(57)【要約】本発明は、重量％で以下の組成を有する軟磁性合金から製造された、５０Ｈｚ〜３０００Ｈｚの低周波磁界用の磁気遮蔽体に関する。３０％≦Ｎｉ≦４０％、０％≦Ｃｕ＋Ｃｏ≦４％、５％≦Ｃｒ＋Ｍｏ≦１７％、５％≦Ｃｒ、０％≦Ｎｂ≦２％、Ｍｎ≦０．３５％、Ｓｉ≦０．２％、Ｃ≦０．０５０％、Ｏ≦０．０１６０％、Ｓ≦０．００２０％、Ｂ≦０．００１０％、場合によっては、その合計が０．１％未満に留まるような量の、マグネシウムおよびカルシウムから選択された、少なくとも１種の元素、残余は鉄および製造時の不純物。さらに、この化学組成は、次に述べる関係を満たす。Ｃｒ＋Ｍｏ≦０．８×Ｎｉ＋０．９×（Ｃｏ＋Ｃｕ）１８．４；Ｃｒ＋Ｍｏ≦４×Ｎｉ＋３×（Ｃｏ＋Ｃｕ）−１２４；４×（Ｃｒ＋Ｍｏ）≧１２５−３×Ｎｉ。さらに、本発明は、低周波磁気遮蔽体の製造に前記合金を使用することに関する。【特許請求の範囲】
【請求項１】
重量％で表して以下の組成を有し、
【化１】
2006510799.tif 000013
場合によっては、その合計が０．１％未満に留まるような量の、マグネシウムおよびカルシウムから選択される、少なくとも１種の元素、残余は鉄および製造時の不純物であり、さらに、この化学組成が、以下の関係を満たす、軟磁性合金から作製された、５０Ｈｚ〜３０００Ｈｚの周波磁界用の磁気遮蔽体。
【化２】
2006510799.tif 000014
【請求項２】
さらに、
Ｓｉ≦０．１５％
であることを特徴とする請求項１に記載の遮蔽体。
【請求項３】
さらに、
Ｍｎ≧０．０５％
であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の遮蔽体。
【請求項４】
さらに、
Ｃｏ＋Ｃｕ≧０．０１５％
であることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の遮蔽体。
【請求項５】
さらに、
Ｏ＞０．００５０％
であることを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の遮蔽体。
【請求項６】
５０Ｈｚ〜３０００Ｈｚの周波磁界用の磁気遮蔽体を製造するための、組成が請求項１から５のいずれか一項で画定されている軟磁性合金の使用。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、軟磁性合金から作製した低周波磁気遮蔽体および低周波遮蔽体を製造するためのこの合金の使用に関する。本発明の文脈では、「低周波」という用語は５０Ｈｚ〜３０００Ｈｚの周波数を意味する。
【背景技術】
【０００２】
磁気遮蔽体は、高透磁率磁性合金、特に、ほぼ８０％のニッケルを含有するＦｅ−Ｎｉ８０タイプの合金から製造される。それらの合金は、直流磁界で１０００００を超える透磁率μｃｃおよび３００Ｈｚの交流磁界で１００００を超える透磁率μ３００Ｈｚを有する。さらに、これらの合金は、２０ｍＯｅ未満の保磁力場Ｈｃおよび６０００ガウスを超える飽和磁気誘導Ｂｓを有する。しかし、これらの合金は、ニッケル含有量が高いため、非常に高価である。
【０００３】
ほぼ３６％のニッケルを含有するＦｅ−Ｎｉ３６タイプの合金が、より安価な遮蔽体を製造するために使用されている。しかし、これらの合金は、ほんの２００００〜３００００にすぎない直流磁界の透磁率μｃｃおよび８０００〜９０００の３００Ｈｚの交流磁界透磁率μ３００Ｈｚ、５０〜１００ｍＯｅの保磁力場Ｈｃおよび約１３０００ガウスの飽和磁気誘導Ｂｓを有する。得られたこれらの磁気特性を有する遮蔽体は、Ｆｅ−Ｎｉ８０合金から製造された遮蔽体よりも効果的でない。
【０００４】
たとえば、米国特許第５，１５８，６２４号では、３５〜４０％のニッケルおよび５〜１４％のクロムを含有し、残余が鉄および不純物であり、組成が３×Ｎｉ−５×Ｃｒ≦８０およびＮｉ−Ｃｒ≧２５の関係を満たす合金を使用することが提案されている。さらに、酸素、硫黄およびホウ素の含有量を厳格に制御しなければならない。特に、酸素含有量を０．００５％未満に維持しなければならない。その上、この合金は、０．５％のマンガン、約０．２％のケイ素、約０．０１％のアルミニウムを含む。この合金は、３００Ｈｚの交流磁界で９４００〜１４９００の透磁率μ３００Ｈｚ、１０〜８０ｍＯｅの保磁力場Ｈｃおよび５０００〜８２００Ｇの飽和磁気誘導Ｂｓを有する。
【０００５】
