BR112020000245A2

BR112020000245A2 - chapa de aço eletromagnética orientada

Info

Publication number: BR112020000245A2
Application number: BR112020000245-3A
Authority: BR
Inventors: Seiki Takebayashi; Shuichi Nakamura; Hiroyasu Fujii; Yoshiyuki Ushigami; Shinsuke TAKATANI
Original assignee: Nippon Steel Corporation
Priority date: 2017-07-13
Filing date: 2018-07-13
Publication date: 2020-07-14
Also published as: US11450460B2; US20200126698A1; JPWO2019013350A1; WO2019013350A1; CN110892091B; JP6915688B2; KR102412320B1; EP3653757A1; RU2730823C1; CN110892091A; KR20200017457A; EP3653757A4

Abstract

A presente invenção refere-se a uma chapa de aço eletromagnética orientada, a qual é proporcionada com uma chapa de aço de material de base, uma camada intermediária arranjada em contato com a chapa de aço de material de base, e um filme isolante disposto em contato com a camada intermediária de modo a se tornar a superfície superior. Visualizada sobre uma superfície de corte na qual a direção de corte é paralela à direção da espessura da chapa, a camada intermediária tem regiões de oxidação seletiva, e a espessura da camada intermediária nas regiões onde regiões de oxidação seletiva estão presentes é maior do que ou igual a 50 nm, e a espessura da camada intermediária em regiões onde regiões de oxidação seletiva não estão presentes é menor do que 50 nm.

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "CHAPA DE AÇO ELETROMAGNÉTICA ORIENTADA" ". Campo Técnico da Invenção

[001] A presente invenção refere-se a uma chapa de aço elétrica orientada a grãos excelente em adesão do revestimento. Em particular, a presente invenção refere-se a uma chapa de aço elétrica orientada a grãos excelente na adesão do revestimento de revestimento de isolamento mesmo sem um filme de forsterita.

[002] É reivindicada prioridade sobre o Pedido de Patente Japonesa No. 2017-137443, registrado em 13 de julho de 2017, e cujo conteúdo é incorporado aqui, a este pedido de patente, por meio de referência. Técnica Relacionada

[003] Uma chapa de aço elétrica orientada a grãos é um material magnético macio, é usada principalmente como um material de núcleo de um transformador, e, portanto, é necessário que tenha características magnéticas, tais como características de alta magnetização e baixa perda de ferro. As características de magnetização referem-se à densidade do fluxo magnético induzida quando um núcleo é excitado. À medida que aumenta a densidade do fluxo magnético, o núcleo pode ser reduzido de tamanho, o que é vantajoso para a configuração do dispositivo do transformador, e também é vantajoso para o custo de fabricação do transformador.

[004] De modo a aumentar as características de magnetização, é necessário controlar a textura para a orientação do cristal (orientação de Goss) na qual o plano {110} é alinhado paralelo à superfície da chapa de aço e o eixo <100> é alinhado com a direção do rolamento. De modo a alinhar a orientação do cristal com a orientação de Goss, em geral, os inibidores tais como AlN, MnS, e MnSe são finamente precipitados em aço, e deste modo, a recristalização secundária é controlada.

[005] A perda de ferro é uma perda de potência consumida como energia térmica quando o núcleo é excitado por um campo magnético de corrente alternada. É necessário que a perda de ferro seja tão baixa quanto possível do ponto de vista de economia de energia. O nível de perda de ferro é influenciado pela suscetibilidade magnética, pela espessura da chapa, pela tensão do revestimento, pela quantidade de impurezas, pela resistividade elétrica, pelo tamanho dos grãos, pelo tamanho do domínio magnético, e similares. Mesmo no presente momento, com várias tecnologias desenvolvidas para chapas de aço elétricas, são continuamente realizados estudo e desenvolvimento para redução das perdas de ferro para melhorar a eficiência energética.

[006] Outra característica requerida para a chapa de aço elétrica orientada a grãos é uma característica de um filme e um revestimento formados sobre a superfície da chapa de aço de base. Em geral, em uma chapa de aço elétrica orientada a grãos, conforme mostrado na FIGURA 1, um filme de forsterita 2 contendo principalmente Mg2SiO4 (forsterita) é formado sobre a chapa de aço de base 1, e um revestimento de isolamento 3 é formado sobre o filme de forsterita 2. O filme de forsterita e o revestimento de isolamento isolam eletricamente a superfície da chapa de aço de base, e têm uma função de aplicar tensão à chapa de aço de base para reduzir a perda de ferro. O filme de forsterita contém, além de Mg2SiO4, uma pequena quantidade de impurezas e aditivos derivados da chapa de aço de base, um separador de recozimento, e produtos da reação dos mesmos.

[007] De modo a que o revestimento de isolamento apresente propriedades de isolamento e a tensão requerida, o revestimento de isolamento não deve se delaminar da chapa de aço elétrica, e, portanto, é necessário que o revestimento de isolamento tenha alta adesão do revestimento. No entanto, não é fácil aumentar simultaneamente tanto a tensão aplicada à chapa de aço de base quanto a adesão do revestimento. Mesmo no presente momento, estão sendo realizadas continuamente pesquisa e desenvolvimento para aumentar simultaneamente ambas as propriedades.

[008] A chapa de aço elétrica orientada a grãos é tipicamente fabricada pelos seguinte procedimento. Uma chapa de aço de silício contendo 2,0 a 4,0 % em massa de Si é enrolada a quente, submetida a recozimento conforme necessário depois da laminação a quente, em seguida submetida a laminação a frio uma vez ou laminação a frio duas vezes ou mais vezes com recozimento intermediário entre as mesmas, e acabada para uma chapa de aço tendo uma espessura final. Depois disso, a chapa de aço tendo a espessura final é descarbonetada em uma atmosfera de hidrogênio a úmido, por meio do que a recristalização primária é prosseguida além de descarbonetação e uma camada de óxido é formada sobre a superfície da chapa de aço por oxidação e precipitação de SiO2 (sílica).

[009] Um separador de recozimento contendo MgO (magnésia) como um componente principal é aplicado à chapa de aço tendo a camada de óxido. Depois de secagem do separador de recozimento, a chapa de aço é enrolada em uma bobina. Em seguida, a chapa de aço enrolada é recozida final, por meio do que é promovida a recristalização secundária e os grãos são alinhados com a orientação de Goss. Além disso, o MgO no separador de recozimento é reagido com o SiO2 na camada de óxido, por meio do que um filme de forsterita inorgânico contendo principalmente Mg2SiO4 é formado sobre a superfície da chapa de aço de base.

[0010] A chapa de aço tendo o filme de forsterita é recozida purificando, por meio do que as impurezas na chapa de aço de base são difundidas para o lado de fora e removidas. Em seguida, depois da chapa de aço ser recozida achatando, uma solução contendo principalmente um fosfato e sílica coloidal é aplicada sobre a superfície da chapa de aço tendo o filme de forsterita, e em seguida, a chapa de aço é cozida, por meio do que é formado um revestimento de isolamento. No momento, é conferida tensão entre a chapa de aço de base a qual é cristalina e o revestimento de isolamento o qual é substancialmente amorfo devido à diferença no coeficiente de expansão térmica entre os mesmos.

[0011] A interface entre o filme de forsterita ("2" na FIGURA 1) contendo principalmente Mg2SiO4 e a chapa de aço ("1" na FIGURA 1) tipicamente tem um formato irregular o qual não é uniforme (vide a FIGURA 1). O formato irregular da interface deteriora ligeiramente o efeito de redução da perda de ferro devido à tensão. Como a perda de ferro é reduzida quando a interface é alisada, foram realizados os seguintes desenvolvimentos até o momento.

[0012] Documento de Patente 1 descreveum método de fabricação no qual um filme de forsterita é removido por decapagem (pickling) ou similar, e a superfície de uma chapa de aço é alisada por polimento químico ou por polimento eletrolítico. No entanto, no método de fabricação do Documento de Patente 1, existem casos onde um revestimento de isolamento é difícil de aderir à superfície de uma chapa de aço de base.

[0013] Portanto, de modo a aumentar a adesão do revestimento relativa ao revestimento de isolamento à chapa de aço com superfície lisa, conforme mostrado na FIGURA 2, é sugerida a formação de uma camada intermediária 4 (ou um revestimento de base) entre a chapa de aço de base e o revestimento de isolamento. O Documento de Patente 2 descreve um método de recozimento de uma chapa de aço em uma atmosfera fracamente oxidante específica antes da formação de um revestimento de isolamento para formar uma camada de SiO2 oxidada externamente como uma camada intermediária sobre a superfície da chapa de aço.

[0014] Além disso, o Documento de Patente 3 descreve um método de formação de 100 mg/m2 ou menos de uma camada de SiO2 oxidada externamente como uma camada intermediária sobre a superfície de uma chapa de aço de base antes de formar um revestimento de isolamento. O Documento de Patente 4 descreve um método de formação de uma camada amorfa oxidada externamente tal como SiO2 como uma camada intermediária em um caso onde um revestimento de isolamento é um revestimento de isolamento cristalino contendo principalmente um composto de ácido bórico e sol de alumina.

[0015] Uma camada de SiO2 oxidada externamente similar é formada sobre a superfície da chapa de aço de base em várias dezenas de segundos até vários minutos por um tratamento térmico com temperatura e atmosfera adequadamente controladas, funciona como um material de base (camada intermediária) de uma interface lisa, e apresenta um certo efeito em melhorar a adesão do revestimento relativa ao revestimento de isolamento. No entanto, está em andamento um desenvolvimento adicional para assegurar de modo mais confiável a adesão do revestimento de isolamento formado sobre a camada de SiO2 oxidada externamente.

[0016] Documento de Patente 5 descreve um método de realização de um tratamento térmico sobre uma chapa de aço de base tendo uma superfície lisa em uma atmosfera oxidante para formar uma camada intermediária cristalina de Fe2SiO4 (faialita) ou (Fe,Mn)2SiO4 (knebelita) sobre a superfície da chapa de aço, e depois disso formação de um revestimento de isolamento em cima disso.

[0017] No entanto, na atmosfera oxidante na qual Fe2SiO4 ou

(Fe,Mn)2SiO4 é formado sobre a superfície da chapa de aço de base, o Si na camada superficial da chapa de aço de base é oxidado e um óxido tal como SiO2 é precipitado, de modo que existem casos onde as características de perda de ferro se deterioram.

[0018] Fe2SiO4 e (Fe,Mn)2SiO4 na camada intermediária são cristalinos, ao passo que o revestimento de isolamento formado de uma solução de revestimento contendo principalmente um fosfato e sílica coloidal é principalmente amorfo. Existem casos onde a adesão entre a camada intermediária, a qual é cristalina e o revestimento de isolamento, o qual é substancialmente amorfo não é estável.

[0019] Documento de Patente 6 descreve um método de formação de um revestimento de gel tendo uma espessura de 0,1 a 0,5 µm como uma camada intermediária sobre a superfície lisa de uma chapa de aço de base por um método de sol-gel, e formação de um revestimento de isolamento sobre a camada intermediária. No entanto, as condições de revestimento descritas no Documento de Patente 6 estão dentro de uma faixa de um método de sol-gel típico, e existem casos onde a adesão do revestimento não pode ser firmemente assegurada.

[0020] Documento de Patente 7 descreve um método de formação de um revestimento silicioso como uma camada intermediária sobre a superfície lisa de uma chapa de aço de base por um tratamento eletrolítico anódico em uma solução aquosa de silicato e depois disso formação de um revestimento de isolamento.

[0021] Documento de Patente 8 descreve uma chapa de aço elétrica na qual um óxido tal como TiO2 (um óxido de um ou mais selecionados entre Al, Si, Ti, Cr, e Y) é incluído sob a forma de camadas ou ilhas sobre a superfície lisa de uma chapa de aço de base, uma camada de sílica é incluída sobre a mesma, e um revestimento de isolamento é ainda incluído em cima disso.

[0022] Ao formar uma camada intermediária similar, é possível melhorar a adesão do revestimento. No entanto, como são requeridas recentemente instalações grandes tais como uma instalação de tratamento eletrolítico ou uma instalação de revestimento a seco, existem casos onde é difícil assegurar o local da instalação, e aumentam os custos de fabricação.

