JP2014201806A - 方向性電磁鋼板及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】方向性電磁鋼板の表面に、従来のフォルステライトより皮膜張力の大きい仕上げ焼鈍皮膜を形成して、方向性電磁鋼板の鉄損を低減する。
【解決手段】鋼板に脱炭焼鈍を施して鋼板表面に脱炭焼鈍酸化層を形成し、その後、該酸化層にカオリナイト（Ａｌ₄Ｓｉ₄Ｏ₁₀（ＯＨ）₈）を焼鈍分離剤として塗布して仕上げ焼鈍を施し、鋼板表面に、ムライト（Ａｌ₆Ｓｉ₂Ｏ₁₃）とシリカ（ＳｉＯ₂）からなる複合皮膜を形成する。
【選択図】図２

Description

本発明は、皮膜張力の大きい仕上げ焼鈍皮膜を備える方向性電磁鋼板及びその製造方法に関する。

方向性電磁鋼板は、（１１０）［００１］方位を主方位とする結晶組織を有し、通常、２質量％以上のＳｉを含有する鋼板である。主要な用途は変圧器等の鉄心材料であり、特に、変圧の際のエネルギーロスが少ない、即ち、鉄損の低い方向性電磁鋼板が求められている。

方向性電磁鋼板の典型的な製造プロセスは以下の通りである。Ｓｉを２〜４質量％含有するスラブを熱間圧延して熱延板とし、熱延板に焼鈍を施した後、１回又は中間焼鈍を挟んで２回以上の冷間圧延を施して最終板厚の冷延板とし、冷延板に湿潤水素雰囲気中で脱炭焼鈍を施す。

冷延板に上記脱炭焼鈍を施すと、一次再結晶が起きて結晶組織が適正化され、また、磁気特性に有害な炭素が除去されるとともに、鋼板表面にＳｉＯ₂を主体とする脱炭焼鈍酸化層が形成される。

この後、ＭｇＯを主体とする焼鈍分離剤を塗布して、最終仕上げ焼鈍を行う。最終仕上げ焼鈍においては、二次再結晶により、（１１０）［００１］方位を主方位とする結晶組織が発現し、また、脱炭焼鈍酸化層中のＳｉＯ₂と焼鈍分離剤のＭｇＯが反応して、鋼板表面にフォルステライト（Ｍｇ₂ＳｉＯ₄）を主体とする仕上げ焼鈍皮膜が形成される。最後に、絶縁皮膜形成用の塗布液を塗布して焼き付けて、出荷する。

方向性電磁鋼板は、鋼板に対して張力を付与することにより、鉄損が改善されるという性質を有する。したがって、鋼板よりも熱膨張率の小さい材質の皮膜を高温で形成することにより、鋼板に張力を附与し、鉄損を改善することができる。フォルステライトの熱膨張率は鋼板よりも小さく、したがって、仕上げ焼鈍皮膜としてフォルステライトを形成することは、鉄損改善に効果がある。

さらに、絶縁皮膜として鋼板よりも熱膨張率の小さい材質の皮膜を高温で焼き付けて形成することにより、鋼板に対する張力を増やし、さらなる鉄損改善を図ることができる。

特許文献１に開示された、コロイダルシリカと、燐酸塩、クロム酸から構成される塗布液を焼き付けて得られる絶縁皮膜は、上記目的に適合した絶縁被膜であり、長年にわたって使用されてきた。また、特許文献２と３に代表される、ほう酸とアルミナゾルを主体とする塗布液を焼き付けて得られる絶縁皮膜は、特許文献１に開示の皮膜より大きな張力を得ることができる。

近年、地球温暖化の問題の深刻化により、変圧器のエネルギー変換ロスがあらためて注目されている。このため、方向性電磁鋼板には、より一層の低鉄損化が求められている。方向性電磁鋼板においてより一層の低鉄損化を実現するためには、より大きな皮膜張力が得られる仕上げ焼鈍皮膜と絶縁皮膜を開発する必要がある。

特許文献４には、皮膜張力の大きい皮膜の材質に関する具備条件が開示されており、皮膜を構成する物質の熱膨張率とヤング率で皮膜張力が決定されるとしている。即ち、皮膜張力は、皮膜のヤング率Ｅと皮膜と地鉄の熱膨張率の差（α_Fe−α_f）に比例する。