この合金は、Ｆｅ−Ｎｉ３６合金より大きな透磁率μ３００Ｈｚを有し、クロムを含有するという利点を持っており、そのため合金にある程度の耐食性が付与されるが、より良好な透磁率は、極めて低い酸素含有量でしか得られず、このため合金の製造上制約がある。さらに、一層良好な透磁率を有する、安価な合金を入手できれば好ましいことであろう。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の目的は、低周波磁気遮蔽体の製造に適した、知られている合金よりも効果があり、製造上の制約がより少ない、安価な軟磁性合金を提案することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
したがって、本発明は、第１に、下記の重量％で表した組成を有し、
【０００８】
【化３】
2006510799.tif 000002
【０００９】
場合によっては、合計が０．１％未満に留まるような量の、マグネシウムおよびカルシウムから選択した少なくとも１種の元素、残余が鉄および製造時の不純物であり、さらに、この化学組成が下記の関係を満たす、軟磁性合金から作製された、５０Ｈｚ〜３０００Ｈｚの低周波磁界用の磁気遮蔽体に関する。
【００１０】
【化４】
2006510799.tif 000003
【００１１】
好ましくは、ケイ素含有量が０．１５％未満、マンガン含有量が０．０５％を超え、コバルトおよび銅の含有量の合計が０．０１５％を超えることが好ましい。酸素含有量は、０．００５０％を超えることもある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
本発明をさらに詳細に述べ、実施例により説明する。
【００１３】
本発明による合金は、重量％で以下の成分を含む。
【００１４】
−  良好な磁気特性、特に、十分な透磁率および飽和磁気誘導を得るために、３０％を超え、ただしニッケルは高価であり、しかも４０％を超えても所望の磁気特性を向上させることはないので、４０％未満のニッケル。
【００１５】
−  ニッケル含有量が比較的小さい場合に、飽和磁気誘導Ｂｓを増大させ、高透磁率を得るために、含有量の合計が０％〜４％、好ましくは０．０１５％を超え、より好ましくは０．５％を超え、さらに好ましくは１％を超える、銅およびコバルトから選択される１種または複数の元素。
【００１６】
−  含有量の合計が５％〜１７％であり、クロム含有量が５％を超える、クロムおよびモリブデンから選択される１種または複数の元素。これらの元素は、含有量が高すぎない限り、透磁率を増大させ、保磁力場を減少させる。さらに、所望の磁気特性、すなわち４０℃でＢｓ＞４０００Ｇおよび良好な透磁率を得るために、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｎｉ、ＣｕおよびＣｏ含有量は、
【００１７】
【化５】
2006510799.tif 000004
でなければならず、良好な透磁率を有するために、Ｃｒ、ＭｏおよびＮｉは、
【００１８】
【化６】
2006510799.tif 000005
でなければならない。
【００１９】
−  場合によっては、機械的強度を増すために、２％までのニオブ。
【００２０】
−  ０．３５％未満の、好ましくは０．０５％を超えるマンガン、および０．２０％未満、好ましくは０．１５％未満のケイ素。これらの元素は、製造のために必要とされるが、本発明者らは、新規に、これらの元素の含有量を制限することにより、たとえ酸素含有量が０．０１６０％という高い値になることがあっても、３００Ｈｚの透磁率μ３００Ｈｚが実質的に増大することを発見した。
【００２１】
−  ０．０５００％未満の炭素、０．００２０％未満の硫黄、０．００１０％未満のホウ素、０．０２００％未満の窒素および０．０１６０％未満の酸素。不純物含有量をこのように制限することにより、高透磁率を得ることが可能になる。しかし、酸素含有量が０．００５０％を超えることがあるとしても、磁気特性に悪影響を及ぼすことはなく、これにより、望ましくも、合金をより容易により経済的に製造することが可能になることに留意されたい。
【００２２】
−  場合によっては、部品をストリップに機械切断し易くする酸化マグネシウムまたは酸化カルシウムを形成させるために、合計量が０．１０００％という高い値になることもあるが、好ましくは０．０５００％未満で０．００１０％を超えなければならない量の、マグネシウムおよびカルシウム。
【００２３】
組成の残余は鉄および場合によっては不純物である。
