JPH02213484A - 磁気特性の優れた方向性けい素鋼板の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） この発明は、磁気特性の優れた方向性けい素鋼板の製造
方法に関するものである。

方向性けい素鋼板は主として変圧器その他の電気機器の
鉄心として利用され、その磁化特性がすぐれていること
、とくに鉄損（　ＧＬｔｚｓ。で代表される）が低いこ
とが要求されている。

そのためには第一に、鋼板中の２次再結晶粒の＜　１１
１　＞方位を圧延方向に高度に揃えることが必要であり
、第二には、最終製品の鋼中に存在する不純物や析出物
をできるだけ減少させる必要がある．かかる配慮の下に
製造された方向性けい素鋼板は、今日までの多くの改善
努力によってその鉄損は年を追って改善され、最近では
板厚０．３０　ｍｍの製品でＷｌ７／Ｓ。の値が１．０
５　Ｗ／ｋｇ以下、また板厚０．２３　ｍｍでは１，７
，。：　０．９０讐／ｋｇ以下の低鉄損のものも得られ
ている。

しかしながら数年前のエネルギー危機を境にして、電力
損失のより少ない電気機器を求める傾向が一段と強まり
、それらの鉄心材料としてさらに鉄損の低い方向性けい
素鋼板が要求されるようにになっている。

（従来の技術） ところで方向性けい素鋼板の鉄損を下げる手法としでは
、Ｓｔ含有量を高める、製品板厚を薄くする、２次再結
晶粒の粒径を細かくする、不純物含有量を低減する、そ
して（１１０）　（００１）方位の２次再結晶粒をより
高度に揃えるなど、主に冶金学的方法が一般的に知られ
ているが、これらの手法は現行の生産手段のうえからは
もはや限界に達していてこれ以上の改善は極めて難しく
、たとえ多少の改善が認められたとしても、その努力の
割りには鉄損改善の実効は僅かとなるに到っていた。

また特公昭５４−２３６４７号公報に開示されているよ
うに、鋼板表面に２次再結晶阻止領域を形成させること
により、２次再結晶粒を細粒化させる方法も提案されて
いる。しかしながらこの方法は２次再結晶粒の粒径制御
が不安定なため、実用的とは言い難い。

その他特公昭５Ｂ−５９６８号公報には、２次再結晶後
の鋼板の表面にボールペン状小球により微小歪を鋼板表
面に導入・することで磁区の幅を細分化し、鉄損を低減
する技術が、また特公昭５７−２２５２号公報には、最
終製品板表面に圧延方向とほぼ直角方向にレーザービー
ムを数鵬間隔で照射し、鋼板表層に高転位密度領域を導
入することにより、磁区の幅を細分化し、鉄損を低減す
る技術が提案されている。さらに特開昭５７−１８８８
１０号公報には、放電加工により鋼板表層に微小歪を導
入し、磁区幅を細分化し、鉄損を低減する同様の技術が
提案されている。　これら３種の方法はいずれも、２次
細結晶後の鋼板の地鉄表面に微小な塑性歪みを導入する
ことにより、磁区幅を細分化し、もって鉄損の低減を図
るものであって、均しく実用的であり、かつ鉄損低減効
果も優れているが、鋼板の打ち抜き加工、せん断加工、
巻き加工などの後の歪取り焼鈍や、コーティングの焼付
は処理のような熱処理によって、塑性歪み導入による効
果が減殺される欠点を伴う。なおコーティング処理後に
微小な塑性歪みの導入を行う場合は、絶縁性を維持する
ために絶縁コーティングの再塗布を行わなければならず
、歪み付与工程、再塗布工程と、工程の大幅増加になり
、コストアップを招く。

またこれらの技術とは別に特公昭５２−２４４９９号公
報や特公昭５６−４１５０号公報には、仕上げ焼鈍後の
けい素鋼板表面を鏡面仕上げすること、また鏡面仕上げ
表面上に金属薄めっきを施すことが開示され、さらにそ
の上に絶縁被膜を塗布、焼き付けすること、あるいは平
滑仕上げ後の表面にセラミックを被成することについて
の開示もある。

