(57)【要約】【課題】本開示は、軟磁性材料の打ち抜き加工時のプレス型の摩耗を抑制でき、かつ、優れた磁気特性を有する磁性部品を得ることができる、磁性部品の製造方法を提供することを目的とする。【解決手段】本実施形態は、アモルファス構造を含む軟磁性材料の少なくとも一部を結晶化温度以上に加熱する第一の熱処理工程と、前記第一の熱処理工程後に、前記軟磁性材料をプレス型により打ち抜くプレス工程と、前記プレス工程後に、前記軟磁性材料を４７０〜５１０℃の温度範囲で加熱する第二の熱処理工程と、を含む、磁性部品の製造方法である。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
アモルファス構造を含む軟磁性材料の少なくとも一部を結晶化温度以上に加熱する第一の熱処理工程と、
前記第一の熱処理工程後に、前記軟磁性材料をプレス型により打ち抜くプレス工程と、
前記プレス工程後に、前記軟磁性材料を４７０〜５１０℃の温度範囲で加熱する第二の熱処理工程と、
を含む、磁性部品の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、磁性部品の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車産業においては、ハイブリッド自動車や電気自動車のさらなる走行性能の向上を目指して、駆動用モータの高出力化、軽量化、小型化への開発が日々進められている。また、家電製品メーカーにおいても、各種家電製品に内蔵されるモータ等の回転電機のさらなる小型化や高性能化が試みられている。
【０００３】
回転電機の性能を向上させるには、内部で発生する損失を如何に低減できるかが課題である。ステータにおいては、渦電流損失やヒステリシス損失に起因する鉄損（又は高周波鉄損）が生じ、これらの損失に応じてモータ効率やトルク性能が低下する。
【０００４】
そこで、ステータの性能を向上させるべく、ステータコアの材料として軟磁性材料が用いられている。軟磁性材料は、低損失、高電気抵抗、高磁束密度及び良励磁特性を有する優れた材料である。軟磁性材料の開発として、例えば、特許文献１では、所定の組成及び構造を有する軟磁性合金薄帯が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１１−１４９０４５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
例えば、ステータコアの製造に当たっては、ステータコア前駆体としての積層体を作製した後、鉄損を低減して磁気特性（飽和磁化、保磁力等）を向上させるため、積層体を所定温度にて熱処理（焼鈍）する。より具体的には、まず、軟磁性材料からステータコア用板材を打ち抜き加工し、複数のステータコア用板材を積層し、加締め若しくは溶接にて積層体を作製する。次に、鉄損を低減して磁気特性を向上させるため、積層体を所定温度にて熱処理し、軟磁性材料の結晶化を促進させる。この熱処理により、磁気特性を向上させるとともに、プレス加工時の加工歪を除去することもでき、この熱処理は、磁気特性向上(トルク向上)の観点から不可欠である。軟磁性材料としては、アモルファス系軟磁性材料又はナノ結晶系軟磁性材料が用いられる。
【０００７】
しかしながら、アモルファス系軟磁性材料又はナノ結晶系軟磁性材料は非常に硬いため、打ち抜き加工を行うとプレス型の摩耗が生じてしまう。例えば、図１のグラフに示すように、アモルファス系軟磁性材料は、その硬さが６００ＨＶを超えるものがある。そのため、硬度が非常に高い超鋼（約１０００ＨＶ）をプレス型に用いたとしても、アモルファス系軟磁性材料の高い硬度のため、プレス型が摩耗してしまう。ナノ結晶系軟磁性材料にも同様の問題が生じる。したがって、軟磁性材料を用いる場合、プレス型の摩耗の問題が顕著に現れ、効率的に打ち抜き加工を行うことができない。
【０００８】
一方で、磁気特性向上のための熱処理を行ってから、軟磁性材料をステータコア等の所望の形状に打ち抜くことも考えられ得る。しかしながら、熱処理を行って磁気特性を向上させた後の軟磁性材料は脆化してしまい、クラックが入り易くなるため、所望の形状に精密に打ち抜くことが困難になる場合がある。そのため、磁気特性向上のための熱処理前に、所望の形状に打ち抜くことが望ましい。
【０００９】
さらに、熱処理後に得られる磁性部品は優れた磁気特性を有することが求められる。
【００１０】
そこで、本開示は、軟磁性材料の打ち抜き加工時のプレス型の摩耗を抑制でき、かつ、優れた磁気特性を有する磁性部品を得ることができる、磁性部品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】
【００１１】
本発明の実施形態を以下に示す。
【００１２】
