(57)【要約】【課題】鋼材の非磁性領域形成方法において、より均一に非磁性領域を形成することである。【解決手段】鋼材の非磁性領域形成方法であって、鋼材１０の所定の領域に、オーステナイト相を生成する元素を含み、Ｆｅの融点よりも低い温度でＦｅと溶融合金化する材料１４を塗布する塗布工程（Ｓ１２）と、オーステナイト相を生成する元素を含み、Ｆｅの融点よりも低い温度でＦｅと溶融合金化する材料１４を塗布した鋼材１６を、Ｆｅの融点より低く、オーステナイト相が生成する温度で加熱することにより、オーステナイト相を生成する元素を含み、Ｆｅの融点よりも低い温度でＦｅと溶融合金化する材料とＦｅとを溶融合金化させる溶融合金化工程（Ｓ１４）とを有する。オーステナイト相を生成する元素を含み、Ｆｅの融点よりも低い温度でＦｅと溶融合金化する材料１４は、Ｍｎ、ＦｅＭｎ合金等であることが好ましい。【選択図】図１
2008099360.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
鋼材の所定の領域に非磁性領域を形成する鋼材の非磁性領域形成方法であって、
鋼材の所定の領域に、オーステナイト相を生成する元素を含み、Ｆｅの融点よりも低い温度でＦｅと溶融合金化する材料を塗布する塗布工程と、
オーステナイト相を生成する元素を含み、Ｆｅの融点よりも低い温度でＦｅと溶融合金化する材料を塗布した鋼材を、Ｆｅの融点より低く、オーステナイト相が生成する温度で加熱することにより、オーステナイト相を生成する元素を含み、Ｆｅの融点よりも低い温度でＦｅと溶融合金化する材料とＦｅとを溶融合金化させる溶融合金化工程と、
を有し、
所定の領域にオーステナイト相を生成させて非磁性領域を形成することを特徴とする鋼材の非磁性領域形成方法。
【請求項２】
請求項１に記載の鋼材の非磁性領域形成方法であって、
オーステナイト相を生成する元素を含み、Ｆｅの融点よりも低い温度でＦｅと溶融合金化する材料は、Ｍｎ、Ｆｅ−Ｍｎ合金、ＣｒＮまたはＣであることを特徴とする鋼材の非磁性領域形成方法。
【請求項３】
請求項１または２に記載の鋼材の非磁性領域形成方法であって、
オーステナイト相を生成する元素を含み、Ｆｅの融点よりも低い温度でＦｅと溶融合金化する材料に、Ｆｅとの溶融合金化温度を更に下げるための添加材を添加することを特徴とする鋼材の非磁性領域形成方法。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか１つに記載の鋼材の非磁性領域形成方法であって、
鋼材は、オーステナイト相を生成する元素を含み、Ｆｅの融点よりも低い温度でＦｅと溶融合金化する材料を塗布するための凹部を有することを特徴とする鋼材の非磁性領域形成方法。
【請求項５】
請求項１から４のいずれか１つに記載の鋼材の非磁性領域形成方法であって、
鋼材は、電磁鋼板であることを特徴とする鋼材の非磁性領域形成方法。
【請求項６】
非磁性領域が形成された鋼材であって、
鋼材の所定の領域に、オーステナイト相を生成する元素を含み、Ｆｅの融点よりも低い温度でＦｅと溶融合金化する材料を塗布し、
オーステナイト相を生成する元素を含み、Ｆｅの融点よりも低い温度でＦｅと溶融合金化する材料を塗布した鋼材を、Ｆｅの融点より低く、オーステナイト相が生成する温度で加熱することにより、オーステナイト相を生成する元素を含み、Ｆｅの融点よりも低い温度でＦｅと溶融合金化する材料とＦｅとを溶融合金化させ、
所定の領域にオーステナイト相を生成させて非磁性領域を形成して製造されることを特徴とする非磁性領域が形成された鋼材。
【請求項７】
請求項６に記載の非磁性領域が形成された鋼材であって、
オーステナイト相を生成する元素を含み、Ｆｅの融点よりも低い温度でＦｅと溶融合金化する材料は、Ｍｎ、Ｆｅ−Ｍｎ合金、ＣｒＮまたはＣであることを特徴とする非磁性領域が形成された鋼材。
【請求項８】
請求項６または７に記載の非磁性領域が形成された鋼材であって、
オーステナイト相を生成する元素を含み、Ｆｅの融点よりも低い温度でＦｅと溶融合金化する材料に、Ｆｅとの溶融合金化温度を更に下げるための添加材を添加することを特徴とする非磁性領域が形成された鋼材。
【請求項９】
請求項６から８のいずれか１つに記載の非磁性領域が形成された鋼材であって、
