EP4202067A1 - Verfahren zum erzeugen eines kornorientierten elektrobands und kornorientiertes elektroband - Google Patents

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EP4202067A1
EP4202067A1 EP21216455.2A EP21216455A EP4202067A1 EP 4202067 A1 EP4202067 A1 EP 4202067A1 EP 21216455 A EP21216455 A EP 21216455A EP 4202067 A1 EP4202067 A1 EP 4202067A1
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EP
European Patent Office
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bound
ions
steel
layer
mgo
Prior art date
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Pending
Application number
EP21216455.2A
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English (en)
French (fr)
Inventor
Carsten Schepers
Christian Hecht
Alice Sandmann
Andreas Allwardt
Ludger Lahn
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ThyssenKrupp Electrical Steel GmbH
Original Assignee
ThyssenKrupp Electrical Steel GmbH
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Filing date
Publication date
Application filed by ThyssenKrupp Electrical Steel GmbH filed Critical ThyssenKrupp Electrical Steel GmbH
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Definitions

  • the invention relates to a method for producing a grain-oriented electrical strip that is coated with a forsterite layer, and to a grain-oriented electrical strip with very good adhesion of a forsterite film formed on it.
  • Grain-oriented "electrical strip” is understood to mean steel strips produced by cold rolling, which are provided in a special way with a forsterite layer and optionally with at least one layer additionally applied to the forsterite layer.
  • the cold-rolled steel strip of a grain-oriented electrical strip is also referred to below as “steel substrate” or “steel material”.
  • grain-oriented electrical steels of the type in question are 0.10-0.35 mm thick.
  • the cold-rolled, decarburization-annealed and primary recrystallized steel substrate of grain-oriented electrical strips of the type according to the invention typically consists of, in % by mass, 2.5-4.0% silicon (“Si”), ⁇ 0.30% manganese (“Mn”), ⁇ 0.50% copper (“Cu”), ⁇ 0.065% aluminum (“Al”), ⁇ 0.1% nitrogen (“N”) and optionally one or more elements from the group “chromium (“Cr”) , Nickel (“Ni”), Molybdenum (“Mo”), Phosphorus (“P”), Arsenic (“As”), Sulfur (“S”), Tin (“Sn”), Selenium (“Se”), antimony (“Sb”), tellurium (“Te”), boron (“B”) or bismuth (“Bi”)” with the proviso that the contents of the elements of this group are ⁇ 0.2% in each case, the remainder being iron and unavoidable impurities.
  • Si silicon
  • Mn manganese
  • Cu copper
  • a forsterite layer is built up on the respective electrical steel sheet in conventional production methods by subjecting a steel strip cold-rolled to its final thickness, which is composed within the framework of the general alloy specification given above, to a first annealing in order to bring about primary recrystallization and decarburization of the steel substrate and the Surface of the substrate to oxidize targeted.
  • the surface of the electrical strip treated in this way is then typically coated with a solution containing magnesium oxide (“MgO”) and suitable additives as a protection against adhesion.
  • MgO magnesium oxide
  • the electrical steel strip is wound into a coil and annealed again in the coil in order to effect secondary recrystallization and subsequent purification of the steel from precipitate-forming elements.
  • the anti-adhesive layer which essentially consists of MgO, reacts with the surface of the steel substrate existing oxides, consisting mainly of silicon oxide, and thus forms the desired forsterite layer ("Mg2SiO4"), which is also referred to as a "glass film".
  • This layer of forsterite merges into the steel substrate with roots, which ensures its adhesion to the steel substrate.
  • the forsterite layer can in a further step, such as from the DE 22 47 269 C3 is known, a solution based on magnesium phosphate or aluminum phosphate or mixtures of both with various additives such as chromium compounds and Si oxide are applied and baked at temperatures above 350 °C.
  • the layer system formed in this way on the electrical strip forms an insulating layer which transfers tensile stresses to the steel material, which have a favorable effect on the electromagnetic properties of the electrical strip or sheet.
  • the high-temperature annealing step that forms the forsterite layer typically takes 6-7 days and requires significant energy input. With conventional production methods, it is only after this long annealing period that it can be determined whether the forsterite layer has formed properly or whether it is not sufficiently adhering to the steel substrate. Interventions in the production process to eliminate a faulty formation of the forsterite layer can therefore only be made with a considerable delay. Because during this period the production continues to run, larger quantities of defective electrical steel may be produced until the cause of the defect has been rectified.
  • the task was to develop a process that reliably enables the production of grain-oriented electrical steel strips with an optimally developed forsterite layer that adheres to the steel substrate of the respective electrical steel strip.
  • a grain-oriented electrical strip should be specified in which the forsterite layer adheres optimally firmly to the steel substrate of the electrical strip.
  • the invention has achieved this object in that at least the work steps specified in claim 1 are completed in the production of grain-oriented electrical strips with an optimally adhering forsterite layer. It goes without saying that a person skilled in the art, when carrying out the method according to the invention and its variants and expansion options explained here, adds those work steps not explicitly mentioned here, which he knows from his practical experience that they are regularly used when carrying out such methods .
  • a grain-oriented electrical steel sheet that achieves the above-specified object according to the invention has at least the features specified in claim 5 .
  • the invention during the production of grain-oriented electrical steel, it is possible to use fixed criteria to decide at one point in time whether an intermediate product obtained before high-temperature annealing is suitable for forming a forsterite layer that optimally adheres to the steel substrate of the electrical steel.
  • the invention makes it possible to measure the subsequent adhesive strength of the forsterite layer in the process and thus provides a safe range of process parameters, which leads to perfect adhesive strength of the forsterite layer after annealing.
  • the invention is based on the knowledge that by time-of-flight secondary ion mass spectroscopy (English “Time of Flight Secondary Ions Mass Spectrometry", short “ToF-SIMS"), in which the surface to be examined of the intermediate product present after the decarburizing annealing with Cs Ions are bombarded with an acceleration voltage of 2keV and for analysis with Bi+ ions with an acceleration voltage of 25keV, the adhesive strength of the forsterite layer produced in the following work steps can be predicted.
  • This prediction is based on an evaluation of the proportion of the element Si on the examined surface of the steel substrate which is bound with the element Cs in relation to the proportion of the element Si which is not bound with Cs. The larger this relation is for the examined surface before the annealing step, the better the adhesion of the forsterite layer after the annealing step (step e)).
  • ToF-SIMS is an analytical method for the chemical characterization of surfaces. It is based on the time-resolved detection of secondary ions, which are generated from the examined surface by bombardment with high-energy primary ions (e.g. Bi). These primary ions, directed at the surface to be examined in a short ion pulse, penetrate the upper atomic layers of the surface and release so-called "secondary ions" from it. The kinetic energy of the primary ions is transferred to the released secondary ions, so that the secondary ions are accelerated and run through a drift path until they hit a detector system that records the intensity of the secondary ions as a function of the flight time with high time resolution.
