JP6464581B2 - Ｆｅ系金属板およびその製造方法 - Google Patents

Description

本発明のＦｅ系金属板は、電動機、発電機、変圧器の磁心等の用途に好適であり、これらに磁心の小型化や高効率化に貢献できる磁束密度を高めたＦｅ系金属板およびその製造方法に関する。

従来の電磁鋼板として、｛１１０｝＜００１＞方位を優先成長させた一方向性電磁鋼板や｛１００｝＜００１＞方位を発達させた二方向性電磁鋼板、または集合組織の発達が弱い無方向性電磁鋼板が知られている。
変圧器の鉄心材料などに最も使用されている一方向性電磁鋼板は、二次再結晶を利用して｛１００｝＜０１１＞方位を集積させているため、圧延方向に磁化する場合には優れた磁気特性を示す。しかしながら、面内に磁化が困難な＜１１１＞軸を含みため、この方向に磁化すると磁気特性は悪い。そのため、モーターや発電機の鉄心材料のように、異方性が少ない磁気特性が求められる場合には一方向性電磁鋼板は適さない。圧延面に｛１００｝面が集積した電磁鋼板を製造できれば、圧延面内に＜１１１＞軸が存在しないため、異方性が小さくなる。そのため、｛１００｝面を集積させる技術が求められていた。

圧延面内に｛１００｝面を高集積化させ、飽和磁束密度Ｂ_ｓと５０００Ａ／ｍの磁化力に対する磁束密度Ｂ_５０との比（Ｂ_５０／Ｂ_Ｓ）の高い値が得られるＦｅ系金属板については、本発明者らは先に特許文献１として次の（ａ）〜（ｄ）の工程よりなる技術を提案している。
（ａ）α‐γ変態系のＦｅ系金属よりなる母材金属板の片面あるいは両面にフェライト生成元素を付着させる工程と、
（ｂ）該母材金属板を室温から母材金属板のＡ３点まで加熱して母材金属板内にフェライト生成元素を拡散させ、一部を母材に合金化させるとともに、合金化された領域でのα‐Ｆｅ相の｛２００｝面集積度を２５％以上５０％以下とし、かつ、｛２２２｝面集積度を４０％以下とする工程と、
（ｃ）母材金属板をＡ３点以上の温度に加熱、保持して、フェライト生成元素と合金化されたα‐Ｆｅ相の面集積度について、｛２００｝面集積度を増加させるとともに、｛２２２｝面集積度を低下させる工程と、
（ｄ）母材金属板をＡ３点未満の温度へ冷却し、合金化していない領域のγ‐Ｆｅ相がα‐Ｆｅ相へ変態する際に、該α‐Ｆｅ相の｛２００｝面集積度を高めて、｛２００｝面集積度が３０％以上９９％以下となり、かつ、｛２２２｝面集積度が３０％以下となるようにする工程。

さらに、本発明者らは高Ｂ_５０／Ｂ_Ｓと低鉄損を両立できる技術として、特許文献２で、母材金属板の電気抵抗率を３８μΩ・ｃｍ以上２００μΩ・ｃｍ以下とし、板厚中心部よりも鋼板最表層の電気抵抗率を高くし、集合組織を制御することにより著しく鉄損が低減される技術も提案している。
また、その他の従来技術として、特許文献３には、冷間圧延中に圧延方向を９０°変えるクロス圧延を行い、二次再結晶させて｛１００｝＜００１＞を発達させる方法が示されており、特許文献４にはＳｉ：０．２〜６．５質量％含有する珪素鋼板母材にＣを０．０２〜１質量％含有させ、脱炭後にαフェライト単相となる温度で、Ｃが０．０１質量％以下になるまで脱炭して、板面に｛１００｝面が平行であり、かつ＜１００＞軸、あるいは、＜１１０＞軸が圧延方向に平行に集積している集合組織を形成させる技術が示されている。

国際公開第２０１１／０５２６５４号 特願２０１４−００１１１７号 特公昭３５−２６５７号公報 特開平７−１７３５４２号公報

特許文献１、２では集合組織制御によって高Ｂ_５０／Ｂ_Ｓを得てはいるものの、まだ不十分であった。また、特許文献３や４の方法では、クロス圧延のような特殊な加工や、二次再結晶や脱炭のための長時間かつ高温での熱処理が必要であり、いずれもコストが高くなる問題があった。
本発明はかかる事情に鑑みなされたもので、｛１００｝＜０１１＞方位の集積度が強く発達して高Ｂ_５０／Ｂ_Ｓが得られ、異種金属が濃化して鉄損特性に優れたＦｅ系金属板、およびそのような金属板を安定的に製造する方法を提供することを目的とする。

