JP4635112B2 - 無方向性電磁鋼板及びその製造方法 - Google Patents

無方向性電磁鋼板及びその製造方法 Download PDF

Info

Publication number
JP4635112B2
JP4635112B2 JP2010521683A JP2010521683A JP4635112B2 JP 4635112 B2 JP4635112 B2 JP 4635112B2 JP 2010521683 A JP2010521683 A JP 2010521683A JP 2010521683 A JP2010521683 A JP 2010521683A JP 4635112 B2 JP4635112 B2 JP 4635112B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
steel sheet
electrical steel
oriented electrical
alloy film
less
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2010521683A
Other languages
English (en)
Other versions
JPWO2010010836A1 (ja
Inventor
吉宏 有田
義行 牛神
茂 平野
浩康 藤井
俊尚 山口
勲 小池
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nippon Steel Corp
Original Assignee
Nippon Steel Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nippon Steel Corp filed Critical Nippon Steel Corp
Application granted granted Critical
Publication of JP4635112B2 publication Critical patent/JP4635112B2/ja
Publication of JPWO2010010836A1 publication Critical patent/JPWO2010010836A1/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C30/00Coating with metallic material characterised only by the composition of the metallic material, i.e. not characterised by the coating process
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32LAYERED PRODUCTS
    • B32BLAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B15/00Layered products comprising a layer of metal
    • B32B15/01Layered products comprising a layer of metal all layers being exclusively metallic
    • B32B15/013Layered products comprising a layer of metal all layers being exclusively metallic one layer being formed of an iron alloy or steel, another layer being formed of a metal other than iron or aluminium
    • B32B15/015Layered products comprising a layer of metal all layers being exclusively metallic one layer being formed of an iron alloy or steel, another layer being formed of a metal other than iron or aluminium the said other metal being copper or nickel or an alloy thereof
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21DMODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D8/00Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment
    • C21D8/12Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of articles with special electromagnetic properties
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C19/00Alloys based on nickel or cobalt
    • C22C19/03Alloys based on nickel or cobalt based on nickel
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C38/00Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/02Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing silicon
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C38/00Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/06Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing aluminium
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C38/00Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/18Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
    • C22C38/40Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22FCHANGING THE PHYSICAL STRUCTURE OF NON-FERROUS METALS AND NON-FERROUS ALLOYS
    • C22F1/00Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working
    • C22F1/10Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working of nickel or cobalt or alloys based thereon
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C28/00Coating for obtaining at least two superposed coatings either by methods not provided for in a single one of groups C23C2/00 - C23C26/00 or by combinations of methods provided for in subclasses C23C and C25C or C25D
    • C23C28/02Coating for obtaining at least two superposed coatings either by methods not provided for in a single one of groups C23C2/00 - C23C26/00 or by combinations of methods provided for in subclasses C23C and C25C or C25D only coatings only including layers of metallic material
    • C23C28/021Coating for obtaining at least two superposed coatings either by methods not provided for in a single one of groups C23C2/00 - C23C26/00 or by combinations of methods provided for in subclasses C23C and C25C or C25D only coatings only including layers of metallic material including at least one metal alloy layer
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01FMAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F1/00Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties
    • H01F1/01Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials
    • H01F1/03Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity
    • H01F1/12Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity of soft-magnetic materials
    • H01F1/14Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity of soft-magnetic materials metals or alloys
    • H01F1/16Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity of soft-magnetic materials metals or alloys in the form of sheets
    • H01F1/18Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity of soft-magnetic materials metals or alloys in the form of sheets with insulating coating
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10TTECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T428/00Stock material or miscellaneous articles
    • Y10T428/12All metal or with adjacent metals
    • Y10T428/12493Composite; i.e., plural, adjacent, spatially distinct metal components [e.g., layers, joint, etc.]
    • Y10T428/12771Transition metal-base component
    • Y10T428/12861Group VIII or IB metal-base component
    • Y10T428/12931Co-, Fe-, or Ni-base components, alternative to each other

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Dispersion Chemistry (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Soft Magnetic Materials (AREA)
  • Manufacturing Of Steel Electrode Plates (AREA)
  • Other Surface Treatments For Metallic Materials (AREA)