（１）  アモルファス構造を含む軟磁性材料の少なくとも一部を結晶化温度以上に加熱する第一の熱処理工程と、
前記第一の熱処理工程後に、前記軟磁性材料をプレス型により打ち抜くプレス工程と、
前記プレス工程後に、前記軟磁性材料を４７０〜５１０℃の温度範囲で加熱する第二の熱処理工程と、
を含む、磁性部品の製造方法。
（２）  前記アモルファス構造を含む軟磁性材料が、アモルファス系軟磁性材料である、（１）に記載の製造方法。
（３）  前記第一の熱処理工程において、結晶化度が５〜１５％になるように前記軟磁性材料を加熱する、（１）又は（２）に記載の製造方法。
（４）  前記第二の熱処理工程において、結晶化度が１００％になるように前記軟磁性材料を加熱する、（１）〜（３）のいずれか１つに記載の製造方法。
【発明の効果】
【００１３】
本開示により、軟磁性材料の打ち抜き加工時のプレス型の摩耗を抑制でき、かつ、優れた磁気特性を有する磁性部品を得ることができる、磁性部品の製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】アモルファス系軟磁性材料（Ｆｅ約８４％含有）、磁気特性向上のための熱処理後のアモルファス系軟磁性材料及び電磁鋼板（組成：Ｆｅ−３ｍａｓｓ％Ｓｉ）の硬さ（ＨＶ）の例を示すグラフである。
【図２】実施例Ａ〜Ｅで得られた結果について、横軸を保磁力、縦軸を飽和磁化としてプロットした散布図である。
【図３】実施例Ａにおけるアモルファス板、第一の熱処理工程後の軟磁性材料、第二の熱処理工程後の軟磁性材料について、ビッカース硬さ（ＨＶ）を測定した結果を示すグラフである。
【図４】実施例Ａにおけるアモルファス板、第一の熱処理工程後の軟磁性材料、第二の熱処理工程後の軟磁性材料について、引張強さ（Ｎ／ｍｍ２）を測定した結果を示すグラフである。
【図５】比較例Ａ〜Ｌで得られた結果について、横軸を保磁力、縦軸を飽和磁化としてプロットした散布図である。
【図６】比較例Ｎ〜Ｏで得られた結果について、横軸を保磁力、縦軸を飽和磁化としてプロットした散布図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
本実施形態は、アモルファス構造を含む軟磁性材料の少なくとも一部を結晶化温度以上に加熱する第一の熱処理工程と、前記第一の熱処理工程後に、前記軟磁性材料をプレス型により打ち抜くプレス工程と、前記プレス工程後に、前記軟磁性材料を４７０〜５１０℃の温度範囲で加熱する第二の熱処理工程と、を含む、磁性部品の製造方法に関する。
【００１６】
本実施形態において、アモルファス構造を含む軟磁性材料の少なくとも一部を結晶化温度以上に加熱する工程（第一の熱処理工程）により、加熱部分の硬度を下げることができる。これは、加熱により軟磁性材料の結晶化が進み、硬度が下がるためである。そして、硬度が下がった部分にてプレス型等の器具により打ち抜き加工を行う（プレス工程）。これにより、打ち抜き加工に用いる器具の摩耗を抑制することができる。さらに、打ち抜いた軟磁性材料を４７０〜５１０℃の温度範囲で加熱することにより、磁気特性（特に飽和磁化及び保磁力）を効果的に向上させることができる（第二の熱処理工程）。
【００１７】
以下に、本実施形態について詳細に説明する。
【００１８】
［準備工程］
本実施形態において、アモルファス構造を含む軟磁性材料を用意する。軟磁性材料は、好ましくは板状である。軟磁性材料としては、アモルファス系軟磁性材料又はナノ結晶系軟磁性材料が挙げられる。軟磁性材料は、複数の軟磁性材料を積層した積層体として準備してもよい。
【００１９】
軟磁性材料としては、例えば、Ｆｅ、Ｃｏ及びＮｉからなる群から選択される少なくとも１種の磁性金属と、Ｂ、Ｃ、Ｐ、Ａｌ、Ｓｉ、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｃｕ、Ｙ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｈｆ、Ｔａ及びＷからなる群から選択される少なくとも１種の非磁性金属とから構成されるものが挙げられるが、これらに限定されるものではない。軟磁性材料の代表的な材料として、例えば、ＦｅＣｏ系合金（例えばＦｅＣｏ、ＦｅＣｏＶ等）、ＦｅＮｉ系合金（例えばＦｅＮｉ、ＦｅＮｉＭｏ、ＦｅＮｉＣｒ、ＦｅＮｉＳｉ等）、ＦｅＡｌ系合金又はＦｅＳｉ系合金（例えばＦｅＡｌ、ＦｅＡｌＳｉ、ＦｅＡｌＳｉＣｒ、ＦｅＡｌＳｉＴｉＲｕ、ＦｅＡｌＯ等）、ＦｅＴａ系合金（例えばＦｅＴａ、ＦｅＴａＣ、ＦｅＴａＮ等）及びＦｅＺｒ系合金（例えばＦｅＺｒＮ等）、ＦｅＢ系合金（ＦｅＢ、ＦｅＢＳｉ等）を挙げることができるが、これらに限定されるものではない。また、軟磁性材料の他の材料として、例えば、Ｃｏと、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｔｉ及びＹのうち少なくとも１種とを含有するＣｏ合金を用いることができる。Ｃｏ合金中Ｃｏは８０ａｔ％以上含まれることが好ましい。
