專利名稱：：電磁鋼板部件及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及電^茲鋼板部件及其制造方法。技術(shù)背景傳統(tǒng)上，電磁繼電器等電磁產(chǎn)品中使用的電磁鋼板部件的制造是對(duì)經(jīng)沖壓加工的電^茲鋼板基材進(jìn)行以改善^茲特性為目的的熱處理及以改善電學(xué)特性為目的的防銹處理。特別是如果未經(jīng)防銹處理，部件的耐候性差，而且還會(huì)生銹，因而無法保證良好的導(dǎo)電性、不能滿足作為電磁鋼板部件使用的要求。因此，部件在制成前，必須經(jīng)過熱處理及防4f處理這兩個(gè)處理步驟，這樣一來，制造時(shí)間非常長(zhǎng)，而且還存在制造成本方面的問題。通常進(jìn)行鍍覆處理作為防銹處理，具體而言就是首先將數(shù)個(gè)部件置于籃筐中，然后將該籃筐浸漬在鍍液槽中，使籃筐在鍍液槽中旋轉(zhuǎn)，同時(shí)進(jìn)行鍍覆處理。但是，籃筐的旋轉(zhuǎn)會(huì)使籃筐內(nèi)的部件之間相互碰撞或彼此聯(lián)合，這會(huì)影響到部件的形狀。特別是對(duì)于小尺寸部件而言，形狀變化時(shí)的影響大，結(jié)果造成部件個(gè)體的不合格率上升。即使有些情況下還不至于造成部件個(gè)體的不合格，但部件本身的尺度精度降低，因此其電磁繼電器特性的不穩(wěn)定性增加、作為電磁繼電器(產(chǎn)品)的成品率降低。此外，為了將鍍覆后部件磁特性的降低抑制在最小限度，通常會(huì)在鍍覆材料中使用磁性材料Ni。然而，即使選擇了磁性材料Ni鍍覆，部件的磁特性降低依然是不可避免的。因此，當(dāng)將該部件用作繼電器等電磁繼電器中的可動(dòng)片、鐵片、磁軛時(shí)，工作電壓、恢復(fù)電壓升高，給電磁繼電器的性能造成惡劣影響。而且，在可動(dòng)片的滑動(dòng)部位，Ni鍍層因滑動(dòng)而磨損，會(huì)發(fā)生Ni鍍層磨損粉末的飛散。因此，滑動(dòng)部位的摩擦阻力增大，使用該部件的電磁繼電器的工作電壓'恢復(fù)電壓升高，給電磁繼電器的性能造成惡劣影響。而且，磨損粉末附著在觸點(diǎn)時(shí)，存在引起接觸不良的危險(xiǎn)。另一方面，有報(bào)道稱將特定的軟質(zhì)磁性合金在露點(diǎn)06(TC的氣體氛圍中氧化退火，在其表面形成Fe類氧化層膜，則即使省略Ni鍍覆處理，也可以確保耐候性(專利文獻(xiàn)1)。然而，采用上述技術(shù)無法獲得充分的耐候性，仍然容易生銹。專利文獻(xiàn)l特開平8-203718號(hào)公報(bào)
發(fā)明內(nèi)容發(fā)明所要解決的課題本發(fā)明的目的在于提供一種電磁鋼板部件及其制造方法，所述電磁鋼板部件雖無鍍層但仍具有充分的耐候性和磁特性。解決課題的方法本發(fā)明涉及一種電磁鋼板部件，該電磁鋼板部件包括電磁鋼板基材、和設(shè)置在基材表面上的Si02層，所述電磁鋼板基材包含Si:0.20-1.20重量％、Mn:1.0重量％以下、Al:1.0重量％以下、其余為Fe及不可避免的雜質(zhì)，其中，設(shè)含Si02層的表層部分中Si含量為X(重量。/。)、電磁鋼板基材中Si含量為Y(重量。/。)時(shí)，X/Y為5.211.2。本發(fā)明還涉及電》茲鋼板部件的制造方法，其特征是在包括H2及H20的氣體氛圍下，對(duì)上述電^H岡板基材進(jìn)行退火。發(fā)明效果本發(fā)明的電磁鋼板部件雖無鍍層但仍具有充分的耐候性和磁特性。在本發(fā)明中可以省去鍍覆處理，因此具有以下效果降低制造成本；可以按設(shè)計(jì)精度制造部件個(gè)體，因而不僅能降低部件個(gè)體的不合格率，還可提高電磁繼電器(產(chǎn)品)的成品率；無鍍層而具有比通常形成的鍍層的厚度(58(im)明顯要薄的Si02層，因此磁阻變小，磁特性優(yōu)異。特別是將本發(fā)明的部件用作可動(dòng)片的繼電器等電^F茲繼電器可以減小工作電壓、恢復(fù)電壓，改善電石茲繼電器的性能。