  • primary ions e.g. Bi
  • the material to be examined is bombarded with sputter ions (e.g. Cs) in addition to the primary ions, so that material is continuously removed.
  • sputter ions e.g. Cs
  • the depth-resolved degree of affinity for this binding is the basis of the invention.
  • the intermediate product provided in step a) of the method according to the invention as a cold-rolled and decarburization-annealed steel strip can be produced in accordance with the manner established in the prior art for the production of grain-oriented electrical steel sheets. It is crucial that the steel strip is produced and decarburized with a composition that is typical for grain-oriented electrical steel sheets.
  • step b) of the method according to the invention it is then decided on the basis of the criteria specified according to the invention whether or not the steel strips provided have the potential for the formation of an optimally adhering forsterite layer. If the steel strip in question does not meet the requirements, it is no longer processed, but recycled as scrap and fed back into the steel strip production cycle for the manufacture of grain-oriented electrical steel strips. With the procedure according to the invention, only those cold-rolled steel strips reach the high-temperature annealing (step e)) in which it can be expected that the forsterite layer produced on them will meet the highest requirements with regard to their adhesion to the steel substrate of the electrical strip.
  • the steel substrate of a grain-oriented electrical steel sheet according to the invention consists of a steel which has the alloy specified above for step a) of the method according to the invention.
  • This MgO powder consists of at least 90% by mass of MgO, it being possible for the optionally remaining remainder of the powder to be filled with at least one additive. The sum of the contents of the additives is at most 10% by mass.
  • Additives that can be added to the MgO powder include, for example, titanium oxide, ammonium chloride or antimony chloride, the addition of which controls the density of the later forsterite layer and the gas exchange between the annealing atmosphere during high-temperature annealing and the metal.
  • Each of the measures i) - iii) can, seen alone, contribute to a grain-oriented electrical sheet according to the invention with optimal adhesion To generate forsterite layer, this succeeds particularly safely if all three measures i) - iii) are carried out.
  • the particle size distribution of the MgO powder can be determined in measure i) using methods known per se. For example, there are measuring instruments available on the market, such as the Mastersizer 2000 (see https://www.malvernpanalytical.com/de/support/productsupport/mastersizer-range/mastersizer-2000, accessed on December 7, 2019). Disposal.
  • the pH value can be recorded with any pH measuring device available on the market for this purpose, which enables a continuously updated measurement over a period beginning with the addition of the MgO powder to the citric acid solution.
  • the annealing of the steel strip, which is finally completed in step d), during which the forsterite layer (Mg2SiO4) forms, can also be carried out in a manner known per se.
  • the cold-rolled steel strip obtained after step d) and coated with the anti-tack layer formed from the MgO powder can be wound into a coil and kept in a hood furnace for 10-200 hours at a temperature of 1000-1600 K under an atmosphere that consists of at least 50% H 2 consists.
  • samples P1 - P7 were divided from eight cold-rolled steel strips originating from the normal production process, the respective composition of which is given in Table 1.
  • samples P1 - P8 examined in this way were then coated with an aqueous MgO suspension, the mass of which was adjusted by means of squeezing rollers.
  • the MgO powder used consisted of 94% by mass MgO and 6% by mass TiO 2 .
  • Table 3 shows an example of the result of the investigation of the citric acid activity CAA for samples 1, 2 and 7, with the MgO powder used in samples 1 and 2 complying with requirement iii) of the invention, whereas this is the case with the MgO powder used in sample 7 has been used is not the case.
  • the samples coated in this way were subjected to high-temperature annealing, during which they were kept in a top hat furnace for a period of 24 h at a temperature of 1450 K under a dry atmosphere of pure hydrogen.
  • the strength of the adhesion of the forsterite layer on the initially provided, cold-rolled steel substrate was determined on the samples P1 - P8 produced and tested in the manner explained above.
  • a sample was clamped in a cone mandrel bending device. The sample was bent 180° around a cone mandrel ranging continuously from a bending radius of 5 mm (cone apex) to 30 mm (cone base). After removal, the bending radius from which the coating flaked off was checked. The smaller this bending radius, the better the adhesion.

Abstract

Die Erfindung ermöglicht die Herstellung von kornorientierten Elektrobändern mit optimal ausgebildeter und auf dem Stahlsubstrat haftender Forsteritschicht. Hierzu werden a) aus mindestens zwei 0,10 - 0,35 mm dicke, entkohlend geglühte, primärrekristallisierte kaltgewalzte Stahlbänder aus, in Masse-%, 2,5 - 4,0 % Si, ≤ 0,30 % Mn, ≤ 0,50 % Cu, ≤ 0,065 % Al, ≤ 0,1% N, sowie optional mindestens einem Element der Gruppe "Cr, Ni, Mo, P, As, S, Sn, Sb, Se, Te, B oder Bi" mit Gehalten von jeweils ≤ 0,2 %, Rest Eisen und unvermeidbaren Verunreinigungen, b) diejenigen ausgewählt, für die das Ergebnis einer ToF-SIMS-Untersuchung, bei der die Stahlband-Oberfläche mit Cs-Ionen mit einer Beschleunigungsspannung von 2keV als Sputtermaterial und Bi-Ionen mit einer Beschleunigungsspannung von 25keV als Analyseionen beschossen wird, folgende Bedingungen erfüllt:- Der Kurvenverlauf des Quotienten "Si an Cs gebunden" / "Si nicht an Cs gebunden" hat im Tiefenverlauf von 0,5 - 5,0 µm genau ein lokales Maximum.- Der Wert des Quotienten "Si an Cs gebunden" / "Si nicht an Cs gebunden" ist bis in eine Tiefe von 2 µm durchgehend < 0,01.Auf mindestens eine der Oberflächen eines der derart ausgewählten Stahlbänder wird c) eine Klebschutzschicht aufgetragen, die aus MgO-Pulver und ≤ 10 Masse-% Additiven besteht. Das so beschichtete Stahlband wird d) unter Ausbildung der Forsteritschicht (Mg2SiO4) geglüht.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Erzeugen eines kornorientierten Elektrobands, das mit einer Forsteritschicht belegt ist, sowie ein kornorientiertes Elektroband mit sehr guter Haftfestigkeit eines auf ihm gebildeten Forsteritfilms.
  • Als kornorientiertes "Elektroband" werden durch Kaltwalzen erzeugte Stahlbänder verstanden, die in spezieller Weise mit einer Forsteritschicht und optional mit mindestens einer zusätzlich auf der Forsteritschicht aufgetragenen Schicht versehen sind. Das kaltgewalzte Stahlband eines kornorientierten Elektrobands wird im Folgenden auch als "Stahlsubstrat" oder "Stahlmaterial" bezeichnet.
