(57)【要約】【課題】磁束密度を高めるのに有利な鋳鉄系軟磁性材料を提供する。【解決手段】鋳鉄系軟磁性材料は、フェライト系鉄基マトリックスを有すると共に、炭化物生成元素により生成された炭化物がフェライト系鉄基マトリックスに分散していることを特徴とする。炭化物はバナジウム炭化物、タングステン炭化物、モリブデン炭化物、チタン炭化物のうちの少なくとも１種を例示できる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
フェライト系鉄基マトリックスを有すると共に、炭化物生成元素により生成された炭化物が前記フェライト系鉄基マトリックスに分散していることを特徴とする鋳鉄系軟磁性材料。
【請求項２】
請求項１において、前記炭化物は粒状であることを特徴とする鋳鉄系軟磁性材料。
【請求項３】
請求項２において、前記炭化物は平均で１００μｍ以下の粒状であることを特徴とする鋳鉄系軟磁性材料。
【請求項４】
請求項１〜請求項３のいずれか一項において、前記炭化物生成元素はバナジウム、タングステン、モリブデン、チタンのうちの少なくとも１種であり、前記炭化物はバナジウム炭化物、タングステン炭化物、モリブデン炭化物、チタン炭化物のうちの少なくとも１種であることを特徴とする鋳鉄系軟磁性材料。
【請求項５】
請求項４において、鋳鉄系軟磁性材料を１００％としたとき、前記炭化物生成元素は重量比で８％以下含まれていることを特徴とする鋳鉄系軟磁性材料。
【請求項６】
請求項１〜請求項５のうちのいずれか一項において、黒鉛が前記フェライト系鉄基マトリックスに分散していると共に、前記黒鉛は、球状黒鉛、ＣＶ黒鉛（コンパクト・バ−ミキュラ黒鉛）、片状黒鉛、塊状黒鉛、多形状黒鉛、バラ状黒鉛、共晶黒鉛のうちの少なくともいずれかの形態で存在することを特徴とする鋳鉄系軟磁性材料。
【請求項７】
請求項１〜請求項６のうちのいずれか一項において、鋳鉄系軟磁性材料を１００％としたとき、重量比で、シリコンは１．０〜１０％、炭素は１．８〜４．３％含まれていることを特徴とする鋳鉄系軟磁性材料。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は磁気回路用の鋳鉄系軟磁性材料に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、磁気回路部材に使用される軟磁性材料では、渦電流損失等の鉄損を低減させるため、比抵抗の高いものが要求されている。そこで、鉄損を低減するため、鉄板や珪素鋼板等の板材を厚み方向に積層した積層体、あるいは、鉄粉を固めた圧粉体を焼結した焼結粉末成形体が主に使われている。また、鉄損を更に低減するために、上記積層体を構成する板材間に電気絶縁膜を介在させたもの、あるいは、上記焼結粉末成形体を形成するときに、鉄粉粒子の表面に電気絶縁性の高い膜を被覆したものが知られている。
【０００３】
しかし、鉄板や珪素鋼板等の板材を積層した積層体で形成された軟磁性材料では、３次元的な形状、あるいは、複雑な形状に形成するのが難しいという問題がある。また、鉄粉を圧粉成形する工程を経た軟磁性材料では、圧粉度を高くするためにプレス圧を高くしなければならない問題がある。プレス圧を高めると、金型寿命が短くなり、コストアップを招く。また、均一にプレスしないと、密度ムラが発生し、軟磁性材料の割れの原因にもなる。更にプレス圧時の面圧から大きさの制限も受け、自由度には乏しい。更にまた、積層体で形成した軟磁性材料では、使用温度が高くなると、反り、変形により板材間の剥離が無視できず、剥離に起因して強度、磁気特性が低下するおそれがある。
【０００４】
そこで近年、上記問題を改善すべく、フェライト含有の鉄基マトリックスに黒鉛を分散させた球状黒鉛鋳鉄で形成された磁気回路用の鋳鉄系軟磁性材料が開発されている（特許文献１,特許文献２）。
【特許文献１】特開２００２−２８０２１０号公報