【００２０】
軟磁性材料は、アモルファス構造を含む。アモルファス構造を含む軟磁性材料としては、アモルファス系軟磁性材料、又はアモルファス構造を含むナノ結晶系軟磁性材料であることが好ましい。アモルファス系軟磁性材料は、主構造としてアモルファス構造を有する軟磁性材料である。アモルファス構造の場合には、Ｘ線回折パターンには明瞭なピークは見られず、ブロードなハローパターンのみが観測される。一方、アモルファス構造に熱処理を加えることでナノ結晶構造を形成することができる。本実施形態では、完全にナノ結晶構造のみからなるナノ結晶系軟磁性材料ではなく、少なくとも一部にアモルファス構造が残っているナノ結晶系軟磁性が用いられる。なお、ナノ結晶構造を有するナノ結晶系軟磁性材料では、結晶面の格子間隔に対応する位置に回折ピークが観測される。その回折ピークの幅からＳｃｈｅｒｒｅｒの式を用いて結晶子径を算出することができる。一般に、ナノ結晶とは、Ｘ線回折の回折ピークの半値幅からＳｃｈｅｒｒｅｒの式で算出される結晶子径が１μｍ未満のものをいう。本実施形態において、ナノ結晶の結晶子径（Ｘ線回折の回折ピークの半値幅からＳｃｈｅｒｒｅｒの式で算出される結晶子径）は、好ましくは１００ｎｍ以下であり、より好ましくは５０ｎｍ以下である。また、ナノ結晶の結晶子径は、好ましくは５ｎｍ以上である。ナノ結晶の結晶子径がこのような大きさである場合、軟磁気特性が向上するため好ましい。
【００２１】
アモルファス系軟磁性材料は、例えば、所望の組成となるように配合された金属原料を高周波溶解炉等により高温で溶融して均一な溶湯とし、これを急冷することで得ることができる。または、回転する冷却ロールに金属原料の溶湯を吹きつけることで薄い板状（薄帯状とも称す）のアモルファス系軟磁性材料を得ることができる。また、ナノ結晶系軟磁性材料は、アモルファス系軟磁性材料にさらに適当な熱処理を加えることで作製することができる。熱処理の条件は、特に制限されるものではなく、金属原料の組成や発現させたい磁気特性等を考慮して適宜選択される。熱処理は不活性ガス雰囲気下で行うことが好ましい。
【００２２】
好ましく用いられる軟磁性材料は、組成式
Ｆｅ１００−ｘ−ｙＢｘＮｉｙ
で表される組成を有するものである。
【００２３】
当該組成式において、ｘは、１０≦ｘ≦１６を満たし、ｙは、０＜ｙ≦４を満たす。ｘはＢの含有量（原子％）を示し、ｙはＮｉの含有量（原子％）を示す。
【００２４】
当該組成式の軟磁性材料において、主成分がＦｅである。すなわち、Ｆｅの含有量は、組成全体の５０原子％以上である。Ｆｅの含有量は、Ｂ及びＮｉの残部で表される。高い飽和磁化の観点から、Ｆｅの含有量は、好ましくは８０原子％以上、より好ましくは８４原子％以上、さらに好ましくは８８原子％以上である。
【００２５】
軟磁性材料は、主成分がＦｅである溶湯を急冷して得られる。Ｂ（ボロン）は、溶湯を急冷したときに、アモルファス相の形成を促進する。軟磁性材料のＢの含有量は、好ましくは、組成全体の１１原子％以上であり、より好ましくは組成全体の１２原子％以上である。一方、軟磁性材料のＢの含有量が組成全体の１６原子％以下であれば、アモルファス相の結晶化のときにＦｅ−Ｂ化合物の形成を回避し易くなる。化合物の形成を回避する観点からは、軟磁性材料のＢの含有量は、好ましくは組成全体の１５原子％以下、より好ましくは組成全体の１４原子％以下である。
【００２６】
軟磁性材料は、Ｎｉ（ニッケル）を含む。軟磁性材料がＮｉを含有することにより、誘導磁気異方性の大きさを制御することができる。当該作用の発揮が明瞭になる観点からは、Ｎｉの含有量は、好ましくは０．２原子％以上、より好ましくは０．５原子％以上、さらに好ましくは１原子％以上である。一方、Ｎｉの含有量が４原子％以下、好ましくは３．５原子％以下、より好ましくは３原子％以下であれば、軟磁性材料の別の必須元素であるＦｅ及びＢが過剰に少なくなることはなく、その結果、軟磁性材料を急速昇温及び保持して得た軟磁性材料は、高飽和磁化と低保磁力を両立することができる。
【００２７】
軟磁性材料では、当該組成式において、Ｂの一部は、Ｓｉ、Ｐ及びＣからなる群から選択される少なくとも１種の元素で置換されていてもよい。ここで、Ｂの一部は、組成全体の３原子％以下、好ましくは２原子％以下である。なお、Ｂの一部として、２種類以上の元素が選択される場合、Ｂの一部は、それらの元素の含有量の合計である。
【００２８】