ところで、方向性電磁鋼板の製造において、焼鈍分離剤に、カオリナイト（Ａｌ₄Ｓｉ₄Ｏ₁₀（ＯＨ）₈）を添加する技術がいくつか開示されている。

特許文献５には、脱炭焼鈍後の鋼板にＡｌ₂Ｓｉ₂Ｏ₅（ＯＨ）₄等の含水珪酸塩鉱物粉末とアルミナ粉末からなる焼鈍分離剤を塗布して仕上げ焼鈍する方法が開示されている。しかし、特許文献５の方法は、仕上げ焼鈍皮膜を形成させないことを目的としており、それ故、焼鈍分離剤中の含水珪酸塩鉱物粉末の含有量は４０％以下に限定されている。

特許文献６には、脱炭焼鈍をせずに、冷延鋼板に、ＭｇＯを主体とし、これにカオリンその他の珪酸塩化合物を添加した焼鈍分離剤を塗布して仕上げ焼鈍する方法が開示されている。しかし、特許文献６の方法は、仕上げ焼鈍中に脱炭させることにより脱炭焼鈍工程を省略することを目的としており、カオリンは、その目的を達成するための添加物として加えられている。この場合、脱炭焼鈍酸化層のない鋼板を用いるので、仕上げ焼鈍中、焼鈍分離剤と脱炭焼鈍酸化層の間で反応が起きず、仕上げ焼鈍皮膜は形成されない。

特許文献７には、冷延板、即ち、脱炭焼鈍酸化層のない鋼板に、脱炭を促進する物質としてSiO₂を含む物質を添加した焼鈍分離剤を塗布して仕上げ焼鈍する方法が開示されている。特許文献７の方法においても、特許文献６の方法と同じく、脱炭焼鈍酸化層が存在しないため、仕上げ焼鈍皮膜が形成されない。

特開昭４８−０３９３３８号公報 特開平０６−０６５７５４号公報 特開平０６−０６５７５５号公報 特開平０６−２４８４６５号公報 特開昭５３−０２２１１３号公報 特開昭５９−２０５４２０号公報 特開２００９−００７６４２号公報

方向性電磁鋼板においてより一層の低鉄損化を実現するためには、より大きな皮膜張力が得られる仕上げ焼鈍皮膜を開発する必要があることに鑑み、本発明は、方向性電磁鋼板の表面に、従来のフォルステライトより皮膜張力の大きい仕上げ焼鈍皮膜を形成して、方向性電磁鋼板の鉄損を低減することを課題とし、該課題を解決する方向性電磁鋼板とその製造方法を提供することを目的とする。

本発明者らは、方向性電磁鋼板に、より大きな皮膜張力を付与するため、各種酸化物からなる仕上げ焼鈍皮膜について鋭意検討した。基本的な考えは、「皮膜張力は、皮膜のヤング率と、皮膜と地鉄の熱膨張差の積に比例する」というものである。

この考えに従い、図１に、各種セラミックスのヤング率Ｅ（ＧＰａ）（縦軸）と、鉄との熱膨張率差（α_Fe−α_f（１０^-6／Ｋ））（横軸）の関係を示す。図１より、フォルステライト（Ｍｇ₂ＳｉＯ₄）よりも、アルミナ（α−Ａｌ₂Ｏ₃）、ムライト（Ａｌ₆Ｓｉ₂Ｏ₁₃）、シリカ（ＳｉＯ₂）等の酸化物の方が大きな皮膜張力を期待できることが解る。

そして、本発明者らは、さらに、これらの好ましい仕上げ焼鈍皮膜を鋼板上に形成することを鋭意試みた。例えば、脱炭焼鈍済みの鋼板に、アルミナ（Ａｌ₂Ｏ₃）やムライト（Ａｌ₆Ｓｉ₂Ｏ₁₃）の粉末を焼鈍分離剤とし塗布して仕上げ焼鈍を行った。しかし、皮膜は形成されなかった。

多くの試みの後、本発明者らが確立した方法は、脱炭焼鈍板にカオリナイト（Ａｌ₄Ｓｉ₄Ｏ₁₀（ＯＨ）₈）の粉末を水に懸濁したスラリーを塗布して乾燥し、その後、仕上げ焼鈍を行う方法である。図２に、この方法により形成した仕上げ焼鈍皮膜の断面を示す。