  • Aufgrund ihrer besonderen elektromagnetischen Eigenschaften sind kornorientierte Elektrobänder für Anwendungen in der Elektrotechnik geeignet, bei denen höchste Anforderungen an den Wirkungsgrad gestellt werden. Dabei versteht es sich von selbst, dass dann, wenn nachfolgend von "Elektroband" die Rede ist, damit in gleicherweise "Elektrobleche" oder "Platinen" gemeint sind, die von einem solchen Elektroband abgeteilt sein können oder Breiten- oder Längenerstreckungen aufweisen, die von den für Elektrobänder typischen Abmessungen abweichen.
  • Typischerweise sind kornorientierte Elektrobänder der hier in Rede stehenden Art 0,10 - 0,35 mm dick.
  • Das kaltgewalzte, entkohlungsgeglühte und primärrekristallisierte Stahlsubstrat von kornorientierten Elektrobändern der erfindungsgemäßen Art besteht typischerweise aus, in Masse-%, 2,5 - 4,0 % Silizium ("Si"), ≤ 0,30 % Mangan ("Mn"), ≤ 0,50 % Kupfer ("Cu"), ≤ 0,065 % Aluminium ("Al"), ≤ 0,1 % Stickstoff ("N") sowie jeweils optional einem Element oder mehreren Elementen aus der Gruppe "Chrom ("Cr"), Nickel ("Ni"), Molybdän ("Mo"), Phosphor ("P"), Arsen ("As"), Schwefel ("S"), Zinn ("Sn"), Selen ("Se"), Antimon ("Sb"), Tellur ("Te"), Bor ("B") oder Bismut ("Bi")" mit der Maßgabe, dass die Gehalte an den Elementen dieser Gruppe jeweils ≤ 0,2 % betragen, Rest Eisen und unvermeidbaren Verunreinigungen, bestehen.
  • Wie im Einzelnen beispielsweise im Merkblatt 401 "Elektroband und -blech", Ausgabe 2005, herausgegeben vom Stahl-Informations-Zentrum, 40039 Düsseldorf, Deutschland, oder der WO 03/000951 A1 beschrieben, geschieht bei konventioneller Fertigungsweise der Aufbau einer Forsteritschicht auf dem jeweiligen Elektroblech, indem ein auf Enddicke kaltgewalztes Stahlband, das im Rahmen der voranstehend angegebenen allgemeinen Legierungsvorschrift zusammengesetzt ist, einer ersten Glühung unterzogen wird, um eine Primärrekristallisation und Entkohlung des Stahlsubstrats zu bewirken und die Oberfläche des Substrats gezielt zu oxidieren.
  • Anschließend wird die so behandelte Oberfläche des Elektrobands typischerweise mit einer Magnesiumoxid ("MgO") und geeigneten Additiven enthaltenden Lösung als Klebschutz beschichtet. Nach dem Trocknen der MgO-Beschichtung wird das Elektroband zu einem Coil gewickelt und im Coil erneut geglüht, um eine Sekundärrekristallisation und anschließende Reinigung des Stahls von ausscheidungsbildenden Elementen zu bewirken.
  • Während dieses typischerweise bei 1100 °C bis 1300 °C ablaufenden Hochtemperatur-Glühschrittes reagiert die im Wesentlichen aus MgO bestehende Klebschutzschicht mit den an der Oberfläche des Stahlsubstrats vorhandenen, überwiegend aus Siliziumoxid bestehenden Oxiden und bildet so die gewünschte Forsteritschicht ("Mg2SiO4"), die auch als "Glasfilm" bezeichnet wird. Diese Forsteritschicht geht mit Verwurzelungen in das Stahlsubstrat über, wodurch ihre Haftung auf dem Stahlsubstrat gewährleistet ist.
  • Auf die Forsteritschicht kann in einem weiteren Verfahrensschritt, wie beispielsweise aus der DE 22 47 269 C3 bekannt ist, eine Lösung auf der Basis von Magnesiumphosphat oder Aluminiumphosphat oder Mischungen von beiden mit verschiedenen Zusätzen wie beispielsweise Chromverbindungen und Si-Oxid aufgebracht und bei Temperaturen oberhalb 350 °C eingebrannt werden. Das so auf dem Elektroband gebildete Schichtsystem bildet eine Isolationsschicht, welche Zugspannungen auf das Stahlmaterial überträgt, die sich günstig auf die elektromagnetischen Eigenschaften des Elektrobands oder -blechs auswirken.
  • Damit diese Zugspannungen unter rauen Einsatzbedingungen über eine lange Einsatzdauer sicher übertragen werden, muss eine ausgezeichnete Haftfestigkeit der Forsteritschicht auf dem kaltgewalzten Stahlmaterial des Elektrobands gewährleistet sein. So muss sichergestellt sein, dass die Forsteritschicht auch dann fest auf dem Stahlsubstrat haftet, wenn das mit ihr beschichtete Elektroband zu einem Coil gewickelt wird oder von ihm Platinen oder andere Blechteile abgeteilt werden, die für die Weiterverarbeitung benötigt werden.
  • Der Hochtemperatur-Glühschritt, bei dem die Forsteritschicht gebildet wird, dauert üblicherweise 6 - 7 Tage und erfordert einen erheblichen Energieeinsatz. Erst nach Ablauf dieser langen Glühdauer kann bei konventioneller Fertigungsweise festgestellt werden, ob sich die Forsteritschicht ordnungsgemäß ausgebildet hat oder ob sie nur unzureichend auf dem Stahlsubstrat haftet. Eingriffe in den Produktionsprozess zur Beseitigung einer fehlerhaften Ausprägung der Forsteritschicht können daher erst mit erheblicher Verzögerung vorgenommen werden. Da während dieser Zeit die Produktion weiter läuft, kann es dazu kommen, dass größere Mengen ebenfalls fehlerbehafteter Elektrobänder produziert werden, bis die Ursache für die den Fehler behoben ist.
  • Vor diesem Hintergrund hat sich die Aufgabe gestellt, ein Verfahren zu entwickeln, welches zuverlässig die Produktion von kornorientierten Elektrobändern mit optimal ausgebildeter und auf dem Stahlsubstrat des jeweiligen Elektrobands haftender Forsteritschicht ermöglicht.
  • Darüber hinaus sollte ein kornorientiertes Elektroband angegeben werden, bei dem die Forsteritschicht optimal fest auf dem Stahlsubstrat des Elektrobands haftet.
  • In Bezug auf das Verfahren hat die Erfindung diese Aufgabe dadurch gelöst, dass bei der Herstellung von kornorientierten Elektrobändern mit optimal haftender Forsteritschicht mindestens die in Anspruch 1 angegebenen Arbeitsschritte absolviert werden. Dabei versteht es sich von selbst, dass ein Fachmann bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens und seiner hier erläuterten Varianten und Ausbaumöglichkeiten diejenigen vorliegend nicht explizit erwähnten Arbeitsschritte ergänzt, von denen er aufgrund seiner praktischen Erfahrung weiß, dass sie bei der Durchführung solcher Verfahren regelmäßig angewendet werden.
