CN107208304B - 取向性电磁钢板的制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供能够兼顾良好的铁损和高生产率的取向性电磁钢板的制造方法。在用于磁畴细化的槽形成中，涂布含有感光性树脂的抗蚀剂，进行曝光和显影，由此形成线状的钢基露出部，在接着进行的电解蚀刻中，将接通于电极的电流设为I、将面积与电极的面积相同的钢板表面中的钢基露出部的面积设为S时，使对于钢基露出部的电流密度ρ＝I/S为7.5A/cm2以上。

Description

取向性电磁钢板的制造方法
技术领域
本发明涉及实施磁畴细化处理的取向性电磁钢板的制造方法，特别是涉及高效地进行可耐受去应力退火的磁畴细化处理并且处理后的铁损优良的取向性电磁钢板的制造方法。
背景技术
取向性电磁钢板是被广泛用作变压器等的铁芯的软磁性材料。对于取向性电磁钢板而言，为了使作为铁芯使用时的能量损失最小，要求铁损低。
作为降低钢板的铁损的方法之一，有如下方法：利用被称为二次再结晶的现象，使钢板中的结晶的取向高度地集聚于高斯(Goss)取向({110}<001>取向)，提高导磁率，由此降低磁滞损耗。关于提高晶体取向的集聚度的方法，迄今为止进行了大量研究，在工业上制造了锐化至晶粒取向自高斯取向起的偏移角仅为数度的程度的产品。
作为除此以外的方法，已知将结晶中的磁畴细化而降低涡流损耗的方法。例如，在专利文献1中公开了如下方法：通过在钢板表面的板宽方向上以线状照射激光而在钢板表面附近导入应力，将磁畴细化，由此降低铁损。但是，如此利用激光导入的应力在去应力退火时消失而导致铁损的增大，因此，存在无法在需要去应力退火的卷绕铁芯中使用这样的问题。
另外，为了解决该问题，已知通过在钢板表面附近形成槽而不发生因去应力退火引起的铁损劣化的磁畴细化(耐热型磁畴细化)的方法。例如，在专利文献2中公开了利用刀的刀尖、激光、放电加工、电子束等在钢板表面导入线状的槽的方法。但是，在这些方法中存在如下问题：在槽的周围产生毛边，需要除去毛边的工序。
因此，作为不产生如上所述的毛边的方法，在专利文献3中公开了一种基于光刻的方法，其中，在钢板表面涂布负-正型的橡胶类有机系感光液后，通过掩模进行紫外线光照射，将钢板浸渍在显影液中而除去紫外光曝光部，接着，浸渍在硝酸、盐酸等酸中而对曝光部的钢基进行化学蚀刻。
但是，在专利文献3所记载的方法中，化学蚀刻的速度存在极限，因此，想要以提高生产率为目的将线速度高速化时，存在蚀刻设备变得过于庞大这样的问题。另外，如果溶解在蚀刻中使用的酸中的Fe离子的浓度增加，则蚀刻速度被抑制，因此，还存在难以在卷材长度方向上形成均匀形状的槽的问题。
为了解决该问题，在专利文献4中公开了如下方法：在最终冷轧后的钢板上，使在与轧制方向交叉的方向上连续或非连续的线状区域作为非涂布区域残留地通过印刷来涂布抗蚀剂覆膜并烧结后，实施蚀刻处理而在钢板表面形成连续或非连续的线状槽。另外，在专利文献4中，公开了基于凹版胶印的方法作为印刷抗蚀剂覆膜的方法，并公开了使用容易控制蚀刻量的电解蚀刻的方法作为蚀刻的方法。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特公昭57-2252号公报
专利文献2：日本特开昭59-197520号公报
专利文献3：日本特公平5-69284号公报
专利文献4：日本特公平8-6140号公报
发明内容
发明所要解决的问题
但是，在专利文献4所记载的方法中，存在如下问题：将残留于辊上的油墨除去的刮刀发生磨损，在非涂布区域也被部分地涂布油墨(抗蚀剂)。并且，如果在非涂布区域中部分地存在抗蚀剂的状态下提高电解蚀刻的电流密度，则使得非涂布区域以外的抗蚀剂被绝缘击穿。如果发生这样的抗蚀剂的绝缘击穿，则本来不想进行蚀刻的区域被蚀刻而无法顺利地进行磁畴细化，铁损改善效果变得不充分。
因此，在专利文献4所记载的方法中，不得不进行降低电解蚀刻的电流密度的操作，因此，为了确保用于磁畴细化所需的蚀刻量，不得不减慢线速度，残留有难以兼顾良好的铁损和高生产率的问题。