図３に、上記皮膜に関するＸ線回折パターンを示す。図３より、上記皮膜がムライトとシリカから構成されていることが解る。図２に示す仕上げ焼鈍皮膜の断面を詳細に元素分析した結果、上部では、Ａｌ、Ｓｉ、及び、Ｏが検出され、下につきだした部分（下部）では、ＳｉとＯのみが検出された。その結果、図２に示す仕上げ焼鈍皮膜は、上部がムライト、下部がシリカからなることが解った。

本発明は、上記知見に基づいてなされたもので、その要旨は以下のとおりである。

（１）鋼板表面に、ムライト（Ａｌ₆Ｓｉ₂Ｏ₁₃）とシリカ（ＳｉＯ₂）の複合皮膜を備えることを特徴とする方向性電磁鋼板。

（２）前記複合皮膜の上部がムライト（Ａｌ₆Ｓｉ₂Ｏ₁₃）で、下部がシリカ（ＳｉＯ₂）であることを特徴とする前記（１）に記載の方向性電磁鋼板。

（３）前記複合皮膜の形成量が、片面当たり、０．５ｇ／ｍ²以上、１０ｇ／ｍ²未満であることを特徴とする前記（１）又は（２）に記載の方向性電磁鋼板。

（４）前記（１）〜（３）のいずれかに記載の方向性電磁鋼板を製造する方法において、鋼板に脱炭焼鈍を施して鋼板表面に脱炭焼鈍酸化層を形成し、その後、該酸化層にカオリナイト（Ａｌ₄Ｓｉ₄Ｏ₁₀（ＯＨ）₈）を焼鈍分離剤として塗布して仕上げ焼鈍を施し、鋼板表面に、ムライト（Ａｌ₆Ｓｉ₂Ｏ₁₃）とシリカ（ＳｉＯ₂）からなる複合皮膜を形成することを特徴とする方向性電磁鋼板の製造方法。

（５）前記脱炭焼鈍酸化層の形成量が、片面当たり、酸素換算で、０．２ｇ／ｍ²以上、３ｇ／ｍ²以下であることを特徴とする前記（４）に記載の方向性電磁鋼板の製造方法。

（６）前記カオリナイト（Ａｌ₆Ｓｉ₂Ｏ₁₃）の平均粒径が３μｍ以下であることを特徴とする前記（４）又は（５）に記載の方向性電磁鋼板の製造方法。

（７）前記カオリナイト（Ａｌ₆Ｓｉ₂Ｏ₁₃）の塗布量が、片面当たり、０．２ｇ／ｍ²以上、１０ｇ／ｍ²未満であることを特徴とする前記（４）〜（６）のいずれかに記載の方向性電磁鋼板の製造方法。

本発明によれば、方向性電磁鋼板の表面に、従来のフォルステライトより皮膜張力の大きい仕上げ焼鈍皮膜を形成することができるので、方向性電磁鋼板の鉄損を大幅に低減することができる。

各種セラミックスのヤング率Ｅ（ＧＰａ）と、鉄との熱膨張率差（α_Fe−α_f（１０^-6／Ｋ））の関係を示す図である。 脱炭焼鈍板にカオリナイトを塗布して仕上げ焼鈍することにより得られた仕上げ焼鈍皮膜の断面を示す図である。 脱炭焼鈍板にカオリナイトを塗布して仕上げ焼鈍することにより得られた仕上げ焼鈍皮膜のＸ線回折パターンを示す図である。

本発明の方向性電磁鋼板（以下「本発明鋼板」ということがある。）は、鋼板表面に、ムライト（Ａｌ₆Ｓｉ₂Ｏ₁₃）とシリカ（ＳｉＯ₂）の複合皮膜を備えることを特徴とする。

本発明鋼板を製造する製造方法（以下「本発明方法」ということがある。）は、鋼板に脱炭焼鈍を施して鋼板表面に脱炭焼鈍酸化層を形成し、その後、該酸化層にカオリナイト（Ａｌ₄Ｓｉ₄Ｏ₁₀（ＯＨ）₈）を焼鈍分離剤として塗布して仕上げ焼鈍を施し、鋼板表面に、ムライト（Ａｌ₆Ｓｉ₂Ｏ₁₃）とシリカ（ＳｉＯ₂）からなる複合皮膜を形成することを特徴とする。

