专利名称：：电磁钢板部件及其制造方法
技术领域：
：本发明涉及电^兹钢板部件及其制造方法。技术背景传统上，电磁继电器等电磁产品中使用的电磁钢板部件的制造是对经冲压加工的电^兹钢板基材进行以改善^兹特性为目的的热处理及以改善电学特性为目的的防锈处理。特别是如果未经防锈处理，部件的耐候性差，而且还会生锈，因而无法保证良好的导电性、不能满足作为电磁钢板部件使用的要求。因此，部件在制成前，必须经过热处理及防4f处理这两个处理步骤，这样一来，制造时间非常长，而且还存在制造成本方面的问题。通常进行镀覆处理作为防锈处理，具体而言就是首先将数个部件置于篮筐中，然后将该篮筐浸渍在镀液槽中，使篮筐在镀液槽中旋转，同时进行镀覆处理。但是，篮筐的旋转会使篮筐内的部件之间相互碰撞或彼此联合，这会影响到部件的形状。特别是对于小尺寸部件而言，形状变化时的影响大，结果造成部件个体的不合格率上升。即使有些情况下还不至于造成部件个体的不合格，但部件本身的尺度精度降低，因此其电磁继电器特性的不稳定性增加、作为电磁继电器(产品)的成品率降低。此外，为了将镀覆后部件磁特性的降低抑制在最小限度，通常会在镀覆材料中使用磁性材料Ni。然而，即使选择了磁性材料Ni镀覆，部件的磁特性降低依然是不可避免的。因此，当将该部件用作继电器等电磁继电器中的可动片、铁片、磁轭时，工作电压、恢复电压升高，给电磁继电器的性能造成恶劣影响。而且，在可动片的滑动部位，Ni镀层因滑动而磨损，会发生Ni镀层磨损粉末的飞散。因此，滑动部位的摩擦阻力增大，使用该部件的电磁继电器的工作电压'恢复电压升高，给电磁继电器的性能造成恶劣影响。而且，磨损粉末附着在触点时，存在引起接触不良的危险。另一方面，有报道称将特定的软质磁性合金在露点06(TC的气体氛围中氧化退火，在其表面形成Fe类氧化层膜，则即使省略Ni镀覆处理，也可以确保耐候性(专利文献1)。然而，采用上述技术无法获得充分的耐候性，仍然容易生锈。专利文献l特开平8-203718号公报
发明内容发明所要解决的课题本发明的目的在于提供一种电磁钢板部件及其制造方法，所述电磁钢板部件虽无镀层但仍具有充分的耐候性和磁特性。解决课题的方法本发明涉及一种电磁钢板部件，该电磁钢板部件包括电磁钢板基材、和设置在基材表面上的Si02层，所述电磁钢板基材包含Si:0.20-1.20重量％、Mn:1.0重量％以下、Al:1.0重量％以下、其余为Fe及不可避免的杂质，其中，设含Si02层的表层部分中Si含量为X(重量。/。)、电磁钢板基材中Si含量为Y(重量。/。)时，X/Y为5.211.2。本发明还涉及电》兹钢板部件的制造方法，其特征是在包括H2及H20的气体氛围下，对上述电^H岡板基材进行退火。发明效果本发明的电磁钢板部件虽无镀层但仍具有充分的耐候性和磁特性。在本发明中可以省去镀覆处理，因此具有以下效果降低制造成本；可以按设计精度制造部件个体，因而不仅能降低部件个体的不合格率，还可提高电磁继电器(产品)的成品率；无镀层而具有比通常形成的镀层的厚度(58(im)明显要薄的Si02层，因此磁阻变小，磁特性优异。特别是将本发明的部件用作可动片的继电器等电^F兹继电器可以减小工作电压、恢复电压，改善电石兹继电器的性能。例如，具有Ni镀层的部件的磁导率为810ps,与此相对，本发明实现了0.5(as左右的高》兹导率；将本发明的部件用作可动片时，不会在可动片的滑动部位产生镀层磨损粉末，摩擦阻力不会增大，因此可以较有效地防止电磁继电器的工作电压'恢复电压升高，也不会引起接触不良。图1为示出本发明的电磁钢板部件表面周围的Si原子分布示意图。图2为概略性地显示了本发明的电磁钢板部件的深度方向上Si含量的变化图表。图3为实施例中制备的样品的X射线衍射数据。图4为适用本发明的电磁钢板部件的继电器的概略构成图。图5为示出样品12(本发明)表面周围的金相的EPMA组分像照片。图6为示出样品17表面周围的金相的EPMA组分像照片。符号说明1:Si02层，2:基材，10:可动片，10a:水平部分，10b:垂下部分，10c:滑动部分，11:线圈，12:插片(力一K),13:可动接触片，14:可动触点，15:固定接触片，16:固定触点。