(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｃ：0.001 〜0.1 wt％、
Si：0.79〜5.0 wt％、
Mn：0.01〜0.50wt％、
Cr：10〜30wt％、
Ni：0.01〜3.0 wt％、
Mo：0.01〜5.0 wt％、
Cu：0.01〜3.0 wt％及び
Ｏ：0.30wt％以下
を含有し、残部はFe及び不可避的不純物からなる粉末焼結電磁ステンレス鋼。
【請求項２】
Ｃ：0.001 〜0.1 wt％、
Si：0.79〜5.0 wt％、
Mn：0.01〜0.50wt％、
Cr：10〜30wt％、
Ni：0.01〜3.0 wt％、
Mo：0.01〜5.0 wt％、
Cu：0.01〜3.0 wt％及び
Ｏ：0.30wt％以下
を含み、かつ
Ｐ：1.0 wt％以下、
Ca：1.0 wt％以下、
Sn：1.0 wt％以下及び
Ｓ：1.0 wt％以下
のうちの１種又は２種以上を合計で0.001 〜4.0 wt％
含有し、残部はFe及び不可避的不純物からなる粉末焼結電磁ステンレス鋼。
【請求項３】
Ｃ：0.001 〜0.1 wt％、
Si：0.79〜5.0 wt％、
Mn：0.01〜0.50wt％、
Cr：10〜30wt％、
Ni：0.01〜3.0 wt％、
Mo：0.01〜5.0 wt％、
Cu：0.01〜3.0 wt％及び
Ｏ：0.30wt％以下
を含み、かつ
希土類元素のうちの１種又は２種以上を合計で0.001 〜0.5 wt％
含有し、残部はFe及び不可避的不純物からなる粉末焼結電磁ステンレス鋼。
【請求項４】
Ｃ：0.001 〜0.1 wt％、
Si：0.79〜5.0 wt％、
Mn：0.01〜0.50wt％、
Cr：10〜30wt％、
Ni：0.01〜3.0 wt％、
Mo：0.01〜5.0 wt％、
Cu：0.01〜3.0 wt％及び
Ｏ：0.30wt％以下
を含み、かつ
Ｐ：1.0 wt％以下、
Ca：1.0 wt％以下、
Sn：1.0 wt％以下及び
Ｓ：1.0 wt％以下
のうちの１種又は２種以上を合計で0.001 〜4.0 wt％
含有し、さらに
希土類元素のうちの１種又は２種以上を合計で0.001 〜0.5 wt％
含有し、残部はFe及び不可避的不純物からなる粉末焼結電磁ステンレス鋼。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
この発明は、優れた耐食性と磁気特性とを兼ね備えた焼結電磁ステンレス鋼に関するものであり、特に自動車の電子制御式４輪アンチロックブレーキシステムにおける車輪速センサのロータをはじめとして、耐食性を必要とされる電磁弁、各種磁気シールド、ヨーク等の材料として最適な粉末焼結電磁ステンレス鋼を提案しようとするものである。
【０００２】
【従来の技術】
アンチロックブレーキシステム（ＡＢＳ）は、高い信頼性を有するブレーキシステムとして、近年とみに搭載される車種が拡大されつつある。このＡＢＳにおける車輪速センサとしては、磁束の変化を利用した非接触型の可変磁気抵抗方式が多く用いられている。図１の模式図で、車輪速センサの構造と原理を説明すると、歯車の形をした強磁性体のトーンホイール１と永久磁石２とを間隙をおいて近接配置し、この間隙に磁気検出素子としてコイル３を巻回したポールピース（電極）４を配置する。トーンホイール１が車輪とともに回転することにより、永久磁石から発生している磁束が変化し、コイル３に交流が発生する。この交流電圧は、図２に電圧の時間変化をグラフで示すように、回転速度に比例して周期が変化するので、時間当たりの周期を数えることで速度を検出できるのである（自動車技術ハンドブック、２，社団法人自動車技術会編）。
【０００３】
