(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
重量％でＣ：0.005％以下、Si：0.5％以下、Mn：0.05〜0.5％、Al：0.5〜3.5％、Ｓ：0.0009％以下（０を含む）、Ｐ：0.2％以下、Ｎ：0.005％以下（０を含む）、Sb+Sn/2=0.001〜0.005％（但し、Sb+Sn/2=0.005を除く）を含み、残部がFe及び不可避不純物からなる軟磁性鋼板。
【請求項２】
重量％でＣ：0.005％以下、Si：0.5％以下、Mn：0.05〜0.5％、Al：0.5〜3.5％、Ｓ：0.0009％以下（０を含む）、Ｐ：0.2％以下、Ｎ：0.005％以下（０を含む）、Sb+Sn/2=0.001〜0.005％（但し、Sb+Sn/2=0.005を除く）を含み、残部がFe及び不可避不純物からなる板厚0.1〜２mmの軟磁性鋼板。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【従来の技術】
近年、電子機器の普及に伴いこれら電子機器からの漏洩磁束が人体に与える影響や、他の電子機器に与える影響が問題となっており、磁気シールドの必要性が高まっている。このような磁気シールド用材料として代表的なものに純鉄およびパーマロイがあるが、純鉄は安価であるものの最大透磁率は10000（Gauss/Oe）程度であり、磁気シールド用材料として十分な特性を有しているとは言いがたい。一方、パーマロイは優れた直流磁気特性を有しているがNiを45〜80%含有しているため非常に高価である。
このような背景から、本発明者らはAlを0.5〜3.5％とした直流用軟磁性鋼板を開発してきた（特開平３−２０４７７号公報、特開平５−１１７８１７号公報）。これらは高価なNi等を含まないため比較的安価であり、かつ純鉄よりも大幅に優れた直流磁気特性を有している。
【０００２】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記本発明者らの発明になる鋼板を薄肉化した材料を100％Ｎ2等の窒化雰囲気にて磁性焼鈍時を行った場合には、表層窒化による透磁率の低下が顕著となるという問題点を有していた。このため磁性焼鈍雰囲気を窒化の生じない100％Ｈ2等にする必要があり、設備およびコストの点から需要家での負担が大きなものとなっていた。このような背景から100％Ｎ2雰囲気での磁性焼鈍においても良好な特性の得られる材料の開発が望まれていた。
【０００３】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、窒化雰囲気で磁性焼鈍を行っても、高い透磁率が維持される軟磁性鋼板を提供することを基本的な課題とし、加えて、加工性の優れた軟磁性鋼板を得ることを副次的な課題とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明の骨子は、Alを0.5〜3.5％含有する鋼板にSb+Sn/2を0.001〜0.005％（但し、Sb+Sn/2=0.005を除く）含有させることにより、100％Ｎ２雰囲気で磁性焼鈍を行っても、高い透磁率が維持される軟磁性鋼板を得ることにある。また、板厚を0.1〜２mmに限定することにより、加工性の良好な軟磁性鋼板を得ることにある。
【０００６】
前記課題を解決するための第１の手段は、重量％でＣ：0.005％以下、Si：0.5％以下、Mn：0.05〜0.5％、Al：0.5〜3.5％、Ｓ：0.0009％以下（０を含む）、Ｐ：0.2％以下、Ｎ：0.005％以下（０を含む）、Sb+Sn/2=0.001〜0.005％（但し、Sb+Sn/2=0.005を除く）を含み、残部がFe及び不可避不純物からなる軟磁性鋼板である。
【０００７】
すなわち、Sb+Sn/2の範囲を0.001〜0.005％に制限することにより、より透磁率の高い軟磁性鋼板が得られる。
【０００９】
