非磁性不鏽鋼、電波表用部件、非磁性不鏽鋼的製造方法及電波接收設備的製作方法

2023-06-17 12:18:31

專利名稱：非磁性不鏽鋼、電波表用部件、非磁性不鏽鋼的製造方法及電波接收設備的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種具有高電阻率的非磁性不鏽鋼、使用該非磁性不鏽鋼的電波表用部件、非磁性不鏽鋼的製造方法以及電波接收設備。
背景技術：
一直以來公知一種電波手錶，其用杆式天線接收標準電波，並基於該接收的標準電波中所包含的時間碼來對內部時刻進行修正，但當電阻率小的金屬部件位於杆式天線的附近位置時，在電波接收之際，在杆式天線的線圈產生的退磁場的變動磁通貫穿該附近位置的金屬部件內，顯現出渦電流損失，由此存在天線的接收靈敏度劣化的問題，因此，公知一種用非金屬部件取代金屬部件來形成表殼體主體以及後蓋之中的至少一方的電波手錶。但是，在用非金屬件取代金屬件來形成表殼體主體以及後蓋之中的至少一方的情況下，與表殼體以及後蓋雙方都由金屬件形成的情況相比，，由於在外觀上無法得到金屬感或重量感，因此有損於裝飾品所需的高級感或美觀。由於這種理由，作為在電波手錶的殼體主體或該殼體主體的背側安裝的後蓋的一方或雙方的材質，為了體現良好的外觀性、重量感一般採用不鏽鋼，尤其採用非磁性的奧氏體系不鏽鋼(Jis SUS304或SUS316)。但是，JIS SUS304或SUS316的電阻率充其量是70 μ Ω ·cm，在採用這樣的不鏽鋼作為殼體主體或後蓋的材質的情況下，由於電阻率低，存在電波手錶的電波接收靈敏度下降的情況。因此，作為用作電波手錶的殼體主體或後蓋等部件的不鏽鋼，要求在維持非磁性的情況下，電阻率比SUS304或SUS316更高的材料。作為具備非磁性和高電阻率的特性的不鏽鋼，提出一種在JP特開2003-41349號公報(專利文獻1)中記載的不鏽鋼。在該專利文獻1提出的非磁性不鏽鋼中，調整合金元素，使電阻率最大提高到 οομ Ω · cm。另一方面，即便表殼體以及後蓋雙方由金屬材料形成，為了得到足夠的接收靈敏度，例如在JP特開2006-275580號公報(專利文獻2)提出一種電波手錶，其具備的結構是 在表殼體以及後蓋之中與天線相對的內周面形成凹部，並在該凹部內配置非磁性部件。在該專利文獻2中，公開一種由收納了天線和表裝置的表殼體和後蓋構成的電波表的殼體構造，在該構造中，在所述表殼體和後蓋之中的一方的內側面設置凹部，並在該凹部卡合電阻率被設定為7.0 μ Ω-cm以下的非磁性部件。另外在專利文獻2中，記載了表殼體或後蓋由鈦、鈦合金、不鏽鋼、鎢碳化物、鉭碳化物中至少任一種構成。現有技術文獻專利文獻專利文獻1 JP特開2003-41349號公報專利文獻2 JP特開2006-275580號公報上述專利文獻1公開的電阻材料具有比SUS304或SUS316高的100 μ Ω .cm的電阻率，但是100μ Ω ^cm的電阻率是和JIS SUS X M15J1等同的電阻率，與既存的高SI奧氏體系不鏽鋼沒有大的差別。另外，在專利文獻2公開的電波表的殼體構造中，在形成於與天線相對的表殼體以及後蓋的內周面的凹部內配置非磁性部件，因此，相應地花費製造成本，並且存在導致使用零件的數量增大的問題點。不僅如此，由於在凹部內配置的非磁性部件的電阻率低，因此由於該低電阻率，存在電波接收靈敏度不夠的問題點。另一方面，用戶在使用作為電波接收設備的電波手錶時，其殼體主體或後蓋等處於與人體的手腕接觸的狀態。因此，當殼體主體或後蓋由金屬材料形成、尤其由不鏽鋼形成的電波手錶長期戴在胳膊或手腕上時，還存在因用戶的不同而產生鎳(Ni)過敏的情況這種問題。

