JP4479047B2

JP4479047B2 - 極めて鉄損の低い一方向性電磁鋼板の製造方法

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Publication number: JP4479047B2
Application number: JP2000093203A
Authority: JP
Inventors: 峰男村木; 山口　　広; 光正黒沢
Original assignee: JFE Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 2000-03-30
Filing date: 2000-03-30
Publication date: 2010-06-09
Anticipated expiration: 2020-03-30
Also published as: JP2001279460A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、変圧器や発電機の鉄芯に利用される方向性電磁鋼板に関し、なかでも鉄損が極めて低い方向性電磁鋼板とその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
Ｓｉを含有し、かつ結晶方位が（１１０）［００１］方位や（１００）［００１］方位に配向した方向性電磁鋼板は優れた軟磁気特性を有することから商用周波数域での各種鉄芯材料として広く用いられている。この時、電磁鋼板に要求される特性としては、一般に５０Ｈｚの周波数で１．７Ｔに磁化させた場合の損失であるＷ１７／５０（Ｗ／ｋｇ）で表わされるところの鉄損が低いことが重要である。この鉄損は内訳として、渦電流損Ｗｅと履歴損（ヒステリシス損）Ｗｈに分離され、Ｗ１７／５０＝Ｗｅ＋Ｗｈである。
【０００３】
鉄損を低減するためには渦電流損を低下させるため有効なＳｉを含有させ電気抵抗を高める方法、鋼板板厚を低減する方法、さらに結晶粒径を低減する方法があり、ヒステリシス損を低下させるために有効な結晶方位を揃える方法がある。
【０００４】
このうちＳｉを過度に含有させると飽和磁束密度の低下を招き鉄芯のサイズ拡大の原因になるので限界があり、鋼板板厚を低減する方法も極端な製造コストの増大をもたらすので限界があった。
また、結晶方位を揃える方法は、磁束密度Ｂ８にして１．９６Ｔや１．９７Ｔの値の製品が得られており、これ以上の改善の余地は少なくなっている。
【０００５】
さらに、近年、プラズマジェットやレーザー光を照射して鋼板表面に局所的に歪を導入したり、鋼板表面に溝を形成する等の方法によって人工的に磁区幅を細分化し鉄損を低減する技術が開発され、大幅な鉄損低減効果を得た。しかし、この技術による鉄損低減効果には限度があった。
【０００６】
一方、これらとは別に特公昭５２−２４４９９号公報に開示されているように鋼板金属表面と非金属被膜との界面の粗度を低減したり、特公平５−８７５９７号公報、および特公平６−３７６９４号公報に開示されているように、金属表面に特定の結晶方位の結晶を特に残存させるところの結晶方位強調処理を施して鉄損を低減する手法が提案され、材料の鉄損が大幅に低減することが報告された。しかし、これらの技術によって鉄損を低減するためには、鋼板に対し強い張力を与えることが不可欠であり、そのためには鋼板表面に張力被膜を存在させることが必要であった。すなわち、張力被膜が存在しない場合には、鋼板表面が平滑なため逆に磁区幅の拡大が促進される結果となり、鉄損が大幅に劣化する。
【０００７】
