DE2730172A1 - Forsteritfilm und verfahren zu seiner herstellung - Google Patents

Forsteritfilm und verfahren zu seiner herstellung

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Description

P 11 800 - 60/co
KAWASAKI STEEL CORPORATION
No. 1-28, 1-Chome, Kitahonmachi-Dori,
Fukiai-Ku, Kobe City, Japan
Forsteritfilm und Verfahren zu seiner Herstellung
Die Erfindung betrifft Forsterit-Isolierfilme, die auf der Oberfläche von kornorientierten Siliciumstahlblech bzw. -platten bzw. -elektroblech mit hoher magnetischer Induktion erzeugt werden, und ein Verfahren zu ihrer Herstellung.
Es ist bekannt, zur Herstellung von kornorientierten Siliciumstahlblechen die zur gewünschten Enddicke kaltgewalzten Siliciumstahlstreifen bei einer Temperatur von 700 bis 900°C unter einer nassen Wasserstoffatmosphäre unter Bildung von Subzunder einschließlich SiO2 u.a. auf der Oberfläche des Streifens, der mit einem Anlaßseparator, der hauptsächlich aus MgO besteht, beschichtet ist, zu entkohlen und anzulassen, ihn dann zu einer Spule aufzuwickeln und anschließend die gebildete Spule einem Endanlassen bei erhöhter Temperatur unter Bildung eines MgO-SiO2
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(Forsterit)-Isolierfilms endzuglühen, wie es z.B. in den US-PSen 3 932 234 und 3 930 906 beschrieben wird.
Entsprechend dem in der US-PS 3 932 234 beschriebenen Verfahren ist es jedoch erforderlich, die sekundären, rekristallisierten Körner vollständig zu entwickeln, indem man die Temperatur innerhalb eines Bereichs von 800 bis 9200C während mehrerer 10 Stunden bei der Endanlaßstufe konstant hält. Der entstehende MgO-SiO2-FiIm wird jedoch als Folge davon sehr uneinheitlich. Häufig wird ein weißlich-grau gefärbter Film mit schlechter Adhäsion gegenüber dem Siliciumstahl -Grundmetall auf dem ganzen Stahlblech oder einem Teil des Stahlblechs gebildet oder auf einem Teil des Stahlblechs wird kein Film gebildet.
Zur Beseitigung dieser Nachteile hat man in der US-PS 3 930 906 vorgeschlagen, ein Inertgas, wie Stickstoff, Argon oder ein ähnliches Gas, als Gas für die Anlaßatmosphäre während des letzten Anlassens bei einer konstanten Temperatur, die zwischen 800 und 9200C liegt, während mehrerer 10 Stunden zu verwenden, damit sich die sekundären, rekristallisierten Körner vollständig entwickeln können. Jedoch ist der gebildete Film, selbst wenn ein Inertgas als Anlaßatmosphäre verwendet wird, nicht ausreichend stabilisiert, so daß die Bildung des MgO-SiO2-FiImS unvollständig ist. Beispielsweise zeigt der Film eine Anlaßfarbe oder die Oberfläche des Stahlblechs ist einheitlich graugefärbt. Auf jeden Fall sind die Adhäsionseigenschaften so schlecht, daß diese Filme praktisch keine Verwendung finden.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Forsterit-Isolierfilme und ein Verfahren zu ihrer Herstellung zu schaffen, durch die die oben erwähnten Nachteile der bekannten Forsterit-Isolierfilme, die auf korn-
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orientierten Siliciumstahlblechen bzw. -platten mit hoher magnetischer Induktion gebildet werden, nicht besitzen.
Es ist ein Merkmal der vorliegenden Erfindung, daß die mittlere Korngröße der Forsteritkörner, die den Forsterit-Isolierfilm darstellen, nicht über 0,7/um liegt. Es ist ein weiteres Merkmal der vorliegenden Erfindung, daß bei der Endglühstufe, nachdem die Temperatur konstant innerhalb eines Bereichs von 800 bis 920°C unter Inertgasatmosphäre gehalten wurde, das Inertgas durch Wasserstoffgas ersetzt wird, die Temperatur auf etwa 1200°C erhöht wird, während der durchschnittliche Taupunkt der Atmosphäre, die das Stahlblech bzw. die Stahlplatte berührt, im Bereich von -20° bis +200C gehalten wird und bei etwa 1200°C während einer gegebenen Zeit gehalten wird, während der durchschnittliche Taupunkt der Atmosphäre, die das Stahlblech berührt, bei nicht über +100C gehalten wird, vorausgesetzt, daß die Zeit, die die Atmosphäre mit einem Taupunkt über +100C einwirkt, nicht länger als 5 Stunden beträgt. Unter Verwendung dieser Bedingungen wird ein Isolierfilm gebildet, der Forsteritkörner enthält oder daraus besteht, die eine mittlere Korngröße nicht über 0,7/um besitzen.