具体实施例方式本发明的电》兹钢板部件为在指定的电^f兹钢々反基材表面上具有Si02层。本发明中使用的电磁钢板基材包含Si:0.20~1.20重量％、优选0.25~1.10重量％;Mn:1.0重量％以下、优选0.050.5重量％;Al:1.0重量％以下、优选0.01~0.50重量％;以及其余Fe及不可避免的杂质。电磁钢板基材可以是方向性电磁钢板，也可以是无方向性电；兹钢板。如果Si含有率过小，则不能有效地形成Si02层，耐候性会成问题。如果Si含有率过大，则不仅是表面，在比表面稍深一点儿的部分也容易形成带状的Si02层，而该带状含Si02层的表面部分容易脱落，这样不但无法获得充分的耐候性，而且还存在如下的危险性脱落产生的粉末状或片状物像Ni镀层磨损粉末那样造成恶劣影响。如果Mn或Al的含有率过高，则不能有效地形成Si02层，耐候性会成问题。不可避免的杂质是指在本发明中最好不含、但又不可避免其混入的原子，其来自于电磁钢板基材的制造中所使用的原料及添加剂等。这样的不可避免的杂质例如有Ni、Cr、C、N、P、S等。对于不可避免的杂质的含有率没有特别限定，通常如以下所示Ni:0.1重量°/。以下、特别是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。在电磁钢板基材的上述组分中，C、N、S为采用气体分析方法的测定值，其检测域值为0.00001重量％。Si、Mn、Al、Ni、Cr、P为采用化学分析方法或基于化学分析原理的仪器分析(原子吸光、荧光X射线或ICP等)方法的测定值，其^r测域值为0.001重量％。电磁钢板基材的厚度可依需要的部件的用途适宜地确定，例如为0.52.0mm。通常在后述的退火处理之前，将电^H岡板基材加工成指定形状并通过脱脂对其进行清洗。一定的条件下对上述电磁钢板基材进行退火，可以制造电磁钢板基材表面的Si02层。即，通过在包含H2及H20的气氛下，将电磁钢板基材保持在合适的处理温度并保持合适的时间，来实施退火。该处理温度和保持时间以1100~1150°C、30~45分为宜。在实施退火时，对于将基材由常温升温至处理温度的升温时间没有特别限制，通常优选为20~200分钟。此外，对于将基材由处理温度降温至80。C的降温时间没有特别限制，通常优选为20200分钟。通过这样的退火，不仅排除了基材内部的机械变形，还使基材中的Si原子优先以Si02的形式在基材表面析出，从而形成Si02层。对于实施退火时所需的气氛中H2和H20的混合比例没有特别限定，只要其能达成本发明的目的即可，露点以3040。C为宜。如果&0的混合比例过小，则不能有效地形成Si02层，耐候性会成问题。相反，如果H20的混合比例过大，则不仅形成的Si02层易脱落，还容易出现炉内结露，炉内气氛容易不稳定。此外，如果气氛中混入N2、02、Ar、NH3等其它气体，则不能有效地形成Si02层，耐候性会成问题。Si02层的形成可以通过例如对电磁钢板部件样品进行薄膜X射线衍射分析来确认。X射线衍射数据中明显存在Si02的峰(见图3)。本发明只要能实现本发明的目的即可，并不排斥Si02层中包含作为上述基材组分给出的Si以外的元素及这些元素的氧化物。Si02层的详细组分可以利用EPMA例如(冲朱)岛津制作所制EPMA1600进行测定，在本发明中，Si02层中的Si、O以外各元素的含量通常优选低于该测定装置的定量界限值。上述测定装置的定量界限值为0.1重量°/。。对于Si02层的厚度没有特别限定，只要其能实现本发明的目的即可，例如为0.05~0.50|im,优选为0.10~0.40|mi。Si02层的厚度可以通过反复进行ESCA测定与氩离子蚀刻(蚀刻深度约10nm)来测定。在本发明中，反复进行上述的测定与蚀刻，当O强度在最表面的1/2的位置定为Si02层的终点，由此可以得出该层的厚度。如上所述，Si02层是由于退火时基材中的Si原子以Si02的形式优先在基材表面析出而形成的，因为该Si02层的Si原子供给源是基材，所以在所得电磁钢板部件的深度方向上存在Si含量少于基材组分的部分。