JP2000124020A - 磁気特性の優れた一方向性珪素鋼板およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 仕上げ焼鈍時に形成されるフォルステライト
系下地被膜をそのまま有効に活用した上で、従来材に比
べて鉄損特性および磁歪特性を改善する。 【解決手段】 仕上げ焼鈍済みのフォルステライト系下
地被膜付き一方向性珪素鋼板の表面を、SiCl₄ 溶液また
は SiCl₄を含む酸洗液でエッチングすることにより、フ
ォルステライト系下地被膜を薄くすると同時に、局所的
に地鉄に達する貫通穴を設け、併せて該下地被膜の表面
に粒径が 0.001〜0.3 μm の微細な酸化物系複合析出物
粒子を形成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、磁気特性の優れた
一方向性珪素鋼板およびその製造方法に関し、特にフォ
ルステライト系下地被膜を改質することによって、被膜
密着性および張力付与効果を向上させると共に、不純物
の純化を促進させることにより、鉄損特性の一層の向上
を磁歪特性の改善に併せて実現しようとするものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】一方向性珪素鋼板は、よく知られている
とおり製品板の２次再結晶粒を（１１０）〔００１〕方
位すなわちゴス方位に高度に集積させたもので、主とし
て変圧器その他の電機機器の鉄心として利用され、電気
・磁気的特性として磁束密度（Ｂ₈ 値で代表される）が
高く、鉄損（Ｗ_17/50 で代表される）が低いことに加え
て、磁歪特性すなわち磁歪の圧縮応力特性に優れている
ことが要求される。

【０００３】上記の要請に応えるべく、一方向性珪素鋼
板についてはこれまでに数多くの改良が加えられてい
て、今日では、板厚：0.30mmの製品で磁気特性Ｂ₈ が1.
90Ｔ以上、鉄損Ｗ_17/50 が 1.05 W/kg以下、また板厚：
0.23mmの製品で磁気特性Ｂ₈ が1.89Ｔ以上、鉄損Ｗ
_17/50 が 0.80 W/kg以下の超低鉄損一方向性珪素鋼板が
製造されるようになってきた。

【０００４】とくに、十数年前のエネルギー危機を境と
して電力損失を極力低減することへの要請が著しく強ま
り、それに伴って鉄心材料の用途においても、より一層
の改善が望まれている。そのため、渦電流損をできる限
り小さくすることを目的として、製品板厚を薄くした0.
23mm厚（９mil)以下のものが数多く使用されるようにな
ってきた。

【０００５】これとは別に、一方向性珪素鋼板の絶縁被
膜の観点からも、改良が加えられている。すなわち、現
在商品化されている珪素鋼板は、鋼板表面とフォルステ
ライト系下地被膜上の絶縁被膜との熱膨張係数の差を利
用することによって、鋼板に張力を付加することによっ
て鉄損の低減と磁歪の改善が図られている。この代表的
な絶縁被膜形成方法として、特公昭53-28375号公報に開
示されたリン酸アルミニウムとコロイダルシリカと無水
クロム酸を主成分とするコ−ティング液を利用する方
法、および特公昭56-52117号公報に開示されたリン酸マ
グネシウムとコロイダルシリカと無水クロム酸を主成分
とするコ−ティング液を利用する方法が挙げられる。

【０００６】また、最近では、珪素鋼板の仕上げ焼鈍後
に形成されるフォルステライト系下地被膜を除去した
後、鋼板表面を研磨し、その後さらにＣＶＤやＰＶＤに
よってセラミック被膜を被成することにより鉄損特性を
改善する方法が提案されている（例えば特公昭63-54767
号公報）。また、仕上げ焼鈍時に、フォルステライト系
下地被膜を形成させずに、直接、鏡面化を達成する方法
についても種々提案されている。

【０００７】上記した技術はいずれも、主に冶金学的な
手法であるが、これらの方法とは別に、特公昭57−2252
号公報に提案されているような、仕上焼鈍後の鋼板の表
面にレーザー照射やプラズマ照射（B.Fukuda, K.Sato,
T.Sugiyama, A.Honda and Y.Ito : Proc. of ASM Con.
of Hard and Soft Magnetic Materials, 8710-008,(US
A), (1987) ）を行い、人為的に 180°磁区幅を減少さ
せて鉄損を低減する方法（磁区細分化技術）が開発され
た。この技術の開発により、一方向性珪素鋼板の鉄損
は、大幅に低減された。しかしながら、この技術は、高
温での焼鈍に耐え得ないという欠点があり、用途が歪取
焼鈍を必要としない積鉄心変圧器に限定されるという問
題があった。

