JP6310639B2 - Manufacturing method of magnetic parts - Google Patents
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Description
本発明は、耐摩耗性、耐食性および磁気特性を向上させた磁性部品、当該磁性部品を用いた電子部品、および、当該磁性部品の製造方法に関する。 The present invention relates to a magnetic component with improved wear resistance, corrosion resistance, and magnetic properties, an electronic component using the magnetic component, and a method for manufacturing the magnetic component.
電磁継電器(以下、リレーとも称する)等の電子部品に用いられる磁性部品には、耐食性を付与することを目的としてNiメッキが施されている。図30は、従来型のリレー200の斜視図である。リレー200は、Niメッキが施された磁性部品として、ヨーク201、鉄片202および鉄心203を備えている。Niメッキは、部品の表面を覆うものであり、耐食性を向上させるためには、Niメッキの膜厚を増加させる必要がある。しかしながら、Niメッキの膜厚の増加は、部品の嵌合に影響を与え得る。 Magnetic parts used for electronic parts such as electromagnetic relays (hereinafter also referred to as relays) are plated with Ni for the purpose of imparting corrosion resistance. FIG. 30 is a perspective view of a conventional relay 200. The relay 200 includes a yoke 201, an iron piece 202, and an iron core 203 as magnetic parts to which Ni plating is applied. Ni plating covers the surface of the component, and in order to improve corrosion resistance, it is necessary to increase the thickness of the Ni plating. However, an increase in Ni plating film thickness can affect the fitting of components.
また、Niメッキの膜厚が薄い場合にも問題が生じる。例えばシール構造のリレーでは、高電圧・高電流の負荷がかかっている状態で電気的接点を開閉した場合、アーク熱により硝酸が発生する。そして、硝酸によってメッキが侵食され、磁性部品の表面に緑青が生じる。当該反応が進行すると、リレーが動作しなくなる不具合に至る。 A problem also arises when the Ni plating film is thin. For example, in a relay with a seal structure, nitric acid is generated by arc heat when an electrical contact is opened and closed in a state where a high voltage / high current load is applied. The plating is eroded by nitric acid, and patina is generated on the surface of the magnetic component. When the reaction proceeds, the relay becomes inoperable.
さらに、例えば摺動部(ヒンジ)を有するリレーにおいては、ヒンジ部が摺動によって機械的に消耗することで、動作特性が大きく変動するという課題があった。当該課題を解決するために、上記リレーにおいてはヒンジ部に潤滑油を塗布して組み立てられている。しかしながら、通常、リレーが寿命になるまでの間、潤滑油は再塗布されることはないので、時間の経過と共に摩耗が進むことが避けられなかった。 Further, for example, in a relay having a sliding portion (hinge), there is a problem that the operating characteristics greatly vary because the hinge portion is mechanically consumed by sliding. In order to solve the problem, the relay is assembled by applying lubricating oil to the hinge portion. However, since the lubricating oil is usually not reapplied until the relay reaches the end of its life, it is inevitable that the wear progresses over time.
そこで、Niメッキが有する膜厚および耐食性の問題を解決する技術としてクロムを利用した技術が提案されている。特許文献1には、クロムを含有するリレー鉄心用軟磁性ステンレス鋼が記載されている。また、特許文献2には、クロムを含有するリレー用電磁材料が記載されている。特許文献1に記載のステンレス鋼および特許文献2に記載の電磁材料は、クロムを含有する材料として構成されているため、膜厚の問題を生じない。 Therefore, a technique using chromium has been proposed as a technique for solving the problem of film thickness and corrosion resistance of Ni plating. Patent Document 1 describes a soft magnetic stainless steel for a relay iron core containing chromium. Patent Document 2 describes a relay electromagnetic material containing chromium. Since the stainless steel described in Patent Document 1 and the electromagnetic material described in Patent Document 2 are configured as materials containing chromium, the problem of film thickness does not occur.
また、耐摩耗性の問題を解決する技術としても、クロムを利用した技術が提案されている。特許文献3〜5には、クロマイジング処理が施されたチェーンおよびチェーン用ピンが記載されている。特許文献3〜5に記載の技術では、チェーンまたはチェーン用ピンの表面にクロムを拡散浸透させることで、耐摩耗性を向上させる。また、クロマイジング処理を施した場合、クロムが母材に拡散浸透するので、膜厚の増加は抑えられる。 Further, as a technique for solving the problem of wear resistance, a technique using chromium has been proposed. Patent Documents 3 to 5 describe chains and chain pins that have been subjected to chromizing treatment. In the techniques described in Patent Documents 3 to 5, wear resistance is improved by diffusing and infiltrating chromium into the surface of the chain or the chain pin. In addition, when chromizing treatment is performed, chromium diffuses and penetrates into the base material, so that an increase in film thickness can be suppressed.
上記クロマイジング処理の方法としては、例えば、特許文献6に記載の技術がある。特許文献6には、金属Cr粉末とZn、W、TiおよびMoの1種以上からなる金属粉末との混合物を用いてクロム拡散層を形成させる技術が記載されている。特許文献6に記載の技術では、クロム拡散層を著しく厚くすることができ、その結果耐食性を改善させる。 As a method of the above chromizing treatment, for example, there is a technique described in Patent Document 6. Patent Document 6 describes a technique for forming a chromium diffusion layer using a mixture of metallic Cr powder and metallic powder composed of one or more of Zn, W, Ti, and Mo. In the technique described in Patent Document 6, the chromium diffusion layer can be remarkably increased, and as a result, the corrosion resistance is improved.
しかしながら、上述のような従来技術は、優れた耐摩耗性、耐食性および磁気特性を兼ね備えた磁性部品の製造方法を提供することができないという問題がある。 However, the conventional technology as described above has a problem in that it cannot provide a method for manufacturing a magnetic component having excellent wear resistance, corrosion resistance, and magnetic properties.
例えば、特許文献1および2に記載の技術は、クロムを含有している合金である。上記合金にはクロムが均一に存在しているため、母材の金属組織が十分に成長していない。従って、特許文献1および2には上記合金がリレー用部品として記載されているものの、当該部品は十分な磁性を有していない。つまり、リレー用部品としては未だ十分なものであるとは言えない。 For example, the techniques described in Patent Documents 1 and 2 are alloys containing chromium. Since chromium is uniformly present in the alloy, the metal structure of the base material is not sufficiently grown. Therefore, although the said alloy is described in patent documents 1 and 2 as a component for relays, the said component does not have sufficient magnetism. In other words, it is still not enough as a relay component.
また、例えば、特許文献3〜5に記載のチェーンおよびチェーン用ピンは、硬度を高めるために、材料に炭素を多く含むことが要求される。このような場合も、金属組織を十分に成長させることができず、材料に十分な磁性を付与することはできない。 In addition, for example, the chains and chain pins described in Patent Documents 3 to 5 are required to contain a large amount of carbon in the material in order to increase the hardness. Even in such a case, the metal structure cannot be sufficiently grown, and sufficient magnetism cannot be imparted to the material.
また、特許文献6に記載の技術においては、クロム拡散層が著しく厚くなるため、磁気抵抗が大きくなる。従って、特許文献6に記載の技術を磁性部品に対して適用することは困難である。 Moreover, in the technique described in Patent Document 6, the chromium diffusion layer is extremely thick, so that the magnetic resistance is increased. Therefore, it is difficult to apply the technique described in Patent Document 6 to magnetic parts.
本発明は、上記従来の問題点に鑑みてなされたものであって、その目的は、優れた耐摩耗性、耐食性および磁気特性を兼ね備えた磁性部品の製造方法を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above-described conventional problems, and an object of the present invention is to provide a method of manufacturing a magnetic component having excellent wear resistance, corrosion resistance, and magnetic characteristics.
上記の課題を解決するために、本発明に係る磁性部品は、鉄系材料を加工してなる鉄系部品を備える磁性部品であって、上記鉄系部品はCr、V、Ti、Al、およびSiからなる群より選ばれる1つ以上の元素を5時間以上15時間以下の処理時間、および、750℃以上950℃以下の処理温度で拡散浸透させる処理を行うことにより形成された合金層を備えることを特徴としている。 In order to solve the above problems, a magnetic component according to the present invention is a magnetic component including an iron-based component obtained by processing an iron-based material, and the iron-based component includes Cr, V, Ti, Al, and Provided with an alloy layer formed by performing diffusion treatment of one or more elements selected from the group consisting of Si at a treatment time of 5 hours to 15 hours and a treatment temperature of 750 ° C. to 950 ° C. It is characterized by that.
上記構成によれば、鉄系材料を加工してなる鉄系部品の表面にCr、V、Ti、Al、およびSiからなる群より選ばれる1つ以上の元素が拡散浸透している合金層を形成することによって、磁性部品に十分な硬度を付与することができる。その結果、優れた耐摩耗性を示す磁性部品を提供することができる。 According to the above configuration, the alloy layer in which one or more elements selected from the group consisting of Cr, V, Ti, Al, and Si are diffused and permeated on the surface of the iron-based component formed by processing the iron-based material. By forming, sufficient hardness can be imparted to the magnetic component. As a result, a magnetic component exhibiting excellent wear resistance can be provided.
また、上記鉄系部品の表面に上記合金層を形成することによって、硝酸等に対する優れた耐食性を磁性部品に付与することができる。 In addition, by forming the alloy layer on the surface of the iron-based component, excellent corrosion resistance against nitric acid or the like can be imparted to the magnetic component.
さらに、上記拡散浸透処理を特定の時間および特定の温度の条件下で行うことによって、上記合金層の厚さを制御するとともに上記鉄系部品の金属組織を成長させることができる。その結果、Cr、V、Ti、Al、およびSiのような非磁性体である元素を用いて合金層が形成されているにもかかわらず、磁性部品は優れた磁気特性を示す。 Furthermore, by performing the diffusion and permeation treatment under conditions of a specific time and a specific temperature, the thickness of the alloy layer can be controlled and the metal structure of the iron-based component can be grown. As a result, the magnetic component exhibits excellent magnetic properties even though the alloy layer is formed using a non-magnetic element such as Cr, V, Ti, Al, and Si.
また、上記合金層は、拡散浸透によって形成されているため、部品そのものの厚みが顕著に増すことはない。よって、上記合金層は、部品の嵌合に影響を与えない。 Further, since the alloy layer is formed by diffusion penetration, the thickness of the component itself does not increase significantly. Therefore, the alloy layer does not affect the fitting of components.
すなわち、上記構成によれば、優れた耐摩耗性、耐食性および磁気特性を兼ね備えた磁性部品を提供することができる。 That is, according to the said structure, the magnetic component which has the outstanding abrasion resistance, corrosion resistance, and a magnetic characteristic can be provided.
本発明に係る磁性部品は、上記処理時間が8時間以上10時間以下であることが好ましい。 In the magnetic component according to the present invention, the treatment time is preferably 8 hours or more and 10 hours or less.
上記構成によれば、合金層の厚さを、耐摩耗性および耐食性を備えるために十分な厚さとすることができるとともに、金属組織を十分に成長させることができるため、優れた耐摩耗性、耐食性および磁気特性を有する磁性部品を提供することができる。 According to the above configuration, the thickness of the alloy layer can be sufficient to provide wear resistance and corrosion resistance, and the metal structure can be sufficiently grown. A magnetic component having corrosion resistance and magnetic properties can be provided.
本発明に係る磁性部品は、上記鉄系材料の炭素含有量が0重量%以上0.15重量%以下であることが好ましい。 In the magnetic component according to the present invention, the carbon content of the iron-based material is preferably 0% by weight or more and 0.15% by weight or less.
上記構成によれば、鉄系材料の炭素含有量が少ないため、鉄系材料を加工してなる鉄系部品の金属組織を十分に成長させることができる。すなわち、より優れた磁気特性を有する磁性部品を提供することができる。 According to the said structure, since the carbon content of an iron-type material is small, the metal structure of the iron-type components formed by processing an iron-type material can fully be grown. That is, it is possible to provide a magnetic component having more excellent magnetic characteristics.
本発明に係る磁性部品は、上記鉄系材料の炭素含有量が0重量%以上0.05重量%未満であることが好ましい。 In the magnetic component according to the present invention, the carbon content of the iron-based material is preferably 0% by weight or more and less than 0.05% by weight.
上記構成によれば、鉄系材料の炭素含有量が少ないため、鉄系材料を加工してなる鉄系部品の金属組織を十分に成長させることができる。すなわち、より優れた磁気特性を有する磁性部品を提供することができる。 According to the said structure, since the carbon content of an iron-type material is small, the metal structure of the iron-type components formed by processing an iron-type material can fully be grown. That is, it is possible to provide a magnetic component having more excellent magnetic characteristics.
本発明に係る磁性部品は、上記鉄系部品の結晶粒は、JIS G0551(2005)に規定されるフェライト結晶粒度番号1以下まで成長させたものであることが好ましい。 In the magnetic component according to the present invention, the crystal grain of the iron-based component is preferably grown to a ferrite grain size number 1 or less as defined in JIS G0551 (2005).
上記構成によれば、上記鉄系材料を加工してなる鉄系部品の金属組織を十分に成長させることができるため、優れた磁気特性を有する磁性部品を提供することができる。 According to the said structure, since the metal structure of the iron-type component formed by processing the said iron-type material can fully be grown, the magnetic component which has the outstanding magnetic characteristic can be provided.
本発明に係る電子部品は、上記の課題を解決するために、本発明に係る磁性部品を備えていることが好ましい。 In order to solve the above problems, the electronic component according to the present invention preferably includes the magnetic component according to the present invention.
上記構成によれば、磁性部品が優れた耐摩耗性を有しているため、機械的摺動による摩耗が少なく、寿命の長い電子部品を提供することができる。 According to the above configuration, since the magnetic component has excellent wear resistance, it is possible to provide an electronic component having a long life with little wear due to mechanical sliding.
また、磁性部品が優れた耐食性を有しているため、アーク熱により電子部品内に硝酸が生じても、当該硝酸に対し、優れた耐食性を示す電子部品を提供することができる。 In addition, since the magnetic component has excellent corrosion resistance, even when nitric acid is generated in the electronic component due to arc heat, an electronic component exhibiting excellent corrosion resistance against the nitric acid can be provided.