本発明者らは、特許文献１に記載されたような技術において、Ｆｅ系金属板の磁気特性に対する母材金属板の含有元素の影響について鋭意研究、検討を行った。その結果、Ｓｉ（さらにはＡｌ）とＭｎ、Ｎｉを組み合わせて添加したＦｅ系金属板の表層に、フェライト生成元素を濃化させると、｛１００｝面が発達して高Ｂ_５０／Ｂ_Ｓが得られると同時に、Ｆｅ系金属板の電気抵抗が増加して低鉄損が得られることを見出した。加えてＳｉ：１．５〜３．５質量％、ＭｎとＮｉの１種または２種の合計：２．０〜５．０質量％を含有するＦｅ系金属板の場合に、｛１００｝＜０１１＞方位の集積度が極めて強く発達し、著しく鉄損が低減される現象を見出した。
そのような本発明のＦｅ系金属板およびその製造方法の要旨は、以下のとおりである。

（１）Ｓｉ：０．５〜２．５質量％、および、ＭｎとＮｉの１種または２種の合計：２．０〜５．０質量％を含有し、あるいは、さらにＡｌ：０．００１〜１．０質量％とＣｒ、Ｍｏ、Ｗ、Ｖ、Ｔｉ、Ｎｂ、Ｂ、Ｃｕ、Ｃｏ、Ｚｒ、Ｙ、Ｈｆ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｎ、Ｏ、Ｐ、Ｓが総量で１．０質量％以下の一方あるいは両方を含有し、残部Ｆｅおよび不可避不純物であるＦｅ系金属を母材とするＦｅ系金属板であって、
該金属板の表面から内部に、フェライト生成元素の1種以上よりなる金属が合金化されて濃化した領域を有し、該領域を含むＦｅ系金属板のＳｉ含有量が１．５〜３．５質量％であり、かつ、該領域の表面を含む少なくとも一部領域がα単相領域であり、
金属板板面における｛１００｝＜０１１＞のＸ線ランダム強度比が５以上４００以下であることを特徴とするＦｅ系金属板。

（２）前記フェライト生成元素の1種以上よりなる金属がＡｌ、Ｃｒ、Ｇａ、Ｍｏ、Ｓｂ、Ｓｉ、Ｓｎ、Ｔｉ、Ｖ、Ｗ、Ｚｎのうち１種以上の元素であることを特徴とする（１）に記載のＦｅ系金属板。
（３）Ｆｅ系金属板の厚みが１０μｍ以上６ｍｍ以下であることを特徴とする（１）または（２）に記載のＦｅ系金属板。

（４）Ｆｅ系金属板の製造方法であって、
Ｓｉ：０．５〜２．５質量％、およびＭｎとＮｉの１種または２種の合計：２．０〜５．０質量％を含有し、あるいは、さらにＡｌ：０．００１〜１．０質量％とＣｒ、Ｍｏ、Ｗ、Ｖ、Ｔｉ、Ｎｂ、Ｂ、Ｃｕ、Ｃｏ、Ｚｒ、Ｙ、Ｈｆ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｎ、Ｏ、Ｐ、Ｓが総量で１．０質量％以下の一方あるいは両方を含有し、残部Ｆｅおよび不可避不純物であり、かつα―γ変態を生じ得る組成の加工用素材を、温間または冷間加工により母材金属板に加工する工程と、
母材金属板の表面にフェライト生成元素の1種以上よりなる金属を付着させる工程であって、加工用素材のＳｉ含有量に応じて母材金属板の表面にＳｉを付着させる工程と、
フェライト生成元素の1種以上よりなる金属が付着した母材金属板を、母材金属板のＡ３点まで加熱して、前記付着した金属を表面から母材金属板の内部に拡散させる工程と、
母材金属板のＡ３点以上１３００℃未満の温度で０．５ｓｅｃ以上３６０００ｓｅｃ以下保持する工程と、
保持後の母材金属板をＡ３点未満の温度へ冷却する工程とを有することにより、
表面から内部に、フェライト生成元素の1種以上よりなる金属が合金化されて濃化した領域を有し、該領域を含むＦｅ系金属板のＳｉ含有量が１．５〜３．５質量％であり、かつ、該領域の表面を含む少なくとも一部領域がα単相領域であり、金属板板面における｛１００｝＜０１１＞のＸ線ランダム強度比が５以上４００以下である金属板を得ることを特徴とするＦｅ系金属板の製造方法。