鋼材は、オーステナイト相を生成する元素を含み、Ｆｅの融点よりも低い温度でＦｅと溶融合金化する材料を塗布するための凹部を有することを特徴とする非磁性領域が形成された鋼材。
【請求項１０】
請求項６から９のいずれか１つに記載の非磁性領域が形成された鋼材であって、
鋼材は、電磁鋼板であることを特徴とする非磁性領域が形成された鋼材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鋼材の非磁性領域形成方法及び非磁性領域が形成された鋼材に係り、特に、鋼材の所定の領域に非磁性領域を形成する鋼材の非磁性領域形成方法及び非磁性領域が形成された鋼材に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車部品等の車両用部品には、一般的に、鋼や鋳鉄等の鉄鋼材料が用いられている。鋼材、例えば、電磁鋼板は、モータ等における回転機の固定子（ステータ）や回転子（ロータ）等に使用されている。そして、回転機用ロータのロータコアは、電磁鋼板が積層されて形成されている。ここで、積層された電磁鋼板の一部には、ロータ回転トルクに寄与しない無効な磁界が形成される場合がある。この無効な磁界を抑制するために、電磁鋼板の一部を非磁性材料等で形成することが行われている。
【０００３】
特許文献１には、電磁鋼板の非磁性化処理を所望する領域の表面に、Ｃｒ、Ａｌ、Ｃｕ等の非磁性物質を含有する非磁性塗料を塗布し、電磁鋼板を加熱することで非磁性塗料を拡散浸透させて、非磁性化処理を所望する領域に非磁性領域を形成することが示されている。
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−３０４６７０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述した非磁性塗料等を電磁鋼板に固相反応により拡散浸透させる場合には、電磁鋼板中への拡散速度が遅いために非磁性領域を形成するための処理時間が長時間となり、生産性の低下や製造コストが高くなる場合がある。また、非磁性塗料等を電磁鋼板の融点以上に加熱して非磁性領域を形成する場合には、電磁鋼板表層域の溶融反応を均一に制御するための溶融温度管理が困難となり、電磁鋼板における所定の深さに非磁性改質層を形成させることや電磁鋼板の深さ方向に均一な非磁性改質層を形成することが困難な場合がある。
【０００６】
そこで本発明の目的は、鋼材の非磁性領域形成方法及び非磁性領域が形成された鋼材において、鋼材の所定の領域に、より均一に非磁性領域を形成することである。また、鋼材の非磁性領域形成方法及び非磁性領域が形成された鋼材において、生産性をより向上させて、製造コストを更に抑えることである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係る鋼材の非磁性領域形成方法は、鋼材の所定の領域に非磁性領域を形成する鋼材の非磁性領域形成方法であって、鋼材の所定の領域に、オーステナイト相を生成する元素を含み、Ｆｅの融点よりも低い温度でＦｅと溶融合金化する材料を塗布する塗布工程と、オーステナイト相を生成する元素を含み、Ｆｅの融点よりも低い温度でＦｅと溶融合金化する材料を塗布した鋼材を、Ｆｅの融点より低く、オーステナイト相が生成する温度で加熱することにより、オーステナイト相を生成する元素を含み、Ｆｅの融点よりも低い温度でＦｅと溶融合金化する材料とＦｅとを溶融合金化させる溶融合金化工程とを有し、所定の領域にオーステナイト相を生成させて非磁性領域を形成することを特徴とする。
【０００８】
本発明に係る鋼材の非磁性領域形成方法において、オーステナイト相を生成する元素を含み、Ｆｅの融点よりも低い温度でＦｅと溶融合金化する材料は、Ｍｎ、Ｆｅ−Ｍｎ合金、ＣｒＮまたはＣであることを特徴とする。
【０００９】
本発明に係る鋼材の非磁性領域形成方法において、オーステナイト相を生成する元素を含み、Ｆｅの融点よりも低い温度でＦｅと溶融合金化する材料に、Ｆｅとの溶融合金化温度を更に下げるための添加材を添加することを特徴とする。
【００１０】
本発明に係る鋼材の非磁性領域形成方法において、鋼材は、オーステナイト相を生成する元素を含み、Ｆｅの融点よりも低い温度でＦｅと溶融合金化する材料を塗布するための凹部を有することを特徴とする。
【００１１】