[0023] Documento de Patente 9 descreve uma chapa de aço de silício orientada a grãos, na qual é proporcionado um óxido granular oxidado externamente contendo principalmente sílica além de uma camada oxidada externamente contendo principalmente sílica com uma espessura de 2 a 500 nm na interface entre um revestimento de isolamento de aplicação de tensão e uma chapa de aço de base. O Documento de Patente 10 também descreve uma chapa de aço de silício orientada a grãos na qual uma camada oxidada externamente contendo principalmente sílica tem vazios em uma fração da área transversal de 30% ou menos.

[0024] Documento de Patente 11 descreve um método de formação, sobre a superfície lisa de uma chapa de aço de base, de uma camada oxidada externamente como uma camada intermediária, a qual tem uma espessura de 2 a 500 nm, contém ferro metálico em uma fração da área transversal de 30% ou menos, e contém principalmente sílica, e formação de um revestimento de isolamento sobre a camada intermediária.

[0025] Documento de Patente 12 descreve um método de formação, sobre a superfície lisa de uma chapa de aço de base, de uma camada intermediária, a qual tem uma espessura de 0,005 a 1 µm, contém ferro metálico ou um óxido contendo ferro em uma fração de volume de 1% a 70%, e contém principalmente um óxido de silício, e formação de um revestimento de isolamento sobre a camada intermediária.

[0026] Documento de Patente 13 descreve um método de formação, sobre a superfície lisa de uma chapa de aço de base, de uma camada oxidada externamente como uma camada intermediária, a qual tem uma espessura de 2 a 500 nm, contém um óxido metálico (óxido de Si-Mn-Cr, óxido de Si-Mn-Cr-Al-Ti, ou óxido de Fe) em uma fração da área transversal de 50% ou menos, e contém principalmente sílica como uma camada intermediária e formação de um revestimento de isolamento sobre a camada intermediária.

[0027] Conforme descrito acima, quando a camada intermediária contendo principalmente sílica contém o óxido granular oxidado externamente, vazios, ferro metálico, óxidos contendo ferro, ou óxidos metálicos descritos acima, a adesão do revestimento relativa ao revestimento de isolamento é melhorada em alguma extensão. No entanto, em um caso onde a espessura da camada intermediária contendo principalmente sílica é delgada, torna-se difícil controlar a estrutura do óxido granular oxidado externamente, vazios, ferro metálico, óxido contendo ferro, ou óxido metálico incluídos na mesma. Portanto, mesmo em um caso onde a espessura da camada intermediária contendo principalmente sílica é delgada, é esperada uma melhora adicional na adesão do revestimento.

[0028] Documento de Patente 14 descreve uma chapa de aço elétrica orientada a grãos, na qual uma camada de revestimento contendo principalmente SiO2 formada por aplicação e cozimento é incluída através de uma camada de óxido contendo principalmente SiO2 formada por uma reação de oxidação interfacial, e um revestimento de isolamento de aplicação de tensão é incluído em cima disso, sobre a chapa de aço elétrica orientada a grãos não tendo nenhum revestimento recozido final.

[0029] De acordo com a tecnologia acima mencionada, é possível obter uma chapa de aço elétrica orientada a grãos a qual é excelente em adesão do revestimento de isolamento e tem uma perda de ferro muito baixa. No entanto, na tecnologia acima mencionada, como a camada de revestimento contendo principalmente SiO2 é relativamente espessa, não pode ser esperada de maneira suficiente a difusão de uma fonte de oxigênio na camada de revestimento. Portanto, de modo a controlar a reação de oxidação interfacial, é necessário um processo de formação de uma fonte de oxidação antecipadamente sobre a superfície da chapa de aço ou um processo de recozimento, e existe um problema em termos de produtividade.

[0030] Além disso, de modo a formar a camada de revestimento contendo principalmente SiO2, é necessário adicionar recentemente um processo de aplicação de um líquido de revestimento, tal como sílica coloidal, e ainda existem problemas com as instalações. Documento da Técnica Anterior Documento de Patente

[0031] [Documento de Patente 1] Pedido de Patente Japonesa Não Examinado, Primeira Publicação No. S49-096920

[0032] [Documento de Patente 2] Pedido de Patente Japonesa Não Examinado, Primeira Publicação No. H06-184762

[0033] [Documento de Patente 3] Pedido de Patente Japonesa Não Examinado, Primeira Publicação No. H09-078252

[0034] [Documento de Patente 4] Pedido de Patente Japonesa Não Examinado, Primeira Publicação No. H07-278833

[0035] [Documento de Patente 5] Pedido de Patente Japonesa Não Examinado, Primeira Publicação No. H08-191010

[0036] [Documento de Patente 6] Pedido de Patente Japonesa Não Examinado, Primeira Publicação No. H03-130376

[0037] [Documento de Patente 7] Pedido de Patente Japonesa Não Examinado, Primeira Publicação No. H11-209891

[0038] [Documento de Patente 8] Pedido de Patente Japonesa

Não Examinado, Primeira Publicação No. 2004-315880

[0039] [Documento de Patente 9] Pedido de Patente Japonesa Não Examinado, Primeira Publicação No. 2002-322566

[0040] [Documento de Patente 10] Pedido de Patente Japonesa Não Examinado, Primeira Publicação No. 2002-363763

[0041] [Documento de Patente 11] Pedido de Patente Japonesa Não Examinado, Primeira Publicação No. 2003-313644

[0042] [Documento de Patente 12] Pedido de Patente Japonesa Não Examinado, Primeira Publicação No. 2003-171773

[0043] [Documento de Patente 13] Pedido de Patente Japonesa Não Examinado, Primeira Publicação No. 2002-348643

[0044] [Documento de Patente 14] Pedido de Patente Japonesa Não Examinado, Primeira Publicação No. 2004-342679 Descrição da Invenção Problemas a serem Resolvidos pela Invenção

[0045] Tipicamente, a estrutura em camadas de uma chapa de aço elétrica orientada a grãos não tendo nenhum filme de forsterita basicamente tem uma estrutura de três camadas de "chapa de aço de base-camada intermediária-revestimento de isolamento", e a estrutura entre a chapa de aço de base e o revestimento de isolamento é macroscopicamente uniforme e lisa (vide a FIGURA 2). Depois de um tratamento térmico, a tensão superficial age entre as camadas devido à diferença no coeficiente de expansão térmica entre as camadas, de modo que pode ser aplicada tensão à chapa de aço de base, enquanto as camadas se tornam mais facilmente separadas.

[0046] Na estrutura em camadas da estrutura de três camadas acima mencionada, presume-se que em um caso onde a espessura da camada intermediária (a camada intermediária contendo óxido de silício como um componente principal) contendo principalmente óxido de silício (sílica, SiO2) é relativamente delgada, porções mais delgadas do que o limite inferior admissível da espessura são incluídas localmente devido à variação na espessura da camada intermediária embora as porções sejam raras, e nestas porções, a adesão do revestimento é reduzida e o revestimento de isolamento se delamina facilmente. Uma redução local similar na adesão do revestimento afeta a tensão aplicada à chapa de aço de base, e, portanto, também afeta as características de perda de ferro.

[0047] De modo a responder a demandas sociais, tais como as políticas de economia de energia no Japão e em outros países nos últimos anos, espera-se não somente proporcionar uma chapa de aço elétrica orientada a grãos com alta performance mas também reforçar a produtividade. De modo a atender a estas expectativas, é necessário encurtar o tempo para um processo de formação de camada intermediária, o qual seja único para a fabricação de uma chapa de aço elétrica orientada a grãos não tendo nenhum filme de forsterita.

[0048] Portanto, a espessura da camada intermediária deve ser minimizada dentro de uma faixa na qual a adesão do revestimento possa ser assegurada. Além disso, como um tratamento de recozimento para formar a camada intermediária é um fator de aumento de custo, a temperatura do recozimento tem de ser determinada tão baixa quanto possível de um ponto de vista econômico, e a espessura da camada intermediária formada deve ser minimizada.

[0049] Portanto, um objeto da presente invenção é formar um revestimento de isolamento sobre toda a superfície de uma camada intermediária contendo principalmente óxido de silício de modo a não causar adesão irregular do revestimento, e a aumentar a adesão do revestimento mesmo em um caso onde a camada intermediária é delgada e irregular. Isto é, um objeto da presente invenção é proporcionar uma chapa de aço elétrica orientada a grãos excelente na adesão do revestimento de revestimento de isolamento mesmo quando não existe nenhum filme de forsterita e a camada intermediária é delgada e irregular. Meios para Resolver o Problema

[0050] Na técnica relacionada, de modo a melhorar a adesão do revestimento de revestimento de isolamento e características de perda de ferro, uma camada intermediária contendo principalmente óxido de silício é formada sobre a superfície de uma chapa de aço de base finalizada com acabamento suave de maneira mais uniforme e mais lisa. No entanto, na prática, conforme descrito acima, a adesão do revestimento relativa ao revestimento de isolamento formado por aplicação e cozimento de uma solução de revestimento contendo principalmente um fosfato e sílica coloidal é irregular, e o revestimento de isolamento se delamina localmente. A referida instabilidade da adesão do revestimento se torna digna de nota em um caso onde a espessura da camada intermediária é delgada.

[0051] Os presentes inventores estudaram intensivamente métodos para resolver os problemas acima.

[0052] Na técnica relacionada, é formada uma camada intermediária oxidada externamente contendo principalmente óxido de silício realizando recozimento (recozimento por oxidação térmica, recozimento formando a camada intermediária) sobre uma chapa de aço de base em uma atmosfera com ponto de orvalho controlado, e depois disso uma solução de formação de revestimento de isolamento é aplicada à superfície da camada intermediária e cozida para formar um revestimento de isolamento. Os presentes inventores consideram que a estrutura da camada intermediária pode se modificar durante o recozimento por cozimento da solução de revestimento, e investigaram a modificação na estrutura da camada intermediária modificando as condições de recozimento por cozimento quando a solução de formação de revestimento de isolamento é aplicada e cozida.

[0053] Em consequência, foram obtidos as seguintes descobertas.

[0054] (1) A interface com a chapa de aço de base é oxidada pelo tratamento térmico durante o cozimento da solução de formação de revestimento de isolamento, na superfície de a camada intermediária contendo principalmente óxido de silício, são formadas distintamente áreas oxidadas locais (descritas posteriormente) contendo principalmente óxido de silício com uma estrutura diferente da estrutura da camada intermediária.

[0055] (2) A formação excessiva das áreas oxidadas locais reduz a adesão do revestimento relativa ao revestimento de isolamento.

[0056] (3) Controlando as condições de formação da camada intermediária oxidada externamente contendo principalmente óxido de silício e as condições de formação do revestimento de isolamento, e deste modo, controlando o estado de formação das áreas oxidadas locais, pode ser aumentada a adesão do revestimento relativa ao revestimento de isolamento.

[0057] Um aspecto da presente invenção adota o seguinte.

[0058] (1) Uma chapa de aço elétrica orientada a grãos de acordo com um aspecto da presente invenção inclui: uma chapa de aço de base; uma camada intermediária disposta em contato com a chapa de aço de base; e um revestimento de isolamento disposto em contato com a camada intermediária para ser uma superfície mais externa, na qual a camada intermediária tem uma área oxidada local ao visualizar uma seção transversal cuja direção de corte é paralela à direção da espessura, e uma espessura da camada intermediária em uma área onde a área oxidada local é incluída é de 50 nm ou mais, e uma espessura da camada intermediária em uma área onde a área oxidada local não é incluída é de menos de 50 nm.

[0059] (2) Na chapa de aço elétrica orientada a grãos de acordo com (1), ao visualizar a seção transversal, e quando um comprimento total de um campo visual observado em uma direção ortogonal à direção da espessura é referido como Lz em unidades de µm, um comprimento total de a área oxidada local na direção ortogonal à direção da espessura é referido como Lx em unidades de µm, e uma fração da linha X da área oxidada local é definida por uma Fórmula 1 seguinte, a fração da linha X pode ser de 0,1% ou mais e de 12% ou menos, X = (Lx ÷ Lz) × 100 …(Fórmula 1).

