JP2001254123A - 密着強度に優れた高けい素鋼板 - Google Patents
密着強度に優れた高けい素鋼板Info
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- JP2001254123A JP2001254123A JP2000064261A JP2000064261A JP2001254123A JP 2001254123 A JP2001254123 A JP 2001254123A JP 2000064261 A JP2000064261 A JP 2000064261A JP 2000064261 A JP2000064261 A JP 2000064261A JP 2001254123 A JP2001254123 A JP 2001254123A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 絶縁皮膜や含浸ワニスの密着強度に優れた高
けい素鋼板を提供する。 【解決手段】 Si：4wt％以下を含む鋼板に、加熱処
理、浸珪処理、拡散均熱処理及び冷却処理を順次施すこ
とにより得られる高けい素鋼板において、前記拡散均熱
処理後の鋼板平均C濃度が90ppm以下である高けい素鋼
板。
けい素鋼板を提供する。 【解決手段】 Si：4wt％以下を含む鋼板に、加熱処
理、浸珪処理、拡散均熱処理及び冷却処理を順次施すこ
とにより得られる高けい素鋼板において、前記拡散均熱
処理後の鋼板平均C濃度が90ppm以下である高けい素鋼
板。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、浸珪処理法により
得られる密着強度に優れた高けい素鋼板に関する。
得られる密着強度に優れた高けい素鋼板に関する。
【０００２】
【従来の技術】トランスやモ−タ等の電気機器用鉄心材
料として広く用いられるけい素鋼板には、通常、集合組
織制御および固有抵抗増大のためにSiが添加される。こ
のけい素鋼板の軟磁気特性はSiの添加量と共に向上し、
特に6.5wt%付近で最高の透磁率を示すことが知られてい
る。また、高けい素鋼板と呼ばれるSi含有量が約4wt%超
のけい素鋼板は、電気抵抗が高いため特に高周波領域で
の磁気特性が優れる。
料として広く用いられるけい素鋼板には、通常、集合組
織制御および固有抵抗増大のためにSiが添加される。こ
のけい素鋼板の軟磁気特性はSiの添加量と共に向上し、
特に6.5wt%付近で最高の透磁率を示すことが知られてい
る。また、高けい素鋼板と呼ばれるSi含有量が約4wt%超
のけい素鋼板は、電気抵抗が高いため特に高周波領域で
の磁気特性が優れる。
【０００３】高けい素鋼板を工業的に製造する方法とし
て浸珪処理法が知られている。この製造方法（例えば、
特公平5-49745号公報等に示される製造技術）は、工業
的プロセスで圧延が可能なSi:4wt％以下の薄鋼板と四塩
化けい素とを高温で反応させることによりSiを浸透さ
せ、浸透したSiを板厚方向に拡散させることにより高け
い素鋼板を得る方法であり、例えば特公平5-49745号公
報では、鋼板を四塩化けい素が5〜35vol%含まれる無酸
化性ガス雰囲気中において1023〜1200℃の温度で連続的
に浸珪処理し、コイル状の高けい素鋼板を得ている。通
常、この浸珪処理ではSi供給用の原料ガスとして四塩化
けい素が使用され、この四塩化けい素は以下に示す浸珪
反応式により鋼板と反応してSi富化層がけい素鋼板表層
に成長する。 SiCl4 + 5Fe → Fe3Si + 2FeCl2
て浸珪処理法が知られている。この製造方法（例えば、
特公平5-49745号公報等に示される製造技術）は、工業
的プロセスで圧延が可能なSi:4wt％以下の薄鋼板と四塩
化けい素とを高温で反応させることによりSiを浸透さ