如上所述，基于本发明的电磁钢板部件(l)表面有Si02层及(2)在深度方向存在Si含量少于基材组分的部分，可以认为其具有如下的Si含量分布。使用图1对电磁钢板部件的Si含量分布进行详细说明。图1为示出本发明的电磁钢板部件表面周围的Si原子分布示意图，其中黑点代表Si原子。电磁钢板部件的表面具有Si02层1，因此如图1所示，表面部分的黑点浓度最高。随着从Si02层1向深度方向过渡，黑点浓度先逐渐降低，然后再升高，最后维持在基材组分2中的黑点浓度。图2示出图1的电磁钢板部件在纵深方向上的Si含量变化。在图2中，Si含量在Si02层1的深度内维持最大值，随离开表面而降低，直至最小值。然后转为上升，最后维持在基材组分中的值。图2这样的显示Si含量变化的图表，可以通过EPMA制作。对于本发明的电磁钢板部件，设含Si02层的表层部分中Si含量为X(重量。/。)、电磁钢板基材中Si含量为Y(重量。/c))，则X/Y为5.2-11.2,优选为5.510.5,更优选为6.0-10.2。具备这样的X/Y值的电磁钢板部件不只是具有Si02层，而且实现了最佳Si含量分布，提高了Si02层的耐剥离性，因而可以认为其可发挥充分的耐候性。即，可以认为具备上述X/Y的电磁钢板部件在纵深方向的Si含量分布方面，Si02层紧下方的Si含量变化比较平緩，因此可以实现Si02层与其紧下部的Si02成分之间的有效结合，从而提高了Si02层的耐剥离性。X/Y过小或过大，均不能获得希望的耐候性。当X/Y过小时，导致耐候性不好的原因可能有从孩支观角度考虑，存在未形成Si02层的部分；即使形成了无缺损的Si02层，由于表层部分的X过小，在Si含量分布上Si02层紧下方的Si含量急剧减少。因此，无法实现Si02层与其紧下部的Si02成分之间的有效结合，Si02层易剥离。当X/Y过大时，导致耐候性不好的原因可能是如果表层部分的X过大，则Si02层变厚。这意味着用于该Si02层形成的基材中的Si原子增多，出现了更大的Si含量低于基材组分的部分。其结果，在Si02层与其紧下部之间，Si含量的差异显著增大，在Si含量分布上Si02紧下部的Si含量急剧减少。因此，无法实现Si02层与Si02层紧下部的Si02成分之间的有效结合，Si02层易剥离。使用上述(抹)岛津制作所制作的EPMA1600在加速电压15kV、分析面积直径100pm的条件下，对含Si02层的表层部分中Si含量X值进行测定。这种测定方法及测定条件下，可测定的表层部分为自电磁钢板部件表面深约3pm以内的部分。而且，关于Si02层的厚度如上所述，参与Si02层形成的是基材中的Si原子而基材中的Si含量又处于上述的范围内，出于这些技术层面的原因，Si02层的厚度不会在所述表层部分的厚度以上。电磁钢板基材中的Si含量(Y)可以采用两种方法获得可以是在退火处理前预先测定电磁钢板基材的Si含量；也可以是在对经处理后而获得的电磁钢板部件中，测定距表面深度约30|im以上的部分。在通过电磁钢板部件测定基材的Si含量时，只要测定保持基材组分的深度下进行即可，测定除外部分的深度并非限定在上述值。任何一种情况下，均可以采用与测定上述电；兹钢板基材组分时相同的测定方法进行测定。作为可以在包括继电器在内的电磁继电器等中使用的部件，本发明的电磁钢板部件是有价值的。以下，根据图4，就将本发明的电磁钢板部件用作继电器的可动片时的情况做简单的说明。图4为具有基本构造的继电器的概略构成图。在图4中，如果对线圈ll施加电压，则可动片10的水平部分10a就会被线圈11所吸引。与此相伴，可动片10的垂下部分10b以滑动部分10c为支点转动，通过插片12按压可动接触片13，从而实现该可动接触片13的可动触点14与固定接触片15的固定触点16之间的接触。另一方面，如果停止对线圈ll施加电压，则由于可动接触片13的弹簧力，可动触点14从固定触点16脱离，可动片10的垂下部分10b^皮推回原位。与此相伴，可动片10的水平部10a以滑动部分10c为支点转动，从而从线圈ll脱离。