(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁性材料よりなり，径太部と該径太部よりも内径の小さい径細部とを連ねた断面環状形状であると共に，上記径太部の一端が開口されて開口部となり，上記径細部の他端が閉塞されて封止部となった一体形状の中空部材を準備し，該中空部材の上記径細部の外周面の一部に改質材料を添加しつつ高エネルギー密度ビームを照射して，非磁性または弱磁性材料よりなる改質部を形成するに当り，
上記高エネルギー密度ビーム照射は，上記開口部から上記径細部に達するまでノズルを挿入し，上記中空部材を回転させながら上記封止部に向けて非酸化性のシールドガスを供給するとともに，上記開口部と上記ノズルとの間隙から上記シールドガスの排出を行ないながら行うことを特徴とする中空複合磁性部材の製造方法。
【請求項２】
磁性材料よりなり，径太部と該径太部よりも内径の小さい径細部とを連ねた断面環状形状であると共に，両端が開口された一体形状の中空部材を準備し，該中空部材の上記径細部の外周面の一部に改質材料を添加しつつ高エネルギー密度ビームを照射して，非磁性または弱磁性材料よりなる改質部を形成するに当り，
上記高エネルギー密度ビーム照射は，上記中空部材の上記径太部の一端は開口部として開放させ，上記径細部の他端を蓋部材で閉塞し，上記開口部から上記径細部に達するまでノズルを挿入し，上記中空部材を回転させながら上記蓋部材に向けて非酸化性のシールドガスを供給するとともに，上記開口部と上記ノズルとの間隙から上記シールドガスの排出を行ないながら行うことを特徴とする中空複合磁性部材の製造方法。
【請求項３】
請求項１又は２において，上記中空部材の磁性材料はステンレスよりなり，上記改質材料はＮｉよりなることを特徴とする中空複合磁性部材の製造方法。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項において，上記中空複合磁性部材は電磁アクチュエータのスリーブであることを特徴とする中空複合磁性部材の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【技術分野】
本発明は，外周面の一部分が非磁性または弱磁性材料よりなり，他の部分は強磁性材料よりなる断面環状の中空複合磁性材料の製造方法に関する。
【０００２】
【従来技術】
図４，図５に示すごとく，断面環状の中空部材９の外周面１５の一部に環状の非磁性材料よりなる改質部９１を持ち，他の部分は磁性材料よりなるような中空の複合磁性部材９を作製する方法として，図４に示すごとく，外周面１５の一部に改質材料１２を添加しつつレーザービーム１３を照射して，改質材料１２の成分を中空部材９の側に添加，含有させて改質部９１を形成する方法が知られていた。
【０００３】
【解決しようとする課題】
しかしながら，従来方法には次のような問題があった。
図５に示すごとく，改質部９１が内側面に落ち込み，後加工でこの落ち込みを解消するために，加工代が増大するおそれがあった。
更に，内側面１６の方向に落ち込んだ分，外側面１５の凹みが大きくなり，改質部９１が薄くなることがある。これを解消するために取り代分を大きくせねばならなかった。
【０００４】
また，図５に示すごとく，内側面１６に割れによるクラック９２，凝固収縮によるひけ巣９３等が発生したり，レーザービーム１３の照射等により改質部９１の近傍の広い範囲が加熱され，同図に示す，符号１１０の範囲のように，結晶粒粗大化が発生することがある。
いずれのケースも，中空複合磁性部材９の強度低下の原因となる。
【０００５】
本発明は，かかる従来の問題点に鑑みてなされたもので，改質部の内側への落ち込み，外側での凹みの発生を防止し，改質部での割れ，ひけ巣を防止することができ，改質部近傍での結晶粒粗大化の発生範囲を小さくすることができる中空複合磁性部材の製造方法を提供しようとするものである。
【０００６】
【課題の解決手段】
請求項１に記載の発明は，磁性材料よりなり，径太部と該径太部よりも内径の小さい径細部とを連ねた断面環状形状であると共に，上記径太部の一端が開口されて開口部となり，上記径細部の他端が閉塞されて封止部となった一体形状の中空部材を準備し，該中空部材の上記径細部の外周面の一部に改質材料を添加しつつ高エネルギー密度ビームを照射して，非磁性または弱磁性材料よりなる改質部を形成するに当り，
上記高エネルギー密度ビーム照射は，上記開口部から上記径細部に達するまでノズルを挿入し，上記中空部材を回転させながら上記封止部に向けて非酸化性のシールドガスを供給するとともに，上記開口部と上記ノズルとの間隙から上記シールドガスの排出を行ないながら行うことを特徴とする中空複合磁性部材の製造方法にある。