【特許文献２】特開２００２−３２２５３２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記した特許文献１,特許文献２の軟磁性材料によれば、炭素を含む溶湯を成形型のキャビティに注湯して凝固させる鋳鉄で形成されているため、成形性が良好であり、３次元的な形状、あるいは、複雑な形状であっても、コストを抑えつつ容易に形成できるという利点が得られる。更に鋳鉄組織に生成される黒鉛は、電気抵抗が低い鉄基マトリックスに比較して電気抵抗が高いため、軟磁性材料の内部に発生する誘導電流を迂回させるのに寄与でき、軟磁性材料の比抵抗を高め、鉄損の低減を図るのに有利となる。
【０００６】
本発明は上記した軟磁性材料の性能を更に高め得るものであり、磁束密度を高めるのに有利な鋳鉄系軟磁性材料を提供することを課題とするにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明者は上記した課題のもとに鋳鉄系軟磁性材料について鋭意開発を進めている。そして、バナジウム等の炭化物生成元素により生成された炭化物がフェライト系鉄基マトリックスに分散している鋳鉄系軟磁性材料を溶湯凝固により形成すれば、上記した課題を達成できることを知見し、試験で確認し、本発明を完成させた。その理由としては、必ずしも明確ではないものの、次のように推察される。
【０００８】
即ち、フェライト系鉄基マトリックスに含まれている炭素を炭化物生成元素が消費して炭化物を生成するため、フェライト系鉄基マトリックスにおける炭素量が低減され、これによりフェライト系鉄基マトリックスが純鉄の組成に一層近くなり、透磁性が改善され、磁束密度が向上するものと推察される。
【０００９】
また、黒鉛がマトリックスに分散する鋳鉄においては、黒鉛の縁とマトリックスとの境界には微小なギャップが生成していることが最近報告されている。このギャップが鋳鉄における黒鉛剥離の要因の一つとして考えられている。従って、鋳鉄に含まれている炭素がバナジウム炭化物等の炭化物の形態ではなく、黒鉛としてのみ生成するときには、このギャップの影響が大きくなり、透磁性に関するロスの要因となり得る。これに対して、鋳鉄に含まれている炭素を黒鉛としてばかりでなく、バナジウム炭化物等の炭化物の形態で積極的に存在させれば（炭素が黒鉛及び炭化物の双方の形態で存在する場合を含む）、これらの炭化物は上記したギャップの影響を小さくでき、透磁性のロスを低減できるものと推察される。
【００１０】
様相１に係る鋳鉄系軟磁性材料は、フェライト系鉄基マトリックスを有すると共に、炭化物生成元素により生成された炭化物がフェライト系鉄基マトリックスに分散していることを特徴とするものである。
【００１１】
フェライトはα鉄系であり、固溶している炭素量が少なく、純鉄に近い炭素固溶量であるため、フェライト系鉄基マトリックスは本来的には磁気特性が優れ、高い透磁率をもつ。
【００１２】
様相１に係る鋳鉄系軟磁性材料によれば、溶湯を凝固冷却させて形成したものであり、炭化物生成元素が炭化物を生成する際に、フェライト系鉄基マトリックスに含まれている炭素を炭化物生成元素が消費するため、フェライト系鉄基マトリックスにおける炭素量が低減される。これによりフェライト系鉄基マトリックスが純鉄の組成に一層近くなり、当該鉄基マトリックスにおける透磁性が更に改善され、磁束密度が向上するものと推察される。
【００１３】
ここで、フェライト系鉄基マトリックスとは、黒鉛及び炭化物（バナジウム炭化物、タングステン炭化物、モリブデン炭化物、チタン炭化物等の炭化物）を除いた鉄基マトリックスの全体を１００％としたとき、面積比でフェライトが４０％以上占めるものをいう。従って、鉄基マトリックスを１００％としたとき、フェライトは面積比で５０％以上、６０％以上、８０％以上とすることもでき、更に９０％以上、９５％以上とすることができ、実質的に１００％とすることもできる。フェライトの面積比が大きいほど、フェライトリッチであり、透磁性は改善される。
【００１４】