（５）母材金属板に含有されるＳｉ、Ｍｎ、Ｎｉの含有量（質量％）をそれぞれ［Ｓｉ］、［Ｍｎ］、［Ｎｉ］とすると下記（１）式を満足することを特徴とする（４）に記載のＦｅ系金属板の製造方法。

（６）前記フェライト生成元素の1種以上よりなる金属がＡｌ、Ｃｒ、Ｇａ、Ｍｏ、Ｓｂ、Ｓｉ、Ｓｎ、Ｔｉ、Ｖ、Ｗ、Ｚｎのうち１種以上の元素であることを特徴とする（４）または（５）に記載のＦｅ系金属板の製造方法。
（７）該母材金属板の厚みが１０μｍ以上６ｍｍ未満であることを特徴とする（４）〜（６）のいずれかに記載のＦｅ系金属板の製造方法。

本発明によれば、ＳｉとＭｎやＮｉを組み合わせて添加したＦｅ系金属板の集合組織を、フェライト生成元素を利用して制御し、板面における｛１００｝＜０１１＞方位のＸ線ランダム強度比を５０以上４００以下としたことにより、高いレベルのＢ_５０／Ｂ_ｓと低鉄損が得られ、特に圧延方向に対して４５°方向で従来では得られなかった高Ｂ_５０／Ｂ_ｓと低鉄損が得られる。
また、本発明によれば、既存設備を利用して高Ｂ_５０／Ｂ_ｓかつ低鉄損のＦｅ系金属板を短時間で安定して製造することができ、経済性に優れている。

Ｂ_５０は金属板の板面に鉄の容易磁化方向＜１００＞を含む｛１００｝面や｛１１０｝面を高集積化させることで高めることが出来る。従来から脱炭法やインヒビターを利用した二次再結晶法によって｛１００｝面や｛１１０｝面の高集積化が行われてきた。
本発明者らは、Ｓｉ：１．５〜４．０質量％、ＭｎとＮｉの１種または２種の合計（以降、Ｍｎ＋Ｎｉと略記する。）：２．０〜５．０質量％を含有するＦｅ系金属板を、加熱によって金属板表層に｛１００｝＜０１１＞集合組織を形成し、フェライト生成元素を利用して制御することで圧延方向に対して４５°方向のＢ_５０／Ｂ_ｓが著しく高くなる現象を見出した。

（発明の基本原理）
まず、本発明の基本原理を説明する。
本発明では、母材に、Ｓｉを０．５〜２．５質量％、およびＭｎ＋Ｎｉ：２．０〜５．０質量％含有し、かつα―γ変態を生じ得る組成のＦｅ系金属板を用い、その両面あるいは片面にフェライト生成元素を付着させ、最終的にフェライト生成元素の１種以上よりなる金属（異種金属）を拡散させて高Ｂ_５０／Ｂ_ｓかつ低鉄損となるＦｅ系金属板を得る。
母材金属板はＳｉとＭｎやＮｉを組み合わせて添加して、母材の電気抵抗を高めることで渦電流損を抑制し、さらに母材金属板の両面あるいは片面からフェライト生成元素を内部に拡散させて、表層の電気抵抗率をさらに高めることで、高周波領域での表皮効果を抑制している。

ここで、本発明者らは母材に前記組成の金属板を用いた場合に、母材金属板の表層に｛１００｝＜０１１＞面が配向し、さらにフェライト生成元素の拡散により｛１００｝＜０１１＞のＸ線ランダム強度比が５以上４００以下まで著しく高まることを見出した。
｛１００｝＜０１１＞のＸ線ランダム強度比が５以上４００以下となると、圧延方向に対して４５°方向のＢ_５０が著しく高くなることに加え、隣接する結晶粒間の方位差が非常に小さいために磁壁移動が容易になり、ヒステリシス損失が低減される。

