(57)【要約】【課題】  工程数を少なくしてコスト低減を図ることができると共に、パーマロイなどの合金薄帯表面に絶縁被膜として絶縁性に優れた金属酸化物粉末を薄く均一に形成することができる金属磁性材料の磁性焼鈍方法を提供する。【解決手段】  金属磁性材料の磁性焼鈍方法を、Ｆｅ系及び、Ｎｉ−Ｆｅ系合金などの各種金属磁性材料からなるからなる打ち抜き薄帯または積層部品などを、シリコーン油にて脱脂・洗浄した後ＳＴ３、当該シリコーン油を帯材表面または積層層間に残存させた状態で、低温加熱し、その後、酸素含有量の少ない雰囲気中において高温で焼鈍するＳＴ４の工程を有するものとした。【選択図】図１
2008150634.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属磁性材料からなる薄帯材または積層部品をシリコーン油にて脱脂・洗浄し、次いで、当該シリコーン油を前記薄帯材表面または積層層間に残存させた状態で低温加熱し、その後、酸素含有量の少ない雰囲気中において高温で焼鈍することを特徴とする金属磁性材料の磁性焼鈍方法。
【請求項２】
請求項１に記載の金属磁性材料の磁性焼鈍方法において、前記金属磁性材料は、Ｆｅ系、またはＮｉ−Ｆｅ系合金であることを特徴とする金属磁性材料の磁性焼鈍方法。
【請求項３】
請求項１または２に記載の金属磁性材料料の磁性焼鈍方法において、前記シリコーン油としてオクタメチルシクロテトラシロキサンを多く含むものを用い、このオクタメチルシクロテトラシロキサンで前記薄帯材表面または積層層間を脱脂・洗浄した後、前記オクタメチルシクロテトラシロキサンが前記薄帯材表面または積層層間に残存した状態のまま低温加熱し、次いで、酸素含有量の少ない雰囲気中において高温で焼鈍することを特徴とする金属磁性材料料の磁性焼鈍方法。  
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれか一つに記載の金属磁性材料料の磁性焼鈍方法において、前記加熱開始時に、微量の酸素を含む雰囲気中における１００℃〜４５０℃までの昇温速度を１０℃／分以下とし、その後、４５０℃以上の所定温度までを酸素含有量の少ない雰囲気中において任意の昇温スピードで加熱し、次いで、本来の磁性焼鈍温度にて焼鈍することを特徴とする金属磁性材料料の磁性焼鈍方法。
【請求項５】
請求項２ないし４のいずれか一つに記載の金属磁性材料料の磁性焼鈍方法において、前記洗浄時に、前記オクタメチルシクロテトラシロキサンを用い、かつ１００℃〜４５０℃までの昇温速度を１０℃／分以下とし、その後、４５０℃以上の所定温度までは任意の昇温スピードにて加熱し、次いで、本来の磁性焼鈍温度にて焼鈍することを特徴とする金属磁性材料料の磁性焼鈍方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はパーマロイなどの金属磁性材料、あるいはその金属磁性材料を加工して形成されたコアなどの磁性を焼鈍する金属磁性材料の磁性焼鈍方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
例えば、パーマロイなどの金属磁性材料は高透磁率を有している。そのため、いわゆる弱電用の変圧器、小型モータ、磁気ヘッドなどの磁芯（コア）材料、ならびに計器、磁気発生源の遮蔽ケース、磁気遮蔽ルーム等の磁気遮蔽材料として用いられている。
【０００３】
上記パーマロイは、最終的な使用形状に加工（スリット、シヤ切断、打ち抜き、曲げ、絞りなど）された後、水素雰囲気中あるいは水素を含む窒素ガスなどの非酸化性雰囲気中、または真空中で８００℃〜１３００℃の温度で加熱を行なって、不純物ならびに内部歪を除去し、あるいは場合により結晶成長などさせて、いわゆる磁性焼鈍を経て初めて所期の高透磁率機能を発揮する。