これを解決する手段として、前述の特公昭５２−２４４９９号公報には、鋼板表面を化学研磨や電解研磨によって鏡面化し、さらに鋼板表面に金属薄めっきを施し鋼板表面の酸化や、さらに絶縁被膜を塗布焼き付けた際の鋼板表面の劣化による磁性不良を抑制する方法を提案しているが、金属めっきが張力を有する場合には絶縁被膜は焼き付け処理によって剥落しやすく、幸運にも剥落を免れた場合であっても、鋼板使用前の歪取り焼鈍によってメッキ層が鋼板内に拡散して効果を失う欠点があった。
【０００８】
さらに、金属めっきが張力効果を有しない場合には、鉄損低減効果は極わずかであり、この場合、ちなみに絶縁被膜をりん酸塩系の張力被膜とした場合には、被膜の密着性は全く得られないので、磁気特性の向上効果が全くない。したがって、この技術は工業化されることはなかった。
【０００９】
さらに、特開昭６２−１０３３７４号公報には、研磨により平滑に仕上げた鋼板表面に各種酸化物、ほう化物、珪化物、リン化物、硫化物と地鉄との混合極薄層とその上に絶縁性塗布焼き付け層を具備する方法が開示されているが、この方法においては、鋼板と絶縁層との密着性にすぐれているが、鋼板の鏡面平滑化効果が地鉄との混合極薄層の存在によって消去され磁気特性の所望の効果が得られず、やはり、工業化されるに至らなかった。
【００１０】
さらに、特公昭５６−４１５０号公報には、鋼板表面を化学研磨や電解研磨によって平均粗さＲａ；０．４μｍ以下の平滑面とし、さらにその上にセラミックス薄膜を施す方法が開示されているが、密着性のよいセラミックス薄膜の形成方法としては、化学蒸着、真空蒸着であり、設備的に多量生産が困難であり、成膜速度も遅く、工業生産に適合せず、工業化されるに至っていない。
【００１１】
また、特開平３−４７９５７、特許２９４４６５、２９４４６６、２９４４６７、２９４４６８、２９４４６９、２９４４７０号公報には、平滑化した地鉄表面にもしくはその金属めっき面に低圧プラズマ溶射法によって酸化物や珪化物被膜を形成する方法が開示されているが、この方法によっては工業的な成膜速度は確保できるものの、液滴の付着による成膜であり緻密な膜は形成不能で、成膜された表面も粗く摩擦により容易に剥落し、鋼板またはめっき面とプラズマ溶射酸化物、珪化物被膜との密着性が充分ではなく所望の磁気特性が得られず、また大規模な減圧設備が必要とされるために工業化されるに至らなかった。
【００１２】
一方、特開平２−２４３７７０号公報には、金属アルコキシドの脱水縮合反応などのゾルゲル法によってセラミックス被膜を被成する方法が開示されているが、有効な張力を与えられる膜厚を一度に塗布すると被膜の割れや剥離につながることから複数回の塗布処理が必要であり、工業的には実施されていない。さらに、特開平３−１３０３７６号公報にはゾルゲル法によりゲル薄膜を被成したのちに絶縁被膜を被成する方法が開示されているが、ゾルゲル膜上には均一な被膜が被成できず、部分的な絶縁不良を生じる問題点があった。また、特開平５−２２６１３４号公報には同じくゾルゲル法の改良特許が示されているが、剥離に関する問題点は根本的には解決されていない。さらに、特開平４−３２３３８２号公報にはフォルステライト上にアルコキシシランとセラミックスの混合物を塗布焼き付けして張力被膜を被成する技術が開示されているが、フォルステライトを持たない珪素鋼板上に適用した場合には全面剥離となり、用いることは出来ない。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
上述したように、最近の方向性電磁鋼板の鉄損低減技術の動向は鋼板表面を仕上げ焼鈍工程中やその後の処理で平滑化したり、結晶方位強調処理を施した後、鋼板表面に張力被膜を被成することが必要不可欠であるが、張力被膜は鋼板面に強い張力を及ぼすため鋼板面と張力被膜との界面に強い剪断応力が作用し必然的に被膜を剥落させるので、結果的に張力付与も達成できず、磁気特性も劣化する。これに対し、張力被膜の密着性確保のための種々の工夫がなされてきたが、密着性が良好な場合には、鋼板表面の磁気的な平滑効果が消失し、やはり磁気特性の劣化をもたらす結果となり、いまだ、このような技術のなかで工業的に製品化されたものはない。