ここで、フェライトの面積比は、軟磁性材料の切断面における面積比であり、視野の面積から黒鉛の面積及び炭化物（バナジウム炭化物、タングステン炭化物、モリブデン炭化物、チタン炭化物等の炭化物）の面積を差し引いた面積を１００％としたとき、その１００％においてフェライトが占める面積の割合を意味する。なお、フェライト系鉄基マトリックスは、セメンタイト、パーライトが生成していない場合も、セメンタイトやパーライトが生成している場合も対象とする。ここで、セメンタイトやパーライトが生成している場合には、セメンタイトやパーライトを、上記したバナジウム炭化物等の炭化物に含まないように面積比を求める。
【００１５】
従って、フェライト系鉄基マトリックスとしては、フェライト系の他に、フェライト−パーライト系、フェライト−オーステナイト系等を例示することができる。ここで、鋳放し状態でチルが生じるとき等には、高温領域（一般的には７００℃以上）で熱処理することができる。熱処理によりフェライトの割合を増加させて、磁気特性を改善することができる。
【００１６】
また炭化物は一般的にはフェライト系鉄基マトリックスよりも高い硬度をもつため、鋳鉄系軟磁性材料の耐摩耗性の向上に寄与でき、摺動環境で使用される軟磁性材料に好適である。
【００１７】
様相２に係る鋳鉄系軟磁性材料によれば、炭化物は粒状であることを特徴とする。炭化物は粒状であれば、軟磁性材料の強度が確保され、使用環境が厳しいときであっても、クラックの生成が抑制され、長寿命化に貢献できる。
【００１８】
様相３に係る鋳鉄系軟磁性材料によれば、炭化物は平均で１００μｍ以下の粒状であることを特徴とする。このようなサイズの炭化物であれば、使用環境が厳しいときであっても、長寿命化に貢献できる。上記した炭化物は平均で８０μｍ以下の粒状、５０μｍ以下の粒状、４０μｍ以下の粒状とすることができ、下限値側では２μｍ以上の粒状とすることができる。
【００１９】
様相４に係る鋳鉄系軟磁性材料によれば、炭化物生成元素はバナジウム、タングステン、モリブデン、チタンのうちの少なくとも１種であり、炭化物はバナジウム炭化物、タングステン炭化物、モリブデン炭化物、チタン炭化物のうちの少なくとも１種であることを特徴とする。これらの炭化物は溶湯を凝固させて冷却させる過程において生成するものである。
【００２０】
バナジウムは、炭化物を生成し易いため、フェライト系鉄基マトリックスに含まれている炭素を消費して炭化物として生成させるため、フェライト系鉄基マトリックスの組成を純鉄組成に近づけることができる。このためフェライト系鉄基マトリックスにおける透磁性が一層改善され、磁束密度が向上するものと推察される。タングステン、モリブデン、チタンといった元素は、バナジウムと同様に、炭化物を生成する機能を有するため、バナジウム炭化物が生成される場合と同様に、フェライト系鉄基マトリックスに含まれている炭素を消費して炭化物を生成するため、フェライト系鉄基マトリックスの組成を純鉄組成に近づけることができる。このためフェライト系鉄基マトリックスにおける透磁性が改善され、磁束密度が向上するものと推察される。
【００２１】
様相５に係る鋳鉄系軟磁性材料によれば、鋳鉄系軟磁性材料を１００％としたとき、炭化物生成元素は重量比で８％以下含まれていることを特徴とする。このように炭化物生成元素が含有されているため、フェライト系鉄基マトリックスに含まれている炭素を炭化物生成元素により炭化物として生成させるのに貢献できる。このためフェライト系鉄基マトリックスのうち炭化物の付近における炭素量が低減され、炭化物の付近が純鉄に近くなり、透磁性が改善され、磁束密度が向上する。なお、鋳鉄系軟磁性材料を１００％としたとき、バナジウム等の上記した炭化物生成元素は重量比で上限側としては７％以下、６％以下、４％以下、更には３％以下、２％以下とすることができ、下限側としては０．１％以上、０．２％以上、０．３％以上とすることができる。従って炭化物生成元素の含有量としては、重量比で０．１〜６％、０．２〜４％、０．３〜３％を例示することができる。但しこれらに限定されるものではない。
【００２２】