Description

本発明は、電気機器の鉄心材料に好適な無方向性電磁鋼板及びその製造方法に関する。
近年、小型汎用モータ及びコンプレッサーモータに、低損失の電磁鋼板が用いられている。このような電磁鋼板では、主として純度の向上及び結晶粒の粗大化により、1.0T程度以下の低磁場での磁化特性が改善されている。
また、近年、世界的な電気機器の省エネルギー化の高まりにより、回転機の鉄心材料として用いられる無方向性電磁鋼板に対して、より高性能な特性が要求されている。
しかしながら、電磁鋼板の純度を工業的に更に向上することは困難である。また、結晶粒の粗大化による鉄損の低減は150μm程度で飽和するが、従来の電磁鋼板の結晶粒径は既に150μm程度に達している。このため、結晶粒を更に粗大化しても鉄損をより低減することは困難である。
このように、従来の技術では、低磁場での磁気特性を更に向上することは困難となっている。
特開平07-070719号公報 特開平08-165520号公報 特開平08-283853号公報
本発明は、低磁場における磁気特性を更に向上することができる無方向性電磁鋼板及びその製造方法を提供することを目的とする。
本発明は、上述の問題を解決するためになされたものであり、その要旨は、以下のとおりである。
(1) 基材と、前記基材の少なくとも一方の表面に形成され、質量%で、Fe:10%〜40%及びNi:60%〜90%を含有し、厚さが0.1μm以上のFe−Ni合金膜と、を有することを特徴とする無方向性電磁鋼板。
(2)前記Fe−Ni合金膜の厚さが0.6μm以下であることを特徴とする(1)に記載の無方向性電磁鋼板。
(3) 前記基材は、質量%で、C:0.05%以下、Si:0.1%以上7.0%以下、Al:0.01%以上7.0%以下を含有し、残部がFe及び不可避的不純物からなることを特徴とする(1)又は(2)に記載の無方向性電磁鋼板。
(4)前記基材の表面に形成された絶縁膜を有することを特徴とする(1)〜(3)のいずれか一つに記載の無方向性電磁鋼板。
(5) 基材の少なくとも一方の表面に、質量%で、Fe:10%〜40%及びNi:60%〜90%を含有するFe−Ni合金膜を0.1μm以上の厚さで形成する工程を有することを特徴とする無方向性電磁鋼板の製造方法。
(6) 前記Fe−Ni合金膜の厚さが0.6μm以下であることを特徴とする(5)に記載の無方向性電磁鋼板の製造方法。
(7) 前記基材は、質量%で、C:0.05%以下、Si:0.1%以上7.0%以下、Al:0.01%以上7.0%以下を含有し、残部がFe及び不可避的不純物からなることを特徴とする(5)又は(6)に記載の無方向性電磁鋼板の製造方法。
(8) 前記Fe−Ni合金膜を形成する工程の前に、前記基材の表面に絶縁膜を形成する工程を有することを特徴とする(5)〜(7)のいずれか一つに記載の無方向性電磁鋼板の製造方法。
(9) 前記Fe−Ni合金膜を形成する工程の後に、前記基材の表面に絶縁膜を形成する工程を有することを特徴とする(5)〜(7)のいずれか一つに記載の無方向性電磁鋼板の製造方法。
本発明によれば、適切なFe−Ni合金膜の作用により、基材の表面の磁区が適切に制御されるため、磁気特性を向上させることができる。
図1は、低磁場領域における磁気特性を示す図である。 図2は、周波数と鉄損改善率との関係を示す図である。 図3は、Ni含有量と比透磁率との関係を示す図である。 図4は、Fe−Ni合金膜の厚さと比透磁率との関係を示す図である。 図5は、本発明の実施形態に係る無方向性電磁鋼板の構造を示す断面図である。 図6は、本発明の他の実施形態に係る無方向性電磁鋼板の構造を示す断面図である。 図7は、本発明の更に他の実施形態に係る無方向性電磁鋼板の構造を示す断面図である。
本願発明者らは、詳細は後述するが、無方向性電磁鋼板の基材にFe−Ni合金膜をコーティングすることで、無方向性電磁鋼板の表面近傍における磁区がその表面に平行な方向に揃うことを見出した。また、この結果、低磁場(例えば0.8T程度)における磁化特性が向上することも見出した。低磁場における磁化特性の向上は、例えば、電気機器の省エネルギー化に貢献できる。なお、以下の説明において、元素の含有率の単位は質量%又は質量ppmである。
本願発明者らは、無方向性電磁鋼板(基材)の片面に、Fe−78%Ni合金膜をスパッタリング法により形成した。つまり、無方向性電磁鋼板の片面をFe−78%Ni合金膜で被覆した。無方向性電磁鋼板としては、C:0.002%、Si:3.0%、及びAl:0.5%を含有し、残部がFe及び不可避的不純物からなり、厚さが0.35mmのものを用いた。また、Fe−78%Ni合金膜の厚さは0.4μmとした。そして、直流磁化特性を測定した。直流磁化特性の測定では、最大磁束密度Bm(0.4T〜1.6T)と比透磁率μsとの関係を求めた。このとき、比透磁率μsは圧延方向に測定した。比較のために、Fe−78%Ni合金膜を形成していない無方向電磁鋼板についても同様の測定を行った。これらの結果を図1に示す。