【００１４】
鋼板表面に結晶方位強調処理を施す場合には張力被膜の密着性は平滑化処理の場合より、張力と密着性との相反する要求の矛盾は多少緩和されるが、それでも本来あるべき密着性には程遠く、張力作用が鋼板に充分には伝達しないため鉄損の低減量として充分なものが得られない。
また、上記ゾルゲル法による成膜では被膜の厚みは一回の処理ではたかだか０．５μｍ程度しか得られないために、張力値も限られたものに留まっており、充分な鉄損低減効果が得られなかった。
また、一般にフォルステライトの発達しない鋼板上では被膜膜質の均一性は低く、絶縁特性に難点が多かった。
【００１５】
この発明は、フォルステライトの生成を抑止した、またはフォルステライトを除去した一方向性電磁鋼に、必要に応じて酸洗、平滑化処理、結晶方位強調処理を施し、さらに張力被膜によって鋼板に張力を付与し、鉄損を大幅に低減する上述の技術においても、張力被膜の密着性を損なうことなく、鋼板に十分な張力を作用させ、高い絶縁性を与えることのできる一方向性電磁鋼板の製造方法を提案するとともに、このような優れた鉄損の極めて低い一方向性電磁鋼板を工業的に提供することを目的とするものである。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
以下、この発明の開発経緯について説明する。
発明者らは、セラミックスやコロイド状のセラミックス等を張力被膜の主原料とし、金属のアルコキシドの加水分解物をバインダーとして焼き付けを行なっても、膜形成、鋼板への密着が成されないのに対して、金属アルコキシドにかわり、親水基もしくは有機結合基を持ち、さらに金属結合基を持つ有機金属化合物を密着性改良剤として用いて焼き付けを行なうと、容易に厚膜の膜形成と鋼板への良好な密着性が得られることを知見して本発明を完成した。
【００１７】
すなわち本発明方法は、
フォルステライトの生成を抑止した、またはフォルステライトを除去した一方向性電磁鋼板に、焼鈍後に張力被膜となる物質の原材料または原材料の溶液に、親水基もしくは有機結合基を持ち、さらに金属結合基を持つ有機金属化合物を混合し、混合物を鋼板上に塗布した後、４００℃以上１２００℃以下の不活性ガスまたは還元性雰囲気で焼鈍して、張力被膜を形成することを特徴とする極めて鉄損の低い一方向性電磁鋼板の製造方法であり、また、フォルステライトの生成を抑止した、またはフォルステライトを除去した一方向性電磁鋼板に、焼鈍後に張力被膜となる物質の原材料または原材料の溶液に、親水基もしくは有機結合基を持ち、さらに金属結合基を持つ有機金属化合物を混合し、混合物を鋼板上に塗布した後、１００℃以上８００℃以下の酸化性雰囲気での熱処理と、４００℃以上１２００℃以下の不活性ガスまたは還元性雰囲気での熱処理とを組み合わせて焼鈍して、張力被膜を形成することを特徴とする極めて鉄損の低い一方向性電磁鋼板の製造方法である。
ここで、
前記張力被膜の焼鈍を１００℃以上８００℃以下の酸化性雰囲気での熱処理と、４００℃以上１２００℃以下、特に６００〜９００℃の不活性ガスまたは還元性雰囲気での熱処理とを組み合わせて行う製造方法が好ましい。
また、
前記金属結合基がアルコキシル基とその加水分解基、アセトキシ基、メトキシカルボニル基、ハロゲン基のうちの一つ以上である製造方法、
前記有機金属化合物が、金属結合基としてメトキシ基、エトキシ基の単独あるいは複合、またはそれらが加水分解されたシラノール基を有するシランカップリング剤もしくはそのオリゴマーである製造方法、