前記課題を解決するための第２の手段は、重量％でＣ：0.005％以下、Si：0.5％以下、Mn：0.05〜0.5％、Al：0.5〜3.5％、Ｓ：0.0009％以下（０を含む）、Ｐ：0.2％以下、Ｎ：0.005％以下（０を含む）、Sb+Sn/2=0.001〜0.005％（但し、Sb+Sn/2=0.005を除く）を含み、残部がFe及び不可避不純物からなる板厚0.1〜２mmの軟磁性鋼板である。
【００１０】
第２の手段は、前記第１の手段の板厚を0.1〜２mmに制限したものであり、これにより優れた加工性が得られる。
【００１１】
本明細書においては、特に断らない限り、鋼の成分を示す％は重量％であり、ppmも重量ppmである。また、Sb+Sn/2=0.001〜0.005％等とは、SbとSnのどちらか一方のみが含有される場合も含むものである。
【００１２】
（発明に至る経緯とAl含有量の限定理由）
本発明者らが100％Ｎ2雰囲気での磁性焼鈍においても透磁率の高い鋼板を得る手法に関し鋭意検討したところ、Alを0.5〜3.5％含有した鋼板にSb+Sn/2を0.001〜0.05％含有させることにより目的が達成されることを知見した。
【００１３】
最初に直流磁気特性に及ぼすAlの影響を調査するため、Ｃ：0.0025％、Si：0.03％、Mn：0.18％、Ｐ：0.01％、Ｓ：0.0005％、Ｎ：0.0015％としAl量を0.25〜4％に亘って変化させた鋼を実験室にて真空溶解し、熱延後、酸洗し、板厚0.8mmまで冷間圧延後、750℃×２min間の仕上焼鈍を施し、さらにシールド構体加工時の降伏点伸びを防止する観点から1.5％の調圧を施した。引き続き調圧板を内径33mm−外径45mmのリングサンプルに加工し、さらに100％Ｈ2雰囲気にて950℃×2hrの磁性焼鈍を施すことにより磁気シールド材を得た。図１にAl量と最大透磁率（μm）との関係を示す（○印）。ここで、直流磁気特性は上記リングサンプルを用い、JIS C2504に準拠して測定した。
【００１４】
図１よりAl量が0.5〜3.5％の領域で最大透磁率が高くなっていることがわかる。このAl：0.5％以上で最大透磁率が高くなる原因は、Al添加によりα→γ変態温度が高くなり、高温焼鈍により結晶粒が粗大化するためである。一方、3.5％以上のAl添加により最大透磁率が低下するのは、飽和磁束密度の低下に起因し磁束密度が低くなるためである。以上のことより、Alは0.5〜3.5％とする。
【００１５】
次に磁性焼鈍雰囲気の影響を調査するため、図１の○印と同一の成分の材料に100％Ｎ2雰囲気にて950℃×２hrの磁性焼鈍を施した。結果を図１に×印で示す。これより、100％Ｎ2雰囲気にて磁性焼鈍を行った材料は、100％Ｈ2雰囲気で焼鈍を行った材料に比べ透磁率が大幅に低下していることがわかる。
【００１６】
この原因を調査するため光学顕微鏡およびＳＥＭにて組織観察を行った。その結果、100％Ｎ2雰囲気焼鈍材では鋼板表層に顕著な窒化層が認められ、窒化物はAlＮであることが判明した。このことから、透磁率が低下した原因は、表層のAlＮが磁壁の移動を妨げたためと考えられる。この現象は、特にシールド構体軽量化の観点から鋼板の薄肉化を図った場合に顕著に生じてくるものと考えられる。
【００１７】
本材料においてこのように窒化が生じる原因として
(1) 相変態制御の観点よりAlが比較的多量に含まれていること
(2) 粒成長性向上の観点よりＳを極微量に制御していることにより、表面偏析により窒素吸着の抑制に寄与するＳが非常に微量になっていること
が挙げられる。ここで、(1)に関しては透磁率を向上させるための重要なポイントであり、Al量を低減することは好ましくない。一方、Ｓに関しても９ppm超添加した場合にはMnＳの形成を通じて粒成長性が低下するため、９ppm以下の極微量に制御する必要がある。
【００１８】
（SbとSnの含有量の限定理由）
そこで、本発明者らは窒素吸着の抑制が可能でかつ粒成長性を妨げることのない元素を添加すれば、100％Ｎ2雰囲気の磁性焼鈍においても本材料の透磁率は向上するのではないかという着想を抱き、種々の検討を加えた結果、Sbの極微量添加が有効であることを発見した。