【０００８】この点、歪取焼鈍に耐え得る磁区細分化技
術として、一方向性珪素鋼板の仕上焼鈍後の鋼板表面
に、線状の溝を導入し、溝による反磁界効果を応用して
磁区の細分化を図る方法が工業化された（H.Kobayashi,
E.Sasaki, M.Iwasaki and N.Takahashi : Proc. SMM-
8., (1987), P.402 ）。また、これとは別に、一方向性
珪素鋼板の最終冷延板に局所的な電解エッチングを施す
ことによって溝を形成し、磁区を細分化する方法（特公
平８−6140号公報）も開発され、工業化されている。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】上述したとおり、最近
の鉄損改善技術は、冶金学的には、仕上げ焼鈍後の鋼板
表面を鏡面化または平滑化することが主流であるが、鋼
板の表面を鏡面化または平滑化するには、形成されたフ
ォルステライト系下地被膜を除去したり、フォルステラ
イト系下地被膜を形成させないための様々な工夫を必要
とし、工程的にもまたコスト的にも多大の負荷を余儀な
くされる。この点、従来のように、仕上げ焼鈍時に形成
されるフォルステライト系下地被膜をそのまま有効に活
用して、鏡面化材と遜色のない磁気特性が得られればそ
の効果は計り知れない。

【００１０】本発明は、上記の観点から研究を進めた末
に開発されたもので、フォルステライト系下地被膜付き
一方向性珪素鋼板において、そのフォルステライト系下
地被膜を効果的に改質することによって、鉄損特性さら
には磁歪特性を効果的に改善した磁気特性の優れた一方
向性珪素鋼板を、その有利な製造方法と共に提案するこ
とを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】さて、発明者らは、上記
の観点に立脚して、フォルステライト系下地被膜付き一
方向性珪素鋼板の特性を改善すべく、フォルステライト
系下地被膜そのものについて多方面からの検討を行っ
た。その結果、最終仕上げ焼鈍後、フォルステライト系
下地被膜を形成した一方向性珪素鋼板の表面に、張力絶
縁被膜を被成するに先立ち、フォルステライト系下地被
膜を SiCl₄溶液でエッチング処理することによって、被
膜密着性ひいては張力付与効果が向上し、また不純物の
純化も促進される結果、鉄損特性は勿論のこと、磁歪特
性が格段に改善されることの知見を得た。本発明は、上
記の知見に立脚するものである。

【００１２】すなわち、本発明の要旨構成は次のとおり
である。 １．フォルステライト系下地被膜の上に、張力絶縁被膜
を有する一方向性珪素鋼板であって、該フォルステライ
ト系下地被膜が、極薄で、局所的に地鉄に達する貫通穴
を有し、かつ表面に粒径が 0.001〜0.3 μm の微細な酸
化物系複合析出物粒子をそなえることを特徴とする、磁
気特性の優れた一方向性珪素鋼板。

【００１３】２．上記１において、地鉄表面に、圧延方
向と交差する向きに２〜10mmの間隔で、幅：50〜500 μ
m 、深さ：0.1 〜50μm の線状の凹領域をそなえること
を特徴とする、磁気特性の優れた一方向性珪素鋼板。

【００１４】３．仕上げ焼鈍済みのフォルステライト系
下地被膜付き一方向性珪素鋼板の表面を、SiCl₄ 溶液ま
たは SiCl₄を含む酸洗液でエッチングすることにより、
フォルステライト系下地被膜を薄くすると同時に、局所
的に地鉄に達する貫通穴を設け、併せて該下地被膜の表
面に粒径が 0.001〜0.3 μm の微細な酸化物系複合析出
物粒子を形成したのち、常法に従って張力絶縁被膜を被
成することを特徴とする、磁気特性の優れた一方向性珪
素鋼板の製造方法。

【００１５】４．上記３において、地鉄表面に、圧延方
向と交差する向きに２〜10mmの間隔で、幅：50〜500 μ
m 、深さ：0.1 〜50μm の線状の凹領域を設けたことを
特徴とする、磁気特性の優れた一方向性珪素鋼板の製造
方法。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、本発明を由来するに至った
実験結果について説明する。 Ｃ：0.078 wt％、Si：3.46wt％、Mn：0.078 wt％、Se：
0.020 wt％、Sb：0.023 wt％、Al：0.021 wt％、Ｎ：0.
0073wt％およびMo：0.012 wt％を含有し、残部は実質的
にFeの組成になる珪素鋼連鋳スラブを、1340℃、４時間
の加熱処理後、熱間圧延を施して板厚：2.1 mmの熱延板
とした。この熱延板に1000℃、３分間の均一化焼鈍を施
した後、1020℃の中間焼鈍を挟む２回の圧延を施して板
厚：0.23mmの最終冷延板とした。