Ｓｉはアモルファス形成を担う元素であり、かつＳｉを添加することで結晶磁気異方性の大きなＦｅ−Ｂ化合物が生成する温度が高くなるため、熱処理温度を高温化することが可能となる。また、溶湯の粘度も低下するため、吐出し易くなり、ノズル閉塞を抑制することができる。なお、Ｓｉの他にアモルファス形成元素Ｐ、Ｃを添加することで原子のランダム性が向上しアモルファス形成能やナノ結晶の安定性を高めることができる。
【００２９】
軟磁性材料では、当該組成式において、Ｆｅ及びＮｉの一部は、Ｎｂ、Ｃｏ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕ、Ｚｎ、Ｓｎ、Ａｓ、Ｓｂ、Ｂｉ、Ｙ及び希土類元素から選択される少なくとも１種の元素で置換されていてもよい。ここで、Ｆｅ及びＮｉの一部は、組成全体の３原子％以下、好ましくは２原子％以下である。なお、Ｆｅ及びＮｉの一部として、２種類以上の元素が選択される場合、Ｆｅ及びＮｉの一部は、それらの元素の含有量の合計である。
【００３０】
耐食性の改善や結晶粒成長の抑制、核生成頻度の向上のため、飽和磁化を著しく低下させない範囲でＦｅやＮｉの一部を各原子（Ｎｂ、Ｃｏ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕ、Ｚｎ、Ｓｎ、Ａｓ、Ｓｂ、Ｂｉ、Ｙ及び希土類元素）で置換しても良い。
【００３１】
軟磁性材料は、さらに、Ｍｎ、Ｓ、Ｃｒ、Ｏ、及びＮ等の不可避的不純物を含んでもよい。不可避的不純物とは、原材料に含まれる不純物等、その含有を回避することが避けられない、あるいは、回避するためには著しい製造コストの上昇を招くような不純物のことをいう。このような不可避的不純物を含んだときの軟磁性材料の純度は、好ましくは９７質量％以上、より好ましくは９８質量％以上、さらに好ましくは９９質量％以上である。
【００３２】
本実施形態において、軟磁性材料の結晶化度は、０％以上５％未満であることが好ましい。結晶化度が５％未満の場合、軟磁性材料にアモルファス構造が十分に存在しているため、軟磁性材料の強度が比較的高い。それゆえ、本実施形態に係る製造方法による効果が有効に発揮され得る。
【００３３】
ここで、本明細書において、軟磁性材料の結晶化度とは、示差走査熱量計（ＤＳＣ）にて測定される結晶化による発熱量（Ｊ／ｇ）から以下の式（Ａ）により算出される値である。
結晶化度（％）＝（［ＪＡ］−［ＪＢ］）／［ＪＡ］×１００      式（Ａ）
【００３４】
式（Ａ）中、ＪＡは、測定対象である軟磁性材料に相当するアモルファス系軟磁性材料の結晶化発熱量であり、ＪＢは、測定対象である軟磁性材料の結晶化発熱量である。
【００３５】
測定対象である軟磁性材料がアモルファス系軟磁性材料である場合、「測定対象である軟磁性材料に相当するアモルファス系軟磁性材料」とは、当該測定対象である軟磁性材料であるアモルファス系軟磁性材料それ自体を指す。そのため、［ＪＡ］と［ＪＢ］は同じ値となり、結晶化度が０となる。
【００３６】
測定対象である軟磁性材料がナノ結晶系軟磁性材料である場合、「測定対象である軟磁性材料に相当するアモルファス系軟磁性材料」は、測定対象である軟磁性材料としてのナノ結晶系軟磁性材料に相当するアモルファス系軟磁性材料を取得することにより用意する。ナノ結晶系軟磁性材料はアモルファス系軟磁性材料を加熱して作製されるため、その加熱前のアモルファス系軟磁性材料が、測定対象である軟磁性材料としてのナノ結晶系軟磁性材料に相当するアモルファス系軟磁性材料となり、当業者であれば容易に得ることができる。また、ナノ結晶系軟磁性材料に相当するアモルファス系軟磁性材料は、そのナノ結晶系軟磁性材料を高温で加熱して溶融させた後に急冷することによっても得ることができる。
【００３７】
結晶化度が０％の場合、ナノ結晶が析出していない状態であり、材料全体がアモルファス構造であると考えられる。一方、結晶化度が１００％の場合、材料全体にナノ結晶が析出している状態であり、アモルファス構造を含まない状態と考えられる。
【００３８】
後述の第一の熱処理工程前の軟磁性材料の硬さは、例えば、３００ＨＶ以上であり、好ましくは４００ＨＶ以上であり、より好ましくは５００ＨＶ以上であり、さらに好ましくは６００ＨＶ以上であり、特に好ましくは７００ＨＶ以上である。
【００３９】
第一の熱処理工程前の軟磁性材料の引張強さは、例えば、１２００ＭＮ／ｍ２以上であり、好ましくは１５００ＭＮ／ｍ２以上であり、より好ましくは１６００ＭＮ／ｍ２以上であり、さらに好ましくは１７００ＭＮ／ｍ２以上である。
【００４０】
軟磁性材料の表面は、絶縁膜で覆われていることが好ましい。絶縁膜としては、ＳｉＯ２等の酸化膜が挙げられる。この絶縁膜により、渦電流に起因する損失を低減することができる。
【００４１】