請求項２に記載の発明は，磁性材料よりなり，径太部と該径太部よりも内径の小さい径細部とを連ねた断面環状形状であると共に，両端が開口された一体形状の中空部材を準備し，該中空部材の上記径細部の外周面の一部に改質材料を添加しつつ高エネルギー密度ビームを照射して，非磁性または弱磁性材料よりなる改質部を形成するに当り，
上記高エネルギー密度ビーム照射は，上記中空部材の上記径太部の一端は開口部として開放させ，上記径細部の他端を蓋部材で閉塞し，上記開口部から上記径細部に達するまでノズルを挿入し，上記中空部材を回転させながら上記蓋部材に向けて非酸化性のシールドガスを供給するとともに，上記開口部と上記ノズルとの間隙から上記シールドガスの排出を行ないながら行うことを特徴とする中空複合磁性部材の製造方法にある。
【０００７】
本発明において最も注目すべきことは，改質部作製の際の高エネルギー密度ビーム照射は，中空部材の内部に非酸化性のシールドガスを供給しながら行なうことである。
【０００８】
次に，本発明の作用につき説明する。
（Ａ）シールドガスの供給により，中空部材の内部に残留している大気を置換することができる。これにより，内側面や中空部材そのものの酸化やＨ2Ｏ，Ｈ2の吸収を防止できる。
（Ｂ）シールドガスの供給により中空部材の内部圧力を高めることができる。このため，従来は内側面に落ち込んでいた改質部が外周面に対し凸状となって膨らんだ形状となる。これにより，凝固収縮や熱収縮により生じる内側面の引張応力を緩和することができる。
【０００９】
（Ｃ）シールドガスの供給により，改質部近傍を冷却することができる。よって，改質部近傍が必要以上に高温となることが防止できる。また，改質部近傍が高温に曝される時間を短くすることができる。
【００１０】
上記（Ａ）〜（Ｃ），特に（Ｂ）の効果により，改質部での割れを防止することができる。
また，（Ａ）の効果により，改質部においてビーム照射により生じた溶融金属（この溶融金属は中空部材と改質材料が溶けあったものである）の濡れ性が向上し，（Ｂ）により，凝固収縮を起こしてひけようとする箇所の引張応力を緩和すると共に，ひけようとする箇所に力を与えて密着させることができる。また，（Ｃ）により，溶融金属の体積を小さくして，凝固収縮量を小さくすることができる。
【００１１】
また，（Ｃ）の効果により，改質部近傍において，結晶粒粗大化を最小限に抑止できる。また，熱の影響を受ける部分を最小限の範囲に抑えることができ，中空部材の強度低下を防止できる。
【００１２】
以上，本発明によれば，改質部の内側への落ち込み，外側での凹みの発生を防止し，改質部での割れ，ひけ巣を防止することができ，改質部近傍での結晶粒粗大化の発生範囲を小さくすることができる中空複合磁性部材の製造方法を提供することができる。
【００１３】
請求項１に記載の発明は，上記中空部材は一端が開放され，他端が閉塞されたものを使用する。また，請求項２に記載の発明は，両端が開放された中空部材を使用し，一端よりシールドガスを供給し，他端を適当な蓋部材で閉じてある。
これにより，シールドガス供給で中空部材の内圧を確実に高めることができる。
【００１４】
上記シールドガスとしては，非酸化性ガスであれば種類を選ぶことなく用いることができる。例えば，ヘリウムガス，アルゴンガス，ＣＯガス，窒素ガス等である。中でも，安価であるため窒素ガスを用いることが好ましい。
上記高エネルギー密度ビームとしてはレーザービームを用いることが好ましい。
レーザービームは直進性が高く，電場や磁場に影響されないため，狙い位置に確実に照射できる。また，大気中で使用することができる。
【００１５】
上記改質材料の添加方法について説明する
例えばワイヤー状，リボン状，線材状の改質材料を準備し，これを中空部材の外周面における高エネルギー密度ビームの照射箇所に近接させつつ，同時に中空部材を回転させる（図１（ａ）参照）。
高エネルギー密度ビームの照射箇所が内側面まで貫通して溶融する。この溶融部に改質材料を供給すると，改質材料が溶融部のなかで溶融する。これにより，中空部材と改質材料が溶融・拡散して，溶融金属が形成される（図１（ｂ）参照）。
中空部材の照射箇所が移動すると，溶融金属は固化され固溶体の改質部が形成される。この方法で得られた改質部の形状は環状である。
また，上記改質部は外周面に一周して形成される他，より幅広の改質部が必要である場合は，中空部材を回転しながら，中空部材の軸方向に少しづつ移動させることにより実現できる。
【００１６】
また，中空部材としては，後述するステンレスの他，クロム鋼，機械構造用炭素鋼等よりなるものを使用できる。
また，上記改質材料は中空部材の種類に応じた物質を使用する必要があるが，例えば，後述するＮｉワイヤーやＮｉＣｒワイヤー等を使用することができる。