本発明に係る鋼材の非磁性領域形成方法において、鋼材は、電磁鋼板であることを特徴とする。
【００１２】
本発明に係る非磁性領域が形成された鋼材は、非磁性領域が形成された鋼材であって、鋼材の所定の領域に、オーステナイト相を生成する元素を含み、Ｆｅの融点よりも低い温度でＦｅと溶融合金化する材料を塗布し、オーステナイト相を生成する元素を含み、Ｆｅの融点よりも低い温度でＦｅと溶融合金化する材料を塗布した鋼材を、Ｆｅの融点より低く、オーステナイト相を生成させる温度で加熱することにより、オーステナイト相を生成する元素を含み、Ｆｅの融点よりも低い温度でＦｅと溶融合金化する材料とＦｅとを溶融合金化させ、所定の領域にオーステナイト相を生成させて非磁性領域を形成して製造されることを特徴とする。
【００１３】
本発明に係る非磁性領域が形成された鋼材において、オーステナイト相を生成する元素を含み、Ｆｅの融点よりも低い温度でＦｅと溶融合金化する材料は、Ｍｎ、Ｆｅ−Ｍｎ合金、ＣｒＮまたはＣであることを特徴とする。
【００１４】
本発明に係る非磁性領域が形成された鋼材において、オーステナイト相を生成する元素を含み、Ｆｅの融点よりも低い温度でＦｅと溶融合金化する材料に、Ｆｅとの溶融合金化温度を更に下げるための添加材を添加することを特徴とする。
【００１５】
本発明に係る非磁性領域が形成された鋼材において、鋼材は、オーステナイト相を生成する元素を含み、Ｆｅの融点よりも低い温度でＦｅと溶融合金化する材料を塗布するための凹部を有することを特徴とする。
【００１６】
本発明に係る非磁性領域が形成された鋼材において、鋼材は、電磁鋼板であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
上記鋼材の非磁性領域形成方法及び非磁性領域が形成された鋼材によれば、鋼材の所定の領域に、より均一に非磁性領域を形成することができる。また、上記鋼材の非磁性領域形成方法及び非磁性領域が形成された鋼材によれば、生産性をより向上させて、製造コストを更に抑えることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下に図面を用いて本発明に係る実施の形態につき、詳細に説明する。図１は、鋼材の非磁性領域形成方法を示す模式図である。塗布準備工程（Ｓ１０）は、鋼材１０に塗布する材料等を準備する工程である。
【００１９】
鋼材１０には、機械構造用鋼板、高張力鋼板、ステンレス鋼板または電磁鋼板等の鋼板を使用することができる。そして、電磁鋼板には、方向性電磁鋼板や無方向性電磁鋼板等を用いることができる。勿論、鋼材１０は、上記材料に限定されることはない。鋼材１０の形状は、板状だけでなく、棒状や線状等の他の形状であってもよい。また、鋼材１０は、材料を塗布するための凹部１２を有することが好ましい。
【００２０】
鋼材１０に塗布する材料には、オーステナイト相を生成する元素を含み、Ｆｅ（鉄）の融点よりも低い温度でＦｅと溶融合金化する材料１４が使用される。オーステナイト相を生成する元素を含むのは、鋼材１０の所定の領域に、非磁性相であるオーステナイト相を生成させるためである。オーステナイト相を生成する元素には、Ｍｎ（マンガン）、Ｃ（炭素）またはＮ（窒素）等を用いることができる。
【００２１】
オーステナイト相を生成する元素（材料１４）には、Ｃｒ（クロム）等を添加してもよい。Ｃｒ等は、上記のＭｎ、ＣまたはＮ等の添加量を抑制できるからである。勿論、他の条件次第では、オーステナイト相を生成する元素は、上記元素に限定されることはない。
【００２２】
Ｆｅの融点よりも低い温度でＦｅと溶融合金化する材料が使用されるのは、母材である鋼材１０が溶け落ちないようにするためである。Ｆｅの融点よりも低い温度でＦｅと溶融合金化するためには、Ｆｅの融点よりも低い融点を有し、Ｆｅと溶融合金化する材料が使用される。また、Ｆｅの融点よりも高い融点を有する材料であっても、Ｆｅと共晶反応することにより、Ｆｅの融点よりも低い温度でＦｅと溶融合金化する材料等は、使用することができる。
【００２３】
オーステナイト相を生成する元素を含み、Ｆｅの融点よりも低い温度でＦｅと溶融合金化する材料１４には、ＭｎまたはＭｎを含む合金であるＭｎ系合金を用いることができる。Ｍｎは、上述したようにオーステナイト相を生成する元素であり、Ｆｅの融点よりも低い融点を有するからである。ここで、Ｍｎ系合金には、ＦｅＭｎ等のＦｅとＭｎとを含む合金であるＦｅ−Ｍｎ系合金を用いることが好ましい。勿論、他の条件次第では、Ｍｎ系合金は、上記合金に限定されることはない。