板状の軟磁性材料は、例えば５〜５０μｍの薄板であり、好ましくは１５〜３５μｍの薄板である。複数の板状の軟磁性材料を積層することにより積層体が形成される。積層体の厚さは、特に制限されるものではないが、例えば、２０〜１０００μｍであり、好ましくは５０〜５００μｍである。板状の軟磁性材料を積層する枚数としては、２０枚以下であることが好ましい。
【００４２】
軟磁性材料を積層体として用意する場合、板状の軟磁性材料の間には、耐熱性樹脂等の接着層を配置してもよいし、配置されなくてもよい。耐熱性樹脂としては、例えば、熱硬化性樹脂を用いることができ、熱硬化性樹脂としては、例えば、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂又はアクリル樹脂等が挙げられる。
【００４３】
積層体において、それぞれのステータコア用板材は加締めや溶接にて一体的に固定することができる。例えば、それぞれの軟磁性材料に設けられた貫通孔にボルトを挿通して一体的に固定することができる。
【００４４】
［第一の熱処理工程］
次に、軟磁性材料の少なくとも一部を結晶化温度以上に加熱する。
【００４５】
軟磁性材料（アモルファス系軟磁性材料又はナノ結晶系軟磁性材料）を結晶化温度以上に加熱すると、結晶化が進む。結晶化が進むと硬度が落ちるため、後工程で容易に打ち抜くことができるようになる。
【００４６】
結晶化温度は、結晶化が生じる温度である。結晶化の際には発熱反応が起きるため、結晶化温度は、結晶化に伴って発熱する温度を測定することで決定することができる。例えば、示差走査熱量測定（ＤＳＣ）を用い、所定の加熱速度（例えば０．６７Ｋｓ−１）の条件下にて結晶化温度を測定することができる。アモルファス系軟磁性材料の結晶化温度は、材質によって異なるが、例えば、３００〜５００℃である。また、同様に、ナノ結晶系軟磁性材料の結晶化温度も、示差走査熱量測定（ＤＳＣ）により測定することができる。ナノ結晶系軟磁性材料では、既に結晶が生じているが、結晶化温度以上に加熱することによりさらなる結晶化が生じる。ナノ結晶系軟磁性材料の結晶化温度は、材質によって異なるが、例えば、３００〜５００℃である。
【００４７】
第一の熱処理工程において、軟磁性材料の少なくとも一部が結晶化温度以上に加熱されればよく、具体的には、軟磁性材料の後工程での打ち抜き箇所が結晶化温度以上に加熱されればよい。熱処理において、軟磁性材料全体（好ましくは積層体全体）を加熱してもよく、また、軟磁性材料の一部を加熱してもよい。打ち抜き箇所とは、後工程のプレス工程でプレス型等により打ち抜かれる箇所のことである。少なくとも打ち抜き箇所の硬度が低下していれば、プレス型の摩耗を抑制することができる。
【００４８】
軟磁性材料全体を加熱する場合は、例えば、加熱炉を用いることができる。打ち抜き箇所のみを加熱する場合、実際は、熱伝導のため、ある一定の幅を持って熱処理され、結晶化が生じる。そのため、実際の打ち抜き箇所よりも若干外側の領域を加熱することにより、実際の打ち抜き箇所を加熱してもよい。打ち抜き箇所を加熱する方法としては、特に制限されるものではないが、例えば、打ち抜き箇所に当接するように作製した金属器具（又は打ち抜き箇所の外側であって打ち抜き箇所付近に当接するように作製した金属器具）を、加熱した状態で軟磁性材料（又はその積層体）の表面に押し付ける手法が挙げられる。打ち抜き箇所に当接するような金属器具は、例えば、後工程で使用するプレス型を模擬して作製することができる。また、打ち抜き箇所を加熱する方法としては、例えば、打ち抜き箇所にレーザーを照射する手法も挙げられる。上述の通り、熱伝導のため、ある一定の幅を持って熱処理されるため、レーザーの加熱の際は、実際の打ち抜き箇所よりも若干外側（例えば実際の打ち抜き箇所よりも約０．１〜０．５ｍｍ外側、好ましくは約０．１〜０．３ｍｍ外側）をレーザーで加熱することが好ましい。また、レーザーで打ち抜き箇所を加熱する場合、レーザーによる打ち抜き箇所の加熱と同時に、軟磁性材料（又はその積層体）を溶断してもよい。この場合、レーザーによる切断箇所は軟磁性材料の各層が溶融して溶着してもよい。この溶着している部分は、後の打ち抜き加工にて取り除くことができる。溶断には、レーザー切断以外にも、例えば、プラズマ切断やガス切断等も用いることができる。軟磁性材料（又はその積層体）をレーザー切断等で溶断してから、さらに打ち抜き箇所で打ち抜き加工することにより優れた寸法精度を得ることができる。すなわち、本実施形態の一態様では、熱処理工程において、打ち抜き箇所の外側で軟磁性材料（又はその積層体）を溶断することにより、打ち抜き箇所を加熱する。そして、軟磁性材料（又は積層体）をプレス型を用いた打ち抜き加工により打ち抜くことができる。溶断する箇所は、例えば、実際の打ち抜き箇所よりも約０．１〜０．５ｍｍ外側（好ましくは約０．１〜０．３ｍｍ外側）とすることができる。
【００４９】