發明內容
因此，本發明的目的在於提供一種與既存的非磁性合金相比具有更高的電阻率而可得到足夠的電波接收靈敏度，且可以防止M過敏的產生的非磁性不鏽鋼及使用其構成的電波表用部件、非磁性不鏽鋼的製造方法以及電波接收設備。本發明人為了對不鏽鋼同時兼顧非磁性和高電阻率雙方，對各種合金元素及其添加量進行了銳意研究，結果發現，添加Si對於電阻率的增加是有效的。但是，Si由於是鐵素體相穩定化元素，因此在添加可以得到高電阻率的Si量的情況下，存在生成鐵素體相而帶來磁性的可能性。因此，進一步對於以奧氏體相穩定化元素即Ni為中心組成的最佳化進行了各種實驗，從而發現可以在防止產生鐵素體相併維持非磁性不變的情況下比專利文獻1公開的合金具有更高的電阻率。另外，在將本發明的非磁性不鏽鋼用作例如電波接收設備即電波手錶的表殼體的殼體主體以及封閉該殼體主體的開口端部的例如後蓋即封閉部件的材質的情況下，如上所述由於擔心Ni過敏，所以需要防止Ni從殼體主體件以及後蓋間析出。為此，在進行Ni含量的增加的情況下，實施了同時找出用於防止Ni析出的合金組成的最佳化的實驗。本發明的非磁性不鏽鋼是從實施了上述實驗的結果得到的。S卩，本發明的第1方面記載的非磁性不鏽鋼，其特徵在於，以質量％計，含有C 0. 以下，Si 4. 0 7. 5%, Mn :2. 0% 以下，Ni :25. 5 30. 0%, Cr :15. 0 20. 0%, Mo 0. 1 3. 0%，Cu :0 2. 0%，餘量為Fe以及雜質。另外，第2方面記載的非磁性不鏽鋼，其特徵在於，以質量％計，所述非磁性不鏽鋼含有Si :4. 0 5. 8%。進而，第3方面記載的非磁性不鏽鋼，其特徵在於，所述非磁性不鏽鋼的電阻率大於100μ Ω ·_。另外，第4發明的發明涉及一種電波表用部件，其是使用權利要求1所述的非磁性不鏽鋼形成電波表用零件。另外，第5方面的發明涉及第4方面記載的電波表用零件，該電波表用零件為構成電波表的殼體主體、後蓋、圈口部件、文字板、分型部件、所述圈口部件的一部分、將所述殼體主體和所述後蓋形成一體的一體型殼體主體之中的至少一個。進而，第6方面所述的發明涉及非磁性不鏽鋼的製造方法，其特徵在於，在對以質量％計，含有 C 0. 以下，Si :4. 0 7. 5%，Mn :2. 0% 以下，Ni :25. 5 30. 0%，Cr 15. 0 20. 0%，Mo :0. 1 3. 0%，Cu :0 2. 0%，餘量為！^以及雜質的非磁性不鏽鋼進行熱加工以及/或者冷加工的塑性加工後，在1000 1180°C的溫度下進行固溶化處理。另外，第7方面記載的非磁性不鏽鋼的製造方法涉及第6方面的非磁性不鏽鋼的製造方法，其特徵在於，以質量％計，所述非磁性不鏽鋼含有Si 4. 0 5. 8%。進而，第8方面記載的發明涉及一種電波接收設備，其特徵在於，具備殼體主體和在該殼體主體內配置的電波接收用的天線，所述殼體主體由權利要求1所述的非磁性不鏽鋼形成。另外，第9方面記載的發明涉及一種電波接收設備，其特徵在於，具備筒狀的殼體主體、對該筒狀的殼體主體的開口端部進行封閉的封閉部件和在所述殼體主體內配置的電波接收用的天線，所述殼體主體和所述封閉部件由第1方面所述的非磁性不鏽鋼形成。另外，第10方面記載的發明涉及一種電波接收設備，其特徵在於，具備筒狀的殼體主體；對所述筒狀的殼體主體的開口端部進行封閉的封閉部件；在所述封閉部件和所述殼體主體之間配置的圈口部件；以及在所述殼體主體內配置的電波接收用的天線，所述殼體主體、所述封閉部件以及所述圈口部件的一部分或全部由第1方面所述的非磁性不鏽鋼形成。發明的效果根據本發明，可得到電阻率高且M的析出極少的非磁性不鏽鋼。另外，根據本發明的非磁性不鏽鋼，相比目前使用的SUS 304或SUS 316可以大幅度提高電波的接收靈敏度，並且可以防止產生M過敏。因此，作為電波接收設備的構成部件，例如電波手錶的殼體主體、封閉部件的後蓋或圈口部件、文字板、分型部件等的坯料極為有用。