  • Ein die voranstehend angegebene Aufgabe erfindungsgemäß lösendes kornorientiertes Elektroblech weist mindestens die in Anspruch 5 angegebenen Merkmale auf.
  • Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben und werden wie der allgemeine Erfindungsgedanke nachfolgend im Einzelnen erläutert.
  • Mit der Erfindung gelingt es, im Zuge der Erzeugung von kornorientierten Elektrobändern zu einem Zeitpunkt anhand fester Kriterien zu entscheiden, ob ein vor der Hochtemperatur-Glühung erhaltenes Zwischenprodukt geeignet ist, eine Forsteritschicht auszubilden, die optimal an dem Stahlsubstrat des Elektrobands haftet. Die Erfindung ermöglicht dabei eine Messbarkeit der späteren Haftfestigkeit der Forsteritschicht im Prozess und stellt damit einen sicheren Prozessparameterraum zur Verfügung, der nach der Glühung zu einer perfekten Haftfestigkeit der Forsteritschicht führt.
  • So umfasst ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Erzeugen eines kornorientierten Elektrobands, das mit einer Forsteritschicht belegt ist, mindestens folgende Arbeitsschritte:
    1. a) Bereitstellen von zwei oder mehr 0,10 - 0,35 mm dicken kaltgewalzten Stahlbändern, welche aus, in Masse-%, 2,5 - 4,0 % Si, ≤ 0,30 % Mn, ≤ 0,50 % Cu, ≤ 0,065 % Al, ≤ 0,1 % N sowie jeweils optional einem Element oder mehreren Elementen aus der Gruppe "Cr, Ni, Mo, P, As, S, Sn, Sb, Se, Te, B oder Bi" mit der Maßgabe, dass die Gehalte an den Elementen dieser Gruppe jeweils ≤ 0,2 % betragen, Rest Eisen und unvermeidbaren Verunreinigungen bestehen und primärrekristallisierend sowie entkohlend geglüht worden sind;
    2. b) Auswählen desjenigen Stahlbands oder derjenigen Stahlbänder aus den im Arbeitsschritt a) bereitgestellten Stahlbändern, für das oder für die das Ergebnis einer ToF-SIMS-Untersuchung, bei der die Oberfläche des jeweiligen Stahlbands mit Cs-Ionen mit einer Beschleunigungsspannung von 2keV als Sputtermaterial und Bi-Ionen mit einer Beschleunigungsspannung von 25keV als Analyseionen beschossen wird, folgende Bedingungen erfüllt:
      Bedingung 1:
      Der Kurvenverlauf des aus dem Signal "Si an Cs gebunden" und dem Signal "Si nicht an Cs gebunden" gebildeten Quotienten "Si an Cs gebunden" / "Si nicht an Cs gebunden" weist im Tiefenverlauf von 0,5 - 5,0 µm genau ein lokales Maximum auf.
      Bedingung 2:
      Der Wert des Quotienten "Si an Cs gebunden" / "Si nicht an Cs gebunden" ist in einem an der Oberfläche des Stahlbands beginnenden und bis in eine Tiefe von 2 µm reichenden Tiefenbereich durchgehend kleiner als 0,01.
    3. c) Auftragen einer Klebschutzschicht auf mindestens eine der Oberflächen eines Stahlbands, das im Arbeitsschritt b) jeweils ausgewählt worden ist, wobei die Klebschutzschicht aus einem MgO-Pulver gebildet wird, das aus MgO-Partikeln und optional bis zu 10 Masse-% Additiven besteht;
    4. d) Glühen des Stahlbands, wobei sich über das Glühen aus der im Arbeitsschritt c) aufgetragenen Klebschutzschicht die Forsteritschicht (Mg2SiO4) bildet.
  • Die Erfindung geht hier von der Erkenntnis aus, dass durch Flugzeit-Sekundärionenmassenspektroskopie (englisch "Time of Flight Secondary Ions Mass Spectrometry", kurz "ToF-SIMS"), bei der die zu untersuchende Oberfläche des nach dem entkohlenden Glühen vorliegenden Zwischenprodukts mit Cs-Ionen mit einer Beschleunigungsspannung von 2keV und zur Analyse mit Bi+ Ionen mit einer Beschleunigungsspannung 25keV beschossen wird, die Haftfestigkeit der in den folgenden Arbeitsschritten erzeugten Forsteritschicht vorhergesagt werden kann. Diese Vorhersage beruht auf einer Auswertung des Anteils des Elements Si an der untersuchten Oberfläche des Stahlsubstrats, welches mit dem Element Cs gebunden ist, in Relation zum Anteil des Element Si, welches nicht an Cs gebunden ist. Je größer diese Relation für die untersuchte Oberfläche vor dem Glühschritt ist, desto besser wird die Haftfestigkeit der Forsteritschicht nach dem Glühschritt (Arbeitsschritt e)).
  • Die ToF-SIMS ist eine analytische Methode zur chemischen Charakterisierung von Oberflächen. Sie beruht auf der zeitaufgelösten Erfassung von Sekundärionen, welche aus der untersuchten Oberfläche durch Beschuss mit hochenergetischen Primärionen (z.B. Bi) erzeugt werden. Diese in einem kurzen lonenpuls auf die zu untersuchende Oberfläche gerichteten Primärionen penetrieren die oberen Atomlagen der Oberfläche und lösen aus ihr sogenannte "Sekundärionen". Dabei wird auf die freigesetzten Sekundärionen die kinetische Energie der Primärionen übertragen, so dass die Sekundärionen beschleunigt werden und eine Driftstrecke durchlaufen, bis sie auf ein Detektorsystem treffen, das mit hoher Zeitauflösung die Intensität der Sekundärionen als Funktion der Flugzeit erfasst. Da Ionen unterschiedlicher Masse bei einer gegebenen kinetischen Energie unterschiedliche Geschwindigkeiten haben, kann über die gemessene Flugzeit auf ihre Masse geschlossen werden. Durch Massentrennung können dabei die einzelnen Elemente der zu untersuchenden Oberfläche nachgewiesen werden (s. https://tazgmbh.de/tof--sims.html; https://de.wikipedia.org/ wiki/Sekundär ionen-Massenspektrometrie, https://en.wikipedia.org/wiki/Static_secondary-ion_mass_spectrometry, jeweils aufgerufen am 7. Dezember 2019).
  • Um ein Tiefenprofil zu erhalten wird das zu untersuchende Material zusätzlich zu den Primärionen mit Sputterionen (z.B. Cs) beschossen, so dass es zu einem kontinuierlichen Abtrag von Material kommt. Die Erfinder haben festgestellt, dass sich ein Teil der Sekundärionen mit den Sputterionen (Cs) verbindet, und als Gesamtmasse die Driftstrecke durchläuft. Der tiefenaufgelöste Grad der Affinität zu dieser Bindung ist die Grundlage der Erfindung.