【００２４】
オーステナイト相を生成する元素を含み、Ｆｅの融点よりも低い温度でＦｅと溶融合金化する材料１４には、ＣｒＮまたはＣを用いることができる。ＣｒＮのＮは、上述したようにオーステナイト相を生成する元素であり、ＣｒＮは、Ｆｅの融点よりも低い融点を有するからである。また、Ｃは、上述したようにオーステナイト相を生成する元素であり、Ｆｅと共晶反応することにより、Ｆｅの融点よりも低い温度でＦｅと溶融合金化するからである。
【００２５】
オーステナイト相を生成する元素を含み、Ｆｅの融点よりも低い温度でＦｅと溶融合金化する材料１４は、鋼材１０に塗布しやすいように粉末状で使用されることが好ましい。勿論、他の条件次第では、オーステナイト相を生成する元素を含み、Ｆｅの融点よりも低い温度でＦｅと溶融合金化する材料１４は、粉末状に限定されることはなく、板状等でもよい。
【００２６】
オーステナイト相を生成する元素を含み、Ｆｅの融点よりも低い温度でＦｅと溶融合金化する材料１４には、Ｆｅとの溶融合金化温度を更に下げるための添加材を助材として添加することが好ましい。添加材を助材として添加することにより、オーステナイト相を鋼材１０の板厚方向に、より厚く生成させることができるからである。添加材には、添加材がＦｅと共晶反応することにより、オーステナイト相を生成する元素を含み、Ｆｅの融点よりも低い温度でＦｅと溶融合金化する材料１４がＦｅと溶融合金化する温度を下げることができる材料が使用される。
【００２７】
添加材には、Ｆｅと共晶反応を生じるカーボン、グラファイト、ＦｅＢ（フェロボロン）または低融点の金属等を用いることが好ましい。勿論、他の条件次第では、添加材は、上記材料に限定されることはない。そして、添加材は、オーステナイト相を生成する元素を含み、Ｆｅの融点よりも低い温度でＦｅと溶融合金化する材料１４に添加しやすいように粉末状等で用いられる。
【００２８】
オーステナイト相を生成する元素を含み、Ｆｅの融点よりも低い温度でＦｅと溶融合金化する材料１４は、バインダー等と混合してペースト状等に調製される。バインダーには、例えば、水にメチルセルロースを溶かしたメチルセルロース溶液を用いることができる。また、オーステナイト相を生成する元素を含み、Ｆｅの融点よりも低い温度でＦｅと溶融合金化する材料１４に添加材が添加される場合には、更に、添加材が加えられて混合されペースト状等に調製される。また、オーステナイト相を生成する元素を含み、Ｆｅの融点よりも低い温度でＦｅと溶融合金化する材料１４は、ペースト状だけに限定されることはなく、スラリー状、インク状または粉末固形状に調製されてもよい。
【００２９】
塗布工程（Ｓ１２）は、鋼材１０の所定の領域に、オーステナイト相を生成する元素を含み、Ｆｅの融点よりも低い温度でＦｅと溶融合金化する材料１４を塗布する工程である。バインダー等を加えてペースト状に調製されたオーステナイト相を生成する元素を含み、Ｆｅの融点よりも低い温度でＦｅと溶融合金化する材料１４が、鋼材１０の非磁性領域を形成する領域に塗布される。
【００３０】
ペースト状に調製されたオーステナイト相を生成する元素を含み、Ｆｅの融点よりも低い温度でＦｅと溶融合金化する材料１４の塗布には、はけ、ヘラ、スプレー等を使用することができる。勿論、他の条件次第では、塗布方法は、上記手段に限定されることはなく、印刷法により塗布することも可能である。また、ペースト状に調製されたオーステナイト相を生成する元素を含み、Ｆｅの融点よりも低い温度でＦｅと溶融合金化する材料１４が塗布された鋼材１６は、バインダーに含まれる水を除去するために乾燥させてもよい。
【００３１】
また、ペースト状に調製されたオーステナイト相を生成する元素を含み、Ｆｅの融点よりも低い温度でＦｅと溶融合金化する材料１４は、鋼材１０の凹部１２に塗布されることが好ましい。これにより、体積増加による弊害を抑制することが可能となるからである。
【００３２】