様相６に係る鋳鉄系軟磁性材料によれば、黒鉛がフェライト系鉄基マトリックスに分散していると共に、黒鉛は、球状黒鉛、ＣＶ黒鉛（コンパクト・バ−ミキュラ黒鉛）、片状黒鉛、塊状黒鉛、多形状黒鉛、バラ状黒鉛、共晶黒鉛のうちの少なくともいずれかの形態で存在することを特徴とする。一般的には、鋳鉄では多数の黒鉛が分散して生成されている。黒鉛はフェライト系鉄基マトリックスよりも比抵抗が高いため、鋳鉄系軟磁性材料の比抵抗を高め、渦電流を迂回させる作用を果たすことができ、渦電流損の低減に貢献できる。ここで、球状黒鉛は溶湯を球状化剤で処理したときに生成される球状の黒鉛、疑似球状の黒鉛をいう。本発明ではバナジウム等の炭化物形成元素が積極的に添加されているため、球状化剤で溶湯を球状化処理したとしても、球状化不充分、球状化不良となり、球状黒鉛の球状化率が低下するおそれがある。ＣＶ黒鉛（コンパクト・バ−ミキュラ黒鉛）は芋虫状黒鉛とも呼ばれる。多形状黒鉛は多形状をなす黒鉛であり、一般的には、球状化処理剤で球状化処理したとき黒鉛の球状化が充分に進行せず、球状化不充分、球状化不良となった黒鉛が代表的なものとしてあげられ、塊状黒鉛と形状の峻別が困難なときもある。
【００２３】
様相７に係る鋳鉄系軟磁性材料によれば、鋳鉄系軟磁性材料を１００％としたとき、重量比で、シリコンは１．０〜１０％、炭素は１．８〜４．３％含まれている。シリコンはフェライト化を促進させ、鋳鉄系軟磁性材料の透磁率を高くできるが、過剰であれば、硬度が高くなり、切削加工等の後加工をする場合には後加工が困難となり、更に湯流れ性も低下し、鋳造性が低下する傾向が認められる。後加工性や鋳造性等があまり問題とならないときには、シリコン量を増加させることができる。これらを考慮し、シリコン量については、下限側は１．１％以上,１．２％以上,１．３％以上を例示でき、上限側は４％以下,５％以下,６％以下,さらには８％以下を例示できるが、これらに限定されるものではない。従ってシリコン量としては１．１〜８％、１．２〜６％、１．２〜５％を例示することができる。
【００２４】
シリコンはフェライト化を促進させ、鋳鉄系軟磁性材料の透磁率を高くするのに寄与できるため、重量比でシリコン量は炭素量と実質的に同量または炭素量よりも多くすることができる。従って、重量比でシリコン量／炭素量としては、０．９５以上、１以上、１．２以上、１．８以上、また２．０以下を例示することができる。なお珪素鋼板の積層体で軟磁性材料を形成する場合には、シリコン量が増加すると、珪素鋼板が硬くなり、珪素鋼板をプレス打ち抜きするとき、プレス打ち抜き性が低下する。溶湯を凝固させる鋳鉄系軟磁性材料であれば、プレス打ち抜き性を考慮せずとも良い。
【００２５】
炭素は溶湯の凝固開始温度を低下させるため、溶湯の湯流れ性を向上させて鋳造性を改善させるが、炭素が過剰であると、透磁性を損なうおそれがある。そこで、好ましくは、炭素量を重量比で１．８〜４．３％に設定することができる。この場合、炭素量については、重量比で、下限側は１．８％以上,１．９％以上,２．０％以上を例示でき、上限側は４．２％以下,４．０％以下,３．８％以下,さらには３．６％以下を例示でき、従って、炭素量としては１．８〜４．２％、１．８〜４．０％、１．８〜３．８％を例示することができる。但しこれらに限定されるものではない。
【００２６】
本発明に係る鋳鉄系軟磁性材料によれば、ＣＥ値が２以上の炭素量、シリコン量を含有することが好ましい。これにより良好な鋳造性、磁気特性等が得られる。ＣＥ値は炭素当量であり、ＣＥ値は次の１式で求められる。
【００２７】
ＣＥ値=炭素量（wt％）＋シリコン量（wt％）×１／３……（１式）
本発明に係る鋳鉄系軟磁性材料は、熱処理して使用しても良いし、あるいは、熱処理なしで使用しても良い。熱処理なしで使用するときには、鋳放し状態でフェライト面積率を確保するため、ＣＥ値を高くすることができる。ＣＥ値は熱処理の有無、鋳鉄系軟磁性材料の用途、材質、他の合金元素量、要請される強度、コスト等によっても相違するが、ＣＥ値の下限側としては２．２以上、２．５以上、あるいは３以上を例示することができ、上限側としては６以下、５．５以下を例示することができる。従って亜共晶領域、共晶領域、過共晶領域のいずれでも良い。
【００２８】