【００１７】ついで、この冷延板の表面に、アルキド系
樹脂を主成分とするエッチングレジストインキをグラビ
アオフセット印刷により、非塗布部が圧延方向にほぼ直
角に幅：200 μm 、間隔：４mmで線状に残存するように
塗布した後、200 ℃で３分間焼き付けた。この時のレジ
スト厚は２μm であった。このようにしてエッチングレ
ジストを塗布した鋼板に、電解エッチングを施すことに
より、幅：200 μm 、深さ：20μm の線状の溝を形成
し、ついで有機溶剤中に浸漬してレジストを除去した。
この時の電解エッチングは、NaCl電解液中で電流密度：
10 A/dm²、処理時間：20秒の条件で行った。その後、 8
40℃の湿H₂中で脱炭・1 次再結晶焼鈍を行った後、鋼板
表面に MgOを主成分とする焼鈍分離剤をスラリ−塗布
し、ついで 850℃で15時間の焼鈍後、850 ℃から12℃/h
の速度で1150℃まで昇温してゴス方位に強く集積した２
次再結晶粒を発達させた後、1220℃の乾H₂中で純化処理
した。

【００１８】しかる後、1500ccの蒸留水に SiCl₄溶液：
20ccを添加した85℃の処理液中に、30秒間浸漬し、水洗
後、乾燥した。その後、鋼板表面にリン酸マグネシウム
とコロイダルシリカを主成分とする張力絶縁被膜 (約
1.5μm 厚）を被成（800 ℃）した。また、比較のため
に、上記したような SiCl₄溶液によるエッチング処理を
施さなかった場合、および通常のリン酸溶液で表面を洗
浄した場合についても、同様にしてリン酸マグネシウム
系の張力絶縁被膜を被成した。その後、これらの鋼板
に、 800℃で２時間の歪取り焼鈍を施して製品板とし
た。かくして得られた各製品板の磁気特性について調べ
た結果を表１に示す。

【００１９】

【表１】

【００２０】同表から明らかなように、本発明に従い、
張力絶縁被膜の形成に先立ち、フォルステライト系下地
被膜の表面を含 SiCl₄処理液でエッチングすることによ
って方向性珪素鋼板の鉄損特性および磁歪特性を格段に
向上させることができた。

【００２１】そこで、発明者らは、含 SiCl₄処理液での
エッチングによって磁気特性が向上する理由について検
討した結果、(1) エッチングによってフォルステライト
系下地被膜の膜厚が薄くなる、(2) フォルステライト系
下地被膜に、局所的に地鉄に達する貫通穴が形成される
(3) フォルステライト系下地被膜の表面に、微細な析出
物粒子が付着した状態になることによって、上記の効果
がもたらされることが究明された。

【００２２】表２に、発明例と比較例ｂのフォルステラ
イト系下地被膜に対するＸ線回折結果（最高強度５ピー
ク）を比較して示す。

【００２３】

【表２】

【００２４】同表から明らかなように、発明例のフォル
ステライト系下地被膜のＸ線回折強度は、比較例ｂに比
べて約20％程度低くなっており、その分フォルステライ
ト系下地被膜の膜厚が比較例ｂに比べて薄くなっている
ことが分かる。このように、フォルステライト系下地被
膜の膜厚が薄くなると、その上に重ねて被成する張力絶
縁被膜による張力付与効果が向上し、その結果鉄損特性
が改善される。

【００２５】次に、図１(a), (b)にそれぞれ、含 SiCl₄
処理液でエッチングしたフォルステライト系下地被膜の
表面と、かような処理を施さないフォルステライト系下
地被膜の表面を比較して示す。同図に示したとおり、含
SiCl₄処理液でエッチングすることによって、フォルス
テライト系下地被膜に局所的に地鉄に達する貫通穴が形
成されると共に、フォルステライト系下地被膜の表面に
は極微細（粒径：0.01〜0.15μm ）で円球状の独特な形
態をした析出物粒子が数多く付着した状態となっている
のが注目される。

【００２６】このように、フォルステライト系下地被膜
に、局所的に地鉄に達する貫通穴が形成されると、その
上に重ねて張力絶縁被膜を被成した場合、貫通穴に張力
被膜が浸入して根を張ったような状態になるため、フォ
ルステライト系下地被膜と張力絶縁被膜の密着性が格段
に向上し、その結果張力付与効果が一層向上する。同様
に、フォルステライト系下地被膜の表面に微細な析出物
粒子が多数存在すると、この微細粒子を介して、フォル
ステライト系下地被膜と張力絶縁被膜とはより強固に密
着することになることから、その分被膜密着性ひいては
張力付与効果がさらに向上し、かくして鉄損特性の大幅
な低減が達成されるのである。

