电磁继电器的制造方法_2

文档序号:9332814阅读:来源:国知局
1] 作为本发明的电磁继电器的例子,没有特别限定,可举出密封型继电器、具备铰链 的继电器等。
[0072] 此外,本说明书中,"磁性"或"磁特性"是指,具备后述的吸引力及顽磁力的性质。 另外,优异的磁性或磁特性是指,具备至少与传统型的实施了镀Ni的磁性零件同等或比其 提高的吸引力及顽磁力。
[0073] 另外,本说明书中,有时也将传统型的实施了镀Ni的磁性零件简称为"镀Ni产品" 或"当前产品"。
[0074](磁性零件)
[0075] 上述磁性零件是具备加工铁系材料而成的铁系零件的磁性零件,上述铁系零件在 该铁系零件的表面上具备从由Cr、V、Ti、A1及Si构成的组中选择的一种以上的元素扩散 浸透的合金层,上述合金层的厚度为5ym以上60ym以下。
[0076] 作为上述磁性零件的例子,可举出:磁辄1(图4(a))、铁片2(图4(b))及铁心 3 (图4 (c))。此外,磁性零件也可以是形成有后述的合金层的铁系零件其本身,也可以在该 铁系零件组合其它零件。图5是电磁铁装置10的剖面图,表示磁辄1、铁片2及铁心3的位 置关系。
[0077](铁系零件)
[0078] 上述磁性零件具备加工铁系材料而成的铁系零件。本说明书中,"铁系材料"是指 整体以铁为主要成分的铁合金。作为上述铁系材料,例如可以举出纯铁、钢,作为钢,可举 出:冷乳钢板、热乳钢板、电磁钢板等。另外,上述铁系材料也可以含有硅,也可以是例如硅 钢板等。上述铁系材料的形状没有特别限定,例如可举出带状、棒状等。
[0079]本说明书中,"铁系零件"是指,将铁系材料加工成希望形状的零件。从铁系材料加 工铁系零件的方法没有特别限定,例如可举出冲压加工等。另外,铁系零件的形状及大小等 可根据使用目的适当决定。
[0080] 上述铁系材料的碳含有量优选为0重量%以上且0. 15重量%以下,更优选为0重 量%以上且不足0. 05重量%,特别优选为0重量%以上且不足0. 01重量%。根据上述结 构,铁系材料的碳含有量较少,因此,可以提供加工铁系材料而成的铁系零件的金属组织充 分生长的磁性零件。因此,可以提供具有优异的磁特性的磁性零件。
[0081] 上述铁系零件的晶粒度中,JISG0551 (2005)所限定的铁素体晶粒度编号优选为 1以下。本说明书中,粒度编号为1以下是指,例如粒度编号为1、〇、一 1、一 2……。根据上 述结构,铁系零件的晶粒尺寸大,金属组织充分生长,因此,可以提供具有优异的磁特性的 磁性零件。另外,本说明书中,"铁系零件的晶粒度"是指,从该铁系零件的表面观察比合金 层更靠内侧的区域的晶粒度。
[0082] 另外,只要没有特别说明,本说明书中,"铁系零件的表面"就是指,铁系零件具有 的全部面中的至少一面。优选在铁系零件具有的全部面上形成有合金层。另外,上述面也 可以是上述元素在面一部分扩散浸透的面,优选在面上的尽可能大的范围内扩散浸透上述 元素,更优选在面整体扩散浸透上述元素。根据上述结构,可以提供在铁系零件的全部面上 呈现优异的耐磨损性、耐腐蚀性且还具有优异的磁特性的磁性零件。
[0083] 此外,本说明书中,从铁系零件的表面观察比合金层更靠"内侧"或"下层",换而言 之是指,铁系零件中,从由Cr、V、Ti、A1及Si构成的组中选择的一种以上的元素未扩散浸 透的区域。另外,在例如铁系零件的全部面上形成有合金层的情况下,从铁系零件的表面观 察在比合金层更靠"内侧"或"下层"存在的区域是被合金层包围的区域。
[0084](合金层)
