[发明专利]铁基软磁性钢材

说明书

本发明涉及电磁铁磁芯材料、磁屏蔽材料等要求高直流磁化特性的铁基软磁性钢材。

作为直流电磁铁铁芯材料、或近年来进步和普及特快的医疗器械和各种物理器械、电子部件以及设备等磁屏蔽材料，目前采用的是较廉价得到的软铁和纯铁以及价格高昂的坡莫合金（高导磁率铁镍合金）或超坡莫合金（镍铁钼锰超导磁合金）。而软铁和纯铁在79.6A/m（1    Oe）时的磁通密度（以下称B值）大约为0.3-1.1T（3000-11000G）左右，它们被用作MRI（核磁共振的断层象摄影诊断装置）的磁屏蔽等数高斯左右的磁屏蔽材料，或电磁铁铁芯用材料。

在利用直流磁化特性的重要用途中，以磁屏蔽为例说明已有技术存在的问题。即，目前虽然在MRI磁屏蔽上使用价格较便宜且饱和磁化强度高的纯铁，但是对于以软铁、纯铁为对象的电磁软铁来说，在日本工业标准JIS规范中特性要求最严的O种（具体为JIS C 2504 SUYPO）尚且规定B₁值的下限在0.8T（8000G）以下，在这种特性的情况下要达到地磁程度的磁屏蔽是困难的，而且还会使为进行约几高斯以下磁屏蔽的屏蔽系统加重且厚化。作为能进行更好屏蔽的屏蔽材料，有时也使用坡莫合金或超坡莫合金，这些材料虽然可以进行地磁程度以下的屏蔽，然而却有价格非常高，而且饱和磁化比纯铁低1/3-2/3，因此，在屏蔽高磁场时必需大大增加厚度等缺点，总之大量使用这些材料是不经济的。

基于上述情况，对于既不损害纯铁类材料所具有的高饱和磁化强度又可提高导磁率的研究已经做了好些试验。例如，特公昭63-45443号，特开昭62-77420号，或日本金属学会第23卷第5号（1984年发行）“极厚电磁钢板的开发”中所公开的方法都是以铁素体结晶粒粗大化所伴随的导磁率提高作为目标，然而这些技术都是限于对象为板厚较薄的热轧板技术，或者是不能像本发明那样，在进一步评价严格的直流磁化特性在39.8A/m（0.5Oe）时磁通密度（以下称B_0.5值）可达到1.1T（11000G）以上的技术，由于它们都不是能得到优良直流磁化特性的技术，所以它们都是不完善的。

以上情况表明目前不能提供饱和磁化强度高且在地磁程度相当低的磁场中显示出高磁通密度，即导磁率高的材料。本发明的目的就在于提供这种材料。

为了解决上问题，本发明者们首先研究了作为直流磁场用软磁性材料基础的工业用纯铁，搞清其缺点后再进一步进行研究谋求改善其特性，结果得到如下的看法。

也就是说，发现了：从得到高导磁率观点考虑，通过添加Al，①可以有效地脱氧，随着氧量及氧化物类夹杂物的减少不仅可以提高导磁率，而且由于AlN颗粒的形成还可以降低对导磁率有不利影响的固溶N;②通过某必要量的添加，可以使微细分散的AlN颗粒聚集化，在极力压低AlN颗粒不利影响的同时，通过起消除晶格畸变作用的退火操作，还可以获得显著促进铁素体晶粒粗化的效果，它们对提高导磁率都是有效的;③特别是，酸可溶Al添加超过0.85%，藉此可使相变温度显著提高，或者可使之成为铁素体单相体，因此不会导入相变引起的畸变，并有可能在超过900℃温度下进行退火，而且这种退火可有效地去除晶格畸变并使铁素体晶粒粗大，虽然可以认为固溶Al本身也有提高导磁率的效果，但还应联系到是由于这些作用的相乘效果而获得极优异的导磁性;④根据需要还可添加适量的Ti，这些Ti可使固溶N优先固定，从而有助于提高特性，特别是丝毫不必努力减少N的含量即可达到目的;而从保持高的饱和磁化强度观点考虑;⑤应该避免Al的添加量超过2.5%;⑥由于C、N含量多时相变温度会降低或需加大必要的Al添加量，晶格畸变会随着固溶C、N的增加而加大或生成碳化物、氮化物，因此往往会使特性变坏，为避免这些情况C、N量应有上限;本发明即是基于以上发现而完成的。

也就是说本申请的第一个发明是提供一种铁基软磁性钢材，其特征是以重量%表示，它由酸可溶Al：0.85-2.5%，Si：1.0%以下，C+N：0.007%以下，Mn：0.5%以下，氧：0.005%以下，余量是Fe及不可避免的杂质组成，而且铁素体晶粒粒径在0.5mm以上，在充分消除晶格畸变的状态下39.8A/m（0.5Oe）时的磁通密度值为1.1T（11000G）以上，1990A/m（25Oe）时的磁通密度值在1.55T（15500G）以上，矫顽力为31.8A/m（0.4Oe）以下。