[0060] (3) Na chapa de aço elétrica orientada a grãos de acordo com (1) ou (2), a espessura da camada intermediária na área onde a área oxidada local é incluída pode ser de 50 nm ou mais e de 400 nm ou menos, e a espessura da camada intermediária na área onde a área oxidada local não é incluída pode ser de 2 nm ou mais e de menos de 50 nm. Efeitos da Invenção

[0061] De acordo com o aspecto acima da presente invenção, é possível proporcionar uma chapa de aço elétrica orientada a grãos com um revestimento de isolamento não tendo irregularidades na adesão do revestimento, isto é, uma chapa de aço elétrica orientada a grãos excelente na adesão do revestimento de revestimento de isolamento mesmo quando não existe nenhum filme de forsterita e a camada intermediária é delgada e irregular. Breve Descrição dos Desenhos

[0062] A FIGURA 1 é um esquema transversal mostrando uma estrutura em camadas de uma chapa de aço elétrica orientada a grãos na técnica relacionada.

[0063] A FIGURA 2 é um esquema transversal mostrando outra estrutura em camadas de uma chapa de aço elétrica orientada a grãos na técnica relacionada.

[0064] A FIGURA 3 é um esquema transversal mostrando uma estrutura em camadas de uma chapa de aço elétrica orientada a grãos de acordo com uma modalidade da presente invenção. Modalidades da Invenção

[0065] Nas partes que se seguem, uma modalidade preferencial da presente invenção será descrita em detalhes. No entanto, a presente invenção não está limitada somente à configuração a qual é descrita na modalidade, e são possíveis várias modificações sem se afastar do aspecto da presente invenção. Além disso, a faixa de limitação conforme descrito abaixo inclui um limite inferior e um limite superior da mesma. No entanto, o valor expresso por ''mais de'' ou ''menos de'' não é incluído na faixa de limitação.

[0066] Uma chapa de aço elétrica orientada a grãos excelente em adesão do revestimento de acordo com a presente modalidade (nas partes que se seguem, algumas vezes referida como a "chapa de aço elétrica da presente invenção") é uma chapa de aço elétrica orientada a grãos na qual não existe nenhum filme de forsterita sobre a superfície de uma chapa de aço de base, uma camada intermediária contendo principalmente óxido de silício é disposta sobre a superfície da chapa de aço de base, um revestimento de isolamento formado por cozimento de uma solução de revestimento contendo principalmente um fosfato e sílica coloidal é disposto sobre a camada intermediária, e

[0067] na interface entre a camada intermediária e a chapa de aço de base, áreas oxidadas locais contendo principalmente óxido de silício formadas por oxidação local da superfície da chapa de aço de base durante o recozimento por cozimento da solução de revestimento são incluídas distintamente.

[0068] Especificamente, a chapa de aço elétrica orientada a grãos de acordo com a presente modalidade é uma chapa de aço elétrica orientada a grãos incluindo uma chapa de aço de base, um revestimento de isolamento disposto sobre a superfície mais externa, e uma camada intermediária disposta entre a chapa de aço de base e o revestimento de isolamento, na qual

[0069] a camada intermediária tem áreas oxidadas locais ao visualizar uma seção transversal (especificamente, uma seção transversal paralela à direção da espessura e perpendicular à direção do rolamento) cuja direção de corte é paralela à direção da espessura,

[0070] a espessura da camada intermediária em uma área onde as áreas oxidadas locais são incluídas é de 50 nm ou mais, e a espessura da camada intermediária em uma área onde a área oxidada local não é incluída é de menos de 50 nm.

[0071] Aqui, a chapa de aço elétrica orientada a grãos não tendo nenhum filme de forsterita é uma chapa de aço elétrica orientada a grãos fabricada removendo um filme de forsterita formado, ou uma chapa de aço elétrica orientada a grãos fabricada suprimindo a formação de um filme de forsterita.

[0072] Nas partes que se seguem, vai ser descrita a chapa de aço elétrica da presente invenção.

[0073] Na técnica relacionada, uma camada intermediária oxidada externamente (nas partes que se seguem, algumas vezes referida simplesmente como "camada intermediária") contendo principalmente óxido de silício é formada sobre a superfície de uma chapa de aço de base realizando recozimento (tratamento de oxidação térmica, ou recozimento formando a camada intermediária) sobre a chapa de aço de base não tendo nenhum filme de forsterita em uma atmosfera com ponto de orvalho controlado, e um revestimento de isolamento é formado por aplicação de uma solução de formação de revestimento de isolamento sobre a camada intermediária e realizando recozimento por cozimento em cima disso. A estrutura transversal da chapa de aço elétrica na técnica relacionada tem uma estrutura de três camadas de

"revestimento de isolamento-camada intermediária-chapa de aço de base" conforme mostrado na FIGURA 2.

[0074] Os presentes inventores estudaram intensivamente o método de melhorar a adesão do revestimento relativa ao revestimento de isolamento, e obtiveram as seguintes descobertas.

[0075] Durante o recozimento por cozimento da solução de formação de revestimento de isolamento, a interface da chapa de aço de base é oxidada localmente de modo a formar distintamente áreas oxidadas locais contendo principalmente óxido de silício com uma estrutura diferente da estrutura da camada intermediária na interface entre a camada intermediária contendo principalmente óxido de silício e a chapa de aço de base (achado (1)).

[0076] Quando as áreas oxidadas locais são formadas excessivamente, a adesão do revestimento relativa ao revestimento de isolamento é reduzida (achado (2)). Por outro lado, quando as áreas oxidadas locais são controladas otimamente, a adesão do revestimento relativa ao revestimento de isolamento é significativamente melhorada. O fenômeno de que a superfície da chapa de aço de base é oxidada localmente durante o recozimento por cozimento da solução de formação de revestimento de isolamento pode ser controlado em alguma extensão controlando as condições do recozimento por oxidação térmica (recozimento em uma atmosfera com ponto de orvalho controlado) para formar a camada intermediária, e as condições do recozimento por cozimento para formar o revestimento de isolamento. Portanto, a adesão do revestimento relativa ao revestimento de isolamento pode ser aumentada controlando adequadamente o estado de formação da área oxidada local (achado (3)).

[0077] A chapa de aço elétrica da presente invenção é produzida com base nas descobertas acima, e obtém a melhora na adesão do revestimento relativa ao revestimento de isolamento por um método basicamente diferente do método de melhora da adesão do revestimento relativa ao revestimento de isolamento na técnica relacionada, isto é, um método de formar de maneira mais uniforme e suavemente uma camada intermediária contendo principalmente óxido de silício sobre a superfície de uma chapa de aço de base na técnica relacionada.

[0078] A estrutura em camadas da chapa de aço elétrica da presente invenção é mostrada esquematicamente na FIGURA 3. A estrutura transversal da chapa de aço elétrica de acordo com a presente invenção, diferentemente da estrutura de três camadas (vide a FIGURA 2) de "chapa de aço de base-camada intermediária- revestimento de isolamento" na técnica relacionada, tem uma estrutura irregular de três camadas de "chapa de aço de base 1-"camada intermediária 4 + áreas oxidadas locais 5a, 5b, e 5c"-revestimento de isolamento 3", conforme mostrado na FIGURA 3.

[0079] Isto é, a chapa de aço elétrica da presente invenção é baseada na premissa de que a espessura da camada intermediária não é uniforme e a interface da camada intermediária não é lisa. As áreas oxidadas locais cuja estrutura é diferente da estrutura da camada intermediária existem na interface entre a camada intermediária e a chapa de aço de base, a saber a camada intermediária é a "camada intermediária 4 + áreas oxidadas locais 5a, 5b, 5c", e, deste modo, é melhorada a adesão do revestimento relativa ao revestimento de isolamento.

[0080] Nas partes que se seguem, vai ser descrita cada camada da chapa de aço elétrica da presente invenção.

[0081] A chapa de aço elétrica da presente invenção inclui a chapa de aço de base, o revestimento de isolamento disposto sobre a superfície mais externa, e a camada intermediária disposta entre a chapa de aço de base e o revestimento de isolamento. Isto é, a chapa de aço elétrica da presente invenção tem a chapa de aço de base, a camada intermediária disposta em contato com a chapa de aço de base, e o revestimento de isolamento disposto em contato com a camada intermediária para ser a superfície mais externa. Chapa de Aço de Base

[0082] Na estrutura irregular de três camadas acima descrita, a chapa de aço de base como o material de base tem uma textura, na qual a a orientação do cristal é controlada para a orientação de Goss. A rugosidade da superfície da chapa de aço de base não é particularmente limitada, porém é de modo preferencial de 0,5 µm ou menos e de modo mais preferencial de 0,3 µm ou menos em termos da rugosidade média aritmética (Ra) do ponto de vista de obter uma redução da perda de ferro por aplicação de uma grande tensão ao aço de base. O limite inferior da rugosidade média aritmética (Ra) da chapa de aço de base não é particularmente limitado. No entanto, o efeito de melhorar a perda de ferro é saturado em 0,1 µm ou menos, de modo que o limite inferior da mesma pode ser de 0,1 µm.

[0083] A espessura da chapa de aço de base também não é particularmente limitada. No entanto, de modo a reduzir mais a perda de ferro, a espessura é de modo preferencial de 0,35 mm ou menos, e de modo mais preferencial de 0,30 mm ou menos em média. O limite inferior da espessura da chapa de aço de base não é particularmente limitado, porém pode ser de 0,10 mm do ponto de vista dos custos e da capacidade da instalação de fabricação.

[0084] A chapa de aço de base contém uma alta concentração de Si (por exemplo, 0,80 a 4,00 % em massa), de modo que a afinidade química com a camada intermediária contendo principalmente óxido de silício é desenvolvida. Revestimento de Isolamento

[0085] Na estrutura de três camadas irregular acima mencionada, o revestimento de isolamento é um revestimento de isolamento vítreo formado por aplicação e cozimento de uma solução de revestimento contendo principalmente um fosfato e sílica coloidal. Este revestimento de isolamento pode aplicar alta tensão superficial à chapa de aço de base.

[0086] Durante o recozimento por cozimento da solução de revestimento acima mencionada, as áreas oxidadas locais contendo principalmente óxido de silício com uma estrutura diferente da estrutura da camada intermediária são formadas na interface entre a camada intermediária contendo principalmente óxido de silício e a chapa de aço de base, a qual vai ser descrita posteriormente.

[0087] Quando a espessura do revestimento de isolamento é de menos do que 0,1 µm, torna-se difícil aplicar a tensão superficial requerida à chapa de aço de base, de modo que a espessura do revestimento de isolamento é de modo preferencial de 0,1 µm ou mais em média. A espessura do mesmo é de modo mais preferencial de 0,5 µm ou mais.

[0088] Por outro lado, quando a espessura do revestimento de isolamento excede 10 µm, existe a preocupação de que possam ser geradas rachaduras no revestimento de isolamento no estágio de formação do revestimento de isolamento. Portanto, a espessura do revestimento de isolamento é de modo preferencial de 10 µm ou menos em média. A espessura do mesmo é de modo mais preferencial de 5 µm ou menos.

[0089] Conforme necessário, pode ser aplicado um tratamento de refinação de domínio magnético para aplicar microtensão local ou formar ranhuras locais por laser, plasma, métodos mecânicos, causticação, ou outros métodos. Camada Intermediária Contendo Principalmente Óxido de Silício

[0090] Na estrutura irregular de três camadas acima descrita, a camada intermediária (incluindo as áreas oxidadas locais) contendo principalmente óxido de silício é disposta entre a chapa de aço de base e o revestimento de isolamento, e tem uma função de trazer a chapa de aço de base e o revestimento de isolamento em íntimo contato.

[0091] Esta camada intermediária tem as áreas oxidadas locais ao visualizar uma seção transversal (especificamente, uma seção transversal paralela à direção da espessura e perpendicular à direção do rolamento) cuja direção de corte é paralela à direção da espessura, a espessura da camada intermediária em uma área onde as áreas oxidadas locais são incluídas é de 50 nm ou mais, e a espessura da camada intermediária em uma área onde não são incluídas as áreas oxidadas locais é de menos de 50 nm.

[0092] O óxido de silício contido principalmente na camada intermediária é de modo preferencial de SiOα (α = 1,0 a 2,0). SiOα (α = 1,5 a 2,0) é mais preferencial porque o óxido de silício se torna mais estável. SiOα (α ≈ 2,0) pode ser formado realizando de maneira suficiente recozimento por oxidação quando é formado óxido de silício sobre a superfície da chapa de aço de base.