【０００４】
以上の磁性焼鈍を行なう際、処理能率上からパーマロイなどの加工材を積層または山積みして、相互に接触した状態にして焼鈍用の炉に入れることが多いが、その場合、加工材間、さらには金属容器などと接する個所がそのままでは高熱のために焼き付いてしまう。そのため、加工材にアルミナやマグネシアなどの粉末を塗布したり、あるいはアルミナ等のセラミックス薄板を介在させるなどして、焼き付きを防止する作業が行なわれていた（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
また、金属磁性材料の積層体など合金コアを製造する場合などには、合金薄帯間に層間絶縁被膜を施すことにより、交流磁気特性を向上させることができるため、薄帯表面に層間絶縁のために被膜を形成することが不可欠である。そして、合金薄帯の層間絶縁性向上のために、合金薄帯表面にＡｌ2Ｏ3、ＭｇＯ等の金属酸化物微粉を溶剤に分散させて塗布して被覆する方法も知られている（例えば、特許文献２参照）。
【０００６】
さらに、上記各特許文献とは別に、次のような工程で行う金属磁性材の焼鈍方法が知られている。
すなわち、図２に示すように、金属磁性材料焼鈍方法は、軟磁性材料の金属の素材（帯材など）を供給する素材供給工程ＳＴ１１、供給された素材を打ち抜いたり、プレス曲げ作業をしたり、機械加工したりする加工工程ＳＴ１２、この加工工程ＳＴ１２において油にまみれた部品を脱脂洗浄して汚れを落とす脱脂・洗浄工程ＳＴ１３、脱脂洗浄して汚れを落とした加工済みの部品を乾燥する乾燥工程ＳＴ１４、この乾燥工程ＳＴ１４を経た部品にアルミナ、マグネシアなどの酸化物粉末などを塗布するアルミナ塗布工程ＳＴ１５、このアルミナ塗布工程ＳＴ１５を経た部品を加熱炉で磁性焼鈍する磁性焼鈍工程ＳＴ１６の各工程を有するものである。
【０００７】
ここで、金属磁性材焼鈍に際しては、被焼鈍材のサイズが、一般に長辺が数ｍｍ〜１００ｍｍと小型な場合が多いので、アルミナ製薄板分離板またはアルミナ微粉を敷いた容器などに互いに重ならないように被焼鈍材を設置するとか、アルミナ微粉などの中に埋めるなどして磁性焼鈍されている。あるいは、あらかじめ被焼鈍材にアルミナ微粉を塗布して置き山積みする場合もあり、その時裸の金属容器との間の融着を防ぐためアルミナ製薄板分離板を敷くなどしている。
【０００８】
【特許文献１】特開平０９−２５６０３５号公報
【特許文献２】特開平０６−０５７４３９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、前記特許文献１に開示された方法では、金属酸化物微粉を溶剤に分散させて塗布するため、被膜の密着性が悪く、磁性焼鈍の際に、薄帯の焼付を生じることがあり、取り扱い時に合金薄帯の磁気特性を劣下したりする問題があった。
また、金属酸化物の粉末を塗布するには特別の工程が必要であり、細かい磁芯などの場合には手作業で行う必要も生じてしまい、その結果、生産効率が著しく阻害されてしまうという欠点があった。
さらに、酸化物粉末をまぶす作業は手作業が多く、品質の均一性に劣る。
また、電気的に均一に塗布する作業には特別の設備投資が必要であり、価格も高価なものになり、実用化への障害になっている。
また、高周波特性を必要とするような用途では占積率が落ちてしまい、その結果、用途も限られてしまうという問題が発生してくる。
【００１０】
特許文献２によれば、被焼鈍材へのセラミックス微粉の塗布は極めて煩雑かつ時間を要するものであるうえ、製品の平坦性確保上必要な均一な厚みに塗布するのが困難であるという問題がある。