加熱は、軟磁性材料（具体的には加熱部分）がその結晶化温度以上になるように行われる。加熱温度（加熱時の軟磁性材料の温度）は、結晶化温度以上であれば特に制限されるものではないが、例えば、３３０℃以上であり、好ましくは３４０℃以上であり、より好ましくは３５０℃以上であり、さらに好ましくは３６０℃以上である。加熱温度を３４０℃以上とすることにより、効率的に結晶化を進めることができる。また、加熱は、軟磁性材料中に副生成物が生成されない温度未満で行われることが好ましい。加熱温度が高すぎると、望まない副生成物（例えばＦｅ２Ｂ等）がコア材中に生じてしまう場合がある。このような副生成物の発生は、例えば、示差走査熱量計（ＤＳＣ）やＸＲＤを用いて確認することができる。そのため、加熱温度は、好ましくは４６０℃以下であり、より好ましくは４４０℃以下であり、さらに好ましくは４２０℃以下である。熱処理温度を４６０℃以下とすることにより、過度の結晶化を防ぎ易くなり、副生成物の発生を抑制することができる。
【００５０】
第一の熱処理工程において、結晶化度が５〜１５％になるように軟磁性材料を加熱することが好ましい。結晶化度を５％以上とすることにより、軟磁性材料の硬度を効果的に低減させることができ、その結果、後工程におけるプレス型の摩耗を効果的に抑制することができる。また、結晶化度を１５％以下とすることにより、軟磁性材料の脆化を抑制することができる。結晶化度は、例えば、加熱温度や加熱時間により制御することができる。
【００５１】
加熱時間は、特に制限されるものではないが、例えば、０．１秒以上５分以下であり、より好ましくは１秒以上１分以下である。
【００５２】
第一の熱処理工程は、大気中で行ってもよく、また、不活性ガス雰囲気中で行ってもよい。
【００５３】
［プレス工程］
次に、軟磁性材料をプレス型により打ち抜く。
【００５４】
上述の通り、軟磁性材料は、積層体の状態で打ち抜いてもよい。本実施形態において、打ち抜き加工は、上述の第一の熱処理工程により結晶化が進んで硬度が低下した箇所で行われるため、高い硬度を有するアモルファス系軟磁性材料又はナノ結晶系軟磁性材料であっても、打ち抜き加工に用いられるプレス型の摩耗を抑制することができる。
【００５５】
プレス型としては、例えば、超鋼を用いることができる。打ち抜き加工の前に、潤滑材をプレス型及び／又は軟磁性材料（又はその積層体）に塗布してもよい。
【００５６】
［第二の熱処理工程］
次に、軟磁性材料を４７０〜５１０℃（４７０℃以上５１０℃以下）の温度範囲で加熱する。
【００５７】
第二の熱処理工程は、磁気特性（特に飽和磁化及び保磁力）を最適化するために行われ、好ましくは、軟磁性材料の結晶化度が１００％に達するまで行われる。結晶化度が１００％の場合、飽和磁化を効果的に向上することができる。また、加熱処理は、飽和磁化が最大になるまで行うことが好ましい。飽和磁化の最大値は軟磁性材料によって異なる。飽和磁化の最大値や最大値に達するのに必要な熱量は、当業者であれば、予め実験等により確認することができる。第二の熱処理工程により、軟磁性材料が所望の磁気特性、特に所望の飽和磁化及び保磁力を有するように加熱される。
【００５８】
第二の熱処理工程において、加熱温度は、４７０〜５１０℃の温度範囲である。この温度範囲において加熱することにより、飽和磁化及び保磁力の両方を効果的に向上することができる。また、加熱温度が４７０℃未満である場合、αＦｅ結晶化が生じ難く、飽和磁化を効果的に向上することができない。また、加熱温度が５１０℃を超える場合、結晶粒が粗大化し過ぎるため、及び／又は他の保磁力の高い副生成物（Ｆｅ２Ｂ）の析出が生じるため、保磁力が高くなる。そのため、本実施形態では、加熱温度を４７０〜５１０℃の範囲とする。
【００５９】
第二の熱処理工程は、大気中で行ってもよく、また、不活性ガス雰囲気中で行ってもよい。
【００６０】
第二の熱処理工程は、例えば、軟磁性材料全体（又はその積層体全体）を加熱することにより行うことができ、例えば、加熱炉を用いることができる。
【００６１】
以上の方法により、硬度が高いアモルファス系軟磁性材料又はナノ結晶系軟磁性材料を用いた場合でも、打ち抜き工程にて使用する器具の摩耗を抑制し、かつ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。
【００６２】
得られた磁性部品は、必要に応じてさらなる加工が施され、所望の電気機器に使われ得る。例えば、固定に用いられていたボルトの先端部を、ハウジングに形成されたネジ穴に螺合することにより、ステータコアとしての磁性部品をハウジングに固定することができる。磁性部品としては、特に制限されるものではないが、例えば、回転機やリアクトル等のコア材料、変圧器、又は点火プラグ等が挙げられる。
【実施例】
【００６３】
以下、本実施形態の実施例について説明する。なお、本実施形態は以下の実施例の記載により限定されるものではない。