Die Erfindung wird anhand der beigefügten Zeichnungen beschrieben; es zeigen:
Fig. 1 eine graphische Darstellung, in der die Beziehung zwischen den Adhäsionseigenschaften eines Förster!t-Isolierfilms und der mittleren Korngröße der Forsteritkörner gezeigt ist;
Fig. 2a und 2b Mikroabbildungen der Oberflächen von Forsterit-Isolierfilmen, die aus groben und feinen Forsteritkörnern bestehen und nach einem Oberflächenabbildungsverfahren gemacht wurden;
Fig. 3 eine Elektronen-Mikroabbildung eines bei der Endanlaßstufe nur ungenügend ausgebildeten Forsterit-
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Isolierfilms, gemacht nach einem Oberflächenabbildungsverfahren;
Fig. 4 ein Diagramm, in dem das Standardheizprogramm der Endanlaßstufe des kornorientierten Siliciumstahlblechs mit hoher magnetischer Induktion dargestellt ist;
Fig. 5a und 5b Elektronen-Mikroabbildungen von Oberflächen der Forsterit-Isolierfilme, die nach dem folgenden Versuch 1 hergestellt wurden und die nach einem Oberflächenabbildungverfahren aufgenommen wurden;
Fig. 6a bis 6j Elektronen-Mikroabbildungen von Oberflächen der Forsterit-Isolierfilme, die bei dem folgenden Versuch 2 hergestellt wurden und die nach einem Oberflächenabbildungsverfahren aufgenommen wurden; und
Fig. 7a und 7b Elektronen-Mikroabbildungen von Oberflächen von Forsterit-Isolierfilmen, die nach dem folgenden Versuch 3 erhalten wurden, wobei die Mikroabbildungen nach einem Oberflächenabbildungsverfahren aufgenommen wurden.
Wenn in der vorliegenden Anmeldung von "Siliciumstahlblechen" gesprochen wird, so sollen darunter auch SiIiciumstahlplatten und Elektroblech^ verstanden werden. Der Einfachheit halber wird jedoch im folgenden nur noch von "Siliciumstahlblech" gesprochen. Der Ausdruck "Anlassen" soll auch Glühen und Tempern mitumfassen; der Einfachheit halber wird jedoch nur noch von "Anlassen" gesprochen.
Im allgemeinen wird der während des ersten Anlaßverfahrens auf der Oberfläche des kornorientierten Siliciumstahlblechs gebildete Isolierfilm aus MgO-Si02-Keramikfilm bestehen. Der Keramikfilm wird durch Umsetzung von SiO2, das nahe an der Oberfläche des Blechs während des Entkohl ens und Anlassens gebildet wird, mit einem Anlaßseparator erzeugt, der hauptsächlich MgO enthält, das nach dem Entkohlen und Anlassen für die letzte Anlaßstufe aufgetragen wurde.
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Normalerweise wird ein Isolier-Phosphatfilm darauf aufgetragen und getrocknet bzw. gebrannt bzw. gesintert. Aus den im folgenden angegebenen Vergleichsergebnissen folgt, daß die Eigenschaften des Endproduktes, wie das Aussehen, die Adhäsionseigenschaften des Films, der interlaminare Widerstand u.a., stark durch den Taupunkt der Atmosphäre, mit der das Stahlblech während der Temperaturerhöhung bis auf etwa 12CX)0C in Berührung kommt, und das Hochtemperatur-Anlassen bei etwa 12000C, nachdem das Inertgas durch Wasserstoff gas ersetzt wurde, und das Erhitzen bei konstanter Temperatur bei 800
beeinflußt werden.