しかしながら上記の技術はいずれも、実際に工業的なプ
ロセスに適用するには著しい困難があり、大量生産に利
用されるまでには到っていない。なぜなら鏡面仕上げや
平滑仕上げを化学研磨または電解研磨で行った場合には
コストの上昇が著しいからである。さらにもう一つの大
きな理由は、鏡面仕上げ表面に絶縁被膜を焼き付けた場
合、板面と被膜との間の密着性が極めて不安定なことで
ある。密着性不良に伴う絶縁被膜のはく離は、トランス
の破壊の原因ともなりうるので許容できない欠陥の一つ
である。なお密着性の良好な被膜として有機質被膜が考
えられるが、かかる有機質被膜は鏡面化した表面に圧縮
応力を及ぼして磁気特性の大幅な劣化を招くだけでな（
、耐熱性もないので実使用には供し得ない。その他ガラ
ス賞のコーティングは、鋼板表面に圧縮応力を及ぼして
磁気特性を劣化させるだけでなく、密着性も悪いため、
やはり使用に耐え得ない。

（発明が解決しようとする課Ｂ） この発明は、上記の問題を有利に解決するもので、鋼板
表面を平滑化して磁気特性の向上を図り、しかもその上
に絶縁被膜を被成した場合であっても磁気特性の劣化を
招くことのない、方向性けい素鋼板の有利な製造方法を
提案することを目的とする。

（課題を解決するための手段） すなわちこの発明は、２次再結晶焼鈍後の方向性けい素
鋼板に、水溶性のハロゲン化物を１種以上含む水溶液中
での電解による平滑化処理を施したのち、該平滑化表面
に可とう性を有する無機物ポリマーのコーティングを施
すことからなる磁気特性の優れた方向性けい素鋼板の製
造方法であり、とくに可とう性を有する無機物ポリマー
のコーティングとしては、けい素鋼板の表面に張力を付
加し得る張力付与型コーティングが好適である。

以下、この発明を具体的に説明する。

この発明の特徴の一つであるハロゲン化物による電解処
理で得られる表面は、いわゆる鏡面ではなく、独特な網
目状文様を呈する方向性けい素鋼板に特有の面であるが
、かかる網目状面は、鏡面のように小さな粗度（Ｒａで
０．４μｍ以下望ましくは０．１μ…以下）を有してい
なくても、磁気特性とくに鉄損特性を低下させることが
できる。

第１図に、方向性けい素鋼板の表面を種々の研磨法で平
滑化した場合における鉄損特性の改善効果について調査
した結果を比較して示す。

同図より明らかなように、ハロゲン化物水溶液の一例で
あるＮａＣ１水溶液中で電解処理した場合、鏡面化表面
が得られてなくても鉄損改善効果は著しい。

しかも上記のハロゲン化物水溶液による電解処理は、従
来法であるりん酸とクロム酸の混合液による電解研磨処
理やふっ酸過酸化水素混合液による化学研磨処理に比較
して、格段にコストを低減できるだけでなく環境汚染の
おそれが小さくなるので、工業的により有利な手段であ
る。

また方向性けい素鋼板の表面には、通常、絶縁被膜が被
成されるが、鏡面研磨法によって得た表面には、通常方
向性けい素鋼板に施されるりん酸縁系の絶縁コーティン
グが密着性良く被成できないのは、前述したとおりであ
る。

この発明の第二の知見は、可とう性を有する無機物ポリ
マーのコーティングを施すことによって、密着性、耐熱
性および磁性劣化の３つの問題点を一挙に解決できるこ
とである。

ここに可とう性を有する無機物ポリマーとしては、ボロ
ン、シリコン、酸素のポリマーであるボロシロキサン系
ポリマーがとりわけ有利に適合する。

すなわちボロシロキサン樹脂においては、Ｂ−Ｏ結合、
５ｔ−０結合の結合エネルギーが大きいため、耐熱性に
富み、この点他の可とう性のある耐熱型のポリマーであ
るポリイミド等では歪取り焼鈍温度である８００″Ｃ付
近の温度では耐え得ない。

第２図に、２次再結晶焼鈍後の方向性けい素鋼板を、Ｎ
ａＣ１水溶液中で電解による平滑化処理を施したのち、
該平滑化表面に種々の絶縁コーティングを施したときの
、磁気特性の改善効果について調査した結果をまとめて
示す。なお図中・印は絶縁コート成膜後の磁気特性、ま
たＯ印はさらに８００°Ｃ１３時間の歪取り焼鈍を施し
た後の磁気特性、さらに■印は歪取り焼鈍の際にコーテ
ィングがはく離したことを示す。