例如，具有Ni鍍層的部件的磁導(dǎo)率為810ps,與此相對(duì)，本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了0.5(as左右的高》茲導(dǎo)率；將本發(fā)明的部件用作可動(dòng)片時(shí)，不會(huì)在可動(dòng)片的滑動(dòng)部位產(chǎn)生鍍層磨損粉末，摩擦阻力不會(huì)增大，因此可以較有效地防止電磁繼電器的工作電壓'恢復(fù)電壓升高，也不會(huì)引起接觸不良。圖1為示出本發(fā)明的電磁鋼板部件表面周圍的Si原子分布示意圖。圖2為概略性地顯示了本發(fā)明的電磁鋼板部件的深度方向上Si含量的變化圖表。圖3為實(shí)施例中制備的樣品的X射線衍射數(shù)據(jù)。圖4為適用本發(fā)明的電磁鋼板部件的繼電器的概略構(gòu)成圖。圖5為示出樣品12(本發(fā)明)表面周圍的金相的EPMA組分像照片。圖6為示出樣品17表面周圍的金相的EPMA組分像照片。符號(hào)說明1:Si02層，2:基材，10:可動(dòng)片，10a:水平部分，10b:垂下部分，10c:滑動(dòng)部分，11:線圈，12:插片(力一K),13:可動(dòng)接觸片，14:可動(dòng)觸點(diǎn)，15:固定接觸片，16:固定觸點(diǎn)。具體實(shí)施例方式本發(fā)明的電》茲鋼板部件為在指定的電^f茲鋼々反基材表面上具有Si02層。本發(fā)明中使用的電磁鋼板基材包含Si:0.20~1.20重量％、優(yōu)選0.25~1.10重量％;Mn:1.0重量％以下、優(yōu)選0.050.5重量％;Al:1.0重量％以下、優(yōu)選0.01~0.50重量％;以及其余Fe及不可避免的雜質(zhì)。電磁鋼板基材可以是方向性電磁鋼板，也可以是無方向性電；茲鋼板。如果Si含有率過小，則不能有效地形成Si02層，耐候性會(huì)成問題。如果Si含有率過大，則不僅是表面，在比表面稍深一點(diǎn)兒的部分也容易形成帶狀的Si02層，而該帶狀含Si02層的表面部分容易脫落，這樣不但無法獲得充分的耐候性，而且還存在如下的危險(xiǎn)性脫落產(chǎn)生的粉末狀或片狀物像Ni鍍層磨損粉末那樣造成惡劣影響。如果Mn或Al的含有率過高，則不能有效地形成Si02層，耐候性會(huì)成問題。不可避免的雜質(zhì)是指在本發(fā)明中最好不含、但又不可避免其混入的原子，其來自于電磁鋼板基材的制造中所使用的原料及添加劑等。這樣的不可避免的雜質(zhì)例如有Ni、Cr、C、N、P、S等。對(duì)于不可避免的雜質(zhì)的含有率沒有特別限定，通常如以下所示Ni:0.1重量°/。以下、特別是0.05重量％以下；Cr:0.1重量％以下；C:0.02重量％以下；N:0.01重量％以下；P:0.2重量％以下；S:0.01重量％以下。在電磁鋼板基材的上述組分中，C、N、S為采用氣體分析方法的測(cè)定值，其檢測(cè)域值為0.00001重量％。Si、Mn、Al、Ni、Cr、P為采用化學(xué)分析方法或基于化學(xué)分析原理的儀器分析(原子吸光、熒光X射線或ICP等)方法的測(cè)定值，其^r測(cè)域值為0.001重量％。電磁鋼板基材的厚度可依需要的部件的用途適宜地確定，例如為0.52.0mm。通常在后述的退火處理之前，將電^H岡板基材加工成指定形狀并通過脫脂對(duì)其進(jìn)行清洗。一定的條件下對(duì)上述電磁鋼板基材進(jìn)行退火，可以制造電磁鋼板基材表面的Si02層。即，通過在包含H2及H20的氣氛下，將電磁鋼板基材保持在合適的處理溫度并保持合適的時(shí)間，來實(shí)施退火。該處理溫度和保持時(shí)間以1100~1150°C、30~45分為宜。在實(shí)施退火時(shí)，對(duì)于將基材由常溫升溫至處理溫度的升溫時(shí)間沒有特別限制，通常優(yōu)選為20~200分鐘。此外，對(duì)于將基材由處理溫度降溫至80。C的降溫時(shí)間沒有特別限制，通常優(yōu)選為20200分鐘。通過這樣的退火，不僅排除了基材內(nèi)部的機(jī)械變形，還使基材中的Si原子優(yōu)先以Si02的形式在基材表面析出，從而形成Si02層。