  • Die Erzeugung des im Arbeitsschritt a) des erfindungsgemäßen Verfahrens als kaltgewalztes und entkohlend geglühtes Stahlband bereitgestellten Zwischenprodukts kann entsprechend den im Stand der Technik bei der Erzeugung von kornorientierten Elektroblechen etablierten Weise erfolgen. Entscheidend ist, dass das Stahlband mit einer für kornorientierte Elektrobleche typischen Zusammensetzung erzeugt und entkohlt wird.
  • Im Arbeitsschritt b) des erfindungsgemäßen Verfahrens wird dann anhand der erfindungsgemäß vorgegebenen Kriterien entschieden, ob die bereitgestellten Stahlbänder das Potenzial für die Ausbildung einer optimal haftenden Forsteritschicht haben oder nicht. Erfüllt das jeweilige Stahlband die Anforderungen nicht, so wird es nicht mehr weiterverarbeitet, sondern als Schrott recycled und wieder in den Kreislauf der Erzeugung von Stahlbändern für die Herstellung kornorientierter Elektrobänder eingespeist. Bei erfindungsgemäßer Vorgehensweise gelangen somit nur solche kaltgewalzten Stahlbänder in die Hochtemperatur-Glühung (Arbeitsschritt e)), bei denen damit gerechnet werden kann, dass die auf ihnen entstehende Forsteritschicht höchsten Anforderungen hinsichtlich ihrer Haftung auf dem Stahlsubstrat des Elektrobands genügt.
  • Die im Zwischenzustand "nach Entkohlungsglühung" im Arbeitsschritt b) überprüften, das jeweils im Arbeitsschritt a) bereitgestellte Stahlband für die Weiterverarbeitung qualifizierenden Anforderungen sind demnach:
    1. (1) Der Kurvenverlauf des Quotienten aus dem Signal "Si an Cs gebunden" zum Signal "Si nicht an Cs gebunden" weist im Tiefenverlauf von 0,5 µm bis 5,0 µm genau ein lokales Maximum auf.
    2. (2) Der Wert des Quotienten aus dem Signal "Si an Cs gebunden" zum Signal "Si nicht an Cs gebunden" ist im Tiefenbereich von der Oberfläche bis 2 µm Tiefe durchgehend kleiner als 0,01.
  • Durch die im Zuge der Hochtemperatur-Glühung (Arbeitsschritt e)) eintretende Reaktion des an der Oberfläche des Stahlsubstrats vorhandenen Elements Si mit Mg, das in Form von MgO auf das Material aufgetragen wird, findet sich im fertig erfindungsgemäß prozessierten kornorientierten Elektroband ein ähnlicher Zusammenhang, der allerdings dann auf dem entsprechenden Signalverhältnis des Elements Mg beruht.
  • Dementsprechend zeichnet sich ein erfindungsgemäßes kornorientiertes Elektroband mit sehr guter Haftfestigkeit des auf ihm gebildeten Forsteritfilms dadurch aus, dass bei einer ToF-SIMS-Untersuchung durch Beschuss der Forsteritschicht mit Cs-Ionen mit einer Beschleunigungsspannung von 2keV als Sputtermaterial und Bi-Ionen mit einer Beschleunigungsspannung von 25keV als Analyseionen
    1. A) der Kurvenverlauf des aus dem Signal "Mg an Cs gebunden" und dem Signal "Mg nicht an Cs gebunden" gebildeten Quotienten "Mg an Cs gebunden" / "Mg nicht an Cs gebunden" in einer ausgehend von der Oberfläche der Forsteritschicht gemessenen Sputtertiefe von 1 µm bis 2 µm niedriger ist als in einer ebenfalls ausgehend von der Oberfläche der Forsteritschicht gemessenen Sputtertiefe von 5 µm bis 6 µm, und
    2. B) der Quotient "Mg an Cs gebunden" / "Mg nicht an Cs gebunden" im ausgehend von der Oberfläche der Forsteritschicht gemessenen Tiefenbereich von 1 - 2 µm unter 0,05 liegt, während er im ebenfalls ausgehend von der Oberfläche der Forsteritschicht gemessenen Tiefenbereich von 5 - 6 µm über 0,05 liegt.
  • Typischerweise besteht dabei das Stahlsubstrat eines erfindungsgemäßen kornorientierten Elektroblechs aus einem Stahl, der die voranstehend erläuterte, zu Arbeitsschritt a) des erfindungsgemäßen Verfahrens angegebene Legierung besitzt.
  • Die erfindungsgemäß als Kriterien für die Bewertung der Haftfestigkeit der Forsteritschicht auf dem Stahlsubstrat eines fertig prozessierten erfindungsgemäßen kornorientierten Elektrobands entwickelten Maßgaben A) und B) lassen sich durch eine entsprechende Auswahl insbesondere des MgO-
  • Pulvers erfüllen, das im Arbeitsschritt c) des erfindungsgemäßen Verfahrens auf das zuvor bereitgestellte (Arbeitsschritt a)) und ausgewählte (Arbeitsschritt b)) Stahlband aufgetragen wird. Dieses MgO-Pulver besteht zu mindestens 90 Masse-% aus MgO, wobei der optional verbleibende Rest des Pulvers durch mindestens ein Additiv aufgefüllt sein kann. Die Summe der Gehalte an den Additiven beträgt dabei höchstens 10 Masse-%. Als Additive zugegeben werden können dem MgO-Pulver beispielsweise Titanoxid, Ammoniumchlorid oder Antimonchlorid, durch deren Zugabe die Dichte der späteren Forsteritschicht sowie der Gasaustausch zwischen Glühatmosphäre während der Hochtemperaturglühung und Metall gesteuert wird.
  • Die von der Erfindung als Kriterium für die Selektierung von für die Erzeugung von kornorientiertem Elektroblech besonders geeigneter kaltgewalzter Stahlbleche genannten Maßgaben A) und B) und damit einhergehend strengste Anforderungen an die optimale Haftung der Forsteritschicht lassen sich dadurch besonders sicher erfüllen, dass beim erfindungsgemäßen Verfahren
    1. i) für den für die Partikelgrößenverteilung des im Arbeitsschritt c) aufgetragenen MgO-Pulvers ermittelte D50-Wert gilt: 2 µm < D50 < 7 µm;
    2. ii) das MgO-Pulver im Arbeitsschritt c) mit einem Flächengewicht FG_MGO aufgetragen wird, für das gilt: 4 g/m2 < FG_MgO < 18 g/m2;
    3. iii) das im Arbeitsschritt c) aufgetragene MgO-Pulver eine Zitronensäureaktivität CAA aufweist, welche so groß ist, dass der pH-Wert von 200 ml einer auf 30 °C erwärmten Zitronensäurelösung innerhalb von 600 s nach der Zugabe von 2,0 g des MgO-Pulvers den Wert 7 übersteigt, wobei die Zitronensäurelösung angesetzt wird, indem 56 g Zitronensäure (C8H8O7 * 1H2O), 0,5 g Natriumbenzoat (NaC7H5O2) und 4 ml Phenolphthalein (1% in Ethanol) in destilliertem Wasser gelöst und auf 2 Liter aufgefüllt werden.
