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公開番号2025085924
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-06-06
出願番号2023199636
出願日2023-11-27
発明の名称磁性材料およびその製造方法
出願人東北特殊鋼株式会社
代理人個人
主分類H01F 1/147 20060101AFI20250530BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】FeおよびFe-Co合金中に極力窒素化合物を形成させることなく、高濃度に窒素拡散を実現した磁性材料およびその製造方法を提供する。
【解決手段】Coを0以上20質量%以下のCo濃度で含むFeおよびFe-Co合金から成り厚さ0.2mm以上の鋼板を、冷間圧延直前の厚さから冷間圧延直後の厚さを引いた数値を前記冷間圧延直前の厚さで割った数値を加工率として加工率75%以上で冷間圧延した後、650℃以下で窒化処理するか、またはCoを0以上20質量%以下のCo濃度で含むFeおよびFe-Co合金から成る鋼板を硬さ上昇率160%以上で塑性加工した後、650℃以下で窒化処理して、窒素が板厚方向に20μm以上の深さで侵入し窒素濃度0.5質量%以上の窒素侵入領域を有する磁性材料を製造する。
【選択図】図1

特許請求の範囲【請求項１】
Ｃｏを０以上２０質量％以下のＣｏ濃度で含むＦｅおよびＦｅ－Ｃｏ合金の鋼板から成り、窒素が板厚方向に２０μｍ以上の深さで侵入し窒素濃度０．５質量％以上の窒素侵入領域を有することを特徴とする磁性材料。
続きを表示（約 860 文字）【請求項２】
厚さ０．０５以上１．０ｍｍ以下の鋼板から成ることを特徴とする請求項１記載の磁性材料。
【請求項３】
前記窒素侵入領域は窒素を過飽和に固溶したフェライト（α）相単体の組織または窒素を過飽和に固溶したフェライト（α）相と窒素化合物（γ´）相との２相状態の組織を含むことを特徴とする請求項２記載の磁性材料。
【請求項４】
前記ＦｅおよびＦｅ－Ｃｏ合金は０．５質量％以下の不可避的不純物を含み、前記不可避的不純物はＰ、ＭｎおよびＳの１種または２種以上から成ることを特徴とする請求項２または３記載の磁性材料。
【請求項５】
前記ＦｅおよびＦｅ－Ｃｏ合金はＣ、Ｓｉ、Ａｌ、Ｖ、Ｍｎ、ＮｉおよびＴｉの１種または２種以上を３質量％以下含むことを特徴とする請求項２または３記載の磁性材料。
【請求項６】
Ｃｏを０以上２０質量％以下のＣｏ濃度で含むＦｅおよびＦｅ－Ｃｏ合金から成り厚さ０．２ｍｍ以上４ｍｍ以下の鋼板を、冷間圧延直前の厚さから冷間圧延直後の厚さを引いた数値を前記冷間圧延直前の厚さで割った数値を加工率として前記加工率７５％以上で冷間圧延した後、６５０℃以下で窒化処理することを特徴とする、窒素が板厚方向に２０μｍ以上の深さで侵入し窒素濃度０．５質量％以上の窒素侵入領域を有する磁性材料の製造方法。
【請求項７】
前記鋼板の母材を溶解、鋳造、分塊および熱間圧延する工程を含み、前記鋼板に対する焼鈍および冷間塑性加工の一方または両方の工程を前記冷間圧延の前に１回または複数回含むことを特徴とする請求項６記載の磁性材料の製造方法。
【請求項８】
Ｃｏを０以上２０質量％以下のＣｏ濃度で含むＦｅおよびＦｅ－Ｃｏ合金から成る鋼板を硬さ上昇率１６０％以上で塑性加工した後、６５０℃以下で窒化処理することを特徴とする、窒素が板厚方向に２０μｍ以上の深さで侵入し窒素濃度０．５質量％以上の窒素侵入領域を有する磁性材料の製造方法。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、磁性材料およびその製造方法に関する。
続きを表示（約 1,700 文字）【背景技術】
【０００２】