[0093] Quando o recozimento por oxidação é realizado em uma temperatura normal (1150°C ou menos), o óxido de si lício permanece amorfo, de modo que pode ser formada uma camada intermediária de um material denso o qual tem alta resistência para suportar o estresse térmico e pode facilmente relaxar o estresse térmico devido a aumento da elasticidade.

[0094] Camada Intermediária em Área Onde Não São Incluídas Áreas Oxidadas Locais

[0095] O tratamento de recozimento para formar a camada intermediária é realizado de modo preferencial em uma temperatura menor e por um período de tempo mais curto de um ponto de vista econômico. Portanto, deve ser minimizada a espessura da camada intermediária formada. Na chapa de aço elétrica da presente invenção, a espessura da camada intermediária na área onde não são incluídas as áreas oxidadas locais se torna menor do que 50 nm.

[0096] Por outro lado, quando a espessura da camada intermediária nesta área é delgada, o efeito de relaxamento do estresse térmico não é exibido suficientmente, e, portanto, a espessura da camada intermediária nesta érea é de modo preferencial de 2 nm ou mais em média. A espessura da mesma é de modo mais preferencial de 5 nm ou mais. Isto é, a espessura da camada intermediária na área onde não são incluídas as áreas oxidadas locais pode ser de 2 nm ou mais e de menos de 50 nm.

[0097] Além disso, como a alta produtividade é levada em conta, a chapa de aço elétrica da presente invenção de modo preferencial é fabricada minimizando o tempo requerido para o processo de formação de camada intermediária. Portanto, a espessura da camada intermediária na área onde não são incluídas as áreas oxidadas locais pode ser a mínima dentro de uma faixa na qual a adesão do revestimento pode ser assegurada, por exemplo, 20 nm ou menos em média.

[0098] Camada Intermediária em Área Onde São Incluídas Áreas Oxidadas Locais

[0099] Quando a solução de revestimento contendo principalmente um fosfato e sílica coloidal é aplicada sobre a camada intermediária contendo principalmente óxido de silício e cozida para formar o revestimento de isolamento vítreo, a superfície da chapa de aço de base é oxidada pelo tratamento térmico durante o cozimento, e as áreas oxidadas locais contendo principalmente óxido de silício são formadas distintamente na interface entre a camada intermediária e a chapa de aço de base (vide a FIGURA 3).

[00100] Quando a área oxidada local é formada excessivamente na interface entre a camada intermediária e a chapa de aço de base, é reduzida a adesão do revestimento relativa ao revestimento de isolamento. Por outro lado, quando a formação das áreas oxidadas locais é controlada adequadamente, a adesão do revestimento relativa ao revestimento de isolamento pode ser aumentada (achado (3)).

[00101] O motivo pelo qual a adesão do revestimento relativa ao revestimento de isolamento é reduzida quando as áreas oxidadas locais são incluídas excessivamente não está claro, mas é considerado como sendo como se segue. A área oxidada local é uma área na qual o Si na chapa de aço de base é oxidado para formar SiO2, e aumenta em volume comparada com a chapa de aço de base. Quando as áreas oxidadas locais são excessivamente incluídas, o estresse excessivo age sobre o revestimento de isolamento devido à expansão do volume, e o revestimento de isolamento se delamina facilmente.

[00102] Considera-se que na formação das áreas oxidadas locais, componentes do vapor d’água na atmosfera ou no revestimento de isolamento se difundem no revestimento de isolamento para atingir a camada intermediária em um processo de cozimento do revestimento de isolamento, e se difundem ainda na camada intermediária para atingir a superfície da chapa de aço de base, por meio do que o Si na chapa de aço de base é oxidado.

[00103] Como a difusão dos componentes do vapor d’água é de taxa limitada na camada intermediária contendo principalmente óxido de silício denso, a quantidade dos componentes do vapor d’água que atingem a chapa de aço de base aumenta à medida que a espessura da camada intermediária diminui. Portanto, é provável que as áreas oxidadas locais sejam formadas em porções onde a camada intermediária é delgada e a adesão do revestimento é inferior. Presume-se que quando as áreas oxidadas locais são formadas nas porções onde a adesão do revestimento na camada intermediária é inferior, a adesão do revestimento relativa ao revestimento de isolamento nestas porções é melhorada.

[00104] Portanto, na chapa de aço elétrica da presente invenção, é importante controlar adequadamente a formação das áreas oxidadas locais de modo a assegurar excelente adesão do revestimento sem irregularidades. Quando a formação das áreas oxidadas locais é adequadamente controlada, a espessura da camada intermediária na área onde as áreas oxidadas locais são incluídas se torna de 50 nm ou mais.

[00105] Por outro lado, o limite superior da espessura da camada intermediária nesta área não é particularmente limitado, e pode ser, por exemplo, de 812 nm em média. Além disso, de modo a controlar a espessura da camada intermediária nesta área para ser uniforme e para suprimir defeitos tais como vazios e rachaduras na camada, a espessura desta área é de modo preferencial de 400 nm ou menos em média. A espessura da mesma é de modo mais preferencial de 300 nm ou menos. Isto é, a espessura da camada intermediária na área onde as áreas oxidadas locais são incluídas pode ser de 50 nm ou mais e de 812 nm ou menos, e pode ser de 50 nm ou mais e de 400 nm ou menos.

[00106] Além disso, os presentes inventores examinaram um estado de formação preferencial das áreas oxidadas locais. Em consequência, uma fração da linha X (%) definida pela (Fórmula 1) foi introduzida como um índice definindo a estrutura preferencial das áreas oxidadas locais. X = (Lx ÷ Lz) × 100 …(Fórmula 1)

[00107] Lx (µm): Soma dos comprimentos das áreas oxidadas locais na direção ortogonal à direção da espessura

[00108] Lz (µm): Comprimento total da área observada das áreas oxidadas locais na direção ortogonal à direção da espessura

[00109] A fração da linha X das áreas oxidadas locais (nas partes que se seguem, algumas vezes referida simplesmente como "fração da linha X") vai ser descrita com base na estrutura em camadas mostrada na FIGURA 3.

[00110] Na FIGURA 3, a camada intermediária 4 inclui as áreas oxidadas locais 5a, 5b, e 5c. A área oxidada local 5a tem um comprimento La na direção ortogonal à direção da espessura, a área oxidada local 5b tem um comprimento Lb na direção ortogonal à direção da espessura, e a área oxidada local 5b tem um comprimento Lc na direção ortogonal à direção da espessura. As áreas oxidadas locais 5a, 5b, e 5c são incluídas distintamente umas das outras. O comprimento total (o comprimento na direção horizontal na FIGURA 3) do campo visual observado na direção ortogonal à direção da espessura é L.

[00111] No caso da FIGURA 3, a fração da linha X das áreas oxidadas locais é {(La + Lb + Lc) ÷ L} × 100.

[00112] Os presentes inventores controlaram o estado de formação das áreas oxidadas locais modificando de várias maneiras as condições de formação da camada intermediária e as condições de formação do revestimento de isolamento. Em seguida, a relação entre a fração da linha X das áreas oxidadas locais e a fração do revestimento de isolamento remanescente depois de um teste de flexão (nas partes que se seguem, algumas vezes referida simplesmente como "fração de revestimento remanescente") foi investigada, e foi confirmada uma faixa preferencial da fração da linha X.

[00113] Se a fração da linha X das áreas oxidadas locais for de

21% ou menos, pode ser obtida uma fração de revestimento remanescente de 83% ou mais.

[00114] A fração da linha X é de modo preferencial de 0,1% ou mais de modo a obter preferencialmente o efeito de reforço da adesão do revestimento reforçando das porções onde a adesão do revestimento é inferior e reduzindo as irregularidades da adesão do revestimento. De acordo com os resultados do teste pelos presentes inventores, uma fração de revestimento remanescente de 85% ou mais pode ser obtida em uma fração da linha X de 0,1% ou mais. Uma fração da linha X mais preferencial é de 0,3% ou mais.

[00115] Por outro lado, quando a fração da linha X é grande demais, existem casos onde o estresse exercido sobre o revestimento de isolamento pelas áreas oxidadas locais se torna grande, o revestimento de isolamento se delamina facilmente, e a fração do revestimento de isolamento remanescente diminui. Portanto, a fração da linha X é de modo preferencial de 12% ou menos. De acordo com os resultados de teste pelos presentes inventores, uma fração de revestimento remanescente de 85% ou mais pode ser obtida em uma fração da linha X de 12% ou menos. Uma fração da linha X mais preferencial é de 7% ou menos.

[00116] Isto é, na chapa de aço elétrica da presente invenção, ao visualizar a seção transversal cuja direção de corte é paralela à direção da espessura, e quando o comprimento total do campo visual observado na direção ortogonal à direção da espessura é referido como Lz em unidades de µm, o comprimento total das áreas oxidadas locais na direção ortogonal à direção da espessura é referido como Lx em unidades de µm, e a fração da linha X das áreas oxidadas locais é definida pela Fórmula 1 acima, a fração da linha X é de modo preferencial de 0,1% ou mais e de 12% ou menos.

[00117] No que tange à espessura de camada das áreas oxidadas locais, quando considera-se que as áreas oxidadas locais são formadas em porções onde a camada intermediária é delgada e a adesão do revestimento é inferior e têm uma função de reforço e uniformização da adesão do revestimento relativa ao revestimento de isolamento nestas porções, a espessura da áreas oxidadas locais (vide t na FIGURA 3) de modo preferencial excede a espessura da camada intermediária de modo a obter de maneira confiável o efeito de uniformização da adesão do revestimento pelo reforço.

[00118] Por exemplo, com referência à área oxidada local 5b tendo uma espessura t na FIGURA 3, em um caso onde a espessura da camada intermediária nesta área (a espessura da camada intermediária excluindo a área oxidada local 5b) é de 2 a 20 nm em média, a espessura da áreas oxidadas locais 5b é de modo preferencial de 80 a 400 nm em média. Quando a espessura da área oxidada local é de 80 nm ou mais, de modo preferencial é obtido o efeito de uniformização da adesão do revestimento pelo reforço. Por outro lado, quando a espessura da área oxidada local é de 400 nm ou menos, o revestimento de isolamento não se delamina facilmente, o que é preferencial.

[00119] Conforme descrito acima, a característica da chapa de aço elétrica da presente invenção é que as áreas oxidadas locais formadas por oxidação da superfície da chapa de aço de base pelo tratamento térmico durante o cozimento da solução de formação de revestimento de isolamento são incluídas na interface entre a camada intermediária e a chapa de aço de base.

[00120] A composição (composição química) da chapa de aço de base não é particularmente limitada. No entanto, como a chapa de aço elétrica orientada a grãos é fabricada através de vários processos, vão ser descritos abaixo composições preferenciais de uma peça de aço de base (chapa) e da chapa de aço de base para fabricação a chapa de aço elétrica da presente invenção. Nas partes que se seguem, % relacionada com algumas composições da peça de aço de base e da chapa de aço de base significa % em massa. Composição da Chapa de Aço de Base

[00121] A chapa de aço de base da chapa de aço elétrica da presente invenção contém, por exemplo, Si: 0,8% a 7,0%, C: 0,005% ou menos, N: 0,005% ou menos, a quantidade total de S e Se: 0,005% ou menos, Al solúvel em ácido: 0,005% ou menos, e um remanescente consistinto em Fe e impurezas.

[00122] Si: 0,80% ou Mais e 7,0% ou Menos

[00123] Si (silício) aumenta a resistência elétrica da chapa de aço elétrica orientada a grãos e reduz a perda de ferro. Um limite inferior preferencial do teor de Si é de 0,8%, e de modo mais preferencial de 2,0%. Por outro lado, quando o teor de Si excede 7,0%, diminui a densidade do fluxo magnético de saturação da chapa de aço de base, o que torna difícil reduzir o tamanho do núcleo. Um limite superior preferencial do teor de Si é de 7,0%.

[00124] C: 0,005% ou Menos

[00125] C (carbono) forma um composto na chapa de aço de base e degrada a perda de ferro, de modo que a quantidade do mesmo de modo preferencial é pequena. O teor de C é de modo preferencial limitado a 0,005% ou menos. O limite superior do teor de C é de modo preferencial de 0,004%, e de modo mais preferencial de 0,003%. Como a quantidade de C de modo preferencial é pequena, o limite inferior da mesma inclui 0%. No entanto, quando o C é reduzido para menos de 0,0001% em quantidade, os custos de fabricação aumentam significativamente. Portanto, um limite inferior prático do mesmo é de 0,0001% em termos de fabricação.