ここで、ペースト状に調製されたオーステナイト相を生成する元素を含み、Ｆｅの融点よりも低い温度でＦｅと溶融合金化する材料１４の塗布量は、鋼材１０に生成させるオーステナイト相の厚みとの関係で定めることができる。鋼材１０に生成させるオーステナイト相の厚みをより厚くする場合には、ペースト状に調製されたオーステナイト相を生成する元素を含み、Ｆｅの融点よりも低い温度でＦｅと溶融合金化する材料１４は、より多く鋼材１０に塗布される。
【００３３】
溶融合金化工程（Ｓ１４）は、オーステナイト相を生成する元素を含み、Ｆｅの融点よりも低い温度でＦｅと溶融合金化する材料１４を塗布した鋼材１６を、Ｆｅの融点より低く、オーステナイト相が生成する温度で加熱することにより、オーステナイト相を生成する元素を含み、Ｆｅの融点よりも低い温度でＦｅと溶融合金化する材料１４とＦｅとを溶融合金化させる工程である。オーステナイト相を生成する元素を含み、Ｆｅの融点よりも低い温度でＦｅと溶融合金化する材料１４を塗布した鋼材１６をＦｅの融点より低い温度で加熱するのは、母材である鋼材１０が溶け落ちないようにするためである。
【００３４】
また、オーステナイト相を生成する元素を含み、Ｆｅの融点よりも低い温度でＦｅと溶融合金化する材料１４を塗布した鋼材１６をオーステナイト相が生成する温度で加熱するのは、オーステナイト相を生成する元素を含み、Ｆｅの融点よりも低い温度でＦｅと溶融合金化する材料１４と、鋼材１０のＦｅとを溶融合金化させて溶融合金相１８とした後、非磁性相であるオーステナイト相２０を生成させて非磁性領域を形成するためである。
【００３５】
図２は、オーステナイト相を生成する元素を含み、Ｆｅの融点よりも低い温度でＦｅと溶融合金化する材料１４と加熱温度との関係を示す図である。オーステナイト相を生成する元素を含み、Ｆｅの融点よりも低い温度でＦｅと溶融合金化する材料１４にＭｎやＦｅＭｎ等のＭｎ系合金を用いた場合には、加熱温度は、１２５０℃以上でＦｅの融点より低い温度の間である。加熱温度が１２５０℃以上であるのは、Ｍｎの融点よりも高い温度で加熱するためである。
【００３６】
再び図１に戻り、ペースト状に調製されたオーステナイト相を生成する元素を含み、Ｆｅの融点よりも低い温度でＦｅと溶融合金化する材料１４を塗布した鋼材１６は、鋼材全体を加熱してもよいし、塗布された領域だけを部分的に局部加熱してもよい。また、ペースト状に調製されたオーステナイト相を生成する元素を含み、Ｆｅの融点よりも低い温度でＦｅと溶融合金化する材料１４を塗布した鋼材１６を加熱する加熱装置には、金属材料の熱処理で一般的に使用されている加熱炉を使用することができる。勿論、他の条件次第では、加熱装置は、レーザ加熱、高周波誘導加熱等でも可能であり、上記加熱炉に限定されることはない。
【００３７】
溶融合金化後、所定の領域にオーステナイト相２０が生成されて非磁性領域が形成された鋼材２２は、冷却される。ここで、オーステナイト相を生成する元素を含み、Ｆｅの融点よりも低い温度でＦｅと溶融合金化する材料１４に、例えば、Ｃを用いた場合には、オーステナイト相を常温まで徐冷すると、オーステナイト相は、フェライトとセメンタイトとに変わる。このようにオーステナイト相を常温まで冷却すると他の相に変わる場合には、常温でオーステナイト相を残留させるため、鋼材２２は、例えば、急冷される。
【００３８】
次に、上記構成の作用について説明する。図３は、鋼材における非磁性領域形成の作用を示す模式図である。まず、図３（Ａ）に示すように、塗布工程（Ｓ１２）で、鋼材１０に、ペースト状に調製されたオーステナイト相を生成する元素を含み、Ｆｅの融点よりも低い温度でＦｅと溶融合金化する材料１４が塗布される。ここで、オーステナイト相を生成する元素を含み、Ｆｅの融点よりも低い温度でＦｅと溶融合金化する材料１４の融点は、鋼材１０の融点よりも低い。
【００３９】
次に、図３（Ｂ）に示すように、溶融合金化工程（Ｓ１４）で、ペースト状に調製されたオーステナイト相を生成する元素を含み、Ｆｅの融点よりも低い温度でＦｅと溶融合金化する材料１４が塗布された鋼材１６は、Ｆｅの融点より低く、オーステナイト相が生成する加熱温度で加熱される。加熱されることにより、オーステナイト相を生成する元素を含み、Ｆｅの融点よりも低い温度でＦｅと溶融合金化する材料１４と、Ｆｅである鋼材１０との溶融合金化が開始し溶融合金相１８が形成される。
【００４０】