前記親水基がアミノ基、カルボキシル基、水酸基、カルボニル基、スルホ基のうちの一つ以上であり、有機結合基がビニル基、エポキシ基、メタクリル基、メタクリロキシ基、メルカプト基、ウレイド基、グリシドキシ基、クロル基のうちの一つ以上である製造方法が好ましい。
さらに、
前記有機金属化合物が、アミノ基を有する製造方法、焼鈍後に張力被膜となる物質が、リン酸塩とクロム酸とコロイダルシリカを主成分とする製造方法、焼鈍後に張力被膜となる物質が、ほう酸と酸化アルミニウムを主成分とする製造方法が好ましい。
【００１８】
以下に本発明を詳細に説明する。
本発明方法は、用いる張力被膜の原料に、親水基もしくは有機結合基を持ち、さらに金属結合基を持つ有機金属化合物を混合することを１つの特徴とする。
ここで、金属結合基は鋼板と化学的に結合して被膜の密着に寄与するものと思われる。また、有機結合基や親水基は同じく化学的に張力被膜と作用して密着に寄与するものと思われる。
【００１９】
本発明に用いる有機金属化合物に含まれる金属結合基としては、メトキシ基、エトキシ基などの、加水分解によってＭ−Ｏ−Ｆｅ型の金属結合を生じるアルコシキル基やその加水分解基に加えて、アセトキシ基等のアシル基、メトキシカルボニル基等の低級アルコキシカルボニル基やクロル基などのハロゲン基を用いることが出来る。なお、上記Ｍは有機金属化合物中の金属でありＡｌ，Ｆｅ，Ｓｉ、Ｔｉ，Ｚｒなどの金属の単体か、あるいは二つ以上を選ぶことができるが、後述のように安定した結合のためにはＳｉがより好ましい。さらにこれらの有機Ｓｉ化合物は、商品としてシランカップリング剤として知られるもの、またはそのオリゴマーを用いることもできる。
【００２０】
また、親水基としてはアミノ基、カルボキシル基、水酸基、カルボニル基、スルホ基などを使用することができる。
【００２１】
次に、有機結合基としてはビニル基、エポキシ基、メタクリル基、メタクリロキシ基、メルカプト基、ウレイド基、グリシドキシ基など、単純なアルキル基以外の有機基やクロル基等のハロゲン基が効果的に適合する。
【００２２】
なお、メトキシカルボニル基等のアルコキシカルボニル基のように金属結合基が親水性を併せ持つ場合は単独で相当の効果を得ることができる。一方、金属結合基が有機結合基としての性格を併せ持つ場合の金属結合基単独では本発明の効果は明確には得られないが、この理由はいまのところ明らかとなってない。
【００２３】
有機金属化合物は、上述の必須の構成基の他に、アルキル基、アルキレン基、等を有していても良い。
【００２４】
本発明に用いられる有機金属化合物は、上述の官能基を有するものであれば、特に限定されないが、クロル基とビニル基とを有する、ビニルトリクロルシラン、アルコキシル基とアミノ基とを有するアミノアルキルトリアルコキシシラン、アルコキシル基とメタクリロキシ基とを持つγ−メタクリロキシアルキルアルコキシシラン、グリシドキシ基とアルコキシル基とを持つグリシドキシアルキルトリアルコキシシラン、メルカプト基とアルコキシル基とを持つメルカプトアルキルトリアルコキシシラン、これらに相当する基を持つチタネートカップリング剤、水酸基とアミノ基とを持つトリアルコールアミンチタネート等が挙げられる。
【００２５】
張力被膜を形成するための原料は、従来公知の原料をそれぞれの特性を生かして用いる。以下に例示する原料を、そのまま、または原材料の溶液、分散液として鋼板上に塗布し焼鈍して、張力被膜を得る。
金属酸化物、金属酸化物の水和物、金属水酸化物、シュウ酸塩、炭酸塩、硝酸塩、硫酸塩、あるいはこれらの複合体など、焼付け後にセラミックスとなる粒子を原材料とする。セラミックスの材質は限定されないが、酸化アルミニウム、酸化珪素、酸化チタン、コーディエライト、ムライト、スピネル、ジルコン等が好適に用いられる。これらは、無機溶液、有機溶液、無機有機複合溶液として用いられることが多い。