【００２７】さらに、フォルステライト系下地被膜に地
鉄に達する貫通穴が形成されると、少なくともこの領域
については、最終仕上げ焼鈍によって鋼中の不純物成分
が濃化した地鉄と被膜の界面もエッチングによって除去
されることになるから、その分不純物の純化が促進さ
れ、その結果鉄損特性の一層の向上が達成されるのであ
る。

【００２８】図２(a), (b)および図３(a), (b)にそれぞ
れ、発明例と比較例ｂにおける地鉄−被膜界面を、グロ
ー放電によって厚み方向にスパッタした時の、Ｓおよび
Se，Mgの分析結果を比較して示す。図２(a), (b)および
図３(a), (b)にそれぞれ示したとおり、発明例では、各
成分の濃化層厚みおよび濃化量が、比較例ｂに比較する
と格段に低減している。

【００２９】なお、従来のように、フォルステライト系
下地被膜と地鉄との界面近傍に不純物元素が濃化した状
態では、その後に歪取り焼鈍のような高温の熱処理を施
した場合、濃化していた元素が地鉄中に拡散して磁気特
性の劣化を招いていたのであるが、本発明では、少なく
とも貫通穴が生じた領域については、かような濃化層そ
のものが消失しているので、歪取り焼鈍を施したとして
も、従来ほど磁気特性の劣化がないという利点もある。

【００３０】さらに、発明者は、図１(a) に示したよう
な、フォルステライト系下地被膜の表面に析出した微細
粒子を抽出し、透過電子顕微鏡を用いてその構造解析を
行った。なお、透過電子顕微鏡による観察は次のように
して行った。走査電子顕微鏡観察した試料の上にアセチ
ルセルロ−スフィルムを張り付け、乾燥後、このフィル
ムを剥がしたのち、このアセチルセルロ−スフィルムに
カ−ボン蒸着し、ついでこのセルロ−スを約２mm程度に
カットし、酢酸メチル中でアセチルセルロ−スを溶解し
たのち、メッシュで採取した試料を透過電子顕微鏡で直
接観察した。

【００３１】図４に、かような微細析出物を透過電子顕
微鏡で直接観察した典型的な一例を示す。同図右上の小
さな写真（倍率５０万倍）は、析出物の形態を示すもの
であるが、中央部に突起した黒い位置（この析出物の核
と考えられる）から放射状に生成していることが判る。
また、大きな写真は、この析出物の格子像（倍率４３８
万倍）を示したものである。

【００３２】そして、かかる析出物を、制限視野回折お
よび成分分析した結果、中央部が主にFeSiO₃（その他、
Mg₂SiO₄ 等も存在する）で、コ−ナ−部がSeを主成分と
する複合析出物であることが明らかとなった。さらに、
この放射状の生成した析出物は、図５に〜で模式的
に示すようにSeの（１０１）面の格子像が互いに数度傾
いた状況となっていることも明らかとなった。

【００３３】

【作用】次に、本発明に従う一方向性珪素鋼板の好適成
分組成範囲および製造方法について説明する。本発明の
素材である含珪素鋼としては、従来公知の成分組成いず
れもが適合するが、代表組成を掲げると次のとおりであ
る。 Ｃ：0.01〜0.08wt％ Ｃは、0.01wt％より少ないと熱延集合組織の抑制が不十
分となって大きな伸長粒が形成されるため磁気特性が劣
化し、一方0.08wt％より多いと脱炭工程で脱炭に時間が
かかり経済的でないので、0.01〜0.08wt％程度とするの
が好ましい。

【００３４】Si：2.0 〜4.0wt ％ Siは、 2.0wt％より少ないと十分な電気抵抗が得られな
いため渦電流損が増大して鉄損の劣化を招き、一方 4.0
wt％より多いと冷延の際に脆性割れが生じ易くなるの
で、 2.0〜4.0 wt％程度の範囲とすることが好ましい。

【００３５】Mn：0.01〜0.2 wt％ Mnは、一方向性珪素鋼板の２次再結晶を左右する分散析
出相としてのMnＳあるいはMnSeを決定する重要な成分で
ある。Mn量が0.01wt％を下回ると2 次再結晶を生じさせ
るのに必要なMnＳ等の絶対量が不足し、不完全２次再結
晶を起こすと同時に、ブリスタ−と呼ばれる表面欠陥が
増大する。一方、 0.2wt％を超えると、スラブ加熱等に
おいてMnＳ等の解離固溶が行われたとしても、熱延時に
析出する分散析出相が粗大化し易く、抑制剤として望ま
れる最適サイズ分布が損なわれて磁気特性が劣化するの
で、Mnは0.01〜0.2 wt％程度とすることが好ましい。