  • Jede der Maßnahmen i) - iii) kann für sich gesehen alleine dazu beitragen, ein erfindungsgemäßes kornorientiertes Elektroblech mit optimaler Haftung seiner Forsteritschicht zu erzeugen, wobei dies besonders sicher gelingt, wenn alle drei Maßnahmen i) - iii) durchgeführt werden.
  • Die Partikelgrößenverteilung des MgO-Pulvers kann bei der Maßnahme i) mit an sich bekannten Methoden ermittelt werden. Hierzu stehen beispielsweise im Markt erhältliche Messinstrumente, wie die unter der Bezeichnung Mastersizer 2000 (s. https://www.malvernpanalytical.com/de/support/productsupport/mastersizer-range/mastersizer-2000, aufgerufen am 7. Dezember 2019) zur Verfügung.
  • Der pH-Wert kann bei der Maßnahme iii) mit jedem hierzu auf dem Markt verfügbaren pH-Messgerät erfasst werden, welches eine kontinuierlich fortgeschriebene Messung über eine mit der Zugabe des MgO-Pulvers zu der Zitronensäurelösung beginnende Dauer ermöglicht.
  • Die im Arbeitsschritt d) abschließend absolvierte Glühung des Stahlbands, bei der sich die Forsteritschicht (Mg2SiO4) ausbildet, kann ebenfalls in an sich bekannter Weise ausgeführt werden. Hierzu kann das nach dem Arbeitsschritt d) erhaltene, mit der aus dem MgO-Pulver gebildeten Klebschutzschicht beschichtete kaltgewalzte Stahlband zu einem Coil gewickelt und im Haubenofen für 10 - 200 Stunden bei einer Temperatur von 1000 - 1600 K unter einer Atmosphäre gehalten werden, die aus mindestens 50% H2 besteht.
  • Überraschend hat sich hier gezeigt, dass, solange die Bedingungen 1 und 2 erfüllt wurden, die Hochtemperatur-Glühung selbst keinen Einfluss auf das prognostizierte Haftungsverhalten der Forsteritschicht hat, wenn die Maximaltemperatur der Hochglühung über 1300 K liegt.
  • Auch wenn dies bisher nicht abschließend erforscht ist, wird vermutet, dass oberflächennahes Si, das sich im ToF-SIMS-Verfahren bevorzugt an das Sputtermaterial Cs bindet, nicht zur Bildung einer gut verzahnten Forsteritschicht beiträgt. Daher sollte es an den Oberflächen von Stahlbändern für die Erzeugung kornorientierter Elektrobänder, die mit einer Forsteritschicht belegt werden sollen, weitestgehend vermieden werden. Dies kann dadurch gelingen, dass bei der an sich in konventioneller Weise durchgeführten Entkohlurigsglühung, die das erfindungsgemäß jeweils bereitgestellte Stahlband durchläuft, zumindest im letzten Abschnitt der Glühung unter einer Glühatmosphäre mit niedrigem Taupunktes geglüht wird.
  • Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:
    • Fig. 1
    ein Diagramm, mit dem Verlauf des Quotienten "Si an Cs" / "Si nicht an Cs" der an dem für die Erzeugung des Beispiels 1 bereit gestellten kaltgewalzten und entkohlungsgeglühten Stahlband aus einer ToF-SIMS-Messung gewonnenen Signale "Si an Cs" zu "Si nicht an Cs", Wert < 0,01 im Bereich von der Oberfläche bis 2 µm Tiefe (Achseneinheit x-Achse: 1 nm = 1/1000 µm)
    Fig. 2
    ein Diagramm mit den Ergebnissen der Ermittlung der Zitronensäureaktivität CAA für drei Beispiele;
    Fig. 3
    ein Diagramm mit dem Verlauf des Quotienten "Mg an Cs" / "Mg nicht an Cs" der an dem gemäß Beispiel 1 erzeugten kornorientierten Elektroblech aus einer ToF-SIMS-Messung gewonnenen Signale "Mg an Cs" zu "Mg nicht an Cs" mit einem durchschnittlichen Wert zwischen 1 µm und 2 µm, welcher niedriger ist als der Verlauf des Quotienten "Mg an Cs" / "Mg nicht an Cs" in einer Tiefe von 5 µm und 6 µm (Achseneinheit x-Achse: 1 nm = 1/1000 µm)
  • Zur Überprüfung, ob sich anhand der von der Erfindung entwickelten Bedingungen, Maßgaben und Maßnahmen zuverlässig kornorientierte Elektrobänder schaffen lassen, bei denen eine optimierte Haftfestigkeit der Forsteritschicht auf dem jeweiligen Stahlsubstrat gegeben ist, sind von acht aus dem normalen Herstellprozess stammenden kaltgewalzten Stahlbändern Proben P1 - P7 abgeteilt worden, deren jeweilige Zusammensetzung in Tabelle 1 angegeben ist.
  • An den von den so bereitgestellten kaltgewalzten Proben P1 - P8 ist per ToF-SIMS-Untersuchung, bei der die Oberfläche des jeweiligen Stahlbands mit Cslonen mit einer Beschleunigungsspannung von 2keV als Sputtermaterial und Bi-Ionen mit einer Beschleunigungsspannung von 25keV als Analyseionen beschossen worden ist, bis zu einer ausgehend von der Oberfläche der jeweiligen Probe gemessenen Tiefe von 10 µm der Kurvenverlauf des aus dem Signal "Si an Cs gebunden" und dem Signal "Si nicht an Cs gebunden" bestimmt und der sich daraus ergebende Verlauf des Quotienten "Si an Cs gebunden" / "Si nicht an Cs gebunden" ermittelt worden.
  • In Fig. 1 ist für die Probe 1 beispielhaft der Verlauf des Quotienten "Si an Cs gebunden" / "Si nicht an Cs gebunden" über der Sputtertiefe dargestellt.
  • Anhand der so für die Proben P1 - P8 ermittelten Kurvenverläufe des jeweiligen Quotienten "Si an Cs gebunden" / "Si nicht an Cs gebunden" ist überprüft worden, ob diese Verläufe die Bedingung 1 "der Kurvenverlauf des Quotienten "Si an Cs gebunden" / "Si nicht an Cs gebunden" weist im Tiefenverlauf von 0,5 - 5,0 µm genau ein lokales Maximum auf und die Bedingung 2 "der Wert des Quotienten "Si an Cs gebunden" / "Si nicht an Cs gebunden" ist in einem an der Oberfläche des Stahlbands beginnenden und bis in eine Tiefe von 2 µm reichenden Tiefenbereich durchgehend kleiner als 0,01" erfüllen. Die Ergebnisse dieser Auswertung sind in Tabelle 2 zusammengefasst.
  • Anschließend sind die so untersuchten Oberflächen der Proben P1 - P8 mit einer wässrigen MgO-Aufschlämmung beschichtet worden, deren Masse durch Abquetschrollen eingestellt wurde.
