專利名稱：：電磁鋼板部件及其制造方法
技術領域：
：本發明涉及電^茲鋼板部件及其制造方法。技術背景傳統上，電磁繼電器等電磁產品中使用的電磁鋼板部件的制造是對經沖壓加工的電^茲鋼板基材進行以改善^茲特性為目的的熱處理及以改善電學特性為目的的防銹處理。特別是如果未經防銹處理，部件的耐候性差，而且還會生銹，因而無法保證良好的導電性、不能滿足作為電磁鋼板部件使用的要求。因此，部件在制成前，必須經過熱處理及防4f處理這兩個處理步驟，這樣一來，制造時間非常長，而且還存在制造成本方面的問題。通常進行鍍覆處理作為防銹處理，具體而言就是首先將數個部件置于籃筐中，然后將該籃筐浸漬在鍍液槽中，使籃筐在鍍液槽中旋轉，同時進行鍍覆處理。但是，籃筐的旋轉會使籃筐內的部件之間相互碰撞或彼此聯合，這會影響到部件的形狀。特別是對于小尺寸部件而言，形狀變化時的影響大，結果造成部件個體的不合格率上升。即使有些情況下還不至于造成部件個體的不合格，但部件本身的尺度精度降低，因此其電磁繼電器特性的不穩定性增加、作為電磁繼電器(產品)的成品率降低。此外，為了將鍍覆后部件磁特性的降低抑制在最小限度，通常會在鍍覆材料中使用磁性材料Ni。然而，即使選擇了磁性材料Ni鍍覆，部件的磁特性降低依然是不可避免的。因此，當將該部件用作繼電器等電磁繼電器中的可動片、鐵片、磁軛時，工作電壓、恢復電壓升高，給電磁繼電器的性能造成惡劣影響。而且，在可動片的滑動部位，Ni鍍層因滑動而磨損，會發生Ni鍍層磨損粉末的飛散。因此，滑動部位的摩擦阻力增大，使用該部件的電磁繼電器的工作電壓'恢復電壓升高，給電磁繼電器的性能造成惡劣影響。而且，磨損粉末附著在觸點時，存在引起接觸不良的危險。另一方面，有報道稱將特定的軟質磁性合金在露點06(TC的氣體氛圍中氧化退火，在其表面形成Fe類氧化層膜，則即使省略Ni鍍覆處理，也可以確保耐候性(專利文獻1)。然而，采用上述技術無法獲得充分的耐候性，仍然容易生銹。專利文獻l特開平8-203718號公報
發明內容發明所要解決的課題本發明的目的在于提供一種電磁鋼板部件及其制造方法，所述電磁鋼板部件雖無鍍層但仍具有充分的耐候性和磁特性。解決課題的方法本發明涉及一種電磁鋼板部件，該電磁鋼板部件包括電磁鋼板基材、和設置在基材表面上的Si02層，所述電磁鋼板基材包含Si:0.20-1.20重量％、Mn:1.0重量％以下、Al:1.0重量％以下、其余為Fe及不可避免的雜質，其中，設含Si02層的表層部分中Si含量為X(重量。/。)、電磁鋼板基材中Si含量為Y(重量。/。)時，X/Y為5.211.2。本發明還涉及電》茲鋼板部件的制造方法，其特征是在包括H2及H20的氣體氛圍下，對上述電^H岡板基材進行退火。發明效果本發明的電磁鋼板部件雖無鍍層但仍具有充分的耐候性和磁特性。在本發明中可以省去鍍覆處理，因此具有以下效果降低制造成本；可以按設計精度制造部件個體，因而不僅能降低部件個體的不合格率，還可提高電磁繼電器(產品)的成品率；無鍍層而具有比通常形成的鍍層的厚度(58(im)明顯要薄的Si02層，因此磁阻變小，磁特性優異。特別是將本發明的部件用作可動片的繼電器等電^F茲繼電器可以減小工作電壓、恢復電壓，改善電石茲繼電器的性能。例如，具有Ni鍍層的部件的磁導率為810ps,與此相對，本發明實現了0.5(as左右的高》茲導率；將本發明的部件用作可動片時，不會在可動片的滑動部位產生鍍層磨損粉末，摩擦阻力不會增大，因此可以較有效地防止電磁繼電器的工作電壓'恢復電壓升高，也不會引起接觸不良。圖1為示出本發明的電磁鋼板部件表面周圍的Si原子分布示意圖。圖2為概略性地顯示了本發明的電磁鋼板部件的深度方向上Si含量的變化圖表。圖3為實施例中制備的樣品的X射線衍射數據。圖4為適用本發明的電磁鋼板部件的繼電器的概略構成圖。圖5為示出樣品12(本發明)表面周圍的金相的EPMA組分像照片。圖6為示出樣品17表面周圍的金相的EPMA組分像照片。符號說明1:Si02層，2:基材，10:可動片，10a:水平部分，10b:垂下部分，10c:滑動部分，11:線圈，12:插片(力一K),13:可動接觸片，14:可動觸點，15:固定接觸片，16:固定觸點。