圖1是表示本發明的一例的非磁性不鏽鋼的固溶化處理後的剖面顯微鏡照片。圖2是表示本發明另外的一例的非磁性不鏽鋼的固溶化處理後的剖面顯微鏡照片。圖3A是對於本發明的電波接收設備，在適用於電波手錶時從表面斜向觀察該電波手錶的立體圖。圖;3B是從背面斜向觀察圖3A所示的電波手錶的立體圖。圖4是表示圖3A的電波手錶的內部構造的局部省略剖面圖。圖5A是對於本發明的電波接收設備，在適用於其他電波手錶時從表面斜向觀察該電波手錶的立體圖。圖5B是從背面斜向觀察圖5A所示的電波手錶的立體圖。圖6是表示圖5A的電波手錶的內部構造的局部省略剖面圖。圖7是表示對於圖4所示的電波手錶的內部構造，表示該電波手錶所具備的文字板時的構造的局部省略剖面圖。圖8是表示對於圖6所示的電波手錶的內部構造，表示該電波手錶所具備的文字板時的構造的局部省略剖面圖。
具體實施方式
首先，對於本發明涉及的非磁性不鏽鋼進行說明。如上所述，本發明的非磁性不鏽鋼的重要特徵在於在維持非磁性的奧氏體相不變的情況下，提高電阻率。在本發明的非磁性不鏽鋼中，按照以下的範圍規定各化學組成的理由如下所述。需要說明的是，在以下的說明中，只要沒有特別記載，以質量％記述。C :0.1% 以下C是強力的奧氏體相穩定化元素，但超過0. 而存在時，容易生成與Cr的碳化物，結果是，生成的Cr碳化物周邊的Cr缺乏，容易引起粒界腐蝕。因此，上限設定為0. 1 %。 C的優選上限為0. 05%，更優選為0. 03%以下。即使不添加也可以。Si :4.0 7. 5%Si是具有使電阻率增大的效果的重要元素，4.0%以上的含量是必要的。但是，當 Si超過7. 5%時，熱加工性變差。進而，Si的添加有降低熔點的效果，添加超過7. 5%的量， 會使熔點下降到無法進行熱加工的溫度。另外，Si由於是鐵素體相穩定化元素，因此當添加超過7. 5%的量時，產生生成鐵素體相而帶來磁性的問題，因此Si設定在4. 0 7. 5%的範圍。Si的優選上限為7.0%。另外，若Si的添加量增加，並且含有Si的金屬間化合物析出，不進行適當的熱處理，則加工性劣化。能夠更可靠抑制該金屬間化合物的析出的範圍是4. 0 5. 8%。需要說明的是，用於可靠地得到Si所具有的使電阻率增大的效果的優選下限為 4. 5%。Mn :2.0% 以下Mn是使奧氏體相穩定化而對非磁性化有效的元素，但若過多添加，則會使衝擊強度及拉伸延展性那樣的機械性質下降，因此上限設為2. 0%。Mn的優選上限為1. 0%。Ni :25. 5 30. 0%Ni是使奧氏體相穩定化而對非磁性化有效的元素。為了可靠地得到因添加Ni而帶來的使奧氏體相穩定化的效果，需要將M的下限設為25.5%。但是，若過多添加Ni，則容易引起Ni析出，因此上限設為30.0%。Ni的優選上限為四.0%，優選下限為27.0%。Cr :15. 0 20. 0%Cr是使耐腐蝕性提高並防止Ni析出的重要的元素，為了充分確保因添加Cr而帶來的耐腐蝕性，需要有15.0%。但是，Cr由於是鐵素體相穩定化元素，所以若過多地添加， 會使奧氏體相不穩定而阻礙非磁性化，因此上限設為20. 0%。Cr的優選上限為19. 0%，優選下限為17.0%。Mo :0.1 3.0%Mo是使耐腐蝕性提高並防止Ni析出的重要元素，即便是極少量，也需要添加。