【００６４】
［軟磁性材料］
アモルファス系軟磁性材料としてアモルファス板（結晶化温度：約３５５℃、ビッカース硬さ：８８８ＨＶ、引張強さ：１１．３Ｎ／ｍｍ２）を用意した。アモルファス板の飽和磁化は、約１６４．８ｅｍｕ／ｇであり、保磁力は約１１．８Ａ／ｍである。以下の実施例及び比較例において、このアモルファス板を使用した。
【００６５】
（実施例Ａ）
［第一の熱処理工程］
上記アモルファス板を加熱炉内に配置し、加熱炉内を１００℃／分で３６０℃まで昇温させ、３６０℃に到達した後すぐに加熱炉内をガスで冷却した。この第一の熱処理工程後の軟磁性材料について、飽和磁化及び保磁力を測定した。結果を表１に示す。
【００６６】
なお、第一の熱処理工程後の軟磁性材料の結晶化度は、１２．８％であった。また、ビッカース硬さは７０７ＨＶであり、引張強さは９．０Ｎ／ｍｍ２であった。軟磁性材料の硬さが低減されている。したがって、本実施例により、軟磁性材料の打ち抜き加工時のプレス型の摩耗を抑制できることが理解される。
【００６７】
［第二の熱処理工程］
次に、第一の熱処理工程後の軟磁性材料を加熱炉内に配置し、加熱炉内を２００℃／分で４７０℃まで昇温させ、４７０℃で６０秒間保持した後、加熱炉内をガスで冷却した。この第二の熱処理工程後の軟磁性材料について、飽和磁化及び保磁力を測定した。結果を表１に示す。
【００６８】
なお、第二の熱処理工程後の軟磁性材料の結晶化度は、１００％であった。また、ビッカース硬さは２３１ＨＶであり、引張強さは２．３Ｎ／ｍｍ２であった。
【００６９】
（実施例Ｂ）
上記アモルファス板に、実施例Ａと同様にして第一の熱処理工程を施した。次に、加熱温度を５１０℃としたこと以外は、実施例Ａと同様にして第二の熱処理工程を実施した。飽和磁化及び保磁力を測定した結果を表１に示す。
【００７０】
（実施例Ｃ）
上記アモルファス板に、実施例Ａと同様にして第一の熱処理工程を施した。次に、加熱温度を４８０℃としたこと以外は、実施例Ａと同様にして第二の熱処理工程を実施した。飽和磁化及び保磁力を測定した結果を表１に示す。
【００７１】
（実施例Ｄ）
上記アモルファス板に、実施例Ａと同様にして第一の熱処理工程を施した。次に、加熱温度を４９０℃としたこと以外は、実施例Ａと同様にして第二の熱処理工程を実施した。飽和磁化及び保磁力を測定した結果を表１に示す。
【００７２】
（実施例Ｅ）
上記アモルファス板に、実施例Ａと同様にして第一の熱処理工程を施した。次に、加熱温度を５００℃としたこと以外は、実施例Ａと同様にして第二の熱処理工程を実施した。飽和磁化及び保磁力を測定した結果を表１に示す。
【００７３】
【表１】
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【００７４】
図２に、実施例Ａ〜Ｅで得られた結果について、横軸を保磁力、縦軸を飽和磁化としてプロットした散布図を示す。また、図３に、実施例Ａにおける使用したアモルファス板、第一の熱処理工程後の軟磁性材料（結晶化度１０％）、第二の熱処理工程後の軟磁性材料（結晶化度１００％）について、ビッカース硬さを測定した結果を示すグラフを示す。また、図４に、実施例Ａにおける使用したアモルファス板、第一の熱処理工程後の軟磁性材料（結晶化度１０％）、第二の熱処理工程後の軟磁性材料（結晶化度１００％）について、引張強さを測定した結果を示すグラフを示す。
【００７５】
好ましい実施形態において、目標とする磁気特性は、飽和磁化が１７８．０ｅｍｕ／ｇ以上であり、保磁力が１５．０Ａ／ｍ以下である。本実施例では、いずれも目標とする磁気特性が得られた。したがって、本実施例により、優れた磁気特性を有する磁性部品を得ることができることが理解される。
【００７６】
（比較例Ａ１〜３）
上記アモルファス板に、実施例Ａと同様にして第一の熱処理工程を施した。次に、第一の熱処理工程後の軟磁性材料を加熱炉内に配置し、加熱炉内を２００℃／分で４２０℃まで昇温させ、４２０℃で１秒間保持した後、加熱炉内をガスで冷却した。飽和磁化及び保磁力を測定した結果を表２に示す。
【００７７】
（比較例Ｂ１〜３）
上記アモルファス板に、実施例Ａと同様にして第一の熱処理工程を施した。次に、保持時間を６秒としたこと以外は、比較例Ａ１と同様にして、第二の熱処理工程を実施した。飽和磁化及び保磁力を測定した結果を表２に示す。
【００７８】
（比較例Ｃ１〜２）
上記アモルファス板に、実施例Ａと同様にして第一の熱処理工程を施した。次に、保持時間を６０秒としたこと以外は、比較例Ａ１と同様にして、第二の熱処理工程を実施した。飽和磁化及び保磁力を測定した結果を表２に示す。
【００７９】
（比較例Ｄ１〜３）