[0085]本发明的电磁继电器中,上述铁系零件在该铁系零件的表面上具备从由Cr、V、Ti、A1及Si构成的组中选择的一种以上的元素扩散浸透的合金层,上述合金层的厚度为5ym 以上60ym以下。
[0086] 根据上述结构,可以对加工铁系材料而成的铁系零件赋予充分的硬度。其结果,可 以提供具有优异的耐磨损性的磁性零件。因此,可以提供机械性的滑动产生的磨损少且寿 命长的电磁继电器。
[0087] 另外,在例如密封结构的继电器中,在以施加高电压、高电流的负荷的状态开闭电 触点的情况下,由于电弧热产生硝酸。其结果,在实施了镀Ni的传统型磁性零件中,由于硝 酸侵蚀镀层,而在磁性零件的表面上产生铜绿。与之相对,上述磁性零件中,具有上述合金 层,因此,可以抑制铜绿的产生。其结果,可以提供具有优异的耐腐蚀性的磁性零件。因此, 可以提供呈现优异的耐腐蚀性的电磁继电器。
[0088] 本说明书中,"合金层"是指,从由Cr、V、Ti、Al及Si构成的组中选择的一种以上 的元素从铁系零件的表面向内部扩散浸透而形成的层。此外,上述合金层中也可以含有上 述元素与来自铁系材料的碳等的化合物。
[0089]上述合金层通过扩散浸透而形成,因此,如利用镀Ni的情况下那样,零件其本身 的厚度不会显著增加。因此,上述合金层不会对零件的嵌合造成影响。
[0090] 从耐磨损性及耐腐蚀性的观点来看,优选合金层的厚度越厚越好。但是,Cr、V、Ti、 A1及Si为非磁性体,在合金层较厚的情况下,磁阻增加,因此,作为磁性零件使用,故不优 选。另外,如果合金层增厚,则也妨碍合金层的内侧的金属组织生长。
[0091]上述磁性零件中,上述合金层的厚度为5 ym以上,因此,具有优异的耐磨损性及 耐腐蚀性。另外,上述合金层的厚度为60 y m以下,因此,可以抑制合金层产生的磁阻增加。 另外,如果上述合金层的厚度为60 y m以下,则也不会妨碍合金层内侧的金属组织生长。因 此,上述铁系零件中,金属组织充分生长。因此,可以将具有优异的磁特性的磁性零件用作 电磁铁等,因此,可以提供具有优异的磁特性的电磁继电器。因此,根据上述结构,可以提供 兼备优异的耐磨损性、耐腐蚀性及磁特性的电磁继电器。
[0092]另外,上述合金层的厚度更优选为5 ym以上35 ym以下。根据上述结构,是对金 属组织生长的影响更少的合金层的厚度,因此,可以提供具有优异的耐磨损性及耐腐蚀性, 并且具有更优异的磁特性的磁性零件。
[0093] 此外,合金层的厚度可以从铁系零件中将形成有合金层的任意面垂直切断的截面 进行测量。例如,在铁系零件为长方体的情况下,也可以将任意面垂直切断,在形成的矩形 截面上测量合金层的厚度。另外,在例如铁系零件为球形的情况下,也可以以截面包含球中 心的方式切断,且在形成的圆形截面上测量合金层的厚度。
[0094] 在上述合金层上,也可以扩散浸透有从由Cr、V、Ti、Al及Si构成的组中选择的一 种以上的元素,也可以扩散浸透有上述元素中的两种以上。在上述合金层上扩散浸透有两 种以上的元素的情况下,上述合金层中的上述两种以上的元素存在的比例是任意的。
[0095] 另外,上述合金层中的上述0、¥、!1、41及/或31的含有量的最大值的合计优选 为20重量%~65重量%,更优选为20重量%~60重量%。根据上述结构,合金层中的 上述元素的含有量是为了具备耐磨损性及耐腐蚀性而充分的量,且是对磁性的影响更少的 量,因此,可以提供具有优异的耐磨损性及耐腐蚀性,并且具有更充分磁性的磁性零件。