また、焼鈍中に板周辺部の塗粉が脱落し易く、焼鈍の生産効率のうえからは積み厚を大きくせざるを得ないが、その結果層間に大きな面圧がかかり融着が生じ易いことなどの問題が生じている。
【００１１】
図２に示す金属磁性材料の磁性焼鈍方法では、焼鈍が完了するまでの間に、軟磁性材料の金属の素材を供給する素材入荷工程ＳＴ１１から磁性焼鈍工程ＳＴ１６までの多くの工程が必要である。その結果、設備も大掛かりとなり、コストが高くなるという問題が生じている。
【００１２】
本発明の目的は、工程数を少なくしてコスト低減を図ることができると共に、パーマロイなどの金属磁性材料の合金薄帯表面に絶縁被膜として絶縁性に優れた金属酸化物粉末を薄く均一に形成することができる金属磁性材料の磁性焼鈍方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明の金属磁性材料の磁性焼鈍方法は、前記各問題点を解決するために提案されたものである。本発明者は、解決に至るまでの過程において絶縁作業方法について種々検討した結果、合金コアの製造工程の乾燥工程と磁性焼鈍工程の間において、特定温度での特定の昇温速度にて加熱して、熱処理することにより、合金コアの磁性焼鈍後の磁気特性は一段と向上改善することを知見した。
【００１４】
具体的には、本発明の金属磁性材料の磁性焼鈍方法は、金属磁性材料からなる薄帯材または積層部品をシリコーン油にて脱脂・洗浄し、次いで、当該シリコーン油を前記薄帯材表面または積層層間に残存させた状態で低温加熱し、その後、酸素含有量の少ない雰囲気中において高温で焼鈍することを特徴とする（請求項１）。
【００１５】
前記発明において、低温加熱とは、１００℃〜４５０℃での加熱処理を意味しており、本来の磁性焼鈍温度である８００℃〜１３００℃に比べて低い温度での加熱処理であるので低温加熱と表現している。
また高温で焼鈍するとは、８００℃〜１３００℃での磁性焼鈍処理を意味しており、前述の低温加熱処理に比べて「高温で焼鈍する」と表現している。
【００１６】
なお、高温で焼鈍する磁性焼鈍では普通還元性の水素雰囲気中などで処理するのが普通であるが、たとえ水素中といえども厳密にはppmオーダーの幾分の酸素などを含有している。しかしこの場合でも、磁性焼鈍という観点からすれば、より酸素量の少ない水素雰囲気で焼鈍するのが好ましい。
この場合、焼鈍する材料の板厚とか化学成分によって雰囲気中の酸素の影響が異なり、一概には表現できないので、「酸素含有量の少ない雰囲気」と表現しているが、酸素含有量を「露点」で表現すると、露点＝０℃  程度の水素でも充分に効果はある。
【００１７】
この発明によれば、最終幅に切断されたパーマロイなどの金属磁性材料からなる薄帯の脱脂洗浄時にシリコーン油を用い、そのまま乾燥しないで加熱処理した後、引き続き磁性焼することにより、０．１μｍ〜１５μｍの層間絶縁膜を形成できる。
従って、素材の合金材料を、所定形状、寸法に巻き加工、あるいは打抜加工などを行い、その後、シリコーン油を用いて脱脂洗浄して、やはり乾燥せずに加熱処理した後、引き続き磁性焼することにより、積層コアのままで層間に０．１μｍ〜１５μｍの層間絶縁膜を形成できる。
また、薄帯表面に絶縁被膜として特にシリコーンの酸化膜を形成させるので、絶縁生が良行となり、膜厚さを薄く均一とすることができる。その結果、直流・交流の磁気特性の劣化を防止することが出来、場合によりむしろ向上させることができる。
【００１８】
以上の発明において、パーマロイ合金は公知のいずれの組成でもよいが、高透磁率のコア材を製造するためには、４０％〜９０％Ｎｉ含有のＮｉ−Ｆｅ合金が好ましい。