同図より明らかなように、この発明に従う無機物ポリマ
ーを被成した場合に、とりわけ良好な改善効果が得られ
ている。なおこの発明コートのうち配合Ａは非張力型、
一方配合Ｂは張力型のものである。

（作　用） この発明では、２次再結晶焼鈍後の方向性けい素鋼板金
てを対象とする。というのは対象素材が２次再結晶組織
になるけい素鋼板であれば、使用インヒビターおよび加
工履歴の如何を問わず、この発明の効果に本質的な差異
はないからである。

ところで２次再結晶焼鈍後の鋼板表面は、通常、酸化物
で覆われているので、必要に応じかかる酸化物は酸洗又
は低歪機械研磨によって除去する。

なお２次再結晶焼鈍時に焼鈍分離剤としてＡｈ０３など
の反応性が低いものを用いた場合には、特別の除去処理
は不要である。

さて２次再結晶後のけい素鋼板の表面は凹凸が著しく、
磁壁の移動を妨げる。これが鉄損わけてもヒステリシス
損の増大を招く大きな原因である。

そこでこの発明では、水溶性のハロゲン化物浴中にて電
解処理を施し、かかる凹凸を緩和することによって鉄損
を低下させる。ここに上記の電解処理は、いわゆる鏡面
を達成するものではないが、独特の網目状文様を呈する
表面（電解エツチングの際に得られるグレイニング（ｇ
ｒａｉｎｉｎｇ）面に酷偵しているので、以下グレイニ
ング様面という）を形成することにより、磁性的には磁
壁の移動に対して抵抗の非常に小さい“磁気的に平滑“
°な面とすることができるのである。

ここで水溶性のハロゲン化物とは、ＨＣ１１ＮＨ４Ｃ１
および各種金属の塩化物またはＦ、Ｂｒ、Ｉを陰イオン
とする酸、そのアルカリ、アルカリ土類、その他の金属
塩類およびアンモニウム塩のうち水溶性のもの、さらに
はほうふつ化物（ＢＦ４塩）およびけいふっ化物（Ｓｉ
Ｆ、塩）のうちの水溶性のものを意味する。その代表例
を例示すると、ＨＣＩ、　ＮａＣ１゜にＣＬ　ＮＨ４Ｂ
Ｆ４　ＭｇＣｈ＋　ＣａＣ１ｚ＋　ＡｌＣｌ３１ＨＦＩ
　ＮａＦ＋　ＫＦ＋ＮＨ４ＦＩ　ＨＢｒ、　ＮａＢｒ、
　ＫＢｒ、　ＭｇＢｒｚ、　ＣａＣ１ｚ＋　ＮＨ４Ｂｒ
＋旧＋　Ｎａｌ、　Ｋｌｌ　ＮＨ４１１Ｃａ１ｚ＋　Ｍ
ｇ１ｚ＋　ＨｚＳＩＦ６＋Ｍｇ５ＩＦ６１（ＮＨ４）ｚ
ＳｔＦｈ、ＨＢＦ４＋　ＮＨ４ＢＦ４およびＮａＢＦ４
などである。

これらはいずれも（１１０）面を有する仕上げ焼鈍後の
方向性けい素鋼板に対して磁気的平滑化効果をもつもの
であるが、実操業においては陰極への金属析出の防止な
どを考慮して、これらの中から適宜選択することが望ま
しい。またその濃度は、浴の電気伝導度を確保するうえ
から２０ｇ／１以上とすることが望ましい。なお上記の
組成および濃度からしてこの発明では、処理液として海
水の利用も可能である。

次にこの発明では、上記のようにして得たグレイニング
様面に可とう性を有する無機物ポリマーのコーティング
を施す、ここに可とう性を有する無機物ポリマーとして
は、Ｂ、Ｓｔおよび酸素の結合基を有するポリマーが有
利に適合し、とくにボロシロキサン樹脂、シリコーン樹
脂および無機質フィラーからなるコーテイング材が好適
である。

好適配合割合を例示すると、ボロシロキサン樹脂：１０
０重量部に対してシリコーン樹脂：５部およびカオリナ
イト：３０重量部を添加配合したものである。なお鋼板
に対し張力を付与しうる張力付与コーティングとするた
めには、上記の樹脂に対してコロイド状シリカを１０重
量部以上配合すればよい。