具体的には、リン酸−クロム酸−コロイダルシリカを主成分とする液、無水クロム酸−リン酸アルミニウムを主成分とする液、無水クロム酸−リン酸マグネシウムを主成分とする液、無水クロム酸−リン酸アルミニウム−コロイダルシリカを主成分とする液、無水クロム酸−リン酸マグネシウム−コロイダルシリカを主成分とする液、酸化アルミニウム−酸化ほう素系複合被膜またはほう酸アルミニウム質被膜が得られるアルミナゾルとほう酸とを含む微粒子分散液等があげられる。リン酸−クロム酸−コロイダルシリカまたは酸化アルミニウとほう酸を含む原材料が好ましく、特に、張力が高く磁気特性を改善できるので酸化アルミニウムとほう酸が好ましい。
【００２６】
前述の有機金属化合物の張力被膜の原材料へ中の混合割合は、特に限定されないが、好ましくは、混合物中、１０質量％以下、さらには０．０５〜３質量％とする。
【００２７】
本発明で使用される電磁鋼板については公知の任意の鋼板を用いることが出来るが、推奨される出発成分組成について例示すると以下の通りである。
まず、鋼板の成分としては、Ｓｉを１．５〜７．０質量％含有させることが望ましい。すなわち、Ｓｉは製品の電気抵抗を高め鉄損を低減するのに有効な成分であるが、Ｓｉは７．０質量％を超えると硬度が高くなり製造や加工が困難になりがちである。また、１．５質量％未満であると二次再結晶焼鈍中に変態を生じて安定した二次再結晶組織が得られないので下限を１．５質量％とする。
【００２８】
また、インヒビター元素としてＡｌを初期鋼中に０．００６質量％以上含有することにより結晶配向性をよりいっそう向上することもできる。上限は０．０６質量％程度でこれを超えると再び結晶配向性の劣化が生じる。窒素も同様の作用があり、上限はふくれ欠陥の発生から１００ｐｐｍに定める。下限は特に規定しないが２０ｐｐｍ程度未満に工業的に低下させるのは経済的に困難であり、２０ｐｐｍ以上とする。また、一次再結晶焼鈍後に増窒素処理を行う工程も有利に適合する。増窒素処理を行わない場合には初期鋼中にＳｅ＋Ｓの和で０．０１質量％以上０．０６質量％以下を含有することが必須であり、加えてＭｎ化合物として析出させるために０．０２−０．２質量％のＭｎを含有させることが必要である。それぞれ少なすぎると二次再結晶を生じるための析出物が過少となり、また多すぎると熱延前の固溶が困難となるのでそれぞれ下限上限を定める。増窒素処理を行わない場合にはＭｎは必ずしも必要ではないが、鋼の延性改善等の目的で適宜添加が可能である。鋼中には、上記の元素の他に方向性電磁鋼板の製造に適する添加成分元素であるＢ、Ｂｉ、Ｓｂ、Ｍｏ、Ｔｅ、Ｓｎ、Ｐ、Ｇｅ、Ａｓ、Ｎｂ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｔｉ、Ｃｕ、Ｐｂ、ＺｎおよびＩｎから選ばれる元素を単独、または複合で０．０００５−２．０質量％程度含有させることが好ましい。これ以下では効果がほとんどなく、多すぎる場合には磁束密度の低下を生じる。また、初期鋼中には熱延中の再結晶を促進して磁気特性を向上させる目的で０．００５−０．０８質量％程度のＣを添加することもできる。
【００２９】
Ｃ、Ｓ、Ｓｅ、Ｎなどの元素はいずれも、磁気特性上有害な作用があり、特に鉄損を劣化させるので、それぞれ製品板においてはＣ：０．００３質量％以下、Ｓ、Ｓｅ：０．００２質量％以下、Ｎ：０．００２質量％以下に低減することが好ましい。
【００３０】