せ、浸透したSiを板厚方向に拡散させることにより高け
い素鋼板を得る方法であり、例えば特公平5-49745号公
報では、鋼板を四塩化けい素が5〜35vol%含まれる無酸
化性ガス雰囲気中において1023〜1200℃の温度で連続的
に浸珪処理し、コイル状の高けい素鋼板を得ている。通
常、この浸珪処理ではSi供給用の原料ガスとして四塩化
けい素が使用され、この四塩化けい素は以下に示す浸珪
反応式により鋼板と反応してSi富化層がけい素鋼板表層
に成長する。 SiCl4 + 5Fe → Fe3Si + 2FeCl2
【０００４】このようにして鋼板表層に成長したSi富化
層中のSiは、四塩化けい素を含まない無酸化性雰囲気中
で鋼板を均熱処理することにより板厚方向に拡散され
る。
層中のSiは、四塩化けい素を含まない無酸化性雰囲気中
で鋼板を均熱処理することにより板厚方向に拡散され
る。
【０００５】上記方法により得られた高けい素鋼板は、
焼鈍が施された後、絶縁皮膜が塗布され、コア等に積層
後、必要に応じてワニス含浸が施される。上記焼鈍は11
50℃以上の温度で行われるが、この焼鈍温度は一般の電
磁鋼板の焼鈍温度よりも高く、焼鈍中に鋼板表面が酸化
されやすい。
焼鈍が施された後、絶縁皮膜が塗布され、コア等に積層
後、必要に応じてワニス含浸が施される。上記焼鈍は11
50℃以上の温度で行われるが、この焼鈍温度は一般の電
磁鋼板の焼鈍温度よりも高く、焼鈍中に鋼板表面が酸化
されやすい。
【０００６】従来、このようにして生成した酸化膜は製
品の加工性を害するため、母材鋼板にCを定量添加し、
その脱炭反応を利用して焼鈍中の鋼板表面近傍での酸化
を抑制し、製品の加工性を改善する対策が採られてき
た。しかしながら、上記対策を行った高けい素鋼板にお
いて形成された絶縁皮膜や含浸ワニスは密着性に劣ると
いう問題が新たに生じた。
品の加工性を害するため、母材鋼板にCを定量添加し、
その脱炭反応を利用して焼鈍中の鋼板表面近傍での酸化
を抑制し、製品の加工性を改善する対策が採られてき
た。しかしながら、上記対策を行った高けい素鋼板にお
いて形成された絶縁皮膜や含浸ワニスは密着性に劣ると
いう問題が新たに生じた。
【０００７】この問題に対しては、皮膜厚を0.5μｍ未
満とすることにより、密着性が改善される。
満とすることにより、密着性が改善される。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記技
術は絶縁抵抗が不良となり、絶縁抵抗を確保するには皮
膜厚を0.5μｍ以上としなければならず、この膜厚領域
での皮膜密着性改善が求められていた。
術は絶縁抵抗が不良となり、絶縁抵抗を確保するには皮
膜厚を0.5μｍ以上としなければならず、この膜厚領域
での皮膜密着性改善が求められていた。
【０００９】本発明は上記問題に鑑みなされたもので、
絶縁皮膜や含浸ワニスの密着強度に優れた高けい素鋼板
の製造方法を提供することを目的とする。
絶縁皮膜や含浸ワニスの密着強度に優れた高けい素鋼板
の製造方法を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記問題
点を解決すべく検討した結果、浸珪処理法により製造さ
れた高けい素鋼板表面に濃化したCが、絶縁皮膜等を塗
布後の乾燥・焼付け時に、皮膜中の酸素と結合し、COやC
O2などの有機系ガスとして鋼板と皮膜の界面でガス化
し、このガス化による空隙層の存在により、皮膜の密着
性が劣化していることを見出した。さらに、浸珪・拡散
処理後の鋼板平均C濃度を規定することで、塗布、乾燥・
焼付け後の密着性が向上することを見出した。
点を解決すべく検討した結果、浸珪処理法により製造さ
れた高けい素鋼板表面に濃化したCが、絶縁皮膜等を塗
布後の乾燥・焼付け時に、皮膜中の酸素と結合し、COやC
O2などの有機系ガスとして鋼板と皮膜の界面でガス化
