が上記したような条件のもと
で、炉内温度を950〜1100℃(1223〜137
3K)に加熱する。この温度で被処理材を0.5〜2時
間保持した後に、急冷又は徐冷して被処理材Pを取り出
す(図1(a)参照)。加熱保持時間は、加熱温度や磁
気特性との関係から適宜設定する。
【0018】この熱処理により、図1(c)に示すよう
に、被処理材の内部はAlを固溶した固溶体からなるフ
ェライト組織1となり、表面はFeの酸化物(Fe
23,Fe34)を含まないAl23の被膜2が形成さ
れたものとなる。被膜2は透明で厚さは0.05〜0.
2μmと極めて薄いものであるが、光沢を有する干渉被
膜を呈し、後述するように優れた耐食性を示す。
【0019】Al23は、周知の通り不動態としてAl
製品の表面に形成することによって、耐食性を付与する
手段として従前から用いられている。これに対しFe2
3やFe34は、Feが自然の姿で存在するときの構
造であり、錆の組成となる酸化物である。これらの酸化
物は、Feの酸化を促進する働きを有する。したがっ
て、本発明の熱処理条件によって熱処理した場合には、
金属の表面にはFe23やFe34は生成せず、耐食性
が高いAl23の被膜だけで覆われることになり、錆の
発生や進行を防ぐことができることは明白である。
【0020】図3は、各種の酸化被膜を形成したものに
ついて、ある条件の下で錆が発生するまでの時間を日数
(day)で示したものである。本図からAl23だけ
の酸化被膜を形成したものは抜群の耐食性を示すことが
認められる。因みに45%NiパーマロイはNiの多量
含有によって耐食性がかなり高くなっているが、Al 2
3の被膜はそれ以上の耐食性を有することになる。
【0021】
【表1】
【0022】表1は、種々の処理条件の下でFe−Al
系軟磁性材を熱処理したものについて、表面の状態をま
とめたものである。表1において、上からNo.1〜4
は従来技術の方法によって熱処理したものであり、N
o.5〜9は本発明による熱処理の結果を表わしてい
る。アルゴンや真空雰囲気による熱処理では、表面の酸
化被膜はFe34+Al23の混在したものであり、被
膜の外観もグレーがかった干渉色や光沢のない金属色を
呈する。アルゴン雰囲気で処理したものは、大気中放置
による錆発生の測定において4か月で錆が発生し、真空
雰囲気中で処理したものでは2か月で錆が発生するとい
う結果が出ている。
【0023】これに対し、本発明による還元性雰囲気中
で熱処理したものでは、表面にAl 23だけの被膜が生
成されており、被膜の外観も光沢ある干渉色となってい
る。錆の発生期間についても、H2 の圧力が高い雰囲気
で処理したものでは3年以上であり、H2 の圧力が低い
ものでも2年以上と従来技術に対して数倍の耐食性を示
す。因みに45%Niパーマロイを同じ条件で実験した
場合の錆の発生は2年程度である。よって45%Niパ
ーマロイ材は、本発明によって熱処理したものよりも耐
食性の面では劣ることになる。なお、本実施例における
被処理材を未処理状態で実験すると20〜30日で錆の
発生が認められる。
【0024】本実施例では、熱処理の条件や雰囲気を広
い範囲にわたって指定してあるが、実際にこの熱処理を
行う場合には、軟磁性材として要求される磁気特性その
他の条件によって適宜設定されることはいうまでもな
い。
【0025】
【発明の効果】本発明は、Fe−Al系軟磁性材の表面
に耐食性の高いAl23の被膜を生成させたものである
ので、45%Niパーマロイ材よりもはるかに安価であ
りながら、これと同程度の磁気特性を有する軟磁性材を
供給可能になる。したがって、モータ等の電磁部品を安
価に供給可能になり、軟磁性材を使用する機器の製造コ
ストを引き下げることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の熱処理方法と本実施例の被処理材およ
び熱処理した表面の組織を示す説明図である。
【図2】酸化物生成の標準自由エネルギーと温度との関
係図である。
【図3】各種の酸化被膜の錆発生までの日数を示すグラ
フである。
【符号の説明】
P 被処理材 2 Al23の被膜

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 Fe中にAlを0.5〜3.5%含有す
    るFe−Al系軟磁性材からなる被処理材に磁気特性を
    向上させるための熱処理を行う際に、 熱処理炉内を1Pa〜大気圧の水素ガス雰囲気とし、水
    素に対する水蒸気の割合を0.01vol%以下に制御
    し、 上記熱処理炉内の温度を950〜1100℃に制御した
    条件の下で、上記被処理材を0.5〜2時間保持して上
    記被処理材の表面にAl23の被膜を生成させることを
    特徴とするFe−Al系軟磁性材の熱処理方法。
  2. 【請求項2】 請求項1において、上記水素ガス雰囲気
    は、上記熱処理炉内を0.1Pa以下に減圧し、上記減
    圧した炉内に上記水素の圧力を1Pa〜大気圧とし、上
    記水素に対する水蒸気の割合を0.01vol%以下に
    制御した水素を流入させることによって作ることを特徴
    とするFe−Al系軟磁性材の熱処理方法。
JP7088345A 1995-04-13 1995-04-13 Fe−Al系軟磁性材の熱処理方法 Pending JPH08283834A (ja)

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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1993008312A1 (fr) * 1991-10-14 1993-04-29 Nkk Corporation Materiau a base d'acier magnetique doux ayant d'excellentes caracteristiques de magnetisabilite au courant continu et de resistances a la corrosion et production de ce materiau
JPH08134604A (ja) * 1994-11-09 1996-05-28 Nkk Corp 磁束密度、保磁力および耐食性に優れ且つ高電気抵抗を有する軟磁性鋼材およびその製造方法

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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WO1993008312A1 (fr) * 1991-10-14 1993-04-29 Nkk Corporation Materiau a base d'acier magnetique doux ayant d'excellentes caracteristiques de magnetisabilite au courant continu et de resistances a la corrosion et production de ce materiau
JPH08134604A (ja) * 1994-11-09 1996-05-28 Nkk Corp 磁束密度、保磁力および耐食性に優れ且つ高電気抵抗を有する軟磁性鋼材およびその製造方法

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Legal Events

Date Code Title Description
A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20031216