｛１００｝＜０１１＞のＸ線ランダム強度比が５以上４００以下を満たすには、まず、前記組成の金属板を母材とし、温間圧延や冷間圧延により母材金属板の少なくとも表層に圧延集合組織であるα−ｆｉｂｅｒ（｛１００｝集合組織）を発達させる。
ついで、母材金属板にフェライト生成元素を付着させ、母材金属板のＡ３点以上まで加熱して、母材金属板の表層にフェライト生成元素を拡散させ、母材に合金化させ、合金化した領域でα−Ｆｅ相を保存する。

この時、母材金属板の表層の圧延集合組織α−ｆｉｂｅｒは、加熱によって回復、再結晶を起こすが、Ｍｎおよび／またはＮｉを所定量含有していることで、粒界の移動速度が非常に小さくなり再結晶が遅延されるために、付着させたフェライト生成元素が加熱によって拡散し始める直前には、母材表層のα−ｆｉｂｅｒは回復状態であると考えられる。
回復では結晶回転が生じないため、α−ｆｉｂｅｒの結晶方位が維持される。特に鋼板表層ではα−ｆｉｂｅｒの中でも｛１００｝＜０１１＞が配向しており、その一部または全部にフェライト生成元素が拡散し、｛１００｝＜０１１＞配向したα−Ｆｅ相を保存する。

フェライト生成元素が両面に付着した母材金属板を、さらにＡ３点以上１３００℃以下の温度に加熱して保持する。表層の一部または全部に形成された｛１００｝＜０１１＞配向したα−Ｆｅ単相の領域はγ変態を起こさないため、｛１００｝＜０１１＞に配向した結晶粒がそのまま保存され、高温域での粒成長により配向が強まる。フェライト生成元素が拡散していない領域ではγ−Ｆｅ相へと相変態が起こり、集合組織はランダム化する。

フェライト生成元素が拡散した母材金属板をＡ３点未満の温度へ冷却する。この時、合金化していない領域のγ−Ｆｅ相はα−Ｆｅ相へ変態する。この領域はＡ３点以上の温度域において、｛１００｝＜０１１＞に配向したα−Ｆｅ単相の領域に隣接しているため、γ相からα相へ変態する際に、隣接する｛１００｝＜０１１＞方位を引き継いで変態する。これにより、この領域でも｛１００｝＜０１１＞に配向し、金属板全体が｛１００｝＜０１１＞に高集積化する。

以上、本発明の基本的な原理について説明したが、さらに、上記の原理を用いて得られたＦｅ系金属板及び上記の原理に基づくＦｅ系金属板の製造方法について、個々の条件の限定理由及び好ましい条件について説明する。
まず、Ｆｅ系金属板について説明する。なお、元素の含有量や付着量に関する％は、質量％を表すものとする。

（母材となるＦｅ系金属板の成分）
母材金属板には、Ａ３点を有するα−γ変態を生じる成分を有するＦｅ系金属を用いる。その成分は、Ｓｉ：０．５〜２．５％、およびＭｎ＋Ｎｉ：２．０〜５．０％を含有し、残部Ｆｅおよび不可避不純物を基本とするものである。さらにＡｌ：０．００１〜１．０質量％を含有してもよい。また、その他の元素として、微量のＣｒ、Ｍｏ、Ｗ、Ｖ、Ｔｉ、Ｎｂ、Ｂ、Ｃｕ、Ｃｏ、Ｚｒ、Ｙ、Ｈｆ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｎ、Ｏ、Ｐ、Ｓなどが、総量で１．０％以下含まれていてもよい。

ＭｎおよびＮｉの１種または２種（２種の場合は合計）が、この範囲よりも少ない場合には再結晶が遅延されず、｛１００｝＜０１１＞を十分に高集積化させることができない。またこの範囲を超えて含有されると、母材金属が硬くなり、圧延により金属板を製造することが困難になる。好ましくは、母材金属板に含有されるＳｉ、Ｍｎ、Ｎｉの質量％で表される含有量をそれぞれ［Ｓｉ］、［Ｍｎ］、［Ｎｉ］とすると、それらが（１）式を満たすことである。