以下、本発明の特徴である複合皮膜、及び、複合皮膜の形成方法、次いで、本発明鋼板について説明する。

まず、複合皮膜について説明する。

本発明鋼板が通常の方向性電磁鋼板と異なる最大の点は、酸化物皮膜を構成する酸化物である。本発明鋼板は、前述したように、鋼板表面に、ムライト（Ａｌ₆Ｓｉ₂Ｏ₁₃）とシリカ（ＳｉＯ₂）の複合皮膜を備えている。図２に示すように、ムライトは皮膜上部に存在し、シリカは皮膜下部に存在する。

皮膜の上部がムライト、下部がシリカという複合皮膜になっているということは、皮膜の形成が、焼鈍分離剤であるカオリナイトと、鋼板表面の脱炭焼鈍酸化層が反応したことに起因する。そして、このことが、皮膜の鋼板に対する良好な密着性をもたらしている。

上記複合皮膜の形成量は、片面あたり、０．５ｇ／ｍ²以上、１０ｇ／ｍ²未満とする。上記形成量が０．５ｇ／ｍ²未満では、皮膜の密着性が低下する。１０ｇ／ｍ²以上では、皮膜が厚くなりすぎて占積率が低下するので、電磁鋼製品において、電磁鋼板の低鉄損効果が十分に得られない。好ましくは２．０〜８ｇ／ｍ²である。

次に、複合皮膜の形成方法について説明する。

本発明方法においては、本発明鋼板の特徴の複合皮膜を形成するために、特別の焼鈍分離剤を用いる。通常、下記式（１）の反応により、フォルステライト（Ｍｇ₂ＳｉＯ₄）を主体とする仕上げ焼鈍皮膜を形成するので、マグネシア（ＭｇＯ）を主体とする焼鈍分離剤を用いる。

これに対し、本発明方法では、下記式（２）の反応により、ムライト（Ａｌ₆Ｓｉ₂Ｏ₁₃）とシリカ（ＳｉＯ₂）からなる仕上げ焼鈍皮膜が形成されるように、カオリナイト（Ａｌ₄Ｓｉ₄Ｏ₁₀（ＯＨ）₈）を主体とする焼鈍分離剤を用いる。
２ＭｇＯ＋ＳｉＯ₂→Ｍｇ₂ＳｉＯ₄ ・・・（１）
３Ａｌ₄Ｓｉ₄Ｏ₁₀（ＯＨ）₈＋ＳｉＯ₂→１２Ｈ₂Ｏ＋２Ａｌ₆Ｓｉ₂Ｏ₁₃＋９ＳｉＯ₂
・・・（２）

即ち、カオリナイトが分解して生成したＳｉＯ₂と、鋼板の脱炭焼鈍酸化層に凝集したＳｉＯ₂が、ムライト皮膜層の下部で合体してＳｉＯ₂層を形成する。このことが、仕上げ焼鈍皮膜の鋼板に対する良好な密着性の発現を可能としている。したがって、本発明方法により形成される仕上げ焼鈍皮膜は、上部がムライト、下部がシリカという二重構造の複合皮膜になる。

上記式（２）の反応で、ムライトとシリカの複合皮膜を形成する場合、焼鈍分離剤として塗布するカオリナイトと同様に、反応物質であるシリカの状態を制御することが重要である。仕上げ焼鈍に先行して実施する脱炭焼鈍で、シリカを鋼板表面に形成しておくことが、製造工程上有利となる。

本発明方法において、脱炭焼鈍時に形成する脱炭焼鈍酸化層の形成量は、片面当たり、酸素換算（脱炭酸素量）で、０．２ｇ／ｍ²以上、３ｇ／ｍ²以下が好ましい。

上記形成量が０．２ｇ／ｍ²未満であると、仕上げ焼鈍皮膜の鋼板に対する密着性が低下する。上記形成量が３ｇ／ｍ²を超えると、皮膜が厚くなりすぎて占積率が低下して、電磁鋼製品の磁気特性が低下する。

脱炭焼鈍時、雰囲気中の水蒸気分圧の水素分圧に対する比、Ｐ_H2O／Ｐ_H2を０．３〜０．７に調整することにより、必要なＳｉＯ₂量を確保することができる。

脱炭焼鈍板に対するカオリナイトの塗布量は、片面当たり、０．２ｇ／ｍ²以上、１０ｇ／ｍ²未満が好ましい。上記塗布量が０．２ｇ／ｍ²未満では、仕上げ焼鈍皮膜の密着性が低下する。上記塗布量が１０ｇ／ｍ²以上では、皮膜が厚くなりすぎて占積率が低下するので、電磁鋼製品の磁気特性が低下する。