本発明の鋳鉄系軟磁性材料は、磁路形成材料に用いることができる。殊に、モータ、電磁バルブなどの電磁アクチュエータの磁路形成材料に用いることができる。モータ用としては、ロータコア、ステータコアなどに使用が可能である。モータとしては、ＡＢＳシステム用モータ、パワーステアリング用モータ、ワイパーモータ、ウインドレギュレータ用モータ、ドアロック用モータ、サンルーフ用モータなどの各種モータで使用が可能であるが、これらに限定されるものではない。
【発明の効果】
【００２９】
本発明によれば、磁束密度を確保しつつ、鉄損を低減できるのに有利な鋳鉄系軟磁性材料を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
以下、本発明の実施例について比較例と共に具体的に説明する。
【００３１】
（実施例１）
高純度の銑鉄（炭素含有量：４．０ｗｔ％）を重量で６ｋｇ、鋼材（Ｓ１０Ｃ）を重量で１９ｋｇ、加炭剤（炭素含有量：７０ｗｔ％）を重量で１２１０ｇと、フェロシリコン（シリコン含有量：７０ｗｔ％）を重量で１８００ｇ、フェロバナジウム（ＦｅＶ）を重量で１０６０ｇを秤量し、それぞれを高周波溶解炉にて１４５０〜１６００℃にて溶解した。この溶解した湯を元湯とした。
【００３２】
そしてルツボに、球状化処理剤（東洋電化製ＴＤＣＲ−５／Ｍｇ：４．８ｗｔ％、シリコン：４６ｗｔ％、Ｃａ：２．４ｗｔ％、残部：Ｆｅ）を重量で３５０ｇ、フェロシリコン（シリコン含有量：７０ｗｔ％、残部Ｆｅ）を重量で７０ｇを入れ、その上に１００ｇの鉄粉にて球状化処理剤をカバーした。
【００３３】
このように球状化処理剤を収容したルツボ内に、１６００℃の元湯を注ぎ、球状化のための処理を行った。
【００３４】
その後、成形型としての鋳型（自硬性の砂型,アルカリフェノールをバインダとして使用）のキャビティに、球状化処理後の溶湯を注湯した。注湯温度は１４５０℃とした。注湯時には、接種剤（大阪特殊合金製のカルバロイ（鉄−シリコン系））を用い、注湯流接種を行った。
【００３５】
鋳型への注湯後に所定時間（１時間）してから、鋳型を崩壊させ、凝固した鋳物を取り出した。尚、鋳型（砂型）のキャビティは、材料磁気特性、モータ用の鉄心、電気測定用のテストピースが取れるような円柱形状とした。円柱形状の直径は６０ｍｍ、長さは２００ｍｍとした。テストピースは、熱処理することなく、鋳放し状態で使用される。
【００３６】
上記方法により、重量比で、炭素：３．６％、シリコン：４．８７％、バナジウム：２．０３％を含み、残部が実質的に鉄、不可避の不純物からなる球状黒鉛鋳鉄により鋳鉄系軟磁性材料を形成した。なおマンガンは重量比で０．２〜０．６％程度、不可避のリン、イオウが含まれている。
【００３７】
この試料から磁気特性測定用のリング状の試験片を切削加工により切りだし、この試験片について焼鈍し（１０００℃×５時間）、交流磁気特性測定を実施した。磁気特性測定には、岩崎通信機（株）Ｂ−Ｈアナライザー  ＳＹ−８２３２を用い、交流周波数４００Ｈｚ、磁界１００００Ａ／ｍという条件下で測定を実施した。交流測定時における測定装置の磁気特性値のバラツキは１％以内であった。
【００３８】
また直流磁気特性も試験した。この場合には、理研電子（株）製の直流Ｂ−Ｈ特性装置  ＢＨＵ−６０を用い、磁界１００００Ａ／ｍという条件下で測定を実施した。直流測定時における測定装置の磁気特性値のバラツキは１％以内であった。
【００３９】
（実施例２）
重量比で、炭素：２．１１％、シリコン：３．９１％、バナジウム：０．９９％を含み、残部が実質的に鉄からなる鋳鉄系軟磁性材料を、実施例１と同様な方法で作製した。
【００４０】
（実施例３）
重量比で、炭素：２．０％、シリコン：１．５％、バナジウム：０．４９％を含み、残部が実質的に鉄からなる鋳鉄系軟磁性材料を、実施例１と同様な方法で作製した。
【００４１】
（実施例４）
重量比で、炭素：２．０１％、シリコン：１．６６％、バナジウム：０．５３５％、ボロン：０．０５％を含み、残部が実質的に鉄からなる鋳鉄系軟磁性材料を、実施例１と同様な方法で作製した。この場合、フェロボロン（ＦｅＢ）粉体を用い、溶湯流接種時にフェロシリコンと共に接種した。