本发明是鉴于这些课题而完成的，其目的在于提供实施磁畴细化的取向性电磁钢板的制造方法，特别是提供在进行去应力退火等的面向钢板的耐热型磁畴细化处理中能够兼顾良好的铁损和高生产率的取向性电磁钢板的制造方法。
用于解决问题的方法
本发明人为了解决上述问题而对在钢板表面上形成抗蚀剂覆膜的方法和蚀刻的方法进行了深入研究。其结果发现：涂布含有感光性树脂的覆膜作为抗蚀剂覆膜，通过曝光使期望的部分的抗蚀剂覆膜改质，由此进行成为槽部的区域的图案化，然后，通过显影将成为槽部的区域的抗蚀剂除去，进一步使用适当的抗蚀剂覆膜和曝光条件，由此能够防止槽部分的抗蚀剂残留。并且得出如下见解：如果是槽部分没有抗蚀剂残留的钢板，则即使以高电流密度进行电解蚀刻，也能够抑制非槽部的非计划的蚀刻，能够兼顾钢板的低铁损化和高生产率的确保。
本发明立足于上述见解而完成。
即，本发明的主旨构成如下所述。
1.一种取向性电磁钢板的制造方法，对取向性电磁钢板用原材料实施热轧而制成热轧钢板，
对该热轧钢板实施一次冷轧或包含中间退火的两次以上的冷轧而制成具有最终板厚的冷轧钢板，
在上述冷轧钢板的单面或双面上涂布含有感光性树脂的抗蚀剂覆膜，对涂布后的面局部地进行曝光而进行图案化，通过显影形成在板宽方向上连续或不连续的线状的钢基露出部，
对形成有上述钢基露出部的钢板进行电解蚀刻而形成在板宽方向上连续或不连续的线状的槽，
对上述电解蚀刻后的钢板实施一次再结晶退火，然后实施最终完工退火，
所述取向性电磁钢板的制造方法的特征在于，
在上述电解蚀刻中，将接通于电极的电流设为I、将面积与电极的面积相同的钢板表面中的钢基露出部的面积设为S时，对于钢基露出部的电流密度ρ＝I/S为7.5A/cm2以上。
2.如上述1所述的取向性电磁钢板的制造方法，其特征在于，上述抗蚀剂覆膜为正型抗蚀剂，上述图案化通过对涂布有该正型抗蚀剂覆膜的面的槽形成区域进行曝光来进行。
3.如上述1所述的取向性电磁钢板的制造方法，其特征在于，上述抗蚀剂覆膜为负型抗蚀剂，上述图案化通过对涂布有该负型抗蚀剂覆膜的面的非槽形成区域进行曝光来进行。
4.如上述2或3所述的取向性电磁钢板的制造方法，其特征在于，上述抗蚀剂覆膜为化学放大型抗蚀剂。
5.如上述1～4中任一项所述的取向性电磁钢板的制造方法，其特征在于，上述图案化的曝光通过在上述钢板上扫描光并利用该光的照射使上述抗蚀剂覆膜改性来进行。
6.如上述1～4中任一项所述的取向性电磁钢板的制造方法，其特征在于，上述图案化的曝光通过对上述钢板照射从与上述钢板分离地设置的掩模的开口部穿过的光来进行，并且，上述掩模与上述钢板的距离为50μm以上且5000μm以下。
7.如上述1～4中任一项所述的取向性电磁钢板的制造方法，其特征在于，上述图案化的曝光通过经由透镜和/或反射镜对上述钢板照射从与上述钢板分离地设置的掩模的开口部穿过的光来进行。
发明效果
根据本发明，能够以高生产率制造即使实施去应力退火也不会使磁畴细化的效果消失、能够维持良好的铁损的取向性电磁钢板。
附图说明
图1是表示基于直接描绘型的曝光装置的一例的图。
图2是对本发明中的光照射时的、掩模构件的使用的一例(掩模设置在与钢板水平的方向)进行说明的图。
图3是对本发明中的光照射时的、掩模构件的使用的其他例(掩模弯曲地设置)进行说明的图。
图4是对本发明中的光照射时的、掩模构件的使用的其他例(将掩模与钢板水平地设置，根据钢板的移动使掩模的开口部移动)进行说明的图。
图5是表示基于投影型的曝光装置的一例的图。
具体实施方式
以下，对本发明具体地进行说明。
首先，作为本发明人想到本发明的实验，进行对抗蚀剂覆膜的涂布方法进行研究的实验的说明。
实验中使用的取向性电磁钢板如下制造：对取向性电磁钢用钢坯进行热轧，然后，根据需要进行热轧板退火后，通过一次冷轧或夹着中间退火的两次冷轧形成最终产品板厚，然后，实施脱碳退火，接着实施最终完工退火，然后，实施顶涂。