上記アモルファス板に、実施例Ａと同様にして第一の熱処理工程を施した。次に、加熱温度を４４０℃としたこと以外は、比較例Ａ１と同様にして、第二の熱処理工程を実施した。飽和磁化及び保磁力を測定した結果を表２に示す。
【００８０】
（比較例Ｅ１〜２）
上記アモルファス板に、実施例Ａと同様にして第一の熱処理工程を施した。次に、保持時間を６秒としたこと以外は、比較例Ｄ１と同様にして、第二の熱処理工程を実施した。飽和磁化及び保磁力を測定した結果を表２に示す。
【００８１】
（比較例Ｆ１〜２）
上記アモルファス板に、実施例Ａと同様にして第一の熱処理工程を施した。次に、保持時間を６０秒としたこと以外は、比較例Ｄ１と同様にして、第二の熱処理工程を実施した。飽和磁化及び保磁力を測定した結果を表２に示す。
【００８２】
（比較例Ｇ１〜３）
上記アモルファス板に、実施例Ａと同様にして第一の熱処理工程を施した。次に、昇温速度を４００℃／分とし、加熱温度を４００℃としたこと以外は、比較例Ａ１と同様にして、第二の熱処理工程を実施した。飽和磁化及び保磁力を測定した結果を表２に示す。
【００８３】
（比較例Ｈ１〜３）
上記アモルファス板に、実施例Ａと同様にして第一の熱処理工程を施した。次に、保持時間を６秒としたこと以外は、比較例Ｇ１と同様にして、第二の熱処理工程を実施した。飽和磁化及び保磁力を測定した結果を表２に示す。
【００８４】
（比較例Ｉ１〜２）
上記アモルファス板に、実施例Ａと同様にして第一の熱処理工程を施した。次に、保持時間を６０秒としたこと以外は、比較例Ｇ１と同様にして、第二の熱処理工程を実施した。飽和磁化及び保磁力を測定した結果を表２に示す。
【００８５】
（比較例Ｊ１〜３）
上記アモルファス板に、実施例Ａと同様にして第一の熱処理工程を施した。次に、昇温速度を４００℃／分としたこと以外は、比較例Ａ１と同様にして、第二の熱処理工程を実施した。飽和磁化及び保磁力を測定した結果を表２に示す。
【００８６】
（比較例Ｋ１〜２）
上記アモルファス板に、実施例Ａと同様にして第一の熱処理工程を施した。次に、保持時間を６秒としたこと以外は、比較例Ｊ１と同様にして、第二の熱処理工程を実施した。飽和磁化及び保磁力を測定した結果を表２に示す。
【００８７】
（比較例Ｌ１〜２）
上記アモルファス板に、実施例Ａと同様にして第一の熱処理工程を施した。次に、保持時間を６０秒としたこと以外は、比較例Ｊ１と同様にして、第二の熱処理工程を実施した。飽和磁化及び保磁力を測定した結果を表２に示す。
【００８８】
（比較例Ｍ）
上記アモルファス板に、実施例Ａと同様にして第一の熱処理工程を施した。次に、加熱温度を４５０℃とし、保持時間を６０秒としたこと以外は、比較例Ａ１と同様にして、第二の熱処理工程を実施した。飽和磁化及び保磁力を測定した結果を表２に示す。
【００８９】
【表２】
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【００９０】
図５に、比較例Ａ〜Ｌで得られた結果について、横軸を保磁力、縦軸を飽和磁化としてプロットした散布図を示す。図５からも把握される通り、比較例Ａ〜Ｍでは、目標とする飽和磁化を達成できなかった。これは、第二の熱処理工程における加熱温度が低く、αＦｅ結晶化が不十分であったためと推測される。
【００９１】
（比較例Ｎ）
上記アモルファス板に、実施例Ａと同様にして第一の熱処理工程を施した。次に、加熱温度を５３０℃としたこと以外は、実施例Ａと同様にして第二の熱処理工程を実施した。飽和磁化及び保磁力を測定した結果を表３に示す。
【００９２】
（比較例Ｏ）
上記アモルファス板に、実施例Ａと同様にして第一の熱処理工程を施した。次に、加熱温度を５５０℃としたこと以外は、実施例Ａと同様にして第二の熱処理工程を実施した。飽和磁化及び保磁力を測定した結果を表３に示す。
【００９３】
【表３】
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【００９４】
図６に、比較例Ｎ〜Ｏで得られた結果について、横軸を保磁力、縦軸を飽和磁化としてプロットした散布図を示す。図６からも把握される通り、比較例Ｎ〜Ｏでは、目標とする保磁力を達成できなかった。これは、結晶粒が粗大化（１００ｎｍ以上）していることや、保磁力の高い副生成物（例えばＦｅ２Ｂ等）が析出したためと推測される。
【００９５】
以上、本開示の実施形態を図面とともに詳述したが、具体的な構成はこの実施形態に限定されるものではなく、本開示の要旨を逸脱しない範囲における設計変更等があっても、それらは本開示に含まれる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
2020084272.tif 000009
【図６】
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