かくして平滑化処理後の鋼板表面に、密着性に優れるの
はいうまでもなく、耐熱性に富み、しかも磁性劣化を伴
うことのない絶縁コーティングを効果的に被成すること
ができるのである。

なお通常の有機系コーティングは耐熱性に富むものでも
３００°Ｃ以上の連続焼鈍においては分解するので、８
００℃以上の歪取り焼鈍を必要とする巻トランスコア用
素材として用いることはできない。

またセラミック系のコーティングは、耐熱性は有するも
のの、可とう性がないので曲げによってはく離を生じる
。

（実施例） Ｓｉ：３．３％を含有し、板厚：　０．２３ｒａｍで、
鉄損１，７．。

が０．９１Ｗ／ｋｇの方向性けい素鋼板を素材として用
いた。

この素材に対して表１に示す種々のハロゲン化物浴中で
電解による表面平滑化処理を施した。この処理において
は各溶液とも電流密度を１０ＯＡ／ｄｍ”とし、それぞ
れ約４μｍ程度減厚した。

ついで同じく表１に示す種々の絶縁コーティングを施し
た。ここに発明例として用いたコーティングのうち非張
力系のコーティングは、ボロシロキサン：１００重量部
に対しシリコン樹脂：８０重量部、カオリン：２０重量
部を配合したもの（配合Ａコート）で、ロー、ルコータ
ーで塗布後５００’Ｃで焼き付けた。一方張力系のコー
ティングは、さらにコロイダルシリカを８重量部加えた
もの（配合Ｂコート）で、同じくロールコータ−で塗布
後、５００°Ｃおよび８００°Ｃ短時間の２段焼き付け
を行った。

また比較のために塗布したりん酸塩コートは、コロイダ
ルシリカ：２０％、りん酸マグネシウム：３０％、無水
クロム酸：２％の張力付与型りん酸塩系コーテイング液
をロールコータ−で塗布後８００°Ｃで短時間焼き付け
た。さらに低融点ガラスコートとしては、ＰｂＯを主体
とする鉛ガラスを塗布後７００°Ｃで焼き付けた。また
さらにエポキシ樹脂は、塗布後５０°Ｃで乾燥させた。

その後各試料に対し８００°Ｃ，３時間の歪取り焼鈍を
施した。

かくして得られた各製品のコーテイング後および歪取り
焼鈍後の鉄損値ならびに被膜密着性について調べた結果
を、表１に併記する。

なお被膜密着性は、焼鈍後の試料を２０ｍｍφの棒に巻
きつけたときの被膜はく離の有無で判断した。

同表より明らかなように、この発明に従い、ハロゲン化
物浴中で電解処理したのち、可とう性を有する無機物ポ
リマーのコーティングを施した場合はいずれも、優れた
鉄損特性とともに良好な被膜密着性が得られている。

これに対し、りん酸塩コート、エポキシ樹脂コートおよ
び低融点ガラスコートを施した場合はいずれも、鉄損特
性および被膜密着性とも十分とは言い難かったた。

（発明の効果） かくしてこの発明によれば、鉄損特性はいうまでもなく
被膜密着性に優れた方向性けい素鋼板を安価に得ること
ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、方向性けい素鋼板の表面を種々の研磨法で平
滑化した場合における鉄損特性の改善効果を比較して示
したグラフ、 第２図は、２次再結晶焼鈍後の方向性けい素鋼板を、Ｎ
ａＣ１水溶液中で電解処理したのち、その表面に種々の
絶縁コーティングを施したときの、磁気特性の改善効果
を比較して示したグラフである。 蝉！：！　　　　ゼ＠Ｏ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、２次再結晶焼鈍後の方向性けい素鋼板に、水溶性の
   ハロゲン化物を１種以上含む水溶液中での電解による平
   滑化処理を施したのち、該平滑化表面に可とう性を有す
   る無機物ポリマーのコーティングを施すことを特徴とす
   る磁気特性の優れた方向性けい素鋼板の製造方法。 ２、可とう性を有する無機物ポリマーのコーティングが
   、けい素鋼板の表面に張力を付加する張力付与型コーテ
   ィングである請求項１記載の製造方法。