図1に示すように、Fe−78%Ni合金膜が形成された無方向性電磁鋼板では、Fe−78%Ni合金膜が形成されていないものと比較して、低磁場での比透磁率μsが高くなった。つまり、低磁場での磁気特性が向上した。特に、最大磁束密度Bmが0.8T程度の場合に、比透磁率μsが最大となった。なお、最大磁束密度Bmが0.8Tの場合の比透磁率とは、最大磁束密度が0.8Tとなる直流磁化曲線から得られる比透磁率である。
本願発明者らは、Fe−78%Ni合金膜が形成された無方向性電磁鋼板について、最大磁束密度Bmが1.5Tの場合の周波数(20Hz〜400Hz)と鉄損Wとの関係を求めた。また、Fe−78%Ni合金膜を形成していない無方向電磁鋼板について、最大磁束密度Bmが1.5Tの場合の周波数(20Hz〜400Hz)と鉄損Wとの関係を求めた。そして、これらの比較を行った。
この結果、400Hz以下の周波数において、鉄損Wが鉄損Wよりも低くなった。図2に、周波数と鉄損改善率との関係を示す。鉄損改善率は、次の式で表わされる。
鉄損改善率(%)=100×(1−W/W
図2に示すように、400Hz以下の周波数において、鉄損改善率が15%以上となった。
図1に示す結果及び図2に示す結果を考慮すると、Fe−78%Ni合金膜の形成により、比透磁率μsが向上し、鉄損(ヒステリシス損)が低減するといえる。最大磁束密度が1.5Tで周波数が50Hzの鉄損はW15/50と記される。
本発明者らは、磁気特性の向上に好適なFe−Ni合金膜の組成を明らかにすべく、無方向性電磁鋼板の片面に、種々の組成(Ni:0%〜100%)のFe−Ni合金膜を電気メッキ法により形成した。つまり、無方向性電磁鋼板の片面を組成が相違するFe−Ni合金膜で被覆した。無方向性電磁鋼板としては、C:0.003%、Si:2.1%、及びAl:0.3%を含有し、残部がFe及び不可避的不純物からなり、厚さが0.35mmのものを用いた。また、Fe−Ni合金膜の厚さは、いずれの組成においても0.3μmとした。そして、直流磁化特性を測定した。直流磁化特性の測定では、最大磁束密度Bmを0.8Tとして、Niの含有率と比透磁率μsとの関係を求めた。この結果を図3に示す。
図3に示すように、Niの含有率が78.5%程度の場合に、比透磁率μsが最大となった。一般的に、Fe−78.5%Niという組成は、透磁率が高いパーマロイ組成である。その一方で、Niの含有率が60%未満の場合、特に50%未満の場合に、比透磁率μsが低かった。また、Niの含有率が90%を超えている場合も比透磁率μsが低かった。このような傾向は、Niの含有率が60%未満の組成又は90%を超える組成は、パーマロイ組成との相違が大きいために生じると考えられる。
本発明者らは、磁気特性の向上に好適なFe−Ni合金膜の厚さを明らかにすべく、無方向性電磁鋼板の片面に、種々の厚さ(0.05μm〜0.8μm)のFe−Ni合金膜を浸漬メッキ法により形成した。つまり、無方向性電磁鋼板の片面を厚さが相違するFe−Ni合金膜で被覆した。無方向性電磁鋼板としては、C:0.003%、Si:2.4%、及びAl:0.5%を含有し、残部がFe及び不可避的不純物からなり、厚さが0.35mmのものを用いた。また、Fe−Ni合金膜のNiの含有率は、いずれの厚さにおいても、78%とした。そして、直流磁化特性を測定した。直流磁化特性の測定では、最大磁束密度Bmを0.8Tとして、Fe−Ni合金膜の厚さ(コーティング厚)と比透磁率μsとの関係を求めた。更に、Fe−Ni合金膜を無方向性電磁鋼板の両面に形成したものについても同様の測定を行った。これらの結果を図4に示す。
図4に示すように、Fe−Ni合金膜の厚さが0.1μm未満であると、比透磁率μsが極端に低かった。また、Fe−Ni合金膜の厚さが0.6μmを超えると、比透磁率μsの向上効果が飽和した。
Fe−Ni合金膜の厚さが0.1μm未満であると比透磁率μsが極端に低くなるのは、Fe−Ni合金膜の形成によっても無方向性電磁鋼板の表面の磁区が揃いにくいからである。また、比透磁率μsの向上効果が飽和するのは、無方向性電磁鋼板の表面の磁区が十分に揃えば、それ以上にFe−Ni合金膜が形成されても磁区はそれ以上に揃いにくくなるからである。
また、図4に示すように、Fe−Ni合金膜が片面に形成された場合の比透磁率μs及び両面に形成された場合の比透磁率μsは互いに同等であった。
これは、励磁の際には、無方向性電磁鋼板の厚さ方向で最も磁化され易い領域に磁束が集中するからである。つまり、厚さ方向の1つの領域(片面)にFe−Ni合金膜が形成されていても、2つの領域(両面)にFe−Ni合金膜が形成されていても、最も磁束が集中する領域は1つであるからである。