對(duì)于實(shí)施退火時(shí)所需的氣氛中H2和H20的混合比例沒有特別限定，只要其能達(dá)成本發(fā)明的目的即可，露點(diǎn)以3040。C為宜。如果&0的混合比例過小，則不能有效地形成Si02層，耐候性會(huì)成問題。相反，如果H20的混合比例過大，則不僅形成的Si02層易脫落，還容易出現(xiàn)爐內(nèi)結(jié)露，爐內(nèi)氣氛容易不穩(wěn)定。此外，如果氣氛中混入N2、02、Ar、NH3等其它氣體，則不能有效地形成Si02層，耐候性會(huì)成問題。Si02層的形成可以通過例如對(duì)電磁鋼板部件樣品進(jìn)行薄膜X射線衍射分析來確認(rèn)。X射線衍射數(shù)據(jù)中明顯存在Si02的峰(見圖3)。本發(fā)明只要能實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的即可，并不排斥Si02層中包含作為上述基材組分給出的Si以外的元素及這些元素的氧化物。Si02層的詳細(xì)組分可以利用EPMA例如(沖朱)島津制作所制EPMA1600進(jìn)行測(cè)定，在本發(fā)明中，Si02層中的Si、O以外各元素的含量通常優(yōu)選低于該測(cè)定裝置的定量界限值。上述測(cè)定裝置的定量界限值為0.1重量°/。。對(duì)于Si02層的厚度沒有特別限定，只要其能實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的即可，例如為0.05~0.50|im,優(yōu)選為0.10~0.40|mi。Si02層的厚度可以通過反復(fù)進(jìn)行ESCA測(cè)定與氬離子蝕刻(蝕刻深度約10nm)來測(cè)定。在本發(fā)明中，反復(fù)進(jìn)行上述的測(cè)定與蝕刻，當(dāng)O強(qiáng)度在最表面的1/2的位置定為Si02層的終點(diǎn)，由此可以得出該層的厚度。如上所述，Si02層是由于退火時(shí)基材中的Si原子以Si02的形式優(yōu)先在基材表面析出而形成的，因?yàn)樵揝i02層的Si原子供給源是基材，所以在所得電磁鋼板部件的深度方向上存在Si含量少于基材組分的部分。如上所述，基于本發(fā)明的電磁鋼板部件(l)表面有Si02層及(2)在深度方向存在Si含量少于基材組分的部分，可以認(rèn)為其具有如下的Si含量分布。使用圖1對(duì)電磁鋼板部件的Si含量分布進(jìn)行詳細(xì)說明。圖1為示出本發(fā)明的電磁鋼板部件表面周圍的Si原子分布示意圖，其中黑點(diǎn)代表Si原子。電磁鋼板部件的表面具有Si02層1，因此如圖1所示，表面部分的黑點(diǎn)濃度最高。隨著從Si02層1向深度方向過渡，黑點(diǎn)濃度先逐漸降低，然后再升高，最后維持在基材組分2中的黑點(diǎn)濃度。圖2示出圖1的電磁鋼板部件在縱深方向上的Si含量變化。在圖2中，Si含量在Si02層1的深度內(nèi)維持最大值，隨離開表面而降低，直至最小值。然后轉(zhuǎn)為上升，最后維持在基材組分中的值。圖2這樣的顯示Si含量變化的圖表，可以通過EPMA制作。對(duì)于本發(fā)明的電磁鋼板部件，設(shè)含Si02層的表層部分中Si含量為X(重量。/。)、電磁鋼板基材中Si含量為Y(重量。/c))，則X/Y為5.2-11.2,優(yōu)選為5.510.5,更優(yōu)選為6.0-10.2。具備這樣的X/Y值的電磁鋼板部件不只是具有Si02層，而且實(shí)現(xiàn)了最佳Si含量分布，提高了Si02層的耐剝離性，因而可以認(rèn)為其可發(fā)揮充分的耐候性。即，可以認(rèn)為具備上述X/Y的電磁鋼板部件在縱深方向的Si含量分布方面，Si02層緊下方的Si含量變化比較平緩，因此可以實(shí)現(xiàn)Si02層與其緊下部的Si02成分之間的有效結(jié)合，從而提高了Si02層的耐剝離性。X/Y過小或過大，均不能獲得希望的耐候性。