Temperatur bei 800 bis 920°C bei der Endanlaßstufe
Der auf der Oberfläche des kornorientierten SiIiciumstahlblechs gebildete MgO-SiO2-Keramikfilm enthält Forsterit (2MgO.SiO2) oder besteht daraus, der in der Kristallographie zu dem orthorhombischen System gehört. Bei der Beobachtung des MgO-SiO2-Keramikfilms mit einem Elektronenmikroskop wurde festgestellt, daß die Adhäsionseigenschaften des Keramikfilms stark durch die Korngröße der Forsteritkörner, die den Keramikfilm ergeben, beeinflußt werden. Es wurde insbesondere gefunden, daß Keramikfilme, die aus feinen Forsteritkörnern bestehen, gute Adhäsionseigenschaften besitzen.
In Fig. 1 ist die Beziehung zwischen der Adhäsionseigenschaft des Keramikfilms gegenüber dem fertig angelassenen Blech aus kornorientiertem Siliciumstahl mit hoher magnetischer Induktion und der mittleren Korngröße der Forsteritkörner, die den Keramikfilm ergeben, dargestellt. Die Adhäsionseigenschaft des Forsterit-Keramikfilms wird durch den minimalen Biegedurchmesser, bei dem keine Filmabblätterung stattfindet, angegeben bzw. geschätzt, der einem Stahlstabdurchmesser entspricht, wenn das fertig angelassene Siliciumstahlblech um 180° um einen Stahlstab mit einem Durchmesser
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von 10, 20, 30, 40, 50 oder 60 mm gebogen wird. Die mittlere Korngröße der Forsteritkörner wird aus 2000 Körnern auf der Oberfläche der Proben berechnet, wenn man eine Elektronen-Mikroabbildung nach einem Oberflächenabbildungsverfahren aufnimmt. In Fig. 1 ist auf der Abszisse die mittlere Korngröße in/um der Forsteritkörner dargestellt. Auf der Ordinate ist der Minimumbiegedurchraesser, bei dem keine Filmabblätterung stattfindet, in mm als Adhäsionseigenschaft des Forsterit-Keramikfilms dargestellt.
Im allgemeinen müssen die kornorientierten Siliciumstahlbleche, da sie Schlitz- bzw. Spaltabscherungen unterworfen sind oder da sie als aufgewickelter Kern für einen Transformer oder andere elektrische Einrichtungen verwendet werden, einen Minimumbiegedurchmesser von nicht mehr als 20 mm als Adhäsionseigenschaft aufweisen. Aus Fig. 1 ist erkennbar, daß die mittlere Korngröße der Forsteritkörner nicht über 0,7/um liegen sollte, damit eine Adhäsionseigenschaft bzw. Adhäsion erhalten wird, die einem Minimumbiegedurchmesser von nicht über 20 mm entspricht.
In Fig. 2a ist eine Elektronen-Mikroabbildung der Oberfläche eines Forsterit-Keramikfilms dargestellt, der Forsteritkörner gemäß Fig. 1 mit einer mittleren Korngröße von nicht weniger als 1,0/um enthält. Zur Abbildung wurde ein Oberflächenabbildungsverfahren verwendet. In Fig. 2b ist eine Elektronen-Mikroabbildung der Oberfläche eines Forsterit-Keramikfilms dargestellt, die nach einem Oberflächenabbildungsverfahren gemacht wurde, wobei der Film aus Forsteritkörnern gemäß Fig. 1 mit einer mittleren Korngröße von nicht mehr als 0,7/um besteht. In Fig. 3 ist eine Elektronen-Mikroabbildung der Oberfläche eines Forsterit-Keramikfilms dargestellt, die gemäß einem Oberflächenabbildungsverfahren gemacht wurde. Der Keramikfilm wurde bei der letzten Anlaßstufe auf dem kornorientierten Sillciumstahlblech nur unge-
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nügend ausgebildet; er zeigt eine Anlaßfarbe, wie Blau und Rot, und ist für die Kristalle der Eisenmatrix transparent. Im letzteren Fall ist die Oberfläche der Eisenmatrix von den Forsteritkörnern nicht vollständig bedeckt, d.h. relativ große Forsteritkörner sind auf der Oberfläche der Eisenmatrix verstreut.
Wie oben erwähnt, werden das Aussehen des kornorientierten Siliciumstahlblechs und die Adhäsionseigenschaften des Isolierfilms gegenüber dem Blech stark durch die Mikrostruktur des Förster!t-Keramikfilms beeinflußt. Es wurden daher verschiedene Untersuchungen durchgeführt, um den Faktor festzustellen, der die MikroStruktur des Forsterit-Keramikfilms bestimmt. Überraschenderweise wurde gefunden, daß die Atmosphäre zwischen den Spulenschichten bzw. -bindungen bei der letzten Anlaßstufe die MikroStruktur des Forsterit-Keramikfilms stark beeinflußt.
