CN101821418B - 高频铁损低的无方向性电磁钢板及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种高频铁损低的无方向性电磁钢板，其在厚度方向具有A1的浓度梯度，该无方向性电磁钢板的特征在于：作为整个钢板，以质量％计含有C：0.005％以下、Si：2％～4％、Mn：1％以下以及A1：0.1％～8％，剩余部分包括Fe和不可避免的杂质；并且在板厚方向的Al浓度(质量％)满足下式(1)：0.1＜(Xs-Xc)/t＜100 (1)Xs：钢板表面的Al浓度(质量％)，Xc：钢板中心的Al浓度(质量％)，t：当Al浓度(质量％)为Xc+0.05(Xs-Xc)时距钢板表面的深度(mm)。

Description

高频铁损低的无方向性电磁钢板及其制造方法
技术领域
本发明涉及一种作为马达的磁芯(铁芯)材料使用的、高频铁损低的无方向性电磁钢。
背景技术
近年来，从环境保护和节省能源的角度考虑，人们提高了对电动汽车的关注；对驱动用马达要求高速转动和小型化；同时驱动频率达到了800Hz左右。
而且，由于在驱动时会有数倍于驱动频率的高频成分叠加在驱动频率上，所以作为马达的磁芯材料的无方向性电磁钢板在要求其具有能实现高速转动和小型化的机械特性的同时，还要求在400Hz～2kHz的高频区域具有优良的磁特性，特别是具有优良的铁损特性。
在铁损中，有过流损耗和磁滞损耗，过流损耗与板厚的平方成正比，与电阻率成反比。因此，为了降低过流损耗，以前人们尝试过的方法有：(i)降低板厚；和/或(ii)提高Si量和/或Al量，以便在提高电阻率的同时，提高钢板的强度(转子的刚性)。
例如，在专利文献1中公开了一种限定Si量和Al量之间的比率、以及W10/400(W/kg)和板厚之间的关系的无方向性电磁钢板。专利文献1的无方向性电磁钢板可以在400Hz附近降低铁损，但在频率超过400Hz的频率区域中，其铁损特性不一定良好，不适合用作在800Hz左右、或者更高的频率区域进行驱动的马达磁芯(铁芯)材料。
如上所述，为了降低过流损耗，(i)降低板厚、同时(ii)提高Si量和/或Al量是有效的，但钢中的Si量和/或Al量的增加会降低钢板的加工性能，阻碍钢板的薄板化。因此，仅仅考虑增加钢中的Si量和/或Al量，不能在工业上稳定地生产出在800Hz左右、进而在超过1000Hz的频率区域的铁损特性得以改善的材料。
为了在800Hz左右、进而在超过1000Hz的频率区域，开发出铁损特性优良的薄的无方向性电磁钢板，需要具有新的技术。
在专利文献2中，公开了一种如下的制造磁特性优良的无方向性电磁钢板的方法：在冷轧钢板的单面或双面，用热浸镀或熔融盐电镀的方法形成Al镀膜或Al-Mn合金镀膜，接着进行合金化退火。
专利文献2的方法用于谋求降低商用频率区域的特性即铁损W15/50(用50Hz的交流电、在最大1.5T的条件下进行磁化时，每1kg的电能损耗)。而且，为了达到该目的，在“镀覆-合金化退火”这一方法中，对于具有提高电阻作用的Al和/或Mn，使其至少在整个镀膜中与Fe合金化，或优选使Al在整个钢板中均匀扩散。但是，根据该方法，也不能降低在高频区域的铁损。
专利文献1：特开2007-247047号公报
专利文献2：特开平07-258863号公报
发明内容
本发明以降低无方向性电磁钢板的高频铁损为课题，其目的在于提供一种在400Hz～2kHz的高频区域可以用作驱动的马达磁芯(铁芯)材料的无方向性电磁钢板。
本发明人着眼于在400Hz～2kHz的高频区域仅从钢板表面到50μm左右的深度流过涡流的情况，就增加从钢板表面到50μm深度的区域的电阻的方法进行了潜心的研究。
在镀覆了数十μm厚的Al镀膜后采用退火使该镀膜合金化的方法会带来Al镀覆成本的增加。当使Al在整个钢板上进行均匀扩散时，由于也会使Al扩散至在高频下使用时不会流过涡流的表层部以外，所以扩散到中心部的Al在高频用途中是没有用处的。本发明人发现，如果在钢板表面镀覆电阻增加率大的Al，并使Al扩散渗透到适当的深度，从而从钢板表面到预定深度形成Al的浓度梯度，则可以降低高频铁损。
本发明就是基于上述认识而完成的，其要点如下所述。