上述制造工序中，在形成为0.23mm的最终产品板厚的最终冷轧板的单面上，通过不同方法进行具有钢基露出部以约100μm的宽度在与轧制方向成直角的方向上呈线状延伸、其在轧制方向上的间隔为5mm的图案的抗蚀剂覆膜的图案化。
在此，图案化的方法之一是通过凹版胶印来印刷以环氧类树脂作为主要成分的抗蚀剂并进行干燥的方法。另外，另一种方法是如下方法：在钢板表面均匀地涂布在橡胶类树脂中包含双叠氮化合物作为感光材料的抗蚀剂覆膜，将仅槽部被遮挡的掩模固定于钢板表面的100μm上，经由掩模照射紫外线后，浸渍于碱性显影液中，由此仅除去槽部的覆膜。
后者的方法中使用的抗蚀剂覆膜通常是半导体制造中采用的光刻技术中使用的负型抗蚀剂，曝光部发生固化而在显影时成为不溶性物质。
另外，在两种方法中，都将抗蚀剂覆膜的膜厚设定为2μm。在图案化工序之后，将涂布有抗蚀剂覆膜的钢板浸渍在NaCl水溶液中，改变对于钢基露出部的电流密度ρ，在电荷量为恒定的条件下实施电解蚀刻。
需要说明的是，关于本发明中的对于钢基露出部的电流密度ρ，将在钢板表面选择出与电解蚀刻中使用的电极的浸渍部分同等的面积(本发明中，也仅称为电极的面积)时的钢基露出部的面积设为S[cm2]、将接通电流设为I[A]时，由ρ＝I/S[A/cm2]来定义。即，在将电极的浸渍在电解溶液中的部分的面积设为R[cm2]的情况下，如果选择被电解的钢板的任意位置的面积R[cm2]的部分，则该部分的钢基露出部的面积为S[cm2]。
接着，将电解蚀刻后残留的抗蚀剂覆膜溶解于有机溶剂中进行剥离，然后，使用接触式表面粗糙度计考察槽宽度和槽深度。需要说明的是，关于槽宽度和槽深度，将向下凸的区域的最深部分的深度设定为槽深度，将相对于槽深度位于一半深度的位置处的成为槽的两端的两点的距离设定为槽宽度，对于样品的不同的5个槽，分别进行各4处测定，以共20点的平均来计算出。
进一步进行上述样品的脱碳退火，进行最终完工退火后，实施顶涂而制成产品。
从这样得到的产品板切出试验片，实施去应力退火后，通过JIS C2550中记载的方法测定铁损W17/50。
将其结果示于表1中。需要说明的是，基本电流密度是由接通电流I除以电极的面积R而得到的I/R[A/cm2]定义的电流密度。
[表1]
由表1可知，在通过凹版胶印涂布抗蚀剂覆膜的方法中，电流密度ρ超过7.5A/cm2时，槽宽度变宽、槽深度变浅，铁损劣化，与此相对，在涂布负型抗蚀剂并进行曝光、显影的方法中，即使电流密度增大，槽宽度和槽深度也不会大幅变化，与基于凹版胶印的方法相比，铁损良好。
如此可知，在钢板表面涂布感光性抗蚀剂，通过曝光、显影在钢板表面形成具有期望图案的钢基露出部后，通过高电流密度的电解蚀刻对钢基露出部进行蚀刻，由此，本发明成为能够兼顾高生产率和低铁损的耐热型磁畴细化技术。
以下，对本发明进一步详细地进行说明。
本发明中使用的取向性电磁钢板用原材料通过铸造制成钢坯来供给。铸造的方法没有特别限定。成为原材料的钢坯的组成只要是作为取向性电磁钢板用通常使用的组成就没有特别限定，例如可以设定成含有Si：2～5质量％、C：0.002～0.10质量％、Mn：0.01～0.80质量％、Al：0.002～0.05质量％、N：0.003～0.02质量％且余量为Fe和不可避免的杂质。
接着，根据需要对钢坯进行加热，进行热轧而制成热轧钢板(热轧板)后，根据需要实施热轧板退火。热轧板退火的温度没有特别限定，从提高磁特性的观点出发，优选设定为例如800～1200℃的范围。
进一步实施一次冷轧或包含中间退火的两次以上的冷轧，制成冷轧钢板(以下，也仅称为钢板)。这些方法通过公知的方法进行即可。
在之后的工序中，以提高抗蚀剂对冷轧钢板的密合性为目的，优选在即将涂布抗蚀剂之前利用氢氧化钠溶液等碱溶液进行钢板表面的脱脂、干燥。
在如此得到的冷轧钢板的单面或双面上涂布含有感光性树脂的抗蚀剂覆膜。
抗蚀剂的涂布方法没有特别限定，从均匀地涂布到带状的钢板(也称为钢带)上的观点出发，可以使用辊涂机、幕涂机、棒涂机等方法。另外，在抗蚀剂的涂布后，以使抗蚀剂固化而提高密合性为目的，优选在50～300℃下施加1～300秒的范围的热处理。