【００１９】
図２にＣ：0.0017％、Si：0.03％、Mn：0.18％、Ｐ：0.01％、Ｓ：0.0003％、Ｎ：0.0017％としSbを40ppm添加した鋼から、図１の×印の材料と同様のプロセスにてサンプルを作製し、最大透磁率を測定した結果を示す。実測点である○印の点に対応するAl量は、左から、0.25、0.6、0.75、1.0、1.75、2.35、2.65、3.0、3.25、4.0％である。これよりSbを添加することにより、100％Ｎ2雰囲気においても図１の100％Ｈ2雰囲気焼鈍材相当の透磁率が得られることがわかる。
【００２０】
次にSbの最適添加量を調査するため、Ｃ：0.0015％、Si：0.03％、Al：1.0％、Mn：0.18％、Ｐ：0.01％、Ｓ：0.0005％、Ｎ：0.0018％を含有させ、Sb量をtr.〜600ppmに亘って変化させた鋼を実験室にて真空溶解し、熱延後、酸洗し、板厚0.8mmまで冷間圧延後、750℃×２min間の仕上焼鈍を施し、さらに1.5％の調圧を施した。引き続き調圧板を内径33mm−外径45mmのリングサンプルに加工し、さらに100％Ｎ2雰囲気にて950℃×２hrの磁性焼鈍を施すことにより磁気シールド材を得た。図３にSb量と最大透磁率との関係を示す。○印で示される実測値に対応するSb量は、左から、０、13、20、30、34、45、60、91、250、365、460、600ppmである。
【００２１】
図３より、Sb量が10ppm以上の領域で透磁率が向上していることがわかる。しかし、Sbをさらに添加し、Sb＞50ppmとなった場合には、透磁率は再び低下することもわかる。
【００２２】
このSb＞50ppmの領域での透磁率低下原因を調査するため、光学顕微鏡による組織観察を行った。その結果、表層細粒組織は認められなかったものの、平均結晶粒径が若干小さくなっていた。この原因は明確ではないが、Sbが粒界に偏析しやすい元素であるため、Sbの粒界ドラッグ効果により粒成長性が低下したものと考えられる。以上のことよりSbは10ppm以上、50ppm未満とする。
【００２３】
以上の透磁率向上効果はSbと同様な表面偏析型元素であるSnを20ppm以上添加した場合にも認められ、100ppm以上の添加で透磁率が若干低下した。このことよりSnは20ppm以上、100ppm未満とする。
さらに、SbとSnを複合添加した場合にもSb+Sn/2で10ppm以上添加した場合に透磁率が向上し、Sb+Sn/2で50ppm以上添加した場合に若干の透磁率の低下が認められた。このことよりSbとSnを複合添加した場合にはSb+Sn/2で10ppm以上、50ppm未満とする。
【００２４】
（板厚の限定理由）
本発明材をプレス成形して用いる場合には、成形性の観点より板厚２mm以下とすることが好ましい。これは、板厚が薄くなるほど鋼板板厚方向で表層窒化層のしめる割合が大きくなるためである。しかし、板厚が0.1mm未満となった場合にも成形性が低下するため、0.1mm以上にすることが好ましい。
【００２５】
（その他の成分の限定理由）
Ｃ：  Ｃは磁気時効の問題があるため0.005％以下とする。
Si：  Siは0.5％超となるとコスト高となるため上限を0.5％とする。
Mn：  Mnは熱間圧延時の赤熱脆性を防止するために、0.05％以上必要であるが、0.5％以上になるとコスト高となるため0.05〜0.5％とした。
Ｓ：  Ｓは磁気特性を劣化させるMnＳを形成するため、0.0009％以下とする。
Ｐ：  Ｐは鋼板の打ち抜き性を改善するために必要な元素であるが、0.2％を超えて添加すると鋼板が脆化するため0.2％以下とした。
Ｎ：Ｎは0.005％以上となると磁気特性を劣化させるため、0.005％以下とする。
【００２６】
（製造方法）