【００１７】
次に，請求項３に記載の発明のように，上記中空部材の磁性材料はステンレスよりなり，上記改質材料はＮｉよりなることが好ましい。
これにより，改質部だけを部分的に非磁性または弱磁性にするという本発明の効果を確実に得ることができる。
【００１８】
次に，請求項４に記載の発明のように，上記中空複合磁性部材は電磁アクチュエータのスリーブであることが好ましい。
【００１９】
後述する図３に示すごとく，電磁アクチュエータにおいて，スリーブがすべて磁性材料よりなる場合は，コイルで発生した磁束の一部がケースからコア及びプランジャに流れ，他の磁束はケースからスリーブに流れて，それぞれ磁気回路を形成する。
このため，コアとプランジャとの間に吸引力が発生するが，スリーブに流れた磁束はコアとプランジャとの吸引に関与できないため，効率が低くなる。
【００２０】
本発明にかかる製造方法で得られた中空複合磁性部材は外周部の一部に非磁性または弱磁性の改質部を持つため，仮にスリーブに磁束が入り込んでも，改質部において妨げられる。よって，すべての磁束がコアとプランジャとの間に位置することとなるため，効率が高く大きな吸引力を得ることができる。
【００２１】
また，従来技術による製法で上記スリーブを作製した場合，改質部やその近傍に割れ，ひけ巣が発生し，結晶粒粗大化が発生することもあった。このため，電磁アクチュエータのスリーブとしては強度が不足し，信頼性が低下するおそれがあった。
本発明にかかる製法より得た中空複合磁性部材を電磁アクチュエータのスリーブとして使用することで，効率よく信頼性の高い電磁アクチュエータを得ることができる。
【００２２】
なお，上記電磁アクチュエータは，ハイドロブースタ，ＡＢＳソレノイド等に応用することができ，車載用に限ることなく，広く流体（油，水，空気等）のオン／オフ制御が必要な機能部に用いることができる。
【００２３】
次に，請求項５に記載の発明のように，上記シールドガスの供給は上記中空部材にノズルを挿入し，該ノズルを通じて行なうことが好ましい。
これにより，中空部材の内圧をシールドガスの導入により確実に高めることができる。
【００２４】
【発明の実施の形態】
実施形態例
本発明の実施形態例にかかる中空複合磁性部材の製造方法につき，図１〜図３を用いて説明する。また，本例の中空複合磁性部材１０は，図３に示すごとき電磁アクチュエータ３のスリーブ３１である。
この中空複合磁性部材１０の製法を概略的に説明すると，図１（ａ）に示すごとく，磁性材料よりなる断面環状の中空部材１を準備する。これの外周面１５の一部に改質材料１２を添加しつつ高エネルギー密度ビームであるレーザービーム１３を照射して，この部分を非磁性または弱磁性材料よりなる改質部１１とする。
この時のレーザービーム１３の照射は，中空部材１の内部に非酸化性のシールドガス１４をノズル１４０で供給しながら行なう。
【００２５】
以下，詳細に説明する。
本例にかかるスリーブ３１が設けられる電磁アクチュエータ３は，ハイドロブースタに用いられる油の流れを制御する電磁アクチュエータである。
その構造は，図３に示すごとく，下に向かって開口した略円筒形のスリーブ３１の内部にコア３２とプランジャ３３とが格納されており，コア３２の内部にはスプリング３２０が設けてある。
【００２６】
また，プランジャ３３と，スリーブ３１の開口部に設けられたベース３４０との間にはシート３４が設けてある。シート３４の上方で，プランジャ３３のすぐ下にはボール３３０が設けてある。
スリーブ３１の外周にはケース３５に格納されてコンダクタ３５１とコイル３５２が設けてある。
このスリーブ３１は外周面の一部が環状の非磁性部３１２で，他の部分は磁性部３１１である。
【００２７】
上記電磁アクチュエータ３の作動について説明すると，上記コイル３５２に電流を流すことで磁化され，プランジャ３３に対する吸引力となって作用する。
プランジャ３３に磁束が流れることによって，コア３２に吸着しようとする。
プランジャ３３がコア３２に吸着され，上方に動くことによって，プランジャ３３下方のボール３３０とシート３４の錐面との間に隙間が発生し，そこに流体の回路が形成される。
【００２８】
コイル３５２への電流を遮断すると，プランジャ３２がスプリング３２０の力によって，シート３４の方へ押し下げられ，流体回路が遮断される。
【００２９】
次に，上記スリーブ３１の作製方法について説明する。
図１（ａ）に示すごとき，ＳＵＳ４３０フェライト系ステンレス鋼よりなる外直径８．１５ｍｍ，内直径６．０５ｍｍの中空部材１を準備する。この中空部材１は冷鍛材であり，この中空部材１の外周面１５に対し環状に幅５ｍｍの改質部１１を設ける。この改質部１１が上記非磁性部３１２となる。