そして、図３（Ｃ）に示すように、オーステナイト相を生成する元素を含み、Ｆｅの融点よりも低い温度でＦｅと溶融合金化する材料１４における鋼材１０中の溶融拡散が進行すると、溶融合金相１８が更に厚く形成される。ここで、溶融合金相１８の融点は、オーステナイト相を生成する元素を含み、Ｆｅの融点よりも低い温度でＦｅと溶融合金化する材料１４の融点よりも高くなる。
【００４１】
そして、図３（Ｄ）に示すように、オーステナイト相を生成する元素を含み、Ｆｅの融点よりも低い温度でＦｅと溶融合金化する材料１４が、更に溶融拡散して溶融合金中で所定の濃度に達するとオーステナイト相２０が生成される。そして、鋼材１０に生成されたオーステナイト相２０の融点は、加熱温度よりも高くなるため溶融合金化は停止する。そして、所定の領域にオーステナイト相２０が生成されて非磁性領域が形成された鋼材２２が製造される。
【００４２】
次に、オーステナイト相を生成する元素を含み、Ｆｅの融点よりも低い温度でＦｅと溶融合金化する材料１４としてＭｎを用いた場合における上記構成の作用について説明する。図４は、オーステナイト相を生成する元素を含み、Ｆｅの融点よりも低い温度でＦｅと溶融合金化する材料１４としてＭｎを用いた場合における非磁性領域形成の作用を示す模式図である。まず、鋼材である電磁鋼板に、ペースト状に調製されたＭｎが塗布される。そして、Ｍｎが塗布された電磁鋼板は、図４におけるＦｅ−Ｍｎ状態図（長崎誠三、平林眞編著、「二元合金状態図集」、第２版、株式会社アグネ技術センター、２００４年５月、Ｐ１４９）のＡ点に示すように、Ｆｅの融点より低く、Ｍｎの融点より高く、オーステナイト相を生成する温度で加熱され、ＭｎとＦｅとの溶融合金化が開始する。
【００４３】
溶融合金化が開始すると、Ｍｎは鋼材中に溶融拡散し、例えば、図４におけるＦｅ−Ｍｎ状態図のＢ点に対応する溶融合金相（ＦｅＭｎ）を生成する。そして、更に、Ｍｎが溶融拡散して、図４におけるＦｅ−Ｍｎ状態図のＣ点に対応する点であるＭｎ濃度が４０ａｔ％（原子％）に達すると、溶融合金相は、固相であるオーステナイト相（Ｆｅ、Ｍｎ）となり溶融合金化は停止する。そして、所定の領域にオーステナイト相（Ｆｅ、Ｍｎ）が生成されて非磁性領域が形成された電磁鋼材が製造される。
【００４４】
また、回転機用ロータ等に用いられる積層鋼板の所定の領域に、上記構成により非磁性領域を形成することができる。図５は、オーステナイト相を生成する元素を含み、Ｆｅの融点よりも低い温度でＦｅと溶融合金化する材料が塗布された積層鋼板を示す模式図である。オーステナイト相を生成する元素を含み、Ｆｅの融点よりも低い温度でＦｅと溶融合金化する材料１４は、塗布工程（Ｓ１２）で各々の鋼材１０である鋼板に設けられた凹部１２に塗布される。そして、溶融合金化工程で（Ｓ１４）、オーステナイト相を生成する元素を含み、Ｆｅの融点よりも低い温度でＦｅと溶融合金化する材料１４が塗布された領域にオーステナイト相が生成されて非磁性領域が形成される。
【００４５】
上記構成によれば、鋼材の所定の領域に部分的に溶融合金化させてオーステナイト相を生成させて非磁性領域を形成することができるので、必要な場所に表面から所望の厚さのオーステナイト相である非磁性相をより均一に確保することができる。
【００４６】
上記構成によれば、添加材を添加することにより、鋼材の所定の領域に非磁性領域を、より短い時間でより厚く形成させることができるので、生産性をより向上させて、製造コストを更に抑えることができる。
【実施例】
【００４７】
電磁鋼板の所定の領域に、オーステナイト相を生成する元素を含み、Ｆｅの融点よりも低い温度でＦｅと溶融合金化する材料としてＦｅＭｎ（フェロマンガン）を使用して非磁性領域の形成を行った。図６は、ＦｅＭｎを使用した電磁鋼板の非磁性領域形成方法を示す模式図である。
【００４８】
電磁鋼板は、３０ｍｍ×２５ｍｍ×０．２ｍｍtの形状のものを用いた。ＦｅＭｎには、Ｍｎが８０質量％含有されているＦｅＭｎ粉末を用いた。そして、添加材には、カーボン粉末（グラファイト）を用いた。
【００４９】
バインダーには、メチルセルロースを水に溶かしたメチルセルロース溶液を用いた。そして、３．３ｇのメチルセルロースを７４ｇの水に溶かして、合計で７７．３ｇのメチルセルロース溶液を作製した。ここで、使用したメチルセルロースの密度は１．２９ｇ/ｃｍ3であり、使用した水の密度は１ｇ/ｃｍ3であるので、メチルセルロース溶液１ｃｍ3に対する重量は、１．０１ｇである。
【００５０】