【００３６】 Ｓ：0.008 〜0.1 wt％、Se：0.003 〜0.1 wt％ ＳおよびSeはいずれも、 0.1wt％以下、中でもＳは 0.0
08〜0.1 wt％、またSeは 0.003〜0.1 wt％の範囲とする
ことが好ましい。というのは、これらが 0.1wt％を超え
ると熱間および冷間加工性が劣化し、一方それぞれ下限
値に満たないとMnＳ、MnSeとしての1 次粒成長抑制機能
に格別の効果を生じないからである。その他、インヒビ
タ−として従来公知のAl, Sb, Cu, SnおよびＢ等を複合
添加することは、本発明の効果を妨げるものではない。

【００３７】次に、本発明に従う一方向性珪素鋼板の製
造工程について説明する。まず、素材を溶製するには、
ＬＤ転炉、電気炉、平炉、その他公知の製鋼炉を使用し
得ることは言うまでもなく、真空溶解やＲＨ脱ガス処理
を併用することもできる。

【００３８】本発明に従い、素材中に含有されるＳ、Se
あるいはその他の１次粒成長抑制剤を溶鋼中に微量添加
する方法としては、従来公知の何れの方法を用いても良
く、例えばＬＤ転炉、ＲＨ脱ガス終了時あるいは造塊時
の溶鋼中に添加することができる。また、スラブ製造
は、コスト低減、さらにはスラブ長手方向における成分
あるいは品質の均一性等の経済的・技術的利点のため連
続鋳造法の採用が有利ではあるが、従来の造塊スラブの
使用を妨げるものではない。

【００３９】連続鋳造スラブは、スラブ中のインヒビタ
−を解離・固溶させるために、1300℃以上の温度に加熱
される。その後、このスラブは熱間粗圧延ついで熱間仕
上圧延が施されて、通常厚み 1.3〜3.3 mm程度の熱延板
とされる。

【００４０】次に熱延板は、必要に応じ 850〜1100℃程
度の温度範囲で熱延板焼鈍（均一化焼鈍ともいう）を施
したのち、１回または中間焼鈍を挟む２回の冷間圧延を
施して最終板厚とするが、高磁束密度で低鉄損の特性を
有する製品を得るには最終冷延率（通常55〜90％）に注
意を払う必要がある。板厚については特に制限はなく、
この種鋼板の通常の板厚である 0.1〜0.5 mmのものいず
れにも有利に適合することができる。

【００４１】鋼板表面に、磁区細分化のための線状溝を
形成する場合には、この最終冷延を終え製品板厚となっ
た鋼板に対して行うのがとりわけ有利である。すなわ
ち、最終冷延板または２次再結晶前後の鋼板の表面に、
圧延方向と交差する向きに２〜10mmの間隔で、幅：50〜
500 μm 、深さ：0.1 〜50μm の線状の凹領域を形成さ
せるのである。ここに、線状凹領域の間隔を２〜10mmの
範囲に限定したのは、２mmに満たないと鋼板凹凸があま
りにも顕著で磁束密度が低下し経済的でなくなり、一方
10mmを超えると磁区細分化効果が小さくなるからであ
る。また、凹領域の幅が50μm に満たないと反磁界効果
を利用することが困難となり、一方 500μm を超えると
磁束密度が低下し経済的でなくなるので、凹領域の幅は
50〜500 μm の範囲に限定した。さらに、凹領域の深さ
が 0.1μm に満たないと反磁界効果を効果的に利用する
ことができず、一方50μm を超えると磁束密度が低下し
経済的でなくなるので、凹領域の深さは 0.1〜50μm の
範囲に限定した。なお、線状凹領域の形成方向は、圧延
方向と直角方向すなわち板幅方向とするのが最適である
が、板幅方向に対し±30°以内であればほぼ同様の効果
を得ることができる。

【００４２】さらに、線状凹領域の形成方法としては、
最終冷延板の表面に、印刷によりエッチングレジストを
塗布、焼き付けた後、エッチング処理を施し、しかるの
ち該レジストを除去する方法が、従来のナイフの刃先や
レーザー等を用いる方法に比較して、工業的に安定して
実施できる点、および引張り張力により一層効果的に鉄
損を低減できる点で有利である。