本発明者らは、これらの実験の結果から、無方向性電磁鋼板の表面にFe−Ni合金膜を形成することにより、比透磁率及び鉄損が飛躍的に改善されることを知見した。また、比透磁率及び鉄損の改善のためには、Fe−Ni合金膜のNiの含有率が60%〜90%であり、Fe−Ni合金膜の厚さが0.1μm以上であることが必要であることも知見した。更に、本願発明者らは、Fe−Ni合金膜の厚さが0.6μmを超えると、比透磁率及び鉄損の改善の効果が飽和すること、及びFe−Ni合金膜が片面に形成されていても両面に形成されていても比透磁率及び鉄損の改善の効果は互いに同等であることも知見した。
次に、これらの新たな知見に基づいてなされた本発明の詳細について説明する。先ず、その表面にFe−Ni合金膜が形成される無方向電磁鋼板自体(基材)の組成について説明する。
Cの含有率が0.05%を超えると著しく鉄損が大きくなりやすい。従って、Cの含有率は0.05%以下であることが好ましい。
Siは電気抵抗の増加に有効な元素であり、Siの含有率が0.1%未満であると、十分な固有抵抗を得にくくなる。一方、Siの含有率が7%を超えると、冷間圧延性が著しく低下しやすい。従って、Siの含有率は0.1%以上7%以下であることが好ましい。
AlはSiと同様に電気抵抗の増加に有効な元素である。また、Alは脱酸にも寄与する元素であり、Alの含有率が0.01%未満であると、十分な脱酸を行いにくくなる。一方、Alの含有率が7%を超えると、鋳造性が低下して、生産性が低下しやすい。従って、Alの含有率は0.01%以上7%以下であることが好ましい。
また、無方向性電磁鋼板(基材)の他の成分は特に限定されないが、Mn、Ti、N、S、Sn、Cu及びNiの含有率は次の範囲内にあることが好ましい。
MnはMnSを生成し、不純物であるSを無害化する作用を有する。このため、Mnが0.1%以上含有されていることが好ましい。但し、1.0%より多く含有されていても、Sを無害化する作用は飽和する。
Tiは窒化物及び/又は炭化物を生成し、磁化特性及び鉄損を悪化させる。このため、Tiの含有率は30ppm以下であることが好ましく、15ppm以下であることがより好ましい。
NはAlN及び/又はTiNを生成し、磁化特性を悪化させる。このため、Nの含有率は0.0030%以下であることが好ましい。
SはMnSを生成し、磁化特性及び鉄損を悪化させる。このため、Sの含有率は30ppm以下であることが好ましい。
Sn、Cu及びNiは、焼鈍、特に歪取焼鈍中における無方向性電磁鋼板の表面の窒化及び酸化の抑制を抑制する作用、並びに集合組織の改善により励磁特性を改善する作用を有する。このため、Sn、Cu及びNiが総量で0.01%以上含有されていることが好ましい。これらの作用はSn、Cu及びNi間で同等であるため、少なくともいずれか1種が含まれていればよい。但し、総量で0.50%より多く含有されていても、焼鈍中における雰囲気ガスによる窒化及び酸化を抑制する効果及び集合組織を改善する効果が飽和する。
次に、Fe−Ni合金膜について説明する。
Fe−Ni合金膜は、Fe:10%〜40%及びNi:90〜60%からなることが好ましく、Fe:15%〜30%及びNi:85%〜70%からなることがより好ましい。低磁場での良好な磁気特性を得るためである。なお、Fe−Ni合金膜に、Mo等の他の金属元素が含まれていてもよい。この場合、Fe−Ni合金膜は、Fe:10%〜40%及びNi:90〜60%を含有することが好ましく、Fe:15%〜30%及びNi:85%〜70%を含有することがより好ましい。
Fe−Ni合金膜を無方向性電磁鋼板(基材)の表面に形成する方法は、特に限定されない。例えば、PVD(physical vapor deposition)法及びCVD(chemical vapor
deposition)法等のドライコーティング法、並びにメッキ法等のウェットコーティング法等により形成することができる。
Fe−Ni合金膜の厚さは0.1μm以上とする。これは、上述のように、厚さが0.1μm未満では十分な効果が得られないからである。一方、Fe−Ni合金膜の厚さが0.6μmを超えると、透磁率及び鉄損の改善の効果が飽和するため、Fe−Ni合金膜の厚さは0.6μm以下で十分である。但し、操業安定性等の理由から0.6μmを超えていてもよい。
また、上述のように、Fe−Ni合金膜は、無方向性電磁鋼板(基材)の一方の表面に形成されていれば十分であるが、両方の表面に形成されていてもよい。
次に、Fe−Ni合金膜が少なくとも片面に形成された無方向性電磁鋼板の磁気特性について説明する。
Fe−Ni合金膜が片面に形成された無方向性電磁鋼板の直流磁化特性に関し、上述の実験では、圧延方向の比透磁率μsは0.8T程度の最大磁束密度Bmで最大値を示し、その値は10000以上となった。従って、上記の最低限の諸条件が満たされていれば、0.8Tの最大磁束密度Bmで10000以上の比透磁率μsが得られると考えられる。