さらに、優れた磁気特性を有している磁性部品を電磁石等として使用することができるため、優れた磁気特性を有する電子部品を提供することができる。 Furthermore, since a magnetic component having excellent magnetic properties can be used as an electromagnet or the like, an electronic component having excellent magnetic properties can be provided.
本発明に係る磁性部品の製造方法は、上記の課題を解決するために、鉄系材料を加工してなる鉄系部品を備える磁性部品の製造方法であって、上記鉄系部品にCr、V、Ti、Al、およびSiからなる群より選ばれる1つ以上の元素を拡散浸透させる処理を行い、合金層を形成する合金層形成工程を含んでおり、上記元素を拡散浸透させる処理は、5時間以上15時間以下の処理時間、および、750℃以上950℃以下の処理温度にて行われることを特徴としている。 In order to solve the above-described problems, a method for manufacturing a magnetic component according to the present invention is a method for manufacturing a magnetic component including an iron-based component obtained by processing an iron-based material. Including an alloy layer forming step of diffusing and penetrating one or more elements selected from the group consisting of Ti, Al, and Si and forming an alloy layer. It is characterized by being carried out at a treatment time of not less than 15 hours and not more than 15 hours and a treatment temperature of not less than 750 ° C. and not more than 950 ° C.
上記構成によれば、鉄系材料を加工してなる鉄系部品の表面にCr、V、Ti、Al、およびSiからなる群より選ばれる1つ以上の元素が拡散浸透している合金層を形成することによって、磁性部品に十分な硬度を付与することができる。その結果、優れた耐摩耗性を示す磁性部品を製造することができる。 According to the above configuration, the alloy layer in which one or more elements selected from the group consisting of Cr, V, Ti, Al, and Si are diffused and permeated on the surface of the iron-based component formed by processing the iron-based material. By forming, sufficient hardness can be imparted to the magnetic component. As a result, a magnetic component exhibiting excellent wear resistance can be manufactured.
また、上記鉄系部品の表面に上記合金層を形成することによって、硝酸等に対する優れた耐食性を磁性部品に付与することができる。 In addition, by forming the alloy layer on the surface of the iron-based component, excellent corrosion resistance against nitric acid or the like can be imparted to the magnetic component.
さらに、上記拡散浸透処理を特定の時間および特定の温度の条件下で行うことによって、上記合金層の厚さを制御するとともに上記鉄系部品の金属組織を成長させることができる。その結果、Cr、V、Ti、Al、およびSiのような非磁性体である元素を用いて合金層が形成されているにもかかわらず、磁性部品は優れた磁気特性を示す。 Furthermore, by performing the diffusion and permeation treatment under conditions of a specific time and a specific temperature, the thickness of the alloy layer can be controlled and the metal structure of the iron-based component can be grown. As a result, the magnetic component exhibits excellent magnetic properties even though the alloy layer is formed using a non-magnetic element such as Cr, V, Ti, Al, and Si.
また、上記合金層は、拡散浸透によって形成されているため、部品そのものの厚みが顕著に増すことはない。よって、上記合金層は、部品の嵌合に影響を与えない。 Further, since the alloy layer is formed by diffusion penetration, the thickness of the component itself does not increase significantly. Therefore, the alloy layer does not affect the fitting of components.
すなわち、上記構成によれば、優れた耐摩耗性、耐食性および磁気特性を兼ね備えた磁性部品を製造することができる。 That is, according to the said structure, the magnetic component which has the outstanding abrasion resistance, corrosion resistance, and a magnetic characteristic can be manufactured.
また、合金層の形成および金属組織の成長を一つの工程で行うことができるため、磁性部品の製造工程を簡略化することができる。その結果、磁性部品の製造にかかるコストを削減することができる。 In addition, since the formation of the alloy layer and the growth of the metal structure can be performed in one step, the manufacturing process of the magnetic component can be simplified. As a result, the cost for manufacturing the magnetic component can be reduced.
本発明に係る磁性部品の製造方法では、上記処理時間が8時間以上10時間以下であることが好ましい。 In the method for manufacturing a magnetic component according to the present invention, the treatment time is preferably 8 hours or more and 10 hours or less.
上記構成によれば、合金層の厚さを、耐摩耗性および耐食性を備えるために十分な厚さとすることができるとともに、金属組織を十分に成長させることができるため、優れた耐摩耗性、耐食性および磁気特性を有する磁性部品を製造することができる。 According to the above configuration, the thickness of the alloy layer can be sufficient to provide wear resistance and corrosion resistance, and the metal structure can be sufficiently grown. Magnetic parts having corrosion resistance and magnetic properties can be manufactured.
本発明に係る磁性部品の製造方法では、上記鉄系材料の炭素含有量が0重量%以上0.15重量%以下であることが好ましい。 In the method for manufacturing a magnetic component according to the present invention, the carbon content of the iron-based material is preferably 0% by weight or more and 0.15% by weight or less.
上記構成によれば、鉄系材料の炭素含有量が少ないため、鉄系材料を加工してなる鉄系部品の金属組織を十分に成長させることができる。すなわち、より優れた磁気特性を有する磁性部品を製造することができる。 According to the said structure, since the carbon content of an iron-type material is small, the metal structure of the iron-type components formed by processing an iron-type material can fully be grown. That is, a magnetic component having more excellent magnetic characteristics can be manufactured.
本発明に係る磁性部品の製造方法では、上記鉄系材料の炭素含有量が0重量%以上0.05重量%未満であることが好ましい。 In the method for manufacturing a magnetic component according to the present invention, the carbon content of the iron-based material is preferably 0% by weight or more and less than 0.05% by weight.
上記構成によれば、鉄系材料の炭素含有量が少ないため、鉄系材料を加工してなる鉄系部品の金属組織を十分に成長させることができる。すなわち、より優れた磁気特性を有する磁性部品を製造することができる。 According to the said structure, since the carbon content of an iron-type material is small, the metal structure of the iron-type components formed by processing an iron-type material can fully be grown. That is, a magnetic component having more excellent magnetic characteristics can be manufactured.
上記合金層形成工程において、上記鉄系部品の結晶粒を、JIS G0551(2005)に規定されるフェライト結晶粒度番号1以下になるまで成長させることが好ましい。 In the alloy layer forming step, it is preferable to grow the crystal grains of the iron-based component until the ferrite crystal grain size number 1 or less as defined in JIS G0551 (2005).
上記構成によれば、上記鉄系材料を加工してなる鉄系部品の金属組織を十分に成長させることができるため、優れた磁気特性を有する磁性部品を製造することができる。 According to the above configuration, since the metal structure of the iron-based component formed by processing the iron-based material can be sufficiently grown, a magnetic component having excellent magnetic properties can be manufactured.
本発明に係る磁性部品は、鉄系材料を加工してなる鉄系部品を備える磁性部品であって、上記鉄系部品はCr、V、Ti、Al、およびSiからなる群より選ばれる1つ以上の元素を5時間以上15時間以下の処理時間、および、750℃以上950℃以下の処理温度で拡散浸透させる処理を行うことにより形成された合金層を備える構成である。 The magnetic component according to the present invention is a magnetic component including an iron-based component obtained by processing an iron-based material, and the iron-based component is one selected from the group consisting of Cr, V, Ti, Al, and Si. It is a structure provided with the alloy layer formed by performing the process which carries out the diffusion penetration | infiltration of the above element at the processing time of 5 hours or more and 15 hours or less and the processing temperature of 750 degreeC or more and 950 degrees C or less.
それゆえ、優れた耐摩耗性、耐食性および磁気特性を有する磁性部品を提供することができる。 Therefore, a magnetic component having excellent wear resistance, corrosion resistance, and magnetic properties can be provided.
以下、本発明の実施の形態の一例について詳細に説明するが、本発明は、これらに限定されない。なお、説明の便宜上、同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記し、その説明を省略する。また、図面中のx軸、y軸、z軸は、それぞれの図面における3次元空間における方向を規定している。 Hereinafter, although an example of an embodiment of the invention is explained in detail, the present invention is not limited to these. For convenience of explanation, members having the same function are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted. In addition, the x-axis, y-axis, and z-axis in the drawings define the direction in the three-dimensional space in each drawing.
〔磁性部品の製造方法〕
本発明に係る磁性部品の製造方法は、鉄系材料を加工してなる鉄系部品を備える磁性部品の製造方法であって、上記鉄系部品にCr、V、Ti、Al、およびSiからなる群より選ばれる1つ以上の元素を拡散浸透させる処理を行い、合金層を形成する合金層形成工程を含んでおり、上記元素を拡散浸透させる処理は、5時間以上15時間以下の処理時間、および、750℃以上950℃以下の処理温度にて行われることを特徴とする磁性部品の製造方法である。
[Method of manufacturing magnetic parts]
A method of manufacturing a magnetic component according to the present invention is a method of manufacturing a magnetic component including an iron-based component obtained by processing an iron-based material, and the iron-based component is made of Cr, V, Ti, Al, and Si. A process of diffusing and penetrating one or more elements selected from the group, and including an alloy layer forming step of forming an alloy layer, wherein the process of diffusing and penetrating the elements includes a treatment time of 5 hours to 15 hours, And it is a manufacturing method of the magnetic component characterized by performing at the process temperature of 750 degreeC or more and 950 degrees C or less.
上記構成によれば、鉄系材料を加工してなる鉄系部品の表面にCr、V、Ti、Al、およびSiからなる群より選ばれる1つ以上の元素が拡散浸透している合金層を形成することによって、磁性部品に十分な硬度を付与することができる。その結果、優れた耐摩耗性を示す磁性部品を製造することができる。 According to the above configuration, the alloy layer in which one or more elements selected from the group consisting of Cr, V, Ti, Al, and Si are diffused and permeated on the surface of the iron-based component formed by processing the iron-based material. By forming, sufficient hardness can be imparted to the magnetic component. As a result, a magnetic component exhibiting excellent wear resistance can be manufactured.
また、上記構成によれば、鉄系部品の表面に上記合金層を形成することによって、硝酸等に対する優れた耐食性を磁性部品に付与することができる。 Moreover, according to the said structure, the corrosion resistance with respect to nitric acid etc. can be provided to a magnetic component by forming the said alloy layer in the surface of an iron-type component.
さらに、上記拡散浸透処理を特定の時間および特定の温度の条件下で行うことによって、上記合金層の厚さを制御するとともに金属組織を成長させることができる。その結果、上記合金層による磁気抵抗の増加を抑えることができるとともに、磁性部品に優れた磁気特性を付与することができる。 Furthermore, by performing the diffusion and permeation treatment under conditions of a specific time and a specific temperature, the thickness of the alloy layer can be controlled and a metal structure can be grown. As a result, an increase in magnetic resistance due to the alloy layer can be suppressed, and excellent magnetic properties can be imparted to the magnetic component.
すなわち、上記構成によれば、優れた耐摩耗性、耐食性および磁気特性を有する磁性部品を製造することができる。以下に、本発明に係る磁性部品の製造方法について、詳細に説明する。 That is, according to the said structure, the magnetic component which has the outstanding abrasion resistance, corrosion resistance, and a magnetic characteristic can be manufactured. Below, the manufacturing method of the magnetic component which concerns on this invention is demonstrated in detail.
<鉄系部品>
本発明に係る磁性部品の製造方法では、鉄系材料を加工してなる鉄系部品を使用する。本明細書において「鉄系材料」とは、鉄を主成分とする鉄合金全般を意味する。上記鉄系材料としては、例えば純鉄、鋼を挙げることができ、鋼としては、冷間圧延鋼鈑、熱間圧延鋼鈑、電磁鋼鈑等が挙げられる。また、上記鉄系材料は、ケイ素を含んでいてもよく、例えばケイ素鋼鈑等であってもよい。上記鉄系材料の形状は、特に限定されず、例えば帯状、棒状等が挙げられる。
<Iron parts>
In the method for manufacturing a magnetic component according to the present invention, an iron-based component obtained by processing an iron-based material is used. In this specification, “iron-based material” means all iron alloys mainly composed of iron. Examples of the iron-based material include pure iron and steel. Examples of the steel include cold rolled steel, hot rolled steel, and electromagnetic steel. The iron-based material may contain silicon, for example, a silicon steel plate. The shape of the iron-based material is not particularly limited, and examples thereof include a band shape and a rod shape.
本明細書において「鉄系部品」とは、鉄系材料を所望の形状に加工した部品を意味する。鉄系材料から鉄系部品を加工する方法は特に限定されないが、例えばプレス加工等が挙げられる。また、鉄系部品の形状および大きさ等は、使用目的に応じて適宜決定されうる。 In the present specification, the “iron-based component” means a component obtained by processing an iron-based material into a desired shape. Although the method of processing an iron-type component from an iron-type material is not specifically limited, For example, press work etc. are mentioned. Further, the shape and size of the iron-based component can be appropriately determined according to the purpose of use.
上記鉄系材料の炭素含有量は、0重量%以上0.15重量%以下であることが好ましく、0重量%以上0.05重量%未満であることがより好ましく、0重量%以上0.01重量%未満であることが特に好ましい。上記構成によれば、鉄系材料の炭素含有量が少ないため、後述する合金層形成工程にて加熱処理を行うことで、鉄系材料を加工してなる鉄系部品の金属組織を十分に成長させることができる。よって、優れた磁気特性を有する磁性部品を提供することができる。 The carbon content of the iron-based material is preferably 0% by weight or more and 0.15% by weight or less, more preferably 0% by weight or more and less than 0.05% by weight, and 0% by weight or more and 0.01% by weight or less. Particularly preferred is less than% by weight. According to the above configuration, since the carbon content of the iron-based material is small, the metal structure of the iron-based component formed by processing the iron-based material is sufficiently grown by performing the heat treatment in the alloy layer forming process described later. Can be made. Therefore, a magnetic component having excellent magnetic properties can be provided.