當(dāng)X/Y過小時(shí)，導(dǎo)致耐候性不好的原因可能有從孩支觀角度考慮，存在未形成Si02層的部分；即使形成了無缺損的Si02層，由于表層部分的X過小，在Si含量分布上Si02層緊下方的Si含量急劇減少。因此，無法實(shí)現(xiàn)Si02層與其緊下部的Si02成分之間的有效結(jié)合，Si02層易剝離。當(dāng)X/Y過大時(shí)，導(dǎo)致耐候性不好的原因可能是如果表層部分的X過大，則Si02層變厚。這意味著用于該Si02層形成的基材中的Si原子增多，出現(xiàn)了更大的Si含量低于基材組分的部分。其結(jié)果，在Si02層與其緊下部之間，Si含量的差異顯著增大，在Si含量分布上Si02緊下部的Si含量急劇減少。因此，無法實(shí)現(xiàn)Si02層與Si02層緊下部的Si02成分之間的有效結(jié)合，Si02層易剝離。使用上述(抹)島津制作所制作的EPMA1600在加速電壓15kV、分析面積直徑100pm的條件下，對(duì)含Si02層的表層部分中Si含量X值進(jìn)行測(cè)定。這種測(cè)定方法及測(cè)定條件下，可測(cè)定的表層部分為自電磁鋼板部件表面深約3pm以內(nèi)的部分。而且，關(guān)于Si02層的厚度如上所述，參與Si02層形成的是基材中的Si原子而基材中的Si含量又處于上述的范圍內(nèi)，出于這些技術(shù)層面的原因，Si02層的厚度不會(huì)在所述表層部分的厚度以上。電磁鋼板基材中的Si含量(Y)可以采用兩種方法獲得可以是在退火處理前預(yù)先測(cè)定電磁鋼板基材的Si含量；也可以是在對(duì)經(jīng)處理后而獲得的電磁鋼板部件中，測(cè)定距表面深度約30|im以上的部分。在通過電磁鋼板部件測(cè)定基材的Si含量時(shí)，只要測(cè)定保持基材組分的深度下進(jìn)行即可，測(cè)定除外部分的深度并非限定在上述值。任何一種情況下，均可以采用與測(cè)定上述電；茲鋼板基材組分時(shí)相同的測(cè)定方法進(jìn)行測(cè)定。作為可以在包括繼電器在內(nèi)的電磁繼電器等中使用的部件，本發(fā)明的電磁鋼板部件是有價(jià)值的。以下，根據(jù)圖4，就將本發(fā)明的電磁鋼板部件用作繼電器的可動(dòng)片時(shí)的情況做簡(jiǎn)單的說明。圖4為具有基本構(gòu)造的繼電器的概略構(gòu)成圖。在圖4中，如果對(duì)線圈ll施加電壓，則可動(dòng)片10的水平部分10a就會(huì)被線圈11所吸引。與此相伴，可動(dòng)片10的垂下部分10b以滑動(dòng)部分10c為支點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)，通過插片12按壓可動(dòng)接觸片13，從而實(shí)現(xiàn)該可動(dòng)接觸片13的可動(dòng)觸點(diǎn)14與固定接觸片15的固定觸點(diǎn)16之間的接觸。另一方面，如果停止對(duì)線圈ll施加電壓，則由于可動(dòng)接觸片13的彈簧力，可動(dòng)觸點(diǎn)14從固定觸點(diǎn)16脫離，可動(dòng)片10的垂下部分10b^皮推回原位。與此相伴，可動(dòng)片10的水平部10a以滑動(dòng)部分10c為支點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)，從而從線圈ll脫離。在這樣的繼電器中，例如可動(dòng)片需要在長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)以滑動(dòng)部分為支點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)，這不僅要求優(yōu)異的磁特性，還要求良好的耐候性及耐磨耗性。將本發(fā)明的電磁鋼板部件用作這樣的可動(dòng)片，可以滿足上述要求，進(jìn)一步還可以有效地降低工作電壓、恢復(fù)電壓。實(shí)施例將具有表1所示組分的厚度約lmm的電》茲鋼板基材沖壓成5mmx20mm的尺寸，用烴類洗滌劑對(duì)表面進(jìn)行脫脂清洗。