Im allgemeinen erfolgt das letzte Anlassen des kornorientierten Siliciumstahlblechs, nachdem die Siliciumstahlstreifen mit einer Breite von 700 bis 1000 mm mit einem Anlaßseparator beschichtet sind, der hauptsächlich MgO als Aufschlämmung enthält, nachdem getrocknet und zu einer Spule gewickelt wurde. Während der Herstellung der Aufschlämmung wird MgO teilweise in Magnesiumhydroxid überführt. Die Dehydratisierung ist selbst nach dem Trocknen, das auf das Aufbringen der Aufschlämmung folgt, ungenügend. Als Folge liegt zwischen den aufgewickelten Schichten des Stahlstreifens bei der letzten Anlaßstufe Dampf, der von dem Magnesiumhydroxid gebildet wird, vor. Die Wassermenge, die aus einem Anlaßseparator gebildet wird, kann in gewissem Ausmaß geschätzt werden, indem man die Änderung des Taupunkts eines Abgases aus dem Kastenofen mißt. Es wurde jedoch bestimmt, daß das Atmosphärengas, mit dem die Oberfläche des Stahlstreifens im Inneren der Spule zusammenkommt, sich von
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dem Abgas etwas unterscheidet, da die Gaszirkulation von dem Äußeren der Spule in ihr Inneres nicht glatt genug verläuft.
Zur Bestimmung des Einflusses der Atmosphäre zwischen den aufgewickelten Schichten aus Stahlstreifen auf die Bildung des Forsterit-Keramikfilms hat die Anmelderin die folgenden Versuche durchgeführt. Es wurden Gasanalysen des Gases zwischen den aufgewickelten Schichten bei der letzten Anlaßstufe durchgeführt.
Versuch 1
Das letzte Anlassen des kornorientierten Siliciumstahlblechs mit hoher magnetischer Induktion erfolgte nach dem Standarderwärmungsprogramm, wie es in Fig. 4 dargestellt ist. Das Erwärmungsprogramm kann in die folgenden vier Erwärmungsstufen (A, B, C und D) durch die Art des Erhitzens eingeteilt werden:
(A) Erhitzungsstufe, bevor die Temperatur konstant bei 85oOC für die sekundäre Rekristallisation gehalten wird;
(B) Verweilstufe bei konstanter Temperatur von 85O°C für die sekundäre Rekristallisation;
(C) Erhitzungsstufe vor der erhöhten Temperatur von 12(X)0C für das Reinigungsanlassen;
(D) Reinigungsanlaßstufe bei einer erhöhten Temperatur von 120O0C.
Bei diesem Erwärmungsprogramm wird Stickstoffgas als Anlaßatmosphäre bei den Stufen A und B und Wasserstoffgas als Anlaßatmosphäre bei den Stufen C und D verwendet. Bei diesen Bedingungen werden die Atmosphäre zwischen den aufgewickelten Schichten des Stahlstreifens bei der Stufe C und die Mikrostruktur der Stahloberfläche gerade, nachdem die Temperatur 12000C erreicht hat, geprüft. In Fig. 5a ist
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λ\ - 9"
eine Elektronen-Mikroabbildung der Stahloberfläche, die nach einem Oberflächenabbildungsverfahren gemacht wurde, dargestellt. Dabei wurde die Temperatur auf 1200°C erhöht und der durchschnittliche Taupunkt der Wasserstoffatmosphäre zwischen den aufgewickelten Schichten beträgt +4O°C bei der Stufe C. In Fig. 5b ist eine Elektronen-Mikroabbildung der Stahloberfläche dargestellt, die nach dem Oberflächenabbildungsverfahren gemacht wurde, wobei die Temperatur auf 1200°C erhöht wurde unter Stickstoffatmosphäre mit einem Durchschnittstaupunkt von +2O0C zwischen den aufgewickelten Schichten bei der Stufe C. Der Ausdruck "durchschnittlicher Taupunkt der Atmosphäre zwischen den aufgewickelten Schichten" bedeutet den Wert, den man erhält, wenn man den arithmetischen Durchschnitt der Summe der Taupunkte nimmt, die bei 950°C, 10000C, 1050°C, 1100°(
der Heizstufe C gemessen werden.