また特に説明がない限り、本明細書において、「鉄系部品の表面」とは、鉄系部品が有する全ての面のうち、少なくとも一部の面を意味する。好ましくは、鉄系部品が有する全ての面において合金層が形成されている。また、上記面は、面の一部分に上記元素が拡散浸透しているものでもよいが、面においてできるだけ広い範囲に上記元素が拡散浸透していることが好ましく、面全体に上記元素が拡散浸透していることがより好ましい。上記構成によれば、鉄系部品の全ての面において、優れた耐摩耗性、耐食性を示し、優れた磁気特性をも有している磁性部品を提供することができる。 Unless otherwise specified, in this specification, the “surface of the iron-based component” means at least a part of all surfaces of the iron-based component. Preferably, the alloy layer is formed on all surfaces of the iron-based component. Further, the surface may be one in which the element diffuses and penetrates a part of the surface, but it is preferable that the element diffuses and penetrates as much as possible in the surface, and the element diffuses and penetrates the entire surface. More preferably. According to the said structure, the magnetic component which shows the outstanding abrasion resistance and corrosion resistance in all the surfaces of an iron-type component, and also has the outstanding magnetic characteristic can be provided.
<鉄系部品に拡散浸透する元素>
本発明に係る磁性部品の製造方法は、上記鉄系部品にCr、V、Ti、Al、およびSiからなる群より選ばれる1つ以上の元素を拡散浸透させるものである。当該元素を上記鉄系部品に拡散浸透させることによって、鉄系部品の表面に合金層を形成することができる。
<Elements that diffuse and penetrate into iron parts>
The method of manufacturing a magnetic component according to the present invention diffuses and penetrates one or more elements selected from the group consisting of Cr, V, Ti, Al, and Si into the iron-based component. By diffusing and penetrating the element into the iron-based component, an alloy layer can be formed on the surface of the iron-based component.
Cr、V、Ti、Al、およびSiからなる群より選ばれる1つ以上の元素は、例えば粉末の形状で使用されてもよい。当該粉末としては、Cr、V、Ti、Al、およびSiからなる群より選ばれる1つの元素の粉末を使用していてもよく、上記元素のうちの2つ以上を含む粉末を使用していてもよい。上記2つ以上の元素を含む粉末を使用する場合、優れた耐摩耗性、耐食性および磁気特性を実現できる範囲であれば、当該2つ以上の元素を混合する割合は任意である。また、粉末2は、Cr、V、Ti、Al、およびSiからなる群より選ばれる1つ以上の元素の単体の粉末であってもよく、上記元素を含む化合物または合金の粉末であってもよい。上記元素を含む合金としては、例えば上記元素と鉄との合金が挙げられる。 One or more elements selected from the group consisting of Cr, V, Ti, Al, and Si may be used, for example, in the form of a powder. As the powder, a powder of one element selected from the group consisting of Cr, V, Ti, Al, and Si may be used, and a powder containing two or more of the above elements is used. Also good. When the powder containing two or more elements is used, the mixing ratio of the two or more elements is arbitrary as long as excellent wear resistance, corrosion resistance, and magnetic properties can be realized. The powder 2 may be a single powder of one or more elements selected from the group consisting of Cr, V, Ti, Al, and Si, or may be a powder of a compound or alloy containing the above elements. Good. As an alloy containing the said element, the alloy of the said element and iron is mentioned, for example.
また、上記Cr、V、Ti、Al、およびSiからなる群より選ばれる1つ以上の元素を含む粉末は、他の材料と混合した浸透剤として導入されてもよい。例えば、上記元素を含む粉末と、アルミナ粉末と、塩化アンモニウム粉末とを任意の割合にて混合して浸透剤としてもよい。上記構成によれば、より効率よく拡散浸透処理を行うことができる。 Further, the powder containing one or more elements selected from the group consisting of Cr, V, Ti, Al, and Si may be introduced as a penetrant mixed with other materials. For example, a powder containing the above element, alumina powder, and ammonium chloride powder may be mixed at an arbitrary ratio to form a penetrant. According to the said structure, a diffusion penetration process can be performed more efficiently.
<合金層形成工程>
合金層形成工程について、以下に詳細に説明する。
<Alloy layer formation process>
The alloy layer forming step will be described in detail below.
図1は、本発明に係る磁性部品の製造方法を示す概略図である。まず、鉄系材料を加工してなる鉄系部品1をボックス6内に導入する。ここで、ボックス内に導入された鉄系部品1は、互いに接触しないように配置されることが好ましい。上記構成によれば、形成される合金層の厚さが、鉄系部品1の全表面においてほぼ均一となり、Niメッキ品において生じるような部位による膜厚のばらつきを懸念する必要がない。 FIG. 1 is a schematic view showing a method of manufacturing a magnetic component according to the present invention. First, an iron-based component 1 formed by processing an iron-based material is introduced into the box 6. Here, the iron-based components 1 introduced into the box are preferably arranged so as not to contact each other. According to the said structure, the thickness of the alloy layer formed becomes substantially uniform in the whole surface of the iron-type components 1, and it is not necessary to worry about the dispersion | variation in the film thickness by the site | part which generate | occur | produces in Ni plating goods.
その後、ボックス6内に、Cr、V、Ti、Al、およびSiからなる群より選ばれる1つ以上の元素を含む粉末2を導入する。ここで、鉄系部品1が粉末2中に埋設される状態にする。 Thereafter, the powder 2 containing one or more elements selected from the group consisting of Cr, V, Ti, Al, and Si is introduced into the box 6. Here, the iron-based component 1 is embedded in the powder 2.
次に、ボックス6を炉7内に配置して、後述する処理時間および処理温度にて、鉄系部品1に粉末2を拡散浸透させる。上記処理時間および処理温度の組み合わせによれば、上記鉄系部品にCr、V、Ti、Al、およびSiからなる群より選ばれる1つ以上の元素を拡散浸透させて、合金層を形成するとともに、上記鉄系部品の金属組織を成長させることができる。なお、本明細書において、鉄系部品にCr、V、Ti、Al、およびSiからなる群より選ばれる1つ以上の元素を拡散浸透させる処理を、単に「拡散浸透処理」とも称する。また、本明細書においては、特にCrを拡散浸透させる処理を「クロマイジング」と称する。 Next, the box 6 is placed in the furnace 7, and the powder 2 is diffused and penetrated into the iron-based component 1 at a processing time and a processing temperature described later. According to the combination of the treatment time and the treatment temperature, one or more elements selected from the group consisting of Cr, V, Ti, Al, and Si are diffused and penetrated into the iron-based component to form an alloy layer. The metal structure of the iron-based component can be grown. In the present specification, the process of diffusing and penetrating one or more elements selected from the group consisting of Cr, V, Ti, Al, and Si into the iron-based component is also simply referred to as “diffusion penetrating process”. Further, in the present specification, a process for diffusing and penetrating Cr in particular is referred to as “chromizing”.
上記拡散浸透処理の後、ボックス6を炉7から取り出し、ボックス6から鉄系部品1を取り出す。その後、鉄系部品1を適宜洗浄して乾燥させればよい。 After the diffusion and permeation treatment, the box 6 is taken out from the furnace 7 and the iron-based component 1 is taken out from the box 6. Thereafter, the iron-based component 1 may be appropriately washed and dried.
<処理時間および処理温度>
上記拡散浸透処理において、処理時間は5時間以上15時間以下であり、好ましくは8時間以上10時間以下である。また、上記拡散浸透処理において、処理温度は750℃以上950℃以下であり、750℃以上900℃以下であることが好ましく、750℃以上900℃未満であることがより好ましく、750℃以上850℃以下であることが特に好ましい。
<Processing time and processing temperature>
In the diffusion permeation treatment, the treatment time is 5 hours or more and 15 hours or less, preferably 8 hours or more and 10 hours or less. In the diffusion permeation treatment, the treatment temperature is 750 ° C. or more and 950 ° C. or less, preferably 750 ° C. or more and 900 ° C. or less, more preferably 750 ° C. or more and less than 900 ° C., and 750 ° C. or more and 850 ° C. It is particularly preferred that
処理時間が5時間以上であり、かつ、処理温度が750℃以上であれば、合金層の厚さを、耐摩耗性および耐食性を備えるために十分な厚さとすることができるともに、金属組織を十分に成長させることができる。また、処理時間が15時間以下であり、処理温度が950℃以下であれば、合金層の厚さを、磁気抵抗を増加させない程度の厚さ、かつ、金属組織の成長を妨げない厚さに制御することができる。 If the treatment time is 5 hours or more and the treatment temperature is 750 ° C. or more, the thickness of the alloy layer can be made sufficient to provide wear resistance and corrosion resistance, It can be grown sufficiently. Further, if the treatment time is 15 hours or less and the treatment temperature is 950 ° C. or less, the thickness of the alloy layer is set to a thickness that does not increase the magnetic resistance and does not hinder the growth of the metal structure. Can be controlled.
上記「耐摩耗性および耐食性を備えるために十分な厚さ」であるとともに「磁気抵抗を増加させない程度の厚さ、かつ、金属組織の成長を妨げない厚さ」である合金層の厚さとは、例えば、5μm以上60μm以下であり、より好ましくは5μm以上35μm以下である。 What is the thickness of the alloy layer that is “thickness sufficient to provide wear resistance and corrosion resistance” and “thickness that does not increase the magnetic resistance and does not hinder the growth of the metal structure”? For example, they are 5 micrometers or more and 60 micrometers or less, More preferably, they are 5 micrometers or more and 35 micrometers or less.
また、上記合金層形成工程において、上述の処理時間および処理温度とすることによって、上記鉄系部品の結晶粒を、JIS G0551(2005)に規定されるフェライト結晶粒度番号1以下になるまで成長させることが好ましい。本明細書において、粒度番号が1以下であるとは、例えば、粒度番号が1、0、−1、−2…であることを意味する。上記構成によれば、鉄系部品の結晶粒のサイズが大きく、金属組織が十分に成長しているため、優れた磁気特性を有する磁性部品を提供することができる。また、本明細書において「鉄系部品の結晶粒度」は、当該鉄系部品の表面から見て合金層よりも内側の領域の結晶粒度を意味する。 Further, in the alloy layer forming step, by setting the processing time and the processing temperature as described above, the crystal grains of the iron-based component are grown until the ferrite crystal grain size number 1 or less defined in JIS G0551 (2005) is reached. It is preferable. In the present specification, the particle number of 1 or less means that the particle number is 1, 0, -1, -2,. According to the said structure, since the size of the crystal grain of an iron-type component is large and the metal structure has fully grown, the magnetic component which has the outstanding magnetic characteristic can be provided. Further, in the present specification, the “crystal grain size of the iron-based part” means the crystal grain size of the region inside the alloy layer as viewed from the surface of the iron-based part.
なお、本明細書において、鉄系部品の表面から見て合金層より「内側」または「下層」とは、換言すれば、鉄系部品においてCr、V、Ti、Al、およびSiからなる群より選ばれる1つ以上の元素が拡散浸透していない領域である。また例えば、合金層が鉄系部品の全ての面において形成されている場合、鉄系部品の表面から見て合金層より「内側」または「下層」に存在する領域とは、合金層によって囲まれている領域である。 In this specification, “inside” or “lower layer” from the alloy layer when viewed from the surface of the iron-based component, in other words, from the group consisting of Cr, V, Ti, Al, and Si in the iron-based component. It is a region where one or more selected elements are not diffused and permeated. For example, when the alloy layer is formed on all surfaces of the iron-based component, the region existing “inside” or “lower layer” from the alloy layer as viewed from the surface of the iron-based component is surrounded by the alloy layer. It is an area.
<Niメッキ品の製造方法との比較>
本発明に係る磁性部品の製造方法によれば、磁性部品の製造工程を簡略化することができる。その結果、磁性部品の製造にかかるコストを削減することができる。図2は、従来型のNiメッキ品の製造方法(図2(a))と本発明に係る磁性部品の製造方法(図2(b))とを比較した概略図である。なお、本明細書においては、従来型のNiメッキを施された磁性部品を単に「Niメッキ品」または「現行品」と称する場合もある。
<Comparison with Ni plating product manufacturing method>
According to the method for manufacturing a magnetic component according to the present invention, the manufacturing process of the magnetic component can be simplified. As a result, the cost for manufacturing the magnetic component can be reduced. FIG. 2 is a schematic diagram comparing a conventional Ni-plated product manufacturing method (FIG. 2A) and a magnetic component manufacturing method according to the present invention (FIG. 2B). In the present specification, the conventional magnetic parts plated with Ni may be simply referred to as “Ni-plated product” or “current product”.
従来型のNiメッキ品の製造方法では、第1に主として板状の鉄系材料をプレス加工して所定の形状品を作成し、第2に必要な磁気特性を付与するために、非酸化性または還元性雰囲気下で、800〜900℃で15〜30分加熱して熱処理を行う。磁気特性を向上させるためには、金属結晶粒が大きいことが望ましく、そのためにはさらに長時間加熱することが望ましいが、コストパフォーマンスの観点から最短15分程度としているのが一般的である。第3に部品の耐食性の向上を目的としてNiメッキが施される。そして上記3つの工程はそれぞれ目的および方法が異なるため、どれ一つとして省略することができず、磁性部品製作の必須工程となっている。 In the conventional manufacturing method of Ni-plated products, first, a plate-shaped iron-based material is mainly pressed to create a predetermined shape product, and secondly, a non-oxidizing property is provided to provide necessary magnetic properties. Alternatively, heat treatment is performed by heating at 800 to 900 ° C. for 15 to 30 minutes in a reducing atmosphere. In order to improve the magnetic properties, it is desirable that the metal crystal grains are large, and for that purpose, it is desirable to heat for a longer time, but in general, the minimum is about 15 minutes from the viewpoint of cost performance. Third, Ni plating is performed for the purpose of improving the corrosion resistance of the parts. Since the above three steps have different purposes and methods, none of them can be omitted and are essential steps for manufacturing a magnetic component.
一方、本発明に係る磁性部品の製造方法では、熱処理を伴う拡散浸透処理を行うことによって金属組織の成長と合金層の形成とを同時に行うことができるため、プレス+拡散浸透処理の2工程で済むことになる。従って、所望の磁気特性を得ながら従来型のNiメッキ品よりも優れた耐摩耗性および耐食性を兼備した磁性部品が得られるだけではなく、工程を簡素化することが可能である。 On the other hand, in the method for manufacturing a magnetic component according to the present invention, since the growth of the metal structure and the formation of the alloy layer can be performed at the same time by performing the diffusion permeation treatment with heat treatment, the press and diffusion permeation treatment are performed in two steps. It will be over. Therefore, it is possible not only to obtain a magnetic component having both wear resistance and corrosion resistance superior to those of conventional Ni-plated products while obtaining desired magnetic characteristics, but also to simplify the process.