また、上述の実験では、400Hz以下の周波数で、Fe−Ni合金膜の形成により鉄損が15%以上向上した。従って、上記の最低限の諸条件が満たされていれば、どのような方向においてもFe−Ni合金膜の形成により鉄損が10%以上向上すると考えられる。
なお、基材としての無方向性電磁鋼板、つまり、Fe−Ni合金が形成される前の無方向性電磁鋼板の製造方法は特に限定されず、従来の方法に沿って製造することができる。例えば、熱間圧延後の焼鈍を必要に応じて行ってもよい。また、冷間圧延後の厚さは、要求される特性に応じて0.10mm〜0.80mmとしてもよい。また、仕上焼鈍の温度は、要求される特性に応じて700℃〜1100℃の範囲で調整してもよい。また、モータコア等の打ち抜き加工後に歪取焼鈍を行ってもよい。
また、基材としての無方向性電磁鋼板の製造では、仕上焼鈍後に表面に絶縁膜を形成するが、Fe−Ni合金膜はこの絶縁膜の形成後に形成してもよい。また、この絶縁膜を形成する前にFe−Ni合金膜を形成してもよい。
本発明の実施形態に係る無方向性電磁鋼板は、例えば図5に示す構造を備えている。つまり、基材1の表面又は両面にFe−Ni合金膜2が形成されている。図6に示すように、基材1とFe−Ni合金膜2との間に絶縁膜3が形成されていてもよく、図7に示すように、Fe−Ni合金膜2上に絶縁膜3が形成されていてもよい。
次に、本願発明者らが行った本発明の効果の確認のための実験について説明する。
<実験1>
仕上焼鈍後で絶縁膜を形成する前の無方向性電磁鋼板(基材)の片面又は両面に、表1に示す組成のFe−Ni合金膜を電気メッキ法により形成した。つまり、無方向性電磁鋼板の片面又は両面をFe−Ni合金膜に塗布した。無方向性電磁鋼板としては、C:0.002%、Si:3.2%、及びAl:1.0%を含有し、残部がFe及び不可避的不純物からなり、厚さが0.35mmのものを用いた。また、Fe−Ni合金膜の厚さは片面当たり0.5μmとした。次いで、無方向性電磁鋼板の全面に絶縁膜を形成した。そして、最大磁束密度Bmが0.8Tのときの圧延方向の比透磁率μsを測定した。この結果を表1に示す。
Figure 0004635112
表1に示すように、Fe−Ni合金膜のNi含有率が60%〜90%のサンプルで、10000以上と高い比透磁率μsが得られた。一方、Ni含有率が60%未満のサンプル及び90%を超えるサンプルでは、比透磁率μsが10000未満と低くなった。これらの傾向は、Fe−Ni合金膜が片面のみに形成されたサンプル、及びFe−Ni合金膜が両面に形成されたサンプルの間で共通していた。
<実験2>
仕上焼鈍後で絶縁膜を形成する前の無方向性電磁鋼板(基材)の片面に、表2に示す厚さのFe−78%Ni合金膜をPVD法により形成した。つまり、無方向性電磁鋼板の片面にFe−78%Ni合金膜を塗布した。無方向性電磁鋼板としては、C:0.001%、Si:4.5%、及びAl:3.5%を含有し、残部がFe及び不可避的不純物からなり、厚さが0.30mmのものを用いた。次いで、無方向性電磁鋼板の全面に絶縁膜を形成した。そして、最大磁束密度Bmが0.8Tのときの圧延方向の比透磁率μsを測定した。この結果を表2に示す。
Figure 0004635112
表2に示すように、Fe−Ni合金膜の厚さが0.1μm以上のサンプルで、10000以上と高い比透磁率μsが得られた。また、Fe−Ni合金膜の厚さが0.1μm未満のサンプルでは、比透磁率μsが10000未満と低くなった。また、Fe−Ni合金膜の厚さが0.6μmを超えると効果が飽和した。
<実験3>
仕上焼鈍後で絶縁膜を形成する前の無方向性電磁鋼板(基材)の片面に、表3に示す組成のFe−Ni合金膜を浸漬メッキ法により形成した。つまり、無方向性電磁鋼板の片面にFe−Ni合金膜を塗布した。無方向性電磁鋼板としては、C:0.01%、Si:2.5%、及びAl:4.5%を含有し、残部がFe及び不可避的不純物からなり、厚さが0.50mmのものを用いた。また、Fe−Ni合金膜の厚さは0.4μmとした。次いで、無方向性電磁鋼板の全面に絶縁膜を形成した。そして、最大磁束密度Bmが0.8Tのときの圧延方向の比透磁率μsを測定した。更に、鉄損W15/50(最大磁束密度Bmが1.5T、かつ周波数が50Hzのときの鉄損)も測定した。これらの結果を表3に示す。
Figure 0004635112
表3に示すように、比透磁率μsは、Fe−Ni合金膜が形成されたサンプルのすべてで10000以上となった。また、Fe−Ni合金膜のNiの含有率が70%〜85%のサンプルにおいて、鉄損改善率が10%以上と高くなった。
本発明は、モータ等に使用される無方向性電磁鋼板に利用することができる。