对于本发明中使用的抗蚀剂，曝光部分相对于显影液的溶解性增加的正型抗蚀剂是适合的。这是因为：对于正型抗蚀剂而言，曝光部分通过显影被除去，因此，能够使曝光部分为小面积。即，直接在钢板上扫描聚集为期望的槽宽度的光，使相当于槽位置的曝光部分的抗蚀剂改性即可。这样，正型抗蚀剂可以不经由掩模这样的复杂机构而进行任意的图案化，因此是适合于取向性电磁钢板的耐热型磁畴细化的抗蚀剂材料。
在此，正型抗蚀剂以碱可溶性树脂和利用光产生酸的化合物作为主要成分。在本发明中，正型抗蚀剂的成分没有特别限定，例如，作为碱可溶性树脂，可以使用酚醛清漆树脂、聚酰胺类树脂、丙烯酸类树脂、环状烯烃树脂等。利用光产生酸的化合物可以使用醌二叠氮化合物、盐等。
对于本发明中使用的抗蚀剂，还优选使用曝光部分相对于显影液为难溶解性的负型抗蚀剂。这是因为：对于负型抗蚀剂而言，曝光部分在显影时残留，因此，使用仅残留有电解蚀刻时要使钢基露出的部分的掩模，经由掩模照射光，由此，能够在不扫描光的情况下进行图案化。
另外，负型抗蚀剂对钢板的密合性优良，因此，能够抑制在将钢板搬运的过程中因振动等使抗蚀剂剥离。作为负型抗蚀剂的成分，熟知有含有环化橡胶和作为感光剂的双叠氮化合物的物质。含有这些成分的抗蚀剂在显影时需要有机溶剂。作为显影中可使用碱溶液的抗蚀剂，已知含有聚硅氧烷、丙烯酸类树脂等碱可溶树脂及多官能丙烯酸类单体和α-氨基烷基苯基酮化合物或肟酯化合物等光自由基聚合引发剂的物质。
对于本发明中使用的抗蚀剂，优选在其易用性方面优良的化学放大型的抗蚀剂。化学放大型抗蚀剂是指含有光产酸剂并利用以通过曝光由光产酸剂产生的酸作为催化剂的反应的抗蚀剂。
化学放大型抗蚀剂有正型和负型这两种。化学放大正型抗蚀剂是通过由光产酸剂产生的酸引起保护碱可溶性树脂的碱可溶基团的保护基团的脱保护反应而使光照射部变为碱可溶性。另一方面，化学放大负型抗蚀剂是由光产酸剂产生的酸引起碱可溶基团与交联剂的交联反应而变为碱不溶。化学放大型抗蚀剂如上所述利用以酸作为催化剂的反应，因此，对于曝光为高灵敏度，能够实现曝光时间的缩短，能够进一步提高生产率。
在本发明中，化学放大型抗蚀剂的具体成分没有特别限定，例如，对于化学放大型的正型抗蚀剂而言，可以使用在聚乙烯基苯酚等具有酚性羟基或羧基的碱可溶树脂中键合叔丁氧基羰基等而使其碱不溶化的树脂。化学放大型的负型抗蚀剂在碱可溶树脂中含有四甲氧基甘脲作为交联剂。需要说明的是，作为光产酸剂，已知盐、硝基苄酯、重氮甲烷等。
这些抗蚀剂溶解于适当的溶剂中，调节至适当的粘度后使用。溶剂只要相对于树脂和感光剂为惰性就没有特别限制，例如相对于碱溶解树脂，可以使用丙二醇单甲基醚乙酸酯、乙酸异丙酯、二甲基亚砜等。另一方面，在使用环化橡胶作为基质的情况下，使用有机溶剂。
以使抗蚀剂中的溶剂蒸发、使其与钢板密合为目的，对以上述方式涂布有抗蚀剂的钢板实施加热处理。加热处理的温度、时间根据所使用的抗蚀剂进行调整，优选在大致50～150℃下进行约1秒～约500秒。
接着，对涂布有抗蚀剂的面照射光来进行曝光。所使用的光源根据所使用的抗蚀剂的感光剂进行变更。作为示例，作为正型抗蚀剂或负型抗蚀剂的主要感光带即g线(436nm)或i线(405nm)附近的光源，可以使用高压汞灯、激光二极管。对于化学放大型抗蚀剂，可以使用KrF准分子激光器(248nm)、ArF准分子激光器(193nm)等。另外，也可以根据需要使用X射线、电子束。
在以耐热型磁畴细化为目的的本发明中，作为进行曝光的方法，使光在钢板上扫描而进行曝光的直接描绘型是适合的。在该方法中，仅使光的照射方向与钢板的移动方向同步即可，能够在不使用与掩模组合的价格昂贵的曝光装置的情况下进行曝光。上述曝光方式中使用的抗蚀剂没有特别指定，优选与正型或化学放大正型抗蚀剂组合使用。这是因为：利用适当的光斑系统的光仅对面积比钢板的表面积小的槽形成部分进行扫描即可，因此，能够降低光学系统的扫描负荷，能够在短时间内进行曝光。在使用负型抗蚀剂的情况下，利用光对槽形成部以外的区域上进行扫描即可。将基于直接描绘型的曝光装置的一例示于图1中。需要说明的是，图中，1为钢板、2为光、3为光照射装置(光源)、4为反射镜。