また、Niメッキは電気メッキ法によって行われるが、部品を1個ずつメッキするのではなく、コストを最小化するために一定数まとめて籠に入れ、当該籠を回転させながら、複数の部品に対して同時にメッキを施す。しかしながら、上記方法では、部品の重量および回転時の変位によって部品が変形しやすく、不良品の発生原因となっている。また、メッキは部品の全表面に施されるが、部品同士の表面がこすれ合いながらメッキが進行するため、部品の形状によって、部品ごとのメッキ膜厚のばらつきが大きく、さらに1個の部品の中でも膜厚にばらつきが生じやすい。そのため、部品の全表面で耐食性を担保しようとすれば、部品全体の平均メッキ膜厚を必要以上に厚くせざるを得ないのが実情である。そして、上記メッキ法は大量一括処理が可能であるが、形成できるメッキ膜厚が比較的薄く、膜厚のばらつきを考慮して2回繰り返しメッキを行い、平均5〜10μm程度の膜厚を得ることが一般的である。この場合、材料から製品を製造するまでに、実質的に4工程を要することになる。 In addition, Ni plating is performed by electroplating, but instead of plating parts one by one, in order to minimize costs, a certain number of them are put together in a basket and rotated to make a plurality of parts. At the same time, plating is performed. However, in the above method, the component is easily deformed due to the weight of the component and the displacement at the time of rotation, which causes a defective product. In addition, plating is performed on the entire surface of the component. However, since the plating proceeds while the surfaces of the components are rubbed together, there is a large variation in the plating film thickness for each component depending on the shape of the component. In particular, the film thickness tends to vary. Therefore, in order to ensure corrosion resistance on the entire surface of the component, the actual situation is that the average plating film thickness of the entire component must be increased more than necessary. Although the above plating method can perform a large amount of batch processing, the plating film thickness that can be formed is relatively thin, and in consideration of the variation in film thickness, the plating is repeated twice to obtain an average film thickness of about 5 to 10 μm. It is common. In this case, substantially four steps are required to manufacture a product from the material.
一方、本発明に係る磁性部品の製造方法では、Niメッキを施す場合のように籠の中で回転させながら処理を行うことはないため、部品の変形が発生しない。さらに、拡散浸透処理によって生成される合金層の厚さは部品の全表面で安定しているため、寸法変化量が安定しており、各部品の嵌合に悪影響を与えることもない。従って、従来型のNiメッキにおいて見られた厚さのばらつきに起因する組み立て不良を防止することができる。 On the other hand, in the method of manufacturing a magnetic component according to the present invention, since the processing is not performed while rotating in a basket as in the case of performing Ni plating, the deformation of the component does not occur. Furthermore, since the thickness of the alloy layer generated by the diffusion permeation treatment is stable on the entire surface of the component, the amount of dimensional change is stable, and the fitting of each component is not adversely affected. Therefore, it is possible to prevent an assembly failure due to the thickness variation seen in the conventional Ni plating.
〔磁性部品〕
本発明に係る磁性部品は、本発明に係る磁性部品の製造方法によって製造することができる。また、本発明に係る磁性部品は、例えば、鉄系材料を加工してなる鉄系部品を備える磁性部品であって、上記鉄系部品は、当該鉄系部品の表面に、Cr、V、Ti、Al、およびSiからなる群より選ばれる1つ以上の元素が拡散浸透している合金層を備えており、上記合金層の厚さは5μm以上60μm以下であってもよい。
[Magnetic parts]
The magnetic component according to the present invention can be manufactured by the method for manufacturing a magnetic component according to the present invention. Moreover, the magnetic component according to the present invention is a magnetic component including an iron-based component formed by processing an iron-based material, for example, and the iron-based component is formed on the surface of the iron-based component with Cr, V, Ti. And an alloy layer in which one or more elements selected from the group consisting of Al, and Si are diffused and permeated, and the thickness of the alloy layer may be not less than 5 μm and not more than 60 μm.
上記磁性部品は、例えば、リレー、スイッチ等の電子部品に使用される。上記磁性部品の例としては、リレーに使用されるヨーク3(図3(a))、鉄片4(図3(b))、および鉄心5(図3(c))が挙げられる。なお、磁性部品は、後述する合金層が形成された鉄系部品そのものであってもよいし、当該鉄系部品に他の部品が組み合わせられたものであってもよい。図4は、後述する電磁石装置10の断面図であり、電磁石装置10におけるヨーク3、鉄片4および鉄心5の位置関係を示している。 The magnetic parts are used for electronic parts such as relays and switches, for example. Examples of the magnetic component include a yoke 3 (FIG. 3A), an iron piece 4 (FIG. 3B), and an iron core 5 (FIG. 3C) used for a relay. The magnetic component may be an iron-based component itself in which an alloy layer described later is formed, or may be a combination of another component with the iron-based component. FIG. 4 is a cross-sectional view of the electromagnet device 10 described later, and shows the positional relationship between the yoke 3, the iron piece 4, and the iron core 5 in the electromagnet device 10.
本明細書において「磁性」または「磁気特性」とは、後述する吸引力および保磁力を備えている性質を意味する。また、優れた磁性または磁気特性とは、少なくとも従来型のNiメッキを施された磁性部品と同等またはそれを上回る吸引力および保磁力を備えていることを意味する。 In the present specification, “magnetic” or “magnetic property” means a property having an attractive force and a coercive force, which will be described later. In addition, excellent magnetic or magnetic properties mean that it has at least the same attractive force and coercive force as those of conventional magnetic parts plated with Ni.
<合金層>
本発明に係る磁性部品では、上記鉄系部品は、当該鉄系部品の表面に、Cr、V、Ti、Al、およびSiからなる群より選ばれる1つ以上の元素が拡散浸透している合金層を備えており、例えば、上記合金層の厚さは5μm以上60μm以下である。
<Alloy layer>
In the magnetic component according to the present invention, the iron-based component is an alloy in which one or more elements selected from the group consisting of Cr, V, Ti, Al, and Si are diffused and penetrated on the surface of the iron-based component. For example, the alloy layer has a thickness of 5 μm or more and 60 μm or less.
上記構成によれば、鉄系材料を加工してなる鉄系部品に十分な硬度を付与することができる。その結果、優れた耐摩耗性を有する磁性部品を提供することができる。 According to the said structure, sufficient hardness can be provided to the iron-type components formed by processing an iron-type material. As a result, a magnetic component having excellent wear resistance can be provided.
また、例えばシール構造のリレーでは、高電圧・高電流の負荷がかかっている状態で電気的接点を開閉した場合、アーク熱により硝酸が発生する。その結果、Niメッキが施された従来型の磁性部品では、硝酸によってメッキが侵食され、磁性部品の表面に緑青が生じる。これに対し、本発明に係る磁性部品では、上記合金層を有するため、緑青の発生を抑えることができる。その結果、優れた耐食性を有する磁性部品を提供することができる。 Further, for example, in a relay having a seal structure, nitric acid is generated by arc heat when an electrical contact is opened and closed in a state where a high voltage and high current load is applied. As a result, in a conventional magnetic part subjected to Ni plating, the plating is eroded by nitric acid, and patina is generated on the surface of the magnetic part. On the other hand, since the magnetic component according to the present invention has the alloy layer, generation of patina can be suppressed. As a result, a magnetic component having excellent corrosion resistance can be provided.
本明細書において、「合金層」とは、鉄系部品の表面から内部へとCr、V、Ti、Al、およびSiからなる群より選ばれる1つ以上の元素が拡散浸透して形成された層を意味する。なお、上記合金層には、上記元素と鉄系材料に由来する炭素などの化合物が含まれていてもよい。 In this specification, the “alloy layer” is formed by diffusing and penetrating one or more elements selected from the group consisting of Cr, V, Ti, Al, and Si from the surface to the inside of the iron-based component. Means layer. The alloy layer may contain a compound such as carbon derived from the element and an iron-based material.
上記合金層は、拡散浸透によって形成されているため、Niメッキを利用した場合のように部品そのものの厚みが顕著に増すことはない。従って、上記合金層は、部品の嵌合に影響を与えることはない。 Since the alloy layer is formed by diffusion permeation, the thickness of the component itself does not increase significantly as in the case of using Ni plating. Therefore, the alloy layer does not affect the fitting of parts.
合金層の厚さは、耐摩耗性および耐食性の点からすれば、厚ければ厚いほど好ましい。しかしながら、Cr、V、Ti、Al、およびSiは非磁性体であり、合金層が厚い場合には磁気抵抗が増加するため、磁性部品として使用するためには好ましくない。また、合金層が厚ければ、鉄系部品の表面から見て合金層より内側に存在する金属組織の成長も妨げられる。 The thickness of the alloy layer is preferably as thick as possible from the viewpoint of wear resistance and corrosion resistance. However, Cr, V, Ti, Al, and Si are non-magnetic materials, and when the alloy layer is thick, the magnetic resistance increases, which is not preferable for use as a magnetic component. Further, if the alloy layer is thick, the growth of the metal structure existing inside the alloy layer as viewed from the surface of the iron-based component is also prevented.
本発明に係る磁性部品は、例えば、上記合金層の厚さが5μm以上であるため、優れた耐摩耗性および耐食性を有する。また、上記磁性部品は、例えば、上記合金層の厚さが60μm以下であるため、磁気抵抗の増加を抑えることができる。また、上記合金層の厚さが60μm以下であれば、鉄系部品の表面から見て合金層より内側に存在する金属組織の成長も妨げられない。よって、上記鉄系部品においては、金属組織が十分に成長している。従って、上記構成によれば、優れた耐摩耗性、耐食性および磁気特性を兼ね備えた磁性部品を提供することができる。 The magnetic component according to the present invention has excellent wear resistance and corrosion resistance because, for example, the thickness of the alloy layer is 5 μm or more. Moreover, since the magnetic component has a thickness of the alloy layer of 60 μm or less, for example, an increase in magnetic resistance can be suppressed. Further, if the thickness of the alloy layer is 60 μm or less, the growth of the metal structure existing inside the alloy layer as viewed from the surface of the iron-based component is not hindered. Therefore, in the iron-based component, the metal structure is sufficiently grown. Therefore, according to the said structure, the magnetic component which has the outstanding abrasion resistance, corrosion resistance, and a magnetic characteristic can be provided.
また、上記合金層の厚さは、5μm以上35μm以下であることがより好ましい。上記構成によれば、金属組織の成長に対する影響がより少ない合金層の厚さであるため、優れた耐摩耗性および耐食性を有するとともに、より優れた磁気特性を有する磁性部品を提供することができる。 The thickness of the alloy layer is more preferably 5 μm or more and 35 μm or less. According to the above configuration, since the thickness of the alloy layer has less influence on the growth of the metal structure, it is possible to provide a magnetic component that has excellent wear resistance and corrosion resistance, and more excellent magnetic properties. .
なお、合金層の厚さは、鉄系部品において、合金層が形成されている任意の面を垂直に切断した断面から測定することができる。例えば、鉄系部品が直方体である場合、任意の面を垂直に切断し、形成された矩形断面において、合金層の厚さを測定してもよい。また例えば、鉄系部品が球形である場合、断面が球の中心を含むように切断し、形成された円形断面において合金層の厚さを測定してもよい。 In addition, the thickness of an alloy layer can be measured from the cross section which cut | disconnected the arbitrary surfaces in which the alloy layer is formed in an iron-type component perpendicularly | vertically. For example, when the iron-based component is a rectangular parallelepiped, an arbitrary surface may be cut vertically and the thickness of the alloy layer may be measured in the formed rectangular cross section. For example, when the iron-based component is spherical, the cross section may be cut so as to include the center of the sphere, and the thickness of the alloy layer may be measured in the formed circular cross section.
上記合金層では、Cr、V、Ti、Al、および/またはSiのうちの1つの元素が拡散浸透していてもよく、上記元素のうちの2つ以上が拡散浸透していてもよい。上記合金層に2つ以上の元素が拡散浸透している場合、優れた耐摩耗性、耐食性および磁気特性を実現できる範囲であれば、上記合金層における上記2つ以上の元素が存在する割合は任意である。 In the alloy layer, one element of Cr, V, Ti, Al, and / or Si may diffuse and penetrate, and two or more of the elements may diffuse and penetrate. When two or more elements are diffused and permeated into the alloy layer, the ratio of the two or more elements in the alloy layer is within a range where excellent wear resistance, corrosion resistance, and magnetic properties can be realized. Is optional.
また、上記合金層中における上記Cr、V、Ti、Al、および/またはSiの含有量の最大値の合計は、20重量%〜65重量%であることが好ましく、20重量%〜60重量%であることがより好ましい。上記構成によれば、合金層における上記元素の含有量が、耐摩耗性および耐食性を備えるために十分な量であり、かつ、磁性に対する影響がより少ない量であるため、優れた耐摩耗性および耐食性を有するとともに、より十分な磁性を有する磁性部品を提供することができる。 The total of the maximum contents of Cr, V, Ti, Al, and / or Si in the alloy layer is preferably 20% by weight to 65% by weight, and 20% by weight to 60% by weight. It is more preferable that According to the above configuration, since the content of the element in the alloy layer is an amount sufficient to provide wear resistance and corrosion resistance, and the amount that has less influence on magnetism, excellent wear resistance and It is possible to provide a magnetic component having corrosion resistance and more sufficient magnetism.
なお、上記元素の含有量の最大値は、例えば電子線マイクロアナライザ(Electron Probe Micro Analyzer:EPMA)による元素濃度分析によって求めることができる。上記「元素の含有量の最大値」とは、上記合金層中の任意の複数の位置においてEPMAなどによって測定された元素の含有量の値のうちの最大の値を意味する。例えば、合金層において、鉄系部品の表面から5μmの距離の任意の位置におけるCrの含有量が50重量%であり、鉄系部品の表面から10μmの距離の任意の位置におけるCrの含有量が10重量%であった場合、Crの含有量の最大値は50重量%である。 The maximum value of the element content can be determined by element concentration analysis using, for example, an electron probe microanalyzer (EPMA). The “maximum value of element content” means the maximum value of the element content values measured by EPMA or the like at an arbitrary plurality of positions in the alloy layer. For example, in the alloy layer, the Cr content at an arbitrary position at a distance of 5 μm from the surface of the iron-based part is 50% by weight, and the Cr content at an arbitrary position at a distance of 10 μm from the surface of the iron-based part is When it is 10% by weight, the maximum value of the Cr content is 50% by weight.