[00126] N: 0,005% ou Menos

[00127] N (nitrogênio) forma um composto na chapa de aço de base e degrada a perda de ferro, de modo que a quantidade do mesmo de modo preferencial é pequena. O teor de N é de modo preferencial limitado a 0,005% ou menos. O limite superior do teor de N é de modo preferencial de 0,004%, e de modo mais preferencial de 0,003%. Como a quantidade de N de modo preferencial é pequena, o limite inferior da mesma pode ser de 0%.

[00128] Quantidade Total de S e Se: 0,005% ou Menos

[00129] S (enxofre) e Se (selênio) formam um composto na chapa de aço de base e degradam a perda de ferro, de modo que a quantidade dos mesmos de modo preferencial é pequena. É preferencial limitar a quantidade de um entre S e Se ou a soma dos dois a 0,005% ou menos. A quantidade total de S e Se é de modo preferencial de 0,004% ou menos, e de modo mais preferencial de 0,003% ou menos. Como o teor de S ou Se de modo preferencial é pequeno, o limite inferior de cada um dos mesmos pode ser de 0%.

[00130] Al Solúvel em Ácido: 0,005% ou Menos

[00131] Al Solúvel em Ácido (alumínio solúvel em ácido) forma um composto em uma chapa de aço de base e degrada a perda de ferro, de modo que a quantidade do mesmo de modo preferencial é pequena. A quantidade do Al solúvel em ácido é de modo preferencial de 0,005% ou menos. A quantidade do Al solúvel em ácido é de modo mais preferencial de 0,004% ou menos, e de modo ainda mais preferencial de 0,003% ou menos. Como a quantidade do Al solúvel em ácido de modo preferencial é pequena, o limite inferior da mesma pode ser de 0%.

[00132] O restante da composição da chapa de aço de base acima descrita consiste em Fe e impurezas. O termo "impurezas" refere-se às impurezas incorporadas a partir de metal em bruto ou sucata como um material bruto, ambientes de fabricação, e similares quando o aço é fabricado industrialmente.

[00133] Além disso, a chapa de aço de base da chapa de aço elétrica da presente invenção podem conter, ao invés de uma porção de Fe como o restante, como elementos opcionais, por exemplo, no mínimo um selecionado entre Mn (manganês), Bi (bismuto), B (boro), Ti (titânio), Nb (nióbio), V (vanádio), Sn (estanho), Sb (antimônio), Cr (cromo), Cu (cobre), P (fósforo), Ni (níquel), e Mo (molibdênio) dentro de uma faixa que não iniba as características.

[00134] As quantidades dos elementos opcionais descritos acima podem ser, por exemplo, como se segue. O limite inferior dos elementos opcionais não é particularmente limitado, e o limite inferior pode ser de 0%. Além disso, mesmo se estes elementos opcionais estiverem contidos como impurezas, o efeito da chapa de aço elétrica da presente invenção não é prejudicado.

[00135] Mn: 0% ou mais e 0,15% ou menos,

[00136] Bi: 0% ou mais e 0,010% ou menos,

[00137] B: 0% ou mais e 0,080% ou menos,

[00138] Ti: 0% ou mais e 0,015% ou menos,

[00139] Nb: 0% ou mais e 0,20% ou menos,

[00140] V: 0% ou mais e 0,15% ou menos,

[00141] Sn: 0% ou mais e 0,30% ou menos,

[00142] Sb: 0% ou mais e 0,30% ou menos,

[00143] Cr: 0% ou mais e 0,30% ou menos,

[00144] Cu: 0% ou mais e 0,40% ou menos,

[00145] P: 0% ou mais e 0,50% ou menos,

[00146] Ni: 0% ou mais e 1,00% ou menos, e

[00147] Mo: 0% ou mais e 0,10% ou menos.

[00148] Composição da Peça de Aço de Base (Chapa)

[00149] C (carbono) é um elemento eficaz no controle de uma textura de recristalização primária. A quantidade de C é de modo preferencial de 0,005% ou mais. A quantidade de C é de modo mais preferencial de 0,02% ou mais, de 0,04% ou mais, e de modo ainda mais preferencial de 0,05% ou mais. Quando a quantidade de C excede 0,085%, a descarbonetação não prossegue de maneira suficiente em um processo de descarbonetação, e não podem ser obtidas as características magnéticas requeridas, de modo que a quantidade de C é de modo preferencial de 0,085% ou menos. A quantidade do mesmo é de modo mais preferencial de 0,065% ou menos.

[00150] Quando a quantidade de Si (silício) é de menos do que 0,80%, ocorre transformação austenítica durante o recozimento final, e é inibido o alinhamento de grãos na orientação de Goss, de modo que a quantidade de Si é de modo preferencial de 0,80% ou mais. Por outro lado, quando a quantidade de Si excede 4,00%, a chapa de aço de base é endurecida, a trabalhabilidade é deteriorada, e é difícil realizar laminação a frio, de modo que é necessário lidar com instalações para laminação a quente e similares. Do ponto de vista de trabalhabilidade, a quantidade de Si é de modo preferencial de 4,00% ou menos. A quantidade do mesmo é de modo mais preferencial de 3,80% ou menos.

[00151] Quando a quantidade de Mn (manganês) é de menos do que 0,03%, a dureza diminui, e ocorre craqueamento facilmente durante a laminação a quente. Portanto, a quantidade de Mn é de modo preferencial de 0,03% ou mais. A quantidade do mesmo é de modo mais preferencial de 0,06% ou mais. Por outro lado, quando a quantidade de Mn excede 0,15%, é formada de maneira não uniforme uma grande quantidade de MnS e/ou MnSe, e a recristalização secundária não prossegue de maneira estável, de modo que a quantidade de Mn é de modo preferencial de 0,15% ou menos. A quantidade do mesmo é de modo mais preferencial de 0,13% ou menos.

[00152] Quando a quantidade do Al solúvel em ácido (alumínio solúvel em ácido) é de menos do que 0,010%, a quantidade de precipitação de AlN que funciona como um inibidor é insuficiente, e a recristalização secundária não prossegue de modo estável e de maneira suficiente, de modo que a quantidade do Al solúvel em ácido é de modo preferencial de 0,010% ou mais. A quantidade do mesmo é de modo mais preferencial de 0,015% ou mais. Por outro lado, quando a quantidade do Al solúvel em ácido excede 0,065%, o AlN é endurecido e a função do mesmo como um inibidor diminui. Portanto, a quantidade do Al solúvel em ácido é de modo preferencial de 0,065% ou menos. A quantidade do mesmo é de modo mais preferencial de 0,060% ou menos.

[00153] Quando a quantidade de N (nitrogênio) é de menos do que 0,004%, a quantidade de precipitação de AlN funcionando como um inibidor é insuficiente, e a recristalização secundária não prossegue de modo estável e de maneira suficiente, de modo que a quantidade de N é de modo preferencial de 0,004% ou mais. A quantidade do mesmo é de modo mais preferencial de 0,006% ou mais. Por outro lado, quando a quantidade de N excede 0,015%, uma grande quantidade de nitretos é precipitada de maneira não uniforme durante a laminação a quente, o que pertuba o progresso da recristalização. Portanto, a quantidade de N é de modo preferencial de 0,015% ou menos. A quantidade do mesmo é de modo mais preferencial de 0,013% ou menos.

[00154] Quando a quantidade de um entre S (enxofre) e Se (selênio) ou a soma dos dois é menor do que 0,005%, a quantidade de precipitação de MnS e/ou MnSe funcionando como um inibidor é insuficiente, e a recristalização secundária não prossegue de modo estável e de maneira suficiente, de modo que a quantidade de um entre S e Se ou a soma dos dois é de modo preferencial de 0,005% ou mais. A quantidade do mesmo é de modo mais preferencial de 0,007%

ou mais. Por outro lado, quando a quantidade total de S e Se excede 0,050%, a purificação é insuficiente durante o recozimento final e as características de perda de ferro diminuem. Portanto, a quantidade de um entre S e Se ou a soma dos dois é de modo preferencial de 0,050% ou menos. A quantidade do mesmo é de modo mais preferencial de 0,045% ou menos.

[00155] O restante da composição química da peça de aço de base acima descrita consiste em Fe e impurezas. O termo "impurezas" refere-se às impurezas incorporadas a partir de metal em bruto ou sucata como um material bruto, ambientes de fabricação, e similares quando o aço é fabricado industrialmente.

[00156] Além disso, a peça de aço de base da chapa de aço elétrica da presente invenção pode conter, ao invés de uma porção de Fe como o restante, como elementos opcionais, por exemplo, um ou dois ou mais entre P, Cu, Ni, Sn, e Sb dentro de uma faixa que não iniba as características. O limite inferior dos elementos opcionais não é particularmente limitado, e o limite inferior pode ser de 0%.

[00157] P (fósforo) é um elemento que aumenta a resistividade elérica da chapa de aço de base e contribui para uma redução da perda de ferro. No entanto, quando a quantidade do mesmo excede 0,50%, a dureza aumenta excessivamente e as características de laminação se deterioram. Portanto, a quantidade do mesmo é de modo preferencial de 0,50% ou menos. A quantidade do mesmo é de modo mais preferencial de 0,35% ou menos.

[00158] Cu (cobre) é um elemento que forma fino CuS ou CuSe que funciona como um inibidor e contribui para um aprimoramento nas características magnéticas. No entanto, quando a quantidade do mesmo excede 0,40%, o efeito de aprimorar as características magnéticas é saturado e incorrem defeitos na superfície durante a laminação a quente. Portanto, a quantidade do mesmo é de modo preferencial de 0,40% ou menos. A quantidade do mesmo é de modo mais preferencial de 0,35% ou menos.

[00159] Ni (nickel) é um elemento que aumenta a resistividade elétrica da chapa de aço de base e contribui para uma redução da perda de ferro. No entanto, quando a quantidade do mesmo excede 1,00%, a recristalização secundária se torna instável. Portanto, a quantidade de Ni é de modo preferencial de 1,00% ou menos. A quantidade do mesmo é de modo mais preferencial de 0,75% ou menos.

[00160] Sn (estanho) e Sb (antimônio) são elementos que segregam nos limites de grãos e têm uma função de controlar o comportamento de oxidação durante o recozimento por descarbonetação. No entanto, quando a quantidade do mesmo excede 0,30%, a descarbonetação não prossegue facilmente durante o recozimento por descarbonetação, de modo que as quantidades tanto de Sn quanto de Sb são de modo preferencial de 0,30% ou menos. A quantidade de cada elemento é de modo mais preferencial de 0,25% ou menos.

[00161] Além disso, a peça de aço de base da chapa de aço elétrica da presente invenção pode conter de modo adjuvante, ao invés de uma porção de Fe como o restante, como elementos opcionais, por exemplo, um ou dois ou mais entre Cr, Mo, V, Bi, Nb, e Ti como um elemento formando um inibidor. O limite inferior destes elementos não é particularmente limitado, e o limite inferior pode ser de 0%. Os limites superiores destes elementos pode ser Cr: 0,30%, Mo: 0,10%, V: 0,15%, Bi: 0,010%, Nb: 0,20%, e Ti: 0,015%, respectivamente.

[00162] A seguir, vai ser descrito um método de fabricação da chapa de aço elétrica da presente invenção.

[00163] Em um método de fabricação de uma chapa de aço elétrica orientada a grãos de acordo com a presente modalidade (nas partes que se seguem, algumas vezes referido como o "método de fabricação da presente invenção"),

[00164] (a) uma chapa de aço de base na qual um filme de um material mineral inorgânico tal como forsterita formado durante o recozimento final é removido por decapagem, trituração, ou similar é recozida, ou

[00165] (b) uma chapa de aço de base na qual a formação do filme do material mineral inorgânico acima mencionado é suprimida durante o recozimento final é recozida,

[00166] (c) uma camada intermediária contendo principalmente óxido de silício é formada sobre a superfície da chapa de aço de base pelo recozimento acima (recozimento por oxidação térmica, recozimento em uma atmosfera com ponto de orvalho controlado),

[00167] (d) uma solução de formação de revestimento de isolamento contendo principalmente um fosfato e sílica coloidal é aplicada sobre a camada intermediária e cozida, e

[00168] (e) áreas oxidadas locais contendo principalmente óxido de silício com uma estrutura diferente da estrutura da camada intermediária são formadas distintamente na interface entre a camada intermediária e a chapa de aço por oxidação da superfície da chapa de aço de base por um tratamento térmico durante o cozimento.