然后，在表2所示的條件下進(jìn)行退火。表1<table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage10</column></row><table>(耐候性)耐候性采用壓力鍋(pressurecooker)試驗(yàn)進(jìn)行評(píng)價(jià)。具體而言，就是將樣品置于溫度125°C、相對(duì)濕度85%和絕對(duì)壓力2atm的條件下20小時(shí)，根據(jù)表面變色的情況，采用以下標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行判斷。〇；完全未變色；△;輕微變色；x;顯著變色。磁特性用矯頑力(保磁力)來評(píng)價(jià)。矯頑力使用TOHOKUSTEEL公司的K-HC1000測(cè)定。采用諸如下述方法制作的目前公知的具有Ni鍍層的樣品，其矯頑力為0.76Oe。在露點(diǎn)-50。C的H2氣氛下，將電磁鋼板基材2于850。C處理60分鐘，從而進(jìn)行退火。在所得樣品上形成厚度5pm的鍍層。(表面緊下方有無帶狀Si氧化物層)用EPMA(X射線微量分析器(X線7,夕口7于，<f))觀察樣品表層部分的截面，判斷"表面緊下方有無帶狀Si氧化物層"。如果表面緊下方存在Si氧化物層，則表面一側(cè)容易從該層脫離。因此，即使最表面具有Si02層，初期的耐候性良好，耐候性也會(huì)因長(zhǎng)期使用造成的剝離而降低，無法獲得充分的耐候性。樣品12和樣品17的EPMA組分像照片分別如圖5和圖6所示。而且，以便獲得樣品截面需要進(jìn)行切斷和研磨，為了防止由切斷和研磨而造成樣品表層截面部分的缺損等，在待切斷的樣品上蒸鍍形成了厚15pm左右的Al保護(hù)層?？芍趫D5中，表面緊下方不存在帶狀Si氧化物層，而在圖6中，表面緊下方存在帶狀Si氧化物層。圖5、圖6中，最表面存在Si02層。表3<table>tableseeoriginaldocumentpage12</column></row><table>*表示未測(cè)定；-表示未達(dá)到定量界限值200680027639.2勢(shì)溢也被10/10:a;權(quán)利要求1.一種電磁鋼板部件，該電磁鋼板部件包括電磁鋼板基材和設(shè)置在基材表面上的SiO2層，所述電磁鋼板基材包含Si0.20～1.20重量％、Mn1.0重量％以下、Al1.0重量％以下、其余為Fe及不可避免的雜質(zhì)，其中，設(shè)含SiO2層的表層部分中Si含量為X(重量％)、電磁鋼板基材中Si含量為Y(重量％)時(shí)，X/Y為5.2～11.2。2.—種電磁繼電器，其使用權(quán)利要求1所述的電磁鋼板部件。3.電磁鋼板部件的制造方法，該方法包括，在含有H2及H20的氣體氛圍下，對(duì)電磁鋼板基材進(jìn)行退火，所述電磁鋼板基材包含Si:0.20~1.20重量％、Mn:1.0重量％以下、Al:1.0重量％以下、其余為Fe及不可避免的雜質(zhì)。全文摘要本發(fā)明提供一種電磁鋼板部件及其制造方法，所述電磁鋼板部件雖無鍍層，但仍具有良好的耐候性和磁特性。本發(fā)明涉及一種電磁鋼板部件，該電磁鋼板部件包括電磁鋼板基材、和設(shè)置在基材表面上的SiO₂層，所述電磁鋼板基材包含Si0.20～1.20重量％、Mn1.0重量％以下、Al1.0重量％以下、其余為Fe及不可避免的雜質(zhì)，其中，設(shè)含SiO₂層的表層部分中Si含量為X(重量％)、電磁鋼板基材中Si含量為Y(重量％)時(shí)，X/Y為5.2～11.2。本發(fā)明還涉及電磁鋼板部件的制造方法，其特征是在包括H₂及H₂O的氣體氛圍下，對(duì)上述電磁鋼板基材進(jìn)行退火。文檔編號(hào)C22C38/00GK101233248SQ200680027639公開日2008年7月30日申請(qǐng)日期2006年7月25日優(yōu)先權(quán)日2005年7月28日發(fā)明者下田城毅,永樂智博,高田昌良申請(qǐng)人:歐姆龍株式會(huì)社;株式會(huì)社新王材料