さらに、上記元素のうち、2種類以上の元素が合金層に含まれている場合、各元素の含有量の最大の合計が20重量%〜65重量%であることが好ましく、20重量%〜60重量%であることがより好ましい。例えば、上記合金層にCrとVとが拡散浸透している場合、Crの含有量の最大値とVの含有量の最大値との合計が上記範囲であることが好ましい。 Furthermore, when two or more elements among the above elements are contained in the alloy layer, the maximum total content of each element is preferably 20 wt% to 65 wt%, and preferably 20 wt% to 60 wt%. More preferably, it is% by weight. For example, when Cr and V are diffused and permeated into the alloy layer, the sum of the maximum value of Cr content and the maximum value of V content is preferably in the above range.
〔電子部品〕
本発明に係る磁性部品は、電子部品に組み込まれていてもよい。上記構成によれば、磁性部品が優れた耐摩耗性を有しているため、機械的摺動による摩耗が少なく、寿命の長い電子部品を提供することができる。
[Electronic parts]
The magnetic component according to the present invention may be incorporated in an electronic component. According to the above configuration, since the magnetic component has excellent wear resistance, it is possible to provide an electronic component having a long lifetime with little wear due to mechanical sliding.
また、上記構成によれば、磁性部品が優れた耐食性を有しているため、アーク熱により電子部品内に硝酸が生じても、当該硝酸に対し、優れた耐食性を示す電子部品を提供することができる。 In addition, according to the above configuration, since the magnetic component has excellent corrosion resistance, even when nitric acid is generated in the electronic component due to arc heat, an electronic component exhibiting excellent corrosion resistance against the nitric acid is provided. Can do.
さらに、優れた磁気特性を有している磁性部品を電磁石等として使用することができるため、優れた磁気特性を有する電子部品を提供することができる。 Furthermore, since a magnetic component having excellent magnetic properties can be used as an electromagnet or the like, an electronic component having excellent magnetic properties can be provided.
本発明に係る磁性部品を備えた電子部品の例としては、リレー、スイッチ等が挙げられる。上記リレーの例としては、特に限定されないが、シール型のリレー、ヒンジを備えたリレー等が挙げられる。また、上記リレーは、本発明に係る磁性部品とコイルとを有する電磁石装置と、当該電磁石装置の励磁および消磁に連動して開閉する接点とを備えていてもよい。 Examples of the electronic component provided with the magnetic component according to the present invention include a relay and a switch. Examples of the relay include, but are not limited to, a seal-type relay and a relay provided with a hinge. The relay may include an electromagnet device having a magnetic component and a coil according to the present invention, and a contact that opens and closes in conjunction with excitation and demagnetization of the electromagnet device.
上記構成によれば、磁性部品が優れた耐摩耗性を有しているため、機械的摺動による摩耗が少なく、寿命の長いリレーを提供することができる。また、磁性部品が優れた耐食性を有しているため、リレーの開閉に伴うアーク熱によりリレー内に硝酸が生じても、当該硝酸に対し、優れた耐食性を示すリレーを提供することができる。さらに、優れた磁気特性を示す磁性部品を電磁石として使用することができるため、優れたリレー特性を有するリレーを提供することができる。 According to the above configuration, since the magnetic component has excellent wear resistance, it is possible to provide a relay having a long life with little wear due to mechanical sliding. In addition, since the magnetic component has excellent corrosion resistance, even if nitric acid is generated in the relay due to arc heat accompanying opening and closing of the relay, a relay exhibiting excellent corrosion resistance against the nitric acid can be provided. Furthermore, since the magnetic component which shows the outstanding magnetic characteristic can be used as an electromagnet, the relay which has the outstanding relay characteristic can be provided.
図5は、本発明の一実施形態に係るリレー100の分解斜視図である。リレー100は、磁性部品とコイル14とを有する電磁石装置10と、電磁石装置10の励磁および消磁に連動して開閉する接点9とを備えている。リレー100は、ベース21とケース22とから構成されていてもよい。電磁石装置10及び接点9は、ベース21上に設けられていてもよい。ケース22は、例えばベース21の外縁に嵌合し、ベース21上の各構成部品を覆う構成であってもよい。 FIG. 5 is an exploded perspective view of the relay 100 according to the embodiment of the present invention. The relay 100 includes an electromagnet device 10 having a magnetic component and a coil 14, and a contact 9 that opens and closes in conjunction with excitation and demagnetization of the electromagnet device 10. The relay 100 may be composed of a base 21 and a case 22. The electromagnet device 10 and the contact 9 may be provided on the base 21. For example, the case 22 may be configured to fit to the outer edge of the base 21 and cover each component on the base 21.
図6は、電磁石装置10の斜視図である。電磁石装置10は、例えばヨーク3、鉄片4および鉄心5を備えている。ただし、図6では、鉄片4は省略されている。電磁石装置10は、ヨーク3、鉄片4および鉄心5のうちの少なくとも1つとして上記磁性部品を備えている。好ましくは、ヨーク3、鉄片4および鉄心5の全てが上記磁性部品である。コイル14は鉄心5に巻きつけられている。なお、本明細書において、鉄心5とコイル14とからなる構成を電磁石部10aとも称する。 FIG. 6 is a perspective view of the electromagnet device 10. The electromagnet device 10 includes, for example, a yoke 3, an iron piece 4, and an iron core 5. However, the iron piece 4 is omitted in FIG. The electromagnet device 10 includes the magnetic component as at least one of the yoke 3, the iron piece 4, and the iron core 5. Preferably, the yoke 3, the iron piece 4, and the iron core 5 are all the magnetic parts. The coil 14 is wound around the iron core 5. In the present specification, a configuration including the iron core 5 and the coil 14 is also referred to as an electromagnet portion 10a.
図7は、鉄片4の斜視図である。鉄片4はヒンジバネ24を備えていてもよい。鉄片4はヒンジバネ24を介してベース21に組み付けられていてもよい。 FIG. 7 is a perspective view of the iron piece 4. The iron piece 4 may include a hinge spring 24. The iron piece 4 may be assembled to the base 21 via the hinge spring 24.
上記接点9の構成は特に限定されないが、例えば図5に示されるように、可動接触片8aに備えられた可動接点9aと固定接触片8bに備えられた固定接点9bとからなる。可動接触片8a及び固定接触片8bはベース21に組み付けられている。可動接触片8aは、例えば中間部材(カード23)を介して鉄片4と接続されている。コイル14に電圧が印加されると、電磁石部10aの励磁に伴い、鉄片4が鉄心5に吸着する。また、鉄片4はヒンジバネ24によって付勢されているため、電磁石部10aの消磁に伴い、鉄心5から離れる。このような電磁石部10aの励磁および消磁に伴う鉄片4の動作に連動してカード23が動作する。そして、カード23の動作に連動して、接点9が開閉する。 Although the structure of the said contact 9 is not specifically limited, For example, as FIG. 5 shows, it consists of the movable contact 9a with which the movable contact piece 8a was equipped, and the fixed contact 9b with which the fixed contact piece 8b was equipped. The movable contact piece 8 a and the fixed contact piece 8 b are assembled to the base 21. The movable contact piece 8a is connected to the iron piece 4 through, for example, an intermediate member (card 23). When a voltage is applied to the coil 14, the iron piece 4 is attracted to the iron core 5 with the excitation of the electromagnet portion 10 a. Further, since the iron piece 4 is biased by the hinge spring 24, the iron piece 4 moves away from the iron core 5 with the demagnetization of the electromagnet portion 10a. The card 23 operates in conjunction with the operation of the iron piece 4 accompanying such excitation and demagnetization of the electromagnet portion 10a. The contact 9 opens and closes in conjunction with the operation of the card 23.
本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。 The present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications are possible within the scope shown in the claims, and embodiments obtained by appropriately combining technical means disclosed in different embodiments. Is also included in the technical scope of the present invention.
以下に本発明の実施例を説明するが、本発明の趣旨を逸脱しない限り、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。なお、本実施例においては、上述した元素Aの含有量の最大値を「表面A濃度」と称する場合もある。例えば、上記合金層中に含まれるクロムの含有量の最大値を「表面クロム濃度」と称する場合もある。なお、上記元素は、上記鉄系部品の表面から内側に向かって次第に減少する様に分布している。また、以下では上記濃度の単位を「%」とする場合もあるが、「重量%」を意味する。 Examples of the present invention will be described below, but the present invention is not limited to these examples without departing from the spirit of the present invention. In the present embodiment, the maximum value of the element A content described above may be referred to as “surface A concentration”. For example, the maximum value of the chromium content contained in the alloy layer may be referred to as “surface chromium concentration”. In addition, the said element is distributed so that it may decrease gradually toward the inner side from the surface of the said iron-type components. In the following, the unit of concentration is sometimes referred to as “%”, which means “% by weight”.
〔実施例1〜5および比較例1〜3〕
炭素量0.01重量%の電磁軟鉄(SUYP)を用いて、厚さ1.5mm、幅15mm、長さ28mmのヨーク、および、外径45mm、内径33mm、厚さ1.2mmのリングを製造した。図8は、リングの外観を示す概略図である。図8(a)中のDがリング11の外径、dがリング11の内径を示している。図8(b)は、図8(a)のx軸方向から見た図である。図8(b)中のtはリング11の厚さを示している。
[Examples 1 to 5 and Comparative Examples 1 to 3]
Manufacture of 1.5mm thick, 15mm wide, 28mm long yoke, and 45mm outer diameter, 33mm inner diameter, 1.2mm thick ring using 0.01% by weight electromagnetic soft iron (SUYP) did. FIG. 8 is a schematic view showing the appearance of the ring. In FIG. 8A, D indicates the outer diameter of the ring 11, and d indicates the inner diameter of the ring 11. FIG. 8B is a diagram viewed from the x-axis direction of FIG. “T” in FIG. 8B indicates the thickness of the ring 11.
実施例1〜5および比較例1〜2では、上記ヨークおよびリングに対して、異なる温度条件にて拡散浸透処理を行い、試験片を作製した。当該拡散浸透処理は、クロム粉末40〜80重量%、アルミナ粉末19.5〜59.5重量%、塩化アンモニウム粉末0.5重量%を混合してなる浸透剤にヨークおよびリングを埋め込み、半密閉容器に充填し、水素ガスを流しながら700℃(比較例1)、750℃(実施例1)、800℃(実施例2)、850℃(実施例3)、900℃(実施例4)、950℃(実施例5)または1000℃(比較例2)にて10時間加熱して行った。比較例3では、Niメッキを施されたヨークおよびリングを試験片として用いた。上記ヨークを用いて、合金層の厚さ、拡散浸透した元素の濃度、耐食性、耐摩耗性、および吸引力を調査し、拡散浸透処理による部品の品質改善効果を確認した。また、上記リングを用いて、保磁力の試験を行った。 In Examples 1 to 5 and Comparative Examples 1 and 2, the above-described yoke and ring were subjected to diffusion penetration treatment under different temperature conditions, and test pieces were produced. The diffusion and permeation treatment is carried out by embedding a yoke and a ring in a penetrant prepared by mixing 40 to 80% by weight of chromium powder, 19.5 to 59.5% by weight of alumina powder and 0.5% by weight of ammonium chloride powder, and semi-sealing. Filling the container and flowing hydrogen gas, 700 ° C. (Comparative Example 1), 750 ° C. (Example 1), 800 ° C. (Example 2), 850 ° C. (Example 3), 900 ° C. (Example 4), This was performed by heating at 950 ° C. (Example 5) or 1000 ° C. (Comparative Example 2) for 10 hours. In Comparative Example 3, a yoke and a ring plated with Ni were used as test pieces. Using the yoke, the thickness of the alloy layer, the concentration of the element that diffused and penetrated, the corrosion resistance, the wear resistance, and the suction force were investigated, and the quality improvement effect of the parts by the diffusion and penetration treatment was confirmed. Further, a coercive force test was performed using the ring.
<合金層の厚さ、拡散浸透した元素の濃度>
合金層の厚さは上記ヨークをカットし、その断面を観察することによって計測した。当該合金層の厚さは10か所について計測し、その平均を求めた。また、表面クロム濃度は、SEMによる表面元素分析およびEPMAによる元素濃度分析によって計測した。
<Thickness of alloy layer, concentration of element diffused and penetrated>
The thickness of the alloy layer was measured by cutting the yoke and observing its cross section. The thickness of the alloy layer was measured at 10 locations, and the average was obtained. The surface chromium concentration was measured by surface element analysis by SEM and element concentration analysis by EPMA.
<合金層表面硬度>
合金層表面硬度として、ビッカース硬さを計測した。ビッカース硬さは、JIS Z 2244(1992)に基づいて算出した。当該実験では、試験荷重を25gfとして試験を行った。
<Alloy layer surface hardness>
Vickers hardness was measured as the surface hardness of the alloy layer. Vickers hardness was calculated based on JIS Z 2244 (1992). In this experiment, the test was performed with a test load of 25 gf.
<耐食性テスト(塩水噴霧試験)>
耐食性テストとして、塩水噴霧試験を行い、試験片の表面の腐食面積の割合を求めた。35℃に維持された塩水噴霧試験槽内で、塩濃度5±1%(質量比)、pH値6.5〜7.2(水温20±2℃)の塩水を試験片に連続して2時間噴霧し、その後、試験槽内で20〜22時間放置することを1サイクルとし、これを3サイクル行った。当該試験は、JIS C 0024(2000)(IEC 60068−2−52(1996))、および、JIS C 5442(1996)に基づいて行った。
<Corrosion resistance test (salt spray test)>
As a corrosion resistance test, a salt spray test was performed to determine the ratio of the corrosion area on the surface of the test piece. In a salt spray test tank maintained at 35 ° C., salt water having a salt concentration of 5 ± 1% (mass ratio) and a pH value of 6.5 to 7.2 (water temperature 20 ± 2 ° C.) was continuously added to the test piece. Spraying for a period of time and then leaving it in the test tank for 20 to 22 hours was taken as one cycle, and this was performed for 3 cycles. The test was performed based on JIS C 0024 (2000) (IEC 60068-2-52 (1996)) and JIS C 5442 (1996).