し、このガス化による空隙層の存在により、皮膜の密着
性が劣化していることを見出した。さらに、浸珪・拡散
処理後の鋼板平均C濃度を規定することで、塗布、乾燥・
焼付け後の密着性が向上することを見出した。
【００１１】本発明はかかる知見に基づきなされたもの
で、以下のような構成を有する。本発明は、Si：4wt％
以下を含む鋼板に、加熱処理、浸珪処理、拡散均熱処理
及び冷却処理を順次施すことにより得られる高けい素鋼
板において、前記拡散均熱処理後の鋼板平均C濃度が90p
pm以下であることを特徴とする密着強度に優れた高けい
素鋼板である。
で、以下のような構成を有する。本発明は、Si：4wt％
以下を含む鋼板に、加熱処理、浸珪処理、拡散均熱処理
及び冷却処理を順次施すことにより得られる高けい素鋼
板において、前記拡散均熱処理後の鋼板平均C濃度が90p
pm以下であることを特徴とする密着強度に優れた高けい
素鋼板である。
【００１２】
【発明の実施の形態】まず、C限定理由について説明す
る。高けい素鋼板のC濃度と密着強度との関係を調査す
るため、Si：4wt％以下とし、C量変化させた鋼を用いて
熱間圧延を行い、次いで、板厚0.2mmまでタンデム圧延
を行った。次いで、この冷延鋼板を母材鋼板として加熱
処理、浸珪処理、拡散均熱処理及び冷却処理を施し、S
i：6.5wt％の高けい素鋼板を製造した。ここで、得られ
た鋼板の平均C量を調査した。次いで、同一ライン内で
有機−無機系の絶縁皮膜を塗布し、乾燥・焼付け（温
度：310℃）を行い、製品を得た。得られた製品に対し
て、テープ剥離テスト前後での皮膜中のCr量を評価し、
Crの残存率を評価した。図1に鋼板平均C量とCr残存率と
の関係を示す。ここで、密着性の評価基準として、Crの
残存率を用いた。Crは皮膜中に存在する成分であり、皮
膜厚はCr量に比例する。剥離が全くなく密着性が良好な
場合のCr残存率は100％となる。
る。高けい素鋼板のC濃度と密着強度との関係を調査す
るため、Si：4wt％以下とし、C量変化させた鋼を用いて
熱間圧延を行い、次いで、板厚0.2mmまでタンデム圧延
を行った。次いで、この冷延鋼板を母材鋼板として加熱
処理、浸珪処理、拡散均熱処理及び冷却処理を施し、S
i：6.5wt％の高けい素鋼板を製造した。ここで、得られ
た鋼板の平均C量を調査した。次いで、同一ライン内で
有機−無機系の絶縁皮膜を塗布し、乾燥・焼付け（温
度：310℃）を行い、製品を得た。得られた製品に対し
て、テープ剥離テスト前後での皮膜中のCr量を評価し、
Crの残存率を評価した。図1に鋼板平均C量とCr残存率と
の関係を示す。ここで、密着性の評価基準として、Crの
残存率を用いた。Crは皮膜中に存在する成分であり、皮
膜厚はCr量に比例する。剥離が全くなく密着性が良好な
場合のCr残存率は100％となる。
【００１３】図1より、鋼板平均C濃度が90ppm以下で、C
r残存率が100%で剥離が全くないことがわかる。また、
鋼板平均C濃度が90ppmを超えるとCr残存率は急激に下が
り始め、鋼板平均C濃度が110ppm近傍ではCr残存率は75
％以下となっている。以上より、拡散均熱処理後の鋼板
平均C濃度は90ppm以下とする。
r残存率が100%で剥離が全くないことがわかる。また、
鋼板平均C濃度が90ppmを超えるとCr残存率は急激に下が
り始め、鋼板平均C濃度が110ppm近傍ではCr残存率は75
％以下となっている。以上より、拡散均熱処理後の鋼板
平均C濃度は90ppm以下とする。
【００１４】これは、拡散均熱処理後の鋼板平均C濃度
が90ppm以下のレベルであれば、浸珪処理法における鋼
板表面でのCの濃化が絶縁皮膜や含浸ワニスとの密着性
に対し、問題のないレベルになることを示している。
が90ppm以下のレベルであれば、浸珪処理法における鋼
板表面でのCの濃化が絶縁皮膜や含浸ワニスとの密着性