(1)一种高频铁损低的无方向性电磁钢板，其在厚度方向具有Al的浓度梯度，该无方向性电磁钢板的特征在于：作为整个钢板，以质量％计含有C：0.005％以下、Si：2％～4％、Mn：1％以下以及Al：0.1％～8％，剩余部分包括Fe和不可避免的杂质；并且在板厚方向的Al浓度(质量％)满足下式(1)：
0.1＜(Xs-Xc)/t＜100                   (1)
Xs：钢板表面的Al浓度(质量％)，
Xc：钢板中心的Al浓度(质量％)，
t：当Al浓度(质量％)为Xc+0.05(Xs-Xc)时距钢板表面的深度(mm)。
(2)一种高频铁损低的无方向性电磁钢板，其在厚度方向具有Al的浓度梯度，该无方向性电磁钢板的特征在于：作为整个钢板，以质量％计含有C：0.005％以下、Si：2％～4％、Mn：1％以下以及Al：0.1％～8％，剩余部分包括Fe和不可避免的杂质；并且在板厚方向的Al浓度(质量％)满足下式(2)：
0.1＜(Xs’-Xc)/t＜100                (2)
Xs’：钢板表面附近的最大Al浓度(质量％)，
Xc：钢板中心的Al浓度(质量％)，
t：当Al浓度(质量％)为Xc+0.05(Xs-Xc)时距钢板表面的深度(mm)。
(3)根据上述(1)所述的高频铁损低的无方向性电磁钢板，其特征在于：作为整个钢板，以质量％计进一步含有选自P：0.3％以下、S：0.04％以下、N：0.02％以下、Cu：5％以下、Nb：1％以下、Ti：1％以下、B：0.01％以下、Ni：5％以下以及Cr：15％以下之中的至少1种；进而含有合计为0.5％以下的选自Mo、W、Sn、Sb、Mg、Ca、Ce以及Co之中的至少1种。
(4)根据上述(2)所述的高频铁损低的无方向性电磁钢板，其特征在于：作为整个钢板，以质量％计进一步含有选自P：0.3％以下、S：0.04％以下、N：0.02％以下、Cu：5％以下、Nb：1％以下、Ti：1％以下、B：0.01％以下、Ni：5％以下以及Cr：15％以下之中的至少1种；进而含有合计为0.5％以下的选自Mo、W、Sn、Sb、Mg、Ca、Ce以及Co之中的至少1种。
(5)根据上述(1)所述的高频铁损低的无方向性电磁钢板，其特征在于：所述无方向性电磁钢板的厚度为0.1mm～0.3mm。
(6)根据上述(2)所述的高频铁损低的无方向性电磁钢板，其特征在于：所述无方向性电磁钢板的厚度为0.1mm～0.3mm。
(7)根据上述(1)所述的高频铁损低的无方向性电磁钢板，其特征在于：所述无方向性电磁钢板的铁损W10/800在40W/kg以下。
(8)根据上述(2)所述的高频铁损低的无方向性电磁钢板，其特征在于：所述无方向性电磁钢板的铁损W10/800在40W/kg以下。
(9)一种高频铁损低的无方向性电磁钢板的制造方法，其特征在于，包括以下工序：
(w)对热轧钢板进行退火，从而得到退火热轧钢板的工序，其中所述热轧钢板以质量％计含有C：0.005％以下、Si：2％～4％、Mn：1％以下、Al：0.1％～4％，进一步含有选自P：0.3％以下、S：0.04％以下、N：0.02％以下、Cu：5％以下、Nb：1％以下、Ti：1％以下、B：0.01％以下、Ni：5％以下以及Cr：15％以下之中的至少1种，进而含有合计为0.5％以下的选自Mo、W、Sn、Sb、Mg、Ca、Ce以及Co之中的至少1种，剩余部分包括Fe和不可避免的杂质；
(x1)对所述退火热轧钢板进行冷轧而得到冷轧钢板的工序；
(y1)在所述冷轧钢板的表面镀覆Al镀层，从而得到镀Al冷轧钢板的工序；接着，
(z)对所述镀Al冷轧钢板进行退火的工序。
(10)一种高频铁损低的无方向性电磁钢板的制造方法，其特征在于，包括以下工序：
(w)对热轧钢板进行退火，从而得到退火热轧钢板的工序，其中所述热轧钢板以质量％计含有C：0.005％以下、Si：2％～4％、Mn：1％以下、Al：0.1％～4％，进一步含有选自P：0.3％以下、S：0.04％以下、N：0.02％以下、Cu：5％以下、Nb：1％以下、Ti：1％以下、B：0.01％以下、Ni：5％以下以及Cr：15％以下之中的至少1种，进而含有合计为0.5％以下的选自Mo、W、Sn、Sb、Mg、Ca、Ce以及Co之中的至少1种的1种或2种以上，剩余部分包括Fe和不可避免的杂质；
(x2)在所述退火热轧钢板的表面镀覆Al镀层，从而得到镀Al热轧钢板的工序；
(y2)对所述镀Al热轧钢板进行冷轧，从而得到镀Al冷轧钢板的工序；接着，