需要说明的是，作为对钢板上进行扫描的光的光源，优选使用指向性高、扫描的控制容易的激光器。作为激光源，优选使用可得到高输出的固体UV激光器或Ar+激光器等。另外，从生产率的观点出发，优选抗蚀剂的曝光量不过高，优选设定为500mW/cm2以下。更优选为200mW/cm2以下。激光的光斑直径与期望的槽宽度同等即可，优选设定为10～250μm的范围。
另外，作为本发明中使用的曝光方法，将掩模设置在钢板表面附近的接近式掩模型是适合的。在使用正型或化学放大正型抗蚀剂的情况下，使用槽部分开口的掩模。在使用负型或化学放大负型抗蚀剂的情况下，使用槽部分被遮挡而非槽形成区域开口的掩模。曝光通过在光源与钢板之间设置掩模、使光从掩模的开口部到达钢板上来进行。
通过使用该遮光方法，可以使用像激光器那样指向性高、难以得到微细的光斑直径的光的廉价光源来实施曝光。
在上述曝光时，如果使掩模与钢板接触，则会使抗蚀剂产生缺陷或剥离，在电解蚀刻时非计划的区域被蚀刻而导致铁损的劣化。因此，在本发明中，不使掩模与钢板接触地进行曝光。
此时，掩模与钢板的距离优选设定为50μm以上且5000μm以下。在此，关于掩模与钢板的距离，如图2所示掩模设置在与钢板水平的方向上时，设定为掩模与钢板的垂直方向的距离L。另外，如图3所示掩模弯曲地设置时，设定为掩模与钢板的最接近距离L。需要说明的是，图2、3中，5为掩模构件，6为掩模与钢板的距离：L。
在此，掩模与钢板的距离过大时，因光的衍射使得光也会到达照射区域以外，无法形成适当宽度的槽。因此，掩模与钢板的距离优选设定为5000μm以下。另一方面，掩模与钢板的距离过小时，因钢板的振动使得钢板与掩模有时接触，因此，优选设定为50μm以上。掩模的曝光部可以为与钢板水平地设置并根据钢板的移动使掩模和光源移动的类型，在利用化学放大型抗蚀剂等在充分短的时间内完成曝光的情况下，也可以为如图4的曝光装置那样仅使掩模的开口部移动并从固定了位置的光源周期性地照射光的方法。掩模的槽形成区域的宽度设定为与形成在钢板上的钢基露出部的宽度大致等倍即可，但也可以根据掩模与钢板的距离改变比例尺。
另外，作为本发明中使用的曝光方法，将从掩模穿过而得到的图像利用基于透镜和/或反射镜的光学系统投影于抗蚀剂上的投影型是适合的。根据该方法，无需使掩模靠近钢板，不会因与钢板的搬运相伴的振动等使得掩模与钢板接触，因此，能够防止掩模的缺损，能够维持稳定的曝光。投影于钢板上的图像可以与掩模为等倍，也可以在钢板上使图像以达到期望的比例的方式缩小或放大地投影。使图像缩小时，能够进行高精度的曝光，能够维持稳定的曝光。另一方面，放大投影时，虽然曝光的精度比缩小时差，但能够减小掩模的尺寸，在成本方面优良。将基于投影型的曝光装置的一例示于图5中。需要说明的是，图中，7为透镜。
在图4和5中，示出了与曝光方法相对应的曝光装置的一例，但它们终归只是一例，并不排斥任何基于不同装置的曝光方法的实施。
在此，在使用化学放大型抗蚀剂的情况下，曝光后在适当的温度和时间下进行热处理。由此，对于化学放大正型抗蚀剂而言，通过曝光由光产酸剂产生的酸成为催化剂而促进碱可溶性树脂的碱可溶基团的保护基团的脱保护反应，曝光部变为碱可溶。对于负型而言，以酸作为催化剂使碱可溶树脂与交联剂发生交联反应，曝光部变为碱不溶。处理温度和时间根据所使用的抗蚀剂而不同，可以设定成在50～200℃的温度下为约1秒～约300秒的时间。
接着，通过显影将槽形成部分的抗蚀剂除去，使钢基露出，由此完成图案化。显影液使用与抗蚀剂适合的物质。在以碱可溶树脂为基质的抗蚀剂的情况下，可以使用氢氧化钾水溶液等无机碱、四甲基氢氧化铵水溶液等有机碱。在使用以环化橡胶作为基质的负型抗蚀剂的情况下，使用酮类溶剂、酯类溶剂、醇类溶剂等有机溶剂。显影的工序没有特别指定，从生产效率的观点出发，优选将钢板浸渍在由显影液充满的槽中的方法、利用喷涂喷吹显影液的方法等。在显影之后，优选根据需要进行利用冲洗剂或纯水进行清洗的工序。