具體實施例方式本發明的電》茲鋼板部件為在指定的電^f茲鋼々反基材表面上具有Si02層。本發明中使用的電磁鋼板基材包含Si:0.20~1.20重量％、優選0.25~1.10重量％;Mn:1.0重量％以下、優選0.050.5重量％;Al:1.0重量％以下、優選0.01~0.50重量％;以及其余Fe及不可避免的雜質。電磁鋼板基材可以是方向性電磁鋼板，也可以是無方向性電；茲鋼板。如果Si含有率過小，則不能有效地形成Si02層，耐候性會成問題。如果Si含有率過大，則不僅是表面，在比表面稍深一點兒的部分也容易形成帶狀的Si02層，而該帶狀含Si02層的表面部分容易脫落，這樣不但無法獲得充分的耐候性，而且還存在如下的危險性脫落產生的粉末狀或片狀物像Ni鍍層磨損粉末那樣造成惡劣影響。如果Mn或Al的含有率過高，則不能有效地形成Si02層，耐候性會成問題。不可避免的雜質是指在本發明中最好不含、但又不可避免其混入的原子，其來自于電磁鋼板基材的制造中所使用的原料及添加劑等。這樣的不可避免的雜質例如有Ni、Cr、C、N、P、S等。對于不可避免的雜質的含有率沒有特別限定，通常如以下所示Ni:0.1重量°/。以下、特別是0.05重量％以下；Cr:0.1重量％以下；C:0.02重量％以下；N:0.01重量％以下；P:0.2重量％以下；S:0.01重量％以下。在電磁鋼板基材的上述組分中，C、N、S為采用氣體分析方法的測定值，其檢測域值為0.00001重量％。Si、Mn、Al、Ni、Cr、P為采用化學分析方法或基于化學分析原理的儀器分析(原子吸光、熒光X射線或ICP等)方法的測定值，其^r測域值為0.001重量％。電磁鋼板基材的厚度可依需要的部件的用途適宜地確定，例如為0.52.0mm。通常在后述的退火處理之前，將電^H岡板基材加工成指定形狀并通過脫脂對其進行清洗。一定的條件下對上述電磁鋼板基材進行退火，可以制造電磁鋼板基材表面的Si02層。即，通過在包含H2及H20的氣氛下，將電磁鋼板基材保持在合適的處理溫度并保持合適的時間，來實施退火。該處理溫度和保持時間以1100~1150°C、30~45分為宜。在實施退火時，對于將基材由常溫升溫至處理溫度的升溫時間沒有特別限制，通常優選為20~200分鐘。此外，對于將基材由處理溫度降溫至80。C的降溫時間沒有特別限制，通常優選為20200分鐘。通過這樣的退火，不僅排除了基材內部的機械變形，還使基材中的Si原子優先以Si02的形式在基材表面析出，從而形成Si02層。對于實施退火時所需的氣氛中H2和H20的混合比例沒有特別限定，只要其能達成本發明的目的即可，露點以3040。C為宜。如果&0的混合比例過小，則不能有效地形成Si02層，耐候性會成問題。相反，如果H20的混合比例過大，則不僅形成的Si02層易脫落，還容易出現爐內結露，爐內氣氛容易不穩定。此外，如果氣氛中混入N2、02、Ar、NH3等其它氣體，則不能有效地形成Si02層，耐候性會成問題。Si02層的形成可以通過例如對電磁鋼板部件樣品進行薄膜X射線衍射分析來確認。X射線衍射數據中明顯存在Si02的峰(見圖3)。本發明只要能實現本發明的目的即可，并不排斥Si02層中包含作為上述基材組分給出的Si以外的元素及這些元素的氧化物。Si02層的詳細組分可以利用EPMA例如(沖朱)島津制作所制EPMA1600進行測定，在本發明中，Si02層中的Si、O以外各元素的含量通常優選低于該測定裝置的定量界限值。上述測定裝置的定量界限值為0.1重量°/。。對于Si02層的厚度沒有特別限定，只要其能實現本發明的目的即可，例如為0.05~0.50|im,優選為0.10~0.40|mi。Si02層的厚度可以通過反復進行ESCA測定與氬離子蝕刻(蝕刻深度約10nm)來測定。在本發明中，反復進行上述的測定與蝕刻，當O強度在最表面的1/2的位置定為Si02層的終點，由此可以得出該層的厚度。如上所述，Si02層是由于退火時基材中的Si原子以Si02的形式優先在基材表面析出而形成的，因為該Si02層的Si原子供給源是基材，所以在所得電磁鋼板部件的深度方向上存在Si含量少于基材組分的部分。