(z)对所述镀Al冷轧钢板进行退火的工序。
(11)根据上述(9)所述的高频铁损低的无方向性电磁钢板的制造方法，其特征在于：采用热浸镀进行所述Al镀层的镀覆。
(12)根据上述(10)所述的高频铁损低的无方向性电磁钢板的制造方法，其特征在于：采用热浸镀进行所述Al镀层的镀覆。
(13)根据上述(9)所述的高频铁损低的无方向性电磁钢板的制造方法，其特征在于：采用蒸镀法进行所述Al镀层的镀覆。
(14)根据上述(10)所述的高频铁损低的无方向性电磁钢板的制造方法，其特征在于：采用蒸镀法进行所述Al镀层的镀覆。
(15)根据上述(9)所述的高频铁损低的无方向性电磁钢板的制造方法，其特征在于：在1000℃以下进行所述退火1hr以上。
(16)根据上述(10)所述的高频铁损低的无方向性电磁钢板的制造方法，其特征在于：在1000℃以下进行所述退火1hr以上。
(17)根据上述(9)所述的高频铁损低的无方向性电磁钢板的制造方法，其特征在于：所述高频铁损低的无方向性电磁钢板在其厚度方向具有Al的浓度梯度；作为整个钢板，以质量％计含有C：0.005％以下、Si：2％～4％、Mn：1％以下以及Al：0.1％～8％，剩余部分包括Fe和不可避免的杂质；而且板厚方向的Al浓度(质量％)满足下式(3)：
0.1＜(Xs-Xc)/t＜100            (3)
Xs：钢板表面的Al浓度(质量％)，
Xc：钢板中心的Al浓度(质量％)，
t：当Al浓度(质量％)为Xc+0.05(Xs-Xc)时距钢板表面的深度(mm)。
(18)根据上述(9)所述的高频铁损低的无方向性电磁钢板的制造方法，其特征在于：所述高频铁损低的无方向性电磁钢板在其厚度方向具有Al的浓度梯度；作为整个钢板，以质量％计含有C：0.005％以下、Si：2％～4％、Mn：1％以下以及Al：0.1％～8％，剩余部分包括Fe和不可避免的杂质；而且板厚方向的Al浓度(质量％)满足下式(4)：
0.1＜(Xs’-Xc)/t＜100              (4)
Xs’：钢板表面附近的最大Al浓度(质量％)，
Xc：钢板中心的Al浓度(质量％)，
t：当Al浓度(质量％)为Xc+0.05(Xs-Xc)时距钢板表面的深度(mm)。
(19)根据上述(10)所述的高频铁损低的无方向性电磁钢板的制造方法，其特征在于：所述高频铁损低的无方向性电磁钢板在其厚度方向具有Al的浓度梯度；作为整个钢板，以质量％计含有C：0.005％以下、Si：2％～4％、Mn：1％以下以及Al：0.1％～8％，剩余部分包括Fe和不可避免的杂质；而且板厚方向的Al浓度(质量％)满足下式(5)：
0.1＜(Xs-Xc)/t＜100              (5)
Xs：钢板表面的Al浓度(质量％)，
Xc：钢板中心的Al浓度(质量％)，
t：当Al浓度(质量％)为Xc+0.05(Xs-Xc)时距钢板表面的深度(mm)。
(20)根据上述(10)所述的高频铁损低的无方向性电磁钢板的制造方法，其特征在于：所述高频铁损低的无方向性电磁钢板在其厚度方向具有Al的浓度梯度；作为整个钢板，以质量％计含有C：0.005％以下、Si：2％～4％、Mn：1％以下以及Al：0.1％～8％，剩余部分包括Fe和不可避免的杂质；而且板厚方向的Al浓度(质量％)满足下式(6)：
0.1＜(Xs’-Xc)/t＜100                (6)
Xs’：钢板表面附近的最大Al浓度(质量％)，
Xc：钢板中心的Al浓度(质量％)，
t：当Al浓度(质量％)为Xc+0.05(Xs-Xc)时距钢板表面的深度(mm)。
附图说明
图1A是表示在900℃下进行了1hr的退火时，Al镀覆-退火后的板厚方向的Al浓度分布的图。
图1B是表示在900℃下进行了10hr的退火时，Al镀覆-退火后的板厚方向的Al浓度分布的图。
图2是表示在Al镀覆后、于900℃下进行了1hr和10hr的退火时，其镀层厚度和退火后的磁通密度B3(T)之间的关系的图。
图3是表示在Al镀覆后、于900℃下进行了1hr和10hr的退火时，其镀层厚度和铁损W10/400(W/kg)之间的关系的图。
图4是表示在Al镀覆后、于900℃下进行了1hr和10hr的退火时，其镀层厚度和铁损W10/800(W/kg)之间的关系的图。