bei 950°C, 10000C, 1050°C, 11000C, 11500C und 12000C bei
Aus Fig. 5a ist erkennbar, daß, wenn der durchschnittliche Taupunkt der Atmosphäre zwischen den aufgewickelten Schichten +400C oder mehr bei der Stufe C beträgt, die Oberfläche des Stahlblechs, gerade nachdem die Temperatur 1200°C erreicht hat, nicht mit Forsteritkörnern vollständig bedeckt ist, d.h. es werden bloße Teile der Eisenmatrix beobachtet. Aus Fig. 5b ist erkennbar, daß, wenn der durchschnittliche Taupunkt bei der Stufe C +200C oder weniger beträgt, die Oberfläche der Stahlbleche, gerade nachdem die Temperatur 12000C erreicht hat, vollständig mit feinen Forsteritkörnern bedeckt ist, und man beobachtet in diesem Fall kein wesentliches Wachsen von Forsteritkörnern, wie es in Fig. 2a dargestellt ist.
Versuch 2
Das letzte Anlassen des kornorientierten Siliciumstahlblechs wird entsprechend dem Erwärmungsprogramm, wie es in Fig. 4 dargestellt ist, durchgeführt, mit der Ausnahme,
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daß die durchschnittlichen Taupunkte der Wasserstoffatmosphäre bei den Stufen C und D auf die in der folgenden Tabelle I angegebenen Werte eingestellt werden. Das Aussehen, die Adhäsionseigenschaften und der interlaminare Widerstand des so erhaltenen Forsterit-Isolierfilms werden bestimmt. Man erhält die in Tabelle I aufgeführten Ergebnisse.
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Tabelle I
Probe Durchschn._
Taupunkt (0C) Stuie C Stufe D
Aussehen
Adhäsions- Interlamieigenschaft narer Wider-(mm0) stand (Ohm cm / Blech)
Fig.
60
60 60
30 der Film zeigt eine Anlaßfarbe und ist für >60 die Körner d.Eisenmatrix transparent
10 einheitlich grau; viele freie Flecken 60
-20 ' dito 60
0,2
1,2 1.3
a b
40 25 der Film zeigt eine Anlaßfarbe und ist für >60 die Körner d.Eisenmatrix transparent
40 10 einheitlich grau; viele freie Flecken 50 40 -20 dito 50
Ό,3 0,9
20 30 einheitlich grau; viele freie Flecken 20 10 einheitlich tiefgrau 20 -20 dito 20 -30 dito
50
10
10
10
1,2 15,0 20,0 25.5
K 0 20 einheitlich grau; viele freie Flecken 50 1,9 f
L 0 0 einheitlich tiefgrau 10 16,3 g
M 0 -30 dito 10 19.8
N -20 20 einheitlich grau; viele freie Flecken 40 1,7 h
0 -20 10 einheitlich tiefgrau 10 23,0 i
P -20 -20 dito 10 20.5
Q -30 20 einheitlich frau; viele freie Flecken 50 1,9 d
R -30 0 weißlich-grau, dünn 50 2,3
S -30 -20 dito 50 1,8
IQ - t« -
In Tabelle I bedeutet der Ausdruck "Durchschnittlicher Taupunkt der Atmosphäre bei der Stufe D" einen Wert, den man erhält, wenn man die Summe der Taupunkte, die jede Stunde während des Reinigungsanlassens bei 1200°C bestimmt werden, arithmetisch mittelt. In den Fig. 6a bis 6j sind Elektronen-Mikroabbildungen der Oberflächen von typischen Beispielen der fertig angelassenen Bleche, die man diesem Verfahren erzeugt, dargestellt, wobei die Abbildungen nach einem Oberflächenabbildungsverfahren gemacht wurden.
Aus Tabelle I und den Fig. 6a bis 6j ist erkennbar, daß, wenn der durchschnittliche Taupunkt bei der Stufe C über 40°C liegt und der durchschnittliche Taupunkt bei der Stufe D über 200C liegt, die Oberfläche des fertig angelassenen Blechs nicht vollständig mit Forsteritkörnern bedeckt ist und daß freie Teile der Eisenmatrix festgestellt werdenj (Proben A und O, Fig. 6a). Aus dieser Tatsache kann man auf die Faktoren schließen, die die in Fig. 3 dargestellten Erscheinungen ergeben, wobei der Film eine Anlaßfarbe, wie Blau und Rot, zeigt und für die Körnung der Eisenmatrix transparent ist.