（異種金属の合金化領域）
本発明ではα−γ変態系成分のＦｅ系金属よりなる母材金属板に対して、フェライト生成元素よりなる異種金属を拡散させる。これにより、金属板の表面から内部に向かってＦｅ以外の異種金属が合金化して濃化した領域（異種金属の濃化領域）が形成される。異種金属の濃化領域は、異種金属が合金化されてα−Ｆｅ単相となる成分範囲となり、冷間圧延などによって母材金属板の少なくとも表層に形成された｛１００｝＜０１１＞配向組織を保存できる。
また、異種金属が、特にＡｌ、Ｃｒ、Ｇａ、Ｍｏ、Ｓｂ、Ｓｉ、Ｓｎ、Ｔａ、Ｔｉ、Ｖ、Ｗ、Ｚｎの少なくとも１種であると、より高集積化が効率的に行える。これらの元素は、それぞれ単独で用いてもよいし、２種以上組み合わせて用いてもよい。

異種金属元素の拡散は、母材金属板の表面に異種金属を付着させることで、後に記す加熱処理において拡散も同時に行われる。
拡散させる元素の添加量（目付量）は、それぞれの元素の濃化した領域をα単相組織とするのに必要な量であり、例えば、金属板全体に対して０．１％以上である。上限は、添加しても加工性や磁気特性などを特に劣化させない範囲である。

（製品板となるＦｅ系金属板の成分）
異種金属が合金化され、濃化した領域が形成された製品板となるＦｅ系金属板の成分は、母材金属板の成分に異種金属の目付量を加えたものとなる。製品板のＳｉ量は、必要な磁気特性を確保する必要から１．５％以上３．５％以下とする。
Ｓｉが１．５％未満の母材金属板を用いる場合には、異種金属としてＳｉを用いて１．５％以上となるようにする。

（製品板となるＦｅ系金属板の厚み）
製品板となるＦｅ系金属板の厚みは１０μｍ以上、５ｍｍ以下とする。厚みが１０μｍ未満であると積層させて磁心として使用する際に、積層枚数が増加して隙間が多くなり、高い磁束密度が得られない。また、厚みが５ｍｍ超であると、拡散熱処理後の冷却後に｛１００｝＜０１１＞が十分に高集積化せず、高い磁束密度が得られない。
なお、異種金属の皮膜が残留する場合は、その皮膜を含めた厚さとする。

（Ｆｅ系金属板の集合組織）
製品板となるＦｅ系金属板の板面に対する｛１００｝＜０１１＞のα−Ｆｅ相のＸ線ランダム強度比は５以上４００以下である必要がある。５未満であると、十分に高い磁束密度が得られない。好ましくは１０以上、さらに好ましくは５５以上である。一方で４００を超えると磁束密度は飽和する。好ましくは２５０以下である。
｛１００｝＜０１１＞のＸ線ランダム強度比はＸ線回折によって測定されるα−Ｆｅ相の｛２００｝、｛１１０｝、｛３１０｝、｛２１１｝の極点図を基に級数展開法で計算した、３次元集合組織を表わす結晶方位分布関数（Ｏｒｉｅｎｔａｔｉｏｎ Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ Ｆｕｎｃｔｉｏｎ；ＯＤＦ）から求めればよい。
なお、ランダム強度比とは、特定の方位への集積を持たない標準試料と供試材のＸ線強度を同条件で測定し、得られた供試材のＸ線強度を標準試料のＸ線強度で除した数値である。Ｆｅ系金属板はフェライト生成元素の拡散に伴い、表層の組織が内部へと成長するため、Ｘ線回折の測定はＦｅ系金属板表面で測定しても、板厚中心で測定しても良い。

次に、以上のようなＦｅ系金属板の製造方法について説明する。
（母材金属板の準備）
Ｓｉ：０．５〜２．５質量％、およびＭｎ＋Ｎｉ：２．０〜５．０質量％であり、かつα−γ変態を生じ得る組成の圧延用素材（例えば、インゴット）を用い、この素材を温間または冷間圧延により母材金属板に加工する。その際に、冷間圧延の圧下量を調整するなどの手段により、少なくとも表層に圧延集合組織であるα−ｆｉｂｅｒを発達させる。

ついで、母材金属板の片面あるいは両面に異種金属としてフェライト生成元素を付着させ、表面にフェライト生成元素を付着させた母材金属板を準備する。
フェライト生成元素の付着方法としては、ＥＢ蒸着法、めっき法、イオンプレーティング法およびスパッタ法のいずれか１つ、または２つ以上を組み合わせてもよい。