添加元素として、Ｍｏ、Ｃｕ、Ｃｏ、Ｓｉ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｂ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔｉ、Ｔａ、Ａｌ等の１種または２種以上を含有してもよい。
また、Ｎｉ−Ｆｅ系合金薄帯の寸法は厚さ０．００５ｍｍ〜５ｍｍでよく、板幅については最終製品によって適宜、選定すれば良い。
さらに、Ｆｅ−Ｎｉ合金、パーマロイ以外の軟磁性材料としては、Ｆｅ−Ｃｏ系材料、Ｆｅ系材料、Ｆｅ−Ｓｉ系材料、Ｆｅ−Ａｌ系材料を使用することができ、これらのいずれを使用しても本発明の効果を得ることができる。
【００１９】
本発明において、金属磁性材料は、Ｆｅ系、またはＮｉ−Ｆｅ系合金であることが望ましい（請求項２）。
【００２０】
この発明によれば、高透磁率の金属磁性材料を得ることができる。
【００２１】
本発明において、前記シリコーン油としてオクタメチルシクロテトラシロキサンを多く含むものを用い、このオクタメチルシクロテトラシロキサンで前記薄帯材表面または積層層間を脱脂・洗浄した後、前記オクタメチルシクロテトラシロキサンが前記薄帯材表面または積層層間に残存した状態のまま低温加熱し、次いで、酸素含有量の少ない雰囲気中において高温で焼鈍することが望ましい（請求項３）。
【００２２】
この発明によれば、オクタメチルシクロテトラシロキサンを多く含むシリコーンを用いると、粘性が低いので、極薄の磁性材料からなる積層体のばあいでも深い奧まで浸透して、その後の加熱で良好な絶縁膜を形成することができる。
【００２３】
本発明において、前記加熱開始時に、微量の酸素を含む雰囲気中における１００℃〜４５０℃までの昇温速度を１０℃／分以下とし、その後４５０℃以上の所定温度までを酸素含有量の少ない雰囲気中において任意の昇温スピードで加熱した後、本来の磁性焼鈍温度にて焼鈍することが好ましい（請求項４）。
【００２４】
この発明によれば、１００℃を超える温度域で連続的に昇温させることにより良好な酸化物を均質に生成させることが出来、特に１００℃から４５０℃の温度域で、１０℃／分以下の昇温スピードで加熱を進めた場合、良好な酸化物を均質に生成させることができる。用いるシリコーンとして洗浄特性の良いいかなるシリコーンを使用しても同様の効果が得られる。また、加熱時の蒸発を少なくしてより多くの酸化シリコーンを形成・残留させるために、より蒸気圧の低い各種のシリコーンを使用することも効果的である。
【発明の効果】
【００２５】
本発明では、以上の様に構成され機能するので、工程数を少なくしてコスト低減を図ることができると共に、パーマロイなどの金属磁性材料の合金薄帯表面に絶縁被膜として絶縁性に優れた金属酸化物粉末を薄く均一に形成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
以下、本発明に係る金属磁性材料の磁性焼鈍方法の実施形態を図面に基づいて説明する。
図１は、本実施形態に係る金属磁性材料の磁性焼鈍方法の工程を示す。
図１に示すように、金属磁性材料の磁性焼鈍方法は、ＳＴ１〜ＳＴ４の各工程を有している。
【００２７】
すなわち、ＳＴ１では、Ｆｅ系、またはＮｉ−Ｆｅ系合金であるパーマロイなどの金属磁性材料の素材（帯材など）を供給する素材供給工程が開始され、この後、ＳＴ２に移行する。
ＳＴ２では、供給された素材を打ち抜いたり、プレス曲げ作業をしたり、機械加工したりする加工工程が実施され、次いで、ＳＴ３では、この加工工程において油にまみれた部品を、オクタメチルシクロテトラシロキサンを多く含むシリコーン油で脱脂洗浄して汚れを落とす脱脂・洗浄工程が実施される。