[0096] 此外,上述元素的含有量的最大值可以通过例如电子探针微分析仪(Electron ProbeMicroAnalyzer:EPMA)进行的元素浓度分析求得。上述"元素的含有量的最大值" 是指,在上述合金层中的多个任意位置通过EPMA等测量的元素的含有量的值中最大的值。 例如,在合金层中距铁系零件的表面5ym的距离的任意位置的Cr的含有量为50重量%, 且距铁系零件的表面10ym的距离的任意位置的Cr的含有量为10重量%的情况下,Cr的 含有量的最大值为50重量%。
[0097]另外,在合金层中含有上述元素中的两种以上的元素的情况下,各元素的含有量 的最大值的合计优选为20重量%~65重量%,更优选为20重量%~60重量%。例如,在 上述合金层上扩散浸透有Cr和V的情况下,Cr的含有量的最大值和V的含有量的最大值 的合计优选为上述范围。
[0098] [磁性零件的制造方法]
[0099] 上述磁性零件通过如下方法制造,S卩,具备加工例如铁系材料而成的铁系零件的 磁性零件的制造方法,该方法的特征在于,包含进行使从由Cr、V、Ti、Al及Si构成的组中选 择的一种以上的元素在上述铁系零件扩散浸透的处理,而形成合金层的合金层形成工序, 使上述元素扩散浸透的处理以5小时以上15小时以下的处理时间及750°C以上950°C以下 的处理温度进行。
[0100] 根据上述结构,通过在加工铁系材料而成的铁系零件的表面上形成从由Cr、V、Ti、 A1及Si构成的组中选择的一种以上的元素扩散浸透的合金层,可以对磁性零件赋予充分 的硬度。其结果,可以制造呈现优异的耐磨损性的磁性零件。
[0101] 另外,根据上述结构,通过在铁系零件的表面上形成上述合金层,可以对磁性零件 赋予对硝酸等的优异的耐腐蚀性。
[0102] 另外,通过在特定的时间及特定的温度的条件下进行上述扩散浸透处理,可以控 制上述合金层的厚度,并且使金属组织生长。其结果,可以抑制上述合金层产生的磁阻增 加,并且可以对磁性零件赋予优异的磁特性。
[0103] 即,根据上述结构,可以制造兼备优异的耐磨损性、耐腐蚀性及磁特性的磁性零 件。以下,对本发明的电磁继电器所具备的磁性零件的制造方法进行详细地说明。此外,对 于已经说明了 "铁系零件"及"合金层"的事项,在此,省略详细的说明。
[0104] (向铁系零件扩散浸透的元素)
[0105] 制造上述磁性零件的方法是使从由Cr、V、Ti、A1及Si构成的组中选择的一种以 上的元素扩散浸透于上述铁系零件的方法。通过使该元素扩散浸透于上述铁系零件,可以 在铁系零件的表面上形成合金层。
[0106] 从由Cr、V、Ti、A1及Si构成的组中选择的一种以上的元素也可以以例如粉末的 形状使用。作为该粉末,也可以使用从由Cr、V、Ti、Al及Si构成的组中选择的一种以上的 元素的粉末,也可以使用含有上述元素中的两种以上的粉末。在使用含有上述两种以上的 元素的粉末的情况下,如果是可实现优异的耐磨损性、耐腐蚀性及磁特性的范围,则混合该 两种以上的元素的比例就是任意的。另外,粉末也可以是从由Cr、V、Ti、Al及Si构成的组 中选择的一种以上的元素的单体粉末,也可以是含有上述元素的化合物或合金的粉末。作 为含有上述元素的合金,例如可举出上述元素和铁的合金。
[0107] 另外,含有从由Cr、V、Ti、Al及Si构成的组中选择的一种以上的元素的粉末也可 以作为与其它材料混合的浸透剂进行导入。例如,也可以将含有上述元素的粉末、氧化铝粉 末、氯化铵粉末以任意比例混合形成浸透剂。根据上述结构,可以更高效率地进行扩散浸透 处理。
[0108] (合金层形成工序)
[0109] 以下,详细说明合金层形成工序。
[0110] 图6是表示制造上述磁性零件的方法
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