图5是表示在Al镀覆后、于900℃下进行了1hr和10hr的退火时，其镀层厚度和铁损W10/1200(W/kg)之间的关系的图。
图6是表示在Al镀覆后、于900℃下进行了1hr和10hr的退火时，其镀层厚度和铁损W10/1700(W/kg)之间的关系的图。
具体实施方式
本发明的无方向性电磁钢板(本发明钢板)的特征在于：以质量％计含有C：0.005％以下、Si：2％～4％、Mn：1％以下以及Al：0.1％～4％，剩余部分包括Fe和不可避免的杂质；并且在板厚方向的Al浓度(质量％)满足下式(1)或下式(2)：
0.1＜(Xs-Xc)/t＜100               (1)
0.1＜(Xs’-Xc)/t＜100             (2)
Xs：钢板表面的Al浓度(质量％)，
Xs’：钢板表面附近的最大Al浓度(质量％)，
Xc：钢板中心的Al浓度(质量％)，
t：当Al浓度(质量％)为Xc+0.05(Xs-Xc)时距钢板表面的深度(mm)。
首先，对规定本发明钢板的成分组成的理由进行说明。此外，％是指质量％。
C：由于是一种在消除应力退火后使铁损恶化的元素，所以将其设定在0.005％以下，以便表现不出该作用。
Si：由于是一种对增加电阻、降低铁损有效的元素，所以添加2％以上，但过度添加时，由于使冷轧性能显著恶化，所以将其设定在4％以下。
Mn：与Si同样地是一种对增加电阻有效的元素，但添加量超过1％时，由于会阻碍退火时的晶粒生长，所以将其设定在1％以下。由于Mn可以使钢中的S无害化(MnS化)，所以优选添加0.1％以上。
Al：与Si同样地是一种对增加电阻、降低铁损有效的元素，所以添加0.1％以上。优选为0.5％以上。
但是，如果过度添加，则会使钢的铸造性能恶化，所以将母钢板(镀覆Al镀层之前的钢板)中的Al设定在4％以下。
Al在镀覆-退火中从表面向钢中扩散，从而使钢中的Al量增加，但Al过度增加部分使饱和磁通密度降低，从而导致整个钢的磁特性恶化，所以在镀覆-退火后的钢板的整个厚度中，以总量计的Al将8％设定为上限。
P：虽是一种提高抗拉强度效果显著的元素，但在本发明的钢板中决不是必须添加的。当超过0.3％时，则脆化加剧，从而使工业规模的热轧、冷轧等处理变得困难，所以P的含量优选设定为0.3％以下。更优选为0.2％以下，进一步优选为0.15％以下。
S：其含量优选尽可能地低。优选为0.04％以下。更优选为0.02％以下，进一步优选为0.01％以下。
Cu：由于在不会对磁特性产生不良影响的范围内具有提高强度的效果，因而也能够以5％为上限而含有Cu。
Nb：Nb不仅以固有Nb的形式，而且在钢板中主要形成Nb的碳氮化物，被有效地用于延迟钢板的再结晶。另外，由于微细的Nb析出物在对磁特性不会产生不良影响的范围内也具有提高强度的效果，因而可以含有1％以下。
N：与C同样，由于会使磁特性产生劣化，所以优选设定为0.02％以下。
此外，在现有技术的高强度电磁钢板中，为实现高强度化所使用的大多数的元素，不仅其添加成本成为问题，而且对磁特性强烈产生不良影响，所以未必添加。在硬要添加时，从兼顾再结晶延迟效果、高强度化效果、成本上升以及磁特性劣化的角度考虑，可以添加Ti、B、Ni和/或Cr。这时，它们的添加量优选设定约为Ti：1％以下、B：0.01％以下、Ni：5％以下以及Cr：15％以下。
另外，关于其它的微量元素，除了从矿石和再生废料等中不可避免地含有这种程度的量以外，即使以公知的各种目的进行添加，对本发明的效果也不会产生任何损害。另外，还包括其含量至少会形成微细的碳化物、硫化物、氮化物和/或氧化物等析出物、可以表现出绝对不少的再结晶延迟效果的元素。这些微细的析出物对磁特性产生的不良影响也较大，而且在本发明的钢板中，由Cu和Nb便可以得到足够的再结晶延迟效果，所以不见得一定要添加这些元素。关于这些微量元素的不可避免的含量，通常各元素均约为0.005％以下，但出于各种目的，也可以含有0.01％以上。这时，从兼顾成本和磁特性的角度考虑，Mo、W、Sn、Sb、Mg、Ca、Ce以及Co的含量合计优选设定为0.5％以下。
在本发明中，在上述成分组成的母钢板的表面镀覆Al镀层，然后进行退火，使Al向钢中扩散。
要镀覆Al镀层的母钢板是经过了退火的热轧钢板(退火热轧钢板)、或者是对退火热轧钢板进行了冷轧的冷轧钢板。在冷轧至制品板厚的冷轧钢板的表面镀覆Al镀层时，紧接着进行退火，而在热轧钢板的表面镀覆Al镀层时，在冷轧至制品板厚后，再进行退火。