如上所述，基于本發明的電磁鋼板部件(l)表面有Si02層及(2)在深度方向存在Si含量少于基材組分的部分，可以認為其具有如下的Si含量分布。使用圖1對電磁鋼板部件的Si含量分布進行詳細說明。圖1為示出本發明的電磁鋼板部件表面周圍的Si原子分布示意圖，其中黑點代表Si原子。電磁鋼板部件的表面具有Si02層1，因此如圖1所示，表面部分的黑點濃度最高。隨著從Si02層1向深度方向過渡，黑點濃度先逐漸降低，然后再升高，最后維持在基材組分2中的黑點濃度。圖2示出圖1的電磁鋼板部件在縱深方向上的Si含量變化。在圖2中，Si含量在Si02層1的深度內維持最大值，隨離開表面而降低，直至最小值。然后轉為上升，最后維持在基材組分中的值。圖2這樣的顯示Si含量變化的圖表，可以通過EPMA制作。對于本發明的電磁鋼板部件，設含Si02層的表層部分中Si含量為X(重量。/。)、電磁鋼板基材中Si含量為Y(重量。/c))，則X/Y為5.2-11.2,優選為5.510.5,更優選為6.0-10.2。具備這樣的X/Y值的電磁鋼板部件不只是具有Si02層，而且實現了最佳Si含量分布，提高了Si02層的耐剝離性，因而可以認為其可發揮充分的耐候性。即，可以認為具備上述X/Y的電磁鋼板部件在縱深方向的Si含量分布方面，Si02層緊下方的Si含量變化比較平緩，因此可以實現Si02層與其緊下部的Si02成分之間的有效結合，從而提高了Si02層的耐剝離性。X/Y過小或過大，均不能獲得希望的耐候性。當X/Y過小時，導致耐候性不好的原因可能有從孩支觀角度考慮，存在未形成Si02層的部分；即使形成了無缺損的Si02層，由于表層部分的X過小，在Si含量分布上Si02層緊下方的Si含量急劇減少。因此，無法實現Si02層與其緊下部的Si02成分之間的有效結合，Si02層易剝離。當X/Y過大時，導致耐候性不好的原因可能是如果表層部分的X過大，則Si02層變厚。這意味著用于該Si02層形成的基材中的Si原子增多，出現了更大的Si含量低于基材組分的部分。其結果，在Si02層與其緊下部之間，Si含量的差異顯著增大，在Si含量分布上Si02緊下部的Si含量急劇減少。因此，無法實現Si02層與Si02層緊下部的Si02成分之間的有效結合，Si02層易剝離。使用上述(抹)島津制作所制作的EPMA1600在加速電壓15kV、分析面積直徑100pm的條件下，對含Si02層的表層部分中Si含量X值進行測定。這種測定方法及測定條件下，可測定的表層部分為自電磁鋼板部件表面深約3pm以內的部分。而且，關于Si02層的厚度如上所述，參與Si02層形成的是基材中的Si原子而基材中的Si含量又處于上述的范圍內，出于這些技術層面的原因，Si02層的厚度不會在所述表層部分的厚度以上。電磁鋼板基材中的Si含量(Y)可以采用兩種方法獲得可以是在退火處理前預先測定電磁鋼板基材的Si含量；也可以是在對經處理后而獲得的電磁鋼板部件中，測定距表面深度約30|im以上的部分。在通過電磁鋼板部件測定基材的Si含量時，只要測定保持基材組分的深度下進行即可，測定除外部分的深度并非限定在上述值。任何一種情況下，均可以采用與測定上述電；茲鋼板基材組分時相同的測定方法進行測定。作為可以在包括繼電器在內的電磁繼電器等中使用的部件，本發明的電磁鋼板部件是有價值的。以下，根據圖4，就將本發明的電磁鋼板部件用作繼電器的可動片時的情況做簡單的說明。圖4為具有基本構造的繼電器的概略構成圖。在圖4中，如果對線圈ll施加電壓，則可動片10的水平部分10a就會被線圈11所吸引。與此相伴，可動片10的垂下部分10b以滑動部分10c為支點轉動，通過插片12按壓可動接觸片13，從而實現該可動接觸片13的可動觸點14與固定接觸片15的固定觸點16之間的接觸。另一方面，如果停止對線圈ll施加電壓，則由于可動接觸片13的彈簧力，可動觸點14從固定觸點16脫離，可動片10的垂下部分10b^皮推回原位。與此相伴，可動片10的水平部10a以滑動部分10c為支點轉動，從而從線圈ll脫離。