[00169] De acordo com o método de fabricação da presente invenção, as áreas oxidadas locais podem ser formadas adequadamente em porções onde a camada intermediária é delgada e a adesão do revestimento é inferior.

[00170] A chapa de aço de base na qual um filme de um material mineral inorgânico tal como forsterita é removido por decapagem, trituração, ou similar, e a chapa de aço de base na qual a formação do filme do material mineral inorgânico acima mencionado é suprimida,

são fabricadas, por exemplo, como se segue.

[00171] Uma peça de aço de silício contendo 0,80 a 4,00 % em massa de Si, de modo preferencial uma peça de aço de silício contendo 2,0 a 4,0 % em massa de Si é laminada a quente, é submetida a recozimento conforme necessário depois da laminação a quente, depois disso é submetida a laminação a frio uma vez ou laminação a frio duas vezes ou mais vezes com recozimento intermediário entre as mesmas, e é acabada para uma chapa de aço tendo uma espessura final. Em seguida, a chapa de aço tendo a espessura final é submetida ao recozimento por descarbonetação, e deste modo, a recristalização primária é prosseguida além de descarbonetação, e uma camada de óxido é formada sobre a superfície da chapa de aço.

[00172] Em seguida, um separador de recozimento contendo magnésia como um componente principal é aplicado sobre a superfície da chapa de aço tendo a camada de óxido. Depois de secagem do separador de recozimento, a chapa de aço é enrolada em uma bobina, e submetida ao recozimento final (recristalização secundária). Durante o recozimento final, um filme de forsterita contendo principalmente forsterita (Mg2SiO4) é formado sobre a superfície da chapa de aço. O filme de forsterita é removido por decapagem, trituração, ou similar. Depois da remoção, de modo preferencial, a superfície da chapa de aço é finalizada com acabamento suave por polimento químico ou polimento eletrolítico.

[00173] Por outro lado, como o separador de recozimento acima mencionado, pode ser usado um separador de recozimento contendo alumina como um componente principal ao invés de magnésia. Um separador de recozimento contendo alumina como um componente principal é aplicado sobre a superfície da chapa de aço tendo a camada de óxido, e seco. Depois de secagem do separador de recozimento, a chapa de aço é enrolada em uma bobina, e submetida ao recozimento final (recristalização secundária). Em um caso onde é usado o separador de recozimento contendo alumina como um componente principal, a formação de um filme de um material mineral inorgânico tal como forsterita sobre a superfície da chapa de aço é suprimida mesmo quando é realizado o recozimento final. Depois do recozimento final, de modo preferencial, a superfície da chapa de aço é finalizada com acabamento suave por polimento químico ou polimento eletrolítico.

[00174] Por recozimento a chapa de aço de base na qual o filme do material mineral inorgânico tal como forsterita é removido ou a chapa de aço de base na qual a formação do filme do material mineral inorgânico tal como forsterita é suprimida, uma camada intermediária contendo principalmente óxido de silício é formada sobre a superfície da chapa de aço de base.

[00175] A espessura da camada intermediária é controlada controlando adequadamente uma ou duas ou mais das condições selecionadas entre a temperatura de recozimento, o tempo de retenção, e a atmosfera de recozimento. De modo a aumentar a produtividade de uma chapa de aço elétrica orientada a grãos, o processo de formação de camada intermediária de modo preferencial é realizado em uma baixa temperatura de recozimento em uma faixa possível por um curto tempo de recozimento. Portanto, a espessura da camada intermediária deve ser minimizada dentro de uma faixa na qual a adesão do revestimento pode ser assegurada. Portanto, a espessura da camada intermediária depois do processo de formação de camada intermediária é de menos de 50 nm.

[00176] O recozimento para formar a camada intermediária de modo preferencial é realizada em uma temperatura de recozimento de 600°C a 1150°C do ponto de vista de formação de óxi do de silício oxidado externamente sobre a superfície da chapa de aço. A atmosfera durante o estágio de aquecimento e o estágio de imersão no recozimento é de modo preferencial uma atmosfera redutora de modo a não fazer com que o interior da chapa de aço seja oxidado, e de modo particularmente preferencial é uma atmosfera de nitrogênio na qual hidrogênio é misturado. Por exemplo, é preferencial uma atmosfera contendo hidrogênio : nitrogênio a 75% : 25% com um ponto de orvalho de −20°C a 2°C.

[00177] No recozimento (recozimento por oxidação térmica) para formar a camada intermediária, o ponto de orvalho e o grau de oxidação da atmosfera durante o estágio de arrefecimento são mantidos menores do que o ponto de orvalho e o grau de oxidação (= pressão parcial do vapor d’água / pressão parcial de hidrogênio) da atmosfera durante o estágio de imersão. Modificando o ponto de orvalho e o grau de oxidação a partir do estágio de imersão até o estágio de arrefecimento, as porções onde a espessura da camada intermediária é localmente delgada são tornadas ainda mais finas.

[00178] As porções onde a espessura da camada intermediária é localmente delgada são porções onde a adesão do revestimento é inferior. No entanto, reduzindo ainda a espessura destas porções, são preferencialmente formadas áreas oxidadas locais nestas porções durante o recozimento por cozimento do revestimento de isolamento. Em consequência, a adesão do revestimento relativa ao revestimento de isolamento nestas porções pode ser aprimorada.

[00179] No método de fabricação da presente invenção, durante o recozimento para formar a camada intermediária, o ponto de orvalho e o grau de oxidação são modificados a partir do estágio de imersão até o estágio de arrefecimento, e o ponto de orvalho e o grau de oxidação da atmosfera durante o estágio de arrefecimento são mantidos menores do que os mesmos durante o estágio de imersão. Por exemplo, depois do estágio de imersão, é realizado arrefecimento em uma atmosfera contendo hidrogênio : nitrogênio a 75% : 25% com um ponto de orvalho de −50°C a −20°C. Uma atmosfera co ntendo hidrogênio : nitrogênio a 75% : 25% com um ponto de orvalho de −20°C ou inferior corresponde a um grau de oxidação ≤ 0,0014. Uma atmosfera similar tendo um baixo grau de oxidação durante o arrefecimento depois da formação da camada intermediária é uma das características do método de fabricação da presente invenção.

[00180] Uma solução de formação de revestimento de isolamento contendo principalmente um fosfato e sílica coloidal é aplicada sobre a camada intermediária contendo principalmente óxido de silício e cozida para formar um revestimento de isolamento. O cozimento da solução de revestimento acima mencionada é realizado, por exemplo, em uma atmosfera mista de nitrogênio e hidrogênio contendo hidrogênio : nitrogênio a 75% : 25% com um ponto de orvalho de 5°C a 50°C por um tratamento térmico em 650°C a 950°C.

[00181] Pelo tratamento térmico durante o cozimento, a superfície da chapa de aço, em uma área onde a espessura da camada intermediária é localmente delgada, é oxidada localmente, de modo que são formadas distintamente áreas oxidadas locais na interface entre a camada intermediária e a chapa de aço.

[00182] Durante o recozimento por cozimento da solução de revestimento, o ponto de orvalho e o grau de oxidação da atmosfera durante o arrefecimento são mantidos menores do que o ponto de orvalho e o grau de oxidação da atmosfera durante o cozimento. Modificando o ponto de orvalho e o grau de oxidação a partir do estágio de cozimento até o estágio de arrefecimento, a modificação na estrutura da área oxidada local é suprimida. Por exemplo, em uma atmosfera contendo hidrogênio : nitrogênio a 75% : 25% com um ponto de orvalho de 5°C a 10°C, é realizado arrefecimento enquanto mantendo o grau de oxidação da atmosfera durante o arrefecimento menor do que o grau de oxidação da atmosfera durante o cozimento.

[00183] No método de fabricação da presente invenção, é preferencial manter o ponto de orvalho e o grau de oxidação da atmosfera durante o arrefecimento até 500°C menor d o que o grau de oxidação da atmosfera durante o cozimento. Por exemplo, depois do cozimento, modificando o ponto de orvalho e o grau de oxidação, o arrefecimento até 500°C é de modo preferencial de c ontrolado para uma atmosfera contendo hidrogênio : nitrogênio a 75% : 25% com um ponto de orvalho de 5°C a 10°C (0,0116 ≤ grau de oxidação ≤ 0,0163). Uma atmosfera similar tendo um baixo grau de oxidação durante o arrefecimento depois da formação do revestimento de isolamento é uma das características do método de fabricação da presente invenção.

[00184] O estado de formação da área oxidada local é modificado controlando as condições de recozimento tais como temperatura e atmosfera. Por exemplo, aumentando o grau de oxidação leva a oxidação interna, e diminuinco o grau de oxidação leva a oxidação externa. No método de fabricação da presente invenção, pode ser adotada oxidação interna ou oxidação externa contanto que as finas áreas oxidadas locais sejam formadas de modo preferencial em uma pequena quantidade.

[00185] A oxidação interna é adequada para formar de maneira eficaz as áreas oxidadas locais, e a oxidação externa é adequada para melhorar a adesão do revestimento. De modo a obter tanto a formação eficaz das áreas oxidadas locais quanto a melhora na adesão do revestimento, é preferencial uma forma de uma região de transição entre a oxidação interna e a oxidação externa, e é mais preferencial uma forma de oxidação externa próxima à oxidação interna.

[00186] Além disso, quando as áreas oxidadas locais são formadas,

existem casos onde uma porção da chapa de aço de base é cortada dependendo do estado da reação de oxidação continuada, e aço é incorporado nas áreas oxidadas locais. Além disso, existem casos onde inclusões e precipitados são incluídos nas áreas oxidadas locais. Na presente modalidade, as áreas oxidadas locais podem incluir aço, inclusões, precipitados, e similares.

[00187] Cada camada da chapa de aço elétrica da presente invenção é observada e medida como se segue.

[00188] Uma peça de teste é cortada da chapa de aço elétrica orientada a grãos na qual o revestimento de isolamento é formado, e a estrutura em camadas da peça de teste é observada com um microscópio eletrônico de varredura (SEM) e um microscópio eletrônico de transmissão (TEM).

[00189] Especificamente, primeiro, uma peça de teste é cortada de modo que a direção de corte é paralela à direção da espessura (especificamente, a peça de teste é cortada de modo que a seção transversal é paralela à direção da espessura e perpendicular à direção do rolamento), e a estrutura transversal desta seção transversal é observada com uma SEM em uma ampliação na qual cada camada é incluída no campo visual observado. Por exemplo, em observação com uma imagem de composição de eletrônica de reflexão (imagem de COMP), pode ser inferido quantas camadas a estrutura transversal inclui. Por exemplo, na imagem de COMP, a chapa de aço pode ser diferenciada como cor clara, a camada intermediária (incluindo as áreas oxidadas locais) como cor escura, e o revestimento de isolamento como cor intermediária.

[00190] De modo a identificar cada camada na estrutura transversal, é realizada análise de linha ao longo da direção da espessura usando SEM-EDS (espectroscopia de raios X dispersiva em energia), e análise quantitativa da composição quimica de cada camada. Os elementos a serem analisados quantitativamente são cinco elementos<: Fe, P, Si, O, e Mg.

[00191] A partir dos resultados da observação da imagem de COMP e dos resultados da análise quantitativa por SEM-EDS, em um caso onde uma área tem um teor de Fe de 80 em % ou mais excluindo o ruído da medição, e o segmento de linha (espessura) sobre a linha de varredura da análise de linha correspondente a esta área é de 300 nm ou mais, a área é determinada como a chapa de aço de base, e uma área excluindo a chapa de aço de base é determinada como a camada intermediária (incluindo as áreas oxidadas locais) e o revestimento de isolamento.

[00192] Com referência à área excluindo a chapa de aço de base identificada acima, a partir dos resultados da observação da imagem de COMP e dos resultados da análise quantitativa por SEM-EDS, em um caso onde uma área tem um teor de Fe de menos de 80 em %, um teor de P de 5 em % ou mais, um teor de Si de menos de 20 em %, um teor de O de 50 em % ou mais, e um teor de Mg de 10 em % ou menos excluindo o ruído da medição, e o segmento de linha (espessura) sobre a linha de varredura da análise de linha correspondente a esta área é de 300 nm ou mais, a área é determinada como o revestimento de isolamento.