母钢板的厚度并没有特别的限制。可以在考虑作为最终制品的钢板的厚度、以及轧制工序的压下率后进行适当的确定。作为最终制品的钢板的厚度也没有特别的限定，但从降低高频铁损的角度考虑，优选为0.1mm～0.3mm。
作为对母钢板镀覆Al镀层的手段，考虑到在高频区域驱动的马达用材料，则从成本等角度考虑，适合水溶液或非水溶液中的电镀、熔融盐电镀、热浸镀等，但即便是PVD或CVD等气相镀覆等也没关系。
Al镀层的厚度并没有特别的限制，但在对退火热轧钢板镀覆Al镀层时，在直至制品板厚的冷轧中，镀层厚度会减薄至1/5左右，所以优选设定为将减少的厚度估计在内的厚度。例如，在预定将制品板厚设定为0.1mm～0.3mm，并对退火热轧钢板镀覆Al镀层时，估计由于冷轧而产生的减薄量，优选设定为30μm左右。
在对母钢板镀覆了Al镀层后进行退火，使Al向钢中扩散，从而形成满足上式(1)或(2)Al浓度梯度(关于这一点，容后说明)。退火条件(温度、时间)只要是能形成该Al的浓度梯度的条件即可，并没有特别的限制。但如果以间歇退火为前提，则优选为“1000℃以下、1hr以上”。也可以以连续退火为前提而对退火条件进行设定。
其次，本发明钢板的特征在于，Al镀覆-退火后的Al浓度满足上式(1)或(2)。
图1表示了在0.3mm厚的冷轧钢板(母钢板)上形成厚度为1μm(图1中的Y)、3μm(图1中的X)、10μm(图1中的W)的Al镀膜、然后进行退火所形成的板厚方向的Al浓度分布。该冷轧钢板含有C：0.003％、Si：3.1％、Mn：0.3％以及Al：1.1％，剩余部分包括Fe和不可避免的杂质。
图1A表示了在900℃下进行了1hr的退火的情况；图1B表示了在900℃下进行了10hr的退火的情况。此外，为了进行对比，图1中也表示了不镀覆Al镀层(图1中的Z)而进行退火时的Al浓度分布。
从图1A和图1B中可知，从表面的Al浓度(质量％)、或表面附近的最大Al浓度(质量％)向钢板的中心部，板厚方向的Al浓度(质量％)大致线性地减少。
对于在板厚方向上具有Al浓度(质量％)的钢板以及没有Al镀层的退火后的钢板，本发明人就其铁损特性和磁通密度进行了测定。此外，由于退火具有使钢板产生再结晶的作用，所以为了确认因Al浓度梯度的有无所产生的磁特性的不同，对于没有Al镀层的钢板也在同样的退火条件下进行了退火。
图2表示了在Al镀覆后、于900℃下进行了1hr和10hr的退火时，其镀层厚度和退火后的磁通密度B3(T)之间的关系的图。在图2中，表示了在L方向(轧制方向)和C方向(与轧制方向相垂直的方向)所测定的B3(T)的平均值(在图2中，纵轴用B3(T)(L+C)表示)。磁通密度B3(T)具有因退火而减少的倾向，但通过适当地选择Al镀层的厚度和退火时间，可以确保在1.2T以上。
图3表示了在Al镀覆后、于900℃下进行了1hr和10hr的退火时，其镀层厚度和铁损W10/400(W/kg)之间的关系。在图3中，表示了在L方向(轧制方向)和C方向(与轧制方向相垂直的方向)所测定的W10/400(W/kg)的平均值(在图3中，纵轴用W10/400(W/kg)(L+C)表示)。通过适当地选择Al镀层的厚度和退火时间，可以降低W10/400(W/kg)。
图4～图6分别表示了在Al镀覆后、于900℃下进行了1hr和10hr的退火时，其镀层厚度和在高频区域的铁损W10/800(W/kg)、铁损W10/1200(W/kg)、铁损W10/1700(W/kg)之间的关系。其中，铁损W10/800(W/kg)(L+C)是在L方向(轧制方向)和C方向(与轧制方向相垂直的方向)的W10/800(W/kg)的平均值。另外，铁损W10/1200(W/kg)(L+C)是在L方向(轧制方向)和C方向(与轧制方向相垂直的方向)的W10/1200(W/kg)的平均值。再者，铁损W10/1700(W/kg)(L+C)是在L方向(轧制方向)和C方向(与轧制方向相垂直的方向)的W10/1700(W/kg)的平均值。
从图4～图6中可知，与没有Al镀层的退火钢板相比，在Al镀覆后、于900℃下进行10hr的退火，可以提高高频铁损特性。