【００４３】以下、上記のエッチングによる線状溝形成
技術の典型例について具体的に説明する。最終冷延板の
表面に、アルキド系樹脂を主成分とするエッチングレジ
ストインキをグラビアオフセット印刷により、非塗布部
が圧延方向にほぼ直角に幅：200μm 、間隔：４mmで線
状に残存するように塗布したのち、 200℃で約20秒間焼
き付ける。このとき、レジスト厚は２μm 程度とする。
このようにしてエッチングレジストを塗布した鋼板に、
電解エッチングまたは化学エッチングを施すことによ
り、幅：200 μm 、深さ：20μm の線状の溝を形成し、
ついで有機溶剤中に浸漬してレジストを除去する。この
時の電解エッチング条件は、NaCl電解液中で電流密度：
10 A/dm²、処理時間：20秒程度、また化学エッチング条
件は、HNO₃液中で浸漬時間：10秒間程度とすれば良い。

【００４４】ついで、鋼板には脱炭焼鈍が施される。こ
の焼鈍は、冷延組織を１次再結晶組織にすると同時に、
最終焼鈍（仕上焼鈍とも呼ばれる）で｛１１０｝〈００
１〉方位の２次再結晶粒を発達させる場合に有害なＣを
除去することを目的とし、例えば 750〜880 ℃の湿水素
中で行う。

【００４５】最終仕上げ焼鈍は、｛１１０｝〈００１〉
方位の２次再結晶粒を十分発達させるために施されるも
ので、通常、箱焼鈍によって直ちに1000℃以上に昇温
し、その温度に保持することによって行われる。この最
終仕上げ焼鈍の際に用いる分離剤としては、MgO を主成
分とするマグネシア系の焼鈍分離剤を用い、最終仕上げ
焼鈍後に鋼板表面にフォルステライト系下地被膜を同時
に形成する。なお、この最終仕上げ焼鈍において、｛１
１０｝〈００１〉方位に高度に集積した２次再結晶組織
を発達させるためには、 820℃から 900℃の低温で保定
焼鈍する方が有利であるが、その他、例えば 0.5〜15℃
/h程度の昇温速度の徐熱焼鈍でも良い。

【００４６】上記のようにしてフォルステライト系下地
被膜付きの一方向性珪素鋼板を製造したのち、その表面
を SiCl₄溶液または SiCl₄を含む酸洗液でエッチングし
て、フォルステライト系下地被膜を薄くすると同時に、
局所的に地鉄に達する貫通穴を設け、併せて該下地被膜
の表面に粒径が 0.001〜0.3 μm の微細な酸化物系複合
析出物粒子を形成する。ここに、エッチング処理液とし
ては、 SiCl₄溶液が最適であるが、その他、リン酸や塩
酸、硝酸、硫酸およびフッ酸等の酸洗液に SiCl₄を含有
させた溶液も有利に適合する。上記した含 SiCl₄処理液
中の SiCl₄濃度は、 0.1〜5.0 ％程度で十分であり、か
ような含 SiCl₄処理液で１〜200 秒間程度のエッチング
処理を施すことにより、フォルステライト系下地被膜の
膜厚を10〜70％程度薄くすると同時に、穴径が0.01〜2.
0 μm 程度の貫通穴を局所的（面積率：0.1 〜40％程
度）に形成し、併せて該下地被膜の表面に粒径が 0.001
〜0.3 μm の微細な酸化物系複合析出物粒子が多数存在
した状態に仕上げるのである。

【００４７】なお、具体的なエッチング処理としては、
鋼板を処理液中に浸漬するのが最適であるが、その他、
ロールコーター等によって鋼板表面に処理液を塗布する
ような方法でも良い。ここに、処理液の温度は、常温で
もかまわないが、効率よくエッチングするためには50〜
100 ℃程度の温溶液とすることが好ましい。

【００４８】その後、珪素鋼板の表面に、常法に従いリ
ン酸塩とコロイダルシリカを主成分とする張力絶縁被膜
用コーティング液を塗布した後、 500〜1000℃で焼き付
けて、張力絶縁被膜（膜厚：0.5 〜５μm 厚）を被成す
る。ここに、リン酸塩とコロイダルシリカを主成分とす
る張力絶縁被膜用コーティング液としては、例えば特公
昭53-28375号公報に開示のような、コロイド状シリカ：
４〜16wt％、リン酸アルミニウム：３〜24wt％、無水ク
ロム酸および／またはクロム酸塩：0.2 〜4.5 wt％を添
加したコ−ティング液や、特公昭56-52117号公報に開示
のような、コロイド状シリカ：７〜24wt％、リン酸マグ
ネシウム：５〜30wt％（ただし、リン酸マグネシウムと
コロイド状シリカとのモル比：20／80〜30／70）、さら
に必要に応じて無水クロム酸、クロム酸塩および／また
は重クロム酸塩：0.01〜５wt％を添加したコ−ティング
液が有利に適合する。