に対し、問題のないレベルになることを示している。
【００１５】Cの下限については、特に設けないが、加
工性改善の理由から10ppm以上が望ましい。
工性改善の理由から10ppm以上が望ましい。
【００１６】次に、本発明の密着強度に優れた高けい素
鋼板の製造方法について説明する。本発明による高けい
素鋼板は、圧延による製造が容易なSi：4wt％未満の鋼
板を母材鋼板とし、この母材鋼板に対して加熱処理、浸
珪処理、拡散均熱処理及び冷却処理を順次実施すること
により得られる。
鋼板の製造方法について説明する。本発明による高けい
素鋼板は、圧延による製造が容易なSi：4wt％未満の鋼
板を母材鋼板とし、この母材鋼板に対して加熱処理、浸
珪処理、拡散均熱処理及び冷却処理を順次実施すること
により得られる。
【００１７】以下、その一実施形態について説明する
と、まず、Si：4wt％未満の鋼を熱間圧延、冷間圧延
し、薄板（母材鋼板）とする。母材鋼板を無酸化性ガス
雰囲気中で浸珪処理温度またはその近傍まで加熱し、次
いで、四塩化けい素が含まれる無酸化性ガス雰囲気中に
おいて1023〜1250℃の温度で連続的に母材鋼板に浸珪処
理を施す。
と、まず、Si：4wt％未満の鋼を熱間圧延、冷間圧延
し、薄板（母材鋼板）とする。母材鋼板を無酸化性ガス
雰囲気中で浸珪処理温度またはその近傍まで加熱し、次
いで、四塩化けい素が含まれる無酸化性ガス雰囲気中に
おいて1023〜1250℃の温度で連続的に母材鋼板に浸珪処
理を施す。
【００１８】次いで、この浸珪処理を施された鋼板に四
塩化けい素を含まない無酸化性ガス雰囲気中で拡散均熱
処理を施し、板表層に生成したSi富化層を板厚方向に拡
散させた後、常温ないし300℃まで冷却し、しかる後巻
き取り、高けい素鋼板を得る。通常、上記浸珪・拡散均
熱処理過程において鋼板の脱炭が生じる。脱炭量は、鋼
板の在炉時間、炉の露点、炉温等により変化する。
塩化けい素を含まない無酸化性ガス雰囲気中で拡散均熱
処理を施し、板表層に生成したSi富化層を板厚方向に拡
散させた後、常温ないし300℃まで冷却し、しかる後巻
き取り、高けい素鋼板を得る。通常、上記浸珪・拡散均
熱処理過程において鋼板の脱炭が生じる。脱炭量は、鋼
板の在炉時間、炉の露点、炉温等により変化する。
【００１９】得られた高けい素鋼板は、焼鈍を施し、必
要に応じて絶縁を目的とする皮膜が塗布される。対象と
なる絶縁皮膜の種類としては、酸素もしくは酸化物を含
む有機タイプ、有機−無機混合タイプ、無機タイプがあ
げられる。
要に応じて絶縁を目的とする皮膜が塗布される。対象と
なる絶縁皮膜の種類としては、酸素もしくは酸化物を含
む有機タイプ、有機−無機混合タイプ、無機タイプがあ
げられる。
【００２０】また、必要に応じて絶縁・コア形状成形の
目的でワニスが含浸される。例えば、カットコアと称す
る巻きコアを製造する場合には、巻き成型、歪取焼鈍
後、接着の目的でワニスが含浸、焼き付けされ、切断、
エッチング等を経て製品化される。皮膜密着強度の劣る
従来材では、切断工程時に剥離が生じ、すきまができて
いたため、2度ワニス含浸を行うなど、工程を増やさね
ばならなかったが、本発明では切断後もすきまのない良
好な製品が得られるので、上記理由により、例えば2度
ワニス含浸を行う等、工程を増やす必要はない。
目的でワニスが含浸される。例えば、カットコアと称す
る巻きコアを製造する場合には、巻き成型、歪取焼鈍
後、接着の目的でワニスが含浸、焼き付けされ、切断、
エッチング等を経て製品化される。皮膜密着強度の劣る
従来材では、切断工程時に剥離が生じ、すきまができて
いたため、2度ワニス含浸を行うなど、工程を増やさね
ばならなかったが、本発明では切断後もすきまのない良
好な製品が得られるので、上記理由により、例えば2度
ワニス含浸を行う等、工程を増やす必要はない。