  • Die dabei eingesetzten MgO-Pulver bestanden zu 94 Masse-% aus MgO und zu 6 Masse-% aus TiO2.
  • Für jedes der bei den Proben P1 - P8 eingesetzten MgO-Pulver wurde überprüft, ob für sie die Maßgaben i) "für den für die Partikelgrößenverteilung des im Arbeitsschritt c) aufgetragenen MgO-Pulvers ermittelte D50-Wert gilt: 2 µm < D50 < 7 µm", ii) "das MgO-Pulver wird mit einem Flächengewicht FG_MGO aufgetragen, für das gilt: 4 g/m2 < FG_MgO < 18g/m2" und iii) "das MgO-Pulver weist eine Zitronensäureaktivität CAA auf, welche so groß ist, dass der pH-Wert von 200 ml einer auf 30 °C erwärmten Zitronensäurelösung innerhalb von 600 s nach der Zugabe von 2,0 g des MgO-Pulvers den Wert 7 übersteigt, wobei die Zitronensäurelösung angesetzt wird, indem 56 g Zitronensäure (C8H8O7 * 1H2O), 0,5 g Natriumbenzoat (NaC7H5O2) und 4 ml Phenolphthalein (1% in Ethanol) in destilliertem Wasser gelöst und auf 2 Liter aufgefüllt werden" erfüllt sind. Das Ergebnis dieser Überprüfung ist in Tabelle 3 zusammengefasst. Fig. 2 zeigt beispielhaft für die Proben 1, 2 und 7 das Ergebnis der Untersuchung der Zitronensäureaktivität CAA, wobei das bei den Proben 1 und 2 verwendete MgO-Pulver der Maßgabe iii) der Erfindung entspricht, wogegen dies beim MgO-Pulver, das bei der Probe 7 verwendet worden ist, nicht der Fall ist.
  • Die so beschichteten Proben sind einer Hochtemperatur-Glühung unterzogen worden, bei der sie im Haubenofen über eine Dauer von 24 h bei einer Temperatur von 1450 K unter einer trockenen Atmosphäre aus reinem Wasserstoff gehalten worden sind.
  • Nach der Abkühlung sind durch eine ToF-SIMS-Untersuchung durch Beschuss der Forsteritschicht mit Cs-Ionen mit einer Beschleunigungsspannung von 2keV als Sputtermaterial und Bi-Ionen mit einer Beschleunigungsspannung von 25keV als Analyseionen für die auf den Proben P1 - P8 im Zuge der Hochtemperatur-Glühung entstandenen Forsteritschichten der Kurvenverlauf des aus dem Signal "Mg an Cs gebunden" und dem Signal "Mg nicht an Cs gebunden" gebildeten Quotienten "Mg an Cs gebunden" / "Mg nicht an Cs gebunden" ermittelt worden. In Fig. 3 ist der entsprechende Verlauf des Quotienten "Mg an Cs gebunden" / "Mg nicht an Cs gebunden" über der Sputtertiefe beispielhaft für die Probe 1 dargestellt.
  • Für jede der Proben P1 - P8 wurde dann mittels einer weiteren ToF-SIMS-Untersuchung durch Beschuss der Forsteritschicht mit Cs-Ionen mit einer Beschleunigungsspannung von 2keV als Sputtermaterial und Bi-Ionen mit einer Beschleunigungsspannung von 25keV als Analyseionen überprüft, ob die an dem nach der Hochtemperatur-Glühung aus den Proben P1 - P8 gebildeten kornorientierten Elektroblechen ermittelten Kurvenverläufe der Quotienten "Mg an Cs gebunden" / "Mg nicht an Cs gebunden" die Anforderung A "der Kurvenverlauf des Quotienten "Mg an Cs gebunden" / "Mg nicht an Cs gebunden" ist in einer ausgehend von der Oberfläche der Forsteritschicht gemessenen Sputtertiefe von 1 µm bis 2 µm niedriger als in einer ebenfalls ausgehend von der Oberfläche der Forsteritschicht gemessenen Sputtertiefe von 5 µm bis 6 µm", und die Anforderung B "der Quotient "Mg an Cs gebunden" / "Mg nicht an Cs gebunden" liegt im ausgehend von der Oberfläche der Forsteritschicht gemessenen Tiefenbereich von 1 - 2 µm unter 0,05, während er im ebenfalls ausgehend von der Oberfläche der Forsteritschicht gemessenen Tiefenbereich von 5 - 6 µm über 0,05 liegt, erfüllen. Das Ergebnis dieser Untersuchungen ist in Tabelle 4 zusammengefasst.
  • Schließlich ist an den in der voranstehend erläuterten Weise erzeugten und geprüften Proben P1 - P8 die Festigkeit der Haftung der Forsteritschicht auf dem durch das ursprünglich bereitgestellte, kaltgewalzte Stahlsubstrat bestimmt worden. Hierzu ist eine Probe in ein Kegeldörn-Biegegerät eingespannt worden. Die Probe wurde um 180° um einen Kegeldorn gebogen, der kontinuierlich von einem Biegeradius 5 mm (Kegelspitze) bis 30 mm (Kegelfuß) reicht. Nach dem Herausnehmen wurde überprüft, ab welchem Biegeradius die Beschichtung abgeplatzt ist. Je geringer dieser Biegeradius, desto besser die Haftung.
  • Die Ergebnisse dieser Überprüfung sind in Tabelle 5 zusammengefasst.
  • Es zeigt sich, dass die Proben P1 - P4, welche die durch die Erfindung formulierten Bedingungen und Maßgaben erfüllen, optimal auf dem jeweiligen Stahlsubstrat haften, während dies bei den nicht erfindungsgemäßen Proben P5 - P8 nicht der Fall ist. Tabelle 1
    Stahl der Kaltband-Probe Si Mn Cr Al S N Cu Sn
    P1 3,25 0,15 0,05 0,020 0,003 0,009 0,20 0,052
    P2 3,25 0,09 0,12 0,041 0,003 0,015 0,15 0,027
    P3 3,07 0,25 0,10 0,033 0,004 0,025 0,05 0,009
    P4 3,12 0,21 0,10 0,055 0,005 0,022 0,30 0,055
    P5 3,19 0,13 0,06 0,025 0,009 0,037 0,11 0,020
    P6 3,07 0,05 0,03 0,017 0,005 0,044 0,22 0,058
    P7 3,25 0,11 0,05 0,031 0,006 0,013 0,04 0,016
    Tabelle 2
    Probe Bedingung 1 Bedingung 2
    P1 erfüllt Erfüllt
    P2 erfüllt Erfüllt
    P3 erfüllt Erfüllt
    P4 erfüllt Erfüllt
    P5 2x Max Erfüllt
    P6 nicht erfüllt Erfüllt
    P7 nicht erfüllt Erfüllt
    P8 erfüllt nicht erfüllt
    Tabelle 3
    Probe D50 gemäß Maßnahme i) FG_MgO gemäß Maßnahme ii) Anstieg des pH-Wertes innerhalb von 600 s nach Zugabe MgO gemäß Maßnahme iii) Erfindungsgemäß?