このような車輪速センサのトーンホイール、すなわちロータは一般に、鉄系粉末焼結品を材料として、耐食性向上の目的のために水蒸気処理やめっき等の表面処理を施したものが使用されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、近年、冬季におけるスパイクタイヤの使用による道路粉塵公害が深刻化したため、緊急車以外の車両のスパイクタイヤの使用が禁止された。そして、それに伴って除雪融雪態勢も強化され、塩化マグネシウムや塩化カルシウム等の融雪剤が大量に使用されるようになってきた。これらの塩化物は、非常に腐食性が高いことから、自動車部品材料等には、上述の融雪剤が散布された道路を走行することも想定して、特に高耐食性であることが要求される。これは、車輪速センサのロータも例外ではなく、耐食性を高めるための対策として、既に述べたとおり表面処理が行われていた。
【０００５】
しかしながら、車輪速センサのロータは、その構造上、車体の下にむき出しで使用される場合が多く、単に表面処理を施しただけのロータでは小石や砂が直接ロータに衝突して表面処理被膜を損傷させる結果、錆発生の起点になる危険性が高く、信頼性に欠けていた。結局のところ、要求される耐食性を満足するには、ロータ自体が高い耐食性を具備することが必要である。
【０００６】
耐食性の高い材料としては、ステンレス鋼を直ちに挙げることができ、18Cr−８NiのSUS 304 鋼や18Cr−12Ni−２MoのSUS 316 鋼が汎用されているが、これらのステンレス鋼はいずれも、耐食性に関しては極めて優れているが、非磁性であるため、車輪速センサのロータには使用することができない。
【０００７】
このように、車輪速センサのロータ等の使途に望まれる、SUS 304 鋼程度の優れた耐食性並び良好な軟磁気特性及び安価に製造するための良好な焼結性を兼ね備えた合金粉末は、なかったのである。
【０００８】
そこでこの発明の目的は、発明者らの研究開発によって上記の望まれていた新規な合金を提案することにあり、すなわち、大量に使用される融雪剤たる塩化物による腐食に耐え、しかも優秀な軟磁気特性を有し、さらにＡＢＳ装置の車輪速センサのロータを製造する際の良好な焼結性をも兼ね備えた高耐食性電磁ステンレス鋼粉末及び高耐食性焼結電磁ステンレス鋼を提案するものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
この発明の要旨構成は、次のとおりである。
(1) Ｃ：0.001 〜0.1 wt％（以下、単に％で示す）、Si：0.79〜5.0 ％、Mn：0.01〜0.50％、Cr：10〜30％、Ni：0.01〜3.0％、Mo：0.01〜5.0％、Cu：0.01〜3.0％及びＯ：0.30％以下を含有し、残部はFe及び不可避的不純物からなる粉末焼結電磁ステンレス鋼（第１発明）。
【００１０】
(2) Ｃ：0.001〜0.1％、Si：0.79〜5.0 ％、Mn：0.01〜0.50％、Cr：10〜30％、Ni：0.01〜3.0 ％、Mo：0.01〜5.0 ％、Cu：0.01〜3.0 ％及びＯ：0.30％以下を含み、かつ切削性を加味する目的で副成分としてＰ：1.0 ％以下、Ca：1.0 ％以下、Sn：1.0 ％以下及びＳ：1.0 ％以下のうちの１種又は２種以上を合計で 0.001〜4.0 ％含有し、残部はFe及び不可避的不純物からなる粉末焼結電磁ステンレス鋼（第２発明）。
【００１１】
(3) Ｃ：0.001〜0.1％、Si：0.79〜5.0 ％、Mn：0.01〜0.50％、Cr：10〜30％、Ni：0.01〜3.0 ％、Mo：0.01〜5.0 ％、Cu：0.01〜3.0 ％及びＯ：0.30％以下を含み、かつじん性向上のために副成分として希土類元素のうちの１種又は２種以上を合計で 0.001〜0.5 ％含有し、残部はFe及び不可避的不純物からなる粉末焼結電磁ステンレス鋼（第３発明）。
【００１２】
(4) Ｃ：0.001〜0.1％、Si：0.79〜5.0 ％、Mn：0.01〜0.50％、Cr：10〜30％、Ni：0.01〜3.0 ％、Mo：0.01〜5.0 ％、Cu：0.01〜3.0 ％及びＯ：0.30％以下を含み、かつ切削性を加味する目的で副成分としてＰ：1.0 ％以下、Ca：1.0 ％以下、Sn：1.0 ％以下及びＳ：1.0 ％以下のうちの１種又は２種以上を合計で 0.001〜4.0 ％含有し、さらに、じん性向上のために副成分として希土類元素のうちの１種又は２種以上を合計で 0.001〜0.5 ％含有し、残部はFe及び不可避的不純物からなる粉末焼結電磁ステンレス鋼（第４発明）。