（加熱処理）
フェライト生成元素を付着させた母材金属板を、母材金属板のＡ３点まで加熱して、母材金属板内の一部または全体に表層からフェライト生成元素を拡散させ、母材に合金化させ、合金化した領域でα−Ｆｅ相を保存する。
母材金属板をさらにＡ３点以上１３００℃以下の温度に加熱、保持する。この際、すでに合金化されている領域ではγ変態を生じないα−Ｆｅ単相成分となるため、その領域では結晶粒の配向はそのまま保存され、その領域の中で｛１００｝＜０１１＞の方位を有する結晶粒が優先成長して、高集積化する。α−Ｆｅ単相成分でない領域はγ−Ｆｅ相へ変態する。
また、フェライト生成元素の拡散に伴い、γ−Ｆｅ相からα−Ｆｅ相へと変態していく際には、α−Ｆｅ相へ変態しようとするγ−Ｆｅ相の領域に隣接する領域は、すでに｛１００｝＜０１１＞方位を有するα−Ｆｅ相となっており、変態する際に、隣接するα−Ｆｅ相の結晶方位を引き継いで変態する。これにより保持時間が長くなると｛１００｝＜０１１＞の集積度が高くなる。

保持温度までの昇温速度は、速すぎると金属板の表層の回復が不十分となる場合があり、一方遅すぎると生産効率が低下する。このため昇温速度は０．１℃／ｓｅｃ以上１５℃／ｓｅｃ以下が好ましい。
保持温度はＡ３点以上１３００℃以下とする。Ａ３点未満では｛１００｝＜０１１＞を板厚中心部まで十分に発達させることができない。保持温度が１３００℃を超える温度で保持してもＢ_５０に対する効果は飽和する。このため、Ａ３点は１３００℃未満であることが必要となる。長時間保持すると｛１００｝＜０１１＞の集積度が高くなる一方で、フェライト生成元素の拡散により表層の電気抵抗率は低下していく。このため保持時間は０．５ｓｅｃ以上３６０００ｓｅｃ以下が好ましい。

（加熱拡散処理後の冷却）
拡散処理後、合金化されていない領域が残った状態で冷却を開始すると、合金化していない領域では、γ−Ｆｅ相からα−Ｆｅ相への変態の際に、すでに｛１００｝＜０１１＞方位を有するα−Ｆｅ相となった領域の結晶方位を引き継いで変態し、｛１００｝＜０１１＞のＸ線ランダム強度比が５以上４００以下を満たす集合組織を有する金属板が得られる。冷却速度は０．１℃／ｓｅｃ以上５００℃／ｓｅｃ以下が好ましい。この温度範囲で冷却すると、より高い｛１００｝＜０１１＞の強度比が得られる。

なお、｛１００｝＜０１１＞のＸ線ランダム強度比は、母材金属板の組成や厚み、異種金属の種類や応じて、加熱温度や保持時間を調整することで、比の値を５以上４００以下に調整する。

本発明を実施例で更に説明する。実施例での条件は本発明の実施可能性およ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うるものである。

（実施例１）
真空溶解炉で様々な成分の鋼を溶解し、インゴットを鋳造した。インゴットをγ域の温度で厚さ４５ｍｍまで熱間圧延し、続いて温間または冷間で加工して所定の厚みの母材金属板を得た。表１に、母材金属板の化学成分（残部はＦｅ及び不可避不純物）、およびＡ３点を示した。
次いで、母材金属板の両面にフェライト生成元素（Ａｌ、Ｓｉ）を付着させて、様々な目付量の皮膜を形成した。次いでフェライト生成元素の付着した金属板に熱処理を行った。熱処理は１０^−２Ｐａレベルまで真空引きした後にＡｒガスで置換して不活性ガス雰囲気中で行った。冷却速度は不活性ガスをフローにすることで調整した。保持温度は１０００〜１０５０℃、保持時間は８〜１８００ｓｅｃとし、その後冷却した。表２に、皮膜の種類と目付量、熱処理条件などを示した。

