JP2017179461A - 焼鈍分離剤用酸化マグネシウム及び方向性電磁鋼板 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 硫黄含有量が0.1〜0.5質量%、及びブレーン比表面積から算出される粒子径RBlaineのBET比表面積から算出される粒子径RBETに対する比である凝集度RBlaine/RBETが3.0〜5.5である焼鈍分離剤用酸化マグネシウムである。
【選択図】 なし
Description
凝集度=(ブレーン比表面積から算出される粒子径RBlaine)/(BET比表面積から算出される粒子径RBET) ・・・(1)
粒子径R=(6/ρ)/A ・・・(2)
本発明の酸化マグネシウムがカルシウム(Ca)を含む場合、カルシウムの含有量は、CaO換算で0.2〜2.0質量%であることが好ましい。本発明の酸化マグネシウムがリン(P)を含む場合、リンの含有量は、P2O3換算で0.03〜0.15質量%であることが好ましい。本発明の酸化マグネシウムがホウ素(B)を含む場合、ホウ素の含有量は、0.04〜0.15質量%であることが好ましい。本発明の酸化マグネシウムがフッ素(F)を含む場合、フッ素の含有量は、0.05質量%以下であることが好ましい。本発明の酸化マグネシウムが塩素(Cl)を含む場合、塩素の含有量は、0.05質量%以下であることが好ましい。本発明の酸化マグネシウムがケイ素(Si)を含む場合、ケイ素の含有量は、0.05〜0.5質量%であることが好ましい。
(1)BET比表面積の測定方法
比表面積測定装置(Macsorb、Mountech Co., Ltd.製)を使用して、窒素ガスを使用したガス吸着法(BET法)によりBET比表面積を測定した。
ブレーン空気透過装置(C−202B 株式会社西日本試験機製)により、JIS R5201:2015(8.粉末度試験、8.1比表面積試験)のとおりにブレーン比表面積を測定した。本測定では室温298K±1、ポロシチーを0.80に設定して測定した。なお、凝集度は、BET比表面積及びブレーン比表面積から、上述の式(1)及び式(2)を用いて算出した。
測定試料を、12Nの塩酸(試薬特級)に加え、加熱して完全に溶解させた後、ICP測定装置(PS3520 VDD、株式会社日立ハイテクサイエンス製)を用いて、酸化マグネシウム中のホウ素(B)及び硫黄(S)の含有量を測定した。
塩素(Cl)の含有量については、試料を酸に溶解した後、分光光度計(UV−2550、島津製作所製)を用いて質量を測定することで、試料中の濃度を算出した。
0.4Nのクエン酸溶液1×10-4m3と、指示薬として適量(2×10-6m3)の1%フェノールフタレイン液とを、2×10-4m3のビーカーに入れ、液温を303Kに調整し、マグネットスターラーを使用して700rpmで攪拌しながら、クエン酸溶液中に40%の最終反応当量の酸化マグネシウムを投入して、最終反応までの時間、つまりクエン酸が消費され溶液が中性となるまでの時間を測定した。
フォルステライトの形成機構は反応式:2MgO+SiO2→Mg2SiO4で示される。そのため、酸化マグネシウム粉末と非晶質の二酸化ケイ素のモル比を、2:1になるように調合した混合物を形成し、この混合物0.8×10−3kgを圧力50MPaで成型し、直径15×10−3m、高さ約3×10−3mの成形体を得た。次に、この成形体を窒素雰囲気中で、1473Kで4.0時間焼成し、得られた焼結体中のフォルステライト生成量を、X線回折により定量分析した。生成率が90%以上の場合、充分な反応性を有し、良好なフォルステライト被膜が形成されると考えられる。
フォルステライト被膜の外観、フォルステライト被膜の密着性及び未反応酸化マグネシウムの酸除去性の試験試料供試鋼として、方向性電磁鋼板用のケイ素鋼スラブを、公知の方法で熱間圧延、冷間圧延を行って、最終板厚0.28×10−3mとし、更に、窒素25%+水素75%の湿潤雰囲気中で脱炭焼鈍した鋼板を用いた。脱炭焼鈍前の鋼板の組成は、質量%で、C:0.01%、Si:3.29%、Mn:0.09%、Al:0.03%、S:0.07%、N:0.0053%、残部は不可避的な不純物とFeである。この電磁鋼板上に酸化マグネシウムを塗布して、フォルステライト被膜の被膜特性を調査した。具体的には、本発明の酸化マグネシウム又は比較例の酸化マグネシウムをスラリー状にして、乾燥後の質量で14.0×10−3kg・m−2になるように鋼板に塗布し、乾燥後、1473Kで20.0時間の最終仕上焼鈍を行った。最終仕上焼鈍が終了したのち冷却し、鋼板を水洗し、塩酸水溶液で酸洗浄した後、再度水洗して、乾燥させた。被膜の外観は、洗浄後の被膜の外観から判断した。すなわち、灰色のフォルステライト被膜が、均一に厚く形成されている場合を◎、被膜が均一であるがやや薄く形成されている場合を○、被膜が不均一で薄いが、下地の鋼板が露出している部分がない場合を△、被膜が不均一で非常に薄く、下地の鋼板が明らかに露出した部分がある場合を×とした。