電磁鋼板へ塗布される合金ペーストは、ＦｅＭｎ粉末とカーボン粉末との混合比を変えることにより４種類の合金ペーストを作製した。ＦｅＭｎ合金ペーストは、ＦｅＭｎ粉末とバインダーであるメチルセルロース溶液とを混合して作製された合金ペーストである。したがって、ＦｅＭｎ系合金ペーストには、添加材であるカーボン粉末は含まれていない。
【００５１】
ＦｅＭｎ合金ペーストにおけるＦｅＭｎ粉末とメチルセルロース溶液との混合比は、体積比で１対１とした。ここで、使用したＦｅＭｎ粉末の密度は７．４ｇ/ｃｍ3であるので、ＦｅＭｎ粉末１ｃｍ3に対する重量は、７．４ｇである。そこで、７．４ｇのＦｅＭｎ粉末と、１．０１ｇのメチルセルロース溶液とを混合して、８．４１ｇのＦｅＭｎ系合金ペーストを作製した。
【００５２】
ＦｅＭｎ＋Ｃ合金ペーストは、ＦｅＭｎ粉末と、カーボン粉末と、バインダーであるメチルセルロース溶液とを混合して作製された合金ペーストである。ＦｅＭｎ＋Ｃ合金ペーストは、ＦｅＭｎ粉末とカーボン粉末との混合比を変えることによりＦｅＭｎ＋Ｃ合金ペーストＡとＦｅＭｎ＋Ｃ合金ペーストＢとを作製した。
【００５３】
ＦｅＭｎ＋Ｃ合金ペーストＡは、ＦｅＭｎ粉末とカーボン粉末との混合比が、体積比で１対０．０５（０．１対０．００５）となるようにして作製されたＦｅＭｎ＋Ｃ合金ペーストである。ＦｅＭｎ＋Ｃ系合金ペーストＡの作製は、まず、ＦｅＭｎ粉末とカーボン粉末とが混合される。ここで、使用したカーボン粉末の密度は２．２４ｇ/ｃｍ3であるので、カーボン粉末１ｃｍ3に対する重量は、２．２４ｇである。
【００５４】
まず、ＦｅＭｎ粉末とカーボン粉末との混合比が体積比で１対０．０５となるようにして、ＦｅＭｎ粉末とカーボン粉末との混合粉を１ｃｍ3作製するために、７．０４ｇのＦｅＭｎ粉末と、０．１０８ｇのカーボン粉末とを混合して、７．１４８ｇの混合粉を作製した。次に、ＦｅＭｎ粉末とカーボン粉末との混合粉と、メチルセルロース溶液とを体積比で１対１となるようにして混合した。そして、７．１４８ｇのＦｅＭｎ粉末とカーボン粉末との混合粉と、１．０１ｇのメチルセルロース溶液とを混合して、８．１５８ｇのＦｅＭｎ＋Ｃ合金ペーストＡを作製した。
【００５５】
ＦｅＭｎ＋Ｃ合金ペーストＢは、ＦｅＭｎ粉末とカーボン粉末との混合比が、体積比で４０対１（０．２対０．００５）となるようにして作製されたＦｅＭｎ＋Ｃ系合金ペーストである。ＦｅＭｎ＋Ｃ系合金ペーストＢの作製は、まず、ＦｅＭｎ粉末とカーボン粉末とが混合される。ここで、使用したカーボン粉末の密度は２．２４ｇ/ｃｍ3であるので、カーボン粉末１ｃｍ3に対する重量は、２．２４ｇである。
【００５６】
まず、ＦｅＭｎ粉末とカーボン粉末との混合比が体積比で４０対１となるようにして、ＦｅＭｎ粉末とカーボン粉末との混合粉を１ｃｍ3作製するために、７．２１９ｇのＦｅＭｎ粉末と、０．０５５ｇのカーボン粉末とを混合して、７．２７４ｇの混合粉を作製した。次に、ＦｅＭｎ粉末とカーボン粉末との混合粉と、メチルセルロース溶液とを体積比で１対１となるようにして混合した。そして、７．２７４ｇのＦｅＭｎ粉末とカーボン粉末との混合粉と、１．０１ｇのメチルセルロース溶液とを混合して、８．２８４ｇのＦｅＭｎ＋Ｃ合金ペーストＢを作製した。
【００５７】
電磁鋼板の所定の領域に、上述した合金ペーストを塗布し、４種類の合金ペーストが塗布された電磁鋼板を作製した。まず、ＦｅＭｎ合金ペーストを０．１５ｍｍの厚さに塗布した電磁鋼板と、０．２６ｍｍの厚さ塗布した電磁鋼板を作製した。次に、ＦｅＭｎ＋Ｃ合金ペーストＡを０．１６ｍｍの厚さに塗布した電磁鋼板を作製した。更に、ＦｅＭｎ＋Ｃ合金ペーストＢを０．２４ｍｍの厚さに塗布した電磁鋼板を作製した。
【００５８】
次に、各々の合金ペーストを塗布した電磁鋼板を加熱炉で加熱して溶融合金化させ、電磁鋼板の所定の領域にオーステナイト相を生成させて非磁性領域を形成した。各々の合金ペーストを塗布した電磁鋼板の加熱条件は、１３００℃で１０分間とした。そして、各々の電磁鋼板に生成されたオーステナイト相により形成される非磁性領域の断面を金属顕微鏡等により観察して、生成されたオーステナイト相の溶け込み量を評価した。
【００５９】