然后，根据需要进行干燥处理，由此，能够提高使溶剂蒸发的抗蚀剂的密合性。干燥处理的条件根据抗蚀剂、膜厚而不同，可以设定成在50～300℃的温度下为约1秒～约300秒的时间。干燥设备可以使用标准的热风干燥装置等。
接着，通过电解蚀刻对图案化完成后的钢板进行电解，在通过图案化形成的钢基露出部形成槽。另外，钢板的电解蚀刻的方法中，除了对于钢基露出部的电流密度以外，可以通过公知的方法进行。电解蚀刻中使用的电解液也使用公知的方法中的电解液即可，例如，可以使用NaCl水溶液等。
在此，关于电流密度，将钢板表面中的与电极的面积相同的面积中的钢基露出部的面积设为S[cm2]时，如果对于钢基露出部的电流密度(以下，也仅称为电解电流密度)ρ＝I/S小于7.5A/cm2，则每单位时间的蚀刻速度降低，因此，使得线速度降低，或者电解设备的大型化成为必须，生产率降低。
为此，本发明中的电解电流密度设定为7.5A/cm2以上。优选为12A/cm2以上、更优选为20A/cm2以上。电解电流密度的上限没有特别指定，从避免钢板的发热等观点出发，优选设定为1000A/cm2以下。
本发明中形成的槽的控制中，通过利用抗蚀剂涂布后的曝光、显影的图案化来控制槽宽度，并调节电解蚀刻中的电流密度和电解时间来控制槽深度。从磁特性的观点出发，槽宽度设定为10～250μm，槽的方向优选设定为自与轧制方向成直角的方向起30°以内的范围。槽的深度优选设定为100μm以下。需要说明的是，槽的形成间隔(间距)优选为约1mm～约30mm。
电解蚀刻完成后，根据需要进行除去钢板表面的抗蚀剂的工序。剥离的方法没有特别指定，作为示例，有将钢板浸渍在有机溶剂中的方法。
对通过上述步骤形成槽后的钢板实施脱碳退火和一次再结晶退火。一次再结晶退火可以兼作脱碳退火。在伴随有脱碳退火的情况下，从使脱碳快速进行的观点出发，该一次再结晶退火中的退火温度优选在氢气与氮气等惰性气体的湿润混合气氛中设定为800～900℃的范围。另外，在通过接下来的最终完工退火形成以镁橄榄石为主体的绝缘覆膜的情况下，即使在不需要脱碳的C：0.005质量％以下的情况下也需要上述气氛中的退火。
实施一次再结晶退火后的钢板在钢板表面形成镁橄榄石覆膜，因此，将以MgO为主体的退火分离剂涂布于钢板表面并干燥后，实施最终完工退火。上述最终完工退火优选在800～1050℃附近保持20小时以上而使二次再结晶显现、完成后，升温至1100℃以上的温度，在重视铁损特性、实施纯化处理的情况下，优选进一步升温至约1200℃的温度。
然后，将最终完工退火后的钢板通过水洗或刷洗、酸洗等除去附着于钢板表面的未反应的退火分离剂后，实施平坦化退火进行形状矫正对于降低铁损是有效的。这是因为：最终完工退火通常在卷材状态下进行，因此，带有卷材的打卷，由此导致在铁损测定时特性有时劣化。
此外，本发明的钢板在上述平坦化退火、或者在其之前或之后在钢板表面被覆绝缘覆膜。为了降低铁损，上述绝缘覆膜优选设定为对钢板赋予张力的张力赋予覆膜，例如，优选应用上述的包含磷酸盐-铬酸盐-胶态二氧化硅的绝缘覆膜。
实施例
[实施例1]
将含有Si：3.0质量％、C：0.05质量％、Mn：0.03质量％、Al：0.02质量％、N：0.01质量％且余量由Fe和不可避免的杂质构成的钢坯在1400℃下进行加热后，进行热轧而形成2.2mm的板厚，实施1100℃×60秒的热轧板退火后，进行冷轧而使板厚为1.8mm，实施1100℃×60秒的中间退火后，利用第二次冷轧形成0.23mm的最终板厚。
对以上述方式得到的冷轧钢板通过表2所示的各种方法实施磁畴细化处理。
在此，在凹版胶印中，将设置于版辊上的网格设定成在板宽方向上以100μm宽度延伸的未涂布部在轧制方向上以3mm间距排列，使用该网格将以环氧类树脂为主要成分的抗蚀剂印刷到冷轧钢板上。
在正型抗蚀剂涂布中，将含有酚醛清漆树脂和萘醌二叠氮类感光剂的抗蚀剂辊涂到冷轧钢板上，将宽度100μm的沿板宽方向延伸的狭缝为3mm间距的掩模配置在自冷轧钢板起的距离为100μm的位置，利用接近式掩模型进行曝光。