<耐摩耗性テスト>
試験片を実際にリレーに組み込み、2000万回開閉させた後の金属摩耗部の表面状態を外観確認し、摩耗粉の発生程度によって、摩耗の大小を判定した。開閉頻度は1800回/分とした。当該試験は、JIS C 4530(1996)、JIS C 5442(1996)、および、NECA C 5440(1999)に基づいて行った。
<Abrasion resistance test>
The test piece was actually installed in a relay, the appearance of the surface state of the metal wear part after opening and closing 20 million times was confirmed, and the magnitude of wear was determined by the degree of wear powder generation. The opening / closing frequency was 1800 times / minute. The test was performed based on JIS C 4530 (1996), JIS C 5442 (1996), and NECA C 5440 (1999).
<吸引力試験>
図9に、吸引力試験のための装置を示す。試験片であるヨーク3、鉄片4および鉄心5を用いてリレーを作製し、外部電源により、鉄心5に巻いたコイル14に定格電流を通電し、ロードセル16を用いて、電磁石吸着部15に発生する吸引力を測定した。
<Suction force test>
FIG. 9 shows an apparatus for the suction force test. A relay is manufactured using the yoke 3, the iron piece 4 and the iron core 5, which are test pieces, and a rated current is supplied to the coil 14 wound around the iron core 5 by an external power source. The load cell 16 is used to generate the relay 15 The suction force to be measured was measured.
<保磁力試験>
円形リングとして加工した試験片について、保磁力を測定した。図10に、試験片にコイルを巻く方法を示す。まず、試験片11(図10(a))を絶縁テープ17aで覆う(図10(b))。次に、磁束検出用コイル18として絶縁導線を試験片11に均等に巻く(図10(c))。その後、試験片11をさらに絶縁テープ17bで覆う(図10(d))。絶縁テープ17b上に、励磁用コイル19として、測定の際に最大の磁化電流を流すことができる絶縁導線を、最大の磁界の強さを得るために十分な巻き数となるように、1層または多層巻く(図10(e))。図10(f)はコイルを巻いた試験片の外観を示す概略図であり、図10(g)は図10(f)のA−A’における断面図を示している。当該試験では、磁束検出用コイルの磁束密度としては100T、励磁用コイルの磁束密度としては200Tを採用した。
<Coercivity test>
The coercive force of the test piece processed as a circular ring was measured. FIG. 10 shows a method of winding a coil around a test piece. First, the test piece 11 (FIG. 10A) is covered with the insulating tape 17a (FIG. 10B). Next, an insulated conductor is uniformly wound around the test piece 11 as the magnetic flux detecting coil 18 (FIG. 10C). Thereafter, the test piece 11 is further covered with an insulating tape 17b (FIG. 10D). On the insulating tape 17b, as an exciting coil 19, one layer of an insulated conductor capable of flowing the maximum magnetization current at the time of measurement has a sufficient number of turns to obtain the maximum magnetic field strength. Alternatively, multi-layer winding is performed (FIG. 10E). FIG. 10F is a schematic view showing the appearance of a test piece wound with a coil, and FIG. 10G shows a cross-sectional view taken along line AA ′ of FIG. In this test, 100T was adopted as the magnetic flux density of the magnetic flux detecting coil, and 200T was adopted as the magnetic flux density of the exciting coil.
保磁力とは、磁化された磁性体を磁化されていない状態に戻すために必要な反対方向の磁界の強さである。保磁力の数値が小さいほど、磁気特性は良好である。保磁力の測定は、BHカーブトレーサによって行った。測定したBHカーブから保磁力の値を読み取った。図11はBHカーブの例を示している。測定は初期磁化曲線の測定を基本とした。なお、測定ごとに消磁を確実に行った。当該試験は、JIS C 2504(2000)に基づいて行った。 The coercive force is the strength of a magnetic field in the opposite direction necessary to return a magnetized magnetic body to an unmagnetized state. The smaller the coercivity value, the better the magnetic properties. The coercive force was measured with a BH curve tracer. The coercive force value was read from the measured BH curve. FIG. 11 shows an example of a BH curve. The measurement was based on the measurement of the initial magnetization curve. In addition, demagnetization was reliably performed for each measurement. The test was performed based on JIS C 2504 (2000).
<実施例1〜5および比較例1〜3の結果>
実施例1〜5および比較例1〜3の結果を表1に示す。耐摩耗性テストの結果は、比較例3(Niメッキ品)の摩耗粉発生量を100%とした場合の、各実施例および比較例の摩耗粉発生量の割合として示している。当該摩耗粉発生量の数値が小さいほど、耐摩耗性が良好であると言える。吸引力試験の結果は、比較例3の吸引力を100%とした場合の、各実施例および比較例の吸引力の割合として示している。
<Results of Examples 1 to 5 and Comparative Examples 1 to 3>
The results of Examples 1 to 5 and Comparative Examples 1 to 3 are shown in Table 1. The result of the abrasion resistance test is shown as a ratio of the amount of abrasion powder generated in each of the examples and the comparative example when the amount of abrasion powder generated in Comparative Example 3 (Ni plated product) is 100%. It can be said that the smaller the numerical value of the amount of generated abrasion powder, the better the wear resistance. The result of the suction force test is shown as a ratio of the suction force of each example and the comparative example when the suction force of the comparative example 3 is 100%.
(合金層表面硬度の結果)
クロムと鉄との合金層は、母材である電磁軟鉄(ビッカース硬度:90〜150mHv)より硬く、表1に示すように、160〜630mHvのビッカース硬度を示した。比較例1はビッカース硬度が160mHvであり、比較例3より劣る結果となった。なお、比較例1は合金層の厚さも3μmと薄かった。
(Result of alloy layer surface hardness)
The alloy layer of chromium and iron was harder than electromagnetic soft iron (Vickers hardness: 90 to 150 mHv) as a base material, and as shown in Table 1, it exhibited a Vickers hardness of 160 to 630 mHv. Comparative Example 1 had a Vickers hardness of 160 mHv, which was inferior to Comparative Example 3. In Comparative Example 1, the alloy layer was also as thin as 3 μm.
(耐食性テストの結果)
Niメッキ品である比較例3の腐食面積は40〜50%であったのに対し、比較例1は50〜60%と悪い結果になったが、実施例1〜5はいずれも比較例3よりも腐食が少なかった。特に、実施例3〜5(合金層の厚さ:20〜60μm、クロム濃度:37〜61重量%)は、全く腐食しなかった。以上のことから、合金層が厚く、クロム濃度が高いほうが、耐食性が優れていると考えられる。また、強磁性体であるNiの代わりに、反強磁性体であるCrを使用する場合であっても、合金層の厚さを制御することで、磁気特性を失うことなく耐食性を向上させることが可能であることがわかった。
(Results of corrosion resistance test)
The corrosion area of Comparative Example 3 which is a Ni-plated product was 40 to 50%, whereas Comparative Example 1 had a bad result of 50 to 60%, but Examples 1 to 5 were all Comparative Example 3. Less corrosion than. In particular, Examples 3 to 5 (alloy layer thickness: 20 to 60 μm, chromium concentration: 37 to 61% by weight) did not corrode at all. From the above, it is considered that the thicker the alloy layer and the higher the chromium concentration, the better the corrosion resistance. In addition, even when Cr, which is an antiferromagnetic material, is used instead of Ni, which is a ferromagnetic material, the corrosion resistance can be improved without losing magnetic properties by controlling the thickness of the alloy layer. Was found to be possible.
(耐摩耗性テストの結果)
比較例1の耐摩耗性はNiメッキ品である比較例3より劣るものの、実施例1〜5および比較例2の耐摩耗性については比較例3と同等または比較例3を上回る結果が得られた。特にビッカース硬度が高い、実施例3〜5においては、ほとんど摩耗しなかった。
(Results of wear resistance test)
Although the wear resistance of Comparative Example 1 is inferior to that of Comparative Example 3 which is a Ni-plated product, the results of Examples 1 to 5 and Comparative Example 2 are the same as or higher than those of Comparative Example 3. It was. In Examples 3 to 5 where the Vickers hardness was particularly high, there was almost no wear.
(吸引力試験の結果)
クロムは反強磁性体であるため、合金層を形成することによって、磁気特性が悪化することが予想されたが、表1の比較例1〜2および実施例1〜5に示すように、合金層の厚さが60μm以下であれば、比較例3以上、または比較例3と同等の吸引力が得られた。ただし、比較例2(合金層の厚さ:80μm)では、吸引力が低下し、磁性部品として使用できないことがわかった。
(Result of suction test)
Since chromium is an antiferromagnetic material, it was expected that the magnetic properties would be deteriorated by forming an alloy layer. However, as shown in Comparative Examples 1-2 and Examples 1-5 in Table 1, the alloy When the thickness of the layer was 60 μm or less, a suction force equal to or greater than that of Comparative Example 3 or Comparative Example 3 was obtained. However, in Comparative Example 2 (alloy layer thickness: 80 μm), it was found that the attractive force was reduced and it could not be used as a magnetic component.
図12にストロークST(mm)と吸引力Fとの関係を示す。実施例4(処理温度:900℃)および比較例3の吸引力が同等である。処理温度が上がるほど、吸引力が減少し、処理温度が下がるほど吸引力が増加することがわかる。 FIG. 12 shows the relationship between the stroke ST (mm) and the suction force F. The suction force of Example 4 (treatment temperature: 900 ° C.) and Comparative Example 3 are equivalent. It can be seen that the suction force decreases as the processing temperature increases, and the suction force increases as the processing temperature decreases.
(保磁力試験の結果)
保磁力試験においても、表1の比較例1および実施例1〜5に示すように、合金層の厚さが60μm以下であれば、比較例3以上、または比較例3と同等の保磁力が得られた。なお、Niメッキ品である比較例3に比べて+10A/m以下であれば、磁性部品として使用可能であると判断した。ただし、比較例2(合金層の厚さ:80μm)では、保磁力が低下し、磁性部品として使用できないことがわかった。
(Results of coercive force test)
Also in the coercive force test, as shown in Comparative Example 1 and Examples 1 to 5 in Table 1, if the thickness of the alloy layer is 60 μm or less, the coercive force equal to or greater than that of Comparative Example 3 or Comparative Example 3 is obtained. Obtained. In addition, if it was +10 A / m or less compared with the comparative example 3 which is Ni plating goods, it was judged that it could be used as a magnetic component. However, in Comparative Example 2 (alloy layer thickness: 80 μm), it was found that the coercive force was lowered and it could not be used as a magnetic component.
なお、Niメッキ等で従来実施されている磁気特性を改善するための加熱温度(800〜900℃)と加熱時間(15〜30分)との組み合わせでは、母材の結晶粒度は、JIS G0551(2005)に規定されるフェライト結晶粒度番号が2以上である(断面積1mm2あたりの結晶粒の数が32以下程度、図13(a)参照)。これに対し、実施例1〜5では、加熱温度750〜950℃であり、かつ、加熱時間が10時間と大幅に長いため、より結晶粒の粗大化が進行しており、上記フェライト結晶粒度番号が−1以下(断面積1mm2あたりの結晶粒の数が4以下程度、図13(b)参照)となる。なお、図13(c)および(d)は、それぞれ、図13(a)および(b)の結晶粒界を顕在化させた図である。 In addition, in the combination of the heating temperature (800 to 900 ° C.) and the heating time (15 to 30 minutes) for improving the magnetic properties conventionally performed by Ni plating or the like, the crystal grain size of the base material is JIS G0551 ( The ferrite crystal grain size number defined in 2005) is 2 or more (the number of crystal grains per 1 mm 2 in cross-sectional area is about 32 or less, see FIG. 13A). On the other hand, in Examples 1-5, since the heating temperature is 750-950 ° C. and the heating time is significantly long as 10 hours, the coarsening of the crystal grains is progressing, and the ferrite grain size number is Becomes −1 or less (the number of crystal grains per 1 mm 2 in cross-sectional area is about 4 or less, see FIG. 13B). FIGS. 13C and 13D are diagrams in which the crystal grain boundaries in FIGS. 13A and 13B are made obvious.
以上のことから、合金層の厚さが60μm以下である場合(実施例1〜5および比較例1)は、上記フェライト結晶粒度番号が−1以下であることによって、良好な磁気特性が得られると考えられる。しかしながら、合金層の厚さが80μmに達した場合(比較例2)、1000℃×10時間という最も母材の結晶粒が粗大化する加熱条件で拡散浸透処理を行っても、磁気特性の低下が避けられなかった。 From the above, when the thickness of the alloy layer is 60 μm or less (Examples 1 to 5 and Comparative Example 1), good magnetic properties are obtained when the ferrite crystal grain size number is −1 or less. it is conceivable that. However, when the thickness of the alloy layer reaches 80 μm (Comparative Example 2), even if diffusion penetration treatment is performed under the heating condition in which the crystal grains of the base material are coarsened at 1000 ° C. × 10 hours, the magnetic properties are deteriorated. Was inevitable.
〔実施例1〜5および比較例1〜6〕
NSSMAG1(軟磁性ステンレス鋼)(比較例4〜5)およびSUYP(電磁軟鉄)(比較例6)についても上述した保磁力試験を行い、クロムを拡散浸透させたSUYP(実施例1〜5および比較例1〜2)およびNiメッキを施したSUYP(比較例3)を用いた場合の結果と比較した。試験結果を表2に示す。
[Examples 1-5 and Comparative Examples 1-6]
NSSMAG1 (soft magnetic stainless steel) (Comparative Examples 4 to 5) and SUYP (electromagnetic soft iron) (Comparative Example 6) were also subjected to the above-described coercive force test, and SUYP (Examples 1 to 5 and comparison) in which chromium was diffused and infiltrated. The results were compared with the results obtained using Examples 1-2) and Ni-plated SUYP (Comparative Example 3). The test results are shown in Table 2.