对这样地提高高频区域的铁损特性的理由可以认为是：如图1所示，从钢板表面到50μm深的区域中的Al浓度因退火所产生的Al的扩散而上升，从而提高了该区域的铁损特性。
本发明人就退火后的Al浓度(质量％)的分布和高频铁损之间的相关性进一步进行了研究。
其结果是，发现为了降低高频铁损，板厚方向的Al浓度(质量％)必须满足下式(1)。
0.1＜(Xs-Xc)/t＜100                (1)
Xs：钢板表面的Al浓度(质量％)，
Xc：钢板中心的Al浓度(质量％)，
t：当Al浓度(质量％)为Xc+0.05(Xs-Xc)时距钢板表面的深度(mm)。
当(Xs-Xc)/t的值在0.1以下时，Al会在钢板中的大致整个区域均匀地进行扩散和分布，从而不能降低钢板表层部的铁损。因此，将(Xs-Xc)/t的值设定为超过0.1，优选为超过0.5。更优选为超过5。进一步优选为超过20。
当(Xs-Xc)/t的值在100以上时，由于Al浓度的梯度在狭窄的范围内急剧变化，会使励磁时的上升特性显著劣化，所以将(Xs-Xc)/t的值设定为低于100。更优选为低于60，进一步优选为低于40。
此外，深度t并没有特别的限制，只要包括发生因高频感应而引起的涡流的表面部(从表面到50μm左右的深度区域)即可。
在上式(1)中，使用了钢板表面的Al浓度(Xs)，但实际上，在计算Al浓度分布的情况下，由于使用钢板表面附近的最大Al浓度(Xs’)，所以也可以替换上式(1)而使用下式(2)。这时，所谓钢板表面附近，在电磁钢板中是指以位于绝缘膜和镁橄榄石膜下的基底的最上层部为起点，并以距此5μm的靠近钢板中心部的地点为终点的范围。
0.1＜(Xs’-Xc)/t＜100             (2)
Xs’：钢板表面附近的最大Al浓度(质量％)。
在本发明中，可以根据需要而区别使用上式(1)或式(2)。
(第1实施例)
下面，就本发明的第1实施例进行说明，第1实施例的条件是为了确认本发明的实施可能性和效果而采用的一个条件例，本发明并不受该一个条件例的限制。只要不脱离本发明的要点，可以实现本发明的目的，本发明可以采用各种条件。
厚度为2.0mm的热轧钢板以质量％计含有C：0.003％、Si：3.1％、Mn：0.3％以及Al：1.1％，剩余部分包括Fe和不可避免的杂质。对该热轧钢板在1000℃下进行1分钟的退火，然后将其冷轧至0.3mm厚，之后分别准备以下材料：(a)保持原样；(b)在钢板的两面进行1.5μm厚的Al蒸镀；(c)在钢板的两面进行4μm厚的Al蒸镀；(d)在钢板的两面进行8μm厚的Al蒸镀；(e)在钢板的两面进行30μm厚的Al蒸镀。接着，在900℃进行6小时的退火。在进行该退火时，使Al向钢中产生扩散，同时使钢板产生再结晶。
采用单板磁测定装置对磁特性进行了测定，并且采用与轧制方向(L方向)相垂直的钢板断面的EPMA线分析法，对板厚方向的Al浓度进行了测定。
表1
试样No 表面的Al浓度Xs(％)   当Al浓度＝Xc+0.05(Xs-Xc)时距钢板表面的深度t(mm) Al浓度梯度(Xs-Xc)/t 铁损W10/800(W/kg) 备注
  (a)   1.1   -   0   40.5   比较例
  (b)   1.5   0.07   5.7   39.7   发明例
  (c)   2.8   0.08   21.3   38.3   发明例
  (d)   3.4   0.09   25.6   36.4   发明例
  (e)   11.2   0.09   112.2   41.1   比较例
从表1可知，当Al浓度位于本发明所规定的浓度梯度的范围(上述(1)式或(2)式)时，其高频铁损较小。
根据本发明，可以提供一种无方向性电磁钢板，该无方向性电磁钢板具有优良的高频铁损特性，可以用作在400Hz～2kHz的高频区域进行驱动的马达磁芯(铁芯)材料，并具有适合用于马达和变压器的磁芯的磁特性。因此，在用无方向性电磁钢板作为基材的电工机械制造产业中，本发明具有很大的应用可能性。

Claims (19)

1.一种高频铁损低的无方向性电磁钢板，其在厚度方向具有Al的浓度梯度，该无方向性电磁钢板的特征在于：作为整个钢板，以质量％计含有C：0.005％以下、Si：2％～4％、Mn：1％以下以及Al：0.1％～8％，剩余部分包括Fe和不可避免的杂质；并且在板厚方向的以质量％计的Al浓度满足下式(1)：