在这样的继电器中，例如可动片需要在长时间内以滑动部分为支点转动，这不仅要求优异的磁特性，还要求良好的耐候性及耐磨耗性。将本发明的电磁钢板部件用作这样的可动片，可以满足上述要求，进一步还可以有效地降低工作电压、恢复电压。实施例将具有表1所示组分的厚度约lmm的电》兹钢板基材沖压成5mmx20mm的尺寸，用烃类洗涤剂对表面进行脱脂清洗。然后，在表2所示的条件下进行退火。表1<table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage10</column></row><table>(耐候性)耐候性采用压力锅(pressurecooker)试验进行评价。具体而言，就是将样品置于温度125°C、相对湿度85%和绝对压力2atm的条件下20小时，根据表面变色的情况，采用以下标准进行判断。〇；完全未变色；△;轻微变色；x;显著变色。磁特性用矫顽力(保磁力)来评价。矫顽力使用TOHOKUSTEEL公司的K-HC1000测定。采用诸如下述方法制作的目前公知的具有Ni镀层的样品，其矫顽力为0.76Oe。在露点-50。C的H2气氛下，将电磁钢板基材2于850。C处理60分钟，从而进行退火。在所得样品上形成厚度5pm的镀层。(表面紧下方有无带状Si氧化物层)用EPMA(X射线微量分析器(X線7,夕口7于，<f))观察样品表层部分的截面，判断"表面紧下方有无带状Si氧化物层"。如果表面紧下方存在Si氧化物层，则表面一侧容易从该层脱离。因此，即使最表面具有Si02层，初期的耐候性良好，耐候性也会因长期使用造成的剥离而降低，无法获得充分的耐候性。样品12和样品17的EPMA组分像照片分别如图5和图6所示。而且，以便获得样品截面需要进行切断和研磨，为了防止由切断和研磨而造成样品表层截面部分的缺损等，在待切断的样品上蒸镀形成了厚15pm左右的Al保护层。可知在图5中，表面紧下方不存在带状Si氧化物层，而在图6中，表面紧下方存在带状Si氧化物层。图5、图6中，最表面存在Si02层。表3<table>tableseeoriginaldocumentpage12</column></row><table>*表示未测定；-表示未达到定量界限值200680027639.2势溢也被10/10:a;权利要求1.一种电磁钢板部件，该电磁钢板部件包括电磁钢板基材和设置在基材表面上的SiO2层，所述电磁钢板基材包含Si0.20～1.20重量％、Mn1.0重量％以下、Al1.0重量％以下、其余为Fe及不可避免的杂质，其中，设含SiO2层的表层部分中Si含量为X(重量％)、电磁钢板基材中Si含量为Y(重量％)时，X/Y为5.2～11.2。2.—种电磁继电器，其使用权利要求1所述的电磁钢板部件。3.电磁钢板部件的制造方法，该方法包括，在含有H2及H20的气体氛围下，对电磁钢板基材进行退火，所述电磁钢板基材包含Si:0.20~1.20重量％、Mn:1.0重量％以下、Al:1.0重量％以下、其余为Fe及不可避免的杂质。全文摘要本发明提供一种电磁钢板部件及其制造方法，所述电磁钢板部件虽无镀层，但仍具有良好的耐候性和磁特性。本发明涉及一种电磁钢板部件，该电磁钢板部件包括电磁钢板基材、和设置在基材表面上的SiO<sub>2</sub>层，所述电磁钢板基材包含Si0.20～1.20重量％、Mn1.0重量％以下、Al1.0重量％以下、其余为Fe及不可避免的杂质，其中，设含SiO<sub>2</sub>层的表层部分中Si含量为X(重量％)、电磁钢板基材中Si含量为Y(重量％)时，X/Y为5.2～11.2。本发明还涉及电磁钢板部件的制造方法，其特征是在包括H<sub>2</sub>及H<sub>2</sub>O的气体氛围下，对上述电磁钢板基材进行退火。文档编号C22C38/00GK101233248SQ200680027639公开日2008年7月30日申请日期2006年7月25日优先权日2005年7月28日发明者下田城毅,永乐智博,高田昌良申请人:欧姆龙株式会社;株式会社新王材料