なお，上記中空部材１は一端が開口部１８，他端が封止部１９となっている。開口部１８のほうが径太で，封止部１９は径細となっている。なお，上記外直径は径太の開口部１８近傍での直径である。
また，符号１６が内側面である。
【００３０】
この中空部材１を図１（ａ）に示す矢線ａの方向に回転（１０５．３ｒｐｍ）させながら，中空部材１の中心軸と平行方向である矢線ｂ方向に送り速度５２．６５ｍｍ／分で移動させる。そして，外周面１５に対してＹＡＧレーザービーム１３を照射する。レーザービーム１３の平均出力は７８０〜９０Ｗ，レーザー焦点は０±０．１ｍｍ（ジャストフォーカス）である。
【００３１】
レーザービーム１３の照射箇所にワイヤーフィーダを用いて，Ｎｉワイヤー（直径０．６ｍｍ）よりなる改質材料１２を供給する。この時の改質材料１２の供給速度は６９０±２５ｍｍ／分，供給位置（横方向）は０±０．１ｍｍ，供給高さは中空部材１と接する位置から−０．３±０．１ｍｍ，供給角度は中空部材１の外周面１５に対して１５±５°である。
【００３２】
図１（ａ）に示すごとく，中空部材１の開口部１８から外直径４ｍｍ，内直径２ｍｍの銅パイプよりなるノズル１４０を挿入し，ここから窒素ガスよりなるシールドガス１４を導入した。この時の窒素ガスの流量は３０±０．２リットル／分である。
【００３３】
これらの条件でレーザー照射による改質を行なった。
図１（ｂ）に示すごとく，この結果，レーザービーム１３の照射箇所が内側面１６まで貫通して溶融する。この溶融部１９９に改質材料１２を供給すると，改質材料１２が溶融部１９９のなかで溶融する。これにより，中空部材１に対し改質材料１２のＮｉが溶融・拡散する。
その後，中空部材１が回転して，レーザービーム１３の照射箇所が移動すると，溶融部１９９は固化され固溶体の改質部１１が形成される。
以上により，図２に示すごとき改質部１１を持つ中空複合磁性部材を得た。
【００３４】
改質部１１はＮｉの添加により，オーステナイト化され，非磁性部となる。
また，改質部１１は外周面１５の側にやや突出した形状となり，この近傍で結晶粒粗大化の発生した部分を符号１１０で記した。符号１１０の面積は非常に狭く，幅０．３ｍｍ程度である。
また，内側面１６の側に割れもひけ巣も発生していなかった。
【００３５】
本例にかかる作用効果について説明する。
本例の製造方法では，中空部材１に改質材料１２を添加して，レーザービーム１３を照射する。この照射の際に非酸化性のシールドガス１４０を中空部材１の内部に供給した。
（Ａ）シールドガス１４０の供給により，中空部材１の内部の大気を置換できる。これにより，内側面１６等の酸化やＨ2Ｏ，Ｈ2の吸収を防止できる。
また，（Ｂ）中空部材１の内部圧力を高めて，改質部１１を外周面１５に対し凸状に形成できる。これにより，凝固収縮や熱収縮により生じる内側面１６の引張応力を緩和することができる。
更に，（Ｃ）改質部１１近傍を冷却することができる。よって，改質部１１近傍の温度上昇等を防止できる。
【００３６】
これらの効果により，改質部１１での割れが防止され，凝固収縮等によるひけ巣の発生を防止し，改質部１１の近傍において，熱による結晶粒粗大化を最小限に抑止できる。
【００３７】
以上，本例によれば，改質部の内側への落ち込み，外側での凹みの発生を防止し，改質部での割れ，ひけ巣を防止することができ，改質部近傍での結晶粒粗大化の発生範囲を小さくすることができる中空複合磁性部材の製造方法を提供することができる。
【００３８】
【発明の効果】
上述のごとく，本発明によれば，改質部の内側への落ち込み，外側での凹みの発生を防止し，改質部での割れ，ひけ巣を防止することができ，改質部近傍での結晶粒粗大化の発生範囲を小さくすることができる中空複合磁性部材の製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施形態例における，中空部材に対するレーザービーム照射の説明図。
【図２】実施形態例における，中空複合磁性部材の製造方法。
【図３】実施形態例における，電磁アクチュエータの断面説明図。
【図４】従来例における，中空部材に対するレーザービーム照射の説明図。
【図５】従来例における，中空複合磁性部材の製造方法。
【符号の説明】
１．．．中空部材，
１０．．．中空複合磁性部材，
１１．．．改質部，
１２．．．改質材料，
１３．．．レーザービーム，
１４．．．シールドガス，
１４０．．．ノズル，
１５．．．外周面，
【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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