[00193] Além disso, de modo a determinar a área que é o revestimento de isolamento, precipitados, inclusões, e similares, os quais estão contidos no revestimento de isolamento, não são considerados como objetos de determinação, mas a área que satisfaz os resultados da análise quantitativa como uma matriz é determinada como o revestimento de isolamento. Por exemplo, quando a presença de precipitados, inclusões, e similares sobre a linha de varredura da análise de linha é confirmada a partir da imagem de COMP ou dos resultados da análise de linha, esta área não é considerada para a determinação do revestimento de isolamento, e o revestimento de isolamento é determinado pelos resultados da análise quantitativa como a matriz. Os precipitados e as inclusões podem ser diferenciados da matriz por contraste na imagem de COMP, e podem ser diferenciados da matriz pelas quantidades de elementos constituintes incluídos nos resultados da análise quantitativa.

[00194] Em um caso onde uma área exclui a chapa de aço de base e o revestimento de isolamento identificado acima e o segmento de linha (espessura) sobre a linha de varredura da análise de linha correspondente a esta área é de 300 nm ou mais, esta área é determinada como uma área incluindo a camada intermediária (incluindo as áreas oxidadas locais).

[00195] São realizadas a identificação de cada camada e a medição da espessura pela observação da imagem de COMP acima mencionada e por análise quantitativa SEM-EDS sobre cinco locais ou mais ao mesmo tempo que modificando o campo visual observado. Com relação às espessuras do revestimento de isolamento obtidas a partir de cinco locais ou mais no total, é calculado um valor médio excluindo o valor máximo e o valor mínimo entre os valores, e este valor médio é tomado como a espessura média do revestimento de isolamento.

[00196] Além disso, se um revestimento de isolamento, no qual o segmento de linha (espessura) sobre a linha de varredura da análise de linha tiver menos de 300 nm, for incluído em no mínimo um dos campos visuais observados de cinco locais ou mais conforme descrito acima, o revestimento de isolamento é observado em detalhes por TEM, e a identificação do revestimento de isolamento e a medição da espessura são realizadas por TEM.

[00197] Além disso, a área incluindo a camada intermediária (incluindo as áreas oxidadas locais) é observada por TEM em detalhes porque a resolução espacial de SEM é baixa, e a identificação da camada intermediária (incluindo as áreas oxidadas locais) e a medição da espessura são realizadas por TEM.

[00198] Uma peça de teste contendo uma camada intermediária (incluindo as áreas oxidadas locais) e uma peça de teste contendo o revestimento de isolamento conforme necessário são cortadas por processamento de feixe de íons focado (FIB) de modo que a direção de corte é paralela à direção da espessura (especificamente, uma peça de teste é cortada de modo que a seção transversal é paralela à direção da espessura e perpendicular à direção do rolamento), e a estrutura transversal desta seção transversal é observada (imagem de campo brilhante) com um TEM de varredura (STEM) em uma ampliação na qual a camada correspondente é incluída no campo visual observado. Em um caso onde cada camada não é incluída no campo visual observado, a estrutura transversal é observada em uma pluralidade de campos visuais contínuos.

[00199] De modo a identificar cada camada da camada intermediária (incluindo as áreas oxidadas locais) e o revestimento de isolamento conforme necessário na estrutura transversal, é realizada análise de linha ao longo da direção da espessura usando TEM-EDS, e é realizada análise quantitativa da composição química de cada camada. Os elementos a serem analisados quantitativamente são cinco elementos: Fe, P, Si, O, e Mg.

[00200] A partir dos resultados da observação da imagem de campo brilhante por TEM e dos resultados da análise quantitativa por TEM-EDS descritos acima, cada camada é identificada e a espessura de cada camada é medida.

[00201] Em uma área contínua de 50 nm ou mais sobre a linha de varredura da análise de linha, uma área tendo um teor de Fe de 80 em % ou mais excluindo o ruído da medição é determinada como a chapa de aço de base, e uma área excluindo esta chapa de aço de base é determinada como a camada intermediária e o revestimento de isolamento.

[00202] Com referência à área excluindo a chapa de aço de base identificada acima, a partir dos resultados da observação da imagem de campo brilhante e dos resultados da análise quantitativa por TEM- EDS, uma área tendo um teor de Fe de menos de 80 em %, um teor de P de 5 em % ou mais, um Si de menos de 20 em %, um teor de O de 50 em % ou mais, e um teor de Mg de 10 em % ou menos excluindo o ruído da medição na área contínua de 50 nm ou mais sobre a linha de varredura da análise de linha é determinada como o revestimento de isolamento. Além disso, de modo a determinar a área a qual é o revestimento de isolamento, precipitados, inclusões, e similares os quais estão contidos no revestimento de isolamento não são considerados como objetos de determinação, mas a área que satisfaz os resultados da análise quantitativa como uma matriz é determinada como o revestimento de isolamento.

[00203] Uma área excluindo a chapa de aço de base e o revestimento de isolamento identificado acima é determinada como a camada intermediária (incluindo as áreas oxidadas locais). Esta camada intermediária (incluindo as áreas oxidadas locais) pode satisfazer um teor de Fe de menos de 80 em % em média, um teor de P de menos de 5 em % em média, e um teor de Si de 20 em % ou mais em média, um teor de O de 50 em % ou mais em média, e um teor de Mg de 10 em % ou menos em média como a média da camada intermediária inteira. Além disso, os resultados da análise quantitativa da camada intermediária acima mencionada não incluem resultados da análise de aço, precipitados, inclusões, e similares contidos na camada intermediária, mas são resultados da análise quantitativa como uma matriz.

[00204] O segmento de linha (espessura) sobre a linha de varredura da análise de linha é medido para cada camada identificada acima. Quando a espessura de cada camada é de 5 nm ou menos, é preferencial usar um TEM tendo uma função de correção de aberração esférica do ponto de vista de resolução espacial. Quando a espessura de cada camada é de 5 nm ou menos, é realizada análise de pontos, por exemplo, em intervalos de 2 nm ao longo da direção da espessura, o segmento de linha (espessura) de cada camada é medido, e este segmento de linha pode ser adotado como a espessura de cada camada. Por exemplo, quando é usado TEM tendo uma função de correção de aberração esférica, pode ser realizada análise EDS com uma resolução espacial de cerca de 0,2 nm.

[00205] A observação e a medição com o TEM acima mencionado são realizadas sobre cinco locais ou mais ao mesmo tempo que modificando o campo visual observado. Com relação aos resultados das medições obtidas a partir de cinco locais ou mais no total, é calculado um valor médio excluindo o valor máximo e o valor mínimo entre os valores, e este valor médio é adotado como a espessura média da camada correspondente. Em um caso de confirmação da variação na espessura de cada camada conforme necessário, pode ser calculado um desvio padrão a partir dos resultados das medições acima e usado em "(valor médio) ± (desvio padrão)".

[00206] Se ou não a camada intermediária da chapa de aço elétrica da presente invenção tem áreas oxidadas locais, a espessura da camada intermediária na área onde as áreas oxidadas locais são incluídas, a espessura da camada intermediária na área onde as áreas oxidadas locais não são incluídas, e similares são identificados pelo seguinte método.

[00207] A observação com uma imagem de campo brilhante de TEM na qual cada camada é identificada pela análise TEM-EDS acima mencionada é realizada sobre uma área tendo um comprimento total de 300 µm ou mais na direção ortogonal à direção da espessura. Quando somente uma camada intermediária tendo uma espessura de menos de 50 nm na direção da espessura é incluída nesta érea, é determinado que não são incluídas áreas oxidadas locais, e quando uma camada intermediária tendo uma espessura de 50 nm ou mais na direção da espessura é incluída, é determinado que são incluídas áreas oxidadas locais. Isto é, a espessura da camada intermediária na área onde as áreas oxidadas locais são incluídas é de 50 nm ou mais, e a espessura da camada intermediária na área onde áreas oxidadas locais não são incluídas é de menos de 50 nm.

[00208] Além disso, por análise de imagem, a área tendo uma espessura de 50 nm ou mais na direção da espessura (camada intermediária na área onde as áreas oxidadas locais são incluídas) é identificada, e é obtido o comprimento da área na direção ortogonal à direção da espessura. Quando a distância entre as áreas oxidadas locais adjacentes uma à outra (a distância na direção ortogonal à direção da espessura) é de menos do que 0,5 µm, é considerada como uma área oxidada local contínua.

[00209] Com base no resultado da análise de imagem acima, a fração da linha X definida em (Fórmula 1) é determinada a partir do comprimento total do campo visual observado e do comprimento da soma das áreas oxidadas locais. Com referência a binarização da imagem para análise de imagem, pode ser realizada binarização da imagem colorindo manualmente a camada intermediária (incluindo as áreas oxidadas locais) na fotografia com base no resultado de identificação das áreas oxidadas locais acima descrito.

[00210] Na chapa de aço elétrica da presente invenção, a camada intermediária é incluída em contato com a chapa de aço de base, e o revestimento de isolamento é incluído em contato com a camada intermediária. Portanto, em um caso de identificação de cada camada de acordo com o critério acima descrito, não são incluídas camadas além da chapa de aço de base, da camada intermediária (incluindo as áreas oxidadas locais), e do revestimento de isolamento.

[00211] Além disso, as quantidades de Fe, P, Si, O, Mg, e similares contidas na chapa de aço de base, na camada intermediária (incluindo as áreas oxidadas locais), e no revestimento de isolamento descrito acima são um critério para identificação da chapa de aço de base, da camada intermediária, e do revestimento de isolamento e obtenção das espessuras dos mesmos.

[00212] Além disso, a Ra (rugosidade média aritmética) da superfície da chapa de aço de base pode ser medida usando um dispositivo de medição da rugosidade da superfície do tipo de caneta (stylus type).

[00213] A fração do revestimento de isolamento remanescente é avaliada conduzindo um teste de adesão de flexão. Uma peça de teste de 80 mm × 80 mm tendo um formato plano de chapa é enrolada em torno de uma barra redonda com um diâmetro de 20 mm e é esticada plana, a área do revestimento de isolamento que não se delamina a partir desta peça de teste é medida, um valor obtido dividindo a área que não se delamina pela área da chapa de aço é definido como a fração de revestimento remanescente (% de área), e a adesão do revestimento relativa ao revestimento de isolamento é avaliada. Por exemplo, pode ser realizado cálculo colocando um filme transparente com uma escala de grade de 1 mm sobre a peça de teste e medindo a área do revestimento de isolamento que não se delamine.

[00214] [Exemplos]

[00215] Nas partes que se seguem, os efeitos de um aspecto da presente invenção vão ser descritos em detalhes com referência aos exemplos que se seguem. No entanto, a condição nos exemplos é uma condição de exemplo adotada para confirmar a operacionalidade e os efeitos da presente invenção, de modo que a presente invenção não seja limitada à condição de exemplo. A presente invenção pode adotar vários tipos de condições contanto que as condições não se afastem do âmbito da presente invenção e possam atingir o objeto da presente invenção.

[00216] (Exemplo 1)

[00217] Uma peça de aço de base tendo a composição mostrada na Tabela 1 foi tratada termicamente a 1150°C por 6 0 minutos e em seguida submetida a laminação a quente de modo a obter uma chapa de aço laminada a quente tendo uma espessura de 2,6 mm. Em seguida, a chapa de aço laminada a quente foi submetida a recozimento de banda quente no qual a chapa de aço laminada a quente foi mantida a 1120°C por 200 segundos, imedi atamente arrefecida, mantida a 900°C por 120 segundos, e em seguida rapidamente arrefecida. A chapa recozida de banda quente foi decapada (pickled) e em seguida submetida a laminação a frio de modo a obter uma chapa de aço laminada a frio tendo uma espessura final de 0,27 mm. Tabela 1 PEÇA DE AÇO COMPOSIÇÃO (% em massa) DE BASE Si C Al Mn S N A 3,21 0,055 0,029 0,080 0,008 0,008

[00218] A chapa de aço laminada a frio (nas partes que se seguem referida como "chapa de aço") foi submetida a recozimento por descarbonetação a 850°C por 180 segundos em uma atm osfera contendo hidrogênio : nitrogênio a 75% : 25%. A chapa de aço depois do recozimento por descarbonetação foi submetida a recozimento por nitretação a 750°C por 30 segundos em uma atmosfera mista de hidrogênio-nitrogênio-amônia para controlar o teor de nitrogênio da chapa de aço para 230 ppm.