0.1＜(Xs-Xc)/t＜100                    (1)
Xs：钢板表面的以质量％计的Al浓度，
Xc：钢板中心的以质量％计的Al浓度，
t：当以质量％计的Al浓度为Xc+0.05(Xs-Xc)时距钢板表面的深度，其单位是mm。
2.一种高频铁损低的无方向性电磁钢板，其在厚度方向具有Al的浓度梯度，该无方向性电磁钢板的特征在于：作为整个钢板，以质量％计含有C：0.005％以下、Si：2％～4％、Mn：1％以下以及Al：0.1％～8％，剩余部分包括Fe和不可避免的杂质；并且在板厚方向的以质量％计的Al浓度满足下式(2)：
0.1＜(Xs’-Xc)/t＜100                (2)
Xs’：钢板表面附近的以质量％计的最大Al浓度，
Xc：钢板中心的以质量％计的Al浓度，
t：当以质量％计的Al浓度为Xc+0.05(Xs-Xc)时距钢板表面的深度，其单位是mm。
3.根据权利要求1所述的高频铁损低的无方向性电磁钢板，其特征在于：作为整个钢板，以质量％计进一步含有选自P：0.3％以下、S：0.04％以下、N：0.02％以下、Cu：5％以下、Nb：1％以下、Ti：1％以下、B：0.01％以下、Ni：5％以下以及Cr：15％以下之中的至少1种；进而含有合计为0.5％以下的选自Mo、W、Sn、Sb、Mg、Ca、Ce以及Co之中的至少1种。
4.根据权利要求2所述的高频铁损低的无方向性电磁钢板，其特征在于：作为整个钢板，以质量％计进一步含有选自P：0.3％以下、S：0.04％以下、N：0.02％以下、Cu：5％以下、Nb：1％以下、Ti：1％以下、B：0.01％以下、Ni：5％以下以及Cr：15％以下之中的至少1种；进而含有合计为0.5％以下的选自Mo、W、Sn、Sb、Mg、Ca、Ce以及Co之中的至少1种。
5.根据权利要求1所述的高频铁损低的无方向性电磁钢板，其特征在于：所述无方向性电磁钢板的厚度为0.1mm～0.3mm。
6.根据权利要求2所述的高频铁损低的无方向性电磁钢板，其特征在于：所述无方向性电磁钢板的厚度为0.1mm～0.3mm。
7.根据权利要求1所述的高频铁损低的无方向性电磁钢板，其特征在于：所述无方向性电磁钢板的铁损W10/800在40W/kg以下。
8.根据权利要求2所述的高频铁损低的无方向性电磁钢板，其特征在于：所述无方向性电磁钢板的铁损W10/800在40W/kg以下。
9.一种高频铁损低的无方向性电磁钢板的制造方法，其特征在于，包括以下工序：
(w)对热轧钢板进行退火，从而得到退火热轧钢板的工序，其中所述热轧钢板以质量％计含有C：0.005％以下、Si：2％～4％、Mn：1％以下、Al：0.1％～4％，进一步含有选自P：0.3％以下、S：0.04％以下、N：0.02％以下、Cu：5％以下、Nb：1％以下、Ti：1％以下、B：0.01％以下、Ni：5％以下以及Cr：15％以下之中的至少1种，进而含有合计为0.5％以下的选自Mo、W、Sn、Sb、Mg、Ca、Ce以及Co之中的至少1种，剩余部分包括Fe和不可避免的杂质；
(x2)在所述退火热轧钢板的表面镀覆Al镀层，从而得到镀Al热轧钢板的工序；
(y2)对所述镀Al热轧钢板进行冷轧，从而得到镀Al冷轧钢板的工序；接着，
(z)对所述镀Al冷轧钢板进行退火的工序。
10.根据权利要求9所述的高频铁损低的无方向性电磁钢板的制造方法，其特征在于：采用热浸镀进行所述Al镀层的镀覆。
11.根据权利要求9所述的高频铁损低的无方向性电磁钢板的制造方法，其特征在于：采用蒸镀法进行所述Al镀层的镀覆。
12.根据权利要求9所述的高频铁损低的无方向性电磁钢板的制造方法，其特征在于：在1000℃以下进行所述退火1小时以上。
13.根据权利要求9所述的高频铁损低的无方向性电磁钢板的制造方法，其特征在于：所述高频铁损低的无方向性电磁钢板在其厚度方向具有Al的浓度梯度；作为整个钢板，以质量％计含有C：0.005％以下、Si：2％～4％、Mn.1％以下以及Al：0.1％～8％，剩余部分包括Fe和不可避免的杂质；而且板厚方向的以质量％计的Al浓度满足下式(5)：
0.1＜(Xs-Xc)/t＜100                (5)
Xs：钢板表面的以质量％计的Al浓度，
Xc：钢板中心的以质量％计的Al浓度，