フォルステライトの生成を抑止した一方向性電磁鋼板は、焼鈍分離剤にアルミナを主剤とする分離剤やＭｇＯに塩化物を配合したものなど公知の方法で作製できるが、可能な限り表面は平滑な性状が好ましい。また、出発素材として、地鉄が一部に露出している場合はフォルステライトが少量残存したり、焼鈍分離剤と反応したりしてフォルステライトが形成されたもの等は酸洗や研磨によって除去して用いることができる。この段階までに鋼板に溝を形成する手法などで磁区細分化処理を施すことは低鉄損化のために推奨される。また、溝形成によらず、歪や微細粒形成など任意の磁区細分化手段が併用可能である。板厚は必ずしも限定するものではないが、二次再結晶の容易さや本処理による鉄損低減の効果を最大限に享受するためには０．１５から０．３０ｍｍ程度の板厚が適当である。
【００３１】
引き続き、酸洗、化学研磨、電解研磨などにより平滑化処理して鉄損低減を行うことや、ハロゲン化合物の水溶液中で電解を行う結晶方位強調処理により磁気特性の向上を行うことも可能である。
【００３２】
次いで、本発明の主眼である有機金属化合物を任意のセラミックスや張力被膜の原料もしくはこの有機溶媒または水溶液に混合して鋼板上に塗布する。塗布方法はスプレー法やロール法など公知の手法が適用できる。有機金属化合物の金属結合基としては、メトキシ基ないしはエトキシ基がより好ましく、さらに有機金属化合物中の金属元素としてはＳｉが安定して密着性を保持するとともに熱的に安定でありより好ましい。得られる電磁鋼板の鉄損が低いので、親水性基はアミノ基が好ましい。市販のシランカップリング剤やこれを希釈してプライマーとして入手できるものも適宜本目的に有効に使用可能である。
【００３３】
張力被膜の焼鈍は、１００℃以上８００℃以下の酸化性雰囲気での熱処理と、４００℃以上１２００℃以下の不活性ガスまたは還元性雰囲気での熱処理とを組み合わせて行う。熱処理の順序はどちらを先にしても良いが、酸化性雰囲気で熱処理し次に不活性または還元雰囲気で熱処理するのが好ましい。熱処理時間は張力被膜が形成されればよいが、好ましくは各熱処理で、５〜１２０秒とする。
張力被膜の熱処理を先ず大気中などの酸化性雰囲気中で１００℃以上８００℃以下で行うことは、後に説明する鋼板中の炭素の除去のために非常に有効である。より好ましくは、１２０〜２００℃とする。次いで４００℃以上１２００℃以下の熱処理を窒素などの不活性ガスや水素混合による弱還元性雰囲気等で行うことは、金属結合基の酸化分解を抑制しながら成膜を完成させる効果を持つので推奨される。より好ましくは、６００〜９００℃とする。それぞれ下限以下の温度では有効な炭素除去や良好な成膜が得られないし、上限以上の温度では密着部の酸化による劣化や、鋼板および成膜の部分溶融を生じて望ましくない。
【００３４】
好ましくは張力被膜の乾燥・焼付けは、連続焼鈍により行う。連続焼鈍とすれば、昇温速度を早くすることができるので、フォレステライトが実質的にない鋼板上でも密着性に富みかつ緻密な成膜ができる。また、連続焼鈍すれば、試料中の残存炭素量を低減させることができる。原材料に混合された有機金属化合物中の炭素の一部は焼鈍後に鋼中に吸収されて、鋼中の炭素の許容限界の３０ｐｐｍを超えることがある。これは昇温速度が小さいと、炭素や有機物の雰囲気中への酸化放出が生ずる前に被膜の最外層から成膜が始まり、炭素が被膜内部に閉じ込められ、最終的に鋼板中に吸収されてしまうためである。連続焼鈍では炭素の酸化と成膜が平行して進行するため、炭素の閉じ込めは生じずに炭素は有効に開放されることがわかった。昇温速度は、特に限定されないが、およそ２℃／ｓ以上が好ましく、５℃／ｓ以上がより好ましい。ライン速度も特に限定されるものではないが、鋼板の表面ガスが相対的に更新されることにより脱炭が促進されるためには、およそ０．５ｍ／ｓ以上が好ましい。更に、１．５〜５ｍ／ｓがより好ましい。