カオリナイトは、人工的に合成したものを工業的に入手することは難しく、天然の粘土鉱物から精製したものを使用せざるを得ない。したがって、石英やカリ長石などが不純物つとして混入している場合もある。しかし、カオリナイトが８０質量％以上含有されていれば、上部がムライト、下部がシリカという二重構造の仕上げ焼鈍皮膜を得ることができる。

同様に、カオリナイトに意図的にＭｇＯやＡｌ₂Ｏ₃を添加した焼鈍分離剤であっても、カオリナイト含有量が８０質量％以上であれば、上部がムライト、下部がシリカという二重構造の仕上げ焼鈍皮膜を得ることができる。

上記脱炭焼鈍酸化層の形成量（片面当たり、酸素換算で、０．２ｇ／ｍ²以上、３ｇ／ｍ²以下）とカオリナイトの上記塗布量（片面当たり、０．２ｇ／ｍ²以上、１０ｇ／ｍ²未満）で得られる仕上げ焼鈍皮膜量は、片面あたり、０．５ｇ／ｍ²以上、１０ｇ／ｍ²未満となる。

本発明方法で規定するカオリナイトの塗布量は、塗布のために懸濁させる水等の媒体、ＭｇＯやＡｌ₂Ｏ₃など意図的な添加混合物、さらに、不可避的な不純物を除いた、カオリナイトとしての塗布量である。

本発明方法で用いるカオリナイトは、Ａｌ₂Ｓｉ₂Ｏ₅（ＯＨ）₄なる化学組成を有する粘土鉱物である。カオリナイトは、一般市場で、粉末状のものが入手可能である。カオリナイトの平均粒径が３μｍ以下であれば、マグネシア焼鈍分離剤と同様に、水に懸濁してスラリー状にして、脱炭焼鈍板に塗布することができる。

カオリナイトの粒子径が著しく小さい場合の影響は定かでないが、工業的に入手可能な０．１μｍまでは、特段の悪影響は確認されていないので、下限カオリナイトの平均粒径の下限は特に限定しない。

本発明方法における仕上げ焼鈍は、マグネシアを焼鈍分離剤として用いた場合と同様の条件で行うことができる。即ち、昇温は、水素と窒素の混合雰囲気で行い、均熱温度の１２００℃程度まで加熱する。均熱中は、純水素に切り替えて、鋼板の純化を促進する。均熱時間は１０〜２０時間が適当である。

次に、本発明鋼板について説明する。

本発明鋼板は、脱炭焼鈍工程までは、従来公知の方法及び条件で製造することができる。GossらによるＭｎＳを主インヒビターとして用いる製造法（例えば、米国特許第１，９６５，５５９号明細書）、田口、坂倉等によるＡｌＮとＭｎＳを主インヒビターとして用いる製造法（例えば、特公昭４０−１５６４４号公報）、又は、小松等による（Ａｌ、Ｓｉ）Ｎを主インヒビターとして用いる製造法（例えば、特公昭６２−４５２８５号公報）が基本的な製造法である。以下に、その要点を述べる。

Ｓｉは、電気抵抗を高め、鉄損を下げるうえで重要な元素である。しかし、４．８質量％を超えると、冷間圧延時に鋼板が割れ易くなり、圧延が困難になる。一方、Ｓｉ量を下げると、仕上げ焼鈍時にα→γ変態が生じ、結晶の方向性が損なわれる。したがって、Ｓｉの下限は、通常、０．８質量％である。

ＭｎとＳは、ＭｎＳを形成し、インヒビターとして機能する元素である。安定した二次再結晶を起こさせるためには、Ｍｎが０．０２〜０．３質量％、Ｓが０．００５〜０．０４質量％が好ましい。

酸可溶性Ａｌは、Ｎと結合してＡｌＮ又は（Ａｌ、Ｓｉ）Ｎを形成し、インヒビターとして機能する元素である。磁束密度の高い方向性珪素鋼板を製造するために、酸可溶性Ａｌは、０．０１２〜０．０５質量％が好ましい。