在這樣的繼電器中，例如可動片需要在長時間內以滑動部分為支點轉動，這不僅要求優異的磁特性，還要求良好的耐候性及耐磨耗性。將本發明的電磁鋼板部件用作這樣的可動片，可以滿足上述要求，進一步還可以有效地降低工作電壓、恢復電壓。實施例將具有表1所示組分的厚度約lmm的電》茲鋼板基材沖壓成5mmx20mm的尺寸，用烴類洗滌劑對表面進行脫脂清洗。然后，在表2所示的條件下進行退火。表1<table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage10</column></row><table>(耐候性)耐候性采用壓力鍋(pressurecooker)試驗進行評價。具體而言，就是將樣品置于溫度125°C、相對濕度85%和絕對壓力2atm的條件下20小時，根據表面變色的情況，采用以下標準進行判斷。〇；完全未變色；△;輕微變色；x;顯著變色。磁特性用矯頑力(保磁力)來評價。矯頑力使用TOHOKUSTEEL公司的K-HC1000測定。采用諸如下述方法制作的目前公知的具有Ni鍍層的樣品，其矯頑力為0.76Oe。在露點-50。C的H2氣氛下，將電磁鋼板基材2于850。C處理60分鐘，從而進行退火。在所得樣品上形成厚度5pm的鍍層。(表面緊下方有無帶狀Si氧化物層)用EPMA(X射線微量分析器(X線7,夕口7于，<f))觀察樣品表層部分的截面，判斷"表面緊下方有無帶狀Si氧化物層"。如果表面緊下方存在Si氧化物層，則表面一側容易從該層脫離。因此，即使最表面具有Si02層，初期的耐候性良好，耐候性也會因長期使用造成的剝離而降低，無法獲得充分的耐候性。樣品12和樣品17的EPMA組分像照片分別如圖5和圖6所示。而且，以便獲得樣品截面需要進行切斷和研磨，為了防止由切斷和研磨而造成樣品表層截面部分的缺損等，在待切斷的樣品上蒸鍍形成了厚15pm左右的Al保護層。可知在圖5中，表面緊下方不存在帶狀Si氧化物層，而在圖6中，表面緊下方存在帶狀Si氧化物層。圖5、圖6中，最表面存在Si02層。表3<table>tableseeoriginaldocumentpage12</column></row><table>*表示未測定；-表示未達到定量界限值200680027639.2勢溢也被10/10:a;權利要求1.一種電磁鋼板部件，該電磁鋼板部件包括電磁鋼板基材和設置在基材表面上的SiO2層，所述電磁鋼板基材包含Si0.20～1.20重量％、Mn1.0重量％以下、Al1.0重量％以下、其余為Fe及不可避免的雜質，其中，設含SiO2層的表層部分中Si含量為X(重量％)、電磁鋼板基材中Si含量為Y(重量％)時，X/Y為5.2～11.2。2.—種電磁繼電器，其使用權利要求1所述的電磁鋼板部件。3.電磁鋼板部件的制造方法，該方法包括，在含有H2及H20的氣體氛圍下，對電磁鋼板基材進行退火，所述電磁鋼板基材包含Si:0.20~1.20重量％、Mn:1.0重量％以下、Al:1.0重量％以下、其余為Fe及不可避免的雜質。全文摘要本發明提供一種電磁鋼板部件及其制造方法，所述電磁鋼板部件雖無鍍層，但仍具有良好的耐候性和磁特性。本發明涉及一種電磁鋼板部件，該電磁鋼板部件包括電磁鋼板基材、和設置在基材表面上的SiO<sub>2</sub>層，所述電磁鋼板基材包含Si0.20～1.20重量％、Mn1.0重量％以下、Al1.0重量％以下、其余為Fe及不可避免的雜質，其中，設含SiO<sub>2</sub>層的表層部分中Si含量為X(重量％)、電磁鋼板基材中Si含量為Y(重量％)時，X/Y為5.2～11.2。本發明還涉及電磁鋼板部件的制造方法，其特征是在包括H<sub>2</sub>及H<sub>2</sub>O的氣體氛圍下，對上述電磁鋼板基材進行退火。文檔編號C22C38/00GK101233248SQ200680027639公開日2008年7月30日申請日期2006年7月25日優先權日2005年7月28日發明者下田城毅,永樂智博,高田昌良申請人:歐姆龍株式會社;株式會社新王材料