【００３５】
張力被膜の厚みは０．５μｍ未満では有効に張力を与えて低鉄損化をする効果が充分ではないので、好ましくは０．５μｍ以上に限定する。より好ましくは、０．５〜２μｍとする。
【００３６】
【実施例】
１．磁区細分化のために微細粒を形成させながらＭｇＯを主とする分離剤を用いて２次再結晶させた板厚０．２２ｍｍの一方向性電磁鋼板のフォルステライト被膜を酸洗により除去し、さらに硫酸とクロム酸混液により鋼板表面の平均粗度が０．１０μｍ程度となるまで平滑化処理を施した。
【００３７】
この鋼板に金属結合基としてメトキシ基、有機結合基としてγ−メタクリロキシプロピル基を有するγ−メタクリロキシプロピルメチルジメトキシシランを有機金属化合物として、エタノールとイオン交換水の等量混合物に対して１質量％濃度に溶解混合攪拌し、さらにほう酸アルミニウムの微粒子を有機金属化合物の１０倍質量懸濁させてからコーター塗布して通板速度２ｍ／ｓの連続焼鈍処理により大気中１２０℃で１２秒乾燥し、１０２０℃の窒素雰囲気中で４５秒焼き付け、片面当たりの被膜厚みを１．２μｍとした。試料全面にわたって良好な被膜が被成され、得られた成品の磁気特性はＢ８＝１．９１１Ｔ，鉄損Ｗ１７／５０＝０．６２Ｗ／ｋｇであった。
【００３８】
２．焼鈍分離剤としてＭｇＯに対してＰｂＣｌ₂を０．３質量％含む分離剤を用いてフォルステライト被膜の形成を抑止しつつ、磁区細分化のために鋼板に溝形成を行ったのち２次再結晶させた板厚０．２０ｍｍの方向性電磁鋼板を作成した。この鋼板に金属結合基としてエトキシ基、親水基としてアミノ基を有するアミノプロピルトリエトキシシランを燐酸マグネシウムとコロイダルシリカおよびクロム酸からなる水溶液に混合後、コーターロール塗布して３００℃の大気＋窒素混合雰囲気中での焼鈍と８６０℃の窒素水素混合雰囲気中での連続焼鈍を同一ラインで連続して行い、焼き付け、片面あたりの被膜厚みを１．８μｍとした。
【００３９】
得られた成品の磁気特性はＢ８＝１．９１３Ｔ，鉄損Ｗ１７／５０＝０．５４Ｗ／ｋｇであった。
【００４０】
（比較例）
１．磁区細分化のために微細粒を形成させながらＭｇＯを主とする分離剤を用いて２次再結晶させた板厚０．２２ｍｍの方向性電磁鋼板のフォルステライト被膜を酸洗により除去し、さらに硫酸とクロム酸混液により鋼板表面の平均粗度が０．１０μｍ程度となるまで平滑化処理を施した。
【００４１】
この鋼板に金属結合基としてのエトキシ基のみを持つテトラエトキシシランをエタノールとイオン交換水の等量混合物に対して１質量％濃度に溶解混合攪拌し、さらにほう酸アルミニウムの微粒子を結合材の１０倍懸濁させてからコーター塗布して通板速度２ｍ／ｓの連続焼鈍処理により大気中１２０℃で１２秒乾燥し、１０２０℃の窒素雰囲気中で４５秒焼き付け、片面あたりの被膜厚みを１．２μｍとした。被膜は部分的に剥離を生じ、成品の磁気特性はＢ８＝１．９１３Ｔ，鉄損Ｗ１７／５０＝０．８５Ｗ／ｋｇであった。
【００４２】
（実施例、比較例）
別に、鋼板は通常の二次再結晶焼鈍を終了した一方向性電磁鋼板（Ｂ８＝１．８９５Ｔ，Ｗ１７／５０＝０．７２７Ｗ／ｋｇ）を用い、表面のフォルステライトを酸洗除去後、弗酸中で化学研磨した材料に表１に示す各種の有機金属化合物をコロイダルシリカ＋リン酸塩、クロム酸系の公知の張力絶縁被膜原液に混合して、被膜被覆率、張力被膜厚み、鉄損を評価し表１に示した。
本発明の測定は以下の条件で行った。
１）被膜被覆率：成膜した張力被膜の外観観察により測定した。
２）張力被膜厚み：成膜の電子顕微鏡観察により測定した。
３）鉄損：５０Ｈｚの周波数で１．７Ｔに磁化させた場合の損失［Ｗ１７／５０（Ｗ／ｋｇ）］を測定した。
【００４３】
【表１】

【００４４】
【発明の効果】