Claims (16)

  1. 基材と、
    前記基材の少なくとも一方の表面に形成され、質量%で、Fe:10%〜40%及びNi:60%〜90%を含有し、厚さが0.1μm以上のFe−Ni合金膜と、
    を有することを特徴とする無方向性電磁鋼板。
  2. 前記Fe−Ni合金膜の厚さが0.6μm以下であることを特徴とする請求項1に記載の無方向性電磁鋼板。
  3. 前記基材は、質量%で、C:0.05%以下、Si:0.1%以上7.0%以下、Al:0.01%以上7.0%以下を含有し、残部がFe及び不可避的不純物からなることを特徴とする請求項1に記載の無方向性電磁鋼板。
  4. 前記基材は、質量%で、C:0.05%以下、Si:0.1%以上7.0%以下、Al:0.01%以上7.0%以下を含有し、残部がFe及び不可避的不純物からなることを特徴とする請求項2に記載の無方向性電磁鋼板。
  5. 前記基材の表面に形成された絶縁膜を有することを特徴とする請求項1に記載の無方向性電磁鋼板。
  6. 前記基材の表面に形成された絶縁膜を有することを特徴とする請求項2に記載の無方向性電磁鋼板。
  7. 前記基材の表面に形成された絶縁膜を有することを特徴とする請求項3に記載の無方向性電磁鋼板。
  8. 前記基材の表面に形成された絶縁膜を有することを特徴とする請求項4に記載の無方向性電磁鋼板。
  9. 基材の少なくとも一方の表面に、質量%で、Fe:10%〜40%及びNi:60%〜90%を含有するFe−Ni合金膜を0.1μm以上の厚さで形成する工程を有することを特徴とする無方向性電磁鋼板の製造方法。
  10. 前記Fe−Ni合金膜の厚さが0.6μm以下であることを特徴とする請求項9に記載の無方向性電磁鋼板の製造方法。
  11. 前記基材は、質量%で、C:0.05%以下、Si:0.1%以上7.0%以下、Al:0.01%以上7.0%以下を含有し、残部がFe及び不可避的不純物からなることを特徴とする請求項9に記載の無方向性電磁鋼板の製造方法。
  12. 前記基材は、質量%で、C:0.05%以下、Si:0.1%以上7.0%以下、Al:0.01%以上7.0%以下を含有し、残部がFe及び不可避的不純物からなることを特徴とする請求項10に記載の無方向性電磁鋼板の製造方法。
  13. 前記Fe−Ni合金膜を形成する工程の前に、前記基材の表面に絶縁膜を形成する工程を有することを特徴とする請求項9に記載の無方向性電磁鋼板の製造方法。
  14. 前記Fe−Ni合金膜を形成する工程の後に、前記基材の表面に絶縁膜を形成する工程を有することを特徴とする請求項9に記載の無方向性電磁鋼板の製造方法。
  15. 前記Fe−Ni合金膜を形成する工程の前に、前記基材の表面に絶縁膜を形成する工程を有することを特徴とする請求項10に記載の無方向性電磁鋼板の製造方法。
  16. 前記Fe−Ni合金膜を形成する工程の後に、前記基材の表面に絶縁膜を形成する工程を有することを特徴とする請求項10に記載の無方向性電磁鋼板の製造方法。
JP2010521683A 2008-07-22 2009-07-15 無方向性電磁鋼板及びその製造方法 Active JP4635112B2 (ja)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2008188997 2008-07-22
JP2008188997 2008-07-22
PCT/JP2009/062822 WO2010010836A1 (ja) 2008-07-22 2009-07-15 無方向性電磁鋼板及びその製造方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP4635112B2 true JP4635112B2 (ja) 2011-02-16
JPWO2010010836A1 JPWO2010010836A1 (ja) 2012-01-05