【００１３】
【作用】
以下、この発明をより具体的に説明する。
まず、この発明において合金組成を上記の範囲に限定した理由について述べる。
Ｃ：0.001 〜0.1 ％
Ｃは、この発明の合金粉末にあっては、非常に有用な成分であって、合金中にＣが存在することによって焼結過程で粉末中のO2に効果的に作用し、強力な脱酸剤として働く。かかる作用を有効に発揮させるためる下限として0.001 ％とする一方、Ｃが焼結後の合金中に含まれると耐食性、磁気特性を著しく阻害するので、上限を0.1 ％とした。
【００１４】
Si：0.79〜5.0 ％
Siは、焼結後の合金中にあって、Cr系のフェライトステンレス鋼の磁気特性を有効に改善する。また、比抵抗を増加させ、高周波領域でのレスポンス特性に有用であるが、Si含有量が0.79％未満では磁気特性、比抵抗増加効果が十分でなく、一方、５％を超えると粉末の硬度が増加し、成形性を著しく阻害するので上限を５％とした。
【００１５】
Mn：0.01〜0.50％
Mnは、この発明の合金鋼にあって、脱酸剤として効果的な成分であるが、0.01％に満たないとその効果も十分ではなく、また、0.5 ％を超えると粉末の酸素量が増大し、さらに磁気特性を阻害するので、上限を0.50％とした。
【００１６】
Cr：10〜30％
Crは、この発明の合金の主成分の一であり、耐食性、磁気特性、電気抵抗を最も効果的に向上させる。しかし、Cr量が10.0％に満たないと、その効果は十分ではないのでCr量の下限を10.0％とした。また、Cr量が30.0％を超えると、磁気特性の劣化（具体的には、磁束密度の低下）を招くので、上限を30.0％とした。
【００１７】
Ni：0.01〜3.0 ％
Niは、この発明の合金においてCr，Mo及びCuと共存することによって、著しく耐食性を向上させる。しかし、Ni量が0.01％に満たないとその効果も十分ではなく、また、3.0 ％を超えると磁気特性を劣化させるばかりでなく、高価にもなるため、上限を3.0 ％とした。
【００１８】
Mo：0.01〜5.0 ％
Moは、Cr，Cu及びNiと共存することによって、著しく耐食性を向上させる成分である。また、Moの少量添加によって、合金の保持力（Hc）が改善される。しかし、Mo量が0.01％に満たないと、その効果は顕著ではなく、また、5.0 ％を超えると焼結性を阻害するばかりでなく、高価にもなるので、0.01〜5.0 ％に限定した。
【００１９】
Cu：0.01〜3.0 ％
Cuは、Cr，Mo及びNiと共存することによって、著しく耐食性を向上させるばかりでなく、少量の添加で焼結性を非常に改善し、しかも磁気特性の劣化も少ない。しかし、Cu量が0.01％に満たないと、その効果も十分でなく、また、添加量が多くなると磁気特性の劣化も大きくなるので、0.01〜3.0 ％に限定した。
【００２０】
Ｏ：0.30％以下
Ｏは、水噴霧法、ガス噴霧法等で合金粉末を製造する過程で、不可避に含まれる不純物であり、Ｏが多量に鋼中に含まれると、磁気特性、耐食性を著しく阻害する。この発明では、粉末中のＣ量を比較的高濃度とし、真空中で焼結することにより、焼結過程で効果的に脱酸させるが、0.30％以下であれば、上記した不都合も小さいので、0.30％以下とした。
【００２１】
第２発明、第４発明においては、上記の成分に加えて、切削性を加味するために副成分としてＰ：1.0 ％以下、Ca：1.0 ％以下、Sn：1.0 ％以下及びＳ：1.0 ％以下のうちの１種又は２種以上を合計で0.001 〜4.0 ％含有させる。しかし、いずれも規定量以上の含有では、耐食性、磁気特性、焼結性を阻害する。また、切削性向上の効果を得るための下限として合計量で0.001 ％以上とした。
【００２２】
第３発明、第４発明においては、さらに、じん性向上のために副成分として希土類元素（Sc、Ｙ及びランタノイド元素）のうちの１種又は２種以上を合計で0.001 〜0.5 ％含有させる。しかし、いずれも規定量以上の含有では、耐食性、磁気特性、焼結性を阻害する。また、じん性向上の効果を得るための下限として合計量で0.001 ％以上とした。