ＳＴ３で脱脂洗浄して汚れを落とした加工済みの部品を、ＳＴ４において、加熱炉で磁性焼鈍する磁性焼鈍工程が実施される。
【００２８】
なお、本発明では脱脂洗浄にオクタメチルシクロテトラシロキサンを多く含むシリコーン油脂を用いている。このシリコーン油脂は、そのままで加熱していくと化学変化を起こし、最終的にはＳｉＯ２が生成され、それが絶縁被膜となり金属磁性材料の層間などに残存して祐着を防止するとともに、層間絶縁膜となり、本発明の効果を発揮することになる。
温度的には、１００℃を超える温度から酸化が始まり、温度の上昇とともに加速度的に酸化していくが、比較的に低い温度で長時間保たれた方が均質でよい酸化物が生成される。
【００２９】
実用的には、１００℃を超える温度域で連続的に昇温させることにより良好な酸化物を均質に生成させることが出来、特に１００℃から４５０℃の温度域で、１０℃／分以下の昇温スピードで加熱を進めた場合が最適である。
１００℃以下では、実質的には酸化の効果は無く、かつ４５０℃を超える温度域では酸化膜が粗くなり本発明の目的にはそぐわない。
【００３０】
なお、１００℃〜４５０℃の温度域で１０℃／分を超えるスピードで昇温させた場合にも酸化物の粒度が粗くなり、均質性が損なわれるので、本目的にはそぐわない。
本発明に使用するシリコーン油としては、細かい隙間にも浸入できる各種のシリコーンが使用可能であるが、特に粘性の低いオクタメチルシクロテトラシロキサンを用いた場合に均質で良好な絶縁膜が得られる。
【００３１】
以上のような本実施形態によれば、次のような効果がある。
（１）本実施形態では、ＳＴ３の脱脂・洗浄工程あと、直接、ＳＴ４の磁性焼鈍工程に移行するので、従来の乾燥工程ＳＴ１４、アルミナ塗布工程ＳＴ１５とを必要としない。従って、工程数が少なくなるので、省力化、低コスト化を図れる。
【００３２】
（２）最終幅に切断されたパーマロイなどの金属磁性材料からなる薄帯の脱脂洗浄時にシリコーン油を用い、そのまま乾燥しないで加熱処理した後、引き続き磁性焼することにより、０．１μｍ〜１５μｍの層間絶縁膜を形成できる。従って、膜も均質でかつ薄くできるので、材料の占積率も大きく、高周波特性など良好なものが簡単に得られる。
【００３３】
（３）パーマロイなどの金属磁性材料からなる薄帯の脱脂洗浄時に、オクタメチルシクロテトラシロキサンを多く含むシリコーン油を用い、このオクタメチルシクロテトラシロキサンで薄帯材表面または積層層間を脱脂・洗浄したので、オクタメチルシクロテトラシロキサンを多く含むシリコーンが粘性が低いため、極薄の磁性材料からなる積層体のばあいでも深い奧まで浸透して、その後の加熱で良好な絶縁膜を形成することができる。
【００３４】
（４）薄帯表面に絶縁被膜として特にシリコーンの酸化膜を形成させるので、絶縁生が良行となり、膜厚さを薄く均一とすることができる。その結果、直流・交流の磁気特性の劣化を防止することができる。
【００３５】
（５）微量の酸素を含む雰囲気中における１００℃〜４５０℃までの昇温速度を１０℃／分以下とし、その後４５０℃以上の所定温度までを酸素含有量の少ない雰囲気中において任意の昇温スピードで加熱した後、本来の磁性焼鈍温度にて焼鈍したので、１００℃を超える温度域で連続的に昇温させることにより良好な酸化物を均質に生成させることが出来、特に１００℃から４５０℃の温度域で、１０℃／分以下の昇温スピードで加熱を進めた場合、良好な酸化物を均質に生成させることができる。
【実施例１】
【００３６】