Family

ID=41570301

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2010521683A Active JP4635112B2 (ja) 2008-07-22 2009-07-15 無方向性電磁鋼板及びその製造方法

Country Status (9)

Country Link
US (1) US20110108307A1 (ja)
EP (1) EP2316980B1 (ja)
JP (1) JP4635112B2 (ja)
KR (1) KR101284466B1 (ja)
CN (1) CN102099501A (ja)
PL (1) PL2316980T3 (ja)
RU (1) RU2471013C2 (ja)
TW (1) TWI393792B (ja)
WO (1) WO2010010836A1 (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4734455B2 (ja) * 2008-01-24 2011-07-27 新日本製鐵株式会社 磁気特性の優れた方向性電磁鋼板

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20130022833A1 (en) * 2011-07-22 2013-01-24 GM Global Technology Operations LLC Electromagnetic machine and system including silicon steel sheets
CN103305748A (zh) * 2012-03-15 2013-09-18 宝山钢铁股份有限公司 一种无取向电工钢板及其制造方法
JP6296491B2 (ja) * 2013-03-14 2018-03-20 セイコーインスツル株式会社 金属構造体、金属構造体の製造方法、ばね部品、時計用発停レバーおよび時計
WO2016002904A1 (ja) * 2014-07-02 2016-01-07 新日鐵住金株式会社 無方向性電磁鋼板及びその製造方法
KR101649912B1 (ko) * 2014-12-18 2016-08-22 주식회사 포스코 무방향성 전기강판 및 그 제조방법
DE102015218439A1 (de) * 2015-09-25 2017-03-30 Robert Bosch Gmbh In seinen Ummagnetisierungsverlusten reduziertes Teil und Verfahren zu seiner Herstellung
CN110945155B (zh) * 2017-07-28 2022-06-07 杰富意钢铁株式会社 电池外筒罐用钢板、电池外筒罐及电池
WO2019021909A1 (ja) 2017-07-28 2019-01-31 Jfeスチール株式会社 電池外筒缶用鋼板、電池外筒缶および電池

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS4725563B1 (ja) * 1969-06-21 1972-07-12
JPH0434632A (ja) * 1990-05-31 1992-02-05 Nec Corp メモリシステム
JPH07173641A (ja) * 1993-12-20 1995-07-11 Sumitomo Metal Ind Ltd 方向性電磁鋼板
JPH0978130A (ja) * 1995-09-19 1997-03-25 Toyo Kohan Co Ltd カラー受像管用磁気シールド用素材
JPH11131251A (ja) * 1997-10-28 1999-05-18 Kawasaki Steel Corp 鉄損が極めて低い方向性電磁鋼板およびその製造方法

Family Cites Families (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5314609A (en) * 1976-07-27 1978-02-09 Nippon Steel Corp Production of nondirectional electromagnetic steel sheet free from ridging
CA1240949A (en) * 1983-07-08 1988-08-23 Kyoko Yamaji Surface treated steel strip with coatings of iron-nickel alloy, tin and chromate
JPS62124228A (ja) * 1985-11-26 1987-06-05 Kawasaki Steel Corp 打抜性および歪取り焼鈍後の耐食性に優れた電磁鋼板
JPS63219598A (ja) * 1987-03-09 1988-09-13 Sumitomo Metal Ind Ltd スイツチング特性を有する電磁鋼板
JPH06116790A (ja) * 1992-10-01 1994-04-26 Nippon Steel Corp 高速シーム溶接性、耐孔食性、耐熱性および塗料密着性に優れた溶接缶用素材
JP3446257B2 (ja) 1993-09-07 2003-09-16 Jfeスチール株式会社 歪取焼鈍後の鉄損特性に優れた無方向性電磁鋼板
RU2082770C1 (ru) * 1994-06-07 1997-06-27 Акционерное общество "Новолипецкий металлургический комбинат" Способ термообработки холоднокатаной полосы изотропной электротехнической стали
JPH08165520A (ja) 1994-12-09 1996-06-25 Nippon Steel Corp 加工性に優れた高珪素無方向性電磁鋼板及びその製造方法
JPH08283853A (ja) 1995-04-11 1996-10-29 Nippon Steel Corp 磁気特性の優れた無方向性電磁鋼板の製造方法
JPH0964583A (ja) * 1995-08-23 1997-03-07 Mitsubishi Materials Corp 電磁気シールド材及びシールドカバー
RU2096516C1 (ru) * 1996-01-10 1997-11-20 Акционерное общество "Новолипецкий металлургический комбинат" Сталь кремнистая электротехническая и способ ее обработки
JP3969456B2 (ja) * 1998-12-01 2007-09-05 住友電気工業株式会社 電磁誘導加熱用複合材及び電磁誘導加熱用調理器具
KR20010100204A (ko) * 2000-03-16 2001-11-14 이구택 절연피막 형성용 피복조성물 및 이를 이용한 무방향성전기강판의 절연피막 형성방법
US7470333B2 (en) * 2003-05-06 2008-12-30 Nippon Steel Corp. Non-oriented electrical steel sheet excellent in core loss and manufacturing method thereof
JP4280181B2 (ja) * 2004-03-09 2009-06-17 新日本製鐵株式会社 溶接性、密着性、耐食性に優れた溶接缶用鋼板
KR101216656B1 (ko) * 2008-01-24 2012-12-31 신닛테츠스미킨 카부시키카이샤 자기 특성이 우수한 방향성 전자 강판