表１に示す条件で鋳鉄系軟磁性材料を形成し、磁気特性について測定した。
【００４２】
更に、実施例３,４に係る鋳鉄系軟磁性材料、比較例３に係る鋳鉄系軟磁性材料について凝着試験を行い、摩擦特性について試験した。この場合、鈴木式の摩擦摩耗の評価試験機を用い、リング形状の相手材（純鉄の窒化処理材）と板形状の試験片（本発明材）を合わせ、２ＭＰａの面圧をかけ、その状態で０．５時間摺動させた。そのときの凝着の有無及び摩擦係数を試験した。凝着状態は実体顕微鏡及び電子顕微鏡により観察した。測定結果を表１に示す。
【００４３】
【表１】
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【００４４】
前述した表１は、各試料についての組成、ＣＥ値、β値（β値=Ｃwt%＋Ｓｉwt%）、鋳造性、球状化処理の有無、磁気特性等についての測定結果を示す。
【００４５】
表１に示すように、実施例１〜４によれば、炭素は重量比で２．０〜３．６％とされ、シリコンは重量比で１．５〜４．８７％とされ、バナジウムは重量比で０．４９〜２．０３％とされており、更に、ＣＥ値は２．５〜５．２２とされ、β値は３．５〜８．４７％とされている。
【００４６】
（評価）
表１に示されるように、鋳造性の評価については、炭素量が多い実施例１，比較例１については◎であり、他は○であった。磁気特性については、各実施例によれば、バナジウムを添加することにより磁束密度の向上、体積鉄損の低下が認められる。本実施例によれば、鋳鉄系軟磁性材料の鉄基マトリックスはほとんどがフェライトが占めるフェライト系であり、粒状の黒鉛及び粒状のバナジウム炭化物が鉄基マトリックスに分散している。バナジウム炭化物は、溶解した鋳鉄が冷却される際にバナジウムが核となり、バナジウム炭化物が生成するものと考えられる。このためバナジウムを添加することで、鋳鉄系軟磁性材料の磁束密度を高めることができるものと推察される。なお、磁束密度は力に変換されるが、磁束密度の２乗で効くため、磁束密度が数パーセントの違いであっても、鋳鉄系軟磁性材料の製品では大きな差として現れる。
【００４７】
ここで、実施例１と比較例１の組成は、バナジウムを除いてほぼ近似していると判断できる。この場合、バナジウムを含む実施例１は、バナジウムを含まない比較例１よりも直流磁束密度及び交流磁束密度が高く、更に、体積鉄損も少ない。
【００４８】
実施例２と比較例２の組成は、バナジウムを除いてほぼ近似していると判断できる。この場合、バナジウムを含む実施例２は、バナジウムを含まない比較例２よりも直流磁束密度及び交流磁束密度が高く、更に、体積鉄損も少ない。
【００４９】
実施例３と比較例３の組成は、バナジウムを除いてほぼ近似していると判断できる。この場合、バナジウムを含む実施例３は、バナジウムを含まない比較例３よりも直流磁束密度及び交流磁束密度が高く、更に、体積鉄損も少ない。
【００５０】
また実施例４と比較例３の組成は、バナジウム及びボロンを除いてほぼ近似していると判断できる。この場合、バナジウム及びボロンを含む実施例４は、バナジウム及びボロンを含まない比較例３よりも直流磁束密度及び交流磁束密度が高く、更に、体積鉄損も少ない。
【００５１】
なお比較例４は球状化処理されておらず、バナジウムも含まない。この比較例４では体積鉄損は低めにできるものの、直流磁束密度及び交流磁束密度も低めとなり、必ずしも充分ではない。
【００５２】
凝着試験について説明を加える。バナジウムを含む実施例３,バナジウム及びボロンを含む実施例４については、凝着は認められなかった。しかし比較例３については凝着が認められた。バナジウムを含む鋳鉄ではバナジウムはＶＣ炭化物として存在し、黒鉛の場合と異なり、硬質であるばかりか、ギャップの発生が抑えられマトリックスとの密着性が高いため、鉄基マトリックスの摩耗が進みにくく、摩耗粉が発生しにくいためと推察される。実施例３，比較例３の摩擦係数については０．４であった。バナジウム及びボロンを含む実施例４の摩擦係数についてはやや高く０．５であった。これは粒界にＦｅＢ化合物が存在しているため、摺動抵抗を若干高め、摩擦係数を高くしたものと推察される。