【００２１】このようにして得られる高けい素鋼板のSi
は4〜7wt％とするのが好ましい。Siが4wt％未満では鉄
損が大きく、一方、7wt％を超えると脆くなるためであ
る。また、鋼板板厚方向にSiが均一である場合に加え、
板厚方向にSi分布を有する場合の双方に本発明は適用さ
れる。以上より、本発明の密着強度に優れた高けい素鋼
板が得られる。
は4〜7wt％とするのが好ましい。Siが4wt％未満では鉄
損が大きく、一方、7wt％を超えると脆くなるためであ
る。また、鋼板板厚方向にSiが均一である場合に加え、
板厚方向にSi分布を有する場合の双方に本発明は適用さ
れる。以上より、本発明の密着強度に優れた高けい素鋼
板が得られる。
【００２２】ここで、本発明の対象は方向性けい素鋼板
であるか無方向性けい素鋼板であるかは問わない。ま
た、上記のように通常電磁鋼板の表面には絶縁を目的と
した皮膜が形成されたり、ワニスが含浸されたりする
が、本発明の効果はこのような皮膜、ワニスの種類に影
響されない。
であるか無方向性けい素鋼板であるかは問わない。ま
た、上記のように通常電磁鋼板の表面には絶縁を目的と
した皮膜が形成されたり、ワニスが含浸されたりする
が、本発明の効果はこのような皮膜、ワニスの種類に影
響されない。
【００２３】
【実施例】C量が異なる2種類の鋼を用いて熱間圧延を行
い、次いで、板厚0.2mmまでタンデム圧延を行った。次
いで、この冷延鋼板を母材鋼板として加熱処理、浸珪処
理、拡散均熱処理及び冷却処理を施し、Si：6.5wt％の
高けい素鋼板を得、得られた鋼板の平均C量を調査し
た。ここで、浸珪処理、拡散均熱処理の温度は1200℃と
した。また、ライン速度（在炉時間）と炉の露点を変
え、脱炭量を変化させることにより、種々の拡散均熱処
理後の鋼板平均C濃度を有する鋼板を得た。次いで、同
一ライン内で有機−無機系の絶縁皮膜を塗布し、乾燥・
焼付け（温度：310℃）を行い、製品を得た。得られた
製品に対して、テープ剥離テストにて絶縁皮膜の密着強
度を評価した。得られた評価結果を皮膜厚と併せて表1
に示す。
い、次いで、板厚0.2mmまでタンデム圧延を行った。次
いで、この冷延鋼板を母材鋼板として加熱処理、浸珪処
理、拡散均熱処理及び冷却処理を施し、Si：6.5wt％の
高けい素鋼板を得、得られた鋼板の平均C量を調査し
た。ここで、浸珪処理、拡散均熱処理の温度は1200℃と
した。また、ライン速度（在炉時間）と炉の露点を変
え、脱炭量を変化させることにより、種々の拡散均熱処
理後の鋼板平均C濃度を有する鋼板を得た。次いで、同
一ライン内で有機−無機系の絶縁皮膜を塗布し、乾燥・
焼付け（温度：310℃）を行い、製品を得た。得られた
製品に対して、テープ剥離テストにて絶縁皮膜の密着強
度を評価した。得られた評価結果を皮膜厚と併せて表1
に示す。
【００２４】
【表1】
【００２５】ここで、密着性評価は全く剥離のないもの
については○、若干でも剥離がみられたものについては
×とした。
については○、若干でも剥離がみられたものについては
×とした。
【００２６】表1より、本発明例においては鋼板C量が本
発明範囲内であるため、剥離することなく、密着性に優
れている。また、皮膜厚は0.5μｍ以上となっており、
絶縁抵抗も確保されていることがわかる。
発明範囲内であるため、剥離することなく、密着性に優
れている。また、皮膜厚は0.5μｍ以上となっており、
絶縁抵抗も確保されていることがわかる。
【００２７】一方、比較例においては鋼板C量が本発明
範囲を外れて高いため、剥離が見られ、密着強度が劣っ
ていた。
範囲を外れて高いため、剥離が見られ、密着強度が劣っ
ていた。
【００２８】
【発明の効果】本発明によれば、絶縁抵抗が確保され、
かつ、絶縁皮膜、ワニス等と密着強度に優れた高けい素
鋼板が得られる。また、本発明により、密着強度に優