フォルステライト被膜の密着性は、洗浄前の被膜状態から判断した。すなわち、被膜が均一に形成され、剥離部位が存在しない場合を◎、被膜が僅かに不均一であるが、剥離部分が存在しない場合を○、被膜が不均一で、ピンホール状の剥離部位が存在する場合を△、被膜が不均一で、明確な剥離部位が存在する場合を×とした。
未反応酸化マグネシウムの酸除去性(単に、「酸除去性」ともいう。)は、洗浄後の被膜状態から判断した。すなわち、未反応の酸化マグネシウムが完全に除去されている場合を◎、明確な未反応酸化マグネシウムの残存は認められないものの、被膜に濃淡があり僅かに未反応酸化マグネシウムが残存すると判断した場合を○、点状に未反応酸化マグネシウムの残存が明確に観察される場合を△、明らかに未反応酸化マグネシウムが残存している場合を×とした。
海水に水酸化カルシウムを、反応後の水酸化マグネシウム濃度が0.05×103mol・m−3となるように加え、更に、最終的に得られる酸化マグネシウム中の硫黄(S)含有量が0.15質量%になるように亜硫酸ナトリウムを加え、最終的に得られる酸化マグネシウム中のホウ素(B)含有量が0.06質量%になるように、純水で0.3×103mol・m−3に調整したホウ酸水溶液を投入し、323Kで20.0時間、反応させて水酸化マグネシウムを得た。なお、反応終了5.0時間前に、高分子凝集剤を0.02質量%加えた。その後、フィルタープレスでろ過し、水洗し、乾燥した。次に、ロータリーキルンにより、1273K、0.5時間焼成後、酸化マグネシウムを得た。得られた酸化マグネシウムを、衝撃型粉砕機(ジェットミル)を用いて凝集度が所定の範囲になるようにブレーン比表面積及びBET比表面積を調整し、最終的に得られた酸化マグネシウムの硫黄含有量が0.16質量%、凝集度が4.78であった。
海水に水酸化カルシウムを、反応後の水酸化マグネシウム濃度が0.05×103mol・m−3となるように加え、更に、最終的に得られる酸化マグネシウム中の硫黄(S)含有量が0.40質量%になるように亜硫酸ナトリウムを加え、最終的に得られる酸化マグネシウム中のホウ素含有量が0.06質量%になるように、純水で0.3×103mol・m−3に調整したホウ酸水溶液を投入し、323Kで20.0時間、反応させて水酸化マグネシウムを得た。なお、反応終了5.0時間前に、高分子凝集剤を0.02質量%加えた。その後、フィルタープレスでろ過し、水洗し、乾燥した。次に、ロータリーキルンにより、1223K、1.5時間焼成後、酸化マグネシウムを得た。得られた酸化マグネシウムを、衝撃型粉砕機(ジェットミル)を用いて凝集度が所定の範囲になるようにブレーン比表面積及びBET比表面積を調整し、最終的に得られた酸化マグネシウムの硫黄含有量が0.43質量%、凝集度が5.11であった。
海水に水酸化カルシウムを、反応後の水酸化マグネシウム濃度が0.05×103mol・m−3となるように加え、更に、最終的に得られる酸化マグネシウム中の硫黄(S)含有量が0.40質量%になるように亜硫酸ナトリウムを加え、最終的に得られる酸化マグネシウム中のホウ素含有量が0.06質量%になるように、純水で0.3×103mol・m−3に調整したホウ酸水溶液を投入し、323Kで20.0時間、反応させて水酸化マグネシウムを得た。なお、反応終了5.0時間前に、高分子凝集剤を0.02質量%加えた後、フィルタープレスでろ過し、水洗し乾燥した。次に、ロータリーキルンにより、1273K、1.0時間焼成後、酸化マグネシウムを得た。得られた酸化マグネシウムを、衝撃型粉砕機(ジェットミル)を用いて凝集度が所定の範囲になるようにブレーン比表面積及びBET比表面積を調整し、最終的に得られた酸化マグネシウムの硫黄含有量が0.45質量%、凝集度が3.18であった。