【００４９】

【実施例】実施例１ Ｃ：0.072 wt％, Si：3.33wt％, Mn：0.073 wt％, Se：
0.020 wt％, Sb：0.025 wt％, Al：0.020 wt％, Ｎ：0.
0071wt％およびMo：0.012 wt％を含有し、残部は実質的
にFeの組成になる珪素鋼連鋳スラブを、1350℃で４時間
の加熱処理後、熱間圧延を施して厚み：2.2 mmの熱延板
とした。ついで1000℃の均一化焼鈍を施した後、1050℃
の中間焼鈍を挟む２回の冷間圧延を施して0.23mm厚の最
終冷延板とした。ついで、この冷延板の表面に、アルキ
ド系樹脂を主成分とするエッチングレジストインキをグ
ラビアオフセット印刷により、非塗布部が圧延方向とほ
ぼ直角に幅：200 μm 、間隔：４mmで線状に残存するよ
うに塗布した後、200 ℃で約20秒間焼き付けた。この時
のレジスト厚は２μm であった。このようにしてエッチ
ングレジストを塗布した鋼板に、電解エッチングを施す
ことにより、幅：200 μm、深さ：20μm の線状の溝を
形成し、ついで有機溶剤中に浸漬してレジストを除去し
た。この時の電解エッチングは、NaCl電解液中で電流密
度：10 A/dm²、処理時間：20秒の条件で行った。

【００５０】その後、 840℃の湿H₂中で脱炭・１次再結
晶焼鈍を行った後、鋼板表面にMgOを主成分とする焼鈍
分離剤をスラリ−塗布し、ついで 850℃で15時間の焼鈍
後、850 ℃から10℃/hの速度で1180℃まで昇温してゴス
方位に強く集積した２次再結晶粒を発達させた後、1200
℃の乾H₂中で純化処理を施した。

【００５１】かくして得られた珪素鋼板を、80℃の SiC
l₄溶液（3000ccの蒸留水に SiCl₄：30ccを溶解した水溶
液）中に30秒間浸漬したのち、乾燥した。この時、フォ
ルステライト系下地被膜の膜厚は約 1.5μm から約 0.8
μm まで薄くなり、また表面には穴径が 0.1〜1.0 μm
程度の貫通穴が面積率で10％程度形成され、さらに該下
地被膜の表面には粒径が 0.001〜0.3 μm の微細な酸化
物系複合析出物粒子が多数形成されていた。その後、鋼
板表面にコロイダルシリカとリン酸マグネシウムを主成
分とする張力絶縁被膜 (約1.5 μm 厚) を被成（ 800
℃）した。

【００５２】かくして得られた製品の磁気特性および磁
歪特性は次のとおりであった。 磁気特性 Ｂ₈ ： 1.91 Ｔ Ｗ_17/50 ： 0.67 W/kg 磁歪 圧縮応力σ＝0.6 kg/mm²の時の磁気ひずみλ_PP＝0.8 ×10^-6

【００５３】なお、比較のため、最終仕上げ焼鈍後、 S
iCl₄溶液によるエッチング処理を行わずに、張力絶縁被
膜を被成した方向性珪素鋼板の磁気特性および磁歪特性
について調べた結果は、次のとおりであった。 磁気特性 Ｂ₈ ： 1.90 Ｔ Ｗ_17/50 ： 0.77 W/kg 磁歪 圧縮応力σ＝0.6 kg/mm²の時の磁気ひずみλ_PP＝4.5 ×10^-6

【００５４】実施例２ Ｃ：0.044 wt％, Si：3.36wt％, Mn：0.067 wt％,
Se：0.020 wt％, Sb：0.025 wt％およびMo：0.012 wt％
を含有し、残部は実質的にFeの組成になる珪素鋼連鋳ス
ラブ、 Ｃ：0.039 wt％, Si：3.25wt％, Mn：0.071 wt％お
よびＳ：0.018 ％を含有し、残部は実質的にFeの組成に
なる珪素鋼連鋳スラブ をそれぞれ、1350℃で４時間の加熱処理後、熱間圧延を
施して厚み：2.4 mmの熱延板とした。ついで 950℃の均
一化焼鈍を施した後、 980℃の中間焼鈍を挟む２回の冷
間圧延を施して0.30mm厚の最終冷延板とした。ついで、
の組成の鋼板は、 820℃の湿H₂中で脱炭・１次再結晶
焼鈍を行った後、鋼板表面にMgO を主成分とする焼鈍分
離剤をスラリ−塗布し、ついで 850℃で50時間の焼鈍
後、1180℃の乾H₂中で純化処理を施した。一方、の組
成の鋼板は、 820℃の湿H₂中で脱炭・１次再結晶焼鈍を
行った後、鋼板表面にMgO を主成分とする焼鈍分離剤を
スラリ−塗布し、ついで 840℃から1050℃まで12℃/hの
速度で昇温して２次再結晶焼鈍後、1180℃の乾H₂中で純
化処理を施した。