【００２４】
この合金を使用して、たとえば、熱間圧延次いで冷間圧延によりストリップが製造される。最終厚みで、ストリップを、少なくとも１０５０℃、好ましくは１１００℃を超える温度で、好ましくは水素還元雰囲気または水蒸気と水素の混合物中で、焼なましする。焼なまし後の周囲温度までの冷却は、好ましくはゆっくりと実行しなければならず、換言すれば、３００Ｈｚで最適の透磁率を得るために、２００℃に到達するまでに１時間を超える時間を必要とする。
【００２５】
この方法で得た、０．４ｍｍ厚みのストリップで、以下の磁気特性が得られる。
【００２６】
【化７】
2006510799.tif 000006
【００２７】
これらの特性により、低周波磁界、および直流磁界（たとえば、地磁界）で非常に有効な磁気遮蔽体を製造することができる。
【００２８】
例として、本発明による１から２１と名付けた合金を作製し、２２から３２と名付けた合金を比較として提供した。これらの合金の組成および性質を表１および２に示し、合金の磁気特性を表３および４に示す。
【００２９】
保磁力場ＨｃをｍＯｅで表し、直流磁界の透磁率μｃｃを０℃と４０℃で測定した場合、磁気特性を厚み０．６ｍｍのストリップについて測定した。ガウスで表した飽和磁気誘導Ｂｓは、４０℃で測定した。３０Ｈｚの交流磁界の透磁率μ３００Ｈｚは、厚み０．４ｍｍのストリップについて４０℃で測定した。合金を、誘導炉中で真空にして製造し、次いで、熱間圧延した後に冷間圧延したインゴットの形に鋳造してストリップを作製し、そのストリップから試料を切り出し、次いで、純乾燥水素中で１１７０℃で４時間その試料を焼なました後、直流磁界での透磁率を測定する場合は急速冷却を行い、交流磁界での透磁率を測定する場合は緩慢冷却を行った。
【００３０】
合金１から２１はすべて、実質的に１００ｍＯｅ未満の保磁力場、０℃および４０℃で４００００を超える直流磁界透磁率、１５０００を超える３００Ｈｚの交流磁界透磁率、および４０００Ｇを超える飽和磁気誘導を有する。
【００３１】
【表１】
2006510799.tif 000007
2006510799.tif 000008
【００３２】
比較例として示した合金２２から３２より、化学組成に対する制限の重要性が分かる。
【００３３】
【表２】
2006510799.tif 000009
【００３４】
合金２２は、クロム含有量が高すぎて、Ｃｒ＋Ｍｏ≦０．８×Ｎｉ＋０．９×（Ｃｏ＋Ｃｕ）−１８．４およびＣｒ＋Ｍｏ≦４×Ｎｉ＋３×（Ｃｏ＋Ｃｕ）−１２４の条件を満足することができず、飽和磁気誘導が非常に低い。
【００３５】
合金２３、２４および２５は、クロム含有量が高すぎて、４×（Ｃｒ＋Ｍｏ）≧１２５−３×Ｎｉの条件を満足できず、直流磁界の透磁率が４００００を相当下回る。
【００３６】
合金２６は、Ｃｒ≧５％の関係を満たしておらず、３００Ｈｚの交流磁界の透磁率が１５０００を相当下回る。
【００３７】
合金２７は、１６０ｐｐｍを超える酸素含有量を有し、直流磁界の透磁率は４００００を相当下回る。
【００３８】
合金２８および２９は、４×（Ｃｒ＋Ｍｏ）≧１２５−３×Ｎｉの関係を満足せず、合金２８は、Ｃｒ≧５％の条件を満たしていない。一方、両者の直流磁界での透磁率は４００００を相当下回り、特に、交流磁界における両者の透磁率は、１５０００を相当下回る。
【００３９】
合金３０は、Ｃｒ＋Ｍｏ≦０．８×Ｎｉ＋０．９×（Ｃｏ＋Ｃｕ）−１８．４の条件を満足せず、直流磁界の透磁率は４００００を相当下回る。
【００４０】
合金３１は、Ｃｒ＋Ｍｏ≦４×Ｎｉ＋３×（Ｃｏ＋Ｃｕ）−１２４および４×（Ｃｒ＋Ｍｏ）≧１２５−３×Ｎｉの条件を満たしておらず、交流磁界および直流磁界における透磁率は不十分である。
【００４１】
【表３】
2006510799.tif 000010
2006510799.tif 000011
【００４２】
【表４】
2006510799.tif 000012
【００４３】
合金３２は、４×（Ｃｒ＋Ｍｏ）≧１２５−３×Ｎｉの条件を満足せず、透磁率は非常に不十分である。
【手続補正書】
【提出日】平成15年11月18日(2003.11.18)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００２】