Selbst wenn der durchschnittliche Taupunkt bei der Stufe C nicht unter 400C liegt, wenn der durchschnittliche Taupunkt bei der Stufe D nicht über 1O°C liegt, ist die Oberfläche des fertig angelassenen Blechs mit Forsteritkörnern bedeckt (Proben B, C, E und F, Fig. 6b und 6c). Jedoch ist die Korngröße des Forsterite sehr groß, und dementsprechend zeigt der Film schlechte Adhäsionseigenschaften.
Wenn der durchschnittliche Taupunkt bei der Stufe C im Bereich von -20° bis +200C liegt und wenn der durchschnittliche Taupunkt bei der Stufe D nicht über 10°C liegt, ist die Oberfläche des fertig angelassenen Blechs vollständig mit Forsteritkörnern mit feiner Korngröße bedeckt (Proben H,
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I, J, L, M, O land P, Fig. 6e, 6f und 6h), so daß die Adhäsionseigenschaft gut ist und der interlaminare Widerstand hoch ist. Im Gegensatz dazu wachsen, selbst wenn der durchschnittliche Taupunkt bei der Stufe C im Bereich von -20° bis +200C liegt und wenn der durchschnittliche Taupunkt bei der Stufe D nicht unter 20°C liegt, die Forsteritkörner beachtlich, so daß die Adhäsion schlechter wird (Proben G, K und N, Fig. 6d und 6g).
Wenn der durchschnittliche Taupunkt bei der Stufe C -30°C und der durchschnittliche Taupunkt bei der Stufe D nicht weniger als 20°C betragen, findet ein Kornv/achstum des Forsterite statt, so daß die Adhäsionseigenschaft schlecht wird (Probe Q, Fig. 6i). Wenn der durchschnittliche Taupunkt bei der Stufe C -30°C beträgt und wenn der durchschnittliche Taupunkt bei der Stufe D nicht über O0C liegt, ist der entstehende Förster!t-Keramikfilm weißlich-grau und seine Dicke ist relativ klein und er besitzt einen niedrigen interlaminaren Widerstand (Proben R und S, Fig. 6j).
Wie oben erwähnt, beobachtet man, obgleich der durchschnittliche Taupunkt bei der Stufe C innerhalb eines Bereichs von -20° bis +200C liegt, wenn der durchschnittliche Taupunkt bei der Stufe D nicht unter 20°C liegt, Nachteile, d.h. die Adhäsionseigenschaft wird beachtlich verschlechtert, bedingt durch das Kornwachstum des Forsterite, und der Forsterit-Keramikfilm zeigt Fehler, die im allgemeinen als freie Flecken bezeichnet werden. Die freien Flecken werden auf der Oberfläche des fertig angelassen Blechs beobachtet und sind Teile von Flecken mit einem Durchmesser von 0,1 bis 3 mm, wo kein Forsterit-Keramikfilm vorhanden ist. Bedingt durch das Auftreten der freien Flecken, ist nicht nur das Aussehen verschlechtert, sondern der interlaminare Widerstand ist ebenfalls beachtlich verschlechtert.
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Al, - \k -
Aus diesem Versuch ist erkennbar, daß die gewünschten Eigenschaften des Forsterit-Keramikfilms zuerst erhalten werden, wenn der durchschnittliche Taupunkt bei der Stufe C bei einem geeigneten Wert gehalten wird, der zwischen -20 und +200C liegt,und wenn der durchschnittliche Taupunkt bei der Stufe D bei einem Wert von nicht mehr als +1O0C bzw. unter +100C gehalten wird.
Versuch 3
Das Kornwachstum von Forsterit im Verlauf der Zeit wurde jede Stunde bestimmt, wenn eine Atmosphäre mit einem Taupunkt über +100C bei der Stufe D während einer kurzen Zeit einwirkt, nachdem der durchschnittliche Taupunkt bei der Stufe C bei dem geeigneten Wert innerhalb des oben erwähnten Bereichs gehalten wird. Die so erhaltenen Ergebnisse sind in der folgenden Tabelle II und in den Fig. 7a und 7b dargestellt.
In Fig. 7a ist eine Elektronen-Mikroabbildung der Oberflächen des fertig angelassenen Blechs dargestellt, das man bei den Bedingungen der mittleren Spalte der Tabelle II erhält. Zur Abbildung wurde ein Oberflächenabbildungsverfahren verwendet. Fig. 7b ist eine Elektronen-Mikroabbildung der Oberfläche eines fertig angelassenen Blechs, die nach einem Oberflächeilabbildungsverfahren gemacht wurde, gezeigt, wobei man das Blech bei den Bedingungen der letzten Spalte der Tabelle II hergestellt hat.