最終的に得られる酸化マグネシウム中のホウ素含有量が0.06質量%になるように、純水で0.3×103mol・m−3に調整したホウ酸水溶液を投入した濃度2.0×103mol・m−3のマグネシウムイオンを含む苦汁に、水酸化カルシウムスラリーを、反応後の水酸化マグネシウム濃度が2.0×103mol・m−3になるように添加し、更に、最終的に得られる酸化マグネシウム中の硫黄(S)含有量が0.15質量%になるように亜硫酸ナトリウムを加え、600rpmで攪拌し、353Kにて2.0時間反応させた。その後フィルタープレスでろ過し、水洗し、乾燥して得た。この水酸化マグネシウムをロータリーキルンで、1223K、1.0時間焼成後、酸化マグネシウムを得た。得られた酸化マグネシウムを、衝撃型粉砕機(ジェットミル)を用いて凝集度が所定の範囲になるようにブレーン比表面積及びBET比表面積を調整し、最終的に得られた酸化マグネシウムの硫黄含有量が0.16質量%、凝集度が3.51であった。
最終的に得られる酸化マグネシウム中のホウ素含有量が0.06質量%になるように、純水で0.3×103mol・m−3に調整したホウ酸水溶液を投入した濃度2.0×103mol・m−3のマグネシウムイオンを含む苦汁に、水酸化カルシウムスラリーを、反応後の水酸化マグネシウム濃度が2×103mol・m−3になるように添加し、更に、最終的に得られる酸化マグネシウム中の硫黄(S)含有量が0.30質量%になるように亜硫酸ナトリウムを加え、600rpmで攪拌し、333Kにて2.0時間反応させた。その後フィルタープレスでろ過し、水洗し、乾燥して得た。この水酸化マグネシウムをロータリーキルンで、1223K、1.0時間焼成後、酸化マグネシウムを得た。得られた酸化マグネシウムを、衝撃型粉砕機(ジェットミル)を用いて凝集度が所定の範囲になるようにブレーン比表面積及びBET比表面積を調整し、最終的に得られた酸化マグネシウムの硫黄含有量が0.28質量%、凝集度が4.45であった。
海水に水酸化カルシウムを、反応後の水酸化マグネシウム濃度が0.05×103mol・m−3となるように加え、更に、最終的に得られる酸化マグネシウム中の硫黄(S)含有量が0.6質量%になるように亜硫酸ナトリウムを加え、最終的に得られる酸化マグネシウム中のホウ素含有量が0.06質量%になるように、純水で0.3×103mol・m−3に調整したホウ酸水溶液を投入し、323Kで20.0時間、反応させて水酸化マグネシウムを得た。なお、反応終了5.0時間前に、高分子凝集剤を0.02質量%加えた。その後、フィルタープレスでろ過し、乾燥した。次に、ロータリーキルンにより、1223K、1.0時間焼成後、酸化マグネシウムを得た。得られた酸化マグネシウムを、衝撃型粉砕機(ジェットミル)を用いて凝集度が所定の範囲になるようにブレーン比表面積及びBET比表面積を調整し、最終的に得られた酸化マグネシウムの硫黄含有量が0.53質量%、凝集度が3.36であった。
最終的に得られる酸化マグネシウム中のホウ素含有量が0.06質量%になるように、純水で0.3×103mol・m−3に調整したホウ酸水溶液を投入した濃度2.0×103mol・m−3のマグネシウムイオンを含む苦汁に、水酸化カルシウムスラリーを、反応後の水酸化マグネシウム濃度が2.0×103mol・m−3になるように添加し、更に、最終的に得られる酸化マグネシウム中の硫黄(S)含有量が0.05質量%になるように亜硫酸ナトリウムを加え、600rpmで攪拌し、333Kにて2.0時間反応させた。その後フィルタープレスでろ過し、水洗し、乾燥して水酸化マグネシウムを得た。この水酸化マグネシウムをロータリーキルンで、1223K、1.0時間焼成後、酸化マグネシウムを得た。得られた酸化マグネシウムを、衝撃型粉砕機(ジェットミル)を用いて凝集度が所定の範囲になるようにブレーン比表面積及びBET比表面積を調整し、最終的に得られた酸化マグネシウムの硫黄含有量が0.04質量%、凝集度が5.05であった。