本発明においては、転炉で吹練した溶鋼を脱ガス処理し所定の成分に調整後鋳造し、熱間圧延を行う。次いで薄肉材を作製する場合には、一回の冷間圧延、もしくは中間焼鈍をはさんだ2回以上の冷間圧延により所定の板厚とした後に、仕上焼鈍をおこなう。仕上焼鈍後の調圧は施しても施さなくても良いが、調圧を行う場合は0.5％〜７％程度が好ましい。上記、熱間圧延板又は冷延焼鈍板を用い、シールド構体に加工し、850〜1000℃で２hr程度の磁性焼鈍を施す。
【００２７】
【実施例】
転炉で吹練した溶鋼を脱ガス処理し表１の成分（成分値は重量％）に調整後鋳造し、板厚2.3mmまで熱間圧延を行い、酸洗後、板厚0.5mmまで冷間圧延を行った。その後、750℃×２min間の仕上焼鈍を行い、1.5％の調圧を施した後、100％Ｎ2雰囲気にて950℃×２hrの磁性焼鈍を施した。
【００２８】
また、板厚３mmまで熱間圧延を行い酸洗後100％Ｎ2雰囲気にて950℃×２hrの磁性焼鈍を施した材料についても特性評価を行った。結果を表２に示す。表２における成分値等の単位は表１と同じである。
【００２９】
直流磁気特性は外径45mm、内径33mmのリング試験片を用いて測定した。各鋼板の磁気特性を表1に併せて示す。表１、表２における最大透磁率の単位は（Gauss/Oe）である。
【００３０】
表１より、本発明の鋼板組成を有するNo.１〜No３、No.８〜No.11、No. 13の鋼板（本発明鋼）において、100％Ｎ2雰囲気の磁性焼鈍においても透磁率の高い鋼板が得られることがわかる。
【００３１】
これに対し、No.４〜No.７、No. 12、No.14、No.15の鋼板は、Sb＋Sn/2の範囲が本発明の範囲を下回っており、No.16の鋼板は、Sb＋Sn/2の範囲が本発明の範囲を超えているので、共に最大透磁率が低くなっている。
No.17の鋼板は、Al含有量が本発明の範囲を下回っており、No.18の鋼板は、Al含有量が本発明の範囲を超えているので、共に最大透磁率が低くなっている。
No.19の鋼板は、Mn含有量が本発明の範囲を下回っているので、最大透磁率が低くなっている。
【００３２】
No.20の鋼板は、Ｃ含有量が本発明の範囲を超えているので、最大透磁率が低くなっている。
No.21の鋼板は、Ｎ含有量が本発明の範囲を超えているので、最大透磁率が低くなっている。
No.22の鋼板は、Ｓ含有量が本発明の範囲を超えているので、最大透磁率が低くなっている。
【００３３】
表２においても、本発明鋼であるNo.23〜No.25の鋼板は、No.26の比較鋼（Sb外れ）の鋼板に対して最大透磁率が高くなっている。
【００３４】
【表１】
0003915108.tif 000002
【００３５】
【表２】
0003915108.tif 000003
【００３６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明は、重量％でＣ：0.005％以下、Si：0.5％以下、Al：0.5〜3.5％、Ｓ：0.0009％以下（０を含む）、Mn：0.05〜0.5％、Ｐ：0.2％以下、Ｎ：0.005％以下（０を含む）、Sb+Sn/2＝0.001〜0.05％を含有し、残部が実質的にFeからなる軟磁性鋼板であるので、100％Ｎ2雰囲気で磁性焼鈍を行っても、透磁率の高い鋼板を得ることができる。Sb+Sn/2量を0.001〜0.005％に規定することにより、さらに透磁率の高い軟磁性鋼板が得られる。
【００３７】
さらに、板厚を0.1〜２mmに限定することにより、加工性の優れたものが得られる。
【００３８】
本発明に係る軟磁性鋼板は、磁気シールド材等の他、高い透磁率を要求される電気材料として広く使用するのに好適である。また、電子部品のヨーク等、優れた直流磁気特性が要求される電気材料としても好適である。
【図面の簡単な説明】
【図１】  Al含有量と最大透磁率の関係を示す図である。
【図２】  Al含有量と最大透磁率の関係を示す図である。
【図３】  Sb含有量と最大透磁率の関係を示す図である。
【図１】
0003915108.tif 000004
【図２】
0003915108.tif 000005
【図３】
0003915108.tif 000006