磁気遮蔽体は、高透磁率磁性合金、特に、ほぼ８０重量％のニッケルを含有するＦｅ−Ｎｉ８０タイプの合金から製造される。それらの合金は、直流磁界で１０００００を超える透磁率μｃｃおよび３００Ｈｚの交流磁界で１００００を超える透磁率μ３００Ｈｚを有する。さらに、これらの合金は、１．５９Ａ／ｍ未満の保磁力場Ｈｃおよび０．６Ｔを超える飽和磁気誘導Ｂｓを有する。しかし、これらの合金は、ニッケル含有量が高いため、非常に高価である。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００３】
ほぼ３６％のニッケルを含有するＦｅ−Ｎｉ３６タイプの合金が、より費用のかからない遮蔽体を製造するために使用されている。しかし、これらの合金は、ほんの２００００〜３００００にすぎない直流磁界の透磁率μｃｃおよび８０００〜９０００の３００Ｈｚの交流磁界透磁率μ３００Ｈｚ、３．９８〜７．９６Ａ／ｍの保磁力場Ｈｃおよび約１．３Ｔの飽和磁気誘導Ｂｓを有する。得られたこれらの磁気特性を有する遮蔽体は、Ｆｅ−Ｎｉ８０合金から製造された遮蔽体よりも効果的でない。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００４】
たとえば、米国特許第５，１５８，６２４号では、重量％で３５〜４０％のニッケルおよび５〜１４％のクロムを含有し、残余が鉄および不純物であり、組成が３×Ｎｉ−５×Ｃｒ≦８０およびＮｉ−Ｃｒ≧２５の関係を満たす合金を使用することが提案されている。さらに、酸素、硫黄およびホウ素の含有量を厳格に制御しなければならない。特に、酸素含有量を０．００５％未満に維持しなければならない。その上、この合金は、０．５％のマンガン、約０．２％のケイ素、約０．０１％のアルミニウムを含む。この合金は、３００Ｈｚの交流磁界で９４００〜１４９００の透磁率μ３００Ｈｚ、０．７９〜６．３７Ａ／ｍの保磁力場Ｈｃおよび０．５Ｔ〜０．８２Ｔの飽和磁気誘導Ｂｓを有する。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１６】
−  含有量の合計が５％〜１７％であり、クロム含有量が５％を超える、クロムおよびモリブデンから選択される１種または複数の元素。これらの元素は、含有量が高すぎない限り、透磁率を増大させ、保磁力場を減少させる。さらに、所望の磁気特性、すなわち４０℃でＢｓ＞０．４Ｔおよび良好な透磁率を得るために、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｎｉ、ＣｕおよびＣｏ含有量は、
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２６】
【化１】
2006510799.tif 000015
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２９】
保磁力場ＨｃをＡ／ｍで表し、直流磁界の透磁率μｃｃを０℃と４０℃で測定し、磁気特性を厚み０．６ｍｍのストリップについて測定した。テスラで表した飽和磁気誘導Ｂｓは、４０℃で測定した。３０Ｈｚの交流磁界の透磁率μ３００Ｈｚは、厚み０．４ｍｍのストリップについて４０℃で測定した。合金を、誘導炉中で真空にして製造し、次いで、熱間圧延した後に冷間圧延したインゴットの形に鋳造してストリップを作製し、そのストリップから試料を切り出し、次いで、純乾燥水素中で１１７０℃で４時間その試料を焼なました後、直流磁界での透磁率を測定する場合は急速冷却を行い、交流磁界での透磁率を測定する場合は緩慢冷却を行った。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３０】
合金１から２１はすべて、実質的に７．９６Ａ／ｍ未満の保磁力場、０℃および４０℃で４００００を超える直流磁界透磁率、１５０００を超える３００Ｈｚの交流磁界透磁率、および０．４Ｔを超える飽和磁気誘導を有する。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４１】
【表１】
2006510799.tif 000016
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４２】
【表２】
2006510799.tif 000017
【国際調査報告】
2006510799.tif 000018
2006510799.tif 000019
2006510799.tif 000020
2006510799.tif 000021
2006510799.tif 000022
2006510799.tif 000023