因此Mo的必要的下限設為0. 1 %以上。但是，Mo由於是鐵素體相穩定化元素，因此當過多添加時，會使奧氏體相不穩定，阻礙非磁性化，因此將上限設為3. 0%。Mo的優選上限為2. 0%, 更優選為1.2%。另外，為了使防止Ni析出的效果更可靠，優選Mo的下限為0. 4%，更優選為 0. 8%。Cu :0 2.0%Cu是使耐腐蝕性提高並防止Ni析出的元素，根據需要，可在0% (不添加) 2. 0%的範圍進行添加。但是，當過多添加Cu時會損害熱加工性，因此Cu的上限為2. 0%。Cu的優選上限為1. 0%，更優選為0. 7%。另外，為了更可靠地防止Cu添加引起的Ni析出， 優選將0.3%設為下限。餘量為!^e及雜質在本發明中，上述元素以外的餘量為!^e和雜質。優選雜質含量少，但作為不使熱加工性、韌性下降的範圍，即便按照以下的範圍含有也沒有關係。P 彡 0. 05%, S 彡 0. 05%, N ^ 0. 1%, Al ^ 0. 5%根據以上說明的本發明涉及的非磁性不鏽鋼的化學組成，可使電阻率超過 100 μ Ω -Cm0通過該高電阻率，例如在將該非磁性不鏽鋼用作電波手錶用的零件(殼體主體、封閉主體殼體的開口端部的後蓋等封閉部件)時，可以提高電波手錶的電波的接收靈敏度。需要說明的是，在將本發明涉及的非磁性不鏽鋼用作電波手錶用的零件的情況下，優選高電阻率。優選電阻率為Iio μ Ω · cm以上，更優選為115 μ Ω · cm以上。下面，對於本發明的非磁性不鏽鋼的製造方法進行說明。在本發明的非磁性不鏽鋼的製造方法中，對於坯塊在鍛造、軋制等熱加工以及/ 或者冷加工的工序可以採用常用方法，但熱加工以及/或者冷加工的塑性加工後的固溶化處理溫度的管理是有效的。上述本發明所規定的非磁性不鏽鋼由於含有大量的合金元素，所以有可能在本合金的製造過程中產生奧氏體相以外的金屬間化合物。具體而言，當析出超過10 μ m的粗大金屬間化合物時，容易產生孔腐蝕，不僅容易引起M的析出，而且還存在機械加工性劣化的顧慮。因此，以能夠使金屬間化合物固溶於奧氏體相的、1000 1180°C進行固溶化處理。 由此，能夠進一步防止孔腐蝕以及Ni的析出。將固溶化溫度的下限設為1000°C是因為在小於1000°C的固溶化處理中，無法使金屬間化合物固溶於奧氏體相。另外，將固溶化溫度的上限設為1180°C是因為本發明由於含有大量的Si，因此熔點下降，在超過1180°c的溫度下，有可能引起非磁性不鏽鋼的熔化。優選的固溶化處理溫度的下限為1040°C，優選的固溶化處理溫度的上限為1160°C。需要說明的是，固溶化處理的冷卻能夠以大於等於空冷的冷卻速度來進行，優選為水冷。通過熱加工以及/或者冷加工的塑性加工後的上述固溶化處理，使金屬間化合物固溶於基質，可得到均勻的奧氏體相。由此，具有防止孔腐蝕的效果。另外，由於固溶化處理帶來的硬度的下降，被切削性也提高，因此可以得到機械加工變容易的效果。需要說明的是，固溶化處理的時間只要是1分 10小時，就能夠充分得到所述的效果。實施例基於試做的結果更詳細地說明本發明的非磁性不鏽鋼。表1表示本發明的非磁性不鏽鋼的化學成分(No. 1 No. 10)和比較例的合金的化學成分(No. 11 No. 16)。通過真空感應熔化，製作IOkg的錠，進行鍛造、熱軋這樣的熱加工，得到厚度 20mm、寬度80mm的非磁性不鏽鋼(表1所示的No. 1 No. 8)以及比較合金(表1所示的 No. 11 No. 16)。製作的IOkg的非磁性不鏽鋼以及IOkg的比較合金的化學成分如表1所示。另外，同時通過真空感應熔化，製作200kg的錠，進行鍛造、熱軋這樣的熱加工，得到厚度15mm、寬度200mm的非磁性不鏽鋼(No. 9,No. 10)。製成的200kg的非磁性不鏽鋼的化學成分也如表1所示。需要說明的是，比較例之中，No. 11是JIS SUS XM15J1相當合金。需要說明的是，表1所示的「一」表示不添加。表1(mass% )