れ、製品化時の切断工程後もすきまのない良好な高けい
素鋼板が得られるため、密着強度劣化による工程の増加
の必要がなく、コストが削減される。さらに、本発明に
より得られる高けい素鋼板は、密着強度に優れるので、
トランスやモ−タ等の電気機器用鉄心材料として好適で
ある。
かつ、絶縁皮膜、ワニス等と密着強度に優れた高けい素
鋼板が得られる。また、本発明により、密着強度に優
れ、製品化時の切断工程後もすきまのない良好な高けい
素鋼板が得られるため、密着強度劣化による工程の増加
の必要がなく、コストが削減される。さらに、本発明に
より得られる高けい素鋼板は、密着強度に優れるので、
トランスやモ−タ等の電気機器用鉄心材料として好適で
ある。
【図1】鋼板C量とCr残存率との関係を示す図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 浪川 操 東京都千代田区丸の内一丁目１番２号 日 本鋼管株式会社内 (72)発明者 笠井 勝司 東京都千代田区丸の内一丁目１番２号 日 本鋼管株式会社内 Ｆターム(参考） 4K033 AA01 AA02 PA00 RA03 RA04 TA00
Claims (1)
- 【請求項1】 Si：4wt％以下を含む鋼板に、加熱処理、
浸珪処理、拡散均熱処理及び冷却処理を順次施すことに
より得られる高けい素鋼板において、前記拡散均熱処理
後の鋼板平均C濃度が90ppm以下であることを特徴とする
密着強度に優れた高けい素鋼板。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000064261A JP2001254123A (ja) | 2000-03-09 | 2000-03-09 | 密着強度に優れた高けい素鋼板 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000064261A JP2001254123A (ja) | 2000-03-09 | 2000-03-09 | 密着強度に優れた高けい素鋼板 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001254123A true JP2001254123A (ja) | 2001-09-18 |
Family
ID=18583984
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000064261A Pending JP2001254123A (ja) | 2000-03-09 | 2000-03-09 | 密着強度に優れた高けい素鋼板 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2001254123A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115478135A (zh) * | 2022-09-06 | 2022-12-16 | 东北大学 | 一种具有强{100}取向柱状晶的高硅钢薄带的制备方法 |
-
2000
- 2000-03-09 JP JP2000064261A patent/JP2001254123A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115478135A (zh) * | 2022-09-06 | 2022-12-16 | 东北大学 | 一种具有强{100}取向柱状晶的高硅钢薄带的制备方法 |
| CN115478135B (zh) * | 2022-09-06 | 2024-02-02 | 东北大学 | 一种具有强{100}取向柱状晶的高硅钢薄带的制备方法 |
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