Ｎｉ７７．９％、Ｍｏ４．６％、Ｃｕ３．３％含有のＦｅ合金からなる板厚０．０５ｍｍ、Ｎｉ−Ｆｅ系合金薄帯を最終幅５０ｍｍにスリットし、プレス打抜加工により外径４５ｍｍ×内径３３ｍｍ×厚み０．０５ｍｍ寸法のリング状に抜き加工し、得られたリングコアをオクタメチルシクロテトラシロキサンにて脱脂洗浄した。その後、そのまま１００℃〜４５０℃の間を２℃／分の昇温スピードで加熱した。次いで、４５０℃以上の温度域では２０℃／分のスピードで１２００℃まで上げて、その温度で２時間保持した後、冷却して取り出して積層した上で磁気特性を測った。その結果を表１に示す。
なお、初比透磁率はＨ＝５ｍＯｅでの値、すなわち外部磁場５ｍＯｅの場合の実測した磁束密度ΔＢに対して、
初透磁率＝ΔＢ／０．００５      
で与えられる数値である。
ここで、初透磁率とは、材料の磁化のし易さの指標であり  この場合には５８００程度が標準であり、これよりおおきいと  良好であると判断される。
保持力とは、やはり材料の磁化のし易さの指標となる物理量であるが  この場合には１．２Ａ／Ｍ程度が標準で、これより小さいと良好であるといえる。
また、飽和磁束密度とは、材料の持つ飽和磁気の大きさを意味しており、この材料の場合０．７５Ｔが標準であり、この値は大きいほど良好であると判断できる。
【実施例２】
【００３７】
実施例１と同一のリングコアを、オクタメチルシクロテトラシロキサンにて脱脂洗浄した後、そのまま１００℃〜４５０℃の間を８℃／分の昇温スピードで加熱した。次いで、４５０℃以上の温度域では２５℃／分のスピードで１２００℃まで上げて、その温度で２時間保持した後、冷却して取り出して積層した上で磁気特性を測った。その結果を表１に示す。
【実施例３】
【００３８】
Ｎｉ７７．８％、Ｍｏ４．６％含有のＦｅ合金からなる板厚０．０５ｍｍ×板幅２０ｍｍのＮｉ−Ｆｅ系合金の冷延箔帯を、外径２１ｍｍ×内径１４ｍｍ×幅２０ｍｍ寸法の巻きコアとして得た後、オクタメチルシクロテトラシロキサンにて脱脂洗浄し、さらに、１００℃〜４５０℃の間を昇温速度５℃／分で加熱した。次いで、１２００℃に３時間保持の熱処理を行った後、冷却して、磁気特性を測定した。
【００３９】
その結果と、従来から得られている標準的な特性値（基準特性値）と併せて表１に示す。
【００４０】
【表１】
2008150634.tif 000003
【００４１】
以上の表１に示した結果から明らかなように、初透磁率、保持力、飽和磁束密度ともに、いずれの実施例についても基準特性値よりも良好な数値が得られており、本発明の方法が優れていることを証明している。
【００４２】
なお、本発明は前述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。
例えば、前記実施形態では、シリコーン油として、オクタメチルシクロテトラシロキサンを多く含むものを使用していたが、これに限らない。オクタメチルシクロテトラシロキサンと略同様の性質を有するものであれば他のシリコーン油でもよい。
【産業上の利用可能性】
【００４３】
本発明は、特に、いわゆる弱電用の変圧器、小型モータ、磁気ヘッドなどの磁芯（コア）材料、ならびに計器、磁気発生源の遮蔽ケース、磁気遮蔽ルーム等の磁気遮蔽材料として用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本発明に係る金属磁性材料の磁性焼鈍方法の実施形態を示す工程説明図である。
【図２】従来方法による金属磁性材料の磁性焼鈍方法の実施形態を示す工程説明図である。
【符号の説明】
【００４５】
ＳＴ１…素材供給工程
ＳＴ２…加工工程
ＳＴ３…脱脂・洗浄工程
ＳＴ４…磁性焼鈍工程
【図１】
2008150634.tif 000004
【図２】
2008150634.tif 000005