[发明专利]转轴用合金、马达用转轴及马达

说明书

技术领域

本发明涉及转轴构合金，如制造马达转轴所用的合金材料。尤其涉及适于电脑等硬盘驱动器的主轴马达、风扇马达、或各种家用电器产品及精密仪器中应用的马达等的转轴用材料，可切削性(切削的容易程度)优良的无磁性奥氏体不锈钢。并且，本发明涉及由这种奥氏体不锈钢制造的转轴、以及由该转轴制造的步进马达等的马达。

技术背景

直至目前，为避免由于马达用转轴材料受马达磁体影响而使转轴具有磁性从而影响旋转性能，选用具有奥氏体组织的无磁性不锈钢作为转轴材料。作为其代表的SUS303Cu，由于具有优良的耐腐蚀性及可切削性而适于作为转轴用材料。但是，由于SUS303Cu中含有近年来价格上涨的Ni，随着成本的提高产生了不经济的缺点。此外，作为SUS303Cu的替代材料，已知有由日本特公昭54-20444号公报公示的奥氏体不锈钢。而，作为奥氏体不锈钢之外的其它具有无磁性的钢铁材料，虽然有例如日本特公昭56-8096号公报、日本特开平7-126809号公报等公开的高Mn钢等材料，但是这种材料存在加工硬化性大、可切削性差的缺点。

对于一般的钢铁材料，作为改善可切削性的元素已知Pb或S，从环境保护观点出发Pb不优选。而，已知若将S添加至高Mn钢，可形成MnS从而提高可切削性。但是，对于提供适于马达用转轴且不使用高价Ni的无磁性奥氏体不锈钢尚未充分研究。因此，作为SUS303Cu替代材料，希望对钢铁材料中具有无磁性的奥氏体不锈钢进行研究。

发明概述

本发明鉴于上述情况而做出，其目的在于提供适于作为马达转轴用合金的无磁性奥氏体不锈钢，所述不锈钢不使用高价的Ni，且不使用可有效改善可切削性的Pb元素，通过在确保无磁性的同时具备可切削性且具有适当的硬度，从而提高耐久性并且抑制成本提高。而且，本发明的目的在于提供由所述合金制造的马达用转轴，进而提供应用所述转轴的步进马达等的马达。

本发明人努力开发可达成上述目的的合金，在制造无磁性奥氏体不锈钢时，通过相对于添加量在特定范围的Cu，添加适量的Mn及适量的S，并进一步分别添加适量的C、Si、Cr、N，发现在确保具备无磁性的同时可提高材料的可切削性。本发明的无磁性奥氏体不锈钢基于上述认识，其特征在于，以重量比计，含有Cu：1.5-3.5％且含有Mn：8.5-9.5％，还含有C：0.18-0.22％、Si：0.5-1.0％、Cr：16.5-17.5％、N：0.15-0.2％、S：0.13-0.3％，剩余部分为Fe及不可避免地混入的杂质。

如下，对本发明化学成分(元素)的含量的依据进行说明。下述％为重量比。本发明中的下述成分之外的剩余部分为Fe及不可避免地混入的杂质。

·C(碳)：0.18-0.22％

C为强有效的奥氏体生成元素，是一种对于提高强度有效的元素，但需要注意的是，若其含量增加则易导致材料耐腐蚀性下降。且，必须考虑到所需要的加工性及可切削性。鉴于这些，以确保强度提高为下限，以确保耐腐蚀性和加工性或可切削性为上限。

·Mn(锰)：8.5-9.5％

Mn为一种替代Ni生成无磁性奥氏体组织的元素，是一种用于保证低磁导率的最重要的元素。为了获得稳定的奥氏体组织，本发明中，使Mn含量为较高的值。而且，为了使合金在磁导率为1.01以下时具有稳定的无磁性，依据表1及图1，Mn的含量必须为8.5％以上。且，依据表1、表3及表4，若Mn含量超过9.5％，可产生锈点而导致耐腐蚀性降低，且，与Mn含量为9.5％以下的材料相比，加工硬化增大。并且，虽然Mn与Ni相比更为廉价，但为了有助于降低生产成本，希望将Mn含量控制在9.5％以下。

·Cu(铜)：1.5-3.5％

添加Cu有助于降低材料磁导率，可取得明显效果的最低Cu含量为1.5％。而且，Cu含量在3.5％以上时不能确认更高的效果，为防止热轧过程中产生断裂，将Cu含量的上限定为3.5％。

·Si(硅)：0.5-1.0％

Si为脱氧剂，尤其是作为冶炼时的脱氧剂的必需元素，随着Si的增多可导致耐腐蚀性及冷轧加工性降低。因此，将可发挥脱氧剂效果的0.5％定为Si含量下限，在确保耐腐蚀性及冷轧加工性上将1.0％定为Si含量上限。

·Cr(铬)：16.5-17.5％