t：当以质量％计的Al浓度为Xc+0.05(Xs-Xc)时距钢板表面的深度，其单位是mm。
14.根据权利要求9所述的高频铁损低的无方向性电磁钢板的制造方法，其特征在于：所述高频铁损低的无方向性电磁钢板在其厚度方向具有Al的浓度梯度；作为整个钢板，以质量％计含有C：0.005％以下、Si：2％～4％、Mn：1％以下以及Al：0.1％～8％，剩余部分包括Fe和不可避免的杂质；而且板厚方向的以质量％计的Al浓度满足下式(6)：
0.1＜(Xs’-Xc)/t＜100                (6)
Xs’：钢板表面附近的以质量％计的最大Al浓度，
Xc：钢板中心的以质量％计的Al浓度，
t：当以质量％计的Al浓度为Xc+0.05(Xs-Xc)时距钢板表面的深度，其单位是mm。
15.一种高频铁损低的无方向性电磁钢板的制造方法，其特征在于，包括以下工序：
(w)对热轧钢板进行退火，从而得到退火热轧钢板的工序，其中所述热轧钢板以质量％计含有C：0.005％以下、Si：2％～4％、Mn：1％以下、Al：0.1％～4％，进一步含有选自P：0.3％以下、S：0.04％以下、N：0.02％以下、Cu：5％以下、Nb：1％以下、Ti：1％以下、B：0.01％以下、Ni：5％以下以及Cr：15％以下之中的至少1种，进而含有合计为0.5％以下的选自Mo、W、Sn、Sb、Mg、Ca、Ce以及Co之中的至少1种，剩余部分包括Fe和不可避免的杂质；
(x1)对所述退火热轧钢板进行冷轧而得到冷轧钢板的工序；
(y1)在所述冷轧钢板的表面镀覆Al镀层，从而得到镀Al冷轧钢板的工序；接着，
(z)对所述镀Al冷轧钢板进行退火的工序；
所述高频铁损低的无方向性电磁钢板在其厚度方向具有Al的浓度梯度；作为整个钢板，以质量％计含有C：0.005％以下、Si：2％～4％、Mn：1％以下以及Al：0.1％～8％，剩余部分包括Fe和不可避免的杂质；而且板厚方向的以质量％计的Al浓度满足下式(3)：
0.1＜(Xs-Xc)/t＜100                (3)
Xs：钢板表面的以质量％计的Al浓度，
Xc：钢板中心的以质量％计的Al浓度，
t：当以质量％计的Al浓度为Xc+0.05(Xs-Xc)时距钢板表面的深度，其单位是mm。
16.一种高频铁损低的无方向性电磁钢板的制造方法，其特征在于，包括以下工序：
(w)对热轧钢板进行退火，从而得到退火热轧钢板的工序，其中所述热轧钢板以质量％计含有C：0.005％以下、Si：2％～4％、Mn：1％以下、Al：0.1％～4％，进一步含有选自P：0.3％以下、S：0.04％以下、N：0.02％以下、Cu：5％以下、Nb：1％以下、Ti：1％以下、B：0.01％以下、Ni：5％以下以及Cr：15％以下之中的至少1种，进而含有合计为0.5％以下的选自Mo、W、Sn、Sb、Mg、Ca、Ce以及Co之中的至少1种，剩余部分包括Fe和不可避免的杂质；
(x1)对所述退火热轧钢板进行冷轧而得到冷轧钢板的工序；
(y1)在所述冷轧钢板的表面镀覆Al镀层，从而得到镀Al冷轧钢板的工序；接着，
(z)对所述镀Al冷轧钢板进行退火的工序；
所述高频铁损低的无方向性电磁钢板在其厚度方向具有Al的浓度梯度；作为整个钢板，以质量％计含有C：0.005％以下、Si：2％～4％、Mn：1％以下以及Al：0.1％～8％，剩余部分包括Fe和不可避免的杂质；而且板厚方向的以质量％计的Al浓度满足下式(4)：
0.1＜(Xs’-Xc)/t＜100                    (4)
Xs’：钢板表面附近的以质量％计的最大Al浓度，
Xc：钢板中心的以质量％计的Al浓度，
t：当以质量％计的Al浓度为Xc+0.05(Xs-Xc)时距钢板表面的深度，其单位是mm。
17.根据权利要求15或16所述的高频铁损低的无方向性电磁钢板的制造方法，其特征在于：采用热浸镀进行所述Al镀层的镀覆。
18.根据权利要求15或16所述的高频铁损低的无方向性电磁钢板的制造方法，其特征在于：采用蒸镀法进行所述Al镀层的镀覆。
19.根据权利要求15或16所述的高频铁损低的无方向性电磁钢板的制造方法，其特征在于：在1000℃以下进行所述退火1小时以上。
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