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Durchschn.Tau- Taupunkt bei der Stufe D punkt bei der Stufe C (0C)
Tabelle II
Durchschn.Tau- Aussehen punkt bei der Stufe D (0C)
Adhäsions- Inter- Figur eigenschaft lamin. (mmflf) Widerst. (Ohm cm2/ Blech
20 709883 200C χ 3 h —» O0C χ 17 h 3 einheiti.tiefgrau 10 23 ,5 7a
20 200C χ 5 h — χ 15 h 5 dito 10 13 ,0 7b
20 200C χ 10 h - χ 10 h 10 grau, viele freie
Flecken		 50 1 ,3
■> O0C
-» 100C
Aus Tabelle II ist ersichtlich, daß, wenn das Reinigungsanlassen bei den Bedingungen der oberen und mittleren Spalte von Tabelle II durchgeführt wird, kein Kornwachstum des Forsterits auftritt, so daß die Adhäsionseigenschaft verbessert ist und der interlaminare Widerstand hoch wird. Es ist erkennbar, daß, selbst wenn der durchschnittliche Taupunkt bei der Stufe C bei dem geeigneten Wert innerhalb des gegebenen Bereichs gehalten wird, die Zeit, die die Atmosphäre mit einem Taupunkt über 2O0C bei der Stufe D einwirkt, auf eine Zeit von nicht langer als 5 Stunden begrenzt sein sollte.
Aus den obigen Ausführungen folgt, daß bei der vorliegenden Erfindung die mittlere Korngröße der Forsteritkörner 0,7 >um nicht überschreiten darf. Wenn die mittlere Korngröße größer ist als 0,7/um, so ist die Adhäsionseigenschaft schlecht und der interlaminare Widerstand zu niedrig.
Erfindungsgemäß muß der durchschnittliche Taupunkt der Atmosphäre zwischen den Schichten der Spule, die aus Siliciumstahlstreifen besteht, im Bereich von -20 bis +200C während der Temperaturerhöhung bis zu 115O-125O°C liegen. Wenn der durchschnittliche Taupunkt kleiner als -200C ist, entstehen freie Flecken oder die Dicke des Films wird zu gering und der interlaminare Widerstand ist niedrig, wohingegen, wenn der durchschnittliche Taupunkt höher ist als +200C, viele freie Flecken gebildet werden und die Adhäsionseigenschaft des Films und der interlaminare Widerstand verschlechtert werden.
Erfindungsgemäß darf der durchschnittliche Taupunkt der Atmosphäre zwischen den Schichten der Spule aus Siliciumstahlstreifen nicht über +100C während des Reinigungsanlassens bei einer Temperatur, die zwischen 1150 und 1250°C liegt, betragen, vorausgesetzt, daß die Zeit, die die Atmosphäre mit einem Taupunkt einwirkt, der höher ist als +100C,
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auf nicht mehr als 5 Stunden während des Reinigungsanlassens beschränkt ist. Außerhalb der obigen Bereiche zeigt der Keramikfilm eine Anlaßfarbe ist für die Körner der Eisenmatrix transparent, oder es werden viele freie Flecken gebildet, so daß die Adhäsionseigenschaften des Films und der interlaminare Widerstand wesentlioh verschlechtert werden.
Das folgende Beispiel erläutert die Erfindung. Beispiel
Ein Siliciumstahlstreifen, der 0,02596 C, 2,9096 Si, 0,0396 Sb und 0,02% Se enthält, 0,3 mm dick, 970 mm breit und 32OO m lang ist, wird in einer Atmosphäre, die 7096 Yi^ und als Rest Np enthält und einen Taupunkt von 6O0C besitzt, 4 min bei 820°C kontinuierlich angelassen und dann mit Magnesia beschichtet und zu einer Spule aufgewickelt. Die entstehende Spule wird in einen elektrischen Anlaßkastenofen gegeben. Die Temperatur wird in einer Rate von 20°C/h erhöht, während Stickstoff gas durchgeleitet wird. Die Temperatur von 850°C wird während 50 h gehalten, und dann wird Stickstoffgas durch Wasserstoffgas ersetzt und die Temperatur wird erneut auf 12000C in einer Rate von 20°C/h erhöht. Bei dieser Temperatur wird die Spule 20 h angelassen und dann im Ofen abgekühlt.