製鋼時に、Ｎを０．０１質量％を超えて添加すると、ブリスターという空孔が鋼板に生成するので、Ｎは０．０１質量％以下が好ましい。

他のインヒビター構成元素として、Ｂ、Ｂｉ、Ｐｂ、Ｓ、Ｓｅ、Ｓｎ、Ｔｉ等を、Ａｌに加えて利用することができる。

Ｃは、γ相形成元素であり、仕上げ焼鈍前の一次再結晶組織を、二次再結晶に適する集合組織に整えるために必要な元素である。したがって、冷間圧延工程までは０．０２質量％以上含有させておく必要がある．一方、０．１質量％を超えると、一次再結晶集合組織が悪化し、また、脱炭に必要な時間も長くなり不経済である。

上記成分組成の鋼帯は、通常の工程により熱延板とされるか、又は、溶鋼を連続鋳造して薄帯とされる。

上記熱延板又は連続鋳造薄帯は、直ちに、又は、短時間の焼鈍を経て冷間圧延される。この短時間の焼鈍は、製品の磁気特性を向上させるのに有効であり、７５０〜１２００℃の温度域で３０秒〜３０分間行うのがよいが、製品の所望特性レベルとコストを勘案して採否を決めればよい。

冷間圧延は、使用するインヒビターの種類によっても異なるが、ＡｌＮやＡｌ（Ｓｉ、Ｎ）をインヒビターのうちの一つとして利用する場合には、特公昭４０−１５６４４号公報に開示されているように、基本的に、最終冷延率を８０％以上とすればよい。

冷間圧延後、一次再結晶と鋼中炭素の除去を目的として、湿潤雰囲気中、７５０〜９００℃の温度域で脱炭焼鈍を行う。脱炭焼鈍では、脱炭反応を起こさせるだけでなく、ＳｉＯ₂を主体とする脱炭焼鈍酸化膜を形成しなければならないので、湿潤水素雰囲気中で行うことが望ましい。

（Ａｌ、Ｓｉ）Ｎを主インヒビターとして用いる場合（例えば、特公昭６２−４５２８５号公報）には、脱炭焼鈍後に、鋼板に窒化処理を施す。この窒化処理の具体的方法については、特に限定するものではなく、アンモニア等の窒化能を有する雰囲気ガス中で焼鈍する方法等がある。窒化量は０．００５質量％以上、望ましくは、鋼中のＡｌ当量以上である。

仕上げ焼鈍後に二次再結晶組織を得るとともに、ムライトとシリカを主体とする仕上げ焼鈍皮膜が形成されれば、そのまま、電磁鋼製品とすることができるが、通常は、絶縁性の強化と、さらなる張力付与による鉄損改善を目的とし、張力付与型の絶縁皮膜を形成する。

絶縁皮膜は特に限定されるものでなく、公知のもので構わない。代表的なものとしては、コロイダルシリカと燐酸塩、クロム酸から構成される塗布液を焼き付けて得られる絶縁皮膜や、ほう酸とアルミナゾルを主体とする塗布液を焼き付けて得られる絶縁皮膜を挙げることができる。

次に、本発明の実施例について説明するが、実施例での条件は、本発明の実施可能性及び効果を確認するために採用した一条件例であり、本発明は、この一条件例に限定されるものではない。本発明は、本発明の要旨を逸脱せず、本発明の目的を達成する限りにおいて、種々の条件を採用し得るものである。

（実施例１）
Ｓｉ：３．３質量％、Ｍｎ：０．１質量％、Ｃ：０．０５質量％、Ｓ：０．００７質量％、Ａｌ：０．０３質量％、Ｎ：０．００８質量％を含有する板厚２．３ｍｍの熱延珪素鋼帯を１１００℃で２分間焼鈍し、酸洗した後、０．２３ｍｍに冷延し冷延鋼板とした。この冷延鋼板に、種々の雰囲気と焼鈍時間で脱炭焼鈍を施した。

表１に、脱炭焼鈍板の酸素量を示す。

次いで、脱炭焼鈍板をアンモニア雰囲気中で焼鈍して、鋼板の窒素量を０.０２５質量％まで増加させ、インヒビターの強化を行った。その後、鋼板の一部については、従来のように、マグネシアを水スラリーで塗布して乾燥し、鋼板の他の一部については、平均粒径１μｍのカオリナイト粉末を水スラリーで塗布して乾燥した。焼鈍分離剤の塗布量は、いずれも、４ｇ／ｍ²である。