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS4725563B1 (ja) * 1969-06-21 1972-07-12
JPH0434632A (ja) * 1990-05-31 1992-02-05 Nec Corp メモリシステム
JPH07173641A (ja) * 1993-12-20 1995-07-11 Sumitomo Metal Ind Ltd 方向性電磁鋼板
JPH0978130A (ja) * 1995-09-19 1997-03-25 Toyo Kohan Co Ltd カラー受像管用磁気シールド用素材
JPH11131251A (ja) * 1997-10-28 1999-05-18 Kawasaki Steel Corp 鉄損が極めて低い方向性電磁鋼板およびその製造方法

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4734455B2 (ja) * 2008-01-24 2011-07-27 新日本製鐵株式会社 磁気特性の優れた方向性電磁鋼板

Also Published As

Publication number Publication date
EP2316980A4 (en) 2017-05-31
TW201012949A (en) 2010-04-01
TWI393792B (zh) 2013-04-21
RU2471013C2 (ru) 2012-12-27
PL2316980T3 (pl) 2019-03-29
RU2011106507A (ru) 2012-08-27
KR101284466B1 (ko) 2013-07-09
JPWO2010010836A1 (ja) 2012-01-05
CN102099501A (zh) 2011-06-15
EP2316980A1 (en) 2011-05-04
US20110108307A1 (en) 2011-05-12
WO2010010836A1 (ja) 2010-01-28
KR20110031990A (ko) 2011-03-29
EP2316980B1 (en) 2018-11-14

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4635112B2 (ja) 無方向性電磁鋼板及びその製造方法
CN101821418B (zh) 高频铁损低的无方向性电磁钢板及其制造方法
JP4616935B2 (ja) 無方向性電磁鋼板及びその製造方法
WO2019017426A1 (ja) 無方向性電磁鋼板
EP2540853B1 (en) Non-oriented electrical steel sheet
US20110056592A1 (en) High-strength non-oriented electrical steel sheet and method of manufacturing the same
US12421568B2 (en) Non-oriented electrical steel sheet and method of manufacturing the same
KR20130125830A (ko) 고강도 무방향성 전자기 강판
JP5423175B2 (ja) 無方向性電磁鋼板及びその製造方法
JP2020190026A (ja) 無方向性電磁鋼板およびその製造方法
JP6903996B2 (ja) 無方向性電磁鋼板
JP4855225B2 (ja) 異方性の小さい無方向性電磁鋼板
JPWO2010084847A1 (ja) 無方向性電磁鋼板
JP4258163B2 (ja) 歪取焼鈍後の磁気特性に優れた無方向性電磁鋼板
JP2024030809A (ja) 軟磁性鋼板
JP2001279397A (ja) 高周波磁気特性に優れかつ騒音の少ない無方向性電磁鋼板
JP2011241416A (ja) 高周波鉄損の優れた無方向性電磁鋼板、及びその製造方法
JP2001303211A (ja) Dcモータ用電磁鋼板
JP2004084031A (ja) 高周波磁気特性に優れたFe−Cr−Si系無方向性電磁鋼板
JP2001294998A (ja) 耐食性及び高周波磁気特性に優れる無方向性電磁鋼板

Legal Events

Date Code Title Description
TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20101026

A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20101119

R151 Written notification of patent or utility model registration

Ref document number: 4635112

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20131126

Year of fee payment: 3

S533 Written request for registration of change of name

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313533

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20131126

Year of fee payment: 3

R350 Written notification of registration of transfer

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350

S533 Written request for registration of change of name

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313533

R350 Written notification of registration of transfer

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350