得られたＦｅ系金属板（製品金属板）を次のように評価した。
集合組織についてはＸ線回折法で評価した。磁気特性については圧延方向に対して４５°方向からサンプルを切り出し、ＳＳＴ（Ｓｉｎｇｌｅ Ｓｈｅｅｔ Ｔｅｓｔｅｒ）を用いて、５０００Ａ／ｍの磁化力に対する磁束密度Ｂ_５０を求めた。この時、測定周波数は５０Ｈｚとした。次にＶＳＭ（Ｖｉｂｒａｔｉｎｇ Ｓａｍｐｌｅ Ｍａｇｎｅｔｏｍｅｔｅｒ）を用いて飽和磁束密度Ｂ_ｓを求めた。この際、印加した磁化力は０．８×１０^６Ａ／ｍとした。また鉄損はＪＩＳ Ｃ２２５６に準拠し、単板磁気試験機（ＳＳＴ）で求めた。同じく表２に、｛１００｝＜０１１＞のＸ線ランダム強度比及び磁気特性を示した。

表１、２から明らかなように、本発明のＦｅ系金属板は高Ｂ_５０／Ｂ_ｓであると同時に、低鉄損であることが確認できた。これに対し、Ｎｏ．１−１やＮｏ．１−６、１０、１２、１５のように金属板の組成が本発明の条件を外れている場合には、｛１００｝＜０１１＞が高集積化せず、高Ｂ_５０／Ｂ_ｓが得られなかった。またＮｏ．１−７のように母材金属板がＡ３点のないα−Ｆｅ単相系の成分であると、十分に高いＢ_５０／Ｂ_ｓは得られなかった。Ｎｏ．１−５や１１は高合金であるため、硬くなり圧延中に割れてしまった。

（実施例２）
本実施例では母材に表１に記載の鋼種３、９を用いた。これらの母材は真空溶解によってインゴットを溶製した後に、熱間圧延、温間または冷間圧延によって所定の厚みに加工した。熱間圧延は１２００℃に加熱した厚さ２４０ｍｍのインゴットを厚さ３６ｍｍまで薄肉化した。この熱延板から機械加工によって各種厚みの板材を切り出した後、温間または冷間圧延を実施し、厚み０．０１５〜６．１２５ｍｍの範囲の母材金属板を製造した。
得られた母材金属板にＡｌ、Ｃｒ、Ｇａ、Ｇｅ、Ｍｏ、Ｎｉ、Ｓｂ、Ｓｉ、Ｓｎ、Ｔｉ、Ｖ、Ｗ、Ｚｎ、Ｎｉを付着させた。本実施例においては付着させなかった場合も検討した。熱処理は赤外炉を用い、１０^−２Ｐａレベルまで真空引きした雰囲気中で行った。保持温度は９００〜１３１０℃、保持時間を０．２〜４００００ｓｅｃとした。評価は実施例１と同じ方法により行った。

表３から明らかなように、本発明のＦｅ系金属板は高Ｂ_５０／Ｂ_ｓであると同時に、低鉄損であることが確認できた。これに対し、Ｎｏ．２−５は金属板の板厚が厚いため、板厚全体に集合組織を発達させることができず、高Ｂ_５０／Ｂ_Ｓを得ることが出来なかった。Ｎｏ．２−１７や１８のように、皮膜元素を付着させなかった場合やオーステナイト生成元素を付着させた場合には、集合組織を制御することができず、高Ｂ_５０／Ｂ_Ｓを得ることが出来なかった。Ｎｏ．２−２１では保持温度が１３００℃を超え、｛１００｝＜０１１＞の集積度は大きく増加することはなく、磁束密度への効果は見られなかった。Ｎｏ．２−２２のように熱処理における保持時間が短いと、集合組織が十分に発達せず、高Ｂ_５０／Ｂ_Ｓを得ることが出来なかった。Ｎｏ．２−２５のように保持時間が長いと、鉄損を十分に低減できなかった。Ｎｏ．２−２７のように冷却速度が非常に大きい場合にも集合組織が十分に発達できず、高Ｂ_５０／Ｂ_Ｓを得ることが出来なかった。

（実施例３）
本実施例ではフェライト生成元素として２種類以上の金属を混合したものを用いた。母材は実施例１の鋼種４を用いた。熱処理は１０^−２Ｐａレベルの真空雰囲気中で行った。保持温度は１００５℃とし、保持時間は４５ｓｅｃとした。評価は実施例１と同じ方法で行った。
表４に示したように、フェライト生成元素同士の組み合わせであれば、高Ｂ_５０／Ｂ_Ｓかつ低鉄損が得られることが分かった。