図７は、電磁鋼板に生成されたオーステナイト相の断面観察結果を示す図であり、図７（Ａ）は、ＦｅＭｎ合金ペーストを塗布した電磁鋼板に生成されたオーステナイト相の断面観察結果であり、図７（Ｂ）は、ＦｅＭｎ＋Ｃ合金ペーストＡを塗布した電磁鋼板に生成されたオーステナイト相の断面観察結果である。いずれの合金ペーストを使用した場合でも、合金の溶融反応を均一に停止させて、電磁鋼板表面から所望の厚さを均一に合金化させてオーステナイト相を生成させることができることがわかった。
【００６０】
図８は、各々の合金ペーストの塗布量と生成されたオーステナイト相の溶け込み量との関係を示す図である。図８では、縦軸に生成されたオーステナイト相の溶け込み量を取り、横軸に合金ペーストの塗布量を取っている。そして、三角形でプロットされたデータは、ＦｅＭｎ合金ペーストが塗布された電磁鋼板から取得されたデータであり、四角形でプロットされたデータは、ＦｅＭｎ＋Ｃ合金ペーストＡが塗布された電磁鋼板と、ＦｅＭｎ＋Ｃ合金ペーストＢが塗布された電磁鋼板とから取得されたデータである。
【００６１】
まず、ＦｅＭｎ合金ペーストを塗布した電磁鋼板では、０．１５ｍｍの厚さに塗布した電磁鋼板における生成されたオーステナイト相の溶け込み量と、０．２６ｍｍの厚さに塗布した電磁鋼板における生成されたオーステナイト相の溶け込み量とを比較すると、ＦｅＭｎ合金ペーストの塗布量が多くなるに従って、オーステナイト相の溶け込み量も大きくなることがわかった。これらのことから、合金ペーストの塗布量を調整することにより、電磁鋼板に生成されたオーステナイト相の溶け込み量を推定し、オーステナイト相を所望の厚さに生成させることができる。
【００６２】
次に、ＦｅＭｎ合金ペーストを０．１５ｍｍの厚さに塗布した電磁鋼板における生成されたオーステナイト相の溶け込み量と、ＦｅＭｎ＋Ｃ合金ペーストＡを０．１６ｍｍの厚さに塗布した電磁鋼板における生成されたオーステナイト相の溶け込み量とを比較すると、ＦｅＭｎ粉末にカーボン粉末を添加することにより、更に、生成されたオーステナイト相の溶け込み量は大きくなることがわかった。また、ＦｅＭｎ系合金ペーストを０．２６ｍｍの厚さに塗布した電磁鋼板における生成されたオーステナイト相の溶け込み量と、ＦｅＭｎ＋Ｃ合金ペーストＢを０．２４ｍｍの厚さに塗布した電磁鋼板とを比較した場合においても、ＦｅＭｎ粉末にカーボン粉末を添加することにより、更に、生成されたオーステナイト相の溶け込み量が大きくなることがわかった。このことから、添加材を添加することにより、生成されたオーステナイト相の溶け込み量を大きくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】本発明の実施の形態において、鋼材の非磁性領域形成方法を示す模式図である。
【図２】本発明の実施の形態において、オーステナイト相を生成する元素を含み、Ｆｅの融点よりも低い温度でＦｅと溶融合金化する材料１４と加熱温度との関係を示す図である。
【図３】本発明の実施の形態において、鋼材における非磁性領域形成の作用を示す模式図である。
【図４】本発明の実施の形態において、オーステナイト相を生成する元素を含み、Ｆｅの融点よりも低い温度でＦｅと溶融合金化する材料１４としてＭｎを用いた場合における非磁性領域形成の作用を示す模式図である。
【図５】本発明の実施の形態において、オーステナイト相を生成する元素を含み、Ｆｅの融点よりも低い温度でＦｅと溶融合金化する材料が塗布された積層鋼板を示す模式図である。
【図６】本発明の実施の形態において、ＦｅＭｎを使用した電磁鋼板の非磁性領域形成方法を示す模式図である。
【図７】本発明の実施の形態において、電磁鋼板に生成されたオーステナイト相の断面観察結果を示す図である。
【図８】本発明の実施の形態において、各々の合金ペーストの塗布量と生成されたオーステナイト相の溶け込み量との関係を示す図である。
【符号の説明】
【００６４】
１０  鋼材、１２  凹部、１４  オーステナイト相を生成する元素を含み、Ｆｅの融点よりも低い温度でＦｅと溶融合金化する材料、１８  溶融合金相、２０  オーステナイト相。
【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】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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