[00219] Um separador de recozimento contendo alumina como um componente principal foi aplicado à chapa de aço depois do recozimento por nitretação. Em seguida, a chapa de aço foi submetida a recozimento final sendo aquecida até 1200°C em um a taxa de aquecimento de 15°C/ hora em uma atmosfera mista de hidrogênio e nitrogênio, e em seguida foi submetida a recozimento de purificação sendo mantida a 1200°C por 20 horas em uma atmosfer a de hidrogênio. Em seguida, a chapa de aço foi arrefecida naturalmente, por meio do que foi obtida uma chapa de aço de base tendo uma superfície lisa.

[00220] A chapa de aço de base depois do recozimento final foi aquecida até uma temperatura de retenção em uma taxa de aquecimento de 10 °C/s em uma atmosfera de 25% de N 2 + 75% de H2, e em seguida foi mantida por 30 segundos, e em seguida, o ponto de orvalho da atmosfera foi imediatamente modificado conforme apropriado, e a chapa de aço foi arrefecida naturalmente, por meio do que foi formada uma camada intermediária contendo principalmente óxido de silício.

[00221] Uma solução de revestimento de isolamento contendo principalmente um fosfato e sílica coloidal foi aplicada à chapa de aço na qual a camada intermediária foi formada. A chapa de aço foi aquecida até uma temperatura de retenção em uma atmosfera incluindo hidrogênio : nitrogênio a 75% : 25%, e foi mantida por 30 segundos, e em seguida, o ponto de orvalho da atmosfera foi imediatamente modificado conforme apropriado de modo a não provocar a modificação da estrutura das áreas oxidadas locais, e a chapa de aço foi arrefecida no forno até 500°C e em seguida foi arrefecida naturalmente, por meio do que foi formado um revestimento de isolamento.

[00222] A superfície da chapa de aço de base foi oxidada localmente pelo recozimento por oxidação térmica acima mencionado (recozimento formando a camada intermediária, recozimento em uma atmosfera com ponto de orvalho controlado) para formar a camada intermediária, e o recozimento por cozimento para formar o revestimento de isolamento acima mencionado, por meio do que são formadas áreas oxidadas locais na interface entre a camada intermediária e a chapa de aço.

[00223] Com base nos métodos de observação e medição descritos acima, uma peça de teste foi cortada da chapa de aço elétrica orientada a grãos na qual foi formado o revestimento de isolamento, a estrutura transversal da peça de teste foi observada com um microscópio eletrônico de varredura (SEM) e um microscópio eletrônico de transmissão (TEM), e foram obtidas a espessura da camada intermediária na área onde as áreas oxidadas locais são incluídas, a espessura da camada intermediária na área onde não são incluídas áreas oxidadas locais, e a fração da linha X. Os resultados são mostrados na Tabela 2.

Tabela 2 PE- RECOZIMENTO FORMANDO CAMADA RECOZIMENTO POR COZIMENTO DE ESPESSURA ESPESSURA FRA- FRA- NOTAS

ÇA INTERMEDIÁRIA REVESTIMENTO DE ISOLAMENTO MÉDIA DA MÉDIA DA ÇÃO DA ÇÃO DE TEMPE- PONTO DE PONTO DE TEMPE- PONTO DE PONTO DE CAMADA INTER- CAMADA LINHA DO TES- RATURA ORVALHO ORVALHO RATURA ORVALHO ORVALHO MEDIÁRIA EM INTERMEDIÁRIA X DE REVES TE DE - DA DA DE DA DA ÁREA ONDE NÃO EM ÁREA ONDE ÁREAS TI-MEN- RETEN- ATMOSFE- ATMOSFE- RETEN- ATMOSFE- ATMOSFE- SÃO INCLUÍDAS SÃO INCLUÍDAS OXIDA- TO ÇÃO RA DE RA DE ÇÃO RA DE RA DE ÁREAS ÁREAS DAS RES- (°C) RETENÇÃO ARREFE- (°C) RETENÇÃO ARREFE- OXIDADAS OXIDADAS LOCAIS TANTE (°C) CIMENTO (°C) CIMENTO LOCAIS -(nm) LOCAIS (nm) (%) (%) (°C) (°C) A1 1100 2 2 820 50 50 37 ± 5 NENHUMA 0 82 EXEMPLO

COMPARATIVO A2 800 -15 -15 860 3 3 4±1 NENHUMA 0 75 EXEMPLO

COMPARATIVO 52/55 A3 820 -10 -25 840 40 10 5±2 375 7 93 EXEMPLO DA

INVENÇÃO A4 880 -15 -35 860 30 10 8±3 218 5 92 EXEMPLO DA

INVENÇÃO A5 960 -5 -45 820 30 5 12 ± 5 102 0,3 95 EXEMPLO DA

INVENÇÃO A6 700 -20 -25 940 60 55 2±1 812 (COMEN- 21 83 EXEMPLO DA TÁRIO 1) INVENÇÃO A7 740 -10 -15 780 45 40 3±1 633 15 84 EXEMPLO DA

INVENÇÃO A8 840 -5 -10 840 35 30 6±1 296 9 89 EXEMPLO DA

INVENÇÃO A9 860 -10 -20 800 25 20 7±2 167 0,1 86 EXEMPLO DA

INVENÇÃO A10 760 -10 -10 790 40 35 3±1 NENHUMA 0 76 EXEMPLO

COMPARATIVO A11 780 -15 -25 800 10 10 4±1 NENHUMA 0 78 EXEMPLO

COMPARATIVO

[00224] (COMENTÁRIO 1)

[00225] Nos exemplos da invenção tendo as áreas oxidadas locais, a adesão do revestimento relativa ao revestimento de isolamento é excelente. Particularmente, nos Exemplos A3 a A5 da Invenção, é obtida uma fração de revestimento remanescente de 90% ou mais, e pode ser visto que a propriedade de adesão do revestimento é significativamente excelente. Nos Exemplos A3 a A5 da Invenção, presume-se que como o ponto de orvalho da atmosfera de arrefecimento do recozimento formando a camada intermediária foi tão baixo quanto menos de −20°C, a variação na espessur a da camada intermediária foi relativamente grande, e as áreas oxidadas locais provavelmente iriam formar em porções onde a camada intermediária era localmente delgada durante o recozimento por cozimento do revestimento de isolamento.

[00226] Além disso, infere-se que o ponto de orvalho da atmosfera de arrefecimento durante o recozimento por cozimento do revestimento de isolamento foi tão baixo quanto 5°C a 10°C e áreas oxidadas locais não cresceram mais do que o necessário. Considera- se que como as áreas oxidadas locais formadas deste modo tinham uma espessura apropriada de 80 a 400 nm e foram adequadamente incluídas em uma fração da linha X de 0,3% ou mais e de 7% ou menos, e as áreas oxidadas locais foram formadas nas porções da camada intermediária onde a espessura era localmente delgada (as porções onde a adesão do revestimento era inferior), foi melhorada a adesão do revestimento relativa ao revestimento de isolamento.

[00227] Nos Exemplos A7 a A9 da Invenção, presume-se que como o ponto de orvalho da atmosfera de arrefecimento do recozimento formando a camada intermediária foi tão elevado quanto −20°C ou superior, a variação na espessura da camada intermediária foi pequena, e as áreas oxidadas locais foram formadas em uma ampla extensão durante o recozimento por cozimento do revestimento de isolamento. Nos Exemplos A6 a A9 da Invenção, embora o ponto de orvalho da atmosfera de arrefecimento durante o recozimento por cozimento do revestimento de isolamento fosse menor do que o ponto de orvalho da atmosfera de retenção, o ponto de orvalho da atmosfera de arrefecimento foi relativamente tão elevado quanto −20°C ou superior, e, portanto as áreas oxidadas locais foram crescidas em uma extensão mais ampla. Por este motivo, considera-se que embora tenha sido obvservada a melhora na adesão do revestimento relativa ao revestimento de isolamento, o grau de melhora foi pequeno. Nos Exemplos A8 e A9 da Invenção, a fração da linha X da área oxidada local estava em uma faixa apropriada de 0,1% a 12%, e a melhora na adesão do revestimento relativa ao revestimento de isolamento foi relativamente boa.

[00228] Em particular, nos Exemplos A6 e A7 da Invenção, considera-se que embora tenha sido observada a melhora na adesão do revestimento relativa ao revestimento de isolamento, como a espessura da áreas oxidadas locais excedeu 400 nm e a fração da linha X das áreas oxidadas locais excedeu 12%, aumentou a ação de estresse sobre o revestimento de isolamento e o revestimento de isolamento foi um tanto provável de delaminar.

[00229] No Exemplo A6 da Invenção, considera-se que como foram incluídas as porções onde a espessura da camada intermediária era localmente de menos de 2 nm, a ação de estresse térmico entre a chapa de aço de base e o revestimento de isolamento não foi de maneira suficiente relaxada, e, portanto o revestimento de isolamento foi provável de delaminar.

[00230] Por outro lado, no Exemplo Comparativo A1, infere-se que não foram formadas áreas oxidadas locais durante o recozimento por cozimento do revestimento de isolamento.

[00231] No Exemplo Comparativo A2, infere-se que como a atmosfera durante o arrefecimento para o recozimento formando a camada intermediária foi a mesma que a atmosfera durante retenção, a espessura de camada da camada intermediária formada foi uniforme, raramente foram incluídas porções localmente delgadas, e deste modo não foram formadas áreas oxidadas locais durante o cozimento e o recozimento do revestimento de isolamento.

[00232] Nos Exemplos Comparativos A10 e A11, infere-se que como o ponto de orvalho durante o arrefecimento não foi menor do que o ponto de orvalho durante imersão que no recozimento formando a camada intermediária ou no recozimento por cozimento do revestimento de isolamento, de modo preferencial não foram formadas áreas oxidadas locais. Aplicabilidade Industrial

[00233] De acordo com o aspecto da presente invenção, é possível proporcionar uma chapa de aço elétrica orientada a grãos com um revestimento de isolamento não tendo irregularidades na adesão do revestimento, isto é, uma chapa de aço elétrica orientada a grãos excelente na adesão do revestimento de revestimento de isolamento mesmo sem um filme de forsterita. Portanto, é alta a aplicabilidade industrial. Breve Descrição dos Símbolos de Referência

[00234] 1 chapa de aço de base

[00235] 2 filme de forsterita

[00236] 3 revestimento de isolamento

[00237] 4 camada intermediária

[00238] 5a, 5b, 5c área oxidada local

[00239] La, Lb, Lc comprimento da área oxidada local t espessura da área oxidada local

Claims

REIVINDICAÇÕES

1. Chapa de aço elétrica orientada a grãos, caracterizada pelo fato de que compreende: uma chapa de aço de base; uma camada intermediária disposta em contato com a chapa de aço de base; e um revestimento de isolamento disposto em contato com a camada intermediária para ser uma superfície mais externa, em que a camada intermediária tem uma área oxidada local ao visualizar uma seção transversal cuja direção de corte é paralela à direção da espessura, e uma espessura da camada intermediária em uma área onde a área oxidada local é incluída é de 50 nm ou mais, e uma espessura da camada intermediária em uma área onde a área oxidada local não é incluída é de menos de 50 nm.

2. Chapa de aço elétrica orientada a grãos de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que, ao visualizar a seção transversal, e quando um comprimento total de um campo visual observado em uma direção ortogonal à direção da espessura é referido como Lz em unidades de µm, um comprimento total de a área oxidada local na direção ortogonal à direção da espessura é referido como Lx em unidades de µm, e uma fração da linha X da área oxidada local é definida por uma Fórmula 1 seguinte, a fração da linha X é de 0,1% ou mais e de 12% ou menos., X = (Lx ÷ Lz) × 100 … (Fórmula 1).

3. Chapa de aço elétrica orientada a grãos de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizada pelo fato de que a espessura da camada intermediária na área onde a área oxidada local é incluída é de 50 nm ou mais e de 400 nm ou menos, e a espessura da camada intermediária na área onde a área oxidada local não é incluída é de 2 nm ou mais e de menos de 50 nm.