Claims (7)

1. Ｓｉ：０．５〜２．５質量％、および、ＭｎとＮｉの１種または２種の合計：２．０〜５．０質量％を含有し、あるいは、さらにＡｌ：０．００１〜１．０質量％とＣｒ、Ｍｏ、Ｗ、Ｖ、Ｔｉ、Ｎｂ、Ｂ、Ｃｕ、Ｃｏ、Ｚｒ、Ｙ、Ｈｆ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｎ、Ｏ、Ｐ、Ｓが総量で１．０質量％以下の一方あるいは両方を含有し、残部Ｆｅおよび不可避不純物であるＦｅ系金属を母材とするＦｅ系金属板であって、
   該金属板の表面から内部に、フェライト生成元素の1種以上よりなる金属が合金化されて濃化した領域を有し、該領域を含むＦｅ系金属板のＳｉ含有量が１．５〜３．５質量％であり、かつ、該領域の表面を含む少なくとも一部領域がα単相領域であり、
   金属板板面における｛１００｝＜０１１＞のＸ線ランダム強度比が５以上４００以下であることを特徴とするＦｅ系金属板。
2. 前記フェライト生成元素の1種以上よりなる金属がＡｌ、Ｃｒ、Ｇａ、Ｍｏ、Ｓｂ、Ｓｉ、Ｓｎ、Ｔｉ、Ｖ、Ｗ、Ｚｎのうち１種以上の元素であることを特徴とする請求項１に記載のＦｅ系金属板。
3. Ｆｅ系金属板の厚みが１０μｍ以上６ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１または２に記載のＦｅ系金属板。
4. Ｆｅ系金属板の製造方法であって、
   Ｓｉ：０．５〜２．５質量％、およびＭｎとＮｉの１種または２種の合計：２．０〜５．０質量％を含有し、あるいは、さらにＡｌ：０．００１〜１．０質量％とＣｒ、Ｍｏ、Ｗ、Ｖ、Ｔｉ、Ｎｂ、Ｂ、Ｃｕ、Ｃｏ、Ｚｒ、Ｙ、Ｈｆ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｎ、Ｏ、Ｐ、Ｓが総量で１．０質量％以下の一方あるいは両方を含有し、残部Ｆｅおよび不可避不純物であり、かつα―γ変態を生じ得る組成の加工用素材を、温間または冷間加工により母材金属板に加工する工程と、
   母材金属板の表面にフェライト生成元素の1種以上よりなる金属を付着させる工程であって、加工用素材のＳｉ含有量に応じて母材金属板の表面にＳｉを付着させる工程と、
   フェライト生成元素の1種以上よりなる金属が付着した母材金属板を、母材金属板のＡ３点まで加熱して、前記付着した金属を表面から母材金属板の内部に拡散させる工程と、
   母材金属板のＡ３点以上１３００℃未満の温度で０．５ｓｅｃ以上３６０００ｓｅｃ以下保持する工程と、
   保持後の母材金属板をＡ３点未満の温度へ冷却する工程とを有することにより、
   表面から内部に、フェライト生成元素の1種以上よりなる金属が合金化されて濃化した領域を有し、該領域を含むＦｅ系金属板のＳｉ含有量が１．５〜３．５質量％であり、かつ、該領域の表面を含む少なくとも一部領域がα単相領域であり、金属板板面における｛１００｝＜０１１＞のＸ線ランダム強度比が５以上４００以下である金属板を得ることを特徴とするＦｅ系金属板の製造方法。
5. 母材金属板に含有されるＳｉ、Ｍｎ、Ｎｉの質量％をそれぞれ［Ｓｉ］、［Ｍｎ］、［Ｎｉ］とすると下記（１）式を満足することを特徴とする請求項４に記載のＦｅ系金属板の製造方法。
   

   
6. 前記フェライト生成元素の1種以上よりなる金属がＡｌ、Ｃｒ、Ｇａ、Ｍｏ、Ｓｂ、Ｓｉ、Ｓｎ、Ｔｉ、Ｖ、Ｗ、Ｚｎのうち１種以上の元素であることを特徴とする請求項４または５に記載のＦｅ系金属板の製造方法。
7. 該母材金属板の厚みが１０μｍ以上６ｍｍ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Ｆｅ系金属板の製造方法。