    P1 3,7 µm 7,7 g/m2 Erfüllt JA
    P2 2,5 µm 10,9 g/m2 Erfüllt JA
    P3 6,6 µm 17,1 g/m2 Erfüllt JA
    P4 3,7 µm 13,4 g/m2 Erfüllt JA
    P5 3,7 µm 13,4 g/m2 Erfüllt NEIN
    P6 1,5 µm 13,4 g/m2 Erfüllt NEIN
    P7 5,2 µm 11,0 g/m2 nicht erfüllt NEIN
    P8 6,6 µm 11,5 g/m2 Erfüllt NEIN
    Tabelle 4
    Probe Maßgabe A Maßgabe B
    P1 Erfüllt Erfüllt
    P2 Erfüllt Erfüllt
    P3 Erfüllt Erfüllt
    P4 Erfüllt Erfüllt
    P5 Erfüllt Erfüllt
    P6 nicht erfüllt nicht erfüllt
    P7 nicht erfüllt nicht erfüllt
    P8 Erfüllt Erfüllt
    Tabelle 5
    Probe Haftfestigkeit der Forsteritschicht
    [Abplatzung ab Biegeradius ]
    P1 7,5 mm
    P2 9,0 mm
    P3 11,0 mm
    P4 10,5 mm
    P5 16,0 mm
    P6 22,5 mm
    P7 16,5 mm
    P8 21,0 mm

Claims (5)

  1. Verfahren zum Erzeugen eines kornorientierten Elektrobands, das mit einer Forsteritschicht belegt ist, umfassend folgende Arbeitsschritte:
    a) Bereitstellen von zwei oder mehr 0,10 - 0,35 mm dicken entkohlend geglühten und primärrekristallisierten kaltgewalzten Stahlbändern, welche aus, in Masse-%, 2,5 - 4,0 % Si, ≤ 0,30 % Mn, ≤ 0,50 % Cu, ≤ 0,065 % Al, ≤ 0,1% N sowie jeweils optional einem Element oder mehreren Elementen aus der Gruppe "Cr, Ni, Mo, P, As, S, Sn, Sb, Se, Te, B oder Bi" mit der Maßgabe, dass die Gehalte an den Elementen dieser Gruppe jeweils ≤ 0,2 % betragen, Rest Eisen und unvermeidbaren Verunreinigungen bestehen;
    b) Auswählen desjenigen Stahlbands oder derjenigen Stahlbänder aus den im Arbeitsschritt a) bereitgestellten Stahlbändern, für das oder für die das Ergebnis einer ToF-SIMS-Untersuchung, bei der die Oberfläche des jeweiligen Stahlbands mit Cs-Ionen mit einer Beschleunigungsspannung von 2keV als Sputtermaterial und Bi-Ionen mit einer Beschleunigungsspannung von 25keV als Analyseionen beschossen wird, folgende Bedingungen erfüllt:
    Bedingung 1: Der Kurvenverlauf des aus dem Signal "Si an Cs gebunden" und dem Signal "Si nicht an Cs gebunden" gebildeten Quotienten "Si an Cs gebunden" / "Si nicht an Cs gebunden" weist im Tiefenverlauf von 0,5 - 5,0 µm genau ein lokales Maximum auf.
    Bedingung 2: Der Wert des Quotienten "Si an Cs gebunden" / "Si nicht an Cs gebunden" ist in einem an der Oberfläche des Stahlbands beginnenden und bis in eine Tiefe von 2 µm reichenden Tiefenbereich durchgehend kleiner als 0,01.
    c) Auftragen einer Klebschutzschicht auf mindestens eine der Oberflächen eines Stahlbands, das im Arbeitsschritt b) jeweils ausgewählt worden ist, wobei die Klebschutzschicht aus einem MgO-Pulver gebildet wird, das aus MgO-Partikeln und optional bis zu 10 Masse-% Additiven besteht;
    d) Glühen des Stahlbands, wobei sich über das Glühen aus der im Arbeitsschritt c) aufgetragenen Klebschutzschicht die Forsteritschicht (Mg2SiO4) bildet.
  2. Verfahren nach Anspruch 1,dadurch gekennzeichnet, dass für den für die Partikelgrößenverteilung des im Arbeitsschritt c) aufgetragenen MgO-Pulvers ermittelten D50-Wert gilt: 2 μ m < D50 < 7 μ m .
    Figure imgb0001
  3. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das MgO-Pulver im Arbeitsschritt c) mit einem Flächengewicht FG_MGO aufgetragen wird, für das gilt: 4 g / m 2 < FG_MgO < 18 g / m 2
    Figure imgb0002
  4. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das im Arbeitsschritt c) aufgetragene MgO-Pulver eine Zitronensäureaktivität CAA aufweist, welche so groß ist, dass der pH-Wert von 200 ml einer auf 30 °C erwärmten Zitronensäurelösung innerhalb von 600 s nach der Zugabe von 2,0 g des MgO-Pulvers den Wert 7 übersteigt, wobei die Zitronensäurelösung angesetzt wird, indem 56 g Zitronensäure (C8H8O7-* 1H2O), 0,5 g Natriumbenzoat (NaC7H5O2) und 4 ml Phenolphthalein (1% in Ethanol) in destilliertem Wasser gelöst und auf 2 Liter aufgefüllt werden.
  5. Kornorientiertes Elektroband mit sehr. guter Haftfestigkeit einer auf ihm gebildeten Forsteritschicht, dadurch gekennzeichnet, dass bei einer ToF-SIMS-Untersuchung durch Beschuss der Forsteritschicht mit Cs-Ionen mit einer Beschleunigungsspannung von 2keV als Sputtermaterial und Bi-Ionen mit einer Beschleunigungsspannung von 25keV als Analyseionen
    A) der Kurvenverlauf des aus dem Signal "Mg an Cs gebunden" und dem Signal "Mg nicht an Cs gebunden" gebildeten Quotienten "Mg an Cs gebunden" / "Mg nicht an Cs gebunden" in einer ausgehend von der Oberfläche der Forsteritschicht gemessenen Sputtertiefe von 1 µm bis 2 µm niedriger ist als in einer ebenfalls ausgehend von der Oberfläche der Forsteritschicht gemessenen Sputtertiefe von 5 µm bis 6 µm, und
    B) der Quotient "Mg an Cs gebunden" / "Mg nicht an Cs gebunden" im ausgehend von der Oberfläche der Forsteritschicht gemessenen Tiefenbereich von 1 - 2 µm unter 0,05 liegt, während er im ebenfalls ausgehend von der Oberfläche der Forsteritschicht gemessenen Tiefenbereich von 5 - 6 µm über 0,05 liegt.
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