另外，曝光使用超高压汞灯以100mW/cm2的照度进行1秒钟。在任一种抗蚀剂涂布方法中，膜厚都为2μm。曝光之后，在氢氧化钾溶液中浸渍60秒来实施显影后，实施120℃×20秒的热风干燥。
然后，对凹版印刷后的钢板或正型抗蚀剂涂布后实施了曝光、显影的钢板实施电解蚀刻或化学蚀刻而形成槽。在电解蚀刻中，在30℃、30％的NaCl溶液中以电解电流密度ρ＝20A/cm2进行20秒钟。另一方面，在化学蚀刻中，在FeCl3中浸渍30秒钟后，进行纯水的清洗。
对于凹版胶印后的钢板和涂布正型抗蚀剂后的钢板，在上述蚀刻之后，在NaOH水溶液中浸渍而除去抗蚀剂。在利用刀进行的耐热磁畴细化处理中，将刀口以一定的应力按压于钢板表面，沿板宽方向拉拽，由此形成3mm间距的槽。
在卷材长度方向的30个位置，分别在板宽方向测定各5点以上述方式形成在冷轧钢板上的槽的宽度和深度。
然后，与未实施磁畴细化处理的试验片一起实施兼作脱碳退火的一次再结晶退火后，涂布以MgO为主体的退火分离剂，实施最终完工退火。
对于这样得到的最终完工退火后的试验片，依照JIS C2550测定磁通密度1.7T、励磁频率50Hz下的铁损W17/50。将该测定的结果一并记载于表2中。
[表2]
由该表可知，涂布正型抗蚀剂并进一步利用电解蚀刻形成槽的方法中，铁损良好，并且卷材长度方向的槽形状和铁损的偏差小。
[实施例2]
在与实施例1中制作的卷材同样的冷轧钢板卷材上涂布表3所示的各种抗蚀剂。在此，将凹版胶印以外的抗蚀剂利用辊涂机均匀地涂布到钢板表面上，使用表3所示的光源和形成有宽度100μm的狭缝或遮挡部的掩模，利用经由反射镜和透镜的光学系统的投影型实施曝光。投影倍率设定为等倍。
然后，对于涂布有化学放大型抗蚀剂的钢板，实施80℃×30秒的热处理。接着，利用适合于抗蚀剂的显影液进行显影。关于凹版胶印，制作在轧制方向上以3mm间距形成宽度100μm的未涂布部的版辊，将环氧类树脂印刷到钢板表面上。
在25℃、20质量％的NaCl电解溶液中，将电解电流密度ρ和电解时间如表3所示进行改变来对这些钢板实施电解蚀刻。然后，实施兼作脱碳退火的一次再结晶退火后，涂布以MgO为主体的退火分离剂，实施最终完工退火。
对于这样得到的最终完工退火后的试验片，依照JIS C2550测定磁通密度1.7T、励磁频率50Hz下的铁损W17/50。将它们的结果一并记载于表3中。
由表3可知，满足将正型抗蚀剂、负型抗蚀剂、化学放大型抗蚀剂的涂布与电解蚀刻组合的本发明的方法中，均以高电流密度的短时间的电解无偏差地得到了良好的铁损。另一方面可知，在将凹版胶印与电解蚀刻组合的方法中，随着使电解电流密度增大，铁损发生劣化。
[实施例3]
在与实施例1中制作的卷材同样的冷轧钢板卷材上，以3μm的膜厚辊涂以酚醛清漆树脂和萘醌二叠氮类感光剂作为主要成分的正型抗蚀剂，实施100℃×30秒的热处理。然后，利用接近式掩模型、投影型、直接描绘型三种曝光方法分别在各种条件下对钢板单面实施曝光。
在接近式掩模型中，制作在轧制方向上以5mm间距刻有沿板宽方向延伸的100μm宽度的狭缝的掩模，将掩模与钢板的距离以表4所示的范围进行改变，使用照度为50mW/cm2的超高压汞灯进行3秒钟曝光。
在投影型中，按照以表4所示的倍率缩小或放大投影到钢板表面上时以100μm的宽度沿板宽方向延伸的区域在轧制方向上每隔5mm间距被曝光的方式制作多个掩模，将光源设定为超高压汞灯，使从掩模穿过的图像经由透镜和反射镜以各种投影倍率投影到钢板表面上。以在钢板表面上达到50mW/cm2的方式调整照度，对同一区域实施3秒钟的曝光。
在直接描绘型中，使用包含反射镜和透镜的光学系统以各种输出将波长375nm的半导体激光以使钢板表面上的光斑直径为100μm的方式进行聚光后在板宽方向上进行扫描，在轧制方向上以5mm间距重复进行上述操作。将激光的输出和板宽方向的扫描速度的条件示于表4中。
在25℃、20％的NaCl电解溶液中，以使电解电流密度ρ为15A/cm2、电解时间为15秒的方式对这些钢板实施电解蚀刻。然后，实施兼作脱碳退火的一次再结晶退火后，涂布以MgO为主体的退火分离剂，实施最终完工退火。