表2に示すように、Niメッキを施した比較例3は、Niメッキを施していない比較例6に比べて保磁力の数値が大きくなった。また、クロムの拡散浸透処理を施した実施例の中でも実施例1および2では、クロムが均等に含有されている比較例4〜5に比べて保磁力が優れていた。 As shown in Table 2, Comparative Example 3 with Ni plating had a larger coercive force value than Comparative Example 6 without Ni plating. Moreover, in Examples 1 and 2 among the examples subjected to the diffusion and penetration treatment of chromium, the coercive force was excellent as compared with Comparative Examples 4 to 5 in which chromium was uniformly contained.
〔実施例6〕
低炭素鋼(SPCC、炭素量0.01重量%)を用いて加工したヨーク(図4におけるz軸方向における最大の長さ22mm、x軸方向における最大の長さ11mm、幅(y軸方向の長さ)11.5mm)に以下の条件にて拡散浸透処理を施した。
浸透剤の組成:クロム粉末(40重量%)、アルミナ粉末(59.5重量%)、塩化アンモニウム粉末(0.5重量%)
処理温度:800℃
処理時間:5時間
その結果、合金層の厚さ15μm、表面クロム濃度30%のヨークが得られた。EPMA分析装置による合金層断面のクロム濃度分析値を図14(a)に示す。
Example 6
Yoke (maximum length 22 mm in the z-axis direction in FIG. 4, maximum length 11 mm in the x-axis direction, width (y-axis direction) in FIG. Length) 11.5 mm) was subjected to diffusion penetration treatment under the following conditions.
Composition of penetrant: chromium powder (40% by weight), alumina powder (59.5% by weight), ammonium chloride powder (0.5% by weight)
Processing temperature: 800 ° C
Treatment time: 5 hours As a result, a yoke having an alloy layer thickness of 15 μm and a surface chromium concentration of 30% was obtained. FIG. 14A shows the chromium concentration analysis value of the alloy layer cross section by the EPMA analyzer.
得られたヨークについて、実施例1と同様の磁気特性テスト(吸引力試験および保磁力試験)、耐食性テストおよび耐摩耗性テストを行った。磁気特性については、現行のNiメッキ品(比較例3)と同様に良好であった。耐食性テストにおいては、腐食面積は10〜20%であり、比較例3(40〜50%)に比べると軽減されており、本発明の効果が確認できた。耐摩耗性テストにおいては、得られたヨークをリレーに組み込んで2000万回の開閉テストを行った結果、ヨークの摺動面はほとんど摩耗しておらず、良好であった。 The obtained yoke was subjected to the same magnetic property test (attraction force test and coercive force test), corrosion resistance test and wear resistance test as in Example 1. The magnetic properties were as good as the current Ni-plated product (Comparative Example 3). In the corrosion resistance test, the corrosion area was 10 to 20%, which was reduced compared with Comparative Example 3 (40 to 50%), and the effect of the present invention was confirmed. In the abrasion resistance test, the obtained yoke was incorporated in a relay and subjected to an opening / closing test 20 million times. As a result, the sliding surface of the yoke was hardly worn and was good.
〔実施例7〕
低炭素鋼(SPCC、炭素量0.01重量%)を用いて加工したヨーク(図4におけるz軸方向における最大の長さ22mm、x軸方向における最大の長さ11mm、幅(y軸方向の長さ)11.5mm)に以下の条件にて拡散浸透処理を施した。
浸透剤の組成:フェロバナジウム粉末(50重量%)、アルミナ粉末(49.5重量%)、塩化アンモニウム粉末(0.5重量%)
処理温度:930℃
処理時間:5時間
その結果、厚さ20μm、表面バナジウム濃度49%のヨークが得られた。EPMA分析装置による合金層断面のバナジウム濃度分析値を図14(b)に示す。
Example 7
Yoke (maximum length 22 mm in the z-axis direction in FIG. 4, maximum length 11 mm in the x-axis direction, width (y-axis direction) in FIG. Length) 11.5 mm) was subjected to diffusion penetration treatment under the following conditions.
Composition of penetrant: ferrovanadium powder (50 wt%), alumina powder (49.5 wt%), ammonium chloride powder (0.5 wt%)
Processing temperature: 930 ° C
Treatment time: 5 hours As a result, a yoke having a thickness of 20 μm and a surface vanadium concentration of 49% was obtained. FIG. 14 (b) shows the vanadium concentration analysis value of the alloy layer cross section by the EPMA analyzer.
得られたヨークについて、実施例1と同様の磁気特性テスト、耐食性テストおよび耐摩耗性テストを行った。磁気特性については、比較例3と同様に良好であった。耐食性テストにおいては、全く腐食しておらず、比較例3(40〜50%)に比べるとはるかに優れた耐食性を示しており、本発明の効果が確認できた。耐摩耗性テストにおいては、得られたヨークをリレーに組み込んで2000万回の開閉テストを行った結果、ヨークの摺動面はほとんど摩耗しておらず、優れた耐摩耗性を示した。 The obtained yoke was subjected to the same magnetic property test, corrosion resistance test, and wear resistance test as in Example 1. The magnetic characteristics were as good as in Comparative Example 3. In the corrosion resistance test, it was not corroded at all and showed much better corrosion resistance than Comparative Example 3 (40-50%), confirming the effect of the present invention. In the abrasion resistance test, the obtained yoke was incorporated in a relay and subjected to an opening / closing test of 20 million times. As a result, the sliding surface of the yoke was hardly worn and showed excellent abrasion resistance.
〔実施例8〕
低炭素鋼(SPCC、炭素量0.01重量%)を用いて加工したヨーク(図4におけるz軸方向における最大の長さ22mm、x軸方向における最大の長さ11mm、幅(y軸方向の長さ)11.5mm)に以下の条件にて拡散浸透処理を施した。
浸透剤の組成:鉄−アルミニウム合金粉末(65重量%)、アルミナ粉末(34.5重量%)、塩化アンモニウム粉末(0.5重量%)
処理温度:830℃
処理時間:5時間
その結果、厚さ30μm、表面アルミニウム濃度33%のヨークが得られた。EPMA分析装置による合金層断面のアルミニウム濃度分析値を図14(c)に示す。
Example 8
Yoke (maximum length 22 mm in the z-axis direction in FIG. 4, maximum length 11 mm in the x-axis direction, width (y-axis direction) in FIG. Length) 11.5 mm) was subjected to diffusion penetration treatment under the following conditions.
Composition of penetrant: iron-aluminum alloy powder (65 wt%), alumina powder (34.5 wt%), ammonium chloride powder (0.5 wt%)
Processing temperature: 830 ° C
Treatment time: 5 hours As a result, a yoke having a thickness of 30 μm and a surface aluminum concentration of 33% was obtained. FIG. 14C shows the aluminum concentration analysis value of the alloy layer cross section by the EPMA analyzer.
得られたヨークについて、実施例1と同様の磁気特性テスト、耐食性テストおよび耐摩耗性テストを行った。磁気特性については、比較例3と同様に良好であった。耐食性テストにおいては、全く腐食しておらず、比較例3(40〜50%)に比べるとはるかに優れた耐食性を示しており、本発明の効果が確認できた。耐摩耗性テストにおいては、得られたヨークをリレーに組み込んで2000万回の開閉テストを行った結果、ヨークの摺動面はほとんど摩耗しておらず、優れた耐摩耗性を示した。 The obtained yoke was subjected to the same magnetic property test, corrosion resistance test, and wear resistance test as in Example 1. The magnetic characteristics were as good as in Comparative Example 3. In the corrosion resistance test, it was not corroded at all and showed much better corrosion resistance than Comparative Example 3 (40-50%), confirming the effect of the present invention. In the abrasion resistance test, the obtained yoke was incorporated in a relay and subjected to an opening / closing test of 20 million times. As a result, the sliding surface of the yoke was hardly worn and showed excellent abrasion resistance.
〔実施例9〕
低炭素鋼(SPCC、炭素量0.01重量%)を用いて加工したヨーク(図4におけるz軸方向における最大の長さ22mm、x軸方向における最大の長さ11mm、幅(y軸方向の長さ)11.5mm)に以下の条件にて拡散浸透処理を施した。
浸透剤の組成:クロム粉末(40重量%)、アルミナ粉末(59.5重量%)、塩化アンモニウム粉末(0.5重量%)
処理温度:800℃
処理時間:13時間
その結果、合金層の厚さ15μm、表面硬度270mHv、表面クロム濃度33%のヨークが得られた。EPMA分析装置による合金層断面のクロム濃度分析値を図15(a)に示す。
Example 9
Yoke (maximum length 22 mm in the z-axis direction in FIG. 4, maximum length 11 mm in the x-axis direction, width (y-axis direction) in FIG. Length) 11.5 mm) was subjected to diffusion penetration treatment under the following conditions.
Composition of penetrant: chromium powder (40% by weight), alumina powder (59.5% by weight), ammonium chloride powder (0.5% by weight)
Processing temperature: 800 ° C
Treatment time: 13 hours As a result, a yoke having an alloy layer thickness of 15 μm, a surface hardness of 270 mHv, and a surface chromium concentration of 33% was obtained. FIG. 15A shows the chromium concentration analysis value of the alloy layer cross section by the EPMA analyzer.
得られたヨークについて、実施例1と同様の磁気特性テスト(吸引力試験および保磁力試験)、耐食性テストおよび耐摩耗性テストを行った。磁気特性については、現行のNiメッキ品(比較例3)と同様に良好であった。耐食性テストにおいては、腐食面積は10〜20%であり、比較例3(40〜50%)に比べると軽減されており、本発明の効果が確認できた。耐摩耗性テストにおいては、得られたヨークをリレーに組み込んで2000万回の開閉テストを行った結果、ヨークの摺動面はほとんど摩耗しておらず、良好であった。 The obtained yoke was subjected to the same magnetic property test (attraction force test and coercive force test), corrosion resistance test and wear resistance test as in Example 1. The magnetic properties were as good as the current Ni-plated product (Comparative Example 3). In the corrosion resistance test, the corrosion area was 10 to 20%, which was reduced compared with Comparative Example 3 (40 to 50%), and the effect of the present invention was confirmed. In the abrasion resistance test, the obtained yoke was incorporated in a relay and subjected to an opening / closing test 20 million times. As a result, the sliding surface of the yoke was hardly worn and was good.
〔実施例10〕
低炭素鋼(SPCC、炭素量0.12重量%)を用いて加工した鉄片(図4におけるx軸方向における最大の長さ13.5mm、z軸方向における最大の長さ8.5mm、幅(y軸方向の長さ)11.5mm)に以下の条件にて拡散浸透処理を施した。
浸透剤の組成:クロム粉末(40重量%)、アルミナ粉末(59.5重量%)、塩化アンモニウム粉末(0.5重量%)
処理温度:880℃
処理時間:8時間
その結果、合金層の厚さ29μm、表面硬度310mHv、表面クロム濃度42%の鉄片が得られた。EPMA分析装置による合金層断面のクロム濃度分析値を図15(b)に示す。
Example 10
Iron pieces processed using low carbon steel (SPCC, carbon content 0.12 wt%) (maximum length 13.5 mm in the x-axis direction in FIG. 4, maximum length 8.5 mm in the z-axis direction, width ( The diffusion permeation treatment was applied to the length in the y-axis direction (11.5 mm) under the following conditions.
Composition of penetrant: chromium powder (40% by weight), alumina powder (59.5% by weight), ammonium chloride powder (0.5% by weight)
Processing temperature: 880 ° C
Treatment time: 8 hours As a result, an iron piece having an alloy layer thickness of 29 μm, a surface hardness of 310 mHv, and a surface chromium concentration of 42% was obtained. FIG. 15B shows the chromium concentration analysis value of the alloy layer cross section by the EPMA analyzer.
得られた鉄片について、実施例1と同様の磁気特性テスト(吸引力試験および保磁力試験)、耐食性テストおよび耐摩耗性テストを行った。磁気特性については、現行のNiメッキ品(比較例3)と同様に良好であった。耐食性テストにおいては、表面は全く腐食しておらず、比較例3(40〜50%)に比べるとはるかに優れた耐食性を示しており、本発明の効果が確認できた。耐摩耗性テストにおいては、得られた鉄片をリレーに組み込んで2000万回の開閉テストを行った結果、鉄片の摺動面はほとんど摩耗しておらず、優れた耐摩耗性を示した。 The obtained iron pieces were subjected to the same magnetic property test (attraction force test and coercive force test), corrosion resistance test and wear resistance test as in Example 1. The magnetic properties were as good as the current Ni-plated product (Comparative Example 3). In the corrosion resistance test, the surface was not corroded at all, showing much better corrosion resistance than Comparative Example 3 (40 to 50%), and the effect of the present invention could be confirmed. In the wear resistance test, the obtained iron piece was incorporated in a relay and subjected to an opening / closing test 20 million times. As a result, the sliding surface of the iron piece was hardly worn and showed excellent wear resistance.
〔実施例11〕
低炭素鋼(SPCC、炭素量0.07重量%)を用いて加工した鉄心(直径φ7mm、長さ20.5mm)に以下の条件にて拡散浸透処理を施した。
浸透剤の組成:クロム粉末(40重量%)、アルミナ粉末(59.5重量%)、塩化アンモニウム粉末(0.5重量%)
処理温度:930℃
処理時間:6時間
その結果、合金層の厚さ38μm、表面硬度360mHv、表面クロム濃度49%の鉄心が得られた。EPMA分析装置による合金層断面のクロム濃度分析値を図15(c)に示す。
Example 11
An iron core (diameter 7 mm, length 20.5 mm) processed using low carbon steel (SPCC, carbon content 0.07 wt%) was subjected to diffusion penetration treatment under the following conditions.
Composition of penetrant: chromium powder (40% by weight), alumina powder (59.5% by weight), ammonium chloride powder (0.5% by weight)
Processing temperature: 930 ° C
Treatment time: 6 hours As a result, an iron core having an alloy layer thickness of 38 μm, a surface hardness of 360 mHv, and a surface chromium concentration of 49% was obtained. FIG. 15C shows the chromium concentration analysis value of the alloy layer cross section by the EPMA analyzer.