權利要求
1.一種非磁性不鏽鋼，其特徵在於，以質量％計，含有C :0. 1 % 以下，Si :4. 0 7. 5 %，Mn :2. 0 % 以下，Ni :25. 5 30. 0 %，Cr :15. 0 20. 0%,Mo :0. 1 3. 0%，Cu :0 2. 0%，餘量為 Fe 以及雜質。
2.如權利要求1所述的非磁性不鏽鋼，其特徵在於，以質量％計，所述非磁性不鏽鋼含有Si 4. 0 5. 8%。
3.如權利要求1所述的非磁性不鏽鋼，其特徵在於，所述非磁性不鏽鋼的電阻率大於100μ Ω · cm。
4.一種電波表用部件，其特徵在於，電波表用零件由權利要求1所述的非磁性不鏽鋼形成。
5.如權利要求4所述的電波表用部件，其特徵在於，所述電波表用零件為構成電波表的殼體主體、後蓋、圈口部件、文字板、分型部件、所述圈口部件的一部分、將所述殼體主體和所述後蓋形成一體的一體型殼體主體之中的至少一個。
6.一種非磁性不鏽鋼的製造方法，其特徵在於，對以質量％計，含有C :0. 1 %以下，Si :4. 0 7. 5 %，Mn :2. 0 %以下，Ni :25. 5 30. 0%,Cr :15. 0 20. 0%,Mo :0. 1 3. 0%,Cu 0 2. 0%，餘量為Fe以及雜質的非磁性不鏽鋼進行熱加工以及/或者冷加工的塑性加工，之後在1000 1180°C的溫度下進行固溶化處理。
7.如權利要求6所述的非磁性不鏽鋼的製造方法，其特徵在於，以質量％計，所述非磁性不鏽鋼含有Si 4. 0 5. 8%。
8.一種電波接收設備，其特徵在於，具備殼體主體和在該殼體主體內配置的電波接收用的天線，所述殼體主體由權利要求 1所述的非磁性不鏽鋼形成。
9.一種電波接收設備，其特徵在於，具備筒狀的殼體主體、對該筒狀的殼體主體的開口端部進行封閉的封閉部件和在所述殼體主體內配置的電波接收用的天線，所述殼體主體和所述封閉部件由權利要求1所述的非磁性不鏽鋼形成。
10.一種電波接收設備，其特徵在於，具備筒狀的殼體主體；對所述筒狀的殼體主體的開口端部進行封閉的封閉部件；在所述封閉部件和所述殼體主體之間配置的圈口部件；以及在所述殼體主體內配置的電波接收用的天線，所述殼體主體、所述封閉部件以及所述圈口部件的一部分或全部由權利要求1所述的非磁性不鏽鋼形成。
全文摘要
提供一種比既存的非磁性合金具有更高電阻率的非磁性不鏽鋼及其製造方法以及電波接收設備。殼體主體10以及後蓋20是由以質量％計，含有C0.1％以下，Si4.0～7.5％，Mn2.0％以下，Ni25.5～30.0％，Cr15.0～20.0％，Mo0.1～3％，Cu0～2.0％，餘量為Fe以及雜質，且具有大於100μΩ·cm的高電阻率的非磁性不鏽鋼形成的。即便從天線11的線圈產生的變動磁通的一部分貫穿殼體主體10以及後蓋20內，也可以未然地防止渦電流損失引起的天線的接收效率變差，可以得到足夠的電波接收靈敏度。該非磁性不鏽鋼是經過在熱加工以及/或者冷加工的塑性加工後，以1000～1180℃進行固溶化處理的工序而製造的。
文檔編號C21D8/00GK102471846SQ20108003275
公開日2012年5月23日 申請日期2010年7月29日 優先權日2009年8月3日
發明者上原利弘, 佐藤順一, 橫山健兒 申請人:卡西歐計算機株式會社, 日立金屬株式會社