最終的に得られる酸化マグネシウム中のホウ素含有量が0.06質量%になるように、純水で0.3×103mol・m−3に調整したホウ酸水溶液を投入した濃度2.0×103mol・m−3のマグネシウムイオンを含む苦汁に、水酸化カルシウムスラリーを、反応後の水酸化マグネシウム濃度が2.0×103mol・m−3になるように添加し、更に、最終的に得られる酸化マグネシウム中の硫黄(S)含有量が0.05質量%になるように亜硫酸ナトリウムを加え、600rpmで攪拌し、353Kにて2.0時間反応させた。その後フィルタープレスでろ過、水洗、乾燥して水酸化マグネシウムを得た。この水酸化マグネシウムをロータリーキルンで、1273K、0.3時間焼成後、酸化マグネシウムを得た。得られた酸化マグネシウムを、衝撃型粉砕機(ジェットミル)を用いて凝集度が所定の範囲になるようにブレーン比表面積及びBET比表面積を調整し、最終的に得られた酸化マグネシウムの硫黄含有量が0.03質量%、凝集度が4.09であった。
最終的に得られる酸化マグネシウム中のホウ素含有量が0.06質量%になるように、純水で0.3×103mol・m−3に調整したホウ酸水溶液を投入した濃度2.0×103mol・m−3のマグネシウムイオンを含む苦汁に、水酸化カルシウムスラリーを、反応後の水酸化マグネシウム濃度が2.0×103mol・m−3になるように添加し、更に、最終的に得られる酸化マグネシウム中の硫黄(S)含有量が0.15質量%になるように亜硫酸ナトリウムを加え、600rpmで攪拌し、353Kにて2.0時間反応させた。その後フィルタープレスでろ過し、水洗し、乾燥して水酸化マグネシウムを得た。この水酸化マグネシウムをロータリーキルンで、1423K、1.0時間焼成後、酸化マグネシウムを得た。得られた酸化マグネシウムを、衝撃型粉砕機(ジェットミル)を用いて凝集度が所定の範囲になるようにブレーン比表面積及びBET比表面積を調整し、最終的に得られた酸化マグネシウムの硫黄含有量が0.16質量%、凝集度が2.11であった。
海水に水酸化カルシウムを、反応後の水酸化マグネシウム濃度が0.05×103mol・m−3となるように加え、更に、最終的に得られる酸化マグネシウム中の硫黄(S)含有量が0.3質量%になるように亜硫酸ナトリウムを加え、最終的に得られる酸化マグネシウム中のホウ素含有量が0.06質量%になるように、純水で0.3×103mol・m−3に調整したホウ酸水溶液を投入し、323Kで20.0時間、反応させて水酸化マグネシウムを得た。なお、反応終了5.0時間前に、高分子凝集剤を0.02質量%加えた。その後、フィルタープレスでろ過し、乾燥した。次に、ロータリーキルンにより、1473K、1.0時間焼成後、酸化マグネシウムを得た。得られた酸化マグネシウムを、衝撃型粉砕機(ジェットミル)を用いて凝集度が所定の範囲になるようにブレーン比表面積及びBET比表面積を調整し、最終的に得られた酸化マグネシウムの硫黄含有量が0.29質量%、凝集度が2.42であった。
海水に水酸化カルシウムを、反応後の水酸化マグネシウム濃度が0.05×103mol・m−3となるように加え、更に、最終的に得られる酸化マグネシウム中の硫黄(S)含有量が0.5質量%になるように亜硫酸ナトリウムを加え、最終的に得られる酸化マグネシウム中のホウ素含有量が0.06質量%になるように、純水で0.3×103mol・m−3に調整したホウ酸水溶液を投入し、323Kで20.0時間、反応させて水酸化マグネシウムを得た。なお、反応終了5.0時間前に、高分子凝集剤を0.02質量%加えた。その後、フィルタープレスでろ過し、乾燥した。次に、ロータリーキルンにより、1223K、3.0時間焼成後、酸化マグネシウムを得た。得られた酸化マグネシウムを、衝撃型粉砕機(ジェットミル)を用いて凝集度が所定の範囲になるようにブレーン比表面積及びBET比表面積を調整し、最終的に得られた酸化マグネシウムの硫黄含有量が0.46質量%、凝集度が5.91であった。
Claims (4)
- 硫黄含有量が0.1〜0.5質量%、及びブレーン比表面積から算出される粒子径RBlaineのBET比表面積から算出される粒子径RBETに対する比である凝集度RBlaine/RBETが3.0〜5.5である焼鈍分離剤用酸化マグネシウム。
- ホウ素を0.04〜0.15質量%含有し、塩素含有量が0.05質量%以下である請求項1に記載の焼鈍分離剤用酸化マグネシウム。
- 請求項1又は2に記載の焼鈍分離剤用酸化マグネシウムを含む焼鈍分離剤。
- 鋼板表面に二酸化ケイ素被膜を形成する工程と、
請求項3に記載の焼鈍分離剤を二酸化ケイ素被膜の表面に塗布し、焼鈍することにより、鋼板表面にフォルステライト被膜を形成する工程と
を含む、方向性電磁鋼板の製造方法。
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