Dieses Verfahren wird durchgeführt, indem man die Hydratisierung, die Aufschlämmungstemperatur und die angewendete Menge an Magnesia bei der Beschichtungsstufe, die Streifenspannung beim Aufwickeln in eine Spule, die Menge und den Taupunkt der Gase, die durch den Anlaßkastenofen geleitet werden, ändert und die Atmosphäre zwischen den Schichten der Spule während des letzten Anlassens kontrolliert. Man erhält die in der folgenden Tabelle III aufgeführten Ergebnisse.
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Durchschn. Durchschn.
Taupunkt bei Taupunkt bei
d.Stufe C der Stufe D
( 0C) (0C)
Aussehen
Tabelle III
Adhäsionseigens eh. (mm0)
Interlam. Mittl.Korngröße Bemer-Widerstand d.Forsteritkör- kungen (Ohm cm2/ ner,die den Glas-Blech) film ergeben(/um)
20 der Film zeigt eine Anlaß- > 60 farbe und ist für die Körner d.Eisenmatrix transparent
0 einheitl.grau;viele freie 50 Flecken
0,4
1,2
1,3
1,4
Vergleich
20 einheitl.grau;viele freie
Flecken
1,3
1,2
(D
OO		 20 10 einheitlich tiefgrau 10 18,0 0,5
CO 20 -20 dito 10 22,1 0.4
O -20 -20 einheitlich tiefgrau 10 23,0 0,4
-20 -30 dito 10 22,8 0,3
Vergleich erfindungsgem,
erfindungsgem.
Aus den Werten der Tabelle III ist erkennbar, daß erfindimgsgemäß ein Forsterit-Isolierfilm mit einheitlicher Dicke, guten Adhäsionseigenschaften und hohen interlaminarem Widerstand zur Verfügung gestellt wird.
Ende der Beschreibung.
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Claims (2)

Patentansprüche
1. Forsterit-Isolierfilm mit guten Adhäsionseigenschaften gegenüber kornorientiertem Siliciumstahlblech bzw. -platten mit hoher magnetischer Induktion, dadurch gekennzeichnet, daß die mittlere Korngröße der Forsteritkörner, die den Forsterit-Isolierfilm ergeben, nicht über 0,7/um liegt.
2. Verfahren zur Herstellung eines Forsterit-Isolierfilms mit guten Adhäsionseigenschaften gegenüber kornorientiertem Siliciumstahlblech bzw. -platten mit hoher magnetischer Induktion durch Entkohlen und Anlassen in nasser Wasserstoffatmosphäre bei einer Temperatur von 700 bis 90O0C eines kaltgewalzten Siliciumstahlstreifens mit der gewünschten Enddicke unter Bildung von Subzunder einschließlich SiO2 auf der Oberfläche des Streifens, Auftragen eines Anlaßseparators, der hauptsächlich aus MgO besteht, auf den Streifen, Aufwickeln des so behandelten Streifens zu einer Spule und Endanlassen des aufgewickelten Streifens durch Behandlung bei einer Temperatur von 800 bis 9200C in einer Atmosphäre eines neutralen Inertgases, das gegenüber Eisen und Eisenoxid inert ist, und Erhöhen der Temperatur auf 1150 bis 12500C und Halten bei dieser Temperatur, dadurch g e -
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ORIGINAL INSPECTED
kennzeichnet , daß man das neutrale Gas durch Wasserstoffgas ersetzt, nachdem die Temperatur bei 800 bis 9200C gehalten wurde, den durchschnittlichen Taupunkt der Atmosphäre, mit der der aufgewickelte Streifen in Berührt kommt bzw. behandelt wird, innerhalb eines Bereiches von -20° bis +200C während der Temperaturerhöhungsstufe bis zu 115O-125O°C hält und dann den durchschnittlichen Taupunkt der Atmosphäre, mit der der aufgewickelte Streifen während der Hochtemperaturbehandlungsstufe bei 1150 bis 125O°C behandelt wird, bei nicht mehr als +100C hält, vorausgesetzt, daß die Zeit, während der die Atmosphäre mit einem Taupunkt, der über +1O0C liegt,einwirkt nicht über 5 Stunden liegt, wobei ein Forsterit-Isolierfilm gebildet wird, der Forsteritkörner mit einer mittleren Korngröße nicht über 0,7/um enthält.
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