【００５５】かくして得られた珪素鋼板を、85℃の SiC
l₄溶液（3000ccの蒸留水に SiCl₄：30ccを溶解した水溶
液）中に30秒間浸漬したのち、乾燥した。この時、お
よびの鋼板とも、フォルステライト系下地被膜の膜厚
は約 1.5μm から約 0.7μm まで薄くなり、また表面に
は穴径が 0.1〜1.5 μm 程度の貫通穴が面積率で18％程
度形成され、さらに該下地被膜の表面には粒径が 0.001
〜0.3 μm の微細な酸化物系複合析出物粒子が多数形成
されていた。その後、鋼板表面にコロイダルシリカとリ
ン酸マグネシウムを主成分とする張力絶縁被膜 (約1.5
μm 厚) を被成（ 800℃）した。

【００５６】かくして得られた製品板およびの磁気
特性は次のとおりであった。

【００５７】なお、比較のため、最終仕上げ焼鈍後、 S
iCl₄溶液によるエッチング処理を行わずに、張力絶縁被
膜を被成した方向性珪素鋼板の磁気特性について調べた
結果は、次のとおりであった。

【００５８】

【発明の効果】かくして、本発明によれば、仕上げ焼鈍
時に形成されるフォルステライト系下地被膜をそのまま
有効に活用することにより、従来材に比べて鉄損特性が
格段に優れ、しかも磁歪特性にも優れた一方向性珪素鋼
板を、安価に得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】含 SiCl₄処理液でエッチングしたフォルステラ
イト系下地被膜の表面(a) と、かような処理を施さない
フォルステライト系下地被膜の表面(b) を比較して示し
た顕微鏡写真である。

【図２】発明例と比較例ｂの地鉄−被膜界面におけるＳ
の濃化状態を比較して示した図である。

【図３】発明例と比較例ｂの地鉄−被膜界面におけるS
e，Mgの濃化状態を比較して示した図である。

【図４】フォルステライト系下地被膜の表面に析出した
微細粒子の格子像（倍率：438万倍。析出物の格子像はS
eの (101)＝3.0050Å (電顕観察値＝3.017 Å) ）の写
真を、その析出物形態を示す組織写真（右上の写真。倍
率：50万倍）と共に示したものである。

【図５】図４において放射状に生成した析出物を模式的
に示した図である。

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） // Ｃ２３Ｆ 1/28 Ｈ０１Ｆ 1/18 Ｆターム(参考） 4K026 AA03 AA22 BA02 BA04 BA12 BB05 BB10 CA16 CA18 CA23 CA41 EB02 EB11 4K057 WA20 WB02 WB20 WC08 WE01 WE08 WE30 WN01 5E041 AA02 BC01 CA02 HB00 HB14 NN05

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 フォルステライト系下地被膜の上に、張
   力絶縁被膜を有する一方向性珪素鋼板であって、該フォ
   ルステライト系下地被膜が、極薄で、局所的に地鉄に達
   する貫通穴を有し、かつ表面に粒径が 0.001〜0.3 μm
   の微細な酸化物系複合析出物粒子をそなえることを特徴
   とする、磁気特性の優れた一方向性珪素鋼板。
2. 【請求項２】 請求項１において、地鉄表面に、圧延方
   向と交差する向きに２〜10mmの間隔で、幅：50〜500 μ
   m 、深さ：0.1 〜50μm の線状の凹領域をそなえること
   を特徴とする、磁気特性の優れた一方向性珪素鋼板。
3. 【請求項３】 仕上げ焼鈍済みのフォルステライト系下
   地被膜付き一方向性珪素鋼板の表面を、SiCl₄ 溶液また
   は SiCl₄を含む酸洗液でエッチングすることにより、フ
   ォルステライト系下地被膜を薄くすると同時に、局所的
   に地鉄に達する貫通穴を設け、併せて該下地被膜の表面
   に粒径が 0.001〜0.3 μm の微細な酸化物系複合析出物
   粒子を形成したのち、常法に従って張力絶縁被膜を被成
   することを特徴とする、磁気特性の優れた一方向性珪素
   鋼板の製造方法。
4. 【請求項４】 請求項３において、地鉄表面に、圧延方
   向と交差する向きに２〜10mmの間隔で、幅：50〜500 μ
   m 、深さ：0.1 〜50μm の線状の凹領域を設けたことを
   特徴とする、磁気特性の優れた一方向性珪素鋼板の製造
   方法。