得られた鉄心について、実施例1と同様の磁気特性テスト(吸引力試験および保磁力試験)、耐食性テストおよび耐摩耗性テストを行った。磁気特性については、現行のNiメッキ品(比較例3)と同様に良好であった。耐食性テストにおいては、腐食面積は10〜20%であり、比較例3(40〜50%)に比べるとはるかに優れた耐食性を示しており、本発明の効果が確認できた。耐摩耗性テストにおいては、得られた鉄心をリレーに組み込んで2000万回の開閉テストを行った結果、鉄心の摺動面はほとんど摩耗しておらず、優れた耐摩耗性を示した。 The obtained iron core was subjected to the same magnetic property test (attraction force test and coercive force test), corrosion resistance test and wear resistance test as in Example 1. The magnetic properties were as good as the current Ni-plated product (Comparative Example 3). In the corrosion resistance test, the corrosion area was 10 to 20%, which was far superior to that of Comparative Example 3 (40 to 50%), indicating the effect of the present invention. In the wear resistance test, the obtained iron core was incorporated into a relay and subjected to an opening / closing test 20 million times. As a result, the sliding surface of the iron core was hardly worn and showed excellent wear resistance.
〔実施例12〕
低炭素鋼(SPCC、炭素量0.01重量%)を用いて加工した鉄心(直径φ7mm、長さ20.5mm)に以下の条件にて拡散浸透処理を施した。
浸透剤の組成:フェロバナジウム粉末(50重量%)、アルミナ粉末(49.5重量%)、塩化アンモニウム粉末(0.5重量%)
処理温度:930℃
処理時間:7時間
その結果、厚さ16μm、表面硬度410mHv、表面バナジウム濃度43%のヨークが得られた。EPMA分析装置による合金層断面のバナジウム濃度分析値を図15(d)に示す。
Example 12
An iron core (diameter: 7 mm, length: 20.5 mm) processed using low-carbon steel (SPCC, carbon content 0.01% by weight) was subjected to diffusion penetration treatment under the following conditions.
Composition of penetrant: ferrovanadium powder (50 wt%), alumina powder (49.5 wt%), ammonium chloride powder (0.5 wt%)
Processing temperature: 930 ° C
Treatment time: 7 hours As a result, a yoke having a thickness of 16 μm, a surface hardness of 410 mHv, and a surface vanadium concentration of 43% was obtained. FIG. 15 (d) shows the vanadium concentration analysis value of the alloy layer cross section by the EPMA analyzer.
得られた鉄心について、実施例1と同様の磁気特性テスト、耐食性テストおよび耐摩耗性テストを行った。磁気特性については、比較例3と同様に良好であった。耐食性テストにおいては、全く腐食しておらず、比較例3(40〜50%)に比べるとはるかに優れた耐食性を示しており、本発明の効果が確認できた。耐摩耗性テストにおいては、得られた鉄心をリレーに組み込んで2000万回の開閉テストを行った結果、鉄心の摺動面はほとんど摩耗しておらず、優れた耐摩耗性を示した。 The obtained iron core was subjected to the same magnetic property test, corrosion resistance test, and wear resistance test as in Example 1. The magnetic characteristics were as good as in Comparative Example 3. In the corrosion resistance test, it was not corroded at all and showed much better corrosion resistance than Comparative Example 3 (40-50%), confirming the effect of the present invention. In the wear resistance test, the obtained iron core was incorporated into a relay and subjected to an opening / closing test 20 million times. As a result, the sliding surface of the iron core was hardly worn and showed excellent wear resistance.
〔実施例13〕
低炭素鋼(SPCC、炭素量0.10重量%)を用いて加工した鉄片(図4におけるx軸方向における最大の長さ13.5mm、z軸方向における最大の長さ8.5mm、幅(y軸方向の長さ)11.5mm)に以下の条件にて拡散浸透処理を施した。
浸透剤の組成:鉄−アルミニウム合金粉末(65重量%)、アルミナ粉末(34.5重量%)、塩化アンモニウム粉末(0.5重量%)
処理温度:800℃
処理時間:5時間
その結果、厚さ31μm、表面硬度250mHv、表面アルミニウム濃度29%の鉄片が得られた。EPMA分析装置による合金層断面のアルミニウム濃度分析値を図15(e)に示す。
Example 13
Iron pieces machined using low carbon steel (SPCC, carbon content 0.10% by weight) (maximum length 13.5 mm in the x-axis direction in FIG. 4, maximum length 8.5 mm in the z-axis direction, width ( The diffusion permeation treatment was applied to the length in the y-axis direction (11.5 mm) under the following conditions.
Composition of penetrant: iron-aluminum alloy powder (65 wt%), alumina powder (34.5 wt%), ammonium chloride powder (0.5 wt%)
Processing temperature: 800 ° C
Treatment time: 5 hours As a result, an iron piece having a thickness of 31 μm, a surface hardness of 250 mHv, and a surface aluminum concentration of 29% was obtained. FIG. 15E shows the aluminum concentration analysis value of the alloy layer cross section by the EPMA analyzer.
得られた鉄片について、実施例1と同様の磁気特性テスト、耐食性テストおよび耐摩耗性テストを行った。磁気特性については、比較例3と同様に良好であった。耐食性テストにおいては、全く腐食しておらず、比較例3(40〜50%)に比べるとはるかに優れた耐食性を示しており、本発明の効果が確認できた。耐摩耗性テストにおいては、得られた鉄片をリレーに組み込んで2000万回の開閉テストを行った結果、鉄片の摺動面はほとんど摩耗しておらず、優れた耐摩耗性を示した。 The obtained iron piece was subjected to the same magnetic property test, corrosion resistance test and wear resistance test as in Example 1. The magnetic characteristics were as good as in Comparative Example 3. In the corrosion resistance test, it was not corroded at all and showed much better corrosion resistance than Comparative Example 3 (40-50%), confirming the effect of the present invention. In the wear resistance test, the obtained iron piece was incorporated in a relay and subjected to an opening / closing test 20 million times. As a result, the sliding surface of the iron piece was hardly worn and showed excellent wear resistance.
上記実施例6〜13から、強磁性体であるNiの代わりに、反強磁性体、反磁性体または常磁性体であるCr、VまたはAlを使用した場合であっても、合金層の厚さを制御することで、磁気特性を失うことなく耐食性を向上させることが可能であることがわかった。 From Examples 6 to 13, even when Cr, V, or Al, which is an antiferromagnetic material, a diamagnetic material, or a paramagnetic material, is used instead of Ni that is a ferromagnetic material, the thickness of the alloy layer It was found that by controlling the thickness, the corrosion resistance can be improved without losing the magnetic properties.
〔実施例14〜15および比較例7〜10〕
SPCCを用いて加工した試験片について、金属組織を観察した。実施例14および比較例7〜8では、厚さ1.2mmの試験片を使用し、実施例15および比較例9〜10では、厚さ1.6mmの試験片を使用した。実施例14〜15では、浸透剤(クロム粉末(40重量%)、アルミナ粉末(59.5重量%)、塩化アンモニウム粉末(0.5重量%))を使用して、処理温度840℃、処理時間9時間にて処理を行い、合金層を形成した。比較例7および9では、熱処理を行わず、比較例8および10では、850℃の熱処理を行った。なお、比較例7〜10では、拡散浸透処理およびNiメッキを行っていない。
[Examples 14 to 15 and Comparative Examples 7 to 10]
The metal structure was observed about the test piece processed using SPCC. In Example 14 and Comparative Examples 7-8, a test piece having a thickness of 1.2 mm was used, and in Example 15 and Comparative Examples 9-10, a test piece having a thickness of 1.6 mm was used. In Examples 14 to 15, a penetrant (chromium powder (40 wt%), alumina powder (59.5 wt%), ammonium chloride powder (0.5 wt%)) was used, and the treatment temperature was 840 ° C. The treatment was performed for 9 hours to form an alloy layer. In Comparative Examples 7 and 9, no heat treatment was performed, and in Comparative Examples 8 and 10, a heat treatment at 850 ° C. was performed. In Comparative Examples 7 to 10, no diffusion permeation treatment and Ni plating were performed.
図16〜19は、実施例14および比較例7〜8について、異なる倍率の断面図を示している。図20〜23は、実施例15および比較例9〜10について、異なる倍率の断面図を示している。図16〜23から、実施例14〜15では、比較例7〜10に比べて金属組織が成長していることがわかる。 16-19 has shown sectional drawing of a different magnification about Example 14 and Comparative Examples 7-8. 20-23 has shown sectional drawing of a different magnification about Example 15 and Comparative Examples 9-10. 16-23, in Examples 14-15, it turns out that the metal structure has grown compared with Comparative Examples 7-10.
〔実施例16〜19および比較例11〕
純鉄を用いて加工したヨークについて、実施例1と同様の方法で、塩水噴霧試験を行った。実施例16〜19は、浸透剤(クロム粉末(40重量%)、アルミナ粉末(59.5重量%)、塩化アンモニウム粉末(0.5重量%))を使用して、処理時間8時間にてクロムを拡散浸透させたヨークである。なお、処理温度は、実施例16では765℃、実施例17では800℃、実施例18では850℃、実施例19では950℃とした。比較例11はNiメッキが施されたヨークである。各実施例および比較例では、それぞれ3つのヨークを作製した。
[Examples 16 to 19 and Comparative Example 11]
A salt spray test was performed on the yoke processed using pure iron in the same manner as in Example 1. Examples 16 to 19 use a penetrant (chromium powder (40% by weight), alumina powder (59.5% by weight), ammonium chloride powder (0.5% by weight)) with a treatment time of 8 hours. This is a yoke in which chromium is diffused and penetrated. The processing temperature was 765 ° C. in Example 16, 800 ° C. in Example 17, 850 ° C. in Example 18, and 950 ° C. in Example 19. Comparative Example 11 is a yoke plated with Ni. In each example and comparative example, three yokes were produced.
試験結果を図24〜28に示す。なお、図24〜28はヨークの両面から見た写真を示している。すなわち、図4におけるx軸両方向から見た写真を示している。図24は比較例11の結果を示しており、図25〜28は実施例16〜19の結果を示している。実施例16〜19では、比較例11に比べて腐食面積が少ないことがわかる。 The test results are shown in FIGS. 24 to 28 show photographs seen from both sides of the yoke. That is, the photograph seen from both x-axis directions in FIG. FIG. 24 shows the results of Comparative Example 11, and FIGS. 25 to 28 show the results of Examples 16-19. In Examples 16-19, it turns out that a corrosion area is few compared with the comparative example 11.
〔実施例20および比較例12〕
SPCCを用いて加工した鉄片およびヨークについて、硝酸に対する耐食性を調べた。実施例20には、浸透剤(クロム粉末(40重量%)、アルミナ粉末(59.5重量%)、塩化アンモニウム粉末(0.5重量%))を使用して、処理温度860℃、処理時間9時間にてクロムを拡散浸透させた鉄片およびヨークを使用し、比較例12には、Niメッキを施した鉄片およびヨークを使用した。鉄片およびヨークをリレーに組み込み、接点の開閉によりアーク熱を発生させ、当該アーク熱によってリレー内部に硝酸ガスが発生する。
[Example 20 and Comparative Example 12]
Corrosion resistance to nitric acid was examined for iron pieces and yokes processed using SPCC. In Example 20, a penetrant (chromium powder (40% by weight), alumina powder (59.5% by weight), ammonium chloride powder (0.5% by weight)) was used, and the processing temperature was 860 ° C. and the processing time. An iron piece and a yoke in which chromium was diffused and penetrated in 9 hours were used, and in Comparative Example 12, an iron piece and a yoke subjected to Ni plating were used. An iron piece and a yoke are incorporated in the relay, and arc heat is generated by opening and closing the contacts, and nitric acid gas is generated inside the relay by the arc heat.
試験結果を図29に示す。比較例12(図29(a)および(b))では、緑青が発生しているのに対し、実施例20(図29(c)および(d))では、緑青はほとんど見られない。 The test results are shown in FIG. In Comparative Example 12 (FIGS. 29A and 29B), patina is generated, whereas in Example 20 (FIGS. 29C and 29D), patina is hardly seen.
本発明は、特に、リレー、スイッチ等の電子部品において、耐摩耗性、耐食性および磁気特性を兼ね備えることが要求される磁性部品の製造方法に利用することができる。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention can be used particularly in a method for manufacturing a magnetic component that is required to have wear resistance, corrosion resistance, and magnetic characteristics in electronic components such as relays and switches.
1 鉄系部品
2 Cr、V、Ti、Al、およびSiからなる群より選ばれる1つ以上の元素を含む粉末
3 ヨーク(磁性部品)
4 鉄片(磁性部品)
5 鉄心(磁性部品)
10 電磁石装置
100 リレー(電子部品)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Iron system component 2 Powder containing one or more elements selected from the group consisting of Cr, V, Ti, Al, and Si 3 Yoke (magnetic component)
4 Iron pieces (magnetic parts)
5 Iron core (magnetic parts)
10 Electromagnet device 100 Relay (electronic component)
Claims (8)
上記鉄系部品にCr、V、Ti、Al、およびSiからなる群より選ばれる1つ以上の元素を拡散浸透させる処理を行い、合金層を形成する合金層形成工程を含んでおり、
上記元素を拡散浸透させる処理は、5時間以上15時間以下の処理時間、および、750℃以上950℃以下の処理温度にて、上記Cr、V、Ti、Al、およびSiからなる群より選ばれる1つ以上の元素を含む粉末に上記鉄系部品を埋設することによって行われ、
上記合金層中の任意の複数の位置における上記Cr、V、Ti、Al、およびSiからなる群より選ばれる1以上の元素の含有量の最大値の合計が20重量%以上65重量%以下であることを特徴とする磁性部品の製造方法。 A method of manufacturing a magnetic component comprising an iron-based component obtained by processing an iron-based material,
An alloy layer forming step of forming an alloy layer by performing a process of diffusing and penetrating one or more elements selected from the group consisting of Cr, V, Ti, Al, and Si into the iron-based component,
The treatment for diffusing and penetrating the element is selected from the group consisting of Cr, V, Ti, Al, and Si at a treatment time of 5 hours to 15 hours and a treatment temperature of 750 ° C. to 950 ° C. It is performed by embedding the iron-based component in a powder containing one or more elements ,
The sum of the maximum values of the content of one or more elements selected from the group consisting of Cr, V, Ti, Al, and Si at any plurality of positions in the alloy layer is 20 wt% or more and 65 wt% or less. A method for producing a magnetic component, comprising:
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