【００２３】
この発明の高耐食性電磁ステンレス鋼粉末及び高耐食性焼結電磁ステンレス鋼の製造方法の一例としては、次のとおりである。
粉末製造方法：
溶解方法  電気炉溶解又は高周波誘導溶解
精錬方法  ＡＯＤ又はＶＯＤの精錬を行なっても良い。
噴霧方法  水噴霧法、（ガス噴霧法でも可）
粉末分布例（％）：表１のとおり
【表１】
0003708562.tif 000002
潤滑材：ステアリン酸亜鉛、ステアリン酸リチュウム  １〜５％
プレス圧：５〜20トン／cm2 
焼結条件：1150〜1250℃×１〜３Hr  真空中焼結
【００２４】
【実施例】
表１に示した各組成になる供試鋼（No. １〜16）を誘導加熱溶解して20kg調製した後、水アトマイズ法によりステンレス合金粉末を作製し、各粉末の、100 メッシュアンダー部分のみを試料粉末とした。
【００２５】
【表２】
0003708562.tif 000003
【００２６】
各粉末を、無潤滑又は１％ステアリン酸鉛を潤滑剤として加圧力５〜７t/cm2 でプレス後、1150〜1250℃の温度でかつ真空又は水素気流中で焼結を行った。
かくして得られた試料について、磁気特性、耐食性について調べた。磁気特性については、外径10mm、内径5.5 mmφ、厚み５mmのリング状試料を焼結作成し、850 〜950 ℃で真空中で磁気焼鈍後、Ｂ−Ｈループトレーサで直流特性を測定した。また、耐食性は、孔食電位及び塩水噴霧試験により調べた。この孔食電位は、10mmφの試験片を作成し、800 番までサンドペーパで研磨したのち、30℃の3.5 ％NaCl水溶液入での孔食電位を測定したものであり、塩水噴霧試験は、30mmφ、長さ30mmの円筒形試料に焼結後、850 〜950 ℃で磁気焼鈍を施し、その後35℃の５％NaCl水溶液を96時間噴霧してものである。これらの結果を表２に示す。
【００２７】
【表３】
0003708562.tif 000004
【００２８】
供試鋼No.７は、Mo，Cu，Niを全く含まない比較例であり、焼結性、磁気特性は良好であるが、孔食電位が−200 mVに示されるように耐食性は十分ではなく、塩水噴霧試験で短時間で全面に錆が発生した。
【００２９】
供試鋼No.８は、Cr量が10％未満の例であるが、Mo，Cu，Niを含有していても、フェライト組織が安定せずにマルテンサイト組織が部分的に発生し、磁気特性、耐食性が著しく劣化していた。
【００３０】
供試鋼No.９は、Cr量が30％以上、Si量が５％以上含まれる例であり、粉末焼結過程で割れが発生し、良好な焼結品が得られなかった。なお、小径試料で測定した孔食電位は360 mVと非常に良好であった。
【００３１】
供試鋼No.10は、Niを多量に含むSUS 304 系の合金であり、耐食性はひじょう良好で、孔食電位は300 mVであり、塩水噴霧試験でも全く錆発生は示さなかったが、非磁性であり、目的とする用途には、使用し得ない。
【００３２】
これに対して、この発明によって得られた供試鋼No.１〜６、11〜15は、いずれもがμmが2000以上、Ｈc が2000 A/m以下、Ｂ25が0.8 Ｔ以上と、良好な軟磁気特性を示し、また同時に200 以上の孔食電位を示し、塩水噴霧試験における96時間経過後も、わずかに点食が発生する程度での良好な耐食性を示した。
【００３３】
【発明の効果】
かくしてこの発明の鋼は、塩化物による高腐食性の環境下でも、非常に優れた耐食性を有し、良好な軟磁気特性を兼ね備えた高耐蝕性の粉末焼結電磁ステンレス鋼であって、自動車用ＡＢＳ用車輪速センサのロータや腐食性の雰囲気で使用される電磁弁材料、各種磁気シールド、ヨーク材料として産業界に貢献するものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】車輪速センサの構造と原理を説明するための模式図である。
【図２】コイルに発生する電圧の時間変化を示すグラフである。
【符号の説明】
１  トーンホイール
２  永久磁石
３  コイル
４  ポールピース
【図１】
0003708562.tif 000005
【図２】
0003708562.tif 000006