その後、仕上げ焼鈍を行った。仕上げ焼鈍では、１２００℃までは、水素７５％、窒素２５％の雰囲気ガス中で１０℃／ｈｒの昇温速度で昇温した。１２００℃に到達した後、水素１００％の雰囲気ガスに切り替えて、２０時間保定した。

仕上げ焼鈍後の鋼板に、コロイダルシリカと燐酸塩、クロム酸から構成される塗布液を焼き付けて絶縁皮膜を形成した。得られた電磁鋼製品の磁気特性を、表１に併せて示す。

（実施例２）
Ｓｉ：３．３質量％、Ｍｎ：０．０７質量％、Ｃ：０．０７質量％、Ｓ：０．０２５質量％、Ａｌ：０．０２６質量％、Ｎ：０．００８質量％を含有する板厚２．３ｍｍの熱延珪素鋼帯を１１００℃で２分間焼鈍し、酸洗した後、０．２３ｍｍに冷延し冷延鋼板とした。

この冷延鋼板に脱炭焼鈍を施し、片面当たり、酸素量換算で、０．８ｇ／ｍ²の酸化層を形成した。その後、鋼板の一部については、従来のように、ＭｇＯを６ｇ／ｍ²、水スラリーで塗布して乾燥し、鋼板の他の一部については、平均粒径０．２μｍのカオリナイト粉末を、水スラリーで塗布して乾燥し、それぞれ仕上げ焼鈍を行った。

表２に、カオリナイトの塗布量を示す。

カオリナイトの塗布量は、表２に示す範囲で変更した。仕上げ焼鈍では、１２００℃までは、水素７５％、窒素２５％の雰囲気ガス中で１０℃／ｈｒの昇温速度で昇温した。１２００℃に到達した後、水素１００％の雰囲気ガスに切り替えて、２０時間保定した。

仕上げ焼鈍後の鋼板に、ほう酸とアルミナゾルから構成される塗布液を焼き付けて絶縁皮膜を形成した。得られた電磁鋼製品の磁気特性を、表２に併せて示す。

前述したように、本発明によれば、方向性電磁鋼板の表面に、従来のフォルステライトより皮膜張力の大きい仕上げ焼鈍皮膜を形成することができるので、方向性電磁鋼板の鉄損を大幅に低減することができる。よって、本発明は、電磁鋼製造産業及び電磁鋼利用産業において利用可能性が高いものである。

Claims (7)

1. 鋼板表面に、ムライト（Ａｌ₆Ｓｉ₂Ｏ₁₃）とシリカ（ＳｉＯ₂）の複合皮膜を備えることを特徴とする方向性電磁鋼板。
2. 前記複合皮膜の上部がムライト（Ａｌ₆Ｓｉ₂Ｏ₁₃）で、下部がシリカ（ＳｉＯ₂）であることを特徴とする請求項１に記載の方向性電磁鋼板。
3. 前記複合皮膜の形成量が、片面当たり、０．５ｇ／ｍ²以上、１０ｇ／ｍ²未満であることを特徴とする請求項１又は２に記載の方向性電磁鋼板。
4. 請求項１〜３のいずれか１項に記載の方向性電磁鋼板を製造する方法において、鋼板に脱炭焼鈍を施して鋼板表面に脱炭焼鈍酸化層を形成し、その後、該酸化層にカオリナイト（Ａｌ₄Ｓｉ₄Ｏ₁₀（ＯＨ）₈）を焼鈍分離剤として塗布して仕上げ焼鈍を施し、鋼板表面に、ムライト（Ａｌ₆Ｓｉ₂Ｏ₁₃）とシリカ（ＳｉＯ₂）からなる複合皮膜を形成することを特徴とする方向性電磁鋼板の製造方法。
5. 前記脱炭焼鈍酸化層の形成量が、片面当たり、酸素換算で、０．２ｇ／ｍ²以上、３ｇ／ｍ²以下であることを特徴とする請求項４に記載の方向性電磁鋼板の製造方法。
6. 前記カオリナイト（Ａｌ₆Ｓｉ₂Ｏ₁₃）の平均粒径が３μｍ以下であることを特徴とする請求項４又は５に記載の方向性電磁鋼板の製造方法。
7. 前記カオリナイト（Ａｌ₆Ｓｉ₂Ｏ₁₃）の塗布量が、片面当たり、０．２ｇ／ｍ²以上、１０ｇ／ｍ²未満であることを特徴とする請求項４〜６のいずれか１項に記載の方向性電磁鋼板の製造方法。