小型で高効率かつ高出力が求められる電気自動車、ヒートポンプ、ドローン等のモーターおよび変圧器を実現するためには、これに使用される鉄心材料としての軟磁性材料において、小型高出力化のため飽和磁束密度（Ｂｓ）を向上させ、高効率化のため軟磁性化（高透磁率化）、高電気抵抗化、薄板化が必要である。
これまで実用化されてきた軟磁性材料としては珪素鋼板やＦｅ－Ｃｏ合金であるパーメンジュールがある。珪素鋼板はパーメンジュール対比でＢｓが低く、小型高出力化にはパーメンジュールが有利である。しかしながら、Ｃｏは非常に高価であり実用的ではない。このため、Ｃｏの比率を下げる必要があった。
【０００３】
Ｃｏ量を下げて安価な軽元素である窒素を導入（固溶）させ、原子間距離を拡大して高い磁気モーメントを誘発し、高Ｂｓを実現することが考えられている。
このような軟磁性材料として、高飽和磁束密度を有する板状又は箔状である軟磁性材料であって、鉄、炭素及び窒素を含み、炭素及び窒素を含有するマルテンサイト及びγ－Ｆｅを含み、γ－Ｆｅには窒素を含有する相が形成されているものが開示されている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
特開２０２０－１３２８９４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、窒素導入で高Ｂｓを実現したい一方、フェライト系の合金であるＦｅ－Ｃｏ合金は窒素が入りにくい（固溶させにくい）という課題があった。
【０００６】
本発明は、このような課題に着目してなされたもので、ＦｅおよびＦｅ－Ｃｏ合金中に極力、窒素化合物を形成させることなく、高濃度に窒素拡散を実現した磁性材料およびその製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係る磁性材料は、Ｃｏを０以上２０質量％以下のＣｏ濃度で含むＦｅおよびＦｅ－Ｃｏ合金の鋼板から成り、窒素が板厚方向に２０μｍ以上の深さで侵入し窒素濃度０．５質量％以上の窒素侵入領域を有することを特徴とする。
本発明に係る磁性材料は、厚さ０．０５以上１．０ｍｍ以下の鋼板から成ることが好ましい。
【０００８】
本発明に係る磁性材料の製造方法は、Ｃｏを０以上２０質量％以下のＣｏ濃度で含むＦｅおよびＦｅ－Ｃｏ合金から成り厚さ０．２ｍｍ以上４ｍｍ以下の鋼板を、冷間圧延直前の厚さから冷間圧延直後の厚さを引いた数値を前記冷間圧延直前の厚さで割った数値を加工率として前記加工率７５％以上で冷間圧延した後、６５０℃以下で窒化処理して、窒素が板厚方向に２０μｍ以上の深さで侵入し窒素濃度０．５質量％以上の窒素侵入領域を有する磁性材料を製造することを特徴とする。Ｃｏは、任意成分である。
本発明に係る磁性材料の製造方法は、Ｃｏを０以上２０質量％以下のＣｏ濃度で含むＦｅおよびＦｅ－Ｃｏ合金から成る鋼板を硬さ上昇率１６０％以上で塑性加工した後、６５０℃以下で窒化処理して、窒素が板厚方向に２０μｍ以上の深さで侵入し窒素濃度０．５質量％以上の窒素侵入領域を有する磁性材料を製造する方法であってもよい。
【０００９】
本発明に係る磁性材料および本発明に係る磁性材料の製造方法は、ＦｅおよびＦｅ－Ｃｏ合金中に極力窒素化合物を形成させることなく、高濃度に窒素拡散を実現する。
【００１０】
前記窒素侵入領域は窒素を過飽和に固溶したフェライト（α）相単体の組織または窒素を過飽和に固溶したフェライト（α）相と窒素化合物（γ´）相との２相状態の組織を含むことが好ましい。
前記ＦｅおよびＦｅ－Ｃｏ合金は、０．５質量％以下の不可避的不純物を含み、前記不可避的不純物はＰ、ＭｎおよびＳの１種または２種以上から成ることが好ましい。
（【００１１】以降は省略されています）

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