この発明は、フォルステライトの生成を抑止した、またはフォルステライトを除去した一方向性電磁鋼に、必要に応じて酸洗、平滑化処理、結晶方位強調処理を施し、さらに張力被膜によって鋼板に張力を付与し、鉄損を大幅に低減する技術においても、張力被膜の密着性を損なうことなく、鋼板に十分な張力を作用させ、高い絶縁性を与えることのできる一方向性電磁鋼板の製造方法を提案するとともに、このような優れた鉄損の極めて低い一方向性電磁鋼板を工業的に提供することを目的とするものである。

Claims

フォルステライトの生成を抑止した、またはフォルステライトを除去した一方向性電磁鋼板に、焼鈍後に張力被膜となる物質の原材料または原材料の溶液に、親水基もしくは有機結合基を持ち、さらに金属結合基を持つ有機金属化合物を混合し、混合物を鋼板上に塗布した後、４００℃以上１２００℃以下の不活性ガスまたは還元性雰囲気で焼鈍して、張力被膜を形成することを特徴とする極めて鉄損の低い一方向性電磁鋼板の製造方法。
フォルステライトの生成を抑止した、またはフォルステライトを除去した一方向性電磁鋼板に、焼鈍後に張力被膜となる物質の原材料または原材料の溶液に、親水基もしくは有機結合基を持ち、さらに金属結合基を持つ有機金属化合物を混合し、混合物を鋼板上に塗布した後、１００℃以上８００℃以下の酸化性雰囲気での熱処理と、４００℃以上１２００℃以下の不活性ガスまたは還元性雰囲気での熱処理とを組み合わせて焼鈍して、張力被膜を形成することを特徴とする極めて鉄損の低い一方向性電磁鋼板の製造方法。
不活性ガスまたは還元性雰囲気での熱処理を６００〜９００℃で行い焼鈍することを特徴とする請求項１または２に記載の極めて鉄損の低い一方向性電磁鋼板の製造方法。
前記金属結合基がアルコキシル基とその加水分解基、アセトキシ基、メトキシカルボニル基、ハロゲン基のうちの一つ以上である請求項１〜３のいずれかに記載の極めて鉄損の低い一方向性電磁鋼板の製造方法。
前記有機金属化合物が、金属結合基としてメトキシ基、エトキシ基の単独あるいは複合、またはそれらが加水分解されたシラノール基を有するシランカップリング剤もしくはそのオリゴマーであることを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の極めて鉄損の低い一方向性電磁鋼板の製造方法。
前記親水基がアミノ基、カルボキシル基、水酸基、カルボニル基、スルホ基のうちの一つ以上であり、有機結合基がビニル基、エポキシ基、メタクリル基、メタクリロキシ基、メルカプト基、ウレイド基、グリシドキシ基、クロル基のうちの一つ以上である請求項１ないし５のいずれかに記載の極めて鉄損の低い一方向性電磁鋼板の製造方法。
前記有機金属化合物が、アミノ基を有することを特徴とする請求項１ないし６のいずれかに記載の極めて鉄損の低い一方向性電磁鋼板の製造方法。
前記焼鈍後に張力被膜となる物質が、リン酸塩とクロム酸とコロイダルシリカを主成分とすることを特徴とする請求項１ないし７のいずれかに記載の極めて鉄損の低い一方向性電磁鋼板の製造方法。
前記焼鈍後に張力被膜となる物質が、ほう酸と酸化アルミニウムを主成分とすることを特徴とする請求項１ないし７のいずれかに記載の極めて鉄損の低い一方向性電磁鋼板の製造方法。
前記一方向性電磁鋼板が、Ｓｉを１．５〜７．０質量％含有することを特徴とする請求項１ないし９のいずれかに記載の極めて鉄損の低い一方向性電磁鋼板の製造方法。
親水基もしくは有機結合基を持ち、さらに金属結合基を持つ有機金属化合物であって、焼鈍後に張力被膜となる物質の原材料または原材料の溶液に混合して、フォルステライトの生成を抑止した、またはフォルステライトを除去した一方向性電磁鋼板と、張力被膜との密着性を改良することを特徴とする張力被膜の密着性改良剤。