【００５３】
（実施例１のＥＰＭＡ分析）
図１は実施例１に係る鋳鉄系軟磁性材料の金属組織を示す顕微鏡写真を示す。図１に示すように、球状の黒鉛、球状の黒鉛が崩れて異形となった多形状の黒鉛が鉄基マトリックスに分散していることがわかる。
【００５４】
図２〜図４はＥＰＭＡ分析の元素の分布状態を示す。図２はカーボンの分布状態を示す。図３はシリコンの分布状態を示す。図４はバナジウムの分布状態を示す。図２からも理解できるように、球状黒鉛、または球状黒鉛が崩れて異形となった多形状の黒鉛が鉄基マトリックスに分散していることがわかる。図３から理解できるように、鉄基マトリックスの全体にシリコンが分散している。これは、フェライト系の鉄基マトリックスの全体がシリコンを固溶していることを意味する。また、図４及び図２を併せて考慮すると、バナジウムが存在している位置には、カーボンが存在することがわかる。これによりバナジウムとカーボンとが結合したバナジウム炭化物（ＶＣ）が生成しており、これが鉄基マトリックスに分散していることがわかる。
【００５５】
以上の説明から理解できるように、本実施例によれば、鋳鉄系軟磁性材料の比抵抗が高まり、従って、磁束密度を確保しつつ鉄損を低減させることができる。また本実施例によれば、溶解した溶湯を鋳型などの成形型のキャビティに鋳込んで凝固させて形成されているため、成形性が良好であり、３次元的な形状、あるいは、複雑な形状であっても、コストを抑えつつ容易に形成できるという利点が得られる。更に、溶解した溶湯を鋳型などの成形型のキャビティに鋳込んで凝固させて形成されているため、一体性が高く、高温環境や温度変化がある環境においても、強度、磁気特性の変化が少ないため、車両等のように使用温度が高温となることがある環境においても良好に使用することが可能である。更に本実施例にかかる鋳鉄系軟磁性材料によれば、多数の黒鉛が鉄基マトリックスに生成しているため、振動が作用する環境で使用されたとしても、振動減衰性も確保される。
【００５６】
（その他）
その他、本発明は上記した実施例のみに限定されるものではなく、要旨を逸脱しない範囲内で適宜変更して実施できるものである。上記した記載から次の技術的思想を把握することができる。
（付記項１）フェライト系鉄基マトリックスを有すると共に、炭化物生成元素により生成された炭化物が前記フェライト系鉄基マトリックスに分散しており、鋳造（溶湯凝固）で形成したことを特徴とする鋳鉄系軟磁性材料。鉄基マトリックスに含まれている炭素を炭化物生成元素が消費して炭化物を生成するため、鉄基マトリックスの炭素量を低減でき、鉄基マトリックスの組成を純鉄組成に近づけ得る。
（付記項２）鋳鉄組成の溶湯に炭化物生成元素を添加する工程と、炭化物生成元素を添加した鋳鉄組成の溶湯を鋳型のキャビティに注湯して凝固させ、冷却後に、軟磁性材料として使用することを特徴とする鋳鉄系軟磁性材料の製造方法。鉄基マトリックスに含まれている炭素を炭化物生成元素が消費して炭化物を生成するため、鉄基マトリックスの炭素量を低減でき、鉄基マトリックスの組成を純鉄組成に近づけ得る。
【産業上の利用可能性】
【００５７】
本発明は、例えば、電子機器、電気機器等に装備される磁気回路部材に適用することができる。具体的には、例えば、モータや電磁アクチュエータ等に装備される鉄心等の磁気回路部材に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】実施例１に係る鋳鉄系軟磁性材料の金属組織を示す顕微鏡写真である。
【図２】実施例１に係る鋳鉄系軟磁性材料についてＥＰＭＡによるカーボンの分析結果を示す写真である。
【図３】実施例１に係る鋳鉄系軟磁性材料についてＥＰＭＡによるシリコンの分析結果を示す写真である。
【図４】実施例１に係る鋳鉄系軟磁性材料についてＥＰＭＡによるバナジウムの分析結果を示す写真である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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