对于这样得到的最终完工退火后的试验片，依照JIS C2550测定磁通密度1.7T、励磁频率50Hz下的铁损W17/50，将其结果一并记载于表4中。[表4]
由该表可知，在利用接近式掩模型进行曝光的条件下，掩模与钢板的距离为50μm以下时，因行进中的钢板的振动引起的掩模与钢板的接触所导致的掩模的损伤严重，不能进行均匀的曝光，因此，铁损的平均值和偏差都增大。另外，掩模与钢板的距离超过5000μm时，穿过掩模后的光因衍射而扩展，连非计划曝光的部分也被曝光，钢基露出，由此，蚀刻后的槽宽度扩大，不能得到良好的铁损。另一方面，掩模与钢板的距离在50～5000μm的范围内时，能够无偏差地得到良好的铁损值。
另外，在利用投影型进行曝光的情况下，在任一种条件下都得到了良好的铁损值。特别是，在进行缩小投影的情况下，抑制了铁损的偏差。另外可知，即使在进行放大投影的情况下，也能够维持良好的铁损值和小的偏差。
此外，在利用直接描绘型进行曝光的条件下，即使改变光束输出和照射条件，也能够以小的偏差实现良好的铁损值。
符号说明
1 钢板
2 光
3 光照射装置(光源)
4 反射镜
5 掩模构件
6 掩模与钢板的距离：L
7 透镜

Claims (10)

1.一种取向性电磁钢板的制造方法，对取向性电磁钢板用原材料实施热轧而制成热轧钢板，
对该热轧钢板实施一次冷轧或包含中间退火的两次以上的冷轧而制成具有最终板厚的冷轧钢板，
在所述冷轧钢板的单面或双面上涂布含有感光性树脂的抗蚀剂覆膜，对涂布后的面局部地进行曝光而进行图案化，通过显影形成在板宽方向上连续或不连续的线状的钢基露出部，
对形成有所述钢基露出部的钢板进行电解蚀刻而形成在板宽方向上连续或不连续的线状的槽，
对所述电解蚀刻后的钢板实施一次再结晶退火，然后实施最终完工退火，
所述取向性电磁钢板的制造方法的特征在于，
在所述电解蚀刻中，将接通于电极的电流设为I、将面积与电极的面积相同的钢板表面中的钢基露出部的面积设为S时，对于钢基露出部的电流密度ρ＝I/S为7.5A/cm2以上。
2.如权利要求1所述的取向性电磁钢板的制造方法，其特征在于，所述抗蚀剂覆膜为正型抗蚀剂，所述图案化通过对涂布有该正型抗蚀剂覆膜的面的槽形成区域进行曝光来进行。
3.如权利要求1所述的取向性电磁钢板的制造方法，其特征在于，所述抗蚀剂覆膜为负型抗蚀剂，所述图案化通过对涂布有该负型抗蚀剂覆膜的面的非槽形成区域进行曝光来进行。
4.如权利要求2或3所述的取向性电磁钢板的制造方法，其特征在于，所述抗蚀剂覆膜为化学放大型抗蚀剂。
5.如权利要求1～3中任一项所述的取向性电磁钢板的制造方法，其特征在于，所述图案化的曝光通过在所述钢板上扫描光并利用该光的照射使所述抗蚀剂覆膜改性来进行。
6.如权利要求4所述的取向性电磁钢板的制造方法，其特征在于，所述图案化的曝光通过在所述钢板上扫描光并利用该光的照射使所述抗蚀剂覆膜改性来进行。
7.如权利要求1～3中任一项所述的取向性电磁钢板的制造方法，其特征在于，所述图案化的曝光通过对所述钢板照射从与所述钢板分离地设置的掩模的开口部穿过的光来进行，并且，所述掩模与所述钢板的距离为50μm以上且5000μm以下。
8.如权利要求4所述的取向性电磁钢板的制造方法，其特征在于，所述图案化的曝光通过对所述钢板照射从与所述钢板分离地设置的掩模的开口部穿过的光来进行，并且，所述掩模与所述钢板的距离为50μm以上且5000μm以下。
9.如权利要求1～3中任一项所述的取向性电磁钢板的制造方法，其特征在于，所述图案化的曝光通过经由透镜和/或反射镜对所述钢板照射从与所述钢板分离地设置的掩模的开口部穿过的光来进行。
10.如权利要求4所述的取向性电磁钢板的制造方法，其特征在于，所述图案化的曝光通过经由透镜和/或反射镜对所述钢板照射从与所述钢板分离地设置的掩模的开口部穿过的光来进行。
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